Устройство ТНВД трактора МТЗ
Устройство ТНВД трактора МТЗ на двигателях Д-240 и Д-243: плунжерные пары, регулятор оборотов, муфта опережения впрыска. Признаки неисправности и регулировка.
ТНВД, топливный насос высокого давления, дозирует дизельное топливо и подает его к форсункам под давлением, которое на плунжерных парах МТЗ достигает 20 МПа. На тракторах Беларус-80 и Беларус-82 с двигателями Д-240 и Д-243 стоит рядный насос с отдельным плунжером на каждый цилиндр. От его исправности зависит и мощность двигателя, и расход топлива, и чистота выхлопа.
Коротко о главном
- ТНВД дозирует топливо и подает его к форсункам под давлением до 20 МПа в строго заданный момент такта сжатия.
- На Д-240, Д-243 и Д-245 стоит рядный насос серии 4УТНИ производства НЗТА с отдельным плунжером на каждый цилиндр.
- Количество топлива задает поворот плунжеров через общую рейку, а обороты двигателя держит всережимный центробежный регулятор.
- Муфта опережения впрыска автоматически сдвигает момент подачи топлива в зависимости от оборотов двигателя.
- Дымный выхлоп, потеря мощности и троение чаще всего говорят об износе плунжерных пар, забитых фильтрах или сбитом угле впрыска.
- Установку угла опережения впрыска можно проверить и подправить своими руками, а точную настройку производительности секций делают только на стенде.
- Чистое топливо по ГОСТ 32511-2013 и своевременная замена фильтров тонкой очистки продлевают ресурс ТНВД сильнее, чем любой ремонт.
Что такое ТНВД и зачем он нужен дизелю МТЗ?
В дизельном двигателе топливо воспламеняется от сжатия, а не от искры, поэтому его нужно впрыснуть в камеру сгорания в строго определенный момент и под большим давлением. Эту задачу решает ТНВД: он забирает топливо от подкачивающего насоса низкого давления, дозирует нужную порцию для каждого цилиндра и подает ее по топливопроводам высокого давления к форсункам. Насос синхронизирован с коленчатым валом через шестерни привода, поэтому впрыск происходит именно в такте сжатия, а не когда придется.
Если ТНВД дозирует топливо неточно или с опозданием, двигатель теряет мощность, дымит и расходует больше топлива, чем положено. По этой причине узел считается одним из самых требовательных к качеству обслуживания в системе питания. Как топливная аппаратура связана с остальными узлами силовой установки, подробнее рассказано в разборе устройства двигателя трактора МТЗ.
Какой ТНВД устанавливают на двигатели Д-240, Д-243 и Д-245?
На тракторных дизелях семейства Д-240 (включая модификации Д-243 и Д-245) Минский моторный завод (ММЗ) комплектует технику рядными многоплунжерными насосами серии 4УТНИ производства Ногинского завода топливной аппаратуры (НЗТА). Это классическая рядная конструкция: по одной секции на цилиндр, все секции собраны в общем корпусе и приводятся от единого кулачкового вала.
Отличия между насосами для Д-240, Д-243 и Д-245 в основном касаются производительности секций и настройки под конкретную мощность двигателя, а принцип устройства и обслуживания у них общий. При покупке ремкомплекта или замене насоса важно сверять маркировку по эксплуатационной документации ММЗ, а не ориентироваться только на модель трактора: на один и тот же Беларус-80 в разные годы могли ставить насосы с разной настройкой производительности.
Устройство рядного ТНВД: плунжерные пары, кулачковый вал, нагнетательные клапаны
Внутри корпуса насоса находится кулачковый вал с числом кулачков, равным числу цилиндров двигателя. Каждый кулачок через толкатель плунжера поднимает свой плунжер, который вдвигается в плунжерную втулку и создает давление, достаточное для открытия нагнетательного клапана и форсунки. Плунжер и втулка притерты друг к другу с зазором в единицы микрон, поэтому плунжерная пара не продается и не ремонтируется по отдельности: изнашивается только в комплекте.
Количество топлива, поданное за один ход плунжера, регулируется поворотом плунжера вокруг своей оси: на нем есть скошенная кромка, которая раньше или позже открывает перепускное отверстие втулки. Поворот всех плунжеров одновременно задает общая рейка ТНВД, соединенная с педалью подачи топлива и с регулятором оборотов. Нагнетательный клапан после каждого впрыска обеспечивает быстрый сброс давления в топливопроводе, чтобы форсунка четко закрывалась и не подтекала между впрысками.
Как работает всережимный регулятор оборотов ТНВД?
Регулятор оборотов защищает дизель от разноса на холостом ходу и не дает ему заглохнуть под нагрузкой. Всережимная конструкция, которую применяют на тракторных ТНВД МТЗ, поддерживает заданные обороты во всем диапазоне, от минимальных холостых до максимальных, а не только в одной контрольной точке, как это делают двухрежимные регуляторы.
Работает он на центробежном принципе: грузики на валу регулятора расходятся под действием центробежной силы при росте оборотов и через муфту и рычаги сдвигают рейку ТНВД, уменьшая подачу топлива. При падении оборотов под нагрузкой грузики сходятся, и рейка возвращается в сторону увеличения подачи. Так двигатель держит обороты близко к заданным независимо от того, насколько сильно тракторист давит на педаль или насколько тяжелая нагрузка на валу отбора мощности.
Топливоподкачивающий насос и фильтры тонкой очистки перед ТНВД
Перед рядным ТНВД в системе питания стоит топливоподкачивающий насос низкого давления. Он забирает солярку из бака через фильтр грубой очистки, прогоняет ее через фильтр тонкой очистки топлива и подает к ТНВД под небольшим избыточным давлением, чтобы плунжерные пары не работали всухую и не подсасывали воздух.
Фильтр тонкой очистки задерживает частицы размером в единицы микрон, то есть примерно того же порядка, что и рабочий зазор плунжерной пары. Если элемент забит или пропускает грязь из-за повреждения, абразив попадает прямо на плунжер и втулку и ускоряет их износ в разы. По этой причине состояние фильтров тонкой очистки стоит проверять не реже, чем меняется масло в двигателе, а при работе на запыленных полях, возможно, и чаще.
Зачем нужна муфта опережения впрыска топлива?
С ростом оборотов двигателя топливу требуется чуть больше времени, чтобы воспламениться и полностью сгореть, поэтому впрыск нужно начинать чуть раньше относительно верхней мертвой точки поршня. Угол опережения впрыска топлива, при котором сгорание идет наиболее эффективно, на низких и высоких оборотах отличается, и вручную подстраивать его на ходу невозможно.
Эту работу берет на себя муфта опережения впрыска, установленная между приводом и валом ТНВД. Она содержит грузики и пружины по тому же центробежному принципу, что и регулятор оборотов, но управляет не подачей топлива, а моментом ее начала: при росте оборотов муфта автоматически проворачивает вал насоса относительно привода на несколько градусов, сдвигая впрыск раньше. Если муфта закисла или изношена, угол опережения впрыска остается на минимальных оборотах постоянным, отчего двигатель теряет приемистость и начинает стучать на высоких оборотах.
Какие форсунки работают в паре с ТНВД МТЗ?
На двигателях Д-240, Д-243 и Д-245 применяются форсунки закрытого типа со штифтовым или многодырчатым распылителем, в зависимости от модификации камеры сгорания. Распылитель форсунки открывается только под действием давления топлива, поданного ТНВД, и закрывается пружиной сразу после впрыска, поэтому форсунка не подтекает и не позволяет топливу капать в цилиндр между рабочими тактами.
Давление начала впрыска у форсунок закрытого типа заранее выставлено пружиной и регулируется прокладками или винтом, в зависимости от конструкции. Ориентировочные значения давления начала впрыска для этого семейства двигателей приведены в эксплуатационной документации ММЗ и НЗТА, и отклонение от нормы в любую сторону портит распыл: при заниженном давлении топливо льется крупными каплями и дымит, при завышенном форсунка может закоксовываться из-за слишком раннего открытия.
По каким признакам определить неисправность ТНВД трактора МТЗ?
Насос редко выходит из строя внезапно и весь целиком, чаще подводит одна секция или один узел, а симптомы при этом похожи на неполадки в других частях топливной системы. Прежде чем снимать ТНВД, стоит свести признаки в таблицу и проверить самое простое.
| Неисправность | Вероятная причина | Что делать |
|---|---|---|
| Дымный (чёрный) выхлоп | Переобогащённая смесь, износ плунжерных пар, сбитый угол опережения впрыска | Проверить угол опережения впрыска, сдать насос на стенд для проверки производительности секций |
| Потеря мощности двигателя | Забит фильтр тонкой очистки, подсос воздуха в системе, износ нагнетательных клапанов | Заменить фильтры, прокачать систему, проверить клапаны на стенде |
| Троение (двигатель работает неровно, трясётся) | Не работает одна из секций ТНВД, неисправна форсунка соответствующего цилиндра | Поочерёдно отключать топливопроводы на прогретом двигателе, чтобы найти нерабочую секцию |
| Самопроизвольная остановка двигателя | Завоздушивание топливной системы, отказ топливоподкачивающего насоса | Прокачать систему ручным насосом, проверить подкачивающий насос и герметичность соединений |
| Течь топлива из корпуса ТНВД | Износ сальников плунжерных пар, ослабли резьбовые соединения топливопроводов | Подтянуть штуцеры, заменить сальники, при сильном износе плунжерных пар - сдать насос в ремонт |
Как отрегулировать ТНВД МТЗ своими руками: порядок действий
Точная настройка производительности каждой секции возможна только на специализированном стенде для регулировки ТНВД, потому что без контрольных манометров и мерных стаканов невозможно проверить равномерность подачи по цилиндрам. Но базовую проверку и установку момента начала подачи топлива тракторист способен выполнить в поле или на своем дворе.
- Заглушить двигатель, перекрыть подачу топлива и очистить насос и топливопроводы от грязи, чтобы она не попала внутрь при разборке штуцеров.
- Отсоединить топливопровод высокого давления от штуцера первой секции ТНВД и надеть на штуцер прозрачную трубку или подставить емкость.
- Медленно проворачивать коленчатый вал вручную (за шкив или ключом за храповик) в направлении рабочего вращения, наблюдая за меткой на муфте опережения впрыска или на маховике.
- Зафиксировать момент, когда топливо из штуцера первой секции начинает подтекать каплями: это и есть начало подачи топлива для данного цилиндра.
- Сверить положение метки на муфте с меткой на корпусе привода ТНВД, указанной в руководстве по эксплуатации трактора Беларус-80/82.
- При расхождении меток ослабить крепление корпуса ТНВД к двигателю и слегка провернуть насос в пазах крепления до совпадения меток, затем затянуть крепеж.
- Подключить топливопровод обратно, прокачать систему ручным подкачивающим насосом до полного выхода воздуха и запустить двигатель на холостом ходу.
- Проверить работу двигателя под небольшой нагрузкой: ровный звук без стуков и дыма подтверждает, что момент начала подачи выставлен верно.
Если после этой процедуры двигатель все равно троит или дымит, дело, скорее всего, не в установке насоса на двигатель, а в состоянии самих плунжерных пар или форсунок, и без стенда тут не обойтись. Иногда за неисправность ТНВД принимают проблемы соседних систем: рывки при трогании чаще связаны с устройством сцепления МТЗ или с коробкой передач, а не с подачей топлива.
Периодичность обслуживания топливной аппаратуры и требования к качеству топлива
Ресурс плунжерных пар и форсунок напрямую зависит от чистоты топлива, которое заливают в бак. Дизельное топливо должно соответствовать ГОСТ 32511-2013 (эквивалент EN 590:2009), который нормирует в том числе содержание механических примесей и воды, а именно они и убивают плунжерные пары быстрее всего, царапая притертые поверхности абразивом.
Фильтр тонкой очистки топлива по регламенту техобслуживания тракторов Беларус-80/82 меняют примерно раз в сезон или каждые 240-250 моточасов, это ориентир, а точный интервал для конкретной модификации указан в руководстве по эксплуатации. Топливный бак и отстойник фильтра грубой очистки стоит сливать от отстоя минимум раз в месяц, особенно если трактор долго стоял без работы: за это время в баке скапливается конденсат.
Форсунки и производительность секций ТНВД желательно проверять на стенде раз в 1000-1200 моточасов или при появлении первых признаков дымного выхлопа, не дожидаясь, пока насос откажет полностью. Регулярная замена топливных фильтров и заправка топливом с проверенных заправок обходятся заметно дешевле, чем капитальный ремонт насоса или замена комплекта плунжерных пар. Иногда посторонний стук на холостых путают со звоном топливной аппаратуры, хотя источник совсем в другом месте, например в рулевом управлении МТЗ.
Часто задаваемые вопросы
Сколько стоит ремонт ТНВД трактора МТЗ? Стоимость зависит от объема работ: замена одной плунжерной пары обойдется дешевле, чем полный комплект на все секции, а капитальный ремонт с заменой кулачкового вала и подшипников выходит еще дороже. Точную цену называют только после диагностики на стенде, потому что заранее неизвестно, сколько секций и узлов нуждаются в замене.
Можно ли отремонтировать ТНВД своими руками без стенда? Базовую диагностику, прокачку системы и установку угла опережения впрыска сделать своими руками реально. А вот замену плунжерных пар и точную настройку производительности секций без стенда не выполнить: без контрольных манометров нельзя проверить, что все цилиндры получают одинаковую порцию топлива.
Как часто нужно менять фильтры тонкой очистки топлива на МТЗ? Ориентировочно раз в сезон или каждые 240-250 моточасов, но при работе в пыльных условиях или при заправке с непроверенных источников имеет смысл сокращать интервал. Признак того, что менять пора уже сейчас, а не по графику, это заметная потеря мощности при разгоне.
Чем отличается ТНВД на Д-240 от насоса на Д-245? Общая конструкция и принцип работы у насосов серии 4УТНИ для этих двигателей одинаковые, различается в основном настройка производительности секций под мощность конкретного двигателя. Ставить насос от одной модификации на другую без пересчета производительности не стоит.
Что будет, если заливать в трактор некачественное дизельное топливо? Механические примеси и вода в топливе, которое не соответствует ГОСТ 32511-2013, ускоренно изнашивают плунжерные пары и распылители форсунок, а низкое цетановое число ведет к жесткой работе двигателя и перерасходу топлива. В худшем случае забитые примесями плунжерные пары заклинивает, и насос приходится ремонтировать раньше срока.
