Диагностика и ремонт топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Диагностика и ремонт топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Топливная система — один из самых сложных в ремонте участков дизельного двигателя. В дизельных двигателях топливный насос высокого давления представляет собой один из самых сложных механизмов соответствующей системы. Задача механизма — подача под определенным давлением топлива в цилиндры дизеля. Регулировка количества подаваемого топлива происходит автоматически. В зависимости от способа впрыска насосы бывают непосредственного действия, а также с аккумуляторным впрыском. Также они бывают распределительными, многосекционными, рядными.

Несмотря на все преимущества дизеля перед другими типами двигателей, его экономичность и экологическое превосходство, высокий крутящий момент и мощность, дизельный двигатель имеет одно серьезное слабое место.

Речь идет о высокой чувствительности механизмов топливной системы двигателя к качеству топлива. То же подтверждает статистика: больший процент неисправностей дизеля приходится на долю топливной системы. Чаще всего возникает необходимость ремонта ТНВД процедура эта довольно дорогостоящая и требует высокого мастерства от исполнителя.

Неисправности ТНВД могут стать причиной более серьезных поломок силового агрегата, а также его полного выхода из строя.

Проверка при помощи оборудования

Проблемы с высоким давлением могут быть из-за:

• неисправности клапана объемного регулирования подачи топлива ТНВД;
• износа плунжеров или перепускных клапанов;
• поломки регулятора на рейке;
• неполадки форсунок.

Так как ремонт или замена топливного насоса высокого давления считаются дорогостоящей операцией, необходимо определить, что проблема не кроется в самой топливной системе. То есть необходимо проанализировать методом исключения составляющие топливной магистрали, так как в большинстве случаев поломки происходят в них. Если данные узлы исправны, значит проблема в ТНВД.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Согласно статистике, в 70 процентах случаев проблем с топливной системой сбой произошел не в ТНВД. Многие неопытные диагносты при первых проблемах с топливной системой «приговаривают» топливный насос высокого давления, что неверно.

На первом этапе диагностики требуется исключить неисправность форсунок.

p, blockquote 9,0,1,0,0 —>

Второй этап позволяет убедиться, что регулятор давления в рейке не имеет повышенного обратного слива и не мешает регулированию давления.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Исключение форсунок

Требуется исключить повышенный расход дизеля в топливной рампе путем отключения форсунок. При данной операции важно соблюдать чистоту, так как велика вероятность попадания грязи в топливные форсунки.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Для предотвращения попадания грязи используются защитные колпачки. На штуцер топливной рейки накручиваются заглушки.

Данный метод позволяет исключить форсунки, как источник повышенного расхода горючего. Необходимо произвести замер давления без форсунок. Исправный ТНВД без форсунок должен показывать при прокрутке стартера давление более 1000 бар. Данное давление или значение больше его свидетельствует, что ТНВД и подкачивающий контур исправны.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Оценка давления производится при помощи штатного датчика и сканера в фактических параметрах. Необходимо выбрать режим «давление топлива в магистрали» и включить зажигание автомобиля. Во время прокрутки двигателя стартером будут фиксироваться параметры давления. Для точного результата рекомендуется провести данную операцию несколько раз.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Если давление в системе менее 1000 бар, требуется исключить неисправность регулятора давления на рейке. Данные можно посмотреть без сканера, подключив компьютер к автомобилю. Штатный датчик в топливной системе машины зафиксирует необходимое давление.

Исключение регулятора давления в рейке

Проверка производится при помощи мультиметра, переведенного в режим измерения напряжения. Первый щуп устанавливается на любую имитацию «минуса», второй на контактную ножку регулятора (плюсовую).

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Напряжение на мультиметре должно быть приблизительно 5 Вольт. Второй этап: установка щупа на плюсовую клемму аккумулятора, второго на минусовую ножку на фишке регулятора. Мультиметр должен показывать 12 Вольт +- 3 Вольта.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

p, blockquote 19,1,0,0,0 —>

Если форсунки и регулятор давления машины исправны, производится проверка подкачивающего контура или контура низкого давления. В случае исправности данного узла проблема кроется в самом ТНВД.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Необходимо определить линию подачи топлива из бака к ТНВД. Разъем данной линии отсоединяется. В SsangYong его лучше поддевать отверткой.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Операцию не рекомендуется проводить в тканевых перчатках. Попадание ворсинок в топливную систему приведет к поломке форсунок.

В разрыв топливной цепи авто подключается манометр. Устройство должно показать давление от 3 до 5 бар. Автомобиль заводится и меряется уровень давления. Если давление ниже номинального, необходимо заменить фильтры, проверить заборный фильтр в баке.

Особенности эксплуатации

Решив купить стенды для регулировки ТНВД, необходимо определиться с моделью, возможностями, функциональными характеристиками, ценой. В продаже представлена продукция ведущих мировых производителей, предназначенная для различных видов дизелей. Основное преимущество реализуемого оборудования в том, что на нем одновременно можно проверять сразу несколько секций и систем. Аппаратура, которая диагностируется таким способом, не повреждается в процессе испытаний, срок ее службы лишь продлевается.

Таким способом можно обследовать рядные топливные насосы высокого давления с максимальным количеством секций до 12 и наносы распределительного типа с питающими штуцерами до 8 шт.

Чтобы подобрать оптимальный вид стенда, обратитесь у менеджеру компании, задайте ему интересующие вопросы, объясните, с какой целью вы делаете столь важное приобретение.

Диагностика форсунок в домашних условиях

С определённой степенью точности вычислить неисправный прибор можно и в условиях гаража. Для начала надо определить конкретное местоположение подозрительной форсунки.

Обороты работающего на холостом ходу дизеля выставляются и фиксируются такими, чтобы его неравномерность работы проявлялась максимально отчётливо. Затем одним из подходящих способов с форсунки снимается давление топлива, для чего ослабляется крепление подводящего штуцера. Исправный инжектор вызовет при этом куда более заметную реакцию двигателя, чем имеющий отклонения в работе.

У электромагнитной форсунки можно измерить сопротивление обмотки соленоида с помощью мультиметра. Значение его может составлять от единиц Ом до двух десятков, более точно можно узнать из документации на конкретный прибор. В любом случае, обрыв будет означать полную неисправность катушки.

На простейших гидромеханических форсунках можно замерить давление начала открытия клапана при помощи тройника, манометра и контрольной заведомо исправной детали. Возможны изменения в калибровках пружины, что вызовет отклонение угла впрыска.

Проверка на перелив (слив в обратку)

В системе Common Rail управление впрыском производится при помощи специального обратного клапана, открытие которого создаёт необходимый перепад давлений на штоке основного клапана, в результате чего он также открывается и производит подачу в цилиндр.

Износ и загрязнение приводит к тому, что в обратную магистраль поступает слишком много топлива, и давление в рампе падает. Мотор запускается с большим трудом.

Для проверки со всех форсунок снимаются шланги обратки, а вместо них устанавливаются обычные прозрачные колбы медицинских шприцев с трубочками от систем капельниц. При работе мотора на холостых оборотах исправные форсунки выделяют в обратку совсем немного топлива, обычно это единицы миллилитров в минуту.

Неисправная выдаст в разы больше, конкретное значение зависит от типа прибора и двигателя, но если хотя бы превышение над исправными будет трехкратным или более, форсунка подлежит ремонту или замене.

Диагностический стенд

Хороший профессиональный стенд проверки инжекторов содержит набор плановых тестов, которые помимо экспресс-диагностики способны определить более тонкие неисправности.

Простейшая стендовая проверка производится на удержание форсункой рабочего давления, а также на возможные её загрязнения и износы. Визуально оценивается форма факела при распылении калиброванной жидкости. Определяются базовые способности прибора, при невыполнении которых инжектор однозначно бракуется.

Более сложные тесты определяют соответствие проверяемой детали на работу во всех режимах от холостого хода до максимальной мощности, проверяют быстродействие клапанов в режимах предварительного впрыска, а также состояние обратных клапанов.

Только так можно оценить общее состояние и возможность уложиться в действующие нормы по экологичности выхлопа, а также предсказать остаточный ресурс. Результатом работы профессионального стенда станет кодирование условного состояния форсунки.

Специальные приборы

Отдельные функции инжекторов можно проверять и специализированными установками.

Например, гидромеханические форсунки можно протестировать прибором, создающим давление топлива, при котором клапан должен открываться, и убедиться, что оно находится в заданных рамках. Устройство содержит ручной насос и манометр.

Есть и более сложные конструкции, как входящие в состав дизель-тестеров, так и автономные. Они обычно снабжены ручным или электрическим ТНВД, гидроаккумулятором, измерительной аппаратурой, прозрачными колбами для визуального контроля. Вполне доступны для самостоятельного изготовления.

Проверка ТНВД

Симптомы неисправности насоса сходны с поломками деталей двигателя, а также могут иметь схожесть с неисправностью охлаждающей системы автомобиля. Поэтому для диагностирования поломки непосредственно ТНВД необходимо проверить и убедиться в исправности деталей насоса.

В идеале диагностика ТНВД и поиск неисправностей может проводиться только на стенде — устройстве, позволяющем имитировать работу ТНВД в рабочих диапазонах. Однако так как стоимость стенда сравнима с ценой автомобиля, а для диагностики необходимо демонтировать ТНВД с автомобиля, то такие операции проводятся только в автосервисах.

В «боевых» условиях проверить ТНВД достаточно сложно, но, все-таки возможно. Однако нужно понимать, что в домашних условиях получится диагностировать только некоторые неисправности ТНВД, а полную картину даст только проверка на стенде.

1. Проверить плунжерные пары на наличие в них воды можно сняв ремень ГРМ и осторожно покрутив шкивом. Если шкив проворачивается с переменным усилием (из-за вращения кулачкового вала), то вода во втулках ТНВД отсутствует. Если шкив не проворачивается, то в системе ТНВД находится вода, что при запуске двигателя приведет к заклиниванию.
2. Давление в плунжерной паре можно проверить с помощью тестера ТАД-01А, КИ-4802 или любого другого подобного инструмента. Такой прибор можно изготовить даже самостоятельно, для этого потребуется мощный манометр. Тестер вкручивается в ТНВД на место топливной трубки или в центральное отверстие головки насоса. Показатели измерения должны составлять не менее 300 кг/см 2 . В обратном случае плунжерная пара изношена и нуждается в замене или восстановлении.
3. В дизельных автомобилях с электронным управлением ТНВД поломка может заключаться в обрыве датчика оборотов, расположенного на корпусе насоса. В таком случае топливо не поступает из ТНВД в форсунки цилиндров мотора. Для проверки датчика необходимо с помощью мультиметра измерить сопротивление на разъеме датчика, расположенного на крышке ТНВД. В случае отсутствия сопротивления произошел разрыв.
4. Если неисправность ТНВД заключается в утечке топлива, то, как правило, виноваты уплотнительные кольца узла. Чтобы проверить ТНВД на утечку необходимо при работающем двигателе покачать ось рычага ТНВД. Если при этом наблюдается утечка топлива, то резиновый уплотнитель в месте утечки нужно заменить. Если утечки возникают не на оси, а в других местах узла, например, в местах посадки плунжерных пар, то для диагностики придется разбирать ТНВД.

Все эти способы помогают проверить ТНВД на наличие поломок. Однако неисправностей насоса гораздо больше, поэтому в большинстве случаев приходится демонтировать ТНВД и разбирать узел в поисках механических и иных повреждений в деталях узла.

От механики к электронике

Механические насосы постепенно вытесняются агрегатами с электронной начинкой. Устройство и принцип работы узлов отличается тем, что все происходящие в ТНВД процессы регулируются электроникой. Здесь обеспечение максимально точного количества смеси, моментальная реакция на малейшее изменение динамики. Механическим насосам такие параметры недоступны. Электроника позволила снизить циклы нестабильного сгорания топлива, уменьшить нестабильность работы дизеля на холостом ходу.

Следующий шаг — двухфазный впрыск топлива, обеспечивающий полноту сгорания. Следствие — уменьшение выброса в атмосферу токсичных продуктов и увеличение КПД двигателя. При этом система контролирует:

• 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 снабжены программами самодиагностики, значительно расширяющими возможности использования насосов. Так, при возникновении ряда отказов система будет работать, обеспечивая движение транспортного средства. Полный отказ происходит при выходе из строя микропроцессоров.

Мой дорогой дизель: почему ломаются ТНВД, и как их чинят

С момента окончательной прописки дизельных моторов на легковых автомобилях не только владельцы, но и мастера с небольшой опаской смотрели на это «чудо техники». Да, выигрыш на топливе и на тяге очевиден – но что будет, если мотор сломается? Особенностью всех без исключения двигателей на тяжелом топливе является прецизионность сборки самых ответственных деталей, а также величина рабочего давления – разумеется, если мы говорим о современных моторах. Глядя на нормо-часы в сервисе, касающиеся ремонта и обслуживания топливной аппаратуры, каждый невольно задастся вопросом: «Стоит ли игра свеч?». И да, и нет.

С одной стороны, вы получаете неимоверно производительный ДВС с паровозной тягой и уменьшенным расходом, с другой – необходимость повышенного внимания к качеству топлива, более частой замене топливного фильтра и довольно большим расходам в случае необходимости ремонта или замены элементов системы. Но если первая чаша весов все же перевесила, и вы стали обладателем автомобиля «на дизеле» с системой Common Rail, то стоит посмотреть, как ремонтируются элементы этой системы. Сегодня мы выясним, как выполняется ремонт ТНВД.

Кратко об устройстве

Common Rail : это словосочетание у всех на слуху, и многие даже знают, что это такое. Говоря простым языком, это не что иное, как система впрыска дизельного топлива из общей магистрали непосредственно в цилиндр двигателя под очень высоким давлением (1 600 – 1 800 бар). Некоторые скажут: но ведь дизтопливо уже давно впрыскивается непосредственно, в чем же особенность? Ответ лежит на поверхности, в самом названии: это «единая магистраль».

Раньше, до появления Common Rail, дизтопливо под давлением, создаваемым ТНВД (топливным насосом высокого давления) отправлялось сразу к форсунке, через которую впрыскивалось в цилиндр. В новой же системе насос нагнетает топливо в топливную рампу, которая сама по себе является аккумулятором – а уже от рампы топливо по трубкам подводится к форсункам.

Благодаря подобной схеме получается, что все форсунки имеют в своем распоряжение топливо под одинаковым давлением в любое время и в любом количестве – причем давление это довольно высокое. Оно необходимо для лучшего распыления и, следовательно, смешивания топлива с воздухом, а значит, для более полного сгорания. Все это – звенья цепи, ведущей к повышению эффективности работы ДВС.

Почему нельзя было обойтись без общей топливной рампы? Чтобы ответить себе на этот вопрос, попробуйте надуть до максимального размера воздушный шарик за один присест. Если вы кит, то справитесь без проблем. Если же вы человек, то придется или очень постараться, или просто сделать несколько вдохов и выдохов. Так и здесь: систему питает небольшой насос высокого давления с малыми потерями на трение, но с возможностью накачать 1600 бар в трубку, называемую топливной рампой.

Следующий элемент в схеме – форсунки. В современных моторах они могут быть электромагнитными или пьезоэлектрическими. Вторые, к слову – последнее слово техники в дизелестроении.

Для завершения схематической картины работы Common Rail добавим, что топливо от рампы подается к форсункам, но не запирается в самой рампе, а отводится через сливной канал. По сути, топливо в системе постоянно циркулирует, но как только сигнал «приходит» на электромагнитный клапан, он «открывает» форсунку, и топливо распыляется в цилиндр. Кстати, именно об устройстве и работе форсунок мы поговорим в следующей статье.

Устройство ТНВД

Конструктивно насосы могут быть роторными или, как в нашем случае, плунжерными. Так как в наше поле зрения попал плунжерный насос, и на данный момент он более распространен, то и рассматривать мы будем различные вариации этой конструкции.

Принцип работы предельно прост: подпружиненный плунжер двигается внутри стакана, набирая и выталкивая из полости над ним дизтопливо. Перемещается плунжер благодаря кулачковому валу. Зачастую конструктивно в корпус установлено три плунжера. В полости над плунжером установлены односторонние клапаны на впуск и выпуск. В общем, насос устроен почти как сердце.

Если обратиться к деталям, то можно выделить три типа ТНВД.

Первый – «голый» насос: топливо к нему подкачивается отдельным насосом, смонтированным в баке. Второй – ТНВД с регулятором давления. И, наконец, третий – на котором установлен и подкачивающий насос, и регулятор давления, который в случае необходимости сбрасывает топливо под избыточным давлением в «обратку».

Существуют также небольшие отличия и в конструкции плунжеров. Для наглядности мы разбирали и ремонтировали ТНВД с плунжером, перемещающимся в стакане, который можно извлечь из корпуса и заменить в сборе. Однако есть и конструкции, в которых сам корпус исполняет роль стакана. В принципе, о механике здесь больше ничего и не скажешь – она простейшая.

Что может поломаться?

Первый и чуть ли не единственный враг всех деталей топливной аппаратуры дизельного двигателя – вода. Не исключение здесь и ТНВД с прецизионной подгонкой пары плунжер-стакан и клапанами. Помните статью про дизельный фильтр-отстойник с краном для слива воды? Так вот если не следить за водой в отстойнике, то в один момент ваш автомобиль потеряет тягу «на низах», а может и во всем диапазоне оборотов – как повезет. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что зачастую качество нашего дизтоплива оставляет желать лучшего, потому даже если каждый день сливать воду из отстойника, но при этом заправляться на подозрительных станциях – результат будет такой же.

Еще один момент, который нужно выделить в самом начале: ни в коем случае нельзя давать работать ТНВД «на сухую» – иными словами, надо исключить пуск двигателя без прокачки топливной системы. ТНВД смазывается топливом, а работа без смазки «приговорит» его в считанные минуты.

Любая поломка ТНВД так или иначе связана с коррозией или попаданием посторонних частиц на рабочие поверхности. Именно она может стать причиной подклинившего плунжера или односторонних клапанов. К поломкам также можно отнести износ втулок вала в передней крышке корпуса ТНВД. Не редкость – износ сальника вала. Но втулки и сальник – просто мелочи по сравнению с коррозией.

Конечно, в предыдущем абзаце упомянуты не все возможные поломки. Могут, например, порваться и уплотнительные кольца крышек корпуса или фланца (в зависимости от конструкции) – но это обычно случается только в процессе разборки. Выйти из строя может регулятор давления – как его электрическая, так и механическая часть. Этим список потенциальных неисправностей, пожалуй, можно завершить.

Зато по топливоподкачивающему насосу вопросов обычно не возникает, так как там ломаться попросту нечему. Он являет собой обычный шестеренный насос внешнего зацепления – такой же, как масляный насос на Жигулях.

Начало

В любом уважающем себя и клиента сервисе перед тем, как лезть в «железо», выполняют компьютерную диагностику двигателя и его систем. Благодаря ей можно локализовать поломку – вернее, приблизительно понять, кто именно стал виновником неправильной работы двигателя. Окончательно убедившись, что это ТНВД, его направляют в ремонтный цех.

Здесь первым делом насос устанавливают на специальный диагностический стенд и подключают к нему все необходимые трубки. Выбрав в меню по номеру детали искомый набор букв и цифр, запускают процесс диагностики. Самое удобное здесь то, что работа стенда построена на системе подсказок. Выполняя заданную программу диагностики, мастер видит результаты испытания в реальном времени и на их основании делает выводы.