Топливный насос низкого давления дизельного двигателя: основные особенности и предназначение

Устройство топливных насосов

Несмотря на многолетнюю практику автомобилестроения, конструкторы применяют различные конструкции механизмов нагнетания энергоносителя. Ответ на такие вопросы как ТНВД (топливный насос высокого давления), что это такое и какие функции выполняет, кроется в устройстве агрегатов.

В классификации основных узлов систем впрыска топлива различают следующие модификации:

• Вакуумные механизмы. Созданы на базе механических устройств, привод заменен на электрический;
• Плунжерные модели. Редкие по конструкции, чаще всего это топливные насосы с форсунками высокого давления для дизельных двигателей;
• Использование центробежной силы активно используется в одноименных элементах, обладающих внушительным эксплуатационным ресурсом;
• Роликовые и шестеренчатые устройства нагнетают бензин и другое топливо за счет разрежения подвижных элементов. Отличаются устойчивыми показателями снабжения.

Механические топливные насосы

До появления моделей с электрическим приводом нового поколения эти модификации оставались основными для снабжения карбюраторных двигателей. Приводимые в движение через эксцентриковые кулачки распределительного вала обеспечивали ожидаемую точность впрыска по дозировке и временным интервалам. Альтернативные модели механических бензонасосов получали импульс от масляного насоса.

Комплектация устройства следующая:

• Толкатель с кулачком привода и рычагом;
• Возвратная пружина толкателя;
• Мембрана подвижного привода на штоке;
• Система клапанов всасывания и нагнетания;
• Фильтрующий элемент;
• Корпусная часть.

Основной принцип работы топливного механического насоса строится на базе системы, обеспечивающей создание разрежения и последующий контроль давления. Из недостатков – необходимость задания настроек (калибровки), частичная потеря мощности двигателя. Вторая проблема впоследствии была решена за счет перераспределения нагрузки с распределительного вала мотора на масляный насос.

Как проверить работу механического топливного насоса

От исправности этой детали зависит равномерность движения автомобиля. При полном выходе из строя насоса машина попросту не заведется или старт двигателя будет происходить с трудом. Обнаружить неисправность можно на холостом ходу, когда проявляются так называемые «плавающие обороты. Также выход из строя механического топливного насоса вызывают ощутимую потерю динамики.

Учитывая, что нагнетатель представляет собой сложное устройство, проверка исправности осуществляется по следующим направлениям:

• Напряжение на клеммах насоса;
• Предохранитель;
• Нормативное давление в рампе.

Если по внешним признакам не удается выявить неисправность, поломка произошла внутри сборки. В этом случае чаще всего рекомендуется полная замена агрегата.

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

Основным предназначением систем с импульсным управлением является обеспечение рабочего цикла двигателей с распределенным впрыском топлива. Вопрос о том, что такое электрический бензонасос, достаточно обширный, поскольку для распределения жидкостной рабочей среды используется практически весь арсенал технологий. Вакуумные, роликовые и даже вихревые устройства, каждые из таких механизмов подбирается под тип непосредственно конструктором автомобиля.

Как проверить работоспособность электрического насоса

Причины выхода из строя генератора давления топливной системы аналогичным симптомам для механических устройств. Потеря динамики, прерывистое движение, — износ бензонасоса выявляется по принципу работы. На первых этапах сервиса производится замена фильтра, проверка работоспособности предохранителя. Также в ходе опроса автовладельца может быть выявлена привычка ездить с малым количеством топлива, в результате чего агрегат работает «на сухую», подвергаясь повышенному износу.

Типы топливных насосов высокого давления

Существует три типа ТНВД, они имеют разное устройство, но одно предназначение:

• рядный;
• распределительный;
• магистральный.

В первом из них, топливо в каждый цилиндр нагнетает отдельная плунжерная пара, соответственно, количество пар равно количеству цилиндров. Схема распределительного топливного насоса высокого давления, в значительной мере отличается от схемы рядного. Отличие заключается в том, что горючее нагнетается ко всем цилиндрам посредством одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого оно в последствии распределяется по цилиндрам.

В авто с бензиновыми двигателями, с системой непосредственного впрыска, горючее качает электрический топливный насос высокого давления, однако оно (давление) там в разы меньше.

Рядный топливный насос высокого давления

Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.

Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора. Верхняя поверхность плунжера имеет наклон, благодаря чему изменяется момент закрытия впускного отверстия в цилиндре, а значит, и количество горючего.

Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.

Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.

Распределительный топливный насос высокого давления

В отличие от топливного насоса рядного, распределительный имеет только одну или две плунжерных пары, которые снабжают топливом все цилиндры. Основные преимущества подобных топливных насосов – меньшая масса и размеры, а также более равномерная подача топлива. Главный минус один – их срок службы намного меньше из-за большой нагруженности, поэтому их применяют только на легковых автомобилях.

Существует три типа распределительных ТНВД:

1. с торцевым кулачковым приводом;
2. с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
3. с внешним кулачковым приводом.

Устройство первых двух типов насосов обеспечивает им больший срок эксплуатации, по сравнению с последним, ведь силовых нагрузок на узлы приводного вала, от давления топлива, в них нет.

Схема работы распределительного топливного насоса первого типа выглядит следующим образом. Основной элемент – плунжер-распределитель, который, помимо поступательно-возвратного движения, вращается вокруг своей оси, и тем самым нагнетает и распределяет горючее между цилиндрами. В действие он приводится кулачковой шайбой, обегающей по роликам неподвижное кольцо.

Роторная схема предполагает несколько иное устройство распределительного топливного насоса. Условия работы такого насоса несколько отличается от того, как работает ТНВД с торцевым кулачковым приводом. Горючее нагнетается и распределяется, соответственно, двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой. Вращением головки обеспечивается перенаправление топлива к соответствующим цилиндрам.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.

Преимущества установки подкачивающего насоса на дизель

Если вернуться к основной теме, подкачивающий насос на дизель во многих случаях является электрическим. Такой насос становится важным элементом в системе питания, так как позволяет не только быстро и эффективно подать дизтопливо к ТНВД, но и пропустить солярку через фильтры.

Также наличие подкачивающего насоса позволяет добиться стабильной работы дизельного двигателя во всех режимах и на любых оборотах, то есть исключается нехватка топлива под нагрузками. Еще отметим, что многие владельцы дизельных авто, которые штатно не имеют дополнительного насоса, принимают решение установить его самостоятельно.

Данная необходимость может быть продиктована разными причинами, начиная с незначительного завоздушивания системы питания после стоянки и заканчивая стремлением облегчить пуск дизельного двигателя. Насос можно поставить как в топливный бак, так и интегрировать на определенных участках топливных магистралей подачи дизтоплива уже после бака.

Как правило, после установки владельцы отмечают, что дизель легче заводится (нужно сделать меньшее количество оборотов стартером). Также отмечается более стабильная работа ДВС на разных режимах (переходные режимы, ХХ, работа под нагрузкой). В некоторых случаях возможен и прирост мощности, так как горючее стабильно подается к ТНВД даже на высоких оборотах.

Устройство

Топливный насос представляет собой корпус с насосным элементом и электрическим мотором. Электродвигатель содержит магниты, расположенных вокруг ротора. Питание подается на ротор через графитовые щетки, которые находятся в контакте с коллектором. Ротор соединен с пластмассовым насосным колесом, которое является частью насосного элемента.Сторона всасывания насосного элемента соединена с фильтром всасывания и расположена в нижней части колеса насоса.

Сторона давления находится в верхней части колеса насоса. Выходной канал топливного насоса оснащен обратным клапаном. Этот клапан предотвращает слив топлива после выключения насоса.

Преимущества установки ТННД

Применение современных топливных насосов высокоэффективных низкого давления в составе топливной системы различных автомобилей и двигателей даёт ряд объективных и важных преимуществ.

Стоит акцентировать внимание на наиболее значимых моментах

1. Это важнейший компонент всей питающей системы ДВС. С его помощью эффективно подаётся топливо к ТНВД, и дополнительно прогоняется горючее через установленные фильтры грубой и финишной тонкой очистки. Это минимизирует вред, наносимый двигателю от низкокачественного горючего.
2. За счёт используемого подкачивающего насоса стабилизируется работа автомотора в различных режимах и при разных параметрах оборотов двигателя.
3. Исключается ситуация, когда мотору может не хватать топлива при работе в условиях повышенных нагрузок, требующих повышенного объёма горючего для стабильной работы.
4. ТННД можно установить на автомобиль при его штатном отсутствии. Монтируют его непосредственно в бак, либо врезают в топливную магистраль после выхода из бака.
5. За счёт подкачивающего насоса можно частично или полностью решить проблему небольшого завоздушивания питающей системы из-за длительной стоянки автомобиля.
6. Применение такого устройства позволяет упростить и облегчить пуск двигателя при заморозках и при продолжительных стоянках. Особенно это актуально для дизельных ДВС.

Автомобили с качественными и эффективными ТННД, как отмечают сами автовладельцы, легче заводятся, требуют меньше оборотов стартера для пуска. В различных режимах двигатели функционируют стабильнее. В определённых ситуациях наблюдается небольшой прирост по мощности, поскольку насос продолжает обеспечивать двигатель требуемым объёмом топлива, даже когда ДВС работает в условиях повышенных оборотов.

ТННД действительно важный, а порой незаменимый компонент автомобильной топливной системы. Выходит он из строя не так часто, поэтому особых проблем с ним у автовладельцев не возникает.

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.

Бензонасос — элемент топливной системы автомобиля который осуществляет подачу топлива к системе дозирования (карбюратор/форсунка). Необходимость такой детали в топливной системе возникает через техническое расположение двигателя и бензобака относительно друг-друга. В автомобилях устанавливаются один из двух типов бензонасосов: механический, электрический.

Механические применяются в карбюраторных машинах (подача топлива под низким давлением).

Электрические — в автомобилях инжекторного типа (подача топлива происходит под высоким давлением).

Что такое топливный насос низкого давления (ТННД)?

Топливный насос низкого давления (топливоподкачивающий насос, ТННД) — компонент ступени низкого давления топливной системы и системы впрыска дизельного двигателя; насос для подачи топлива из топливного бака во впускную полость топливного насоса высокого давления (ТНВД).

Данный агрегат выполняет несколько функций:

Конструкция и принцип работы ТННД тракторов МТЗ

• Создание на входе в ТНВД необходимого для его функционирования избыточного давления;
• Обеспечение поступления в ТНВД достаточного объема топлива;
• Создание во всасывающей разрежения, необходимого для забора топлива из бака и преодоления сопротивления фильтра грубой очистки (ФГО);
• Создание давления, достаточного для преодоления топливом сопротивления фильтра тонкой очистки (ФТО);
• Предотвращение выделения пузырьков легколетучих фракций из топлива при движении в топливной магистрали (что может происходить вследствие нагрева топлива во время работы двигателя и в теплое время года).

Применение ТННД на дизелях обусловлено особенностями работы ТНВД. В отличие от других типов насосов, на входе ТНВД не создается разрежение, за счет которого обеспечивался бы забор топлива из бака. Напротив, для нормальной работы насосных секций ТНВД на его входе необходимо создать некоторое избыточное давление (порядка 4-6 атмосфер) — именно эту задачу и решает ТННД.

ТННД обычно выполняется в виде отдельного компактного узла, который монтируется непосредственно на ТНВД и имеет привод от его кулачкового вала, либо устанавливается отдельно и имеет собственный привод. Вход ТННД соединен с магистралью топливной системы со стороны бака и ФГО, выход — с магистралью со стороны ФТО и входа ТНВД. В результате такого расположения топливоподкачивающий насос создает разрежение для забора топлива из бака и повышает его давление для преодоления сопротивления ФТО и подачи на ТНВД.

ТННД является одним из основных компонентов системы питания дизельного мотора, его поломка фактически выводит из строя и всю силовую установку. Так что ТННД необходимо как можно скорее ремонтировать или менять, а, чтобы сделать это правильно, следует разобраться в существующих типах этих агрегатов и их конструкции.

Выбор и замер ТННД

Рассматриваемый тип насоса работает под высокими нагрузками в течение длительного периода. За счет этого происходит быстрый износ основных элементов. Слишком сильный износ может привести к поломке устройства. В большинстве случаев для восстановления конструкции проводится замена основных элементов.

Если поломки серьезные, то приходится проводить полную замену узла. К серьезным дефектам можно отнести следующие:

1. Трещины и иные дефекты корпуса. Камеры корпуса должны характеризоваться высокой герметичностью, так как на момент работы устройства создается давление. В результате этого жидкость может выдавливать через корпус.
2. Излом и разрушение основных деталей. Неправильная эксплуатация и несвоевременное обслуживание, слишком большая нагрузка могут стать причиной разрушения основных элементов.
3. Деформация ключевых неразборных деталей. Она происходит по причине работы устройства с явными дефектами.

Стоит учитывать, что при замене насоса следует уделять внимание соответствующим моделям. Все работы по замене устройства и его настройке следует доверять исключительно профессионалам, так как допущенные ошибки могут привести к весьма серьезным последствиям

Магистрали подвода топлива

Магистрали обратного слива ступает обратно в бак вместе с воздушными или паровыми пузырьками. Воздушные пробки, которые образуются на стороне впуска в ТНВД, удаляются через перепускной клапан 6 с избыточным топ-ливом, утекающим в бак.

Топливоподкачивающий насос должен быть выполнен таким образом, чтобы подавать, наряду с необходимым для ТНВД количеством топлива, некоторое избыточное количество для прокачки и обратного слива в бак.

Выбор топливоподкачивающего насоса определяют следующие критерии: • тип ТНВД; • мощность нагнетания; • схема прокладки топливных маги-стралей; • наличие свободного места в мотор-ном отсеке.

Конструкция и принцип действия

Топливоподкачивающий насос забирает горючее из топливного бака и нагнетает его под давлением через фильтр тонкой очистки в полость всасывания ТНВД (под избыточным давлением 100…350 кПа или 1,0…3,5 бар). В качестве подкачивающих в большинстве случаев исполь-зуются механические поршневые насосы, которые крепятся к ТНВД (в редких случаях — к двигателю). Топливоподкачивающий насос при-водится в действие кулачком либо экс-центриком на кулачковом валу ТНВД или распределительном валу двигателя. В зависимости от требуемого расхода топлива используются одно- или двуххо-довые топливоподкачивающие насосы.

Одноходовой топливоподкачивающий насос

Одноходовой топливоподкачивающий насос (рис. 3 и 4) используется для ТНВД моделей М, A, MW и Р. Кулачок или эксцентрик 1 кулачкового вала (рис. За) через толкатель 3 приводит в движение поршень 5 насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием возвратной пружины 7. Топливоподкачивающий насос работа-ет по проточному принципу: при подъеме кулачка толкатель вместе с поршнем насоса движется вниз, преодолевая сопротивление возвратной пружины. При этом впускной клапан 8, находящийся в поршне, открывается под действием возникающего в рабочей камере 4 низкого давления.

Рис. 3 а — ход от эксцентрика b — ход от пружины 1. Эксцентрик 2. Кулачковый вал ТНВД 3. Толкатель 4. Рабочая камера 5. Поршень насоса 6. Впускная камера 7. Возвратная пружина 8. Впускной клапан 9. Перепускной клапан

Топливо протекает в рабочую камеру через открытый впускной клапан системы подачи топлива. При этом перепускной клапан 9 остается закрытым. При обратном ходе поршня впускной клапан закрывается, а перепускной клапан открывается (рис. Зб).

Двухходовой топливоподкачивающий насос

Двухходовые топливоподкачивающие насосы (рис. 5) с более высокой мощностью нагнетания используются для работы с ТНВД моделей Р и ZW, рассчитанных на большое число цилиндров двигателя и соответственно на большой расход топлива. Эти насосы также приводятся от кулачка или эксцентрика на кулачковом валу ТНВД. В двухходовых насосах нагнетание топлива к ТНВД происходит не только под действием толкателя, но и при возвращении поршня в исходное положение под действием возвратной пружины, т. е. осуществляется дважды при каждом обороте кулачкового вала ТНВД.

Рис. 4 1. Уплотнительное кольцо 2. Тарелка пружины 3. Корпус насоса 4. Впускной клапан 5. Втулка толкателя 6. Толкатель 7. Уплотнительное кольцо 8. Уплотнительное кольцо 9. Поршень насоса 10. Дистанционная шайба 11. Штуцер магистрали к ТНВД 12. Перепускной клапан 13. Возвратная пружина 14. Тарелка пружины 15. Штуцер магистрали подачи топлива

Рис. 5 а — ход от эксцентрика b — ход от пружины 1. Кулачковый вал ТНВД 2. Эксцентрик 3. Рабочая камера 4. Впускная камера

Обязательно прочитайте : 10 причин выбрать машину с дизельным двигателем