Электрический топливный насос низкого давления дизельного двигателя

Электрический топливный насос низкого давления дизельного двигателя

Насос топливный низкого давления: первая ступень системы питания дизеля

Для работы топливного насоса высокого давления дизельных двигателей необходимо обеспечить подачу топлива в него под напором. Данную задачу решает топливный насос низкого давления — все об этом механизме, его типах, конструкции и принципе работы, а также о выборе и замене насосов рассказано в статье.

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:

  • 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.

Классификация ТННД


Конструкция роликового топливоподкачивающего насоса


Конструкция роторно-лопастного топливоподкачиваюшего насоса


Конструкция шестеренчатого топливоподкачивающего насоса

В системах питания дизелей находят применение насосы трех основных видов:

При этом агрегаты могут иметь различный привод:

  • Механический — от вала ТНВД, коленвала, распредвала;
  • Электрический — от встроенного электромотора.

Как правило, электрический привод имеют некоторые виды роторных (роликовых) насосов, они выполнены в виде автономного узла, монтируемого рядом с двигателем, у топливного бака или в ином месте. Роторные и шестеренчатые насосы применяются на легковых авто и коммерческих грузовиках, оснащенных системой впрыска Common Rail (они могут быть как автономными, так и интегрированными в корпус ТНВД). Дизельные двигатели грузовых автомобилей с распределительной системой впрыска обычно имеют поршневой насос, интегрированный с ТНВД.

Каждый из указанных агрегатов имеет различный принцип работы и свои конструктивные особенности.

Конструкция и принцип работы роторных ТННД

Роторные насосы низкого давления бывают различных типов — роторно-лопастные, роликовые и другие. Однако они отличаются лишь способом формирования замкнутых камер для топлива.

Насосная секция роторного ТННД состоит из цилиндрического корпуса (плиты нагнетания), в стенках которой выполнены прорези переменного сечения, и вращающегося внутри корпуса ротора с прорезями, в которые на пружинах вставлены ролики или плоские лопасти. При вращении насоса ролики/лопасти, упираясь в стенки корпуса, образуют замкнутые полости, захватывают топливо со стороны всасывания и проталкивают его по прорези — за счет сокращения объема камеры давление топлива возрастает, и когда ролик/лопасть проходит выпускное отверстие, топливо выбрасывается через него в систему.

Недостаток роторных насосов — необходимость в сложном приводе от коленчатого вала, шестерен распредвала или вала ТНВД. Это повышает стоимость агрегата и снижает его надежность. Однако ТННД данного типа с электрическим приводом автономны и их характеристики не зависят от режима работы силового агрегата — это обеспечивает стабильное поступление топлива в ТНВД и повышает устойчивость работы мотора.

Устройство и принцип работы шестеренчатого ТННД

Конструктивно этот насос очень прост, он повторяет устройство обычных шестеренчатых масляных насосов. Основу ТННД составляет корпус, внутри которого расположены две зацепленные друг с другом шестерни. Каждая шестерня вращается в своей половине корпуса так, что ее зубцы прижаты к стенкам и образуют ряд герметичных камер. При вращении шестерен эти камеры захватывают топливо и перемещают его в сторону выпуска, за счет постоянного поступления топлива в сторону нагнетания его давление повышается до необходимой величины.

Для шестеренчатых насосов присущи те же преимущества и недостатки, что и для роторных. Однако эти ТНВД более просты по конструкции, а поэтому они дешевле в производстве и обслуживании, что и обусловило их широкое распространение.

Конструкция и принцип работы поршневого ТННД

Поршневые топливные насосы низкого давления бывают двух типов:

  • Однократного действия — за один рабочий цикл выполняется одно накачивание топлива;
  • Двукратного действия — за один рабочий цикл выполняется два накачивания топлива.

Наиболее просто устроен насос однократного действия. Его основу составляет литой корпус, в котором находятся впускная и нагнетательная полости, а также центральная полость под поршень. Поршень соединен со штоком, который через цилиндрический толкатель или ролик опирается на эксцентрик кулачкового вала ТНВД, а обратной стороной упирается в пружину. Непосредственно в поршне или на всасывающей секции насоса выполнен впускной клапан, а выпускной расположен в нагнетательной секции.

Работа поршневого насоса однократного действия сводится к следующему. Пружиной шток прижимается к вращающемуся эксцентрику, поэтому при вращении вала шток набегает и сбегает с эксцентрика, а поршень совершает возвратно-поступательные движения. При движении поршня в сторону нагнетательной секции его клапан открывается и полость над ним заполняется. При движении поршня вверх клапан закрывается и полость герметизируется — за счет этого давления топлива повышается. При достижении необходимого давления срабатывает выпускной клапан и топливо поступает к фильтру тонкой очистки и ТНВД. Далее процесс повторяется.

Насосы однократного действия нагнетают топливо только при движении поршня в одну сторону, поэтому они создают пульсирующий поток. Этот недостаток устранен в насосах двукратного действия.

Конструктивно ТННД двукратного действия похож на предыдущий, однако в нем выполнены две пары впускных и выпускных клапанов, а поршень является герметичным и делит полость на две камеры. Работает агрегат просто. При движении поршня объемы полостей над и под ним изменяются: одна увеличивается, а другая уменьшается. В полости с уменьшающимся объемом давление растет и в определенный момент топливо, преодолев усилие пружины выпускного клапана, поступает в магистраль к ТНВД. В полости с увеличивающимся объемом, напротив, давление падает, за счет чего в нее поступает топливо из бака. При движении поршня в обратную сторону полости меняются ролями и в них происходят описанные выше процессы.

Насосы двукратного действия нагнетают топливо при движении поршня в обе стороны, поэтому они создают более равномерный поток топлива.

В насосах также предусмотрены механизмы изменения подачи топлива вслед за изменением скорости вращения коленвала. Это достигается регулировкой усилия пружины и введением в насос перепускного канала (иногда с дополнительным клапаном). Настройка этих компонентов выполняется так, чтобы при снижении оборотов мотора амплитуда движения поршня уменьшалась (например, за счет подачи топлива под поршень в насосах однократного действия или за счет упругости пружины) — это уменьшает подачу топлива, при росте оборотов подача восстанавливается.

Также в этих механизмах встраивается насос ручной подкачки, посредством которого осуществляется заполнение системы после длительного простоя или ремонта. Такой насос имеет простейший ручной привод с помощью рукоятки, которая в транспортном положении зафиксирована на корпусе агрегата резьбой.

Читать еще:  Как применять «супротек» для бензинового двигателя, дизельного двс и других узлов: особенности использования присадки

Вопросы выбора и замены ТННД

Топливоподкачивающий насос постоянно работает с высокими нагрузками, вследствие чего его детали — поршень, клапаны и их седла, уплотнительные компоненты — подвергаются интенсивному износу и становятся причинами поломок. В большинстве случаев для устранения неисправностей и восстановления работы ТННД требуется заменить отдельные детали, которые продаются в ремкомплектах.

В случае серьезных поломок — при возникновении трещин в корпусе, изломов и разрушения деталей, их деформации и т.д. — насос меняется в сборе. На замену следует выбирать ту модель топливоподкачивающего насоса, которая рекомендована производителем транспортного средства и по характеристикам совместима с ТНВД. Все работы по замене и настройке насоса необходимо выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту и ТО данного конкретного транспортного средства. При правильном выборе агрегата вся система питания дизеля будет работать надежно и эффективно на всех режимах.

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя: основные особенности и предназначение

Двигатель автомобиля часто сравнивают с человеческим сердцем. И определенное сходство действительно есть. Благодаря сердцу человек может жить, а автомобиль благодаря мотору — двигаться. Сердце прокачивает кровь в организме – обеспечивает ее циркуляцию ко всем ключевым органам. В двигателе такую функцию выполняет топливная система. Сегодня мы рассмотрим особенности и предназначение насоса низкого давления. Этот элемент является очень важной частью системы питания. ТННД необходим для подачи горючего к ТНВД. Часто его устанавливают рядом с ТНВД. Оба механизма соединены при помощи патрубков, через которые осуществляется циркуляция. Одновременно топливо проходит через фильтры, где очищается.

Какие задачи решает ТННД в топливной системе

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя решает важную задачу.

Как устроен ТННД

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя состоит из вала привода. Прокачивание осуществляется при помощи специального ротора, на котором имеются лопасти. Также в конструкции предусмотрен статор, распределительный диск и приводная шестерня. Когда ротор приводится в действие, происходит сближение его лопастей со статором. Затем выполняется формирование камер из-за воздействия центробежной силы. Так как в полости насоса создается напряжение, то горючее поступает из них непосредственно к ТНВД. Для этого существуют каналы в распределительном диске. Незначительный объем дизеля попадет в клапан редукции, если давление больше необходимого.

Устройство подкачивающего насоса

Подкачивающий или топливный насос низкого давления (ТННД) в дизельных силовых агрегатах имеет простую конструкцию. Он состоит из двух шестеренок, которые постоянно находятся в сцеплении друг с другом. В процессе вращения зубья этих шестерен создают поток горючего по топливной системе к насосу высокого давления. Главный элемент конструкции в насосе помпового типа – поршень, который нагнетает топливо. Для подачи дизеля необходимо два режима работы поршня. Это рабочий ход и вспомогательный.

Разновидности ТННД

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя – это только одна разновидность этих механизмов. Кроме дизельных, данные устройства можно встретить в других двигателях, независимо от модели мотора или года его производства. Без насоса не обойтись – он необходим для подачи горючего из топливного бака и передачи его далее по системе.

Механический ТННД

Данная система устанавливается непосредственно на блоке цилиндров и закрепляется при помощи обыкновенных винтов. Работа такого насоса обеспечивается при помощи коленчатого вала с эксцентриком. Если нажать на эксцентриковый кулачок, внутри создаются сокращения. Так топливо подается по системе питания. Для того чтобы горючее не попало обратно, насос оснащен специальным клапаном. Остальные нажатия на кулачок отправляют бензин в карбюратор. Если в автомобиле установлен ТННД механического типа, то с ним можно легко завести двигатель даже при учете долгого простоя. Для этого просто вручную качают механизм подкачки.

Электрический

На современных автомобилях используют электрический топливный насос низкого давления дизельного двигателя и бензинового инжекторного мотора. Использование механического прибора стало просто невозможным. Он, ввиду меньшей мощности, не мог справиться с поставленными задачами. Он не создает необходимое давление внутри топливной системы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Это устройство считается одним из самых сложных в дизельном моторе. Главная его задача — обеспечить подачу дизеля в камеры сгорания под высоким давлением. Подача обеспечивается не просто под определенным давлением, но в необходимый момент времени. Порция очень точно отмеривается электроникой и полностью соответствует уровню нагрузки на агрегат. Существует несколько видов устройств по типу впрыска. Это агрегаты с аккумуляторной системой впрыска и с непосредственным действием.

Аккумуляторные ТНВД и их особенности

Насосы, оснащенные аккумуляторным впрыском, имеют отличия. Так, на рабочий привод плунжера будут действовать сжатые под давлением газы в цилиндрах двигателя. Также воздействие может оказываться с помощью пружин. Сейчас распространены устройства с аккумулятором гидравлического типа. Они устанавливаются в мощных моторах, работающих преимущественно на небольших оборотах.

Основные неисправности ТННД

Основная проблема – это снижение производительности устройства и падение уровня впрыска, которое обеспечивал топливный насос низкого давления дизельного двигателя. Определить его можно при помощи манометра или же датчика давления, который устанавливают на входе.

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.

Топливный насос низкого давления

Современные дизельные моторы, не в пример бензиновым собратьям, очень чувствительны к состоянию топливных магистралей и к качеству самого дизельного топлива. С качеством топлива понятно – грязь и вода выводят из строя форсунки и наконечники распылителей. Кроме того, топливные насосы высокого давления в грязной солярке рискуют выработать свой ресурс за считанные месяцы.

Но причем тут топливные магистрали? Оказывается, дизель, а конкретно, система впрыска топлива, качественно и точно может распылять солярку только при условии:

  • наличия в магистрали гомогенизированного, проще говоря, однородного по составу, дизельного топлива;
  • отсутствия колебаний давления горючего в магистрали;
  • отсутствия воздушных и паровых пробок в любой части топливной системы.

Самые примитивные китайские мотоблоки, собранные на базе полулитрового дизельного двигателя, имеют в своем составе топливный насос низкого давления. Точнее, небольшое прямоточное устройство, выполняющее функции ТННД. На любом дизеле современного автомобиля будет стоять электрический топливный насос низкого давления. Это значительно упрощает регулировку топливной аппаратуры, а также предохраняет всю систему подачи топлива от преждевременного износа и разрушения. Для более грубой и тяжелой дизельной техники электрический насос низкого давления может стоять в паре с дополнительным, имеющим механический привод. Немецкие производители любят даже интегрировать в одном блоке агрегаты высокого и низкого давления, а они, равно как и французы, могут считаться законодателями моды в двигателестроении.

Многие из собственного опыта предпочитают обходиться резиновой грушей с клапаном, позволяющей закачать горючее из бака и выдавить воздух из питающей магистрали. Есть немало любителей выгонять воздух из труб с помощью стартера, предварительно отвернув гайку штуцера топливопровода низкого давления.

Всю подобную работу с успехом выполняет топливный насос низкого давления дизельного двигателя. Иногда для маломощных дизелей используют подкачивающий насос, который требует ручного усилия, по конструкции подобен топливному насосу низкого давления для бензинового карбюратора.

Какие функции выполняет ТННД

Исправная и стабильная работа электрического топливного насоса низкого давления дизельного двигателя важна прежде всего для успешного функционирования ТНВД. Дизельное топливо, как и бензин, при низком давлении в топливной магистрали склонно вскипать и образовывать паровые пробки. Выделившиеся пузырьки паров легких фракций и загустевшее остальное топливо склонны к разделению. Это значит, что в приемную рампу ТНВД будет поступать жидкость, постоянно меняющая свою вязкость. О нормальном и стабильном нагнетании горючего насосом подачи высокого давления в таких условиях говорить не приходится. Факел распыла в камере сгорания будет постоянно изменяться, не попадая в оптимальные параметры.

Читать еще:  Как проверить втягивающее реле стартера ваз 2109

Может показаться, что повышенное давление в топливопроводе, ведущем от бака к ТНВД, может спровоцировать подтекание солярки на соединениях или уплотнениях. В реальности избыточное давление гарантирует отсутствие подсоса воздуха в уплотнении. Наоборот, при отсутствии насоса и низком давлении в магистрали обратный клапан или фильтр не способен удержать топливопровод в заполненном состоянии, и топливо медленно мигрирует обратно в бак.

Циркуляция горючего в подводящих магистралях

Важной задачей насоса подачи низкого давления в топливной цепи дизеля является поддержание постоянной циркуляции солярки в подводящих и дренажных трубопроводах. Казалось бы, абсолютно второстепенный процесс циркуляции топлива, не способный повлиять на работу дизеля в целом. Тем не менее, благодаря работе ТННД обеспечивается выравнивание химических и физических характеристик дизельного топлива, его подогрев и предупреждение расслоения.

Топливный приемник забирает в баке солярку с одного и того же уровня – глубины резервуара. Благодаря прокачиванию горючего через систему подачи топлива и дренажных магистралей, жидкость в баке систематически перемешивается и нагревается. Как результат, при низких температурах смолистые или парафинистые фракции горючего находятся в растворенном состоянии и не забивают сетки и фильтры.

В паре с ТННД всегда используется фильтр. Постоянное фильтрование позволяет эффективно удалить из солярки воду, попавшую в бак из заправочной цистерны и поглощенную из воздуха. Грязь и вода оседают на сменном картридже фильтра насоса низкого давления.

В конструкции топливных насосов чаще всего применяют электрический привод с рабочим элементом в виде мембраны или поршня. Большинство электрических насосов выполняют в виде самостоятельного блока, вмонтированного (погруженного) в топливном баке. Так уменьшаются потери от гидравлического сопротивления солярки, и обеспечивается эффективное охлаждение самого устройства.

Причиной плохой работы бывают:

  • накопления крупинок мусора в клапанах или снижение упругости возвратных пружин;
  • подклинивание или зависание рабочего элемента – поршня или мембраны.

В таких случаях топливный насос подачи низкого давления подлежит демонтажу и ревизии. Чаще всего помогает простая промывка и слив мусора и смол из дренажных полостей. Зачастую для ремонта можно использовать ремкомплект для ТННД, выпускаемый по лицензии китайскими авторемонтными заводами. Перед использованием лучше проверить стойкость китайского варианта к воздействию топливных фракций, подержав ремкомплект в солярке в течение суток.

В качестве примера конструкции электрических топливных насосов низкого давления для дизеля можно привести продукцию компании Racor – модули подготовки топлива. В одном корпусе такой конструкции объединены фильтр, подогреватель топлива на 150 Вт и сам насос.

Модуль легко обслуживается, картридж фильтра изготавливается из фирменного материала Aquabloc, его можно менять без разборки корпуса. В конструкции насоса предусмотрен специальный стакан-уловитель для обработки дренажа. Кроме того, в самом фильтре стоит датчик наличия в топливе воды, показания которого можно вывести на приборную панель.

Что такое топливный насос низкого давления более подробно можно посмотреть на видео:

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается:

  • независимость от режима работы двигателя;
  • минимальный шум;
  • обеспечение необходимого давления;
  • ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

В настоящее время существуют два варианта топливоподкачивающих насосов: стандартный вариант — электрический роторный (роликовый) насос, и альтернативный — шестеренчатый насос с механическим приводом.

Электрический топливоподкачивающий насос

Рис. Схема электрического топливоподкачивающего насоса:
А — насосная секция. В — электромотор. С — крышка.
1 — сторона нагнетания; 2 — якорь электромотора; 3 — роликовый насос; 4 — перепускной клапан; 5 — сторона всасывания.

Топливоподкачивающий насос с автономным электрическим приводом используется только в двигателях легковых и легких коммерческих автомобилей. Этот насос служит не только для подачи топлива в ТНВД, но и в составе системы текущего контроля прекращает подачу топлива в случае аварии.

Рис. Насосная секция роликового топливоподкачивающего насоса с электрическим приводом:
1 — сторона всасывания, 2 — ротор, 3 — ролик, 4 — опорная плита, 5 — сторона нагнетания.

Начиная с прокручивания двигателя стартером, электрический топливоподкачивающий насос работает с постоянной частотой вращения, независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что насос постоянно подает топливо из топливного бака в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива. Излишнее топливо направляется обратно в бак через перепускной клапан.

Контур безопасности служит для прекращения подачи топлива в случае, когда зажигание включено при неработающем двигателе.

Существуют два варианта установки топливоподкачивающих насосов с электрическим приводом — в линию низкого давления между топливным баком и фильтром тонкой очистки топлива, и внутри топливного бака. Первые крепятся к кузову автомобиля, а вторые устанавливаются на специальных опорах внутри топливного бака. Кроме наружных электрических и гидравлических соединений, на этих опорах также крепится фильтр-топливоприемник, индикатор уровня топлива и тангенциальная полость, служащая как резервуар топлива.

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три функциональных элемента:

Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависимости от конкретной области применения насоса. В топливной системе CR используется роторный топливоподкачивающий насос роликового типа (насос прямого вытеснения). Такой тип насоса включает в себя эксцентрично расположенную камеру с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора. Вращение ротора вместе с создаваемым давлением топлива заставляют ролики перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, посредством чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса, образуется камера.

Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости объем камеры постоянно уменьшается, и когда выходное отверстие открывается, топливо течет через электромотор и выходит из штуцера в крышке на нагнетательной стороне насоса.

Электромотор включает в себя постоянный магнит и якорь, конструкция которого определяется требуемой величиной подачи при данном давлении в линии низкого давления. Электромотор и насосный элемент расположены в общем корпусе. При работающем насосе они постоянно омываются топливом, так что постоянно охлаждаются. Такая конструкция позволяет получить хорошую характеристику электромотора без необходимости создания сложных уплотнительных элементов между насосной секцией и электромотором.

Крышка на нагнетательной стороне имеет электрические выводы и штуцер для гидравлического соединения. В ней также могут быть установлены помехоподавляющие элементы.

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа

Рис. Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа:
1 — сторона всасывания, 2 — ведущая шестерня, 3 — сторона нагнетания.

На легковых, коммерческих и вседорожных автомобилях с топливной системой Common Rail используются топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа. Они могут быть интегрированы в корпус ТНВД и, следовательно, иметь общий с ним привод или непосредственно устанавливаться на двигатель и иметь свой привод. Обычно применяются шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо «захватывается» в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется к выходу на стороне нагнетания. Контактные поверхности между зубьями вращающихся шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на всасывание.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линии низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

Топливоподкачивающий насос низкого давления

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается: независимость от режима работы двигателя; минимальный шум; обеспечение необходимого давления; ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

Читать еще:  Ремонт рейки форд фьюжн 1 6

В ТНВД распределительного типа, как роторных, так и с аксиальным плунжером топливоподкачивающий насос лопастного типа (топливный насос низкого давления) интегрирован в корпус ТНВД.

В топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД топливоподкачивающие насосы забирают топливо из топливного бака автомобиля и подают его постоянно в нужном количестве в ступень высокого давления (топливо для впрыска и топливо для прокачки) с расходом 60-200 л/ч при давлении 300-700 кПа. Многие топливоподкачивающие насосы обеспечивают автоматическую собственную прокачку, так что пуск дизеля оказывается возможным, даже когда топливный бак был пустым перед новой заправкой.

Имеются три разновидности конструкций топливоподкачивающих насосов:

  • электрические топливные насосы (используются в дизелях легковых автомобилей);
  • шестеренчатые топливные насосы с механическим приводом;
  • шестеренчатые топливные насосы (тандем-насосы), использующиеся в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками.

Рис.13 Схема электрического топливоподкачивающего насоса. А — насосная секция, В — электромотор, С — крышка. 1 — сторона давления, 2 — якорь электромотора, 3 — насосный элемент, 4 — перепускной клапан, 5 — сторона всасывания, 6 — обратный клапан.

Электрические топливоподкачивающие насосы

Топливоподкачивающий насос с автономным электрическим приводом (рис. 13 и рис. 14) используются только в двигателях легковых и легких коммерческих автомобилей. Этот насос служит не только для подачи топлива в ТНВД, но и в составе системы текущего контроля прекращает подачу топлива в случае аварии.

Существуют два варианта установки топливоподкачивающих насосов с электрическим приводом — в линии низкого давления между топливным баком и фильтром тонкой очистки топлива и внутри топливного бака. Первые крепятся к кузову автомобиля снаружи топливного бака, а вторые устанавливаются на специальных опорах внутри топливного бака. Кроме наружных электрических и гидравлических соединений, на этих опорах также крепится фильтр-топливоприемник, индикатор уровня топлива и спиральная полость, служащая как резервуар топлива. Начиная с момента прокручивания двигателя стартером, электрический топливоподкачивающий насос работает с постоянной частотой вращения, независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что насос постоянно подает топливо из топливного бака в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива. Излишнее топливо направляется обратно в бак через перепускной клапан.

Контур безопасности служит для прекращения подачи топлива в случае, когда зажигание включено при неработающем двигателе.

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три представленных ниже функциональных элемента.

    Насосная секция (А на рис. 13).Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависимости от конкретной области применения насоса. В топливных системах обычно используется топливоподкачивающий насос роликового типа (RZP).
    Такой насос объемного типа (рис. 14) включает в себя эксцентрично расположенную камеру (4) с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора (2). При вращении ротора центробежная сила вместе с создаваемым давлением топлива заставляет ролики (3) перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, в результате чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса образуется камера. Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости (1) объем камеры постоянно уменьшается.

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа

Топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа (рис. 15) используются в дизелях легковых автомобилей с одноплунжерными ТНВД и в дизелях легковых, коммерческих и внедорожных автомобилей с топливной системой Common Rail. Они могут непосредственно устанавливаться на двигатель или, в топливной системе Common Rail, интегрированы в корпус ТНВД. Обычными применяемыми типами привода являются муфты, шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Рис.15 Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа. 1 — сторона всасывания, 2 — ведущая шестерня, 3 — сторона нагнетания.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо “захватывается” в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется от стороны всасывания (1) к выходу на стороне нагнетания (3). Контактные поверхности между зубьями шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на сторону всасывания.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линиях низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

Рис.16 Схема лопастного насоса с отдельно расположенными лопатками. 1 — ротор, 2 — сторона всасывания, 3 — пружины,
4 — отдельные лопатки, 5 — сторона нагнетания.

Насос лопастного типа с отдельно расположенными лопатками

В этой конструкции подкачивающего насоса (рис. 16), применяемого в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, две отдельно расположенные лопатки прижимаются пружинами (3) к ротору (1). При вращении ротора объем на стороне всасывающей полости (2) увеличивается, и топливо попадает в две камеры. Далее, при вращении ротора, объем камеры уменьшается, и топливо выталкивается из камер в выходной канал давления (5). Такой насос подает топливо даже при очень низкой частоте вращения.

Тандем-насос

Так называемые тандем-насосы, используемые в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, представляют из себя блок, включающий топливоподкачивающий насос (рис. 17) и вакуумный насос для усилителя тормозов. Он прикрепляется к головке блока цилиндров и приводится от распределительного вала двигателя.

Собственно топливный насос может быть или лопастного типа с отдельно расположенными лопатками, или шестеренчатым (3 на рис. 17) и даже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя подает достаточно топлива, чтобы обеспечить пусковую подачу, то есть надежный пуск двигателя. Данный насос содержит в себе несколько клапанов и дроссельных устройств (рис. 17).

Дроссель (6) на впуске в насос: количество подаваемого насосом топлива пропорционально частоте вращения шестерен. В данном случае максимальная подача ограничивается дроссельным отверстием на всасывающей стороне.

Редукционный клапан (7): этот клапан служит для ограничения максимального давления на стороне нагнетания насоса.

Дроссельное отверстие (4): служит для удаления паров топлива на выходе насоса путем направления их в линию возврата топлива (1).

Рис.17 Топливный насос в тандем-насосе. 1 — линия возврата топлива в бак, 2 — вход топлива из бака, 3 — шестеренчатый насосный элемент, 4 — дроссельное отверстие, 5 — фильтр, 6 — дроссельное отверстие на стороне всасывания, 7 — редукционный клапан, 8 — штуцер для подсоединения манометра, 9 — линия нагнетания к насос-форсункам, 10 — линия возврата топлива от насос-форсунок, 11 — обратный клапан, 12 — перепуск топлива.

Перепуск топлива (12): если в топливной системе имеется воздух (например, если автомобиль двигался до опустошения топливного бака), клапан-регулятор низкого давления остается закрытым. Тогда воздух удаляется из топливной системы через байпас под действием давления топлива, создаваемого насосом.

Благодаря правильному расположению топливных каналов в насосе, его шестерни никогда не остаются без топлива, даже при пустом баке. Это означает, что при пуске двигателя после заправки бака топливом насос начинает подавать топливо немедленно. Насос снабжен штуцером (8) для подключения манометра, измеряющего давление топлива на выходе, то есть давление нагнетания.

Распределительная труба. Топливная система дизелей легковых автомобилей с насос-форсунками оснащается распределительной трубой, которая, как следует из ее названия, распределяет топливо между насос-форсунками. Такая форма распределения топлива гарантирует, что все индивидуальные форсунки будут получать одинаковое количество топлива при одинаковой температуре, что в результате обеспечивает плавную работу дизеля. Топливо, поступающее к насос-форсункам, в распределительной трубе смешивается с топливом, текущим от них обратно, что и обеспечивает равномерное распределение температуры.

Ссылка на основную публикацию