Особенности и предназначение насоса низкого давления

Топливный насос низкого давления — это деталь, которая применяется для транспортировки горючего к ТНВД. В большинстве случаев он устанавливается прямо на коробку насоса высокого давления или возле него. Между ними проведено соединение из трубок, по которым топливо передвигается, одновременно проходя очищение через тонкие и грубые фильтры.

Принцип работы ТННД

Если говорить в целом, то насос низкого давления в своей работе имеет два режима:

Подготовительный режим работы наблюдается тогда, когда поршень начинает двигаться вверх. При этом на него воздействует эксцентрик и стягивает пружину. После этого начитается движение горючего в камерах и между фильтрами.

Рабочий режим наблюдается при обратном движении, то есть — вниз.

Насос низкого давления постоянно транспортирует горючего больше, чем двигатель требует для своей стабильной работы. Таким образом, разные режимы работы позволяют создавать в топливной системе оптимальные условия. Ведь в случае постоянного движения поршня в механизме будет возникать повышенная нагрузка, которая, в конце концов, приведет к поломке.

Когда топливо подается меньшими объемами, то уровень напряжения возрастает и справиться с ним поршень уже не может, в результате чего он просто зависает. А это означает, что топливный механизм подает меньше топлива. И в обратном случае, если горючее подается в больших количествах, то поршень двигается активнее, а насос низкого давления гонит больше горючего.

Устройство ТННД

ТННД состоит из:

1. Приводного вала;
2. Ротора с определенным количеством лопастей;
3. Статора;
4. Диска распределения;
5. Регулятивной приводной шестерни;
6. Муфты соединения.

Устройство топливного насоса низкого давления

Когда ротор начинает свое движение, то его лопасти начинают сближаться со статором и под влиянием центробежной силы возникают определенные камеры. Так как внутри существует определенное напряжение, то из этих камер горючее направляется непосредственно к ТНВД. Для этого используются специальные каналы в диске распределения. При этом незначительное количество горючки направляется в клапан редукции, если давление создается больше, чем настроено системой.

Так как оба устройства неразрывно связаны, то для поддержания необходимых условий используется топливный сливной дроссель (в виде жиклера), вкрученный в насос высокого давления. Таким образом, конструкция этой детали позволяет создавать необходимые условия в камерах в зависимости от скорости движения приводного вала. Такая конструкция подходит для дизелей, но есть и другие виды, о которых речь пойдет дальше.

Виды ТННД

Топливный насос низкого давления используется абсолютно на всех машинах любого года выпуска и марки. Без него обойтись не получится, так как именно он выкачивает горючее из бака и подает его в остальную систему. Однако есть разные виды таких насосов. Например, вместе с карбюратором работает слабый механический ТННД, в то время как на инжекторах устанавливается более серьезный топливный электронасос. В дизельных же моторах такой топливный насос транспортирует горючее исключительно к ТНВД.

Механический тип

Механический вариант устанавливается на блоке цилиндров и крепится обычными винтами. Его работа обеспечивается валом коленчатого типа с эксцентрическим кулачком. Нажатие на кулачек приводит к сокращениям и таким образом бензин подается в камеру. Для предотвращения попадания топлива обратно используется специальный клапан. При последующих нажатиях топливо поступает в карбюратор, где и сгорает.

Кстати, механический тип устройства позволяет легко завести машины после длительного простоя. Для этого можно вручную подкачать топливо и пересыхание не станет проблемой.

Механический топливный насос низкого давления

Электрический тип

С появлением инжектора и внедрения большого количества электрических устройств, использование механического нагнетателя стало просто невозможным, так как он не справлялся со своими функциями и не создавал нужного низкого давления.

Электронасос в упрощенном виде состоит из насосного элемента и приводного электрического двигателя в корпусе. В нем же размещен фильтр, топливозаборник и датчик расхода бензина. Работает он по схожей схеме с механическим вариантом, за исключением того, что топливо перемещается в системе с помощью того самого электродвигателя.

Топливный насос низкого давления располагается внутри бака. Многие считают, что это небезопасно, но это ложное мнение. Если в механических вариантах этого устройства часто перегревался бензин из-за тепла, выдаваемого двигателем, то на электрических вариантах такой проблемы нет. Бензин без перерыва движется по системе топливных трубок и это не дает ему нагреваться до предельных температур. То есть, такое расположение способствует сохранению нормальной температуры, ведь расстояние до источника тепла максимальное.

Более того, из-за непрерывного контакта элементов конструкции и бензина исключается возможность возникновения коротких замыканий, приводящих к возгоранию.

Электрические варианты устанавливаются и на дизельные машины. Сейчас они служат в качестве дополнения в системе и используются для транспортировки дизеля к ТНВД.

Здесь топливный насос низкого давления очень часто объединен с насосом высокого давления. Это объясняется необходимостью постоянной подачи топлива для обеспечения стабильной работы на разных оборотах.

Устройство автомобилей

Устройства и приборы низкого давления

Топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос низкого давления (рис. 1) служит для подачи топлива из топливного бака к насосу высокого давления (ТНВД). Он приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала насоса высокого давления.

Насос имеет поршень 19, который приводится в движение через роликовый толкатель 3, состоящий из ролика 2, штока 5 и пружины 4, прижимающей толкатель к эксцентрику 21.

При движении поршня 19 вниз над ним образуется разрежение, под действием которого открывается впускной клапан 13, и топливо заполняет надпоршневое пространство (полость А). Выпускной клапан 15 при этом закрыт, прижатый пружиной 16 к своему седлу.
При движении поршня вверх давление топлива над ним возрастает, впускной клапан при этом закрывается, а выпускной открывается, и топливо поступает к выпускному штуцеру 17, а также по перепускному каналу 22 в полость Б под поршнем.
При следующем ходе (движение поршня вниз) топливо вытесняется к выпускному штуцеру и далее к фильтру тонкой очистки.

Так как полость Б через канал 22 постоянно связана с последующей магистралью низкого давления, то при малых расходах топлива поршень 19, поджимаемый топливом из полости Б, совершает неполные ходы, а шток 5 при этом частично работает вхолостую.
В результате в перепускном канале 22 и последующей магистрали достигается постоянное давление топлива, которое обеспечивается пружиной 18.

Топливо, просочившееся между штоком 5 и его направляющей втулкой 20, поступает обратно в полость впускного клапана 13 через дренажный канал 6.

На корпусе насоса низкого давления установлен насос ручной подкачки топлива , который служит для заполнения системы питания топливом и удаления из нее воздуха после длительной стоянки автомобиля. Он состоит из цилиндра 11, поршня 8 со штоком 9 и рукоятки 10.

Для ручной подкачки топлива отвертывают рукоятку 10 с резьбового хвостовика 23 и, действуя ею как штоком в обычном поршневом насосе, нагнетают в магистраль топливо и удаляют из нее воздух. После окончания ручной подкачки рукоятку 10 навертывают на хвостовик 23 до плотного прилегания поршня к прокладке 12, чтобы не допустить подсоса воздуха в систему питания через насос ручной подкачки.

Топливоподкачивающий насос двигателей КамАЗ-740 (рис. 2) имеет такой же принцип действия, как и насосы двигателей марки «ЯМЗ».
При опускании толкателя 1 поршень 2 под действием пружины 3 движется вниз.
При этом в полости А создается разрежение и впускной клапан 4, сжимая пружину, перепускает топливо в эту полость из топливопровода от фильтра грубой очистки. Одновременно топливо, находящееся в полости Б вытесняется к топливному насосу высокого давления.

При движении поршня 2 вверх под давлением поступившего топлива закрывается впускной клапан 4 и открывается выпускной клапан 6. Топливо из полости А через этот клапан и перепускной канал поступает в полость Б, а при последующем перемещении поршня 2 вниз цикл работы насоса повторяется.

К фланцу топливоподкачивающего насоса крепится насос ручной подкачки топлива.

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.

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.