Топливный насос высокого давления (Injection pump в английских источниках):

Узел системы питания автомобиля, топливный насос высокого давления (ТНВД), имеет свои корни в разработке Роберта Боша. Изначально предназначенный исключительно для дизельных двигателей, он начал применяться в легковых автомобилях с конца 30-х годов XX века. Современные автогиганты расширили его использование на бензиновых моторах с распределенным впрыском топлива, придавая этому технически сложному блоку новые возможности.

Что представляет собой ТНВД и зачем он нужен?

ТНВД, или топливный насос высокого давления, является ключевым элементом в автомобильной топливной системе. Его роль можно сравнить с сердцем в организме человека, так как он обеспечивает непрерывное поступление топлива по всей системе, подобно циркуляции крови.

Однако функции ТНВД не ограничиваются простым насосом. Он выполняет следующие важные задачи:

1. Точное дозирование топлива: ТНВД регулирует количество поступающего топлива в двигатель в зависимости от нагрузки. Это позволяет оптимизировать процесс сгорания и увеличить эффективность работы двигателя.

2. Нагнетание топлива в форсунки: Он отвечает за создание достаточного давления, чтобы топливо могло быть подведено к форсункам, где оно распыляется перед впрыском в цилиндры двигателя.

3. Определение момента впрыска горючего: ТНВД контролирует точное время впрыска топлива в цилиндры, что синхронизируется с работой двигателя и обеспечивает оптимальное сгорание топлива.

Таким образом, ТНВД играет важную роль в обеспечении эффективности и надежности работы автомобильного двигателя.

Простыми словами о преимуществах ТНВД по сравнению с карбюратором

ТНВД лучше карбюратора потому, что он может точно добавлять нужное количество топлива и воздуха в двигатель. Это помогает уменьшить расход топлива. Насос ТНВД прямо связан с вращающейся частью двигателя: когда нужно больше энергии, он добавляет больше топлива, а когда двигатель работает медленнее, он уменьшает количество. Такой подход делает использование топлива более эффективным.

Дизельные двигатели работают при очень высоких нагрузках, поэтому им необходимо подавать дизельное топливо под высоким давлением, чтобы гарантировать полное сгорание. Бензиновые моторы, наоборот, работают при более низких нагрузках. Именно поэтому использование топливного насоса целесообразно в системах, где топливо впрыскивается прямо в цилиндры (и не через впускной коллектор).

Подытожив, можно сказать, что ТНВД в автомобиле позволяет повысить эффективность работы двигателя и снизить расход топлива.

Устройство и Принцип Работы Рядного ТНВД

Схематически устройство простого рядного топливного насоса высокого давления (ТНВД) представлено следующим образом:

• Поршень (Плунжер) и Цилиндр:

  • Плунжер соединен с цилиндром, образуя плунжерную пару.

• Канавки для Подачи Топлива:

  • Специальные канавки обеспечивают подачу топлива к плунжерным парам.

• Кулачковый Вал:

  • Кулачковый вал с центробежной муфтой, вращающийся при помощи ремня ГРМ.

• Толкатели Плунжера:

  • Толкатели, на которые давит кулачковый вал.

• Возвратные Пружины:

  • Пружины, обеспечивающие возврат плунжера после давления.

• Клапаны Нагнетательные:

  • Клапаны, открывающиеся под воздействием повышенного давления.

• Штуцеры и Рейки Зубчатые:

  • Штуцеры и зубчатые рейки, обеспечивающие направленный поток топлива.

• Всережимный Регулятор:

  • Регулятор, активируемый педалью газа, регулирующий количество подаваемой смеси.

Принцип Работы:

1. Вращение Кулачкового Вала:

   • Кулачковый вал вращается, и кулачки давят на толкатели плунжера.

2. Движение Плунжера:

   • Под воздействием кулачков, плунжер двигается вдоль цилиндра.

3. Открытие Нагнетательных Клапанов:

   • Повышение давления приводит к открытию клапанов, позволяя топливу поступать к форсункам.

4. Подача Топлива к Форсункам:

   • Топливо направляется к форсункам для впрыска.

5. Регулировка Количества Смеси:

   • Всережимный регулятор, связанный с педалью газа, контролирует объем подаваемой смеси.

6. Управление Центробежной Муфтой:

   • Центробежная муфта регулирует подачу дизельного горючего в определенный момент.

7. Отвод Остатков в Сливные Клапаны:

   • Неиспользованная часть воздушно-топливной смеси направляется в сливные клапаны.

Такая конструкция ТНВД обеспечивает точное дозирование топлива, эффективное управление подачей и оптимальную работу двигателя.

От Механики к Электронике: Эволюция ТНВД

Постепенно механические топливные насосы уступают место агрегатам с электронной наполненностью. Устройство и принцип работы этих узлов отличаются от механических, поскольку все процессы в топливных насосах высокого давления (ТНВД) регулируются электроникой. Это обеспечивает максимальную точность дозировки топливной смеси, моментальную реакцию на изменение динамики и параметры, недоступные механическим насосам.

Электроника значительно снизила циклы нестабильного сгорания топлива и уменьшила нестабильность работы дизеля на холостом ходу. Следующим этапом в эволюции является внедрение двухфазного впрыска топлива, обеспечивающего полноту сгорания. Это приводит к снижению выбросов токсичных продуктов в атмосферу и повышению КПД двигателя.

Система электронного управления контролирует ряд параметров, включая:

• Положение педали газа;
• Частоту вращения распредвала двигателя;
• Температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
• Скорость движения;
• Величину подъема иглы форсунки;
• Давление наддува воздуха;
• Температуру воздуха на впуске;
• Работу свечей накаливания.

ТНВД с электронными блоками управления оснащены программами самодиагностики, значительно расширяющими функциональные возможности насосов. Даже при отказах системы в определенных случаях она продолжает обеспечивать движение транспортного средства. Полный отказ возможен лишь при выходе из строя микропроцессоров.

Виды ТНВД

В сфере машиностроения применяются различные типы ТНВД, включая:

1. Рядные ТНВД

   • Используются на тяжелых и средних грузовиках, а также широко применяются в машиностроении.
   • Преимущество: Способность функционировать на топливе низкого качества.
   • Надежность и неприхотливость в обслуживании.
   • Недостаток: Громоздкость.

1. Распределительные ТНВД

   • Одна или две плунжерные пары обслуживают все цилиндры, что позволяет уменьшить габариты и массу узла.
   • Обеспечивает равномерную подачу топливной смеси.
   • Применяются на легковых автомобилях, таких как модели Bosch и Lucas.
   • Недостаток: Недолговечность.

1. Магистральные ТНВД

   • Имеют отличную от предыдущих схему.
   • Нагнетание топлива осуществляется плунжерами, приводимыми в движение кулачковой шайбой или валом.
   • Дозирующий клапан регулирует подачу топлива, а открытие и закрытие клапана управляется электроникой.
   • Применяются в топливной системе Common Rail.

Как распознать неисправность ТНВД

Производители постоянно совершенствуют качество топливных насосов, подвергая агрегаты и их составляющие тщательным испытаниям. Однако, несмотря на это, неполадки не исключены. Определить неисправность ТНВД, оснащенного электроникой, без специализированного оборудования и программного обеспечения практически невозможно. Как же понять, что именно с этим узлом возникли проблемы? Общие признаки следующие:

• Резкое увеличение расхода топлива.
• Проблемы с запуском двигателя.
• Выхлопные газы темного цвета.
• Едкий запах и увеличенная дымность выхлопа.
• Регулярное соскальзывание ремня ГРМ.
• Утечки топлива.
• Падение мощности двигателя.
• Нестабильная работа мотора на холостых оборотах.

Основной причиной неисправностей является загрязнение плунжеров насоса (некачественное топливо, смазка и т. д.). Микронные допуски плунжера могут быть нарушены в результате воздействия воды, которая может присутствовать в горючем.

Подводя итог, можно утверждать, что при соблюдении простых правил эксплуатации, таких как своевременное обслуживание и использование качественного топлива, ТНВД остается надежным узлом, способным обеспечивать экономичное расходование топлива.