Что такое тнвд бензинового двигателя

Несмотря на обилие различных видов насосов, все ТНВД работают по сходному принципу и обеспечивает подачу порций дизельного топлива в цилиндры двигателя автомобиля под высоким давлением в строго отведенные моменты времени. Размер подаваемых порций топлива определяется нагрузкой цилиндров к коленчатому валу. Основу любого вида ТНВД составляет плунжерная пара, состоящая из непосредственно плунжера (поршня) и втулки (цилиндра).

Выделяется 2 основных разновидности ТНВД по принципу действия:

ТНВД непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
ТНВД с аккумуляторным впрыском.

По устройству также различаются несколько видов ТНВД:

рядные — секции насоса расположены в ряд и подают топливо в определенный цилиндр мотора;
распределительные — одна секция насоса может подавать топливо в несколько разных цилиндров;
многосекционные (V-образные) — для высокоскоростных дизельных двигателей.

В свою очередь распределительные ТНВД могут быть одноплунжерными и двухплунжерными.

Все ТНВД непосредственного впрыска работают по одному принципу:

механический привод плунжера;
одновременно протекающие процессы нагнетания и впрыска;
давление для впрыска топлива создается движением плунжера.

ТНВД с аккумуляторным впрыском обеспечивают подачу топлива в раздельных циклах: сначала топливо нагнетается в аккумулятор насоса, затем поступает в топливные форсунки. Насосы с электронным управлением форсунками получили название системы Common rail.

Вкратце принцип работы топливного насоса высокого давления выглядит таким образом.

Топливо из бака поступает в ТНВД благодаря подкачивающему насосу. Давление топлива на входе в насосную секцию ТНВД поддерживается редукционным клапаном.
Движение плунжера, подающего топливо в цилиндры мотора, обеспечивается кулачковым валом, в свою очередь имеющим привод от коленчатого вала автомобиля.
Вращение кулачкового вала заставляет двигаться плунжер, который поднимается вверх по втулке. При этом последовательно открываются выпускное и впускное отверстие.
Создаваемое движением плунжера давление открывает нагнетательный клапан, после чего топливо поступает к топливной форсунке цилиндра дизельного двигателя.
Избытки топлива через сливной, винтовой, радиальный и осевой каналы сливаются из плунжера в бак посредством дренажного штуцера.

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Читать еще: Чип тюнинг двигателя в кунцево

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Читать еще: Mivec двигатель что это такое

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.

Разновидности насоса

Как известно, существует несколько видов топливного впрыска:

Моновпрыск — когда вместо карбюратора на всасывающий коллектор устанавливается одна общая форсунка. Сегодня практически не применяется.
Распределенный (многоточечный). Перед каждым цилиндром установлена своя форсунка, причем горючее подается не в цилиндр, а во впускной коллектор (непосредственно перед клапаном). Момент впрыска задается обычно электроникой. Ей же регулируется и объем подачи горючего.
Прямой или непосредственный впрыск. Горючее впрыскивается сразу в цилиндр двигателя (топливно-воздушная смесь образуется в процессе такта всасывания).

Для каждого вида впрыска применяются и соответствующие разновидности топливного насоса высокого давления. Известны 3 вида этих устройств:

Рядный прибор — представляет собой несколько секций одинаковых насосов, каждый из которых питает свою форсунку. По своему устройству единичные секции абсолютно одинаковы. Эти приборы устанавливались ранее на дизельных двигателях и работали по жесткой программе от газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя.
Распределительный одноплунжерный насос — работает также синхронно с вращением коленчатого вала. На 4-тактном двигателе рабочий процесс происходит за 2 оборота коленвала. Насосный вал в это время совершит 1 оборот, а рабочий плунжер подаст очередную порцию топлива на каждую форсунку. Распределительные насосы чаще всего используются в моторах легковых автомобилей.
Магистральный ТНВД. Этот прибор работает независимо по отношению к коленчатому валу. Его задача заключается лишь в создании необходимого давления в топливной магистрали, которую называют еще топливной рампой. Последняя является своего рода гидравлическим аккумулятором. Открыванием форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ) при помощи электромагнитного клапана. Топливный насос высокого давления такого типа применяется в системах впрыска Common Rail.

Достоинства и недостатки ТНВД

Говорить о достоинствах ТНВД сложно, так как это уникальный в своем роде узел, и сравнить его можно было бы только с другим подобным инженерным решением. Недостатков несколько, и все они — следствие сложности устройства насоса. В конструкции узла используется много прецизионных частей, которые требуют бережной эксплуатации и, к тому же, смазываются при помощи проходящего через насос топлива. По этой причине срок службы ТНВД зависит от качества и чистоты топлива. Любые посторонние абразивные примеси и вода существенно увеличивают износ. По этой причине необходимо заправлять автомобиль, в котором установлен двигатель с ТНВД, только в проверенных местах, где продают топливо одного и того же высокого качества.

Топливные насосы просты в эксплуатации и практически не требуют специального обслуживания. Обратить внимание на насос требуется только в случае его поломки.

При возникновении проблем в системе питания насос следует проверить. Наиболее просто диагностируются электронасосы бензиновых двигателей — они запускаются при включении зажигания, издавая характерный звук в районе бензобака. Если звука нет, то следует проверить цепь питания насоса (предохранитель, разъемы, провода), а при отрицательном результате заменить насос или обратиться в автосервис.

Читать еще: 360 двигатель это какой

Для проверки насоса старых карбюраторных двигателей (типа ВАЗ «Классика») его следует снять и попробовать прокачать топливо из одной емкости в другую. Если насос не качает топливо, то его следует разобрать, проверить и заменить все неисправные детали. Наиболее частая проблема таких насосов — разрушение мембран диафрагмы.

Наиболее сложны в диагностике и ремонте ТНВД дизельных двигателей, при подозрении на неисправность следует сразу же обратиться в автосервис. Ремонт ТНВД должен производиться специалистом с применением специализированного инструмента, а в ряде случаев насос полностью заменяется.

Реагирование на неисправности топливного насоса и своевременный ремонт — это гарантия надежной и бесперебойной работы двигателя в любых условиях.

Внутренние поломки насоса высокого давления и их причины

ТНВД очень чувствительны к качеству топлива, особенно к наличию в его составе твёрдых включений, серы и воды. Несмотря на тщательную многоступенчатую фильтрацию полностью избежать повышенного износа не всегда удаётся.

Снижение давления становится следствием износа плунжерных пар. Топливо плохо распыляется, двигатель дымит и работает жёстко. Возможны отклонения по отдельным цилиндрам, что приводит к росту вибронагруженности.

Износ и подклинивание регулирующего механизма может стать причиной отклонений в настройке момента впрыска, что для дизеля равносильно изменению опережения зажигания бензиновых моторов.

Недостатки ТНВД

Главным минусом этой системы является то, что ремонт топливных насосов высокого давления – это очень дорогое удовольствие. Некоторые из поломок и вовсе не устраняются, поэтому в отдельно взятых случаях возникает необходимость покупки нового насоса, что по расходам тоже весьма ощутимо.

Срок службы ТНВД напрямую зависит от качества используемого топлива, а стоит ли лишний раз говорить об этом? Все и так прекрасно знают, что в нашей стране качество топлива оставляет желать лучшего, не говоря уже о дизельном топливе.

Топливный насос высокого давления нуждается в бережной эксплуатации и любые примеси, а тем более, вода – это неминуемая смерть для него и высокие непредвиденные расходы для вас.

Несмотря на все имеющиеся недостатки, подобная система перекочевала с дизельных на бензиновые двигатели, правда, приобрела она другое название – GDI. А обусловлено это главным преимуществом ТНВД, которое перекрывает все имеющиеся недостатки: сокращение потребления топлива до 30%, благодаря впрыску топлива под высоким давлением.