Особенности и предназначение насоса низкого давления

Принцип работы

Заключается во взаимодействии двух клапанов − обратного (закрывает доступ топливной системы к двигатель при его остановке), редукционного (путем реверса части топлива к впуску, сохраняет определенный уровень давления в системе).

Конструктивные разновидности насосов с электрическим приводом:

  • шестеренный;
  • центробежный;
  • роликовый.

В роликовом ТН топливо поступает и нагнетается посредством оборотов ротора и движению роликовых элементов в нем. После того, как зазор между ротором и роликом, стал больше появляется разряжение (горючее заполняет создавшийся зазор). При наполнении топливной смесью вакуума − ее подача прекращается. Вращение ротора уменьшает зазор и открывается выпускной зазор, через который горючее устремляется из насоса под давлением.

Аналогично действует и шестеренный ТН. С помощью ротора (внутренняя шестерня), который синхронно двигается со статором (внешняя шестерня) топливо поступает и нагнетается. Боковые грани зуба ротора по ходу вращения создают в своих промежутках изменяющиеся ниши, посредством которых и происходит поступление горючего с последующим его нагнетанием.

Роликовый и шестеренный ТН интегрируются в топливную магистраль. Однако, наибольшее распространение получил центробежный насос (лопастный). Он обеспечивает сбалансированное (минимум колебаний) поступление топлива и в то же время бесшумен. Недостаток устройства − ограниченная производительность и давление.

Центробежный ТН размещен в топливном резервуаре. Крыльчатка устройства имеет многочисленные лопатки по периметру. Она вращается в пределах камеры (с двумя каналами − всасывающий, нагнетающий). Лопатки создают завихрения топлива, что повышает давление.виды топливных насосов

Активация

ТН работает при поступлении сигнала от ЭБУ: он активирует реле устройства при включении зажигания. Таким образом удается обеспечить запуск силового агрегата. Некоторые машины умеют активировать ТН уже при открытии водительской двери. Устройство поддерживает топливное давление в узком диапазоне. Давление изменяется от роста/понижения напряжения либо посредством клапана (предохранительный).


Преимущества установки подкачивающего насоса на дизель

Подкачивающий насос на ТНВД

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.

Работа ТНВД

При помощи насоса для подкачки топлива, оно поступает из бака к ТНВД, здесь при помощи редукционного клапана стабилизируется давление. Регулятор режимов обеспечивает стабильную работу дизельного двигателя независимо от того, какая нагрузка.

Так как топливоподкачивающий насос подает топлива больше необходимого, лишнее топливо через штуцер попадает обратно в топливный бак. И, наконец, клапан, прекращающий поступление топлива, необходим для глушения двигателя.

ТНВД

Причины неисправностей в работе ТНВД

Среди всех причин, самая распространенная — наличие посторонней жидкости в топливе. Даже при наличии лучшего фильтра, вода может встречаться в любом случае. При полном отсутствии фильтра, или выводе из строя, фильтрация будет отключена, и вслед за выходом из строя ТНВД, может ломаться и сам двигатель.

Песок или другие посторонние крупинки. Попадание инородных тел в топливо может стать причиной раннего износа частей, которые соприкасаются между собой. Топливо, ненадлежащего качества губительно сказывается на работе автомобиля.

Настройка механизма, некачественное крепление. В таком случае может возникнуть ненужная вибрация и неправильная подача топлива.

Приобретение добавок и присадок. Они так же негативно влияют на работу всех систем автомобиля. Качественная регуляция насоса подразумевает долгую его эксплуатацию, и добавление присадок здесь не необходимо.

Конструкция механического топливного насоса

Механический топливный  насос, применяющийся в конструкции двигателей с карбюраторной системой впрыска, крепится к блоку цилиндров или головке блока винтами. В большинстве случаев для подачи топлива используется насос мембранной конструкции. Прикрепленный к блоку насос приводится в движение коленчатым валом, на котором предусмотрен специальный эксцентрический кулачок. Этот кулачок давит на шток, сжимающий расположенную внутри корпуса мембрану.

В механических топливных насосах предусматривалась система ручной подкачки топлива на случай “пересыхания” системы после длительной стоянки

При нажатии на кулачок объем внутренней камеры насоса сокращается, а когда он снова увеличивается, бензин всасывается в камеру. Чтобы топливо не вытекало назад, в трубопровод, подающий патрубок снабжен обратным клапаном. Когда происходит очередное нажатие, топливо выходит через нагнетательный патрубок и подается в карбюратор, а в камеру поступает новая порция из трубопровода. Давление в подающей магистрали может регулироваться за счет установки более или менее жесткой пружины, но по конструктивным причинам не может быть высоким (это связано с тем, что пределы жесткости пружины ограничены упругостью металла, из которого она сделана).

ТННД и безопасность

На первый взгляд расположение электрического топливного насоса в топливном баке, заполненном горючим, кажется, по меньшей мере, странным. Однако в таком расположении кроется ряд существенных преимуществ, в том числе, и с точки зрения пожарной безопасности.

Основной проблемой топливных магистралей в период распространения механических насосов было вскипание топлива под воздействием тепла, выделяемого двигателем. Эта проблема была решена в системах на основе электрических насосов. Точка кипения топлива, находящегося под давлением повышается, а кроме того, постоянный поток бензина, перемещающийся по магистрали, не разогревается так сильно.

Размыкатель системы питания топливного насоса входит в стандартный набор противоугонного оборудования

Расположенный в баке насос находится на максимально возможном удалении от двигателя и охлаждается бензином, в который он погружен.

Все компоненты насоса, в том числе, питающие его электропровода находятся в постоянном контакте с топливом. Бензин обладает высоким электрическим сопротивлением, что предотвращает возникновение коротких замыканий, поэтому при условии постоянного наличия в баке топлива такая установка безопасна. В случае же, если насос не полностью погружен в бензин, возможен его перегрев и даже возгорание паров в результате короткого замыкания. Однако благодаря эффекту, который называется пределом воспламеняемости, основная масса топлива в этом случае загореться не может.

Управление топливным насосом

Работа топливного насоса начинается в момент срабатывания реле сразу после включения зажигания, еще до запуска двигателя. Это необходимо для создания давления в магистрали перед пуском. В современных блоках управления двигателем реализована функция отключения реле даже при условии, если зажигание включено и двигатель работает. Это может происходить, к примеру, в случае столкновения. В случае переворота автомобиля, к примеру, топливный насос отключается сразу, по сигналу специального клапана, переключающегося в случае, если насос оказывается в ином положении относительно земли, что предотвращает возникновение пожара.

Наряду с этой функцией в программе блока управления может быть заложена возможность отключения топливного насоса в случае падения давления масла в двигателе (что может привести к быстрому перегреву блока цилиндров и пожару).

Насос низкого давления в системе подачи дизельного топлива

Электрические насосы используются и в автомобилях с дизельными двигателями. В современных системах они называются подкачивающими насосами и служат для подачи топлива под относительно низким (как правило, не выше 5 бар) давлением к впускной полости ТНВД.

Зачастую подкачивающий насос интегрирован в корпус топливного насоса высокого давления. ТНВД, так как ТНВД нуждается в постоянном потоке топлива во всасывающей части для бесперебойной стабильной работы в любых режимах.

Типы, устройство и принцип работы топливных насосов

Можно классифицировать насосы по нескольким категориям:

  1. По типу привода – механические и электрические;
  2. По типу топлива – бензиновые, дизельные и газовые;
  3. По типу системы подачи топлива – для карбюратора, инжектора и для common rail;
  4. По расположению – выносные и погружные;
  5. По величине давления – топливные насосы высокого и низкого давления (ТНВД и ТННД).

Но на самом деле типов топливных насосов не так много, и проще всего изучать их по мере усложнения.

1. Простая конструкция – механический (вакуумный)
Это маломощное устройство, предназначенное для подачи топлива к карбюратору, и сегодня такие модели уже считаются редкостью. Чаще он устанавливается в качестве подкачки для ТНВД. Приводятся в действие от коленвала или вала маслонасоса, а значит, их производительность напрямую зависит режима работы двигателя.

Устройство механического вакуумного топливного насоса

Агрегат состоит из толкателя (штока), диафрагмы, входного и выходного патрубков и клапанов. Перемещение диафрагмы создает последовательное разрежение и сжатие в рабочей камере. На фазе разрежения в камеру поступает топливо, на фазе сжатия – выталкивается через выходной патрубок. Клапаны препятствуют обратному ходу жидкости.

Основной недостаток, из-за которого их перестали использовать для основной подачи топлива – работа в пульсирующем режиме, что для современных форсунок уже не годится. Понадобилось что-то более производительное и надежное.

2. Современный электрический
Это самый распространенный тип насоса. Представляет собой электромоторчик, работающий непрерывно, пока работает двигатель. Подача топлива осуществляется сплошным потоком и под достаточным давлением. Производительность такого устройства уже не зависит от оборотов двигателя, и чтобы не создавать избыточное давление в топливной магистрали (например, во время работы на холостых оборотах), в нем предусмотрен возвратный патрубок, по которому лишнее топливо сливается обратно в бак.

Включается он одновременно с зажиганием, чтобы сразу подать бензин в двигатель. Электронный блок управления подает сигнал на включение через реле и предохранитель, и только через пару секунд срабатывает стартер.

Есть несколько типов конструкции электронасоса: шестеренная, роликовая, центробежная, вакуумная, плунжерная. Рассмотрим принцип действия каждого из них.

2.1. Вакуумный 
По сути, он дублирует конструкцию механического насоса мембранного типа, только толкатель приводится в движение от электропривода.

2.2. Шестеренный 

Типовая схема шестеренчатого топливного насоса эксцентрикового типа

Состоит из рабочей камеры и вращающейся в ней шестерни-эксцентрика. Прижимаясь поочередно к каждой секции камеры, шестерня создает разрежение на стороне всасывания и переводит порцию жидкости к выходному патрубку. Аналогичная конструкция встречается и у масляных насосов.

2.3. Роликовый 

Схема топливного насоса роликового типа

Представляет собой круглую рабочую камеру с секцией нагнетания и выпуска. В ней установлен ротор с пазами, в которые вставлены ролики (для минимизации трения). По мере вращения ротор захватывает поступающее топливо на одной стороне и перегоняет на противоположную. За счет эксцентрического размещения образуются зоны разрежения и сжатия.

2.4. Центробежный 

Устройство топливного насоса центробежного (турбинного) типа

Самый распространенный тип конструкции. В рабочей камере размещена турбина-крыльчатка, при вращении которой топливо нагнетается в магистраль за счет центробежной силы. Такой насос сочетает в себе производительность, бесшумность работы и надежность.

2.5. Плунжерный 

Типовая схема работы топливного насоса плунжерного типа

В основном плунжерная система накачки используется в ТНВД. Но есть и редкие модели электронасосов не високого давления, в которых использована такая схема работы. Как правило, это два плунжера, работающих в противофазе. С помощью системы клапанов создается разрежение и давление в рабочей камере, следовательно, топливо поступает в магистраль.

3.Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Типовая схема работы плунжерной пары ТНВД

Нельзя обойти вниманием и этого монстра, без которого уже нельзя представить работу дизельного двигателя. ТНВД также относится к механическому типу насосов, с приводом от коленвала двигателя. В зависимости от конструкции ТНВД может подавать топливо на форсунки под давлением от 600 бар. В паре с ТНВД идет подкачивающий насос, образующий с ним единый модуль, таким образом система подает непрерывный поток топлива, даже если за бортом зима, дизтопливо загустело, а фильтр запарафинился.

4. Погружной

Типовая схема погружного топливного насоса в баке

Устанавливаются непосредственно в бензобаке автомобиля. Как ни странно, это оказалось лучшим решением для электрических насосов: внутрь корпуса не попадают пузырьки воздуха, бензин отводит тепло и является отличным изолятором, так что можно не бояться замыкания проводки насоса. К тому же погружной насос не нуждается в лишних патрубках для накачки и сброса избытка топлива.

5. Выносной
Как понятно из названия, выносные насосы монтируются не внутри бензобака, а в другом месте: по ходу топливной магистрали, возле двигателя и т.д. Такой тип размещения можно встретить на старых моделях автомобилей, и к этой же категории относятся ТНВД и подкачивающие насосы.

Виды ТНВД

Существует несколько типов дизельных топливных систем, имеющих разные конструктивные особенности. Это в свою очередь влияет на устройство ТНВД. Так, на дизелях могут использоваться насосы:

  • рядные;
  • распределительные;
  • магистральные.

Системы впрыска дизельных двигателей

Несмотря на отличия в конструкции, во всех используется один и тот же основной рабочий узел – плунжерная пара. Именно она обеспечивает нагнетание давления.

Конфигурация топливопровода

Для эффективной работы ТНВД необходимо, чтобы его система высокого давления постоянно обеспечивалась топливом под давлением и без пузырьков воздуха Обычно в случае легковых автомобилей и легких грузовиков разница по высоте между топливным баком и деталями системы впрыска незначительна. Более того, топливопроводы не слишком длинные и имеют соответствующие внутренние диаметры. В результате этого топливоподающий насос в ТНВД достаточен для вытягивания топлива из топливного бака и для создания нужного давления внутри ТНВД.

В таких случаях когда разница по высоте между топ-ливным баком и ТНВД велика, а ТНВД велик и (или) топливо-провод между баком и насоссм слишком длинный, необходимо установить дополнительный насос Это помогает преодолеть сопротивления в топливопроводе и в топливном фильтре. В стационарных двигателях в основном используется подача топлива самотеком.

Топливопроводы

Как альтернатива стальным трубкам, для топливопроводов низкого давления могут быть использованы огнеустойчивые армированные сталью гибкие трубки. Они должны проходить так, чтобы обеспечить невозможность их механического повреждения, а топливо, которое сконденсировалось или испарилось не должно иметь возможности скопления или воспламенения.

Топливный фильтр

Система (контур) высокого давления ТНВД и форсунки изготавливаются с точностью в несколько тысячных долей миллиметра. Это означает, что загрязнения в топливе могут привести к поломкам. Неэффективная фильтрация может стать причиной повреждения деталей ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Это значит, что топливный фильтр, специально отвечающий требованиям системы впрыска, чрезвычайно важен для надежной и длительной работы системы впрыска топлива. Топливо может содержать воду в связанной форме (эмульсия) или в свободном виде (конденсация из-за изменения температуры). Если вода попадет в ТНВД, то могут образоваться коррозионные повреждения. В связи с этим распределительные насосы должны быть оснащены топливным фильтром с водосборником, из которого вода должна регулярно сливаться. Возрастающая популярность дизельных двигателей в легковых автомобилях привела к необходимости создания автоматических устройств контроля наличия воды и индикаций с помощью контрольной лампы необходимости слива воды.

Клапан управления давлением

Клапан управления давлением

Рис. Клапан управления давлением

Клапан управления давлением соединяется через канал с верхней (выходной) выемкой почки и крепится в промежуточной области топливоподающего насоса. Это подпружиненный цилиндрический клапан, с помощью которого внутреннее давление в ТНВД может изменяться в зависимости от количества подаваемого топлива. Если давление топлива возрастет выше заданного значения, то сердечник клапана открывает возвратный канал так, что топливо может протекать обратно к впускной стороне топливоподающего насоса. Если давление топлива слишком низкое, то возвратный канал закрывается пружиной. Начальное усилие пружины может быть отрегулировано для установки давления открывания клапана.

Причины поломок насоса ТНВД дизельного двигателя

Данное оборудование отличается высокой сложностью исполнения. Считается, что при поломке топливного насоса высокого давления, отремонтировать устройство в условиях гаража самостоятельно очень трудно, почти невозможно.

Главная причина отказа ТНВД – использование топливных жидкостей низкого качества. Плохая солярка обязательно содержит инородные твердые включения. При воздействии на поверхности деталей плунжерных пар такие элементы приводят в негодность, точные элементы, изготовленные с соблюдением минимальных допусков. Также горючее несоответствующего качества быстро разрушает форсунки.

Основные симптомы неисправности ТНВД:

  • повышение расхода дизельного топлива;
  • появление дыма в выхлопной трубе;
  • возникновение постороннего шума и непривычных звуков в работающем моторе;
  • существенное снижение мощности силового агрегата;
  • затруднения при запуске двигателя.

При возникновении признаков, приведенных в данном перечне, рекомендуется обратиться в специализированный сервисный центр. Диагностика топливных насосов повышенного давления производится только на специальных стендах. В конструкции современных насосов нет элементов регулировки, при помощи которых можно было бы исправить прибор. Здесь поможет только вмешательство профессионалов.

Причины отказов топливных насосов ТНВД:

  1. Топливо несоответствующего качества.
  2. Износ рабочих элементов устройства.
  3. Сбои в работе электронного управления.

Топливная аппаратура ремонтируется только в специализированной мастерской. Только высококвалифицированные мастера знают и умеют правильно разбирать, восстанавливать, а затем вновь собирать устройства повышенной сложности:

  • элементы устройства плунжер-цилиндр;
  • поршни;
  • рабочие цилиндры;
  • корпусные детали;
  • втулки;
  • штоки и пр.

В представленном списке перечислены элементы, входящие в состав тщательно подогнанных пар, которые не подлежат разукомплектованию.

Особенности механического насоса, его устройство

Такой топливный насос низкого давления не подходит для дизельного двигателя. Он используется только на карбюраторных машинах. Размещают его на самом моторе, состоит устройство из следующих частей (ремонт коих, заметим, требуется не так уж и редко):

Фото механического топливного насоса низкого давления, drive2.ru

  • корпус с верхней и нижней частью;
  • крышка, накрывающая корпус;
  • сетчатый топливный фильтр;
  • диафрагма (находится между частями корпуса);
  • механический привод (без него устройство работать, как вы сами понимаете, не может);
  • шток;
  • два клапана (нагнетательный и всасывающий);
  • надетая на шток пружина (возвратная).

На фото - топливный насос низкого давления, moy-market.com

Привод, которым оснащается механический топливный насос низкого давления, выполняется от распредвала (от его эксцентрика). А важнейшим элементом механизма считается диафрагма, соединенная с приводом и штоком. На импортных авто схема привода реализована, как правило, с коромыслом (со специальным рычагом, имеющим два плеча). Российские автомобилестроители обычно используют схему, включающую в себя рычаг с балансиром и толкатель.

Как проверить топливный насос?

Признаки того, что ТН функционирует неправильно, не столь заметны, как хотелось бы водителям. Но, все же, они имеются. Далее указаны основные признаки, являющиеся сигналом того, что имеет смысл проверить топливный насос своего бензинового либо дизельного двигателя:

  • Трудности с запуском мотора. Возможно, в них виновата неисправность реле топливного насоса, стартера, а может дело всего лишь в малом заряде АКБ. Но, в любом случае, причину выявлять придется. Вполне вероятно, что она подскажет вам именно о неисправности топливного насоса.
  • Тональность работающего ДВС очень высока (любой автолюбитель четко слышит, когда его «ласточка» звучит не так, как обычно).

Потеря мощности двигателя. Пожалуй, наиболее явный симптом поломки реле топливного насоса или другого его элемента (фильтр, шток и т.д.), свидетельствующий о том, что на машине требуется замена топливного насоса либо его ремонт.

Фото проверки работы топливного насоса, hondavodam.ru

Схема проверки работоспособности ТН и возможный ремонт, для которого может потребоваться съемник крышки топливных насосов:

  • зажигание отключается;
  • топливопровод высокого давления отсоединяют;
  • включают зажигание при условии, что не отмечается течи горючего;
  • после этого обследуется реле топливного насоса (в большинстве случаев последующее снятие и установка топливного насоса не нужны, так как требуется лишь заменить его предохранитель).
  • В тех случаях, когда после замены предохранителя есть подача напряжения, проблема вероятнее всего в обрыве кабеля (реже требуется полноценный ремонт и замена топливного насоса) из-за того, что устройство вышло из строя. Если горючее не приходит в трубопровод (распределительный), есть опасность того, что топливопровод был поврежден либо забился топливный фильтр (сетка топливного насоса).

На фото - замена топливного насоса автомобиля, drive2.ru

Также может потребоваться ремонт следующих видов:

  • замена предохранительного элемента в питающей цепи ТН;
  • устранение утечек в топливных шлангах и трубок (не сложный, но очень скрупулезный ремонт, требующий особого внимания).

Учитывая, что устройство ТН достаточно сложное, снятие и установка топливного насоса должна проводиться на автосервисах. У них есть и опытные специалисты, и съемник крышки топливных насосов, и новый фильтр, и любое другое устройство, которое будет необходимо. Да и признаки поломки ТН профи знают намного лучше любителей.

  • Автор: Михаил
  • Распечатать
Оцените статью:

(1 голос, среднее: 1 из 5)

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...