Назначение, конструкция и принцип работы топливного насоса

Назначение топливного насоса понятно из его названия — подавать топливо, бензин или «солярку», в двигатель автомобиля.

Главный «кормилец» мотора должен удовлетворять самым жестким требованиям:

• Обязан работать в широком диапазоне температур.
• Обеспечивать необходимые давление и производительность независимо от уровня топлива в баке.
• Сохранять длительную работоспособность без ухудшения параметров.

Устройство топливных насосов и особенности их работы

Автомобильные топливные насосы различаются:

1. По типу привода:

• Механические. Все топливные насосы карбюраторных бензиновых моторов, устройства низкого и высокого давления дизельных двигателей.

• Электрические входят в состав модуля, размещаемого в топливном баке или устанавливаются в подающей магистрали.

1. По конструкции:

• Диафрагменные. Топливные насосы практически всех карбюраторных моторов.
• Плунжерные. Механические подкачивающие насосы и насосы высокого давления, обеспечивающие работу дизельных агрегатов.
• Центробежные. Все электрические насосы впрысковых бензиновых двигателей, иногда применяются как подкачивающие в топливном контуре низкого давления дизелей.

Диафрагменные насосы подачи топлива.

В корпусе насоса, разделённом на две части, расположена гибкая диафрагма, совершающая возвратно-поступательные движения под действием рычага и возвратных пружин.

В нижнеклапанных безиновых моторах рычаг движется эксцентриком распределительного вала, в верхнеклапанных — эксцентриком вала привода вспомогательных агрегатов.

Бензин, засасываемый диафрагмой, проходит через тонкую сетку-фильтр и впускные клапаны, в карбюратор поступает через выпускные клапаны.

Диафрагменный устройства развивают давление до 2 бар, производительность их прямо пропорциональна частоте вращения двигателя и достигает 60 л/час.

Рабочая диафрагма может состоять из двух или трёх слоёв.

При превышении давления выпускной клапан «зависает» и топливо циркулирует в первичной камере насоса, не уходя в карбюратор.

Все типы диафрагменных насосов оборудованы рычагом ручной подкачки.

Работоспособность и долговечность диафрагменных типов устройств в большой степени зависит от стойкости клапанов и материала диафрагмы, изнашиваемых микрочастицами, содержащимися в топливе.

Срок службы диафрагменных насосов невелик и обычно не превышает 50-70 тыс. км пробега.

Плунжерные подкачивающие насосы

Основной тип механических насосов низкого давления дизельных двигателей.

Монтируются непосредственно на блоке цилиндров двигателя.

Подпружиненный плунжер перемещается в цилиндрической полости корпуса эксцентриком на вспомогательном валу двигателя. Через впускной клапан солярка из подводящей магистрали всасывается в плунжерную камеру и выталкивается из неё рабочим ходом плунжера через выпускной клапан в напорную магистраль. Оба клапана шариковые.

Для устранения воздушных пробок в подводящем трубопроводе, подкачивающий плунжерный насос может иметь дополнительный ручной привод плунжера.

Плунжерные подкачивающие насосы развивают давление 30-40 бар, имеют большой запас по производительности.

Рабочий зазор цилиндр-плунжер около 3,0 мкм. При износе и увеличении зазора развиваемое давление резко снижается.

Смазывается плунжерная пара только топливом. От качества и свойств «солярки» зависит работоспособность всех топливных устройств плунжерного типа.

Топливные плунжерные насосы высокого давления (ТНВД)

Используются исключительно в дизельных двигателях для создания высокого напора топлива в форсунках.

Все ТНВД имеют механический привод от вспомогательного вала двигателя. Со стороны привода смонтирован регулятор момента впрыска.

Плунжерные пары — по числу форсунок — работают от общего эксцентрикового вала. Система клапанов обеспечивает всасывание топлива и дозированную подачу его к каждой форсунке по отдельному трубопроводу.

Напор, развиваемый ТНВД, достигает 200 бар. Производительность регулируется изменением хода плунжеров зубчатой рейкой.

В дизелях типа «коммон рэйл», где топливо под давлением подаётся в общий для всех форсунок и цилиндров резервуар-аккумулятор, применяются двухплунжерные ТНВД, конструкция которых позволяет несколько сглаживать импульсный характер потока.

Загрязнённое горючее вызывает повышенный износ плунжерных пар, низкие смазывающие свойства «солярки» могут повлечь задиры на сопрягаемых поверхностях и выход ТНВД из строя.

Насосы высокого давления – сложные агрегаты, ремонт их возможен только на специализированных предприятиях. Зачастую дешевле приобрести новый или контрактный, чем отремонтировать «старый» ТНВД.

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

Внешние признаки неисправностей топливных насосов похожи на неполадки других систем двигателя:

• частичная потеря мощности, двигатель «не тянет»;
• замедленный отклик при активном нажатии на педаль «газа», двигатель «тупит»;
• неустойчивые обороты на холостом ходу;
• затрудненный пуск хорошо прогретого двигателя.

Системы питания автомобильных двигателей состоят не только из трубопроводов и качающих устройств. В них установлены фильтры грубой и тонкой очистки, регуляторы давления, переливные и обратные клапаны и электронные датчики контроля и управления.

Неполадки системы питания могут быть вызваны неисправностями других её компонентов, и не обязательно связаны с топливными насосами:

• Никто не застрахован от заливки в бак грязного или некачественного горючего на придорожной АЗС.
• Забившийся грязью сетчатый фильтр топливного модуля вызовет у владельца авто мысли об отказе электронасоса. Отложения парафина из «летней» солярки на фильтре грубой очистки или в отстойнике навлекут подозрения на подкачивающее устройство.
• Различные «очистители топливной системы» смывают отложения с днища и стенок топливного бака, забивают фильтры и сетки и, в конечном итоге, приходят в распылители форсунок.

Электрические центробежные устройства имеют наибольший ресурс про сравнению с другими типами топливных агрегатов, срок службы их достигает 200 тыс. км.

Подшипники скольжения, — втулки вала электродвигателя, изготовлены из малофрикционной бронзы и порошка графита. За весь срок службы двигателя дополнительная смазка втулок не требуется.

Распространённые «страшилки» про опасность работы электронасоса «всухую», при пустом топливном баке, необоснованны:

• Двигатель без горючего заглохнет сам и его системы отключит ЭСУД.
• Принудительно заторможенный «сухой» электронасос может выдержать под напряжением до пяти минут, после чего сгорит его предохранитель в цепи питания. Сам насос останется не повреждённым.

Загоревшаяся на приборной панели красная лампочка предупреждает водителя об уменьшении количества топлива в баке, а не об аварийной ситуации.

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.