Все о ТНВД: что за аббревиатура, за что отвечает и какие бывают виды

ТНВД относится к дизельной топливной аппаратуре и появился еще в первой трети XX века. А сегодня пробуем разобраться в нюансах его устройства

Что такое ТНВД

ТНВД — это аббревиатура от «топливный насос высокого давления». Является неотъемлемой частью любой дизельной аппаратуры и предназначен для создания и распределения (на некоторых типах) необходимого давления топлива в магистрали перед впрыскиванием его форсункой.

От механического ТНВД к электронному

На сегодняшний день классический механический ТНВД, отвечающий как за генерацию давления, так и за распределение дизтоплива по форсункам, активно заменяется электронно-управляемым насосом, служащим только для создания давления в системе. Помимо этой общей функции, современный электронный ТНВД конструктивно имеет с устаревшими аналогами очень мало общего. Так, чисто механический топливный насос высокого давления не имеет никаких деталей и частей, которые контролируются и управляются электроникой. Тогда как современный ТНВД (их называют общим словом Common Rail), хотя и так же приводится механически от коленвала, параллельно регулируется командами блока управления. Форсунки механического и электронно-управляемого ТНВД также разительно отличаются. Подробнее устройство разных типов насосов будет описано далее.

Принцип работы ТНВД

Несмотря на разительные отличия механических и электронно-управляемых ТНВД, принцип действия и основные этапы работы у них во многом схожи. Алгоритм выглядит следующим образом.

1. После того, как топливный насос низкого давления (ТННД) доставляет дизельное топливо из бака к топливной аппаратуре через фильтр, оно попадает к ТНВД.
2. Кулачковый вал ТНВД, приводимый от коленчатого вала двигателя, толкает поршень плунжера.
3. Плунжер перемещается в своей втулке как поршень в цилиндре, толкая поданное ТННД топливо и создавая тем самым очень высокое его давление в выходной магистрали.

Далее все зависит от устройства топливной аппаратуры. Если это классика, то дизель поступает к механическим форсункам, которые под действием давления открываются и впрыскивают топливо в объем перед камерой сгорания. В случае Common Rail после плунжера топливо идет в общую топливную рейку, из которой управляемые форсунки впрыскивают его непосредственно в камеру сгорания по сигналу блока управления.

Устройство ТНВД

Вне зависимости от устройства, любой дизельный ТНВД имеет в своем составе следующие детали и элементы.

1. Механизм привода от коленвала мотора.
2. Плунжеры. Могут иметь различное расположение и устройство, но всегда выполняют одну задачу: генерируют высокое давление. Именно плунжеры являются маленькими, но очень мощными насосами, задающими эффективность работы всей системе. В распределительных ТНВД плунжеры отвечают еще и за очередность подачи топлива к цилиндрам.
3. Каналы высокого и низкого давления во втулке плунжера. Через них происходит подвод и отвод топлива.

Рядные и распределительные ТНВД в обязательном порядке имеют механическую систему регулирования частоты вращения, которая поддерживает задаваемые водителем (педалью газа) обороты коленвала. С одной стороны это не дает двигателю заглохнуть при нагрузке, с другой — предотвращают уход дизеля «в разнос». Это явление, при котором бесконтрольная подача топлива приводит к постоянному повышению оборотов, что приводит саморазрушению мотора.

Виды ТНВД

Так как дизельный двигатель в машиностроении и транспортной промышленности имеет самое широкое применение, различаются и виды топливной аппаратуры. Основных типов конструкции топливного насоса высокого давления три.

Рядный ТНВД

Рядный ТНВД (Фото: yard76.ru)

Предок всех последующих модификаций. Тем не менее, исправно несет службу на тяжелых дизельных установках (судовых, промышленных) и недорогой строительно-хозяйственной технике по сей день. Является самым неприхотливым типом ТНВД, практически безразличным к качеству топлива. Следуя названию, в рядном ТНВД плунжеры установлены в ряд и управляются единой рейкой, связанной с регулятором оборотов. Рейка, в зависимости от задаваемого регулятором режима работы, поворачивает все плунжеры на тот или иной угол. Плунжеры, в свою очередь, оснащены канавками, по которым к ним поступает топливо. В зависимости угла, на который рейка поворачивает плунжеры, меняется положение канавок — соответственно, они подают в магистраль высокого давления больше или меньше топлива.

Распределительный ТНВД

Одноплунжерный распределительный ТНВД (Фото: autoleek.ru)

Более компактный, но и менее надежный вариант дизельной топливной аппаратуры. Главной особенностью классического распределительного ТНВД является наличие единого на всю систему плунжера, который двигается сразу в двух направлениях: вдоль и вокруг своей оси. Двигаясь вдоль плунжер создает требуемое давление топлива (ход задается регулятором оборотов), а поворачиваясь, распределяет его — последовательно открывая выход то к одной, то к другой магистрали на форсунки.

На многих дизельных двигателях можно встретить распределительные ТНВД с радиальным расположением плунжеров. В таких насосах от двух до четырех плунжеров, суммарное создаваемое ими давление выше, а момент и объем подачи топлива контролируется электронно-управляемым клапаном.

Магистральный ТНВД (Common Rail)

Магистральный ТНВД (Фото: commonrail.kz)

Самый современный и эффективный вид дизельных ТНВД на сегодняшний день. Частично или полностью вытеснил более устаревшие схемы практически повсеместно, от легковых автомобилей всех классов до тяжелых грузовиков. Плунжеров в таких ТНВД обычно несколько (два или три), а расположены они радиально — сходясь к оси приводного вала. Но главная особенность таких насосов в том, что каждый плунжер не подает топливо в магистраль форсунок, а накачивает его в общий объем — топливную рейку. Собственно название Common Rail, впервые примененное фирмой Bosch, и переводится как «общая рейка». Из этого объема каждая форсунка питается индивидуально, по сигналу компьютера открываясь в нужный момент и на нужную продолжительность. Кроме того, в магистральных ТНВД плунжеры не вращаются вокруг оси (т.к. им не нужно распределять топливо), а совершают только возвратно-поступательные движения, накачивая дизель в рейку.

Такое решение позволяет поддерживать в дизельной топливной рейке постоянное высокое давление — гораздо выше того, что может обеспечить классическая схема с индивидуальным нагнетанием от плунжера. Рабочее давление Common Rail составляет от 1500 до 2500 бар, что недостижимо для рядных и распределительных ТНВД. В свою очередь, сверхвысокое давление позволило расположить форсунку непосредственно в камере сгорания (еще одна особенность Common Rail). Этот фактор, а также точность электронно-управляемых форсунок, способствует более прецизионному распылению топлива. И, следовательно, повышению мощности, экономичности и экологичности.

Оборотной стороной эффективности магистральных ТНВД является сложность и дороговизна обслуживания и ремонта. К тому же, Common Rail не потерпит низкого качества дизтоплива, а ремонт топливной аппаратуры на порядок дороже всех прочих систем питания.

Неисправности ТНВД: как определить

Фото: Shutterstock

Современную дизельную аппаратуру рядовому автовладельцу починить не под силу, да и точная диагностика вне условий сервиса едва ли возможна. Тем не менее, ряд признаков почти наверняка сообщит о неполадках с ТНВД или иными элементами дизельной топливной системы. В целом симптомы очень схожи с таковыми у бензиновых моторов.

• Затрудненный пуск двигателя. Особенно в холодное время года.
• Неровная работа на холостом ходу и под нагрузкой. Двигатель трясет, плавают обороты, при разгоне ощущаются провалы.
• Выхлоп становится более дымным и едким по запаху, цвет меняется на серый (в запущенных ситуациях — на черный).
• Повышается расход топлива.

Краткие тезисы

ТНВД (топливный насос высокого давления) — ключевой узел дизельной топливной аппаратуры, создающий высокое давление для впрыска топлива.

• Эволюция ТНВД шла от чисто механических насосов к современным электронно-управляемым системам Common Rail.
• Основная функция любого ТНВД — нагнетание давления, но современные системы управляются электронным блоком (ЭБУ) для точного контроля.
• Принцип работы основан на плунжерной паре, приводимой в действие от коленвала двигателя.
• Существует три основных вида ТНВД: рядный, распределительный и магистральный (Common Rail).
• Рядный ТНВД — простой и неприхотливый, применяется на тяжелой технике, устойчив к плохому качеству топлива.
• Распределительный ТНВД — более компактный, использует один или несколько плунжеров для создания давления и распределения топлива.
• Магистральный ТНВД (Common Rail) — самый современный тип, нагнетает топливо в общую рампу, что позволяет достичь сверхвысокого давления (до 2500 бар) и повысить эффективность двигателя.
• Система Common Rail обеспечивает лучшую экономичность, мощность и экологичность, но требует качественного топлива и дорога в обслуживании.
• К основным неисправностям ТНВД относятся: трудный запуск двигателя, нестабильная работа, повышенная дымность выхлопа и рост расхода топлива.

Читайте также:

Авторы Теги Илья Калинчиков

Ссылка на источник