Авто Энциклопедия

ТНВД — что это? Принцип работы

ТНВД представляет собой один из ключевых узлов двигателя транспортного средства. Его важность показывает сравнение с сердечной мышцей в организме человека, задачей которой выступает обеспечение циркуляции крови по телу. Назначение ТНВД аналогично, с той лишь разницей, что он отвечает за перемещение горючего по топливной системе.

Ремонт ТНВД Bosch

Топливный насос высокого давления (ТНВД) – это сердце топливной системы Common rail. ТНВД системы Common rail намного проще по конструкции и функционалу, чем его предшественники. Основной его функцией является постоянная подача топлива в рампу под высоким давлением.

Насосы бывают разных типов. Основными отличительными характеристиками являются производительность и конструкция самих насосов, что определяет их возможности и применение.

В топливной системе Common rail подача топлива происходит по схеме топливный бак → подкачивающее устройство → создание высокого давления в ТНВД. Поэтому для нормальной работы топливной системы равноценно важны эффективная работа как подкачивающего насоса (насос подкачки) так и непосредственно ТНВД. Подкачивающий насос может быть как электрическим так и механическим. Некоторые устанавливаются внутри бака, некоторые на выходе из бака. В ТНВД типа CP-3 шестеренчатый насос подкачки интегрирован непосредственно в корпус ТНВД.

Схема устройства ТНВД

а) продольный разрез:

1 — вал привода; 2 — эксцентриковый кулачок; 3 — плунжер со втулкой; 4 — камера над плунжером; 5 — впускной клапан; 6 — электромагнитный клапан отключения плунжерной секции; 7 — выпускной клапан; 8 — уплотнение; 9 — штуцер магистрали, ведущей к аккумулятору высокого давления; 10 — клапан регулирования давления; 11 — шариковый клапан; 12 — магистраль обратного слива топлива; 13 — магистраль подачи топлива к ТНВД; 14 — защитный клапан с дроссельным отверстием; 15 — перепускной канал низкого давления.

б) поперечный разрез:

1 — вал привода; 2 — эксцентриковый кулачок; 3 — плунжер с втулкой; 4 — впускной клапан; 5 — выпускной клапан; 6 — подача топлива.

Принцип работы

Принцип работы ТНВД заключается в том, что подкачка подпитывает его необходимым низким давлением (в зависимости от типа системы это 4-7 Bar). После чего, солярка попадает в перепускной канал низкого давления. При опускании плунжера, в камере над ним происходит разрежение давления, и через впускной клапан втягивается топливо из канала низкого давления. При обратном ходе плунжера топливо нагнетается в выпускной клапан. Поскольку проходимость отверстия клапана намного меньше подаваемого потока топлива, на выходе из клапана создается очень высокое давление.

Давление которое выдает ТНВД в системе Common rail может достигать порядка 1200-1400 Bar, в некоторых автомобилях более 2000 Bar. Давление свыше 2000 Bar используют в основном в автомобилях нового поколения, где впрыск топлива происходит при помощи пьезоэлектрических форсунок. Их конструкция позволяет при таком давлении за очень короткий промежуток времени подавать мощную порцию топлива, при этом разделяя ее на 4-5 частей. Это способствует более тихой и чистой работе двигателя, и при этом двигатель стает более приемистым.

Топливная рампа

Поскольку давление в насосе увеличивается при помощи поочередной работы плунжерных пар, на выходе оно идет «скачками». Для гашения этих колебаний, в системе установлена топливная рампа (рейка). Рампа – это резервуар высокого давления в виде трубы, в которую подается топливо из насоса. Ее основные задачи: накопление топлива, удерживание его под высоким давлением, гашение колебаний давления и распределение топлива по форсункам.

На рампе находится датчик давления для мониторинга системы блоком управления. А для регулировки системы по высокому давлению, на рейку устанавливают электромагнитный редукционный клапан. В состоянии покоя он пропускает через себя топливо в сливную магистраль. При подаче сигнала от ЭБУ (блок управления) автомобиля, он начинает удерживать топливо в рампе, согласно заданного ему режима.

В других моделях авто роль регулятора давления выполняет интегрированный в ТНВД дозировочный блок (регулятор низкого давления), в некоторых системах сосуществуют оба вида регуляторов. В результате такого взаимодействия элементов топливной системы, солярка поступает на форсунки уже под необходимым давлением.

Поломки топливного насоса высокого давления

Основная причина выхода из строя ТНВД – это некачественное топливо, срок и условия эксплуатации. Насосы системы Common rail очень требовательны к чистоте и качеству топлива.

Рассмотрим часто встречающийся вариант ТНВД – СР1. Устанавливаются такие насосы на легковые автомобили и микроавтобусы Mercedes, BMW, Fiat, Peugeot, Citroen, Iveco. Конструкция такого насоса довольно проста: вал привода, эксцентриковый кулачок, 3 плунжера, 3 клапана. Все это монтируется в трехголовковый корпус. На одной из крышек головки насоса устанавливают электромагнитный клапан отключения плунжерной секции. Иногда насосы комплектуются регулятором давления.

Что же может произойти с таким простым и незатейливым насосом? И правда, каких-то сложностей от него можно не ждать. Основных проблем две – течь и низкая производительность.

Течет такой насос по причине выхода из строя уплотнительных сальников. Реже это происходит по причине микротрещин в крышке головки насоса. Вследствие этого ТНВД начинает «мокреть». Этот дефект сильнее проявляется на «холодную», зачастую после прогрева двигателя насос перестает течь. Это говорит о том, что пора менять эти самые уплотнительные сальники. При наличии микротрещин в крышке, ее необходимо заменить. Течь насоса неприятна тем, что солярка попадает на ремень, который постепенно размокает и в результате произойдет его обрыв.

Низкая производительность

Производительность ТНВД СР1 зависит от клапанов, плунжеров и состояния их прецизионных частей. При нарушении нормальной работы клапанов, они не могут нагнетать заданное давление за необходимый промежуток времени. В связи с этим, часто встречается такой дефект: машина при плавном наборе нормально работает, развивает обороты, а при резком наборе – входит в аварийный режим (падают обороты, в некоторых моделях и вовсе глохнет).

Происходит это при обгоне, что не только неприятно, но и очень рискованно, когда автомобиль на «встречке» вдруг отсекает и приходится отчаянно искать выход из сложившейся ситуации. Эта поломка сильнее ощущается на горячем двигателе и в жаркую погоду.

Алгоритм ремонта ТНВД

После очистки насос проверяется на наличие механических повреждений. Потом вскрываем фланец и производим оценку внутреннего состояния ТНВД (стружка, ржавчина, остатки грязи). Если с этим все в порядке ТНВД попадает на стендовую проверку. Тестируется насос на разных режимах при различных нагрузках. В результате проверки определяются его неисправности, после чего принимается решение о ремонте. Ремонт, как правило, бывает двух видов замена ремкомплекта (при обнаружении течи) или замена клапанов в случае низкой производительности ТНВД. Все комплектующие для ремонта производятся фирмой Bosch.

Гарантия на ремонт ТНВД

При комплексном ремонте ТНВД предоставляется гарантия. Подробнее об этом читаем здесь.

Измерительные приспособления

Чтобы проверить давление топливного насоса своими руками, нужно подготовить набор нехитрых приспособлений:

• манометр, рассчитанный на максимальное давление 10 Бар (1 МПа), подойдет прибор для проверки шин;
• шланг бензиновый внутренним диаметром 8 мм;
• колпачок для выкручивания золотников из колесных вентилей;
• зажимные хомуты 10–15 мм – 2 шт.

Для проведения замеров в других точках контура топливоподачи понадобятся самодельные переходники для подключения бензинового шланга с манометром. Если магистраль собрана на быстросъемных пластиковых соединениях, нужно купить один такой фиксатор со штуцером. Чтобы подключиться к резьбовому стыку, приобретите соответствующую трубку с гайками и разрежьте ее на 2 части. Из инструментов и вспомогательных приспособлений вам понадобится:

• пассатижи;
• отвертка;
• обрезанная пластиковая бутылка небольшой емкости (до 1 л);
• ветошь.

Подключение манометра и замер в бензиновой рампе производится в любом удобном месте – открытой площадке, гараже либо на эстакаде. Если понадобится проверить сам бензонасос, нужно подготовить стандартный комплект инструмента для разборки узла, расположенного под задним сиденьем автомобиля. Для замены фильтра тонкой очистки горючего машину придется загнать на смотровую канаву.

В чем секрет эффективности

Разделение цикловой подачи на такты и впрыск топлива под большим давлением – два факторы, обеспечивающие дизельным двигателям с впрыском Сommon Rail мощность, экономичность и дружелюбность к окружающей среде.

ТНВД распределительного типа с электронным управлением, не говоря уже о полностью механических насосах, подавали дизель в цилиндры большими порциями и под сравнительно малым давлением (к примеру, ТНВД Bosch VE мог выдать всего 700 бар при 2400 об/мин). Увеличение давления при распылении позволяет разбить топливо на более мелкодисперсные частицы, увеличив тем самым площадь контакта частиц дизеля с окислителем – кислородом. Чем меньше распыляемые частицы топлива, тем они быстрее нагреваются и, как следствие, эффективней сгорают. В результате мы получаем большую мощность двигателя, как так топливо сгорает практически полностью, высвобождая большее количество энергии, и меньший расход топлива. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, поэтому даже на холостых оборотах давление достаточное для качественного распыления.

Деление цикловой подачи на такты означает, что за такт впуска форсунка успевает впрыснуть топливо не один, а несколько раз (от 2 до 7 в современных системах). Различают:

• предварительный впрыск – предназначен для поднятия температуры в камере сгорания и лучшего возгорание основного впрыска, на который и приходится большая доля дизельного топлива;
• основной впрыск;
• дополнительный впрыск – может быть использован для прожига сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи позволяет уменьшить характерный шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, поэтому характерный взрыв ТПВС в камере происходит мягче. Количество впрысков определяется ЭБУ и зависит от многих параметров (режима работы двигателя, нагрузки, температуры ОЖ и т.д.).

Преимущества и недостатки

Основные достоинства дизельных ДВС с впрыском Сommon Rail:

• экономичность;
• приемистость двигателя (эластичность), мощность;
• уменьшение вибраций, шума;
• экологичность.

Как бы это странно не прозвучало, но система впрыска с топливной рейкой не имеет явных недостатков, так как назвать минусом требовательность к качеству топлива было бы неправильно. Согласитесь, что это скорее проблема АЗС и контролирующих органов, нежели системы впрыска дизельного двигателя. Отрицательными моментами могут стать лишь конструктивные особенности ТНВД, форсунки или датчиков той либо иной модели. К примеру, некоторые насосы имеют довольно мягкий алюминиевый корпус, поэтому со временем они начинают гнать стружку, появление которой чрева выходом из строя форсунок и ускоренным износом ТНВД. Также всем известно, что пьезоэлектрические форсунки имеют меньший ресурс и часто не поддаются ремонту.

При эксплуатации дизельного двигателя с системой Сommon Rail следует помнить о высоких требованиях к качеству топлива и строгом соблюдении периодичности замены фильтров.