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.

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС: ФУНКЦИИ, ВИДЫ, ПРОБЛЕМЫ И РЕСУРС

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным топливным насосом, как он функционирует, какие основные задачи выполняет эта ключевая деталь топливной системы любого транспортного средства и в чем заключаются его достоинства. Кроме того, расскажем про принцип работы топливного насоса или бензонасоса, как называет его большинство специалистов по ремонту автомобилей, а также наглядно увидим типовое устройство системы питания транспортного средства и поймем, для чего нужен этот незаменимый узел топливной системы. В заключении мы поговорим о том, благодаря каким устройствам и механизмам обеспечивается работа топливного насоса того или иного автомобиля, а также из-за чего может преждевременно выходить из строя эта деталь.

Бензонасосом называется элемент системы двигателя транспортного средства, который подает топливо в мотор. Топливный насос или бензонасос, как кому удобней его называть (является одним и тем же термином) предназначен для накачивания топлива из бака к двигателю внутреннего сгорания машины. Перед тем, как производить замену или ремонт деталей топливной системы, особенно бензонасоса (топливного насоса) автомобиля, необходимо понимать из каких ключевых компонентов состоит данный узел, как он функционирует и что может влиять на его нестабильную работу, а также ускоренный износ. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление об автомобильном топливном насосе. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: “чем отличается механический топливный насос от электрического?”.

1. Понятие, особенности и типы автомобильного топливного насоса (бензонасоса)

Как мы отметили ранее, топливный насос, он же бензонасос подает под давлением топливо в двигатель автомобиля. Он необходим для того, чтобы мотор транспортного средства получал необходимое количество топлива из бензобака, которые находя довольно далеко друг от друга, а если точнее, то в противоположных направлениях той или иной модели автомобиля. Благодаря топливному насосу, в зависимости от его типа, под давлением происходит накачка нужной дозировки топлива из бака в мотор машины.

В большинстве современных автомобилях еще на конвейере устанавливаются 2 типа топливных насосов: первые – это механические, а вторые – электрические. Как правило, топливные насосы механического типа используются на автомобилях с карбюраторной топливной системой, при этом подача топлива в сам карбюратор осуществляется под низким давлением. Топливные насосы электрического типа применяются в топливных системах при наличии инжектора. Подача топлива в таких системах осуществляется наоборот, под высоким давлением.

Следующим характерным отличием механических топливных насосов от электрических является то, что первые крепятся снаружи топливного бака, а вторые наоборот, внутри бензобака. Кроме того, сегодня можно также встретить немного необычные двигатели в автомобилях, на которых устанавливаются 2 топливных насоса. Первый бензонасос, как правило, функционирует на больших объемах под низким рабочим давлением, внутри бензобака, а второй, функционирует наоборот, на малых оборотах и под высоким рабочим давлением на самом двигателе или рядом с ним.

Заметим, что топливные насосы механического типа функционируют по принципу засасывания топлива (бензина или солярки) из бензобака в двигатель внутреннего сгорания. Как правило, автопроизводители при проектировании, а также создании автомобилей делают расстояние между карбюратором и топливным насосом небольшим, чтобы устройство могло уверенно работать под низким давлением.

2. Устройство и типовая схема топливной системы автомобиля

Перед тем, как разбирать устройство и типовую схему топливной системы того или иного автомобиля, необходимо понимать основные характеристики топливного насоса (бензонасоса), к которым прежде всего относятся его производительность и развиваемое рабочее давление. Это так сказать, первостепенные параметры данного устройства. Кроме вышеописанных показателей, есть также еще мощность, коэффициент полезного действия, частота вращения вала насоса и прочие. Для гарантированной прокачки топлива через фильтр тонкой очистки, топливный насос должен обеспечивать определенный показатель давления, как правило, в полтора раза выше необходимого рабочего давления в системе впрыска, то есть примерно в диапазоне от 2,5 до 6 атмосфер. Кроме того, производительность бензонасоса должна существенно превышать потребности мотора даже, когда наступает пик мощности двигателя, а также, в зависимости от объема двс, этот показатель должен составлять от 1 до 2 литров в минуту.

Отметим, что независимо от режима работы двигателя, топливный насос должен быть постоянно включен. Поэтому электродвигатель бензонасоса (топливного насоса) потребляет от аккумулятора всегда одинаковое напряжение (мощность), которое составляет, как правило, 60 Ватт и при неизменном количестве оборотов прокачивает топливо. В принципе топливному насосу все равно, работает ли двигатель на холостых оборотах или на предельных, он в любом случае обеспечивает необходимую подачу топлива в форсунки мотора, которая осуществляется специальным регулятором давления, а топливо являющееся лишним по системе обратного канала возвращается в бензобак транспортного средства. Ниже на изображении можем видеть наглядно типовое устройство системы питания автомобиля и функционирование топливного насоса (бензонасоса).

Заметим тот факт, что бензонасосы электрического типа обеспечивают проталкивание топлива в двигатель внутреннего сгорания. Работа электрического топливного насоса полностью контролируется электронным блоком управления топливной системы автомобиля, которая всегда принимает для расчета подаваемого топлива в двигатель, положение дросселя, соотношение воздуха к топливу и показатели отработанных газов выхлопной системы транспортного средства.

Недостатком топливных насосов (бензонасосов) является то, что они довольно шумные и быстро нагреваются во время работы. Это в первую очередь связано с тем, что эти устройство всегда работают под давлением. Вот и ответ на вопрос: “Почему топливные насосы всегда размещают в топливном баке того или иного автомобиля?”. Дело в том, что топливо (бензин или солярка) отлично охлаждают и подавляют чрезмерные шумы топливного насоса. Топливо в баке, тем самым обеспечивает повышение комфорта во время езды и продлевают ресурс бензонасоса.

3. Принцип работы топливного насоса (бензонасоса)

Как правило, почти все виды топливных насосов запускаются при помощи специального электродвигателя. Принцип действия этих устройств следующий : когда мы поворачиваем ключ в замке зажигания на включение, в этот момент бортовой компьютер посылает сигнал на запуск бензонасоса (данный процесс происходит в доли секунды) и в топливный насос подается определенный электрический заряд. После этого, моторчик, который размещается внутри топливного насоса начинает вращаться и в течение пару секунд обеспечивает необходимое рабочее давление во всей топливной системе автомобиля.

Затем, примерно через 2-3 секунды, если бортовой компьютер транспортного средства не получает соответствующий сигнал, что двигатель внутреннего сгорания заведен, то бензонасос, он же топливный насос, в автоматическом режиме отключается. Это в первую очередь связано с вопросами безопасности топливной системы в частности и двигателя в целом. Поэтому именно в первые 2-3 секунды после запуска мотора можно четко услышать работу топливного насоса. Ниже кстати наглядно можем видеть типовой топливный насос высокого давления для дизельного двигателя марки “Перкинс“.

На заключительных стадиях работы топливного фильтра, топливо засасывается в бензонасос через специальную трубку и выходит из него через односторонний клапан, а затем попадает в топливный фильтр, который обеспечивает задержку в себе грязи, мусора, песчинок, парафина и прочих ненужных системе элементов. После прохождения топливом вышеописанного фильтра, оно прямиком попадает в двигатель автомобиля. Заметим тот факт, что топливный насос (бензонасос) функционирует до тех пор пока работает двигатель внутреннего сгорания.

Заметим тот факт, что если в топливной системе производился ремонт или замена узлов, то не в коем случае нельзя в систему распределенного впрыска устанавливать бензонасос от системы центрального впрыска, так как такой топливный насос не сможет обеспечить необходимой производительности и рабочего давления. Это даже наоборот может привести к нежелательным последствиям, так как при более высокой производительности топливного насоса в обратном клапане за счет гидродинамического сопротивления создается дополнительное, ненужное давление топлива, которое суммируется с необходимым рабочим давлением, задаваемым специальным регулятором. Что может в итоге из этого получится? Да, в принципе хорошего дек точно ничего. Потому что форсунка центрального впрыска начнет просто функционировать под более высоким рабочим давлением с рядом побочных недостатков, таких как: повышенный расход топлива , затрудненный горячий пуск двигателя и прочие моменты.

В заключении отметим, что чаще всего топливный насос (бензонасос) преждевременно выходит из строя по 2-ум основным причинам, таким как : грязные топливные фильтры и привычка водителя ездить на пустом бензобаке. В обоих вышеперечисленных случаях, топливный насос функционирует на пределе своих возможностей, при этом ускоренно вырабатывая свой ресурс, чем это было предусмотрено заводом изготовителем. Поэтому не стоит экономить и лениться чаще производить замену топливного фильтра, особенно это касается тех случаев, когда качество заправляемого топлива низкого уровня. Кроме того, напомним, что перед установкой погружного бензонасоса рекомендуется заполнить его топливом, так как пустой или сухой гидронагнетатель при малом количестве топлива может просто не закачать его в систему.