Топливный насос

daemonbbb › Блог › Электрические топливные насосы

Помните у Высоцкого «Бензин, моя кровь, на нуле»? И хотя речь шла о поршневом самолете-истребителе, эта метафора справедлива и для автомобиля. Топливная система сродни кровеносной, без нее любая машина мертва.

Все знают, что система состоит из компонентов. И лучше всего, если эти компоненты вместе с сервисными возможностями предлагаются из одних рук – значит, они сконструи­рованы, изготовлены и испытаны «в связке» друг с другом.

Сказанное в полной мере относится к продукции большинства именитых компании. Конечно, у продукции есть и другие производители. Их можно посмотреть, например, здесь conrad.ru/catalog/toplivnye_i_maslyanye_nasosy/

Применительно к топливу мы видим в ее каталогах электрические топливные насосы (магистральные и погружные), модульные узлы подачи топлива, топливные насосы с механическим приводом, редукционные и обратные клапаны, датчики уровня топлива в баке, топливные шланги, приборы для контроля за системой и различных измерений и другие позиции.

Насколько хорошо и точно компоненты выполняют свои функции, расскажает система бортовой диагностики OBD (On-board diagnostics) – ее компоненты также входят в ассортимент.

Виды насосов и схемы их расположения

В зависимости от расположения в топливной системе электрические насосы подразделяются на погружные (In-Tank) и магистральные (In-Line). Иными словами, первые располагаются в топливном баке, а вторые – в топливной магистрали.

Возможные варианты и комбинации монтажа насосов показаны на рисунках сверху. Эти иллюстрации весьма наглядны и особых комментариев не требуют. Лишь добавим, что насосы In-Tank, как правило, конструктивно сложнее. Например, в модуль подачи топлива могут быть интегрированы некоторые датчики и компоненты системы диагностики.

Итак, насос подает топливо из бака в систему питания под требуемым давлением. Поговорим о видах электрических топливных насосов. Начнем с преимуществ перед механическими собратьями. Они очевидны: меньше подвижных частей; компактная цилиндрическая конструкция без выступающих рычагов и боковых штуцеров; удобство монтажа – например, не надо прижимать приводной рычаг к кулачку и одновременно затягивать крепежные болты.

В современных конструкциях насосная часть (собственно механизм) располагается на валу электродвигателя. А подаваемое топливо обес­печивает охлаждение и смазку подвижных деталей.

На входе в электрический насос устанавливают сетчатый фильтр грубой очистки топлива. Почему грубой? Из гидродинамики известно: где поток жидкости, там опасность кавитации, а кавитация – это серьезная механическая атака на детали. Сетчатые фильтры не такие нежные, как фильтры тонкой очистки. Насос они защищают неплохо, а тонкая очистка топлива происходит после насоса, ближе к форсункам. Впрочем, топливо бывает таким, что его так просто не очистишь. И тогда грязь самым пагубным образом сказывается на работе насоса. К этой проблеме мы вернемся в следующей статье.

Кроме фильтра, в некоторые насосы встраивают управляемый обратный клапан и клапан ограничения давления (редукционный). Первый сохраняет давление в насосе даже при выключенном зажигании, а второй следит, чтобы это давление не стало слишком высоким. И в случае превышения стравливает его.

Различают несколько видов конструкции насосных станций. Но на первом этапе их разделяют на лопастные и объемные.

Начнем с лопастных насосов. Подача топлива в них осуществляется за счет центробежной силы ротора. Давление они создают сравнительно небольшое – от 0,2 до 3 бар, поэтому применяются для предварительной подкачки топлива либо в качестве первого звена в двухступенчатом насосе.

Когда электродвигатель не работает, топливо в таких насосах может возвращаться во входную магистраль – там нет ни замкнутых камер, ни клапанов на входе. В документации PIERBURG лопастные насосы обозначаются символом S (см. рисунок на предыдущей странице).

Теперь о других насосах – объемных. Их применяют при более высоком давлении в системе (до 6,5 бар). У всех объемных насосов есть общая конструктивная особенность – замкнутая камера. При остановке электродвигателя обратное перетекание топлива здесь невозможно, за исключением нарушения герметичности. Впрочем, это уже неисправность, поломка.

Теперь можно прочитать любое фирменное обозначение. Например, Е 1F – электрический насос (Е), диаметр 38 мм (1), шиберный (F); Е 2Т – электрический (Е), диаметр 43 мм (2), шестеренчатый (Т).

А каковы тенденции? На большинстве современных автомобилей топливный насос или модуль устанавливают в топливном баке. Насос при этом охлаждается эффективнее, а энергетические потери сокращаются благодаря отсутствию линии всасывания. Есть, правда, и минусы – линия нагнетания при этом увеличивается, что повышает ее уязвимость при небрежной эксплуатации или аварии.

Иллюстрации взяты по материалам компании MS Motorservice International

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также:  Трудный запуск двигателя автомобиля

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.

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.

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.

Топливный насос: назначение, виды, устройство, принцип действия

Ключевым устройством любой топливной системы бензинового ДВС является топливный насос (ТН), основным назначением которого является подача топлива под определенным давлением к топливным форсункам или карбюратору (в зависимости от типа двигателя).

Топливные насосы различаются по типу привода на механические и электрические устройства.

Топливный насос механический

Топливный насос механического типа или бензонасос используется на двигателях, оснащенных карбюраторами. Работа насоса обеспечивается механическим приводом от распредвала ДВС, как правило, через вспомогательные устройства, например, привод может быть осуществлен через вал масляного насоса. В любом случае насос находится на двигателе.

Механический насос является одним из видов поршневого насоса.

Конструкция механического топливного насоса

Конструкция механического топливного насоса

Насос подобного типа имеет достаточно сложную конструкцию, состоящую из следующих механизмов и элементов:

  • корпуса с защитной крышкой;
  • диафрагмы – располагается в средней части корпуса;
  • штока – соединяется с диафрагмой;
  • возвратной пружины – устанавливается на шток;
  • клапанов – всасывающего и нагнетательного, которые расположены в верхнем отсеке корпуса;
  • фильтра сетчатого – устанавливается в защитной крышке;
  • привода механического

Основным конструкционным элементом механического ТН является диафрагма, которая состоит из 2-3 мембран, уплотненных между собой прокладками. Как уже было сказано выше, диафрагма насаживается на шток, который с обратной стороны соединен с механическим приводом ТН.

На разных марках автомобилей может быть установлен механический привод разной конструкции – двуплечный рычаг (коромысло) или толкатель с рычагом и балансиром (чаще применяется на отечественных автомобилях).

Механический привод осуществляется при помощи эксцентрика распредвала. Совершая вращательные движения эксцентрик воздействует на шток, который толкает диафрагму, преодолевая воздействия пружины.

Полость, расположенная над диафрагмой увеличивается в размере, при этом происходит поступление топлива (бензина) в насос из бака через клапан всасывания. В этот момент нагнетательный клапан полностью закрыт.

Далее эксцентрик освобождает приводной рычаг, вместе с тем диафрагма возвращается в исходное положение под воздействием пружины. В полости над диафрагмой возрастает рабочее давление и происходит открытие нагнетательного клапана, благодаря чему топливо попадает в карбюратор. В этот момент закрывается всасывающий клапан.

Рабочие циклы топливного насоса повторяются при совершении очередного оборота эксцентрика, расположенного на приводном валу.

Бензин поступает в поплавковую камеру карбюратора. При ее заполнении топливом запорная игла перекрывает доступ бензина.

Диафрагма при этом стопорится на места, а насос работает вхолостую до того момента, пока не потребуется очередная порция топлива для заполнения карбюратора.

Регулировка производительности топливного механического насоса осуществляется путем автоматического изменения амплитуды перемещения диафрагмы.

Топливный насос электрический

Топливный электронасос используется в бензиновых ДВС, оснащенных системой распределенного впрыска топлива.

Кроме этого данный тип насосов может также применяться как на дизелях, так и на бензиновых двигателях с системой прямого впрыска топлива. В этом случае электрический ТН встраивается в контур низкого давления для того чтобы обеспечить подачу топлива к ТНВД.

Электрический ТН способен создавать рабочее давление в диапазоне 0,3 – 0,7 МПа. Топливный электронасос может устанавливаться как в топливопроводе, так и непосредственно в топливном баке.

Чаще всего насос устанавливается внутрь бака, что обеспечивает более быстрое охлаждение насоса, за счет его погруженности в топливо.

Конструкция электрического топливного насоса

Конструкция электрического топливного насоса

Электрический насос состоит из:

  • привода электрического типа (электрический двигатель);
  • металлического корпуса;
  • датчика расхода топлива;
  • топливного заборника;
  • топливного фильтра сетчатого;
  • клапанов – обратного и редукционного

Конструктивно топливный электронасос можно разделить на две части: электродвигатель и, непосредственно, насос. Обе части объединены в одном металлическом корпусе. Все элементы насоса находятся в постоянном контакте с топливом.

Это возможно благодаря высокому электрическому сопротивлению бензина, который выступает в роли изолятора и предотвращает короткое замыкание.

Работа насоса обеспечивается двумя клапанами: редукционным и обратным. Обратный клапан обеспечивает запирание топливной системы при остановке двигателя.

А редукционный клапан необходим для поддержания в топливной системе необходимого давления, что обеспечивается отсеканием излишков топлива.

Виды электрических ТН

Существует три основных вида топливных электронасосов – шестеренный, центробежный и роликовый.

Шестеренный насос

В шестеренном насосе топливо подается при помощи ротора (внутренней шестерни, подвижной), который располагается эксцентрично относительно статора (внешней шестерни, неподвижной). При вращении ротора боковые части его зубьев образуют небольшие камеры, которые меняют свой размер в зависимости от того, в каком месте проходят статор.

На входе камеры имеют максимальный размер и засасывают за счет разряжения в себя топливо. По мере вращения относительно статора камера уменьшается в размерах, за счет чего обеспечивается подача и нагнетание топлива на выходе из насоса.

Роликовый насос

Аналогичный принцип используется в роликовом насосе, в котором подача топлива осуществляется также благодаря эксцентричному расположению вращающегося ротора с подвижными роликами и неподвижного статора. Ролики перемещаются в специальных углублениях в роторе. Пространство, возникающее между ротором и роликом, полностью заполняется топливом в момент, когда ролик под действием центробежной силы максимально стремится вырваться из ротора.

Продолжая вращаться, ротор перемещает ролики относительно статора, форма которого меняется, заставляя ролики прижиматься к центру оси вращения ротора и сжимая тем самым топливо. На выходе создается дополнительное условие, при котором открывается отверстие выпуска, и топливо под высоким давлением удаляется из насоса.

Центробежный насос

В центробежном насосе подача топлива обеспечивается при помощи крыльчатки, которая оснащается специальными лопатками по всему периметру. Вращение крыльчатки происходит внутри полости, оснащенной двумя каналами – всасывающим и нагнетательным. Вращательные движения лопаток обеспечивают вихревой поток топлива, за счет чего достигается повышение давления.

Читайте также:  Тормозная система

Если шестеренный и роликовый насосы в силу особенностей конструкции монтируются непосредственно в топливопровод, то центробежный насос размещается в топливном баке. В современных топливных системах предпочтение отдается центробежному насосу, который значительно менее шумный, обеспечивает более ровный (без пульсаций) поток подаваемого топлива, хотя при этом и имеет ограничения по производительности и создаваемому давлению.

Управление работой электрического ТН обеспечивается благодаря блоку управления ДВС. Топливный насос начинает свою работу параллельно с включением зажигания, однако существуют автомобили, в которых насос активируется при открытии водительской двери (еще до того, как будет вставлен ключ зажигания или нажата кнопка пуска).

Электрический насос способен поддерживать довольно узкий, но достаточный для нормальной работы двигателя, диапазон рабочего давления, которое регулируется за счет изменения напряжения и при помощи предохранительного клапана, ограничивающего максимально допустимое давление в системе.

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.

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.

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:

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.

Центробежный тип

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

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.

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.

Устройство и принцип работы топливного насоса

Топливный насос предназначен для подачи топлива из бака в двигатель автомобиля. Он обеспечивает равномерную дозировку и необходимое для правильной работы мотора постоянное давление. В практике автомобилестроения применяются несколько видов насосов, отличающихся не только конструктивно, но и типом привода. О том, как устроены наиболее популярные топливные насосы, и пойдет речь далее.

Устройство топливных насосов

В зависимости от типа привода насосы для подачи топлива разделяются на две большие группы: механические и электрические. Первые используются только в карбюраторных двигателях, а также в качестве подкачивающих насосов в дизельных двигателях. Вторые применяются и для бензиновых, и для дизельных моторов.

Механические топливные насосы

Механический насос располагается на двигателе и приводится в движение специальным эксцентриком. Конструктивно он состоит из следующих элементов:

  • корпус;
  • диафрагма;
  • толкатель;
  • шток;
  • возвратная пружина;
  • клапаны на всасывающем и нагнетательном каналах;
  • фильтр;
  • эксцентрик.

В автомобилях, оснащенных задним приводом, эксцентрик находится на валу привода масляного насоса, а в авто с передним приводом он размещается на распределительном валу двигателя. Перемещение диафрагмы в таком насосе и обеспечивает движение топлива. Когда диафрагма находится в нижней точке, в рабочей камере возникает разрежение, и последняя заполняется жидкостью. Когда диафрагма перемещается в верхнее положение, происходит выталкивание топлива в нагнетательный трубопровод. Клапаны при этом препятствуют обратному ходу топлива.

Читайте также:  Тосол или антифриз что лучше

Для дизельных двигателей такие системы часто используются как насосы низкого давления. Они выполняют функцию подкачивания топлива и располагаются рядом с насосами высокого давления (ТНВД). С практической стороны это позволяет преодолеть гидравлическое сопротивление системы фильтрации и создать стабильное избыточное давление.

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

Электрические насосы устанавливаются на двигателях с распределенным и непосредственным впрыском. Они приводятся в действие при помощи электрического привода от аккумулятора или генератора. По своему устройству электронасосы разделяются на следующие группы:

  • Вакуумные. Такой насос имеет аналогичную конструкцию с механическим, но эксцентрик, приводящий в движение рабочие узлы, заменен на электропривод.
  • Роликовые. В таком устройстве топливо перемещается благодаря вращению ротора (движению роликов). В момент, когда дистанция между роликом и ротором увеличивается, возникает разрежение, открывается всасывающий клапан, и топливо всасывается до полного заполнения. В следующий момент вращение ротора обеспечивает уменьшение расстояния, и через открывшийся нагнетающий клапан топливо подается к двигателю.
  • Шестеренчатые. Всасывание и нагнетание топлива реализуется за счет вращения шестерни-ротора. Она расположена эксцентрично по отношению к шестерне-статору. Зубья шестерен формируют камеры, через которые проходит топливо. В ходе вращения объёмы камер постоянно изменяются, что обеспечивает нужное давление.
  • Центробежные. Такой насос имеет рабочее колесо, оснащенное лопатками, которые перемещают топливо от всасывающего к нагнетательному каналу. Давление создается за счет завихрений, возникающих при воздействии лопаток на рабочую жидкость.
  • Плунжерные. Бензонасосы такой конструкции — редкое явление. Подобные системы преимущественно используются в автомобилях на дизельном топливе в качестве ТНВД. Они имеют пары плунжеров, приводимые в движение кулачковым валом. При движении плунжера вверх последовательно закрываются выпускное и впускное отверстия. Это формирует необходимое для открытия нагнетательного клапана давление и последующую подачу топлива к форсункам двигателя.

Особенности работы топливных насосов

Чтобы определить, где находится электрический топливный насос в системе, необходимо учесть его конструктивные особенности. Так например, роторные и шестеренчатые устанавливаются непосредственно в системе топливопровода, а центробежный насос всегда находится в бензобаке. По месту расположения топливные насосы разделяют на:

  • Выносные — монтируются на кузове автомобиля.
  • Погружные — устанавливаются в топливном баке таким образом, чтобы он был погружен в топливо. Такие конструкции наиболее популярны в современных авто. За счет погружения механизма в рабочую жидкость обеспечивается его охлаждение, а также исключается вероятность «сухого хода». Модуль погружного бензонасоса состоит из датчика уровня топлива, фильтра грубой очистки топлива, самого электрического бензонасоса и регулятора давления.

В автомобилях с бензиновым двигателем топливный насос создает высокое давление в диапазоне 0,3-0,4 МПа. В системах непосредственного впрыска топлива может обеспечиваться давление до 0,7 МПа.

Включение электрического насоса происходит при помощи реле, получающего сигнал от блока управления двигателя. Питание проходит через предохранитель в цепи бензонасоса, приводя последний в работу одновременно с включением системы зажигания или сразу после открытия двери водителя. Само реле может располагаться возле блока управления двигателя или в составе блока предохранителей.

Основные неисправности и ресурс топливных насосов

На ресурс любого топливного насоса влияет качество топлива. В среднем, срок службы составляет до 200 тысяч километров, но первые сбои в работе могут возникать уже после 100 тысяч километров пробега.

Сетка бензонасоса

Наиболее частой проблемой является загрязнение системы. Оно приводит к повреждению и заклиниванию рабочих частей механизма. С целью предотвращения подобных неисправностей устанавливается фильтр очистки (сеточка) бензонасоса. Для погружных конструкций, помимо качества, принципиальным является и количество оставшегося топлива в баке. Если его мало, моторчик перегревается и не получает достаточного охлаждения.

Довольно часто на погружных насосах располагается датчик уровня топлива. Он работает по следующему принципу: поплавок датчика бензонасоса всегда плавает на поверхности жидкости в баке. В зависимости от его положения датчик посылает сигналы и оповещает водителя о необходимости пополнить бак.

Специалисты рекомендуют не допускать снижения уровня топлива в баке менее 5-10 литров.

Одной из распространенных причин отказа запуска мотора является перегорание предохранителя бензонасоса. В этом случае он потребует замены. Месторасположение самого предохранителя зависит от марки авто. Это может быть как подкапотное пространство, так и салон автомобиля.

Что такое ТНВД и его роль в работе двигателя

Топливный насос высокого давления (Injection pump в английских источниках) — узел системы питания автомобиля. Родоначальник ТНВД – Роберт Бош. Изначально устанавливался исключительно на дизельных силовых агрегатах. На легковых машинах стал использоваться с конца 30-х годов XX века. Современные автогиганты применяют этот технически сложный блок на бензиновых моторах, имеющих распределенный впрыск топлива.

Что такое ТНВД и для чего он нужен?

ТНВД — что это такое в машине? Условно можно сравнить с сердцем человека — узел, обеспечивающий бесперебойную циркуляцию крови (топлива) по организму (топливной системе). На деле назначение блока несколько шире:

  • точное дозирование подаваемого топлива, где величина порции зависит от нагрузки;
  • нагнетание топлива в форсунки;
  • определение момента впрыска горючего в цилиндры.

Преимущество ТНВД перед карбюратором заключается именно в возможности подачи точно отмеренной порции топливно-воздушной смеси в камеры внутреннего сгорания. Это решение позволяет снизить расход топлива. Насос напрямую связан с коленчатым валом: при разгоне порции увеличиваются, при падении оборотов — уменьшаются.

Так как работа дизельных агрегатов сопряжена с высокими нагрузками, то подача солярки производится под высоким давлением, обеспечивающим полное сгорание. Бензиновые моторы работают при значительно меньшей нагрузке. Поэтому использование топливного насоса целесообразно в системах с прямым впрыском горючего (не имеющих впускного коллектора).

Подводя промежуточный итог, можно сказать: что такое ТНВД в автомобиле — это способ увеличить КПД двигателя, снизить расход потребления топлива.

Устройство и принцип работы

Схематически устройство простого рядного ТНВД можно представить следующим образом:

  • поршень (плунжер), сопряженный с цилиндром (втулкой), которые работают как единое целое — плунжерная пара;
  • канавки для подачи топлива к плунжерным парам;
  • кулачковый вал с центробежной муфтой; вращение вала происходит посредством ремня ГРМ;
  • толкатели плунжера, на которые давит кулачковый вал;
  • возвратные пружины, обеспечивающие возврат плунжера;
  • клапаны нагнетательные;
  • штуцеры;
  • рейки зубчатые;

  • всережимный регулятор, который активируется педалью газа.
  • Представляя устройство узла, несложно понять его принцип работы, схожий с работой двухтактного ДВС:

    • вращается кулачковый вал;
    • кулачки вала давят на толкатели плунжера;
    • происходит движение плунжера по цилиндру;
    • повышение давления приводит к открытию нагнетательных клапанов;
    • топливо поступает через клапан к форсункам.

    Конструкция насоса предусматривает подачу к форсункам не всей воздушно-топливной смеси, но только строго определенной порции. Остатки отправляются в сливные клапаны. Центробежная муфта обеспечивает подачу дизельного горючего в конкретный момент. Всережимный регулятор необходим для определения количества смеси: давление на педаль газа увеличивает объем, ослабление — уменьшает.

    От механики к электронике

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

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

    • положение педали газа;
    • частоту вращения распредвала двигателя;
    • температуру двигателя (охлаждающей жидкости);
    • скорость движения;
    • величину подъема иглы форсунки;
    • давление наддува воздуха;
    • температуру воздуха на впуске;
    • работу свечей накаливания.

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

    Виды ТНВД

    В машиностроении используются следующие виды ТНВД:

    По принципу действия ТНВД делят:

    • непосредственного действия с механическим приводом плунжера;
    • с аккумуляторным впрыском.

    Конструкция агрегатов различна, но неизменным является основной рабочий узел — плунжерная пара.

    Рядные ТНВД используются на тяжелых и средних грузовиках, активно применяются в машиностроении. Неоспоримое преимущество — способность функционировать на топливе низкого качества. Простота конструкции — это надежность и неприхотливость в обслуживании. В рядных моделях количество плунжерных пар соответствует количеству цилиндров. Недостаток — громоздкость.

    В распределительных насосах одна или две плунжерные пары (зависит об объема двигателя) обслуживают все цилиндры. Такая схема позволяет значительно уменьшить габариты и массу узла и обеспечивает равномерную подачу топливной смеси. Применяют агрегаты этого типа на легковых автомобилях. Популярные модели – Bosch, Lucas. Распределительные ТНВД различаются по исполнению кулачкового привода: торцевой, внутренний или внешний. Последний вариант практически не производится. Недостаток распределительных насосов — недолговечность.

    Магистральные ТНВД имеют отличную от предыдущих вариантов схему. Нагнетание топлива производится плунжерами (от одного до трех), приводимыми в движение кулачковой шайбой либо валом. Дозирующий клапан отвечает за регулировку подачи топлива. Открытие и закрытие клапана обеспечивается электроникой. Агрегаты этого типа используются в топливной системе Common Rail.

    Как понять, что ТНВД неисправен

    Производители постоянно улучшают качество насосов, проводя испытания агрегатов в сборе и отдельных элементов. Но от возникновения неполадок никто не застрахован. Протестировать ТНВД, напичканный электроникой, без специального оборудования и программного обеспечения не представляется возможным. Как же понять, что проблемы возникли именно с этим узлом? Общие признаки таковы:

    • резкое увеличение расхода топлива;
    • проблемы с запуском двигателя;
    • выхлопные газы черного цвета;
    • едкий запах и повышенная дымность выхлопа;
    • регулярное соскальзывание ремня ГРМ;
    • утечки топлива;
    • падение мощности ДВС;
    • нестабильная работа мотора на холостых обортах.

    Основная причина поломок — загрязнение плунжеров насоса (некачественное топливо, смазка и т. д.). Опасна для микронных допусков плунжера и вода, которая может содержаться в горючем.

    Подводя итоги, можно сказать, что при соблюдении несложных правил эксплуатации (своевременный сервис, использование качественных ГСМ), ТНВД — надежный узел, позволяющий экономно расходовать топливо.

    Ссылка на основную публикацию