Устройство и принцип работы топливного насоса

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

Устройство топливных насосов

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

Механические топливные насосы

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

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

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

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

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

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

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

Особенности работы топливных насосов

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

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

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

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

Основные неисправности и ресурс топливных насосов

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

Сетка бензонасоса

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

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

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

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

Бензонасос автомобиля — виды, строение, проверка неисправностей

Не существует бензинового двигателя, которому бы не понадобился бензонасос. И неважно, идет речь о современных суперкарах или стареньких карбюраторных трудягах – хороший насос нужен всем.

Единственная задача, которую выполняет насос в бензиновых автомобилях – подача непрерывного потока бензина на форсунки или карбюратор. С ней вполне справляются электрические насосы низкого давления, у которых достаточно простая конструкция и невысокая цена. Устройство, принцип работы и основные возможные поломки бензонасоса мы рассмотрим в этой статье.

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

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.

Признаки неисправности, их причины

1. Чаще всего бензонасосы страдают от перегрева. Даже 10 минут работы без правильного охлаждения могут привести к поломке моторчика насоса.
2. Второй враг – вода и грязь. В бензобаке собирается конденсат, который затем попадает в бензин и вызывает коррозию и самого бака, и корпуса бензонасоса.
3. Повредить насос могут и механические примеси. Как правило, в комплекте с ним идет сетчатый топливный фильтр, который можно промывать и снова использовать. Но если внутрь корпуса начнут проникать крупинки ржавчины и другие грубые частички, они быстро выведут из строя механизм.
4. Наконец, где электричество – там и проблема с проводкой. Провода электронасосов страдают от вибрации, перетираются и переламываются.

Основные признаки неисправности – либо полный отказ насоса, либо некорректная подача топлива, из-за чего двигатель начинает работать неровно, а бензонасос не срабатывает. Если на разгоне вдруг пропадает мощность или то же происходит при перевозке грузов, не заводится двигатель или заводится с трудом, неровно работает, это может быть следствием того, что насос вышел из строя.

Как проверить бензонасос?

Техническое состояние автомобиля, в том числе системы подачи топлива, можно проверить с помощью автомобильного диагностического сканера. Достаточно наличия ODB2 разъёма и устройства вывода информации (телефон, планшет, ПК). Из представленных на рынке можем порекомендовать Scan Tool Pro Black Edition.

Данный автосканер доступен по достаточно демократичной цене, совместим с большинством автомобилей начиная с 1993 года, имеет широкий функционал и достаточно прост в использовании. Преимущества конкретно этой модели— не только диагностика двигателя, но и остальных подсистем. Вся информация о состоянии вашего автомобиля и описание имеющихся неисправностей отображается на экране телефона/планшета на русском языке.

Если при включении зажигания бензонасос не запускается, проверку начинают с поиска неполадок в электрике:

1. Проверка предохранителя. Для этого найти блок предохранителей, выяснить, какой из них отвечает за бензонасос (свериться со схемой) и осмотреть его на предмет подгораний. Еще лучше сразу заменить на заведомо рабочий с такими же характеристиками и посмотреть, заработает ли он;
2. Проверка реле управления бензонасосом. Оно может устанавливаться возле блока предохранителей, блока управления впрыском или в других местах. Для проверки реле насоса нужно снять и замерить омметром сопротивление обмотки. Если показатель стремится к бесконечности, значит, есть обрыв;
3. Проверить подачу тока. Для этого нужно достать сам бензонасос, не отключая его от электросети. Включить зажигание и замерить напряжение на клеммах, в норме должно быть 12-12,5 В. Если при этом мотор не работает, его придется заменить;
4. Можно прозвонить сам мотор бензонасоса. Замерить сопротивление обмотки статора омметром, сначала на контактах мотора на предмет обрыва, затем между контактом и корпусом. Если есть проводимость, значит, обмотка статора замыкает на корпус;
5. Если всё нормально, оценить состояние сетчатого фильтра. Возможно, он забит до такой степени, что не пропускает нужное количество бензина, и в этом случае его необходимо очистить и использовать дальше;
6. Проверить обратный клапан, который не дает бензину возвращаться назад из топливной магистрали. Либо протестировать манометром (показатель должен быть не более 0,3 Мпа), либо прочистить клапан и посмотреть, как изменится работа двигателя;
7. И, наконец, проверить давление бензина в системе. Для этого подключить манометр к топливной рампе и замерить давление при выключенном двигателе, на холостом ходу и в движении. При включенном двигателе показатель манометра должен быть в пределах 3-3,7 атм.

Ниже коротенькое видео-инструкция по проверке давления бензонасоса.

Если проверка показала, что бензонасос вышел из строя, его не ремонтируют, а меняют. Слишком тонко там подогнаны все элементы, чтобы без специального оборудования пытаться что-то отремонтировать.

При покупке бензонасоса лучше отдать предпочтение хорошим известным брендам, а не подозрительно дешевому «конфискату». Тогда есть шанс, что новый насос отслужит хотя бы 100 тыс. км и не создаст проблем.