Принцип работы топливного насоса высокого давления

Как снять ТНВД

отсоединить тросики ручного управления рычагом остановки двигателя и рычагом управления регулятором,
снимите тягу управления подачей топлива,
отсоедините все трубопроводы подвода топлива к насосу, отводящий и дренажный трубопроводы и трубопровод от фильтра тонкой очистки топлива,
отсоедините трубку для подвода масла к насосу и, масло отводящую трубку,
выкрутите стяжной болт переднего фланца ведущей полумуфты и два болта ведомой полумуфты (для того, чтобы выкручивать болты было удобно нужно провернуть коленвал через люк картера сцепления),
отсоедините топливопроводы факельных свечей,
снимите топливопроводы высокого давления,
отсоедините трубку, которая подводит воздух к рабочему цилиндру вспомогательного тормоза,
открутите четыре болта, которые крепят ТНВД,
снимите собственно сам насос.

Использование насосов высокого давления в бензиновых двигателях

К примеру, топливный насос ставится на двигателях с GDI-системами, когда горючее подается непосредственно в цилиндры. Такие моторы требуют заправки качественным бензином с высоким октановым числом.

Применение горючего с присадками не рекомендуется, ведь это может привести к ошибкам в работе ТНВД и снижению его эффективности. Конструктивно механизм на GDI-двигателях состоит из следующих элементов:

клапан, регулирующий низкое давление;
устройство-регулятор вращения;
штуцер и дроссель для вывода горючего;
распредголовка;
насос низкого давления;
внутренняя полость;
ЭМ-клапан остановки горючего;
автомат опережения впрыска бензина.

Ошибка многих владельцев бензиновых авто с ТНВД — экономия на топливе, из-за чего дорогостоящий механизм быстро выходит из строя.

На первом этапе формируются потертости плунжеров, а внутри можно заметить красноватый оттенок, имеющий схожесть с коррозией. Первыми признаками сбоев в работе может стать снижение мощности и трудности с пуском. В таких случаях необходимо ехать на СТО для ремонта. Подробнее на этих вопросах остановимся ниже.

Уровень давления и коэффициент сжатия

Эффективность топливного насоса зависит от правильной дозировки, правильного выбора времени подачи топлива в камеру сгорания и создания необходимого давления. Здесь выделены следующие параметры для различных ТНВД:

На бензиновых двигателях — 3-11 МПа.
Магистраль: до 135-200 МПа. Давление усилилось с развитием технологий и появлением новых поколений. Например, системы первого поколения работали при давлении 17–135 МПа, а последнее (4-е) — 23–200 МПа.
Линейный — 55-135 МПа, в редких случаях от 15 МПа.

Важным моментом в работе дизельного двигателя является степень сжатия.

При расчете коэффициента учитывается отношение объема цилиндра (максимальный параметр) к размеру камеры, когда поршень находится вверху. Средняя степень сжатия составляет от 18: 1 до 22: 1. Эти показатели учитываются вместе с давлением ТНВД и другими параметрами двигателя.

ТНВД на бензиновом и дизельном двигателе

Изначально насосы, обеспечивающие высокое давление, использовались исключительно для питания дизельных моторов. В бензиновых системах такая конструкция получила применение только в ДВС с непосредственным впрыском, где наиболее важны давление и точность подачи.

Насосы высокого давления имеют крайне сложную конструкцию, работают с повышенными нагрузками и требуют бережной эксплуатации. Важную роль играет качество топлива и отсутствие в нем примесей воды и абразивных частиц (например, пыли). При использовании ТНВД на бензиновом двигателе нагрузка меньше, чем на дизеле, что относительно продлевает срок его службы.

Располагается насос высокого давления в подкапотном пространстве в непосредственной близости от мотора (либо может устанавливаться на двигатель). Для его питания используется дополнительный подкачивающий топливный насос низкого давления. В зависимости от марки и категории автомобиля могут применяться различные типы ТНВД.

ТНВД разных конструкций и основные узлы

Главным рабочим механизмом насоса является плунжерная пара. Она состоит из плунжера (поршня) и втулки (гильзы). При перемещении поршня в гильзе формируется очень высокое давление, а потому для обеспечения безопасности и корректной работы пары, детали должны иметь высокую точность изготовления.

В силу этой особенности плунжерная пара в профессиональной сфере получила наименование прецизионная. Принцип работы плунжерной пары прост: поршень выполняет возвратно-поступательные движения внутри втулки и обеспечивает всасывание, сжатие и подачу топлива в надплунжерное пространство.

Характеристика ТНВД

Топливный насос МТЗ относится к категории четырехплунжерных агрегатов, предназначен для обеспечения необходимой циркуляции топлива. В конструкции трактора он расположен в одном блоке с подкачивающим аналогом и центробежным регулятором. Блок расположен с левой части двигателя Д-240, закреплен с помощью болтов на распределительной крышке.

Прежде чем выяснить, как добавить топливо на ТНВД МТЗ, необходимо более подробно ознакомиться с его характеристиками и особенностями. Корректная работа узла обеспечивается за счет действия коленвала, который приводит его в действие посредством шестереночного механизма.

К числу наиболее значимых характеристик этого важного элемента целесообразно отнести:

завод-изготовитель — Ногинск;
номер по каталогу запчастей — 4УТНИ-1111005-20;
сфера применения — силовые агрегаты серии Д (с 240 по 248.1 модификацию) для различных моделей МТЗ;
тип привода — втулка шлицевая.

Аппаратура топливная МТЗ 82 не является полностью уникальной разработкой, поскольку у неё есть зарубежные аналоги. Примером может служить PP4M9P1g-4201 чешского производства, который практически идентичен по своему техническому устройству и характеристикам.

Смазка ТНВД

ТНВД и регулятор лучше всего соединить с системой смазки двигателя, т.к. при этой форме смазки ТНВД остается необслуживаемым. Фильтрованное моторное масло подается к ТНВД и регулятору через нагнетательную магистраль и входной канал через отверстие роликового толкателя или с помощью специального клапана подачи масла. В случае ТНВД с основанием или рамой, возврат смазочного масла к двигателю осуществляется через возвратную магистраль (b).

В случае фланцевого крепления возврат смазочного масла может происходить через подшипник кулачкового вала (а) или через специальные каналы. Перед первым включением ТНВД и регулятора, они должны быть заполнены тем же самым маслом, что и двигатель. В случае ТНВД без прямого соединения с масляной системой двигателя, масло вливается внутрь через крышку после снятия колпачка для удаления воздуха или фильтра. Уровень масла в насосе проверяется путем снятия винта уровня масла на регуляторе в интервалы времени, предписанные заводом-изготовителем двигателя для замены в нем масла. Избыточное масло (увеличение количества за счет утечки масла из системы смазки) нужно слить, а если масла не хватает, то долить свежего масла. Когда ТНВД снимается или когда двигатель подвергается серьезному ремонту, то смазочное масло нужно заменить. Для проверки уровня масла, ТНВД и регуляторы с отдельной подачей масла, снабжены своим собственным щупом.

Причины поломок ТНВД

Есть несколько наиболее важных причин выхода из строя насоса высокого давления. Обычно это обусловлено поломкой следующих деталей:

Плунжер. Наиболее частой причиной служит загрязнение плунжерной пары. Здесь выделяется два главных фактора. Первый – это характер конструкции (например, слишком маленький зазор). Второй – плохое качество топлива (наличие нежелательных примесей засоряющих устройство). Помимо этого загрязнение может попасть и с мотора – сажа, грязь и т.д. Также на работу влияет износ плунжерной пары, что приводит к сильным перегревам подшипников.
Наличие воды в топливе. Влагой может смыть топливный слой защищающий поверхности прецизионных деталей насоса высокого давления, что ведет к снижению срока его эксплуатации и даже возможному заклиниванию.
Загрязнения топливного фильтра. Ведет к возможному попаданию грязи в плунжерную пару, к тому же насос работает на износ.
Нарушения в подаче и распределении топлива. Также частой причиной этого является неисправность плунжерной пары, а именно износ поводков, зубов на рейке, нагнетательных клапанов и загрязнение форсунок.
Брак деталей. Довольно редко, но все же встречается на дешевых насосах. Сюда можно отнести трещины и сколы корпуса, поврежденные подшипники, заклинивание плунжерных втулок и тому подобное.
Износ подшипника. Чаще вызвано старением либо браком детали. Ведет к нарушениям работы насоса, а сам подшипник и рядом расположенные детали перегреваются, что уменьшает эксплуатационный срок.
Заклинивание поршней и втулок. Приводит к выходу из строя зубчатой рейки, кулачкового вала, шестеренки, регулятора и шпонок. Чаще вызвана попаданием влаги в полость между поршнем и втулкой.
Износ узлов ТНВД. Возникает в результате старения либо после проникновения внутрь воды, что приводит к коррозии деталей насоса.
Коррозия плунжерной пары. Появляется при наличии в топливе большого количества воды.
Нарушения в системе охлаждения. Другими словами при длительном использовании либо больших нагрузках, насос просто перегревается. Неисправность охлаждения может быть вызвана недостаточным количеством антифриза, засорами, поломкой отдельных частей и т.п.

При возникновении подозрений в неисправной работе рейки ТНВД или связанных с ней элементов, необходимо проверить на исправность следующие узлы:

открепление рейки от деталей регулятора;
проверить хомуты поводков плунжера;
заклинивание винтов зубчатых венцов.

Наиболее опасной причиной поломки является неисправности в подвижности рейки подачи топлива. В случае клина ее на максимальной подаче топлива так, что регулятор не сможет вернуть ее в обратное положение, тогда в моторе резко увеличивается число оборотов коленвала. Это ведет к тому, что двигатель начинает работать на пределе, а это чревато последствиями. При клине рейки в выключенном положении – двигатель не запуститься.

При эксплуатации авто в условиях пониженных температур встречаются случаи перемерзания деталей и узлов ТНВД. Для предотвращения таких ситуаций следует использовать горючее и масло соответствующие температурному режиму.

В системах аккумуляторного впрыска (или Common Rail) бывают случаи поломки управляющего клапана. Чаще сразу заменяется на новый. Иногда его перебирают и меняют некоторые запчасти.

Как установить ТНВД на дизель

На машинах с дизелем сначала устанавливается промежуточный фланец с приводом. При этом часть с пазами ставят в регулировочный механизм насоса. Регулировочный болт будет находиться внутри паза.

Дальше нужно зажать фланец в нейтральном положении на три болта. То есть, болты нужно прикручивать по центру.

Насос промывают и ставят по меткам, меняя положение слепого зуба. Придется отрегулировать механизм, чтобы плунжер стоял в нейтральном положении.

Если индикатор отсутствует, двигатель нужно прокручивать вручную на 15 градусов до верхней мертвой точки на первом цилиндре. Два кулачка распредвала должны оказаться направлены вверх. Они будут немного не доходить до ВВТ, на шкиве будет 15 градусов до ОТ. То есть, первый поршень на первом цилиндре начинает сжатие, и в этом момент происходит впрыск. Если шкалы с градусами нет, придется повернуть коленвал на глаз и поставить метку.

Далее крепят три шпильки, на которых будет держаться насос.

К промежуточному приводу крепится через муфту вторая часть — сам насос.

К ТНВД подключают индикатор, нужно, чтобы при прокручивании двигателя на ОТ стрелка прибора пошла от отметки 0 — нижней точки плунжера до 0,90.

Проверить правильность измерений можно по меткам. Распредвал и коленвал окажутся в мертвой точке, а насос будет отрегулирован точно.

В конце к насосу подключают все трубки, подачу, обратку. Также необходимо прикрепить обводной и натяжной ролики, чтобы поставить по меткам ремень ГРМ.

Определение неисправностей в ТНВД

Стоит помнить, что наиболее достоверные данные по состоянию топливного насоса можно получить только после проверки на специальном стенде в автомастерской. Естественно без специального оборудования такая диагностика в домашних условиях невозможно. Но все же есть возможность проверить некоторые элементы и исправность их работы.

Вода в плунжерах

Для этого потребуется снять ремень с газораспределительного механизма (ГРМ), и аккуратно прокрутить шкив. При вращении с переменными усилиями – воды нет. Если при вращении приходится прикладывать значительную силу или вовсе не получается прокрутить – значит есть влага.

Присутствие влаги в ТНВД чрезвычайно вредно как для него, так и для всего мотора. Это ведет к быстрому износу деталей и сокращению срока их службы, к тому же может вызвать появление коррозии и даже полный клин агрегата.

Давление в плунжерной паре

Можно проверить с помощью специального тестера – КИ-4802 или ТАД-01А. Если такового нет, тогда подойдет обычный манометр с большим диапазоном измерений.

Прибор вкручивается вместо топливной трубки или закрепляется в центральном отверстии головки ТНВД. Затем запускается двигатель, и снимаются показания. В нормальных условия значение должно быть близким к 300 кг/см2. Это условное значение и зависит от многих факторов, главное, чтобы при испытаниях цифра была максимально близка к указанной. В случае давления системы значительно ниже 300 кг – детали плунжерной пары сильно изношены, необходим ремонт или замена.

Проверка датчиков управления

На дизельных авто имеющих систему впрыска Common Rail управление ТНВД проходит при помощи электронного блока управления (ЭБУ). Наиболее частыми поломками в них является выход из строя датчиков либо проводки. Чаще об этом информирует специальный сигнал на приборной панели – Check Engine. В таком случае сканером ошибок нужно считать код и расшифровать его. Затем, исходя из полученных данных, определяться с ремонтом.

Чаще у датчика просто вышел срок службы либо случайным образом были повреждены их провода. Это ведет к тому, что на ЭБУ приходит некорректный сигнал и он начинает сбоить.

Утечка топлива

Если топливо течет именно из насоса высокого давления, тогда причина чаще в изношенных уплотнительных кольцах. Чтобы определить это, нужно на заведенном моторе покачать ось рычага насоса. Из под поврежденного уплотнителя потечет соляра.

Бывают случаи утечки топлива из места установки плунжерной пары. Тогда необходимо провести диагностику. Для этих целей насос следует снять с авто.

Герметичность клапана ТНВД проверяется в следующей последовательности:

отвернуть трубку высокого давления от дефектного сегмента;
рейку насоса перевести в позицию выключенной подачи;
ручным насосом создать давление в топливной системе.

При неисправном клапане из отверстия нажимного штуцера появится топливо. Если этого не случилось – клапан исправен.

Схватывание рейки

Перед проверкой рейки от нее следует отсоединить тяги и рычаги регулятора и скобы останова. Затем посредством рычагов управления насосом перевести рейку в крайнее положение. Исходя из усилий при передвижении можно сделать вывод о том, «прикипела» она или нет

В процессе важно сделать несколько оборотов кулачкового вала. Если дефектов нет, рейка будет двигать плавно и без толчков

На замерзание

Если появились признаки поломки топливного насоса в холодное время года, следует проверить его на замерзание. Если такое произошло, его нужно снять с автомобиля и занести в тепло. Когда он отогреется и подвижность деталей восстановится его необходимо разобрать, слить масло и тщательно промыть чистой соляркой. После этих процедур в картер заливается свежее масло и насос устанавливается обратно на авто.

При замерзании насоса в очень сильные морозы, рекомендуется воспользоваться также и размораживателем.

Распределительный тип ТНВД

Следующим этапом в развитии дизельных систем питания стало использование насосов распределительного типа.

Особенность этого вида ТНВД заключается том, что в конструкции используется только одна топливная секция, которая обеспечивает подачу на все форсунки. Примечательно, что секция только одна, но в ней может использоваться разное количество плунжерных пар – от 1 до 4.

Существует несколько типов распределительных ТНВД, отличающихся между собой по особенностям работы прецизионных пар и их приводом. В целом, все насосы этого типа делятся на:

торцевые;
роторные;
с внешним приводом (кулачковым).

Устройство и ремонт ТНВД ЯМЗ 238

Топливная система, подающая горючую смесь под высоким давлением и регулирующая впрыск в определённые моменты, производится исключительно на специализированном и высокоточном оборудовании. Основные конструктивные элементы топливного насоса представлены:

корпусом;
крышками;
всережимным регулятором;
муфтой опережения впрыска;
подкачивающим насосом;
кулачковым валом;
толкателями;
плунжерами с наличием поводков или зубчатых втулок;
гильзами плунжеров;
возвратными пружинами плунжеров;
нагнетательными клапанами;
штуцерами;
рейками.

Рабочая пара «плунжер – цилиндр» («поршень – втулка»), объединённая в единую систему с прецизионным сопряжением, изготавливается из исключительно высокопрочной и долговечной стали.

Принцип работы ТНВД ЯМЗ 238 достаточно прост. Топливо перекачивается через штуцер, а сама деталь соединена с трубкой ПД. Движение пружины и кулачкового вала вызывает перемещение поршня вверх-вниз. Число секций соответствует количеству цилиндров двигателя, а транспорт на основе такого насоса отличается хорошей проходимостью и тяговыми характеристиками. Ремонт и регулировка ТНВД ЯМЗ 238 выполняются на специальном оборудовании, позволяющем выявить причины поломки и степень износа деталей. Средняя стоимость такой услуги варьирует от 7 до 17 тысяч рублей, в зависимости от степени сложности поломки.

Общее устройство ТНВД

Топливный насос высокого давления – это самостоятельный агрегат, напоминающий автомобильный двигатель в миниатюре. Его корпус изготовлен из чугуна, стали или алюминия, – зависит от конструктивных особенностей ДВС, вида ТС и эксплуатационных условий. Рядный ТНВД схематично выглядит так:

Узкий высокий корпус (блок).
Внизу блока размещён кулачковый вал.
Вал соединяется с плунжерами (поршнями).
Сверху насос накрыт крышкой (головкой).
В крышке есть отверстия под штуцеры для каждого плунжерного колодца.

Сбоку ТНВД часто пристроен насос низкого давления. Это помпа, позволяющая вручную накачать топливо из бака.

Дополнительные агрегаты ТНВД

Значительным по важности узлом, передающим крутящий момент от двигателя к ТНВД, является муфта опережения впрыска. Она меняет угол опережения впрыска, на основании оборотов мотора

Принцип действия муфты построен на механизме центробежной силы. В устройство узла входят:

Ведущая полумуфта.
Ведомая полумуфта.
Опорные шпильки грузов.
Стяжные пружины грузов.
Грузы.

Кроме муфты, в ТНВД есть всережимный регулятор (клапан давления). Он работает через электрический или гидравлический усилитель. Обеспечивает изменение количества подачи топлива в зависимости от режимов работы мотора: запуск; изменение оборотов; скачки нагрузки; остановка.

Устройство и принцип работы ТНВД

На сегодняшний день есть несколько разных видов ТНВД, но все они имеют схожую конструкцию и функционируют по одинаковому принципу.

Топливный узел высокого давления состоит из следующих деталей:

сопряженный со втулкой плунжер (плунжерная пара);
приводной вал с кулачками (вращение узла обеспечивает ремень ГРМ);
штуцер подачи горючего к плунжерной паре;
возвратная и толкательная пружины плунжера (одна обеспечивает давление поршня на кулачковый вал, а вторая возвращает его на место);
впускной и перепускной клапаны;
ролики.

Принцип действия ТНВД немного похож на механизм работы двигателя внутреннего сгорания:

При запуске двигателя ремень ГРМ начинает вращаться и передает крутящий момент на кулачковый вал.
Кулачки начинают поддавливать толкательную пружину, продвигая поршень к цилиндру (при этом увеличивается давление).
При увеличении давления приподнимается нагнетательный клапан и производится впрыск горючего.

Воздушно-топливная смесь поступает к форсункам строго дозированными порциями, а излишки горючего отправляются в сливные клапаны. Подача топлива обеспечивается центробежной муфтой.

Необходимый объем впрыскиваемой смеси определяет всережимный регулятор. При увеличении давления на рычаг газа поступление горючего увеличивается, а при ослаблении нажатия – уменьшается.

Согласованность работы всех частей ТНВД обеспечивает:

дозирование горючего с учетом нагрузки на двигатель;
повышение давления воздушно-топливной смеси перед поступлением в форсунки;
определение точного момента подачи топлива в цилиндры.

Благодаря топливному насосу увеличивается КПД силового агрегата и экономится горючее.

Признаки неисправностей насоса высокого давления

Большинство признаков появления неисправностей топливного насоса для большинства типов и видов одинаковы либо очень схожи. К ним относятся следующие симптомы:

резкое увеличение потребления топлива;
работа мотора становится нестабильной, особенно на небольших оборотах;
проблемы при пуске мотора, крайне чувствительно в холодные периоды года;
уменьшение мощности авто;
увеличение задымления из выхлопной трубы;
вытекание солярки из ТНВД;
увеличение шума при работе мотора.

Автовладельцы с большим опытом отмечают еще один явный признак нарушений в работе плунжера насоса – на холостом ходу «горячий» двигатель может заглохнуть без видимых на то причин. Запуск его невозможен пока насос не охладится до нормальной температуры. «Холодный» мотор запускается нормально.

Классификация и устройство ТНВД

Конструктивно ТНВД бывает нескольких типов, которые имеют схожий принцип работы и разную конструкцию. Рассмотрим подробнее каждый из типов.

Многоплунжерные

Особенность — наличие индивидуальных плунжеров для каждого цилиндра. Эти типы насосов бывают двух типов:

Тип V: устанавливается под углом 75-120 градусов в 2-х рядной конструкции;
Ряды: собирают в один ряд и кладут рядом друг с другом.

В рядных насосах топливо подается в форсунки двигателя по определенному алгоритму с использованием механической трансмиссии и кулачков. Последние управляют парой поршней и обеспечивают их движение.

В насосах с V-образным впрыском поршень перемещается вместе с направляющими, которые воздействуют на элемент втулки. Благодаря этому устройство занимает меньше места, имеет большую жесткость, более короткий распредвал и более высокое давление подачи топлива.

Распределительные

В таких топливных насосах высокого давления предусмотрен один или два поршня, которые подают топливо непосредственно в камеру сгорания. Количество цилиндров 4-12. Насосы высокого давления распределительного типа популярны в легковых автомобилях, так как они быстрее изнашиваются на грузовиках. Этот тип насоса чаще всего встречается на бензиновых двигателях.

Поршневой привод выполнен в виде вращающегося кулачкового механизма терминального типа с внешним приводом. Последний вариант наиболее популярен, так как для него требуется всего лишь пара поршней. Внешне приводные системы практически не используются из-за низкой надежности.

Поворотные приводы имеют только одну секцию подачи топлива и от двух до четырех пар поршней. Здесь нет отдельных втулок, потому что они выглядят как дырочки в распредвале ТНВД. Что касается особенностей работы, то они очень похожи на финальную версию.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

Название предполагает, что этот тип насоса используется в системе CommonRail, что означает сбор топлива в топливной рампе перед его отправкой в форсунки. Система имеет до трех плунжеров высокого давления. Поршневой механизм приводится в движение вращающимся валом и пружиной. В определенный момент кулачок воздействует на пружину, а также на поршень, что приводит к увеличению объема над поршнем.

Вышеуказанные действия приводят к вакууму в камере, открытию клапана и подаче топлива.

При повышении давления клапан закрывается и клапан движется в обратном направлении с параллельным сжатием топлива. При достижении необходимого уровня открывается специальный клапан и подается топливо.

Особенности конструкции и принцип функционирования рядного ТНВД

Рядный вид является «родоначальником» насосов высокого давления, поскольку именно эти ТНВД использовались на первых дизельных установках и применение он, хоть уже и ограниченное, находит и сейчас.

Особенность его заключается в том, что для каждой форсунки предусмотрена своя топливная секция (с одной рабочей парой). Все секции размещены в ряд, отсюда и название типа ТНВД. Разновидностью его является V-образный насос, у которого секции располагаются в два ряда. Также стоит отметить, что он полностью механический, и только в последних модификациях стали использовать электромеханические регуляторы момента подачи топлива.

V-образный ТНВД

В нем плунжеры приводятся в действие от кулачкового вала, который получает вращение посредством привода от коленвала. При этом кулачки воздействуют на поршни секции не напрямую, а через роликовые толкатели. Возвратное передвижение плунжера обеспечивается пружиной.

Интересно в этом типе ТНВД организована регулировка количества топлива, подающегося на форсунки после сжатия. Для этого в гильзе проделано два отверстия – впускное и выпускное, причем первое находится ниже второго. Также на рабочей поверхности поршня сделана винтовая проточка. За счет проворота гильзы относительно плунжера и удается регулировать порции топлива.

А работает все так: при движении вверх, поршень перекрывает оба отверстия, и начинается сжатие топлива. Но при поднятии до определенного уровня, проточка на поршне соединяется со сливным отверстием, из-за чего давление падает, поскольку топливо начинает стекать по проточке, и нагнетательный клапан закрывается, прекращая его закачку в магистраль. За счет изменения расположения сливного отверстия относительно плунжера можно регулировать уровень совпадения его с проточкой.

К примеру, при работе мотора под нагрузкой необходимо обеспечить подачу большего количества топлива. Для этого втулка поворачивается так, чтобы отверстие с проточкой совпало как можно позже, тем самым порция дизтоплива, которая пройдет через нагнетательный клапан, будет увеличена.

Для проворота втулки используется рейка, которая имеет постоянное зацепление с зубчатым сектором, установленным на внешней поверхности гильзы. Причем эта рейка воздействует на все топливные секции одновременно, что обеспечивает синхронность регулирования дозировки.

Рядный ТНВД

Как уже отмечено, ТНВД помимо сжатия обеспечивает еще и соблюдение момента впрыска. Причем в рядном типе это организовано очень просто – плунжерная пара срабатывает точно на конце такта сжатия. Но здесь имеется очень важный момент – чем крупнее порция впрыскиваемого топлива, тем больше времени нужно, чтобы его подать. То есть, при работе мотора под нагрузкой, впрыск должен начаться раньше.

И это обеспечивает регулятор опережения момента впрыска. В полностью механическом насосе в его качестве выступает центробежная муфта, установленная на кулачковом валу насоса.

В конструкцию этой муфты входят подпружиненные грузики, которые за счет центробежной силы могут расходиться, преодолевая усилие пружин. Это расхождение приводит к тому, что кулачковый вал меняет угол (проворачивается) относительно своего привода. То есть, чем выше скорость вращения этого вала, тем на больший угол грузики его провернут. В результате кулачок будет раньше набегать на толкатель плунжера и момент начала впрыска изменяется.

Центробежная муфта

Также в конструкции используется электромеханический регулятор момента подачи топлива. В такой конструкции электроника посредством датчиков отслеживает параметры работы силовой установки и на их основе через исполнительные механизмы управляет углом начала подачи дизтоплива.

Механический регулятор момента подачи топлива

Насосы рядного типа отличаются высокой надежностью и неприхотливостью к качеству топлива. Но из-за ряда недостатков, среди которых значительные габаритные размеры и сравнительно медлительное реагирование на изменение режимов работы мотора, использование этого вида ТНВД сейчас ограничено. Он пока еще применяется на тяжелой технике, что же касается автомобильного транспорта, то его вытеснили другие типы насосов.

Типы топливных насосов высокого давления

Существует три типа ТНВД, они имеют разное устройство, но одно предназначение:

рядный;
распределительный;
магистральный.

В первом из них, топливо в каждый цилиндр нагнетает отдельная плунжерная пара, соответственно, количество пар равно количеству цилиндров. Схема распределительного топливного насоса высокого давления, в значительной мере отличается от схемы рядного. Отличие заключается в том, что горючее нагнетается ко всем цилиндрам посредством одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого оно в последствии распределяется по цилиндрам.

В авто с бензиновыми двигателями, с системой непосредственного впрыска, горючее качает электрический топливный насос высокого давления, однако оно (давление) там в разы меньше.

Рядный топливный насос высокого давления

Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.

Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора. Верхняя поверхность плунжера имеет наклон, благодаря чему изменяется момент закрытия впускного отверстия в цилиндре, а значит, и количество горючего.

Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.

Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.

Распределительный топливный насос высокого давления

В отличие от топливного насоса рядного, распределительный имеет только одну или две плунжерных пары, которые снабжают топливом все цилиндры. Основные преимущества подобных топливных насосов – меньшая масса и размеры, а также более равномерная подача топлива. Главный минус один – их срок службы намного меньше из-за большой нагруженности, поэтому их применяют только на легковых автомобилях.

Существует три типа распределительных ТНВД:

с торцевым кулачковым приводом;
с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
с внешним кулачковым приводом.

Устройство первых двух типов насосов обеспечивает им больший срок эксплуатации, по сравнению с последним, ведь силовых нагрузок на узлы приводного вала, от давления топлива, в них нет.

Схема работы распределительного топливного насоса первого типа выглядит следующим образом. Основной элемент – плунжер-распределитель, который, помимо поступательно-возвратного движения, вращается вокруг своей оси, и тем самым нагнетает и распределяет горючее между цилиндрами. В действие он приводится кулачковой шайбой, обегающей по роликам неподвижное кольцо.

Роторная схема предполагает несколько иное устройство распределительного топливного насоса. Условия работы такого насоса несколько отличается от того, как работает ТНВД с торцевым кулачковым приводом. Горючее нагнетается и распределяется, соответственно, двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой. Вращением головки обеспечивается перенаправление топлива к соответствующим цилиндрам.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.

Классификация и устройство ТНВД

Конструктивно топливный насос высокого давления бывает нескольких видов, имеющих схожий принцип действия и разную конструкцию. Рассмотрим каждый из видов подробнее.