Устройство топливного насоса бензинового двигателя

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

Устройство механического топливного насоса

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.

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

Роликовый топливный насос. 1 – обратный клапан; 2 – предохранительный клапан; 3 – электрический разъем; 4 – электродвигатель; 5 – рабочее колесо

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.

Принцип работы топливного насоса

Топливный насос работает следующим образом. При заполнении поплавковой камеры

все топливо, поступившее в насос в течение хода всасывания, выталкивается усилием пружины черезнагнетательные клапаны . В этот период как на ходе всасывания, так и на ходе нагнетания головка штокамембраны не отрывается отприводного рычага . По мере повышения уровня топлива в поплавковой камере проходное сечение запорного клапана уменьшается, вызываярост давления в полости нагнетания насоса . Когда противодавление достигнет определенной величины, составляющей в среднем для большинства насосов 0,01…0,025МПа (0,10…0,25кг/см2), пружина при ходе нагнетания вследствие сопротивления со стороны мембраны не может полностью распрямиться. В результате головка штока в конце хода нагнетания и в начале хода всасывания начинает отрываться от приводного рычага, т. е. автоматически уменьшается рабочий ход мембраны. В данный период насос развивает наибольшее давление топлива в нагнетающей полости, которое часто указывается в справочной литературе как давление при нулевой подаче.

Контрольными параметрами при оценке его технического состояния эксплуатации являются максимальная производительность при отсутствии противодавления и определенной частоте вращения приводного эксцентрика и высота засасывания топлива сухим насосом.

Важным вопросом является обеспечение оптимальных условий работы топливного насоса на автомобиле, исключающих или уменьшающих возможность появления паровых пробок.

Паровая пробка

Под паровой пробкой

подразумевается внезапное нарушение топливоподачи, которое внешне проявляется точно так же, как и при засорении топливопровода. Суть указанного явления заключается в следующем. Из-за повышения температуры топлива в трубопроводе перед входом в насос, а также при увеличении вакуума вследствие частичного засорения фильтров и топливопровода в потоке топлива могут появиться газовые пузыри, которые образуются в результате испарения низкокипящих фракций бензина. В результатенасос вскоре оказывается целиком заполненным парами топлива .

Описанное явление нередко усугубляется еще и ухудшенной герметичностью клапанов, влияние которой на работу насоса в наибольшей степени проявляется именно при перекачке паров топлива.

При расположении насоса в нижней части двигателя (двигатели ВАЗ первого поколения, ГАЗ, УМЗ) и, следовательно, минимальном вакууме на входе требования к его техническому состоянию (в основном негерметичности каналов) не столь высоки, вследствие чего на указанных двигателях в эксплуатации практически отсутствуют случаи нарушения топливоподачи по причине паровых пробок.

И наоборот, при расположении топливного насоса в верхней части двигателя (двигатели ЗИЛ, АЗЛК, ВАЗ-2108 и его модификации) в случае повышенной температуры, негерметичности клапанов, негерметичности магистрали от бака до насоса нарушения топливоподачи возникают значительно чаще.

Для исключения отказа двигателя вследствие возникновения паровых пробок применяют топливные насосы с производительностью, в 2.3 раза большей максимально требуемой.

Для уменьшения перегрева иногда делаются козырьки, защищающие топливопроводы и насос от перегрева. В настоящее время чаще применяется система подачи с постоянной циркуляцией топлива. Особенностью такой системы является наличие у топливоприемного штуцера карбюратора ответвления топливопровода, направляющего избыток подаваемого насосом топлива через жиклер (с диаметром 0,7…1‚5 мм) обратно в топливный бак

. При циркуляции топлива через насос даже на таком наиболее неблагоприятном для него режиме работы, как движение с малыми скоростями и на холостом ходу, обеспечивается постоянное охлаждение трубопроводов и деталей насоса непрерывно прокачиваемым через них потоком относительно холодного топлива из бака. В случае если циркуляция отсутствует и в жаркое время года автомобиль остановился из-за паровых пробок, нужно охладить насос и топливопровод, например, положив на них мокрую ткань.

В легковых автомобилях с инжекторным двигателем применяются электрические топливные бензонасосы. Они установлены внутри топливного бака. На некоторых марках машин установлены два бензонасоса. Электробензонасос ваз 2110 первый выполняет работу под низким давлением при работе двигателя на больших оборотах, а второй под высоким давлением при малых оборотах. В данной статье будет описан не только сам бензонасос, но и вся электрическая схема подключения бензонасоса ваз 2110.

Как ремонтировать ТННД

В случае если упала эффективность работы агрегата, топливный насос низкого давления дизельного двигателя необходимо демонтировать и провести ревизию. Зачастую производительность снова вырастает после промывки и прочистки рабочих полостей и элементов устройства.

Зная, как устроен топливный насос низкого давления дизельного двигателя, принцип работы устройства, можно без труда отремонтировать его или же заменить.

То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) ди́зельного дви́гателя

является одним из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей.

Топливный насос с электрическим приводом

Автомобили в специальном исполнении с аппаратурой для впрыскивания бензина оснащены топливными насосами с электроприводом, устанавливаемыми около топливного бака или непосредственно в топливном баке (насосы погружного типа).

Условия работы автомобильных топливных насосов

характеризуются чрезвычайно большим диапазоном изменения подачи топлива от нулевого (на принудительном холостом ходу) до максимального значения на режиме полных нагрузок и во время заполнения поплавковой камеры после длительной стоянки.

Во избежание переполнения или осушения поплавковой камеры карбюратора топливный насос должен автоматически менять подачу в точном соответствии с потреблением топлива. Для выполнения указанного требования в приводе мембраны имеется односторонняя жесткая связь механизма привода и штока мембраны

, служащая только для осуществления хода всасывания. Ход нагнетания осуществляется в результате действия пружины, характеристика которой с учетом диаметра мембраны выбрана таким образом, чтобы давление подачи не выходило за определенные пределы.

В конструкции топливного насоса имеются пластинчатые нагнетательные и всасывающий клапаны.

На двигателях с большим объемом цилиндров часто применяются топливные насосы с двумя и более параллельно работающими клапанами с целью увеличения производительности насоса. Для предохранения клапанов от загрязнения во всасывающей полости насоса устанавливаются отстойник и сетчатые фильтры, задерживающие крупные посторонние частицы.

Насосы с механическим приводом имеют рычаг ручной подкачки. Если двигатель остановился, когда мембрана отведена в нижнее положение, необходимо повернуть коленчатый вал примерно на один оборот стартером или рукояткой.

Для предотвращения проникновения в картер двигателя топлива при повреждении мембраны выполняется дренажное отверстие, по которому проникшее через неплотности топливо сливается наружу, не попадая в картер двигателя. На топливных насосах двигателей ВАЗ, а также на унифицированных с ними насосах, имеющихся на части двигателей МеМЗ, ЗМЗ, УМЗ, кроме двухслойной основной мембраны предусмотрено наличие второй, расположенной на том же штоке. Дренажное отверстие выполнено в прокладке между мембранами.

https://youtube.com/watch?v=6ATIW00VWc0

Бензонасос карбюраторных ВАЗ 2107

Одним из механизмов системы питания любого мотора является топливный насос. От его работоспособности напрямую зависит пуск и функционирование силового агрегата. На карбюраторные «семёрки» устанавливались механические бензонасосы диафрагменного типа ДААЗ 2101. Благодаря простому конструктивному исполнению механизм является ремонтопригодным. Однако он нередко доставляет проблемы владельцам «Жигулей». Поэтому на работе и неполадках этого узла стоит остановиться более подробно.

Основные функции

Работа бензонасоса заключается в том, чтобы подавать топливо из бака в карбюратор.

Конструкция узла не идеальна, поэтому он является одним из слабых мест в автомобиле. Объясняется это тем, что воздействие постоянных нагрузок и низкое качество бензина приводят к естественному износу элементов. Это и является причиной выхода устройства из строя. При возникновении неполадок с насосом двигатель начинает работать с перебоями либо вовсе прекращает функционировать.

Конструкция и принцип работы

Механизм выполнен из нескольких частей, соединённых между собой крепёжными элементами. В верхней части корпуса есть два штуцера, через которые топливо подаётся и перекачивается в карбюратор. В конструкции предусмотрен рычаг, который позволяет вручную подкачивать бензин из бака в топливную систему, что актуально после длительной стоянки автомобиля. Основными элементами узла являются:

• толкатель;
• пружина;
• балансир;
• крышка;
• винт крышки;
• гайка;
• сетчатый фильтр;
• мембраны (рабочие и предохранительная);
• нижняя и верхняя тарелки;
• шток;
• клапаны (впускной и выпускной);
• рычаг ручной подкачки.

Принцип действия классического бензонасоса основан на создании давления, необходимого для поддержания необходимого уровня топлива в камере карбюратора. Благодаря диафрагме поток бензина прекращается или уменьшается при установлении в топливной магистрали предельного значения давления. На карбюраторных «семёрках» бензонасос располагается под капотом с левой стороны блока цилиндров. Закреплён он на двух шпильках через термопроставку и прокладки, которые также используются для регулировки. Проставка является одновременно направляющей деталью для штока насоса.

Работает устройство в следующем порядке:

• толкатель насоса приводится в действие от кулачка привода, функционирующего от механизма газораспределения;
• мембраны, находящиеся внутри бензонасоса, движутся и создают в камере поочерёдно давление и разрежение;
• если давление снижается, клапан на выходе закрывается, а топливо поступает через впускной клапан;
• при повышении давления клапан на входе насоса закрывается, а бензин подаётся через шланг в карбюратор.

Какой бензонасос лучше

При неполадках топливного насоса часто возникает вопрос выбора нового устройства. Владельцы «Жигулей» в основном отдают предпочтение изделиям двух . Если возникают проблемы с заводским механизмом, например, когда он перегревается, многие меняют его на второй вариант, объясняя это тем, что у насосов «Пекар» нет тенденции к образованию паровой пробки, из-за которой в жаркую погоду возникают дефекты в работе устройства. На самом деле такое мнение ошибочно, поскольку такая проблема есть и у них, о чём свидетельствуют многочисленные отзывы автовладельцев. Стоит также учитывать, что «Пекар» стоит в 1,5–2 дороже ДААЗа. Поэтому стандартный топливный насос является лучшим выбором по таким критериям, как надёжность, цена и качество. Стоимость заводского насоса составляет 500–600 руб.

Таблица: параметры бензонасосов разных

Результаты испытаний	«Пекар»	ДААЗ	QH	OTA
Давление нулевой подачи (при частоте вращения коленвала 2 тыс. об/мин), кгс/см²	0,26	0,28	0,3	0,36
Производительность на свободный слив (при частоте вращения коленвала 2 тыс. об/мин), л/ч	80	76	92	74
Период всасывания при частоте вращения коленвала 2 тыс. об/мин, с	4	13	9	6
Герметичность клапанов при давлении 0,3 кгс/см² (утечка топлива в течение 10 мин), см³	8	12	8	8
Место	3	4	1–2	1–2

Бензонасосы QH производятся в Великобритании, а OTA — в Италии. Однако у этих устройств есть некоторые особенности: насос QH не имеет рычажка для ручной подкачки топлива, а корпус выполнен неразборным. Итальянский механизм имеет превосходные параметры по сравнению с другими, но его цена практически в 3 раза выше российской продукции.

Местоположение

По целому ряду причин разместить электрический бензонасос на двигателе оказалось невозможно. В этом случае, прежде всего, нельзя обеспечить достаточную производительность, а значит, не будет выполняться одно из назначений бензонасоса — создание высокого давления. Кроме того, установка на двигателе была нужна для обеспечения механического привода, но при использовании электродвигателя необходимость в этом отпала. Поэтому конструкторы разместили бензонасос в топливном баке автомобиля.

Изменение местоположения позволило решить сразу несколько проблем:

1. Насос получился погружным. Таким образом, не приходится закачивать бензин через топливопровод, что существенно повысило давление на выходе.
2. Отпала проблема охлаждения электромотора. Тепло отводится топливом, в котором находятся обмотки бензонасоса. Дело в том, что бензин обладает очень низкой проводимостью, это позволяет электродвигателю работать при полном погружении в жидкость. Любое искрение при работе насоса полностью исключено, так что соблюдены все правила пожарной безопасности.
3. Бензин кроме основного предназначения и охлаждения выступает своеобразной шумоизоляцией. Погруженный в него электродвигатель почти не слышен в салоне автомобиля.

Охлаждение насоса бензином имеет и один существенный минус. В баке постоянно необходимо иметь резерв горючего. Если бензин закончится, что часто происходит у неопытных автолюбителей, электродвигатель, скорее всего, выйдет из строя.

Бензонасос в топливном баке — конструкция, характерная для всех инжекторных двигателей. Это остается неизменным у любого производителя. При этом место, где находится бензонасос, и то, как до него добраться, зависит от марки автомобиля. В большинстве случаев для доступа достаточно снять задние сиденья.

Типы, устройство и принцип работы бензонасосов

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

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

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

Устройство механического (вакуумного) бензонасоса

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

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

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

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

2.1. Шестеренный

Схема работы шестеренчатого эксцентрикового бензонасоса

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

2.2. Роликовый

Схема работы роликового бензонасоса

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

2.3. Центробежный

Схема работы центробежного (турбинного) бензонасоса

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

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

2.5. Плунжерный

Принцип действия типового плунжерного бензонасоса

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

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

4. Погружной

Типовая схема системы питания авто с погружным бензонасосом

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

Центробежные топливные электронасосы

Современный центробежный топливный агрегат представляет собой электродвигатель постоянного тока, на валу которого напрессовано пластиковое рабочее колесо, многолопастная турбина.

Электродвигатель с рабочим колесом и деталями, направляющими поток, заключен в металлический корпус с пластиковой крышкой. Корпус имеет всасывающий патрубок, крышка — напорный патрубок и клеммную колодку. Крышка завальцована в корпусе, топливный агрегат неразборный и ремонту не подлежит.

При работе обмотки электродвигателя охлаждаются перекачиваемым топливом.

При использовании в качестве подкачивающего в системе питания дизельного двигателя, может быть смонтирован непосредственно в топливном баке или в любом участке магистрали, ведущей к ТНВД.

В топливных системах бензиновых впрысковых двигателей электробензонасос расположен в топливном модуле, погруженном в бензобак. Кроме него, в топливном модуле смонтированы фильтр грубой очистки, регулятор давления топлива, трубопроводы всасывания и «обратки», поплавковый датчик уровня топлива, проводка и разъём электропитания и управления.

Топливные центробежные электронасосы развивают давление от 2,0 до 10,0 бар, производительность, в зависимости от мощности двигателя автомобиля, от 75 до 200 и более л/час.

Потребляемый ток достигает 10 ампер и более.

Питание на электродвигатель подаёт силовое реле, управляемое ЭСУД. В цепи питания предусмотрен плавкий предохранитель, находящийся в общем блоке. При неисправностях топливного агрегата на приборной панели высвечивается символ «проверь двигатель» (check engine) и код ошибки.

Основные неисправности и ресурс топливных насосов

Средний срок службы ключевых элементов системы составляет 200 000 километров. Ресурс можно сравнить с межремонтным интервалом бензиновый двигатель с ТНВД, когда машине требуется комплексное вмешательство. Основные неисправности насосов для подачи и поддержания давления в системе можно классифицировать по двум направлениям:

• Нарушения в блоке управления. Агрегат получает неправильные сигналы, что напрямую влияет на отзывчивость авто при езде;
• Механический износ отдельных деталей. Из-за достаточно сложной схемы топливного насоса, он является непригодным для восстановления (разборка, диагностика обойдутся дорого). Проще и дешевле купить новую деталь для последующей замены.