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.

Устройство и принцип работы насоса системы охлаждения двигателя (помпы)

Для обеспечения циркуляции жидкости в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется центробежный насос, или помпа. Он может иметь механический или электрический тип привода. Если помпа неисправна, вся система охлаждения будет находиться в нерабочем состоянии, что приведет к перегреву двигателя.

Устройство насоса системы охлаждения

Конструктивно помпа представляет собой классический центробежный насос для перекачки воды и неагрессивных жидкостей. Она состоит из следующих деталей:

• Герметичный корпус. Он имеет сложную форму и чаще всего изготавливается из алюминиевых сплавов. Для подключения в систему в корпусе выполнены два патрубка – всасывающий и напорный. Первый подключается к магистрали, идущей от радиатора, а второй к магистрали рубашки охлаждения двигателя.
• Вал – осуществляет передачу вращения от привода к крыльчатке помпы.
• Крыльчатка, или рабочее колесо. Имеет лопасти специальной формы, с помощью которых осуществляет нагнетание охлаждающей жидкости в систему.
• Приводной шкив.
• Уплотнители (сальники) – предотвращает утечку охлаждающей жидкости в местах крепления насоса к магистралям.
• Подшипники.

Располагается помпа в системе охлаждения двигателя между радиатором и рубашкой. Чаще всего – это передняя часть мотора.

Изначально в качестве охлаждающей жидкости применялась просто очищенная вода, а потому такой насос нередко называют помпа водяного охлаждения двигателя. Сейчас этот термин неактуален, поскольку для охлаждения применяют не чистую воду, а водные растворы с ингибиторами коррозии (в теплом климате) и антифризы (в зимнее время), в состав которых также входит этиленгликоль.

Принцип работы помпы охлаждения двигателя

Главной задачей насоса системы охлаждения является создание избыточного давления для обеспечения принудительной циркуляции жидкости в контурах. С практической стороны это ускоряет процесс теплообмена между узлами двигателя и охлаждающей жидкостью.

При запуске двигателя автомобиля привод насоса через ременную передачу и вал передает вращательное движение рабочему колесу. В этот момент на входе (всасывающем патрубке) создается разрежение, способствующее всасыванию жидкости в помпу. Жидкость при этом находится в охлажденном состоянии, так как поступает из радиатора системы охлаждения.

Попадая в центральную часть помпы, жидкость движется по лопастям крыльчатки и под действием центробежной силы нагнетается через выходной патрубок в рубашку системы охлаждения двигателя (к головке блока цилиндров). Под действием высокого давления охлаждающая жидкость проходит по контуру через основные узлы и выполняет отвод тепла. После этого она вновь возвращается к радиатору, где остужается и всасывается насосом для нового цикла охлаждения.

Виды насосов охлаждающей системы

Используемые в современном автомобилестроении насосы охлаждающей жидкости не имеют принципиальных конструктивных отличий. Но они могут разделяться в зависимости от типа привода, назначения и конструкции корпуса. Привод насоса может осуществляться двумя способами:

• Механический – вал помпы соединен при помощи ременной передачи с коленвалом или распредвалом мотора. В этом случае она приводится в движение синхронно с запуском двигателя.
• Электрический – в такой схеме вал насоса приводится в движение дополнительным электродвигателем, работа которого контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ).

По назначению помпа автомобильного двигателя может быть:

• Основной. Такой насос выполняет непосредственную перекачку жидкости в системе охлаждения.
• Дополнительной. Устанавливается не на всех автомобилях и может предназначаться для вспомогательного охлаждения в регионах с очень жарким климатом, снижения температуры отработавших газов, охлаждения турбонагнетателя в моторах с турбонаддувом, дополнительного охлаждения двигателя после остановки. В отличие от основного насоса, дополнительный приводится в работу индивидуальным электродвигателем.

Сроки эксплуатации насоса для перекачки охлаждающей жидкости зависят от типа конструкции его корпуса. По этому параметру различают:

• Разборные. Этот тип применяется в старых и отечественных автомобилях. Такая конструкция позволяет выполнить ремонт и промывку помпы.
• Неразборные. В большинстве стран помпа двигателя считается недорогой расходной запчастью, а потому многие производители перешли к изготовлению неразборных насосов. Их необходимо полностью заменять каждые 60 тысяч километров пробега автомобиля. При установке нового насоса обязательно выполняется замена приводного ремня.

Помимо описанных выше конструкций, также существуют отключаемые насосы. Они позволяют отключать поступление охлаждающей жидкости, пока она не прогреется до температуры 30°С. Это позволяет обеспечить более быстрый прогрев двигателя и улучшить показатели расхода топлива.

Возможные неисправности помпы системы охлаждения

Поломка насоса охлаждающей жидкости может привести к остановке всей системы. Это может серьезно отразиться на состоянии двигателя. Наиболее частыми проблемами помпы являются:

• Износ уплотнителя (сальника). В этом случае происходит утечка охлаждающей жидкости.
• Поломка рабочего колеса. При разрушении крыльчатки нагнетание жидкости становится хуже (падает давление) или вовсе прекращается.
• Заклинивание подшипников. Если смазка насоса ухудшается, что также может быть следствием подтекания жидкости охлаждения, помпа начинает работать с перебоями.
• Увеличение люфта между крыльчаткой и валом насоса. В процессе работы рабочее колесо, закрепленное на валу, может разболтаться, что приводит к нестабильной работе помпы и другим поломкам.
• Химическая коррозия. Чаще всего эта проблема затрагивает рабочее колесо насоса и возникает, если используются жидкости низкого качества.
• Разрушение под действием кавитации. Пузырьки воздуха, которые могут возникать при работе насоса, интенсивно разрушают его изнутри, что приводит к ломкости деталей и их поражению коррозией.
• Загрязнение системы. Химические отложения и просто грязь, попадающая внутрь насоса, со временем образуют твердый налет на его деталях, что затрудняет вращение рабочего колеса и прохождение жидкости.
• Разрушение подшипников. В этом случае при работе насоса появляется характерный свист. Заменить такие подшипники сложно, а потому в этом случае насос просто меняют.
• Обрыв ремня привода. При использовании некачественного ремня или несвоевременной его замене может произойти разрыв или проскальзывание.

При остановке работы системы охлаждения двигателя всего на 5-6 минут может произойти перегрев двигателя. Действие высоких температур нарушает геометрию головки блока цилиндров и ведет к повреждениям кривошипно-шатунного механизма. Не стоит игнорировать мелкие неисправности системы охлаждения, так как в дальнейшем они могут привести к серьезному ремонту.

Масляный насос двигателя: устройство, принцип работы, схема, ремонт

Масляный насос является основным элементом, обеспечивающим надежную и гарантированную работу двигателя внутреннего сгорания. Он обеспечивает бесперебойную смазку всех подвижных элементов системы, подавая ее посредством постоянного давления и обеспечивая циркуляцию масла.

При качественной работе масляного насоса, прокачка смазочного материала происходит регулярно и стабильно. Давление в системе не превышает критических точек и не приближается, как к максимальной отметке, так и к минимальной.

Содержание статьи

Степень точности работы масляного насоса напрямую влияет на долговечность и износоустойчивость мотора, а также на оптимальный расход топливного материала и уровень вредных атмосферных выбросов.

Устройство масляного насоса не отличается большой сложностью. При желании и постоянном контроле, можно всегда заметить необычную работу двигателя и предотвратить сложные последствия, приняв своевременные меры по устранению неполадок.

Разновидности маслонасосов и их особенности

Так как, устройство масляного насоса отличается по нескольким критериям, существует большое разнообразие двигателей, которые могут иметь различные технические параметры.

Все модификации маслонасосов делятся на две основные группы по типу управления. Это:
регулируемые устройства;
нерегулируемое оборудование.

Регулируемые устройства способны поддерживать постоянное и оптимальное давление масла в системе. Если насос является нерегулируемым, давление масляного насоса корректируется при помощи редукционного клапана.

По конструктивным особенностям, устройство масляного насоса разделяют на:
шестеренный насос с наружным зацепленим;
роторный тип передачи;
шестеренчатый насос с внутренним зацепленим.

Схема масляного насоса роторной конструкции включает специальные роторные лопасти, которые способствуют созданию конкретного давления в системе двигателя внутреннего сгорания и транспортировке смазочного материала.

В шестеренных насосах этот процесс поддерживается, благодаря системе, в которую входят нескольких шестеренок. Такая шестерня может работать, как с внешним, так и с внутренним зацеплением.

Стоит отметить, что параметры работы двух видов маслонасосов отличаются несущественно, что не относится ко внешним габаритам оборудования. Корпус масляного насоса, когда шестеренка с меньшим диаметром расположена внутри большой, имеет минимальные габаритные размеры, что отражается на его востребованности, но не влияет на техническое функционирование и параметры эксплуатации оборудования.

Назначение маслонасоса

Схема управления насосом любого типа основана на создании насосом давления масла в системе и засасывании его через специальное приспособление из поддона картера. Этот процесс сопровождается этапом фильтрации и очищением через фильтр или другой элемент.

После насоса масло подается по всем необходимым каналам, ко всем узлам и деталям.

Клапаны и цилиндры смазываются методом разбрызгивания, распределительный и коленчатый вал обрабатываются маслом под давлением, а такие детали, как кулачки, толкатели и штанги получают смазку, которая движется самотеком.

Принцип работы маслонасоса

Вал привода масляного насоса обеспечивает вращение зубчатых колес, что позволяет непрерывно выдавливать смазку в основную систему под определенным давлением, благодаря редукционному клапану.

Таким образом, обеспечивается транспортировка масла через специальные впадины ко всем «нуждающимся» узлам и деталям.

Для некоторых модификаций автомобилей производитель предлагает двухсекционную схему масляного насоса, когда в корпусе имеется дополнительный отдел, отвечающий за охлаждение масляного радиатора.

Для регулирования количества подаваемого в двигатель автомобиля масла используется редукционный клапан.

Конструктивно редукционный клапан масляного насоса это отдельно расположенный узел, который находится на общей с ним линии и состоит из:
1 — шара
2 — пружины
3 – упорного элемента.

Пружина в этом случае рассчитана на определенное усилие и обеспечивает открытие и закрытие системы в зависимости от давления масла. Таким образом, при достижении порогового значения, когда величина давления масла выше необходимого, оно давит на шар, сжимает пружину и открывает линию сброса излишков в картер.

Когда величина давления возвращается в допустимый диапазон, усилие на пружине падает, он расправляется и шарик поз.1 снова перекрывает сливную линию.

Где стоит масляный насос

В конструкции двигателя масляный насос находится около картера и обеспечивает подачу в него масла. Для работы такой системы нужен только один масляный насос двигателя.

В таком варианте корпус масляного насоса является одновременно и боковой крышкой двигателя.

При такой компоновке, на рисунке обозначено:
1 – масляный насос двигателя
2 — прокладка
3 – приемник масла
4 – прокладка картера

Если установлен насос нерегулируемого типа, то при достижении избыточного давления лишнее количество масла будет сливаться обратно в картер, через редукционный клапан.

В мощных спортивных автомобилях устанавливается система смазки с сухим масляным картером. В такой системе предусматривается отдельный резервуар и может быть установлено два или три масляных насоса двигателя для охлаждения и смазки при достижении автомобилем максимальной скорости.

Если рассматривать не только двигатель, а всю систему автомобиля целиком, то схема работы и управления масляным насосом выглядит следующим образом.

Устройство масляного насоса

Устройство шестеренчатого масляного насоса

Конструктивно корпус масляного насоса является герметичным узлом из металла, внутри которого размещаются несколько пар шестеренок. В каждой паре, одна из шестеренок крутится свободно поз. 1,6(ось и ведомая шестерня масляного насоса), а другая имеет вал привода насоса и соединяется с ним специальной шпонкой.

Это зубчатое колесо считается основным и называется ведущим поз. 3,4 (ось и ведущая шестерня масляного насоса).

Масло поступает через канал поз. 2 и направляется в нагнетательный канал поз. 5.

При производстве оборудования учитывается расстояние между работающими колесиками и корпусом масляного насоса. Этот зазор должен иметь минимальную величину, чтобы добиться лучших показателей коэффициента полезного действия функционального узла.

Устройство роторного масляного насоса

Насосы роторного типа отличаются простотой конструкции и минимальным количеством функциональных узлов. Это:
две специальные полости (нагнетательная поз.4 и всасывающая поз. 1);
два ротора (внутренний поз. 6 и внешний поз. 3);
вал привода масляного насоса поз.5.

Лопасти двух роторов, взаимодействуя между собой, способствуют засасыванию смазочного материала поз. 2 внутрь насоса.

Когда давление масляного насоса приближается к избыточному значению, вступает в работу редукционный клапан масляного насоса, который способствует сбрасыванию лишнего количества смазки.

Подобная схема управления насосом приемлема для нерегулируемого оборудования.

Регулируемое оборудование оснащено подвижной пружинкой, находящейся в статоре и корректирующей внутренний объем специальной камеры, в которой находятся два ротора.

Таким образом, скручивая пружину, можно менять давление во всей системе. Подобный принцип работы позволяет поддерживать заданный режим давления, не зависимо от того, как вращается вал масляного насоса.

Насосы регулируемого типа являются более практичными и продуктивными и имеют несколько весомых приоритетов. Это:
минимальное вспенивание смазочного материала;
минимизация использованной мощности двигателя, которая уменьшается на одну треть;
более продолжительный период использования масла, так как уменьшается число оборотов работы двигателя и его частота.

Ремонт и замена масляного насоса

Масляные насосы отличаются простотой конструкции и высокой степенью надежности. Они долго служат и редко выходят из строя. Основным критерием гарантированной работы служит качественное масло и регулярная профилактика.

Работающий мотор и вал привода насоса способствуют появлению твердых микрочастиц, что способствует появлению изъянов на рабочей поверхности функционального оборудования.

Своевременное техническое обслуживание автомобиля поможет избежать неприятностей и более серьезных поломок.

При появлении таких признаков, как увеличение количества расходуемого смазочного материала, а также существенное отклонение давления от нормативных показателей, является сигналом для проведения диагностических и профилактических мер.

Чаще всего, в масляном насосе встречаются следующие неполадки:
забился фильтр-сетка у насоса и не пропускается смазочный материал;
сломался редукционный клапан;
появилась выработка на поверхности деталей оборудования;
износилась прокладка масляного насоса;
износилась прокладка насоса;
поломка датчика давления масла;
расшатался крепеж фильтра на маслонасосе.

Неисправности масляного насоса можно устранить, если точно знать узел, который способствует сбою в его работе. Чаще всего, насос меняют полностью, в сборе, так как он обладает доступной ценой.

Восстанавливать износившиеся детали сложно и хлопотно. Гораздо эффективнее и выгоднее произвести демонтаж оборудования, вышедшего из строя, и заменить его на новую деталь. Затем следует проверить масляный насос на герметичность подключения к системе.

Также, следует поменять фильтры и сменить моторное масло.

Своевременные профилактические мероприятия системы смазки способствуют более надежной и гарантированной работе двигателя, а также его максимальному рабочему ресурсу.