Устройство топливного насоса: виды, устройство и принцип работы – Устройство топливного насоса

Устройство топливного насоса

Работа двигателей внутреннего сгорания, использующихся на самых разных видах транспорта и техники, основана на сгорании топливо-воздушной смеси и выделяемой в результате этого процесса энергии. Но для того, чтобы силовая установка функционировала, топливо должно подаваться порционно в строго определенные моменты. И задача эта лежит на системе питания, входящей в конструкцию мотора.

Системы подачи топлива двигателей состоят из ряда составных элементов, у каждого из которых своя задача. Одни из них фильтруют топливо, удаляя из него загрязняющие элементы, другие осуществляют дозировку и подачу его во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр. Все эти элементы выполняют свою функцию с топливом, которое к ним еще нужно подать. И это обеспечивают используемые в конструкциях систем топливные насосы.

Насос в сборе

Как и у любого жидкостного насоса, задача узла, используемого в конструкции мотора – закачка топлива в систему. Причем практически везде нужно, чтобы оно подавалось под определенным давлением.

Типы топливных насосов

В разных типах моторов используются свои виды топливных насосов. Но в целом, все их можно разделить на две категории – низкого и высокого давления. Использование того или иного узла зависит от конструктивных особенностей и принципа работы силовой установки.

Так, у бензиновых моторов, поскольку воспламеняемость бензина значительно выше дизельного топлива, и при этом загорается топливо-воздушная смесь от стороннего источника, то высокого давления в системе не требуется. Поэтому в конструкции используются насосы низкого давления.

Насос бензинового двигателя

Но стоит отметить, что в инжекторных бензиновых системах последнего поколения, топливо подается прямо в цилиндр (непосредственный впрыск), поэтому бензин должен подаваться уже под высоким давлением.

Что касается дизелей, то у них смесь загорается от воздействия давления в цилиндре и температуры. К тому же само топливо имеет непосредственный впрыск в камеры сгорания, поэтому, чтобы форсунка смогла его впрыснуть, нужно значительное давление. И для этого в конструкции используется насос высокого давления (ТНВД). Но отметим, что без использования насоса низкого давления в конструкции системы питания не обошлось, поскольку сам ТНВД не может закачивать топливо, ведь в его задачу входит только сжатие и подача на форсунки.

Все используемые насосы на силовых установках разных типов можно также разделить на механические и электрические. В первом случае узел работает от силовой установки (используется шестеренчатый привод или от кулачков вала). Что касается электрических, то они в действие приводятся от своего электродвигателя.

Если более конкретно, то на бензиновых моторах системы питания используют только насосы низкого давления. И лишь в инжекторе с непосредственным впрыском имеется ТНВД. При этом в карбюраторных моделях этот узел имел механический привод, а вот в инжекторных используется электрические элементы.

Механический бензонасос

В дизелях же применяется два типа насосов – низкого давления, который закачивает топливо, и высокого давления – сжимающий дизтопливо перед тем, как оно поступит на форсунки.

Топливоподкачивающий насос дизеля обычно имеет механический привод, хотя встречаются и электрические модели. Что касается ТНВД, то он в работу приводится от силовой установки.

Разница в создаваемом давлении насосов низкого и высокого давления очень разительна. Так, для работы инжекторной системы питания достаточно всего 2,0-2,5 Бар. Но это рабочий диапазон давления самого инжектора. Качающий топливо узел же, как обычно, обеспечивает его немного с избытком. Так, давление топливного насоса инжектора варьируется от 3,0 до 7,0 Бар (зависит от типа и состояния элемента). Что касается карбюраторных систем, то там бензин подается практически без давления.

А вот в дизелях для подачи топлива нужно очень высокое давление. Если взять систему Common Rail последнего поколения, то в контуре «ТНВД-форсунка» давления дизтоплива может достигать 2200 Бар. Поэтому насос и работает от силовой установки, поскольку для функционирования его требуется достаточно много энергии, а ставить мощный электродвигатель не целесообразно.

Естественно, рабочие параметры и создаваемое давление сказываются на конструкции этих узлов.

Виды бензонасосов, их особенности

Разбирать устройство бензонасоса карбюраторного двигателя не будем, поскольку такая система питания уже не используется, да и конструктивно он очень прост, и ничего особого в нем нет. А вот электрический бензонасос инжектора следует рассмотреть подробнее.

Стоит отметить, что на разных машинах используются разные виды топливных насосов, отличающиеся по конструкции. Но в любом случае узел делится на две составляющие – механическую, которая и обеспечивает закачку топлива, и электрическую, приводящую в действие первую часть.

На инжекторных автомобилях могут использоваться насосы:

• Вакуумные;
• Роликовые;
• Шестеренчатые;
• Центробежные;

Насосы роторного типа

И разница между ними, в основном, сводится к механической части. И только устройство топливного насоса вакуумного типа полностью отличается.

Вакуумный

В основу работы вакуумного насоса положен обычный бензонасос карбюраторного мотора. Единственная лишь разница в приводе, но сама механическая часть практически идентична.

Имеется мембрана, разделяющая рабочий модуль на две камеры. В одной из этих камер располагается два клапана – впускной (связан каналом с баком) и выпускной (ведущий к топливной магистрали, подающей топливо далее в систему).

Эта мембрана при поступательном движении создает разрежение в камере с клапанами, что приводит к открытию впускного элемента и закачке в нее бензина. При обратном движении впускной клапан перекрывается, но открывается выпускной и топливо просто выталкивается в магистраль. В общем все просто.

Что касается электрической части, то работает она по принципу втягивающего реле. То есть, имеется сердечник, и обмотка. При подаче напряжения на обмотку, возникающее в ней магнитное поле втягивает сердечник, связанный с мембраной (происходит ее поступательное движение). Как только напряжение пропадает, возвратная пружина возвращает мембрану в исходное положение (возвратное движение). Подача импульсов на электрическую часть управляется электронным блоком управления инжектором.

Роликовый

Что касается остальных видов, то у них электрическая часть, в принципе, идентична и представляет собой обычный электродвигатель постоянного тока, работающий от сети 12 В. А вот механические части – разные.

Роликовый топливный насос

В роликовом типе насоса рабочими элементами являются ротор с проделанными пазами, в которые установлены ролики. Эта конструкция помещена в корпус с внутренней полостью сложной формы, имеющая камеры (впускную и выпускную, сделанные в виде проточек и соединенные с подающей и выпускной магистралями). Суть работы сводится к тому, что ролики просто перегоняют бензин с одной камеры во вторую.

Шестеренчатый

В шестеренчатом типе используется две шестеренки, установленные одна в другую. Внутренняя шестерня – меньше по размеру, и движется по траектории эксцентрика. Благодаря этому между шестернями имеется камера, в которой и осуществляется захват топлива из подающего канала и перекачка его в выпускной канал.

Шестеренчатый насос

Центробежный тип

Роликовый и шестеренчатый типы электробензонасосов – менее распространены, чем центробежные, они же – турбинные.

Центробежный насос

Устройство топливного насоса такого типа включает в себя крыльчатку с большим количеством лопастей. При вращении эта турбина создает завихрения бензина, что обеспечивает его всасывание в насос и дальнейшее выталкивание в магистраль.

Мы рассмотрели устройство топливных насосов немного упрощенно. Ведь в их конструкции имеются дополнительно впускные и редукционные клапаны, в задачу которых входит подача топлива только в одном направлении. То есть, бензин, попавший в насос, вернуться в бак уже сможет только по обратной магистрали, пройдя через все составные элементы системы питания. Также в задачу одного из клапанов входит запирание и прекращение закачки при определенных условиях.

Турбинный насос

Что касается насосов высокого давления, используемых в дизельных моторах, то там принцип действия кардинально отличается, и подробно о таких узлах системы питания узнать можно здесь.

типы, устройство и принцип работы

Не существует бензинового двигателя, которому бы не понадобился бензонасос. И неважно, идет речь о современных суперкарах или стареньких карбюраторных трудягах – хороший насос нужен всем.

Единственная задача, которую выполняет насос в бензиновых автомобилях – подача непрерывного потока бензина на форсунки или карбюратор. С ней вполне справляются электрические насосы низкого давления, у которых достаточно простая конструкция и невысокая цена. Устройство, принцип работы и основные возможные поломки бензонасоса мы рассмотрим в этой статье.

Типы, устройство и принцип работы бензонасосов

В бензиновых двигателях используются так называемые насосы низкого давления, которые качают топливо под напором от 3 до 6 бар. Этого вполне достаточно даже для мощного двигателя.

Типы бензонасосов определяются типом привода – механический или электрический, а также месторасположением насоса – внутри бензобака или снаружи. Нужно сразу отметить, что львиную долю рынка сегодня занимают электрические погружные модели. Рассмотрим различные типы бензонасосов.

1. Механический (вакуумный)
Это уже устаревшая конструкция, которую чаще можно встретить как вспомогательный насос на дизельных двигателях. На бензиновых автомобилях механические бензонасосы остались только в паре с карбюратором, и то уже нечасто.

Устройство механического (вакуумного) бензонасоса

Устройство представляет собой насос, основным рабочим элементом которого является мембрана. Кулачковый механизм поднимает и опускает мембрану, в результате чего в рабочей камере попеременно понижается и повышается давление. На фазе разрежения бензин поступает в рабочую камеру через входной патрубок, в это время клапан на выходном патрубке закрыт. На фазе сжатия клапан на входном патрубке перекрывается, на выходном открывается и давление выталкивает бензин в топливную магистраль.

За счет того, что привод на бензонасос идет от коленвала двигателя, его производительность напрямую зависит от частоты оборотов. Чем выше скорость, тем больше топлива нужно и тем больше его даст насос. Такая схема работы не требует дополнительной регулировки.

2. Электрический
Это уже более продвинутый тип бензонасоса. Он представляет собой моторчик, который приводит в действие насосный механизм. Для простоты конструкции в электробензонасоса не регулируется производительность, он всё время работает с одной и той же скоростью. Если двигатель не требует столько топлива, сколько дает насос, излишек сливается обратно в бензобак через возвратный патрубок. Чем проще – тем лучше!

Электронасосы классифицируются по внутренней конструкции, месту размещения и способу монтажа в корпусе.

2.1. Шестеренный

Схема работы шестеренчатого эксцентрикового бензонасоса

Для электронасосов используется конструкция с внутренним зацеплением шестерен. Эксцентриковый ротор вращается в рабочей камере, создавая попеременно участки с пониженным и повышенным давлением. Бензин поступает в камеру при разрежении (когда ротор максимально отходит от впускного канала), затем перемещается к выпускному каналу и выталкивается в него.

2.2. Роликовый

Схема работы роликового бензонасоса

Конструкция по своему принципу похожа на шестеренную, но вместо зубчатого колеса в круглой рабочей камере вращается круглый ротор с роликами по периметру. Поступающий бензин захватывается ротором при вращении, перемещается к выпускному каналу и выталкивается в него. Конструкция немного напоминает шиберные насосы, но вместо скользящих пластинок используются катящиеся ролики.

2.3. Центробежный

Схема работы центробежного (турбинного) бензонасоса

Нагнетание бензина происходит с помощью вращающейся крыльчатки особой формы, которая выталкивает бензин в топливную магистраль за счет центробежной силы. Такая конструкция используется чаще всего в современных электронасосах.

2.4. Вакуумный
Это электробензонасос первого поколения, который по конструкции похож на механический, с той лишь разницей, что приводится в движение от электрического моторчика, а не ДВС автомобиля.

2.5. Плунжерный

Принцип действия типового плунжерного бензонасоса

Редкая конструкция с поршневой (плунжерной) системой подачи бензина. При движении плунжер попеременно открывает и закрывает впускное и выпускное отверстие, благодаря чему идет накачка бензина. Сегодня эта конструкция практически не используется для бензиновых автомобилей.

3. Выносной
Выносным называют насос, который находиться не в бензобаке, а где-либо на топливной магистрали. Довольно редкая компоновка, поскольку автопроизводители предпочитают ставить насос прямо в бак и не иметь с ним проблем.  У выносных насосов самая частая болезнь – перегрев. Возможно, именно это вынудило инженеров искать способы их охлаждения.

4. Погружной

Типовая схема системы питания авто с погружным бензонасосом

Пожалуй, самое удачное решение – поместить бензонасос прямо в бензобак. Так он лучше охлаждается, нет лишних патрубков, есть место для установки фильтра первичной очистки. К тому же бензин предохраняет электропроводку от короткого замыкания – он отличный изолятор.

Признаки неисправности, их причины

1. Чаще всего бензонасосы страдают от перегрева. Даже 10 минут работы без правильного охлаждения могут привести к поломке моторчика насоса.
2. Второй враг – вода и грязь. В бензобаке собирается конденсат, который затем попадает в бензин и вызывает коррозию и самого бака, и корпуса бензонасоса.
3. Повредить насос могут и механические примеси. Как правило, в комплекте с ним идет сетчатый топливный фильтр, который можно промывать и снова использовать. Но если внутрь корпуса начнут проникать крупинки ржавчины и другие грубые частички, они быстро выведут из строя механизм.
4. Наконец, где электричество – там и проблема с проводкой. Провода электронасосов страдают от вибрации, перетираются и переламываются.

Основные признаки неисправности – либо полный отказ насоса, либо некорректная подача топлива, из-за чего двигатель начинает работать неровно, а бензонасос не срабатывает. Если на разгоне вдруг пропадает мощность или то же происходит при перевозке грузов, не заводится двигатель или заводится с трудом, неровно работает, это может быть следствием того, что насос вышел из строя.

Как проверить бензонасос?

Если при включении зажигания бензонасос не запускается, проверку начинают с поиска неполадок в электрике:

1. Проверка предохранителя. Для этого найти блок предохранителей, выяснить, какой из них отвечает за бензонасос (свериться со схемой) и осмотреть его на предмет подгораний. Еще лучше сразу заменить на заведомо рабочий с такими же характеристиками и посмотреть, заработает ли он;
2. Проверка реле управления бензонасосом. Оно может устанавливаться возле блока предохранителей, блока управления впрыском или в других местах. Для проверки реле насоса нужно снять и замерить омметром сопротивление обмотки. Если показатель стремится к бесконечности, значит, есть обрыв;
3. Проверить подачу тока. Для этого нужно достать сам бензонасос, не отключая его от электросети. Включить зажигание и замерить напряжение на клеммах, в норме должно быть 12-12,5 В. Если при этом мотор не работает, его придется заменить;
4. Можно прозвонить сам мотор бензонасоса. Замерить сопротивление обмотки статора омметром, сначала на контактах мотора на предмет обрыва, затем между контактом и корпусом. Если есть проводимость, значит, обмотка статора замыкает на корпус;
5. Если всё нормально, оценить состояние сетчатого фильтра. Возможно, он забит до такой степени, что не пропускает нужное количество бензина, и в этом случае его необходимо очистить и использовать дальше;
6. Проверить обратный клапан, который не дает бензину возвращаться назад из топливной магистрали. Либо протестировать манометром (показатель должен быть не более 0,3 Мпа), либо прочистить клапан и посмотреть, как изменится работа двигателя;
7. И, наконец, проверить давление бензина в системе. Для этого подключить манометр к топливной рампе и замерить давление при выключенном двигателе, на холостом ходу и в движении. При включенном двигателе показатель манометра должен быть в пределах 3-3,7 атм.

Ниже коротенькое видео-инструкция по проверке давления бензонасоса.

Если проверка показала, что бензонасос вышел из строя, его не ремонтируют, а меняют. Слишком тонко там подогнаны все элементы, чтобы без специального оборудования пытаться что-то отремонтировать.

При покупке бензонасоса лучше отдать предпочтение хорошим известным брендам, а не подозрительно дешевому «конфискату». Тогда есть шанс, что новый насос отслужит хотя бы 100 тыс. км и не создаст проблем.

Устройство механического и электрического бензонасоса

Мы продолжаем наш цикл статей об устройстве топливной системы автомобиля. Сегодня речь пойдет о топливном насосе бензинового двигателя.

Содержание статьи

Механический и электрический бензонасос

Бензонасос представляет собой важнейший элемент топливной системы. Главной его задачей становится доставка горючего из топливного бака в задней части автомобиля к системе дозированной подачи в подкапотном пространстве. Такой системой считается карбюратор или инжектор. Бензонасос может быть представлен как механической конструкцией, так и электрическим бензонасосом.

Бензонасосы механического типа нашли свое применение в  автомобилях с карбюратором и обеспечивают подачу топлива под невысоким давлением. Электрические бензонасосы  применяются в авто с инжектором, так как отвечают за подачу  топлива под высоким давлением и поддерживают  рабочее давление в системе.

Механический бензонасос закреплен снаружи топливного бака или вблизи карбюратора, так как нет необходимости в создании высокого давления в системе топливоподачи.  Электрический бензонасос обязательно  находится внутри топливопровода  или резервуара с горючим.

Существует также схема установки сразу двух бензонасосов. Один бензонасос установлен в баке и работает с большими объемами топлива, прокачивая его под низким давлением. Другой бензонасос работает с малым объемом горючего и создает высокое давление перед системой впрыска. Такой насос имеет название топливный насос высокого давления. Его зачастую располагают в подкапотном пространстве вблизи силовой установки или прямо на ней.

Стоит отметить, что карбюраторные двигатели считаются устаревшими, давно уступив место более производительным, экономичным и экологичным инжекторным ДВС. Существует ряд моделей, где электрический насос находится под контролем ЭБУ. Система учитывает  положение дроссельной заслонки, качество топливно-воздушной смеси и состав выхлопа, тем самым параллельно корректируя работу бензонасоса.

Электрические бензонасосы самого современного типа в процессе поддержания высокого давления демонстрируют излишние шумы при работе и склонны к быстрому нагреву. Это обусловило место их расположения именно в топливном баке. Горючее охлаждает сам бензонасос, а стенки бензобака  значительно поглощают шум от работы устройства.

Конструкция механического насоса

Механический бензонасос состоит из:

• крышки;
• сетчатого фильтра;
• верхней части корпуса;
• тарелки верхней;
• рабочих диафрагм;
• дистанционных проставок;
• предохранительной диафрагмы;
• тарелки нижней;
• штока;
• возвратной пружины;
• нижней части корпуса;
• рычага для ручной подкачки;

Данная конструкция образует камеру, которая имеет впускные и выпускные клапаны. Указанные клапаны  находятся в верхней части корпуса механического бензонасоса. Такие клапаны являются  текстолитовыми шайбами, которые поджимаются  пружинами малого размера к латунным седлам клапана.

Принцип действия

Специальный приводной рычаг  механического бензонасоса все время осуществляет движение вверх и вниз, но диафрагма сдвигается рычагом  вниз только тогда, когда необходимо заполнение камеры топливного насоса. Диафрагма задвигается обратно вверх при помощи возвратной пружины. Так происходит процесс подачи топлива в карбюратор.

Если взглянуть на работу механического бензонасоса более внимательно, то следует учитывать небольшое различие для заднеприводных автомобилей и моделей с передним приводом. Авто с задними ведущими колесами  имеет эксцентрик, расположенный на  вале привода. Указанный элемент  оказывает воздействие на толкатель. Модели с передним приводом  имеют аналогичный эксцентрик, но он уже находится на распредвале двигателя.

Толкатель осуществляет нажатие на рычаг, а рычаг уже нажимает на балансир. Такой балансир находится в нижней части корпуса  самого бензонасоса. Балансир преодолевает сопротивление пружины и тянет вниз  шток с диафрагмами бензонасоса. Таким  способом достигается разрежение. Горючее  проходит через впускной штуцер, а впускной клапан пропускает топливо в полость над диафрагмами.

Далее эксцентрик  соскакивает с толкателя. Происходит освобождение рычага, балансира и штока с диафрагмами. Прижимная пружина  заставляет шток с диафрагмами двигаться вверх, тем самым  создавая давление в рабочей камере бензонасоса. Под образовавшимся давлением происходит закрытие впускного клапана и открытие выпускного. Через этот клапан горючее попадает в выпускной штуцер, далее продолжает движение по соединительному шлангу и проникает в поплавковую камеру карбюратора. Подробнее о карбюраторе можно узнать в статье об устройствах топливоподачи.

Если осуществлять ручную подкачку топлива на механическом бензонасосе, то рычаг подкачки на корпусе насоса через кулачок сразу оказывает воздействие на балансир и шток с диафрагмами. Толкатель в данном случае не задействуется.

Когда поплавковая камера в карбюраторе полностью заполнена, тогда игольчатый клапан больше не пропустит туда топливо, а насос будет работать в дежурном режиме. Дело заключается в том, что давление от  перемещения диафрагм в корпусе насоса все равно не способно преодолеть сопротивления игольчатого клапана.

Устройство электрического топливного насоса

Электробензонасос конструктивно в некоторых частях  напоминает по ряду элементов механический. Работает такой насос благодаря специальному сердечнику, который втягивается в электромагнитный клапан до того момента, пока не происходит отключение контактов для подачи электрического тока.

Поворот ключа в замке зажигания перед запуском является сигналом для бортового компьютера автомобиля. В бензонасос на данном этапе уже подается электрический ток. Двигатель еще не запускали, а  электродвигатель внутри бензонасоса за пару секунд уже поднимает давление в топливной системе до рабочего. Вот почему рекомендовано выждать 2-3 секунды перед тем, как начать крутить стартер и запускать мотор.

Если ЭБУ не получит сигнал об успешном запуске двигателя, тогда  бензонасос отключается в автоматическом режиме. Это сделано в целях обеспечения безопасности. Некоторые автомобили устроены так, что бензонасос включается уже в момент открытия двери водителя.

Электрический топливный насос способен  создавать давление топлива на отметке в 0,3-0,4 МПа, а в двигателях с системой непосредственного впрыска этот показатель доходит до 0,7 МПа. В данной статье мы не будем подробно говорить о топливном насосе высокого давления (ТНВД) для дизеля и бензиновых двигателей с прямым впрыском. Читайте о такой системе в соответствующем разделе сайта.

Особенностью бензинового электронасоса можно считать использование модульной системы в его конструкции. Это обусловлено его непосредственным контактом с топливом. Среди ключевых элементов насоса также находится топливозаборник, топливный фильтр и датчик, указывающий на расход топлива.

В электрическом насосе имеется диафрагма, которая движется вверх и вниз. Результатом становится то, что над диафрагмой при ходе вниз создается разрежение. Это позволяет открыться всасывающему клапану электронасоса. Через такой клапан бензин проходит через фильтр и оказывается в камере над диафрагмой.  Когда диафрагма движется вверх, тогда образующееся давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетающий, что и проталкивает горючее дальше в систему.

Основные элементы простейшего электронасоса

Электрический бензонасос состоит из:

• камеры;
• впускного и выпускного клапана;
• диафрагмы;
• возвратной пружины;
• электромагнитного клапана;
• сердечника;
• электрических контактов;

Обратный клапан отвечает за запирание топливной системы в том случае, когда двигатель остановлен. Редукционный клапан осуществляет поддержку высокого рабочего давления в топливной системе.

Виды топливных насосов

Сегодня  существуют электронасосы различных видов, но наиболее распространенными считаются:

• роликовый;
• шестеренный;
• центробежный;

Роликовый

В основе такого насоса лежит ротор и ролики, которые обеспечивают всасывание и подачу топлива. Работа всей конструкция построена на увеличении объема пространства между ротором и роликом в процессе работы. В такой момент увеличения объема образуется разница в давлении, топливо заполняет образовавшееся пространство. Дальнейшая подача  горючего прекращается тогда, когда это пространство полностью заполняется. Следующим шагом становится вращение ротора и уменьшение объема пространства. Это обеспечивает нужное давление, что влечет открытие выпускного отверстия, а нагнетаемая доза топлива попадает в систему.

Шестеренный

Всасывание топлива в шестерном насосе построено на движении внутренней шестерни относительно внешней. Внутренняя шестерня и есть ротор, вторая же шестерня является внешней и называется статор. Ротор вращается, а в его боковых зубьях при вращении  получаются своеобразные камеры. С их помощью происходит всасывание и топливо нагнетается.

Рассмотренные выше шестернный и роликовый насосы имеют такие особенности конструкции, что размещать их возможно только в топливопроводе. Наиболее востребованным и широко распространенным видом топливных насосов в современных авто являются центробежные насосы. Они характеризуются низким уровнем шума и обеспечивают наибольшую равномерность подачи топлива.

Центробежный

Данные насосы располагаются внутри топливного бака. Основным элементом насоса подобного типа является крыльчатка с большим количеством лопастей. Указанная крыльчатка вращается внутри камеры. В этой камере имеются всасывающий и нагнетательный клапан. Результатом вращения лопастей крыльчатки становятся завихрения топлива, обеспечивается его активное всасывание, рост и поддержание рабочего давления в топливной системе.

Распространенные неисправности

Электрический топливный насос имеет достаточно большой ресурс, который заложен в него инженерами. Но такой ресурс становится реальным только при соблюдении ряда условий, которых в процессе эксплуатации добиться удается далеко не всегда.

Учтите, что топливный насос является далеко не самым дешевым элементом, так что будет лучше создать для работы насоса условия, максимально приближенные к идеальным. Добавим, что любому ответственному автовладельцу сделать это будет очень даже не сложно.

Главными врагами насосов являются:

1. Езда с практически пустым топливным баком;
2. Загрязненный топливный фильтр или сетка бензонасоса;

В первом случае насос плохо охлаждается по причине отсутствия должного количества топлива в баке, а также возрастает риск захватить из бака осевшую в самый низ грязь и даже воздух. Все это может послужить  поводом для сокращения ресурса и/или выхода топливного насоса из строя. Старайтесь сразу же и немедленно заправляться после загорания сигнальной лампочки, а еще лучше держите в баке не менее 5-10 литров  неприкосновенного запаса.

Второй  причиной неполадок с бензонасосом является использование грязного топлива низкого качества и несвоевременная замена фильтров. Топливному  насосу необходимо постоянно поддерживать рабочее давление. Протолкнуть топливо через забитые фильтры устройству намного сложнее, а это говорит о неизбежном возрастании нагрузки на насос и повышенном его износе.

В итоге

Итогом нашей статьи станет небольшой список основных признаков, которые помогут диагностировать проблемы с бензонасосом или неполадками в топливной системе:

• Приходится очень долго крутить мотор стартером при запуске как холодного, так и ранее прогретого двигателя. Это может говорить о том, что насосу сразу не удается создать необходимое рабочее давление в системе;
• Сложности при разгоне, двигатель с большим трудом набирает обороты, запоздалая реакция на нажатие педали газа, провалы и рывки в движении;
• Вы уверены, что в баке есть бензин, машина заводится, но затем непредсказуемо глохнет;
• Повышение шума, который слышен в салоне и исходит от топливного насоса. Насос может сильно гудеть, издавать треск, писк или хлопки;
• Наблюдается увеличение расхода топлива по непонятным причинам;
• Неустойчивая работа мотора в разных режимах работы, плавающие обороты и другие признаки, похожие на троение;
• Полное отсутствие звука работающего бензонасоса в момент включения зажигания;

Теперь Вы познакомились с устройством различных типов топливных насосов, которые повсеместно встречаются на отечественных автомобилях и иномарках  различного года выпуска.

Не забывайте своевременно менять топливный фильтр и другие фильтрующие элементы топливной системы. Заправляйтесь качественным топливом на проверенных АЗС и не катайтесь на остатках топлива «до лампочки».

Соблюдение этих простых рекомендаций может служить надежной гарантией того, что бензонасос определенно не доставит Вам в процессе эксплуатации автомобиля никаких проблем.

Читайте также

Топливный насос автомобиля: назначение виды принцип работы диагностика и замена

Главная страница » Топливный насос автомобиля: назначение виды принцип работы диагностика и замена

Топливный насос – один из важных компонентов оснастки двигателя автомобиля. Благодаря работе такого механизма обеспечивается снабжение мотора машины рабочим ресурсом. Разработаны, выпускаются и устанавливаются на автомобильных моторах разные по исполнению топливные насосы. В частности, широкое распространение получили механические и электрические конструкции. Причём механический вариант – это быстро стареющее, постепенно утрачивающее актуальность эксплуатации оборудование. Всё больший приоритет относительно применения на автомобилях получают электрические конструкции. Рассмотрим обе системы и связанные нюансы эксплуатации.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Топливный насос двигателя автомобиля (механическая конструкция)

Устройства механического типа используются совместно с моторами устаревших модификаций, где применяются карбюраторы. Правда, встречаются модели автомобилей, где отмечается дополнительное присутствие электрического топливного насоса низкого давления, установленного непосредственно внутри бензобака или рядом.

Функционально механической помпой организуется откачка ресурса из бензобака с последующим нагнетанием в область карбюратора. Такое действие происходит, когда двигатель автомобиля запускается или уже находится в рабочем состоянии.

Принцип работы механической помпы

Принцип работы механического топливного насоса сопровождается контактом плечевого рычага с телом распределительного вала. Моменты движения рычага передаются резиновой диафрагме, находящейся внутри конструкции помпы. Как результат, диафрагма периодически движется вверх — вниз.

МЕХАНИЧЕСКИЕ

Конструкция механического типа: 1 – плечевой рычаг под распределительный вал; 2 – упорные пружины; 3 – пружина диафрагмы; 4 – диафрагма; 5 – клапан; 6 – чаша; 7 – выходной патрубок

Движением диафрагмы вверх вниз создаётся вакуум и давление, благодаря чему топливо втягивается в область насоса и проталкивается вперёд. Однонаправленное движение образуется благодаря обратным клапанам, встроенным внутри конструкции топливного автомобильного насоса. Механическую систему отличает довольно низкое давление 0,27 – 0,68 АТИ. Однако карбюраторная система как раз и рассчитана на небольшое давление.

Топливный насос двигателя автомобиля (электрическая конструкция)  

Другая конструкция — электрический топливный насос, традиционно присутствует на двигателях, где используется система впрыска топлива. Помпа предназначена для перекачки топлива из бензобака в систему инжекторов. Электрический аппарат подаёт топливо под высоким давлением (от 2 до 6 АТИ), обеспечивая качественное распыление инжекторами в область камеры сгорания.

Здесь имеет значение давление жидкости, соответствующее техническим характеристикам, чем обеспечивается правильная (качественная) работа автомобильного двигателя. Крайне низкое давление, создаваемое насосом, приводит к обеднённой подаче, провоцируя:

• сбои процесса зажигания,
• нестабильность работы мотора,
• полную остановку работы двигателя.

Чрезмерно высокое давление также приводит к нарушениям работы автомобильного мотора, выбросам топлива в атмосферу, загрязнению окружающей среды.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Электрическая конструкция перекачивающего аппарата: 1 – выпускной клапан; 2 – впускной клапан; 3 – камера; 4 – диафрагма; 5 – упорная пружина; 6 – соленоид; 7 – вал; 8 – контактный элемент

Электрические топливные насосы обычно смонтированы внутри топливного бака, но также не исключены варианты монтажа снаружи ёмкости. Встречаются модели автомобилей, где присутствуют одновременно два аппарата:

1. Подкачивающий насос (установлен внутри бака).
2. Основной насос (установлен снаружи топливной ёмкости).

Расположение непосредственно внутри бака с топливом помогает снизить шумовую составляющую. К тому же погружение оборудования в жидкость улучшает эффект смазки и охлаждение электродвигателя. Однако постоянная эксплуатация автомобиля при заполнении топливного бака менее чем на 1/4, приводит к сокращению срока службы насоса, что, как правило, обусловлено фактором перегрева.

Не полностью залитый топливом бак автомобиля также увеличивает риск кратковременного холостого хода насоса (работа без топлива) при резких поворотах, торможении или ускорении в процессе движения машины. Не исключены также физические повреждения электрической конструкции по причине недостаточного охлаждения и смазки.

Типичные исполнения электрических топливных помп

Электрические топливные насосы изготавливают разных конструкций. Устаревшие модели традиционно представляют насос с «поршневыми ячейками» прямого вытеснения. Здесь используются ролики, установленные на смещённом диске, который вращается внутри стального кольца. Топливо втягивается внутрь пространства (ячейки) между роликами и проталкивается от входа насоса к выходу.

Вал роликовых насосов обычно вращается на скорости около 3000 об/мин. Роликовый тип топливной помпы создаёт очень высокое давление, скорость потока поддерживается постоянной. Однако выход на устройстве носит импульсный характер, поэтому топливная магистраль после насоса дополняется глушителем, ослабляющим импульсное давление.

Другим типом позитивно-смещаемого насоса выступает так называемая «героторная» конструкция. Эта система аналогична масляному насосу и работает по принципу движения смещаемого ротора для проталкивания топлива к выходному коллектору. Героторные топливные насосы поддерживают скорость вращения ротора  на уровне 4000 об/мин.

УНИВЕРСАЛ

Конструкция «турбинного» исполнения, устанавливаемая на современных моделях авто: 1 – поток топлива; 2 – лопастное колесо турбины; 3 – электрический мотор в защитном кожухе; 4 – клапан одностороннего движения; 5 – выход

Моторы многих современных автомобилей комплектуются топливным насосом турбинного типа. Лопасти турбины проталкивают топливо по ходу движения в момент вращения рабочего колеса. Этот тип помп не имеет отношения к системам прямого вытеснения, соответственно:

• отсутствуют пульсации потока,
• отмечается плавность хода механизма,
• для конструкции характерна тихая работа.

При этом системой поддерживается высокоскоростное вращение (до 7000 об/мин), потребляется меньше тока по сравнению с насосами более старого исполнения. Конструкция также отличается менее сложной механикой и отмечается долговечностью в эксплуатации.

Как работает электрическая конструкция топливного насоса?

Поворотом ключа зажигания модуль управления силовым агрегатом подаёт питание на реле, через контактную группу которого подаётся напряжение на двигатель топливного насоса. Двигатель начинает вращаться, создавая давление в топливной системе. Системный таймер при этом ограничивает продолжительность работы насоса до запуска двигателя автомобиля.

Топливо забирается через впускной патрубок, проходит сетчатый фильтр. Затем поток жидкости направляется через односторонний обратный клапан (которым поддерживается остаточное давление в системе, когда насос не работает) и выталкивается по направлению к топливной линии и следующему фильтру.

Топливный фильтр используется для отсечки:

• ржавчины,
• грязевых отложений,
• других твёрдых частиц,

предотвращая засорение такими частицами топливных форсунок.

Далее поток поступает в топливную рампу двигателя и направляется к отдельно взятым топливным форсункам. Регулятором топливной рампы поддерживается необходимая величина давления топлива, излишнее давление сбрасывается обратно в бак.

ЛУБРИКАТОР

Схема транспортировки топливного ресурса для конструкции автомобиля: 1 – форсунки автомобильного мотора; 2 – направляющая насадка; 3 – регулятор давления; 4 – линия передачи; 5 – фильтр тонкой очистки; 6 – заправочный бак; 7 – угольный фильтр грубой очистки; 8 – сетчатый фильтр; 9 – помпа топливная

Более современные автомобили оснащаются безвозвратными системами. Здесь регулятор давления топлива расположен непосредственно внутри топливного бака и является частью модуля топливного насоса. Такие конструкции не предусматривают наличия линии возврата топлива от двигателя обратно в бак.

Топливный электрический насос работает непрерывно, пока двигатель автомобиля работает, и ключ зажигания активирован. Допускается работа с постоянной или переменной скоростью в зависимости от нагрузки и скорости автомобильного мотора. Если двигатель авто заглохнет, автоматика обнаружит потерю сигнала оборотов и выключит электрический топливный насос.

Неисправности автомобильных топливных насосов

Рассматривая возможные дефекты описываемых устройств, отметим прежде проблемы механических конструкций. Собственно, главной проблемой, с которой сталкиваются владельцы машин, является неработоспособность помпы в виду разных причин.

Так утечка через диафрагму или односторонний клапан конструкции механического топливного насоса приводит к потере давления топлива и снижению питания карбюратора. Этот дефект сопровождается сбоями в работе мотора:

• осечками запуска двигателя,
• нестабильностью оборотов,
• периодическим прекращением работы мотора.

Если же насос полностью выходит из строя, топливо не поступает в карбюратор, двигатель попросту не запускается. Утечки топлива являются еще одной распространенной проблемой, обычно из-за появления трещин или мелких отверстий в резиновой диафрагме. Ослабление впускных или выпускных фитингов также создаёт проблемы в работе.

Как проверить работу механического топливного насоса?

Механическую конструкцию допустимо проверить на работоспособность одним из четырёх способов:

1. Визуальный осмотр.
2. Прокачка дросселем.
3. Отсоединение топливной линии.
4. Проверка давления.

Для первого варианта достаточно осмотреть устройство. Если заметна утечка топлива, скорее всего, вышла из строя мембрана. Тогда топливный механический насос необходимо заменить.

МЕМБРАННЫЙ

Менять помпу – процедура довольно обременительная, как с финансовой точки зрения, так и в плане исполнения механической работы. Поэтому желательно выстроить качество работы аппарата, чтобы обеспечить долговечность

Вариант второй предполагает съём воздушного фильтра, после чего наблюдая за горловиной карбюратора, необходимо прокачать дроссельную тягу. Если насос рабочий, отметится впрыск топлива в карбюратор. В противном случае возможные причины:

• забит фильтр,
• засорен топливопровод,
• нет топлива в баке,
• неисправен топливный насос.

Третий вариант проверки – отсоединение топливной линии в точке, подключенной на карбюраторе. Отключенный конец трубопровода нужно поместить внутрь подходящей ёмкости. Затем потребуется прокрутить мотор, наблюдая за выходом топлива из трубки. Если наблюдается достаточно сильный выброс топлива из трубки – аппарат исправен. В противном случае возможен любой из дефектов, отмеченных выше.

Наконец, четвёртый вариант проверки – давлением. В этом случае потребуется манометр, который подключают на выходе топливного насоса. Затем проворачивают мотор, одновременно контролируя показания манометра. Показания должны соответствовать значениям, указанным в спецификации.

Как проверить работоспособность электрического насоса?

Традиционный способ диагностики — прослушивание работы механизма на присутствие посторонних шумов сразу после активации ключа зажигания. Отсутствие шумов работы механизма электрической помпы указывает на исправность аппарата.

Проверить работоспособность устройства можно и по характерному запаху выхлопных газов, испускаемых выхлопной трубой при запуске автомобильного двигателя. Если запах газов не чувствуется, такая ситуация указывает на недостаток топлива в двигателе. Причиной тому может стать:

• неисправность электрической помпы,
• неисправность реле помпы,
• выгорание предохранителя,
• нарушение проводного соединения.

Автоматика большинства моделей автомобилей не предусматривает определение неисправности электрической помпы посредством диагностических кодов. Также отсутствует контрольная лампа работы помпы. Двигатель автомобиля нормально проворачивается стартером, искра на свечах присутствует, но мотор не запустится за неимением топлива.

 

Более продвинутые конструкции автомобильных двигателей оснащаются тестовым фитингом давления топлива, установленным обычно на рампе. Достаточно прикрепить к фитингу проверочный манометр, чтобы определить давление топлива. Также вместо фитинга может устанавливаться датчик давления.

Если давление топлива равно нулю, электрическая помпа не работает. Если значение давления топлива меньше указанного спецификацией, требуется дальнейшая диагностика для определения причины. Тогда возможны неисправности:

• регулятора давления топлива,
• линейной магистрали,
• линейных фильтров,
• электрических цепей.

Еще один способ определить работоспособность топливной помпы, — залить небольшое количество энергоресурса в область дроссельной заслонки. Если двигатель автомобиля запускается, работает некоторое время, после чего глохнет, — это явный признак дефектов электрической помпы.

---

При помощи информации: Mechanics.StackExchange

Топливный насос — классификация, особенности и виды топливных насосов

Топливный насос – это один из обязательных элементов любого транспортного средства. Он предназначается для транспортировки горючего из топливного бака непосредственно в двигатель. В современном автомобилестроении применяются различные виды топливных насосов, отличающихся как по функциональному назначению, так и по конструктивным особенностям. В статье рассматриваются основные их разновидности, устройство, принцип действия и выполняемые функции.

Функциональное назначение

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает сжигание топливно-воздушной смеси в специальных камерах. Топливная система транспортного средства, наиболее важной частью которой выступает насосное оборудование, предназначается для обеспечения бесперебойной подачи горючего к рабочим узлам двигателя.

В современном автомобилестроении используются несколько разновидностей топливных насосов. Самый простой и в сегодняшних условиях редко применяемый вариант – традиционный и весьма распространенный 2-3 десятилетия назад бензонасос карбюратора. Его функция ограничивается перемещением горючего к двигателю, причем бензин подается под обычным давлением, а потому такой вид механизма нередко называется ТННД или топливный насос низкого давления.

В намного чаще используемом в настоящее время инжекторном бензиновом двигателе применяется система непосредственного впрыска горючего в цилиндры. Это предполагает подачу горючего под давлением. Поэтому бензонасос инжектора является ТНВД или топливным насосом высокого давления.

Конструкция дизельного двигателя предусматривает наличие сразу двух топливных насосов. Первый из них является ТННД и предназначается для перемещения горючего из бака к ТНВД. Последний, в свою очередь, сжимает полученное топливо и обеспечивает его доставку непосредственно к форсункам двигателя.

Таким образом, выполняемые функции определяются типом двигателя и самого топливного насоса:

· бензонасос карбюратора подает горючее из бака к двигателю без каких-либо манипуляций с давлением;

· бензонасос инжектора, помимо функции транспортирования, еще и нагнетает давление перед впрыском горючего в камеру сгорания, а также дозирует топливо и регулирует периодичность его подачи;

· ТННД дизеля закачивает дизельное топливо из бака в двигатель;

· ТНВД дизельного агрегата выполняет функции, аналогичные бензонасосу инжектора – нагнетает давление, дозирует и определяет режим впрыска топлива в форсунки двигателя.

Классификация

Наиболее часто применяемая классификация топливных насосов – по типу двигателя – была приведена выше. Однако, применяют и другие признаки, позволяющие разделить рассматриваемый механизм на виды. Например, по месту расположения в автомобиле различают погружные насосы, которые устанавливаются прямо в топливном баке, и насосы, монтируемые непосредственно к силовой установке двигателя.

По типу привода топливные насосы делятся на механические и электрические. Первая разновидность применяется в карбюраторных двигателях и старых моделях дизельных агрегатов. Альтернативный вариант используется сегодня намного чаще и устанавливается как в инжекторных бензиновых движках, так и в современных дизельных силовых установках.

Особенности устройства различных видов топливных насосов

Очевидно, что каждая из перечисленных выше разновидностей топливных насосов обладает характерными конструктивными особенностями, предназначена для выполнения разных функций и имеет серьезные отличия в принципе работы. Поэтому целесообразно рассмотреть каждую из них подробнее.

Механический бензонасос карбюратора

Стандартный бензонасос механического типа устанавливается на двигателе – как правило, на блоке цилиндров. Он крепится при помощи обычных винтов. Работа механизма обеспечивается за счет движения так называемого кулачкового эксцентрика.

Устройство механического бензонасоса предусматривает наличие следующих элементов:

• корпус, внутри которого располагают остальные детали;
• толкатель, непосредственно соединенный с кулачком механического привода;
• рычаг и шток, воспринимающие энергию от штока и обеспечивающие функционирование насоса;
• мембрана, которая разделяет внутреннее пространство насоса на две камеры – впускную и выпускную;
• возвратная пружина, предназначенная для возвращения штока в стартовое положение;
• два клапана, установленные на нагнетательном и всасывающем каналах;
• фильтр, который в большинстве моделей также размещается внутри корпуса насоса и предназначен для очистки подаваемого в двигатель топлива.

В современном автомобилестроении механические топливные насосы применяются достаточно редко, что объясняется их более низкой эффективностью, по сравнению с агрегатами с электрическим приводом. Тем не менее, они обладают рядом весомых достоинств, в числе которых: простая и надежная конструкция, а также возможность ручной подкачки топлива, обеспечивающая возможность без проблем завести автомобиль после долгосрочного простоя.

Электрический бензонасос инжектора

Топливные насосы на электрическом приводе устанавливаются не только на бензиновых инжекторах, но и в качестве ТНВД на дизельных двигателях. Востребованность электрических бензонасосов привела к появлению нескольких разновидностей этого типа механизмов, различающихся конструктивными особенностями. В их число входят топливные насосы следующих типов:

• вакуумные. Устройство агрегата в целом аналогично описанному выше механическому бензонасосу. Единственным существенным отличием выступает замена эксцентрика на электрический привод. Последний работает как втягивающее реле, имеющее два составных элемента – сердечник и обмотку;
• роликовые. Рабочий узел этого типа топливного насоса состоит из ротора с выполненными специальными пазами, в которые устанавливаются ролики. Перемещение горючего достигается за счет вращения ротора и изменения расстояния между ним и роликами. Электропривод представляет собой обычный двигатель постоянного тока;
• шестеренчатые. Подача и повышение давления горючего в данном случае достигаются за счет вращения ротора, изготовленного в форме шестерни и расположенного эксцентрично к другой шестерне, которая называется статором. Зубья обеих шестерен образуют камеры, объем которых постоянно меняется, благодаря чему создаются перепады давления и обеспечивается подача топлива к двигателю;
• центробежные. Рабочий узел насоса представляет собой колесо, оснащенное лопастями. За счет их движения создаются завихрения, в результате чего горючее транспортируется от всасывающего канала к нагнетательному;
• плунжерные. Подобная конструкция топливного насоса редко используется для бензиновых двигателей и намного чаще применяется в дизельных силовых установках в ТНВД. Основу механизма составляют плунжерные пары, состоящие из гильзы и поршня, которые приводятся в движение кулачковым валом. Перемещение плунжера нагнетает давление в пространстве над ним и обеспечивает подачу топлива к форсункам двигателя.

Электрические бензонасосы делятся на два типа – выносные и погружные. Первая разновидность устанавливается на кузове транспортного средства, а вторая – монтируется непосредственно в топливном баке. В современных моделях автомобилей чаще применяются именно погружные топливные насосы. Ключевые преимущества такого расположения – отсутствие возможности так называемого «сухого хода» и охлаждение агрегата за счет погружения в рабочую жидкость.

ТННД дизеля

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя предназначен для выполнения одной функции – транспортировка топлива из бака к ТНВД. На старых моделях силовых установок в подобном качестве использовались механические топливные насосы. Современные дизельные агрегаты предусматривают использование ТННД на электроприводе.

ТНВД дизельного двигателя

Главной особенностью дизельного двигателя выступает подача топлива под высоким давлением. Для успешного выполнения этой функции используются ТНВД. Современные модели топливных насосов этого типа предназначены для решения еще двух важных задач, к числу которых относятся: дозировка горючего и регулирование периодичности его впрыска в камеры сгорания. Именно успешное осуществление трех перечисленных функций в значительной степени определяет эффективность и КПД при эксплуатации дизельной силовой установки.

Основным рабочим узлом ТНВД дизельного двигателя является плунжерная пара. Ее устройство состоит из двух элементов – поршня или плунжера, который перемещается внутри гильзы, нередко называемой втулкой. Для изготовления плунжерной пары применяются высокопрочные стали, а рабочие поверхности деталей выполняются с высокой точностью и тщательно обрабатываются. В результате достигается герметичность примыкания при одновременном обеспечении возможности перемещения поршня внутри втулки.

В современном автомобилестроении используются три разновидности ТНВД:

• классическая. Устройство и принцип действия в целом напоминает описанный выше бензонасос инжектора. Горючее подается посредством плунжерных пар непосредственно к форсункам дизельного двигателя;
• система насос-форсунка или pump-dus. Главной конструктивной особенностью ТНВД этого типа является наличие специального подкачивающего устройства, установленного на каждой форсунке. Это позволяет увеличить мощность двигателя по сравнению со стандартным ТНВД на 5-6%. Минусом системы выступает требовательность к качеству используемого двигателем дизельного топлива;
• система common rail. Самая прогрессивная разновидность ТНВД дизельных агрегатов, широко применяемая в последние годы. Устройство топливного насоса этого типа предусматривает наличие общей рампы, из которой топливо под очень высоким давлением подается непосредственно к форсункам. Использование common rail обеспечивает максимально высокий КПД дизеля, который совмещается с экономичностью и экологичностью его эксплуатации.

Ресурс и основные неисправности топливных насосов

Независимо от вида топливного насоса главным фактором, влияющим на долговечность механизма, выступает качество используемого в процессе эксплуатации горючего. Это в равной степени касается как бензиновых, так и дизельных агрегатов. Основной проблемой, возникающей при работе насоса в подобной ситуации, становится загрязнение отдельных деталей топливной системы. Частичным решением данной проблемы становится использование и регулярная замена эффективных фильтров очистки.

Другой часто причиной неисправности топливного насоса погружного типа является эксплуатация двигателя при малом количестве топлива в баке. В этом случае затрудняется охлаждение агрегата, что приводит к его перегреву, снижению эффективности и, в самом худшем случае, попросту выходу из строя.

В качестве основных критериев, позволяющих диагностировать неисправность топливного насоса автомобиля, выступают следующие признаки:

• трудности с запуском двигателя;
• повышенный расход горючего и увеличение объема выхлопных газов;
• уменьшение мощности двигателя на высоких оборотах или перепады в работе силовой установки;
• возникновение посторонних звуков при запуске и работе бензинового или дизельного двигателя.

Современное диагностическое оборудование эффективно выявляет возможные проблемы на ранних стадиях. Это позволяет принять необходимые меры по их устранению, в результате чего при небольшом уровне расходов существенно увеличивается нормативный срок службы топливного насоса. Кроме того, удается избежать намного более серьезных затрат на ремонт и замену пришедших в негодность узлов или деталей.

Топливный насос высокого давления. Рядный ТНВД

Примером рядного топливного насоса высокого давления применяемого на легковых автомобилях является насос дизеля Мерседес 190, состоящий из нескольких одинаковых секций. В передней части этого насоса расположен вакуумный насос 14, приводимый в движение эксцентриком 2, расположенным на торце кулачкового вала.

В нижней части  корпуса насоса установлен кулачковый вал, который соединяется со звездочкой привода через муфту опережения впрыска.

На кулачковом валу имеются про­филированные кулачки для каждой насосной секции и эксцентрик для приведения в движение насоса низкого давления, который крепится к привалочной плоскости насоса высокого давления.

Рис. Топливный насос высокого давления Мерседес:
1 – штуцер подключения вакуумного усилителя тормозов; 2 – эксцентрик привода вакуумного насоса; 3 – звездочка приводной цепи; 4 – автоматическая муфта опережения впрыска; 5 – винт установки начала впрыска; 6 – подача топлива; 7 – трубопровод высокого давления; 8 – рычаг перекрытия подачи топлива; 9 – вакуумная камера остановки двигателя; 10 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала; 11 – регулятор частоты вращения; 12 – пробка для установки приспособления регулировки начала впрыска; 13 – топливоподкачивающий насос; 14 – вакуумный насос

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 14. Оси роликов своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей.

Рис. Секция рядного ТНВД:
1 – зубчатый сектор; 2 – регулирующая поворотная втулка плунжера; 3 – боковая крышка;  4 – штуцер нагнетательного клапана; 5 – корпус нагнетательного клапана; 6 – нагнетательный клапан; 7 – гильза плунжера; 8 – плунжер; 9 – рейка ТНВД; 10 – поводок плунжера; 11 – возвратная пружина плунжера; 12 – нижняя тарелка возвратной пружины; 13 – регулировочный болт; 14 – роликовый толкатель; 15 – кулачковый вал

Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера 8 и гильзы 7. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окон­чательной обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор, равный 3…5 мкм. Этим достигается  максимальная плотность сопряжения взаимодейст­вующих деталей обеспечивающих давление впрыскивания топлива до 1200 кгс/см2.

Сверху каждой плунжерной пары установлен нагнетательный клапан 6, размещенный в корпусе 5.

При вращении кулачкового вала 15 насоса выступ кулачка набегает на роликовый толкатель 14, который через регулировочный болт воздействует на плунжер 8 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 11, упирающаяся в тарелки, возвращает плунжер в первоначаль­ное положение. Рейка 9 входит в зацепление с зубчатым венцом поворотной втулки 2, надетой на гильзу.

Регулирование состава топливовоздушной смеси в дизельном двигателе происходит изменением подачи топлива при неизменном количестве воздуха, в отличие от бензиновых двигателей, где изменяется и то и другое. В рядных ТНВД изменение подачи топлива, обычно осуществляется за счет рейки, однако изменение подачи может осуществляться и за счет золотника, который перемещается по плунжеру. В рассматриваемом ТНВД при перемещении рейки 9 вдоль ее оси втулка 2  поворачивается на гильзе и, действуя на выступы  плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой  регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе ТНВД.

Принцип работы секции насоса

Принцип работы секции насоса заключается в следующем. При движении плунжера 1 вниз внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий канал 10 корпуса 11 насоса.

Рис. Схема работы секции насоса высокого давления:
а – впуск топлива; б – начало подачи; в – конец подачи;
1 – плунжер; 2 – продольный паз; 3 – выпускное отверстие; 4 – сливной канал; 5 – пружина; 6 – нагнетательный клапан; 7 – разгрузочный поясок; 8 – надплунжерное пространство;  9 – впускное отверстие; 10 – подводящий канал; 11 – корпус насоса; 12 – гильза; 13 – винтовая кромка

При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в под­водящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при рабочем давлении  топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и проис­ходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива про­должается до тех пор, пока винто­вая кромка 13 плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъе­диняется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесе­образования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надежность работы форсунки.

Клапаны ТНВД

В ТНВД с рядным расположением плунжерных пар применяются нагнетательные клапана объемного течения и ограничения обратного течения, а также клапана постоянного давления.

Клапана обратного течения применяются для демпфирования волн обратного давления топлива, возникающих при закрытии распылителя форсунки, что уменьшает износ распылителя и подвпрыски топлива в цилиндры двигателя. Клапан  устанавливается как дополнительный над обычным клапаном перед топливопроводом высокого давления, идущим к форсунке.

Рис. Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном:
а – с клапаном объемного течения и ограничением обратного течения; b – с клапаном постоянного течения; 1 – корпус нагнетательного клапана; 2 – обратный клапан; 3 – промежуточный объем; 4 – разгрузочный поясок; 5 – сферический клапан; 6 – втулка клапана; 7 – нагнетательный клапан; 8 – жиклер; 9 – обратный клапан

Клапан состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска 4 и хвос­товика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена пружина 3, которая прижимает его к седлу. При подаче топлива разгрузочный поясок вместе с конусом клапана приподнимается над направляющей втулкой и топливо под давлением поступает к форсунке. При закрытии основного клапана клапан обратного течения перекрывает доступ обратных волн топлива.

Клапана постоянного течения применяются на ТНВД с давлением впрыска более 800 кг/см2, для уменьшения кавитации. При подаче топлива через нагнетательный клапан в конце хода нагнетания шариковый обратный клапан под действием обратных волн давления топлива открывается и система топливоподачи действует как нагнетательный клапан с перепускным дросселем. При уменьшении давления клапан закрывается, при этом в магистрали сохраняется постоянное давление.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия вы­пускного отверстия  называется активным  ходом  плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера зубчатой рейкой 5. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом, чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

Рис. Схема изменения подачи топлива:
1 – гильза; 2 –  впускное отверстие; 3 – плунжер; 4 – винтовая кромка; 5 –рейка

На рисунке показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

• положение а – нулевая подача топлива. Плунжер 3 повернут так, что его продольный паз расположен против выпускного отверстия, в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается
• положение  б – промежуточная подача, так как при повороте плунжера 3 по часовой стрелке объем вытесненного топлива уменьшается так как выпускное отверстие открывается раньше
• положение в – максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 3. В этом случае расстояние от винтовой кромки 4 плунжера до выпускного отверстия будет наибольшим

виды топливных насосов высокого давления, и принцип работы топливного насоса

Топливный насос высокого давления имеющий сокращенную аббревиатуру (ТНВД) выполняет следующие основные функции:

— подает топливо под высоким давлением в топливную систему ДВС;

— регулирует моменты впрыска топлива.

Топливный насос относится к наиболее важным устройствам, как бензиновых, так и дизельных двигателей.

ТНВД обычно применяются в дизельных двигателях. В бензиновых двигателях применение ТНВД нецелесообразно, ввиду того, что в нем не требуются такие высокие давления, как в дизельном двигателе.

Можно выделить следующие основные конструктивные элементы топливного насоса:

1. Плунжер (поршень) + Цилиндр (втулка) = Плунжерная система (пара)

Плунжерная система изготавливается из высокопрочной стали на высокотехнологическом оборудовании (станках), в связи с необходимостью высокой точности.

Всего один завод на все пост Советское пространство изготавливал плунжерные пары. Изготовление плунжерных пар сегодня происходит таким образом.

Если внимательно изучить процесс производства плунжерных пар, то отчетливо видно, что огромное значение уделяют прецизионному сопряжению (зазор между плунжерной парой). Плунжер плавно входит в цилиндр под действием собственного веса.

Как изначально упоминалось, топливный насос служит не только для подачи топлива в топливную систему, но и подает его к форсункам на каждый цилиндр на бензиновом двигателе.

Форсунки являются связующим звеном этой цепи и соединяются с насосом специальными трубопроводами. Для эффективного впрыска топлива форсунки соединяются с нижней распылительной частью с специальными отверстиями для увеличения эффективности впрыска топлива с дальнейшим воспламенением. Момент впрыска топливной смеси в камеру сгорания регулируется углом опережения зажигания.

Типы топливных насосов

Существует три основных типа ТНВД, которые мы с вами рассмотрим:

1. распределительный;
2. рядный
3. магистральный.

Рядный ТНВД

Рядный топливный насос высокого давления оснащен плунжерными парами, которые располагаются друг с другом. Их количество зависит от количества рабочих цилиндров двигателя и соответствует ему. Одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива только для одного цилиндра.

Пары устанавливаются в корпусе насоса, в котором имеются каналы входа и выхода. Плунжер приводится в работу при помощи кулачкового вала, который имеет привод от коленчатого вала.

 

При вращении кулачкового вала топливного насоса, кулачки воздействуют на толкатели плунжеров приводя их в движении внутри втулок насоса. Вследствие впускные и выпускные отверстия начинают последовательно открываться и закрываться. Когда плунжер движется вверх во втулке создается давление, которое приводит к открытию нагнетательного клапана, через который топливо подается к форсунке по топливопроводу. 

Момент подачи топлива регулируется специальным устройством (муфтой центробежного типа). Работа муфты центробежного типа основана на перемещении грузиков под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется по мере роста (или уменьшения) величины оборотов коленчатого вала двигателя, вследствие чего грузики расходятся к внешним краям муфты, либо сближаются к оси. Происходит смещение кулачкового вала относительно привода, что приводит к изменению работы плунжеров.

Когда обороты коленчатого вала увеличиваются – происходит ранний впрыск топлива, когда уменьшаются – поздний впрыск топлива.

Рядные топливные насосы зарекомендовали себя своей надежностью. Они совсем не привередливы к качеству топлива и смазка ТНВД осуществляется обычным моторным маслом.

Недостатки рядных топливных насосов высокого давления – их размер.

Распределительный ТНВД

Распределительный ТНВД включает в себя один или два плунжера, что зависит от объема двигателя.

 

И эти один или два плунжера работают на все цилиндры двигателя. Таким образом удалось не только обеспечить более равномерную подачу топлива, но и уменьшить габариты топливного насоса высокого давления. Недостатки распределительных ТНВД в их надежности и долговечности.

 

Распределительные ТНВД имеют различные типы привода:

1. торцевой привод;
2. внутренний привод;
3. внешний привод;

Наиболее эффективными себя показали торцевые и внутренние приводы ТНВД, с меньшей нагрузкой.

Кстати, такие импортные насосы, как Bosch, оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы отечественного производства.

 

Основным элементом в торцевом приводе Bosch является распределительный плунжер, который создает давление и распределяет горючую смесь по цилиндрам. Плунжер распределитель при этом совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Плунжер совершает возвратно-поступательно движение одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая обегает кольцо. Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в начальное положение осуществляется с помощью возвратного механизма.  

Именно вращательное движение плунжера, что приводится от приводного вала, способствует распределению топлива в цилиндрах. Величина подачи топлива обеспечивается с помощью электромагнитного клапана или центробежной муфты.

Работа насоса ТНВД

Работа насоса состоит из нескольких этапов:

1. Закачка порции топлива в надплунжерное пространство;
2. Нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам.
3. Возвращение плунжера в исходное положение. Повторение цикла работы.

Внутренний кулачковый привод ТНВД

Такой привод топливных насосов применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например,  Bosch VR, Lucas DPC. В данном типе ТНВД распределение горючей смеси происходит за счет плунжера и распределительной головки.

 

Распределительный вал оснащается двумя плунжерами, расположенными друг напротив друга, которые нагнетают топливо. Тем выше давление в насосе, чем меньше расстояние между плунжерами. По мере возрастания давления топливо поступает к форсункам через нагнетательные клапана.

Магистральный ТНВД

Магистральный ТНВД используется в известной системе подачи топлива Common Rail. Работа магистрального ТНВД заключается в накапливании топлива в топливной рампе, затем подается на форсунки. Давление в магистральном топливном насосе высокого давления составляет примерно 180 Мпа.

 

Магистральный насос бывает одно-, двух- или трех плунжерным.  Приводится магистральный ТНВД от кулачкового вала.

Когда кулачки воздействуют на плунжер, тот перемещается вниз, происходит расширение компрессионной камеры, давление падает и создается разряжение, которое приводит к открытию впускного клапана, и топливо начинает поступать.

Когда плунжер подымается – давление растет и клапан закрывается. Когда давление достигает необходимой отметки, топливо  через выпускной клапан нагнетается в топливную рампу.

Процесс подачи топлива в магистральном ТНВД регулируется дозирующим топливным клапаном, открытие и закрытие, которого осуществляется с помощью электроники.