Как работает топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления стоит на дизелях и на бензиновых моторах с непосредственным впрыском.

Если ТНВД работает неправильно, двигатель трудно запустить после долгой стоянки, он будет работать неровно, а не панели загорится лампа неисправности. Расскажем, как устроен насос, чтобы было проще понять диагноз сервиса и отличить проверки, доступные владельцу, от работы для специалиста.

ТНВД — топливный насос высокого давления. Он подает топливо в топливную рампу — общую магистраль, из которой топливо расходится по форсункам, которые впрыскивают топливо в двигатель.

ТНВД — не единственный насос в системе питания. Кроме него, в системе есть электрический топливный насос, который подает топливо к двигателю и в бензиновых, и в дизельных машинах. Задачи у двух насосов разные: электрический подает топливо к двигателю, а ТНВД сжимает его до давления, под которым работает впрыск.

Насос высокого давления есть и в дизельных системах питания, и в бензиновых с непосредственным впрыском  . Он бывает отдельным узлом или вместе с форсункой в одном корпусе — такую конструкцию называют насос-форсункой.

Первая задача ТНВД — создать давление и удерживать его. В дизельной системе с общей топливной рампой насос сжимает топливо до 2 700 бар в максимуме — и поддерживает в системе стабильное давление.

Вторая задача — подать нужное количество топлива. Сколько именно — решает электронный блок управления двигателем. Он командует дозирующим электрическим клапаном на впуске насоса.

Есть много вариантов ТНВД для дизельных двигателей: рядные, распределительные, насос-форсунки, индивидуальные насосы для каждого цилиндра и насосы для систем с общей рампой. Отдельная группа — бензиновые ТНВД.

Рядный ТНВД ставят на двигатели с 2—12 цилиндрами — в основном на грузовики и автобусы, строительную и сельхозтехнику и стационарные моторы. Стационарный мотор работает на одном месте, например вращает генератор.

Распределительные ТНВД — компактные, поэтому их ставят и на легковые машины, и на коммерческий транспорт, стационарные двигатели, строительную и сельхозтехнику.

Насос-форсунка объединяет одноплунжерный насос и форсунку в одном узле. Одноплунжерный — значит, давление создает один плунжер.

Индивидуальные насосы ставят только на коммерческий транспорт. Каждый такой насос обслуживает свой цилиндр мотора.

Насос для системы с общей рампой. В большинстве таких систем стоят радиально-поршневые насосы: плунжеры в них расположены вокруг вала. Насос подает топливо не к отдельным форсункам, а в общую рампу, из которой его берут все форсунки.

Бензиновый насос высокого давления. Его ставят на бензиновые моторы с непосредственным впрыском, и по давлению он отличается от дизельных насосов.

Конструкция насоса зависит от его типа: узлы, привод и способ смазки у разных схем отличаются.

Насос для системы с общей рампой. В конструкции есть кулачковый вал, то есть вал с выступами-кулачками. Вал насоса крутит двигатель — через ремень, цепь или шестерни, — а кулачки вала двигают плунжеры, которые и создают давление. Такой насос может состоять из одной или двух секций высокого давления, каждая — в корпусе со своим кулачковым валом. Секция высокого давления — часть насоса, в которой плунжер сжимает топливо.

Рядный ТНВД. У каждого цилиндра своя насосная секция: топливо идет к цилиндру через нагнетательный клапан и трубку высокого давления. Нагнетательный клапан выпускает топливо из секции в трубку. Такой насос смазывается маслом из системы двигателя, поэтому переносит и топливо пониже качеством.

Распределительный ТНВД. Компактный узел, в одном корпусе которого подкачивающий насос, насос высокого давления и регулятор. Смазывается такой насос самим топливом, поэтому обслуживания не требует.

Насос-форсунка. В насос-форсунке одноплунжерный насос и форсунка объединены в один узел: давление создает один плунжер.

Бензиновый насос. На бензиновых моторах с непосредственным впрыском насос может приводиться кулачком распредвала — вала, который открывает клапаны двигателя. Как работают распредвал и его привод ремнем или цепью, — в статье Т⁠—⁠Ж о газораспределительном механизме.

Откуда берется давление. Насос не работает сам по себе: его вал вращает двигатель через ремень, цепь или шестерни. Кулачки на вращающемся валу двигают плунжеры, а плунжеры создают давление.

Почему давление не зависит от оборотов. В системе с общей рампой давление не зависит от оборотов двигателя. Насос постоянно подает топливо в рампу и поддерживает в ней стабильное давление, а форсунки берут топливо уже из рампы.

Кто задает количество топлива. Сколько топлива подать, решает не сам насос, а блок управления двигателем: он командует дозирующим блоком или электрическим клапаном на впуске насоса. Насос дает давление, электроника — дозировку.

Как подача идет в рядном насосе. У каждого цилиндра своя насосная секция, и сжатое топливо уходит к своему цилиндру через нагнетательный клапан и трубку высокого давления.

Что происходит при износе привода. У бензинового мотора с приводом насоса от кулачка распредвала кулачок изнашивается, ход плунжера уменьшается, и давление в рампе становится нестабильным.

Почему насосу нужно чистое топливо. Насос высокого давления в системе с общей рампой смазывается самим топливом — поэтому от качества топлива зависит и износ насоса. Топливо для него одновременно и рабочая жидкость, и смазка трущихся деталей. Рядный насос, наоборот, смазывается маслом из системы двигателя, поэтому к качеству топлива он терпимее.

Снимать, разбирать и ремонтировать ТНВД — работа для специалиста. ТНВД, рампа, форсунки и трубки остаются под высоким давлением и после остановки двигателя. Струя топлива из негерметичного соединения может серьезно травмировать.

Признаки, при которых проверяют насос. Если двигатель не заводится после долгой стоянки, работает неровно, а на панели горит лампа неисправности двигателя с кодом низкого давления топлива — нужно проверить насос.

Причинами могут быть износ привода или даже обломки деталей, попавшие в топливную систему. Заметить неладное можно по утечке топлива, необычному шуму двигателя или изменившемуся поведению машины на ходу.

Причины износа. Вода в дизельном топливе может повредить систему впрыска и затруднить пуск. Среди рисков плохой очистки топлива — коррозия корпуса насоса высокого давления. Вода не смазывает трущиеся детали, поэтому они быстрее изнашиваются, а частицы ржавчины в топливе работают как абразив, который выводит детали из строя.

Что может проверить владелец. Руководство по эксплуатации разрешает владельцу осматривать топливные трубки, шланги и соединения на утечки и повреждения. Но менять их лучше в сервисе.

Когда ехать в сервис. Если на дизельной машине загорелась лампа воды в топливном фильтре, лучше обратиться в сервис.

ТНВД стоит на двигателе и приводится от него. Место насоса зависит от конструкции мотора. Например, у разных моделей Land Rover ТНВД может стоять на задней части головки блока цилиндров, в развале V-образного мотора — между рядами цилиндров, или под впускным коллектором. Приводят эти ТНВД распредвалы или цепь ГРМ.

Зависит от типа системы. Современный дизельный насос для системы с общей рампой создает давление до 2 700 бар. Распределительный насос на дизеле с непрямым впрыском, когда топливо подают в камеру перед цилиндром, дает у форсунки до 250 бар, а на дизеле с непосредственным впрыском — пиковое давление около 1 950 бар.

Бензиновые насосы высокого давления создают в системе до 250—350 бар в зависимости от модели.

1. ТНВД подает топливо под высоким давлением. Его ставят на дизели и бензиновые моторы с непосредственным впрыском.
2. Сколько топлива подать, решает блок управления двигателем.
3. Вода и грязь в топливе ускоряют износ насоса.
4. ТНВД, рампа, форсунки и трубки остаются под высоким давлением и после остановки двигателя.
5. Типичные симптомы неисправности ТНВД — трудный пуск после долгой стоянки, неровная работа и лампа Check Engine.