Если сломался ТНВД

Трудно завести двигатель? Или, может, он нестабильно работает? Мощи не хватает при нагрузке? Как ни печально, но, скорее всего, механик вынесет приговор — неисправен топливный насос высокого давления (ТНВД). Это одна из деталей, которые владельцам дизельной техники в России часто приходится ремонтировать или менять. Разберёмся, из-за чего она выходит из строя, можно ли это предотвратить и как обойтись «малой кровью» при устранении поломки.

Насос насосу рознь

Самое большое распространение на рынке спецтехники и коммерческого транспорта получили механические и магистральные ТНВД в  системе Common Rail. Их отличие в назначении, поясняет заместитель главного конструктора по исследованиям двигателей научно-технического центра «КАМАЗ» Анатолий Карпов: механический предназначен для формирования и подачи через форсунку под высоким давлением необходимой дозированной порции топлива в цилиндр двигателя, магистральный — для создания и  поддержания давления топлива в линии высокого давления.

«Механический ТНВД — это блок из топливных насосов, каждый из которых отвечает за свой цилиндр в двигателе. При этом фактор угла опережения впрыска задаёт положение механического ТНВД. При использовании механического ТНВД доступен лишь 1 впрыск топлива на рабочий такт двигателя, что влияет на мягкость работы двигателя и расход топлива.

В случае с магистральным топливным насосом ситуация несколько иная. Вместо нескольких отдельных насосов установлены один-два, нагнетающие топливо под давлением в общую рампу. Давление нагнетания топлива оценивают датчики. Угол впрыска, количество впрысков на рабочий такт и давление в рампе варьирует электроника управления двигателя, что даёт ряд преимуществ», — говорит региональный менеджер по сервису DAF Trucks Russia Вячеслав Евстропов.

Фактически конструкция магистральных ТНВД проще, там мало подвижных элементов. Хотя сказать, что ломаться там нечему, к  сожалению, нельзя. Как минимум сама нагрузка на топливную магистраль выше.

«Если механический насос подаёт давление около 300 бар, то в современных двигателях John Deere давление может достигать 2500 бар. Естественно, это даёт лучшее сгорание и экономию топлива. Но отсюда вытекают и требования к топливу, поскольку прецизионность этого насоса намного выше, чем механического», — рассказывает технический инструктор John Deere Александр Нилов.

К слову, он упомянул, что, помимо магистральных насосов, в некоторой части моделей двигателей техники компании присутствуют ТНВД под управлением электромагнитов. Они схожи с механическими, но таковыми не являются.

«Механический ТНВД — «сердце и мозг» топливной системы. Его конструкция обеспечивает регулировку момента начала впрыска топлива и  цикловой подачи топлива в режиме пуска, стабилизацию цикловой подачи на установившемся режиме работы двигателя, коррекцию цикловой подачи на  переходных режимах работы ДВС, увеличение топливной подачи на  корректорном режиме (режим работы с перегрузкой). И всё это возможно без применения электронных систем управления.

Количество плунжерных пар рядных ТНВД равно количеству цилиндров самого двигателя. Условно ТНВД можно разделить на две составляющие: секция плунжерных пар и всережимный регулятор. Совокупность вышеперечисленного приводит к логичному выводу: рядный ТНВД — высокотехнологичное, конструктивно сложное изделие с высокими требованиями по точности работы и выполнению основных функций. А кинематическая схема всережимного регулятора способна заставить «взбодриться» даже умудрённого опытом инженера»,  — подчёркивает технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia Сергей Кузмичёв.

Почему не качает?

«Некачественное топливо является одной из главных, но далеко не единственной причиной выхода из строя ТНВД. Не стоит забывать и  о других элементах топливной системы. Так, из-за несвоевременной замены фильтров в топливный насос высокого давления, который весьма чувствителен к  грязи, могут попасть механические частицы. Важную роль играет также качество фильтра, поэтому необходимо использовать только рекомендованные производителем расходные материалы», — говорит руководитель центра обучения и технической поддержки «Ферронордик» (официальный дилер Volvo CE) Андрей Брызжев.

Среди других причин руководитель сервисного отдела JCB в России и СНГ Семён Костин отмечает повреждённую или загрязнённую заборную трубку в баке, перегнутый или пережатый шланг топливопровода, неработающий сапун топливного бака и подсос воздуха из-за негерметичного топливопровода, а также неисправный насос низкого давления и перегретое топливо.

Вячеслав Евстропов называет распространённым предметом вывода из строя ТНВД мелкодисперсный мусор, напоминая владельцам техники о недопустимости экономии на топливных фильтрах.

«Не менее популярным оказывается эксплуатация двигателей на топливе с высоким содержанием воды. Двигатели с механическими ТНВД могут довольно долго «терпеть» такое топливо, а вот современные топливные системы к этому более чувствительны. Последствия эксплуатации на таком топливе сказываются всегда одинаково — корродирование металла топливных элементов, что особенно критично для прецизионных рабочих пар», — говорит эксперт DAF.

Никуда не делась и естественная выработка деталей топливного насоса, напоминает Анатолий Карпов. Главное, вовремя определить «начало конца», то есть обратить внимание на симптомы, сигнализирующие о проблеме.

«Начальная стадия — та, когда происходит износ деталей, появляются зазоры, и ТНВД не может обеспечить высокого давления при тяжёлых нагрузках. То есть такой двигатель заведётся, но под нагрузкой работать не будет», — указывает Александр Нилов.

Он говорит, что техников John Deere специально обучают, как диагностировать двигатель, рассказывают о шагах диагностики, о том, как за короткое время её провести, чтобы минимизировать простои из-за неработающего ТНВД.

Сергей Кузмичёв уточняет, что, помимо присущих всем видам топливных насосов затруднений, при запуске двигателя и неустойчивой работы, при неисправности механического ТНВД оператор/водитель столкнётся с повышенным расходом топлива и тёмным цветом выхлопных газов после прогрева даже при малой нагрузке.

При этом эксперт говорит, что диагностировать неисправность магистрального насоса проще за счёт автоматизированной системы управления. Большинство отклонений в работе топливной системы Common Rail в целом и, в частности, ТНВД отслеживает система самодиагностики с  отображением кода неисправности. А вот для диагностики механического насоса практически всегда необходимы стендовое оборудование и высококвалифицированный персонал.

Чинить или менять?

Это, наверное, самый волнующий вопрос. Вроде бы в желании сэкономить, заменив вышедший из строя элемент в ТНВД, нет ничего плохого. К тому же предложений о ремонте в интернете полно.

«Характер повреждений может быть разным. Чтобы определить, насколько критична поломка, необходимо провести грамотную диагностику. Это поможет оценить перспективы ремонта. Бывают случаи, когда можно заменить вышедший из строя компонент насоса», — говорит Андрей Брызжев.

По опыту Семёна Костина из JCB, в 90% случаев ремонт ТНВД возможен. А Вячеслав Евстропов уточняет, что вмешательство в этот компонент обусловлен наличием у производителя технических материалов по ремонту, доступностью запасных частей и оборудования для калибровки. Все работы по ремонту или замене должны проводиться только в сервисном центре специалистами, имеющими необходимый уровень квалификации, категоричен заместитель главного конструктора по исследованиям двигателей научно-технического центра «КАМАЗ».

Александр Нилов, в свою очередь, не рекомендует ремонтировать магистральные ТНВД. По его словам, это целесообразно только в случае с механическими насосами, где низкое давление. И то, не всегда. А вот его коллега из Hitachi CM уверен, что если не произошло разрушения деталей и узлов насоса с повреждением корпуса, то в большинстве случаев ремонт возможен для обоих типов ТНВД.

«Магистральный ТНВД более ремонтопригоден, но часто очень сложно найти в свободной продаже запасные части. Рядный механический ТНВД намного сложнее ремонтировать, но для большинства моделей намного проще приобрести ремкомплекты.

Существует большое количество специализированных организаций, предоставляющих услуги по ремонту ТНВД. Заключение о целесообразности ремонта может сделать только специалист с использованием диагностического оборудования, стендовых испытаний и при необходимости разборки с последующей дефектовкой. Для рядных механических ТНВД после ремонта обязательна процедура регулировки и отладки под конкретные мощностные параметры», — утверждает Сергей Кузмичёв.

Он также рекомендует оценить стоимость оригинальных запчастей в ремкомплекте. Если их цена и затраты на ремонт близки к бюджету покупки нового ТНВД, то проще сделать выбор в пользу последнего.

Приговор — ТНВД
Фото: tuapse.tiu.ru

Естественно, в порыве экономии многие начинают искать аналоги топливного насоса. Их ещё называют взаимозаменяемыми. Опрошенные нами эксперты и тут разделились на два лагеря: одни категорически против применения комплектующих от других производителей, другие, напротив, вполне допускают таковое. Но и те, и другие акцентируют внимание на работниках, которые будут заниматься установкой нового насоса. Анатолий Карпов считает, что если ТНВД взаимозаменяемый, то на качество его работы может оказать влияние только квалификация персонала, проводившего замену.

«Начинающие механики часто забывают об элементарном — это неправильная затяжка крепления насоса, неправильная установка, несоблюдение фазировки насоса. Самая распространённая ошибка — это грязь при монтаже: топливные трубки насоса, которые лежали где-нибудь в грязном ведре, прикручивают без очистки. В итоге новый насос тут же становится старым.

Особых сложностей при замене нет, если грамотно следовать инструкции: все тонкие настройки выполняет электроника. То есть от техника в основном требуется две вещи: соблюсти частоту и правильно выполнить фазировку, то есть поставить насос по метке. На этом основная работа закончена», — рассказывает Александр Нилов.

Андрей Брызжев настоятельно советует не рисковать и обращаться для ремонта или замены только к  официальным дилерам производителей техники.

Сергей Кузьмичёв рекомендует уточнить непосредственно у производителя техники актуальность насоса-аналога для конкретного ДВС, поясняя, что в зависимости от года выпуска заводы по производству двигателей могут менять поставщиков топливных систем и сами помогут вам выбрать аналог. Тем не менее он оговаривает риски.

«Когда рассматривается вопрос установки рядного ТНВД с абсолютно другой машины по принципу «крепления подходят, цилиндров столько же», то этого не рекомендуется делать за исключением случаев, когда машину надо переместить и есть возможность и финансы проверить настройки этого конкретного насоса под параметры вашего двигателя, а также провести необходимые регулировки.

Алгоритм всё тот же: специализированная организация, стенд, квалифицированные специалисты, данные по характеристикам оригинального насоса. Данный способ крайне не  рекомендуется при ежедневной эксплуатации машины. Лучше восстановить исправность родного насоса или приобрести новый.

Для магистральных ТНВД все немного проще. С большой долей вероятности вы не найдете аналога, а попытки установить какой-нибудь похожий насос закончатся неудачей с возможным негативным исходом для других элементов топливной системы», — резюмирует технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia.

Сергей Кузмичёв, технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia
Сергей Кузмичёв, технический тренер Hitachi Construction Machinery Eurasia

«Для такого сложного изделия, как рядный механический ТНВД, характерны поломки, связанные с банальным механическим износом. Со временем изнашиваются зубчатая рейка изменения угла поворота плунжеров, ответные зубчатые секторы самих плунжеров, механизмы всережимного регулятора и т. д. В связи с этим возможно проявление большинства вышеперечисленных симптомов неисправной работы. В тесной связке с первой причиной идет вторая — смазка внутренних деталей насоса.

У большинства рядных механических ТНВД реализовано две схемы смазки: с собственным картером, подразумевающая периодическую замену в нём масла, а также подача масла от системы смазки двигателя. В первом случае многие забывают о замене масла как таковой. Насос долгое время работает без надлежащей смазки, что приводит к его поломке.

Принудительная подача масла от системы смазки двигателя более надёжна, так как не требует особого контроля. Но бывали случаи, когда забивался масло-подающий канал или в насос попадали частицы износа механизмов двигателя, что приводило к неисправности.

Также затрону крайне специфическую причину, способную вывести механический ТНВД
из строя, — самовольные регулировки неквалифицированным персоналом. Довольно часто встречаются случаи, когда оператор или механик без соответствующих знаний и оборудования производит регулировки насоса на машине «на глаз». Чаще всего это не приводит ни к чему хорошему. Для диагностики и настройки рядных механических ТНВД требуются специальный стенд, обученный персонал и ряд данных, которые сложно найти в свободном доступе.

Для магистральных ТНВД механический износ и недостаточная смазка внутренних деталей насоса также являются актуальными причинами неисправности. Однако есть свои особенности, о которых нужно упомянуть. Количество подвижных частей в магистральном ТНВД намного меньше. В то же время нагрузка на плунжерную пару и механизм привода плунжера выше из-за кратно большего давления топлива, которое создаёт насос в системе.

Таким образом, требования к условиям смазки внутренних деталей достаточно высоки. Сама смазка на большинстве насосов осуществляется дизельным топливом. По специальным каналам оно подаётся во внутреннюю полость насоса, формируя небольшое избыточное давление в ней, обеспечивая жидкостное трение в парах контакта сопрягаемых деталей.

Таким образом, формируется ряд требований к дизельному топливу для обеспечения эффективной смазки, а эксплуатирующая технику организация должна чётко соблюдать два главных условия. Первое — не применять керосин или иные нерекомендованные присадки для снижения вязкости топлива в зимний период. Всегда использовать сезонное горючее, что убережёт от огромного количества проблем. Второе — не эксплуатировать технику, если на дисплее появилась информация о перегреве топлива.

Также у магистрального ТНВД причиной выхода из строя может стать поломка вспомогательного клапана регулировки подачи топлива. В этом случае насос сохраняет работоспособность, но нарушается алгоритм работы, так как в этом случае невозможно изменять количество горючего, которое насос подаёт в систему. Общая и самая частая причина многих неисправностей ТНВД — некачественное дизельное топливо. Многие сейчас подумают, что речь пойдёт о содержании серы и её негативном влиянии. Разочарую, вовсе нет.

Повышенное содержание серы в топливе создаёт ряд негативных факторов, которые больше вредят цилиндро-поршневой группе, ускоряют деградацию моторного масла, плохо влияют на экологию и крайне быстро выводят из строя системы дополнительной обработки выхлопных газов на двигателях, соответствующих современным стандартам норм выхлопа. Но самым губительным может быть наличие в дизельном топливе механических примесей и воды. Это не позволяет ТНВД работать надёжно в течение многих часов. Коррозионный и абразивный механический износ плунжерных пар, вызванный указанными выше примесями, — одна из самых частых причин выхода ТНВД из строя».


Подготовил Артём Щетников

Статья опубликована в журнале Грейдер №3 2021

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.