Топливный насос: виды, устройство и принцип работы

Типы, устройство и принцип работы топливных насосов

Насосы можно разделить на несколько категорий:

1. По типу привода — механический и электрический;
2. По виду топлива — бензин, дизель и газ;
3. По типу системы подачи топлива – на карбюраторную, инжекторную и Common Rail;
4. По расположению — наружные и погружные;
5. По давлению — топливные насосы высокого и низкого давления (ТНВД и ТННД).

Но на самом деле типов топливных насосов не так уж и много, и изучать их проще всего по мере усложнения.

1. Простая конструкция — механическая (вакуумная)

Это маломощный агрегат, предназначенный для подачи топлива в карбюратор, и сегодня такие модели уже считаются редкостью. Чаще его устанавливают в качестве замены ТНВД. Они приводятся в движение коленчатым валом или валом масляного насоса, а значит, их производительность напрямую зависит от режима работы двигателя.

Механический вакуумный топливный насос в сборе

Узел состоит из толкателя (штока), мембраны, входного и выходного патрубков и клапанов. Движение диафрагмы создает в рабочей камере последовательное разрежение и сжатие. В фазе разрежения топливо поступает в камеру, в фазе сжатия выталкивается через выходной патрубок. Клапаны препятствуют обратному течению жидкости.

Основным недостатком, в связи с тем, что они перестали использоваться для основной подачи топлива, является работа в пульсирующем режиме, что уже не подходит для современных форсунок. Нужно было что-то более производительное и надежное.

Читайте также: Коды регионов на номерных знаках России (таблица кодов 2023)

2. Современные электрические

Это самый распространенный тип насоса. Это электродвигатель, который работает непрерывно во время работы двигателя. Подача топлива осуществляется непрерывным потоком и под достаточным давлением. Производительность такого агрегата уже не зависит от оборотов двигателя, а для того, чтобы не создавать избыточного давления в топливопроводе (например, на холостом ходу), он имеет обратный патрубок, по которому лишнее топливо сливается обратно в бак.

Он включается одновременно с зажиганием для немедленной подачи топлива в двигатель. Электронный блок управления подает сигнал на включение через реле и предохранитель, и только через пару секунд стартер срабатывает.

Различают несколько типов конструкции электронасосов: шестеренчатые, роликовые, центробежные, вакуумные, поршневые. Рассмотрим принцип работы каждого из них.

2.1. Вакуум

По сути, он дублирует конструкцию механического насоса диафрагменного типа, только толкатель приводится в действие электроприводом.

2.2 оборудование

Типовая схема эксцентрикового топливного насоса

Он состоит из рабочей камеры и вращающегося в ней эксцентрика. Поочередно цепляясь за каждую секцию камеры, шестерня создает разрежение на стороне всасывания и переносит часть жидкости в нагнетательную трубку. Подобная конструкция встречается в масляных насосах.

2.3. Рулон

Схема топливного насоса роликового типа

Представляет собой круглую рабочую камеру с секцией для нажатия и отпускания. Он имеет ротор с канавками, в которые вставляются ролики (для минимизации трения). Когда ротор вращается, он улавливает поступающее топливо с одной стороны и пропускает его с противоположной стороны. За счет эксцентричного расположения образуются зоны разрежения и сжатия.

2.4 центробежный

Центробежный (турбинный) ТНВД в сборе

Самый распространенный тип конструкции. В рабочей камере размещено турбинное колесо, при вращении которого топливо впрыскивается в магистраль за счет центробежной силы. Этот насос сочетает в себе производительность, тихую работу и надежность.

2.5. Сливной насос

Типовой график работы топливного насоса поршневого типа

В основном, поршневая насосная система используется в топливных насосах высокого давления. Но встречаются и редкие модели электронасосов низкого давления, где используется такая схема работы. Как правило, это два поршня, работающих в противофазе. С помощью системы клапанов в рабочей камере создается вакуум и давление, поэтому топливо поступает в магистраль.

3. Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Типовая схема работы поршневой пары с ТНВД

Невозможно обойти вниманием этого монстра, без которого уже невозможно представить работу дизеля. Топливный насос высокого давления также относится к механическому типу насоса, приводимого в движение коленчатым валом двигателя. В зависимости от конструкции ТНВД может подавать топливо к форсункам под давлением 600 бар и выше. Вместе с ТНВД идет подкачивающий насос, который образует с ним единый модуль, благодаря чему система обеспечивает непрерывный поток топлива, даже если зима за бортом, дизель загустел и фильтр вырос.

4. Погружной

Типовое расположение погружного топливного насоса в баке

Устанавливается непосредственно в бензобак на автомобиле. Как ни странно, это оказалось оптимальным решением для электронасосов: пузырьки воздуха не попадают в корпус, бензин отводит тепло и является отличным изолятором, так что можно не опасаться замыкания проводов насоса. Кроме того, погружной насос не нуждается в дополнительных форсунках для перекачки и слива лишнего топлива.

5. Дистанционное управление

Как следует из названия, выносные насосы монтируются не внутри бензобака, а в другом месте: вдоль топливной магистрали, возле двигателя и т д. Такой тип расположения встречается на старых моделях автомобилей, и ТНВД и подкачивающие насосы относятся к одному и тому же категория.

Плунжерные подкачивающие насосы

Основной тип механических насосов низкого давления для дизельных двигателей.

Устанавливается непосредственно на блок двигателя.

Подпружиненный поршень перемещается в цилиндрической полости корпуса посредством эксцентрика на валу вспомогательного двигателя. Через впускной клапан дизель из подающей магистрали всасывается в поршневую камеру и выталкивается из нее рабочим ходом поршня через выпускной клапан в напорную магистраль. Оба клапана шаровые.

Для устранения воздушных пробок в подающем трубопроводе бустерный поршневой насос может иметь дополнительный ручной поршневой привод.

Поршневые бустерные насосы развивают давление 30-40 бар и имеют большой запас производительности.

Рабочий зазор поршня цилиндра составляет ок. 3,0 мкм. При износе и увеличении зазора развивающееся давление резко снижается.

Поршневая пара смазывается только топливом. Работоспособность всех топливных устройств поршневого типа зависит от качества и характеристик дизельного топлива.

Виды электрических ТН

Существует три основных типа электрических топливных насосов – шестеренчатые, центробежные и роликовые.

Шестеренный насос

В шестеренчатом насосе топливо подается ротором (внутренняя шестерня, подвижная), который эксцентричен по отношению к статору (внешняя шестерня, неподвижная). При вращении ротора боковые части зубьев образуют небольшие камеры, меняющие размер в зависимости от того, где проходит статор.

На входе камеры имеют максимальный размер и поглощают топливо за счет нагнетания. По мере его вращения относительно статора камера уменьшается в размерах, обеспечивая тем самым подачу и впрыск топлива на выходе из насоса.

Роликовый насос

Аналогичный принцип используется в роликовом насосе, где подача топлива также осуществляется за счет эксцентричного расположения вращающегося ротора с подвижными роликами и неподвижным статором. Ролики перемещаются в специальных канавках ротора. Пространство, возникающее между ротором и роликом, полностью заполняется топливом в тот момент, когда ролик под действием центробежной силы стремится максимально вырваться из ротора.

Продолжая вращаться, ротор перемещает ролики относительно статора, форма которого изменяется, заставляя ролики прижиматься к центру оси вращения ротора, тем самым сжимая топливо. На выходе создается дополнительное условие, при котором выходное отверстие открывается и топливо под высоким давлением удаляется из насоса.

Как проверить давление топливного насоса?

Распространенной проблемой топливной системы является низкое давление дизельного насоса. Давление в системе должно быть более 3 бар. Самый эффективный способ проверить давление в топливном насосе — использовать манометр, с помощью которого можно измерить давление в топливной рампе. Результаты измерений необходимо сравнить с нормальным значением для конкретной модели. Проверка давления в топливном насосе позволяет определить неисправность регулятора давления топлива в рампе, поломку топливного насоса или сильное загрязнение фильтра.

Магистральные ТНВД системы Common Rail

В таких насосах, которые в основном работают с дизельными двигателями, топливо перед впрыском в форсунки собирается в специальной рампе. Промежуточный аккумулятор в ТНВД служит для создания достаточного давления (но не слишком высокого), а также для компенсации потерь, вызванных выходом из строя отдельных форсунок. В зависимости от требуемого уровня мощности прокачки конструкторы могут устанавливать в такие системы один, два или три поршня.

Способы дозирования топлива в ТНВД

Циклическая подача дизельного двигателя, в отличие от инжекторных и карбюраторных бензонасосов, обеспечивает более точное потребление энергии. За счет дополнительного устройства – перепускного клапана излишки топлива удаляются при избыточном давлении.

В классификации используются три типа единиц:

• С дросселированием в момент подачи топлива;
• С функцией отключения;
• С комбинированной дозировкой.

Регулятор объема топлива может быть механическим (пружинным) или электронным.

Что такое ТНВД и для чего он нужен

Современные дизельные и бензиновые двигатели приводятся в действие насосами высокого давления. Благодаря точной и своевременной дозировке топлива улучшаются динамика и мощность, разгонные показатели и снижается расход энергии. Впрыск смеси под высоким давлением происходит через форсунки. Такой подход создает условия для полного сгорания топлива.

Основной рабочий узел

Эта пара состоит из двух частей – поршня (он же поршень) и втулки (втулки). Так как в узле создается высокое давление, не допускаются протечки между составляющими элементами. Поэтому рабочие поверхности поршня и гильзы имеют высокую степень обработки, поэтому пару нередко называют прецизионной.

Пара марок

Суть пары основана на возвратно-поступательном движении поршня внутри втулки. При этом по каналам или клапанам топливо поступает в верхнюю полость поршня и удаляется после сжатия.

Работа поршневой пары

Работает все так: при движении поршня вниз открывается канал или клапан подачи (в зависимости от ТНВД), и в полость нагнетается топливо. По мере движения вверх подача прекращается (закрывается канал или клапан) и поршень начинает сжимать дизельное топливо. При достижении определенного значения давления выпускной клапан открывается и дизель (уже в сжатом состоянии) поступает в магистраль, ведущую к форсункам.

В целом работа самой поршневой пары очень проста, но есть много нюансов и особенностей, в том числе и конструктивных, влияющих на функционирование этого устройства. Поэтому принцип работы ТНВД следует рассматривать отдельно для каждого из этих типов.

Механический ТН

Этот тип насоса приводится в действие распределительным валом двигателя. Вращение эксцентрика вызывает нажатие рычага (ползунка). На снимке отечественная конструкция, состоящая из рычага и балансира. У зарубежных производителей более распространена схема с двуплечим рычагом (коромыслом).

Тяга насоса с диафрагмой при воздействии толкателя на балансир преодолевает сопротивление пружины, опускается и всасывает топливо через впускной клапан. Как только эксцентрик сбрасывает давление, пружина возвращает диафрагму, нагнетая топливо в карбюратор через выпускной клапан. При заполнении поплавковой камеры в пространстве над мембраной возникает давление, которое пружина не может преодолеть. А поскольку балансир и тяга насоса не связаны, балансир может двигаться пассивно. Как только давление в поплавковой камере падает, диафрагма выталкивает бензин – работа топливного насоса возобновляется.

Признаки и причины неисправности

ТНВД по устройству остается механизмом, который трудно диагностировать в гаражных условиях. Устранение неполадок происходит на специальных стойках. В большой группе факторов, подтверждающих проблемы в основном или другом типе ТНВД, — наличие в системе посторонних сред — воды, топлива и загрязнений. На практике проблемы с помпой обнаруживаются по повышенному расходу топлива, перегреву двигателя, падению динамики и мощности, увеличению количества дыма в выхлопных газах. О неисправности форсунок будет свидетельствовать затрудненный запуск двигателя, перебои на холостом ходу и повышенный шум при езде.

Распространенные неисправности

Электрический топливный насос имеет довольно большой ресурс, который заложен в нем инженерами. Но такой ресурс становится реальным только при соблюдении ряда условий, которые далеко не всегда достигаются в процессе эксплуатации.

Учтите, что топливный насос далеко не самый дешевый элемент, поэтому лучше будет организовать условия для работы насоса максимально приближенные к идеальным. Добавим, что сделать это любому ответственному автовладельцу не составит особого труда.

Основными врагами насосов являются:

1. Езда с почти пустым топливным баком;
2. Грязный топливный фильтр или сетка топливного насоса;

В первом случае насос плохо охлаждается из-за отсутствия нужного количества топлива в баке, а также возрастает риск защемления осевшей на самое дно грязи и даже воздуха из бака. Все это может послужить причиной снижения ресурса и/или выхода из строя топливного насоса. Старайтесь заправляться сразу и сразу после того, как загорится сигнализатор, а еще лучше иметь в баке не менее 5-10 литров аварийного запаса.

Вторая причина проблем с бензонасосом – использование грязного, некачественного топлива и несвоевременная замена фильтров. Топливный насос должен постоянно поддерживать рабочее давление. Прибору гораздо труднее проталкивать топливо через забитые фильтры, а это свидетельствует о неизбежном увеличении нагрузки на насос и повышенном износе.

Где находится топливный насос и его комплектующие?

Информацию о том, где находится топливный насос, необходимо искать в документации на автомобиль. Каждая марка и модель автомобиля имеет свою конструкцию элементов топливной системы.

Если говорить о том, где установлен механический топливный насос, то чаще всего его можно найти вне топливного бака. Механический насос приводится в действие специальным эксцентриком. Он состоит из корпуса, штока, толкателя, диафрагмы, фильтра и других элементов.

Внутри бака часто устанавливают электрические насосы. Конструктивно они состоят из обратного клапана, электроконтакта, крыльчатки, электродвигателя и других элементов, различающихся в зависимости от типа электронасоса. По типу устройства они делятся на вакуумные, роликовые, шестеренчатые, поршневые и центробежные.

Топливный насос электрический

Электрический топливный насос используется в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, оснащенных системой распределенного впрыска топлива.

Кроме того, этот тип насоса можно использовать как на дизельных, так и на бензиновых двигателях с системой непосредственного впрыска топлива. В этом случае в контур низкого давления встроен электрический ТН для подачи топлива к насосу высокого давления.

Электрический ТН способен создавать рабочее давление в пределах 0,3 – 0,7 МПа. Электробензонасос может быть установлен как в топливопроводе, так и непосредственно в топливном баке.

Чаще всего насос устанавливается внутри бака, что обеспечивает более быстрое охлаждение насоса за счет его погружения в топливо.

Конструкция электрического топливного насоса

Электронасос состоит из:

• привод электрического типа (электродвигатель);
• металлический корпус;
• датчик расхода топлива;
• прием топлива;
• маска топливного фильтра;
• клапаны — обратные и редукционные

Конструктивно электробензонасос можно разделить на две части: электродвигатель и, непосредственно, насос. Обе части объединены в металлическом корпусе. Все элементы насоса находятся в постоянном контакте с топливом.

Это возможно благодаря высокому электрическому сопротивлению бензина, который действует как изолятор и предотвращает короткие замыкания.

Работу насоса обеспечивают два клапана: редукционный и обратный. Обратный клапан обеспечивает закрытие топливной системы при остановленном двигателе.

Редукционный клапан необходим для поддержания необходимого давления в топливной системе, что обеспечивается отсеканием избытка топлива.

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для точной дозировки топлива и подачи его в определенное время под высоким давлением к форсункам.

Автомеханики и водители часто называют ТНВД топливной аппаратурой.

В настоящее время многопоршневые ТНВД с механическим приводом постепенно уступают место в дизельных энергетических системах более совершенным конструкциям, таким как компьютеризированные насосно-форсуночные системы и роторные распределительные насосы, используемые в энергетических системах Common Rail. Тем не менее, насосы классической конструкции до сих пор широко используются на двигателях многих автотракторов.

Классификация ТНВД

Топливные насосы высокого давления классифицируют по следующим признакам:

по количеству марок:

• многопоршневой (на каждый цилиндр приходится один поршень);
• распределительный (один поршень подает топливо на несколько цилиндров);

Многопоршневые ТНВД могут быть выполнены с рядным или V-образным корпусом.

по типу работы поршня:

• механический;
• гидравлический;
• пневматический;

по способу дозирования топлива:

• с регулированием количества подаваемого топлива за цикл (отсечкой);
• с регулированием цикловой подачи дросселированием на входе (изменение наполнения топливом верхнего объема поршня с помощью дросселирующего устройства в канале, подающем топливо на входное окно; применяется в распределительных насосах).

Распределительные ТНВД делятся на поршневые и роторные.

Многоплунжерные ТНВД с механическим приводом

В автомобильных дизелях широкое распространение получили многопоршневые насосы с механическим управлением и контролем количества подаваемого топлива при останове. Рассмотрим устройство такого насоса на примере ТНВД двигателя ЯМЗ-236, который относится к рядным насосам поршневого типа и обеспечивает давление впрыска 16 МПа (рис. 1).

В нижней части корпуса насоса 1 на двух шарикоподшипниках установлен распределительный вал 12 с зубчатым колесом 11. На распределительном валу установлены профилированные кулачки 19 по числу цилиндров двигателя и эксцентрик привода топливного насоса, который крепится к привалочной плоскости ТНВД.

Роликовые толкатели 18 установлены в переборке корпуса против каждого кулачка. Валы роликов 15 входят своими концами в пазы корпуса насоса, препятствуя проворачиванию толкателей. В центр толкателей ввернуты регулировочные болты 40, на которые опираются поршни насосных секций. Все секции устроены одинаково, они взаимозаменяемы, а их количество равно количеству цилиндров двигателя.

Насосная секция состоит из втулки 35 с поршнем 6, выпускного клапана 33 с седлом 34, пружиной 32 и стопором 31, якоря 7, вращающейся втулки 16 с зубчатым венцом 4, толкателя 18 с осью и ролик 15, пружина 38 для поршня и опорные пластины 28 и 39.

Гильза поршня фиксируется в корпусе стопорным винтом.

Поршень и его гильза образуют так называемую поршневую пару. Поршневая пара изготовлена ​​из хромомолибденовой стали и закалена до высокой твердости. После окончания обработки подбором поршни и гильзы собираются так, чтобы обеспечить зазор 5…2 мкм в их сопряжении.

Выпускной клапан 33 и его седло 34 изготовлены с одинаковой точностью, поэтому эти детали называются прецизионными и не подлежат замене.

Седло выпускного клапана прижато к втулке поршня с помощью резьбовой муфты 7 через уплотнительную медную прокладку. К штуцеру крепится труба высокого давления, которая соединяет секцию насоса с патрубком. Кулачок 19, толкатель 18 и пружина 38 обеспечивают возвратно-поступательное движение поршня 6.

Втулка 35 поршня закреплена в корпусе стопорным винтом 29. Вращающаяся втулка 16 свободно размещается на втулке, а выступы 17 на поршне входят в вертикальные пазы в нижней части втулки. На верхнем конце вращающейся втулки крепится зубчатый венец 4, находящийся в зацеплении с общей для всех секций рейкой, которая может перемещаться по корпусу ТНВД.

При движении рейки по корпусу ТНВД втулка 16 вращается на втулке поршня и, воздействуя на выступы 17 поршня, вращается, в результате чего изменяется количество подаваемого к форсункам топлива. Ход рельса ограничивается стопорным винтом 37, который входит в его продольный паз.

Задний конец рейки соединен со штоком 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9. Передний конец рейки, выступающий из насоса, закрыт колпачком, в который ввернута винтовая пробка 2, ограничивающая подача топлива при заезде автомобиля. Положение остановки установлено на заводе и опломбировано.

Подача топлива к поршневым парам осуществляется по каналу 36, а сброс — по каналу 30, на переднем конце которого установлен перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16…0,17 МПа, клапан открывается и перепускает части топлива в бак.

Воздух, попавший в каналы насоса, выпускается через отверстие, закрытое пробкой 8.

Насос приводится в действие шестерней от коленчатого вала двигателя через впрыск топлива.

Муфта состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полумуфте закреплены два вала 27 с установленными на них центробежными грузами 25, в выемках которых установлены пружины 22. Пружины опираются одной стороной на валы 27, а другой — на опорные штифты 21 ведущей полумуфты 23. Механизм сцепления закрыт крышкой 24, которая навинчена на резьбу ведомой полумуфты.

Устройство и работа насосной секции ТНВД

На рис. 2 показана работа насосной секции ТНВД.

Основными частями топливной секции являются поршень и его гильза. Втулка имеет два окна: верхнее входное 6 и нижнее перепускное 11. Входное окно расположено в полости впускного канала ТНВД, а перепускное окно — в полости выпускного канала.

Поршень имеет спиральную канавку, верхняя кромка которой (режущая кромка 5) заострена. В верхней части поршня осуществляется осевое сверление, которое переходит в радиально-спиральную канавку.

Каждая секция ТНВД работает следующим образом.

При нахождении поршня в нижнем положении (рис. 2, а) топливо поступает в полость А из впускного отверстия под давлением, которое создает топливный насос. При наезде кулачка 1 на толкающий валик 2 поршень начинает двигаться вверх, при этом часть топлива возвращается во впускное окно (рис. 2, б).

Когда поршень закроет впускное окно (рис. 2, в), топливо в полости А будет заперто, что приведет к резкому увеличению давления — это момент начала впрыска. Дальнейшее движение поршня приводит к открытию выпускного клапана 9, и топливо поступает в форсунку — в этот момент начинается подача. По времени моменты начала впрыска и начала подачи практически совпадают.

При дальнейшем движении поршня отсечка 5 откроет перепускное окно (рис. 2г), где давление составляет 0,1…0,12 МПа. Топливо из полости А за счет разности давлений вдоль выемки в поршне и отсечной канавки начнет поступать в перепускное окно 11. Давление в полости А резко упадет. Выпускной клапан 9 опустится на седло. Подача топлива прекратится, что будет соответствовать окончанию подачи (топливная отсечка).

Поршень продолжит двигаться вперед, но подачи топлива не будет, оно будет поступать в выпускное отверстие.

Ход поршня, соответствующий расстоянию от начала перекрытия впускного окна до начала открытия перепускного окна, называется активным или рабочим. Величина для разных насосов при полной подаче составляет 0,8…2 мм.

Таким образом, подача топлива под высоким давлением обусловлена ​​малым зазором в поршневой паре и высокой скоростью движения (в момент начала подачи она превышает 1,6 м/с).

Количество подаваемого топлива регулируется вращением поршня вокруг своей оси, при этом начало подачи происходит одновременно (перекрытие выходного окна верхней кромкой поршня). Однако кромка отсечки подходит к перепускному окну по-разному (в зависимости от степени поворота поршня), и поэтому окончание подачи топлива может наступить рано или поздно. Следовательно, будет подаваться меньше или больше топлива.

Если поршень выдвинут, то момент закрытия впускного окна произойдет раньше, подача начнется раньше, и наоборот. При регулировке начала подачи изменяется не длина поршня, а длина толкателя поворотом регулировочного болта 40 (см рис. 1).

Выпускной клапан отделяет надпоршневое пространство топливной секции от внутренних полостей инжекторного топливопровода и разгружает его от высокого давления в период между впрысками топлива.

В результате обеспечивается более резкое прекращение подачи и предотвращается или сводится к минимуму дополнительный впрыск топлива.

Топливопровод высокого давления разгружается разгрузочным ремнем 7 (рис. 2) на выпускном клапане по мере его движения вниз, когда этот ремень играет роль поршня, отсасывающего топливо из выпускного трубопровода.

Особенности устройства ТНВД двигателя КамАЗ-740

На двигателях КамАЗ-740 установлены V-образные ТНВД с углом развала между секциями 75˚ (рис. 3).

Корпус насоса 1 имеет механизм поворота поршней, соединенных с правой и левой направляющими. Рельсы воздействуют на вращающиеся втулки поршней, расположенных в два ряда. Каждая секция насоса, в отличие от насосов марки ЯМЗ, имеет свой корпус 13, а на толкателе вместо регулировочного винта установлена ​​регулировочная пята 5 определенной толщины. Принцип работы насосной секции этого ТНВД такой же, как и на дизелях марки ЯМЗ».

К передней крышке ТНВД крепится топливный насос, приводимый в движение эксцентриковым распределительным валом через шток.

V-образная форма ТНВД позволила добиться более компактной конструкции ТНВД с укороченным распределительным валом, в результате чего появилась возможность повысить жесткость и увеличить давление впрыска до 18 МПа.

Прецизионные части насосов смазываются дизельным топливом, остальные части подключаются параллельно системе смазки двигателя.

Центробежные топливные электронасосы

Современный центробежный топливный агрегат представляет собой электродвигатель постоянного тока, на валу которого напрессовано пластиковое колесо, многолопастная турбина.

Электродвигатель с рабочим колесом и регулирующими частями заключен в металлический корпус с пластмассовой крышкой. В корпусе имеется всасывающая трубка, в крышке — напорная трубка и клеммная колодка. Крышка закатывается в корпус, топливный блок не разбирается и не ремонтируется.

Во время работы обмотки двигателя охлаждаются перекачиваемым топливом.

При использовании в качестве бустера в системе питания дизельного двигателя он может быть установлен непосредственно в топливном баке или в любой части магистрали, ведущей к ТНВД.

В топливных системах инжекторных бензиновых двигателей электрический топливный насос расположен в топливном модуле, погруженном в бензобак. Кроме того, в топливном модуле смонтированы фильтр грубой очистки, регулятор давления топлива, всасывающий и обратный трубопроводы, датчик уровня жидкого топлива, электропроводка и разъем питания и управления.

Электроцентробежные насосы для топлива развивают давление от 2,0 до 10,0 бар, производительность в зависимости от мощности двигателя автомобиля от 75 до 200 и более л/ч.

Потребляемый ток достигает 10 ампер и более.

Питание на электродвигатель подается с помощью силового реле, управляемого ECM. Силовая цепь оснащена предохранителем, расположенным в общем блоке. При выходе из строя топливного блока на приборной панели появляется символ «check engine» и код ошибки.

Диафрагменные насосы подачи топлива.

В корпусе насоса, разделенном на две части, находится гибкая мембрана, совершающая возвратно-поступательные движения под действием рычага и возвратных пружин.

В нижнеклапанных безбензиновых двигателях рычаг перемещается с помощью эксцентрика на распределительном валу, в верхнеклапанных — с помощью эксцентрика вала привода вспомогательных агрегатов.

Всасываемый мембраной бензин проходит через мелкоячеистый фильтр и впускные клапаны, через выпускные клапаны поступает в карбюратор.

Мембранные агрегаты развивают давление до 2 бар, их производительность прямо пропорциональна частоте вращения двигателя и достигает 60 л/ч.

Рабочая мембрана может состоять из двух или трех слоев.

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

Все типы мембранных насосов оснащены ручным рычагом заполнения.

Производительность и долговечность диафрагменных типов в значительной степени зависят от сопротивления клапанов и материала диафрагмы, который изнашивается микрочастицами, присутствующими в топливе.

Срок службы диафрагменных насосов невелик и обычно не превышает 50-70 тысяч километров.

Клапаны ТНВД

В ТНВД с рядным расположением поршневых пар для ограничения объемного расхода и обратного потока используются напорные клапаны, а также клапаны постоянного давления.

Клапаны обратного потока используются для гашения волн обратного давления топлива, возникающих при закрытии форсунки, уменьшая износ форсунки и впрыск топлива в цилиндры двигателя. Клапан устанавливается как дополнительный клапан над обычным клапаном перед топливной магистралью высокого давления, идущей к форсунке.

Рис. Муфта топливного насоса высокого давления с нагнетательным клапаном:

а – с объемным клапаном и ограничением обратного потока; б — с клапаном постоянного расхода; 1 — корпус клапана давления; 2 — обратный клапан; 3 — средний объем; 4 — разгрузочный ремень; 5 — шаровой клапан; 6 — втулка клапана; 7 — выпускной клапан; 8 — жиклер; 9 — обратный клапан

Клапан состоит из головки с конической фаской, разгрузочного пояса 4 и вала с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена ​​пружина 3, которая прижимает его к седлу. При подаче топлива предохранительный пояс вместе с конусом клапана поднимается над направляющей втулкой и топливо под давлением поступает в форсунку. Когда основной клапан закрыт, обратный клапан перекрывает доступ к обратным волнам топлива.

Клапаны постоянного расхода используются на ТНВД с давлением впрыска более 800 кг/см2 для уменьшения кавитации. При подаче топлива через нагнетательный клапан в конце такта нагнетания шаровой обратный клапан открывается обратными волнами давления топлива, и система подачи топлива действует как нагнетательный клапан с перепуском газа. При падении давления клапан закрывается, при этом поддерживая постоянное давление в магистрали.

Движение поршня в гильзе с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия выпускного отверстия называется активным ходом поршня, который в основном определяет количество подаваемого топлива за цикл топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота поршня посредством рейки 5. При разных углах поворота поршня за счет винтовой кромки открывающие моменты розетка будет перенесена. При этом, чем позже открывается выход, тем больше топлива можно подать к форсункам.

Рис. Схема изменения подачи топлива:

1 — втулка; 2 — вход; 3 — поршень; 4 — спиральный край; 5 — рейка

На рисунке показаны следующие положения винтовой кромки поршня во время рабочего цикла топливной секции:

• положение а — нулевая подача топлива. Поршень 3 поворачивают так, чтобы его продольная канавка располагалась в сторону выпускного отверстия, в результате чего при движении поршня вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается
• положение б — промежуточная подача, так как при повороте поршня 3 по часовой стрелке объем вытесняемого топлива уменьшается, так как выпускное отверстие открывается раньше
• положение с — максимальная подача топлива и наибольший активный ход поршня 3. При этом расстояние от спиральной кромки 4 поршня до выпускного отверстия будет наибольшим

Особенности конструкции и принцип функционирования рядного ТНВД

Рядный вид является «родоначальником» ТНВД, так как именно эти ТНВД использовались в первых дизельных установках, и он до сих пор находит применение, хотя и уже ограниченное.

Его особенность заключается в том, что каждая форсунка имеет свою топливную секцию (с одной рабочей парой). Все секции размещены в ряд, отсюда и название типа ТНВД. Вариантом его является V-образный насос, где секции расположены в два ряда. Также стоит отметить, что он полностью механический, и только в последних модификациях стали использовать электромеханические регуляторы момента подачи топлива.

V-образный ТНВД

В нем поршни приводятся в движение распределительным валом, получающим вращение через привод от коленчатого вала. При этом кулачки на поршни в разрезе воздействуют не напрямую, а через роликовые толкатели. Возвратное движение поршня обеспечивается пружиной.

Интересно, что в ТНВД такого типа организовано количество топлива, подаваемого к форсункам после сжатия. Для этого в гильзе было сделано два отверстия – входное и выходное, первое было ниже второго. На рабочей поверхности поршня также выполнена винтовая канавка. За счет поворота втулки по отношению к поршню можно регулировать части подачи топлива.

А работает все так: при движении вверх поршень закрывает оба отверстия, и начинается сжатие топлива. Но когда он поднимается до определенного уровня, канавка на поршне соединяется со сливным отверстием, из-за чего давление падает, когда топливо начинает течь по канавке, и выпускной клапан закрывается, прекращая впрыск в магистраль . Изменяя расположение дренажного отверстия относительно поршня, можно регулировать уровень его совпадения с канавкой.

Например, когда двигатель работает под нагрузкой, необходимо добавить больше топлива. Для этого втулку поворачивают так, чтобы отверстие с проточкой захлопнулось как можно позже, тем самым увеличив долю дизельного топлива, которое пройдет через выпускной клапан.

Для поворота втулки используется рейка, имеющая постоянное зацепление с зубчатым сектором, закрепленным на внешней поверхности втулки. Причем эта рейка воздействует на все топливные секции одновременно, обеспечивая синхронное дозирование.

Встроенный впрыскивающий насос

Как уже было сказано, кроме сжатия, ТНВД также обеспечивает соблюдение момента впрыска. Причем в рядном типе это организовано очень просто – поршневая пара работает ровно в конце такта сжатия. Но здесь есть очень важный момент – чем больше доля впрыскиваемого топлива, тем больше времени требуется для его подачи. Это означает, что при работе двигателя под нагрузкой впрыск должен начинаться раньше.

И это обеспечивает пре-регулятор опережения впрыска. В полностью механическом насосе на распределительном валу насоса установлена ​​центробежная муфта.

В конструкцию этой муфты входят подпружиненные грузы, которые за счет центробежной силы могут расходиться и преодолевать усилие пружин. Это отклонение заставляет распределительный вал изменять свой угол (вращаться) по отношению к трансмиссии. То есть, чем выше скорость вращения этого вала, тем на больший угол его поворачивают грузы. В результате кулачок раньше ударит по толкателю поршня и изменится время начала впрыска.

Центробежная муфта

В конструкции также используется электромеханический регулятор крутящего момента для подачи топлива. В такой конструкции электроника следит за параметрами работы силовой установки с помощью датчиков и управляет на основе угла начала подачи дизеля через исполнительные механизмы.

Механический регулятор в данный момент для подачи топлива

Рядные насосы отличаются высокой надежностью и неприхотливостью к качеству топлива. Однако из-за ряда недостатков, в том числе значительных габаритных размеров и относительно медленной реакции на изменение режима работы двигателя, применение ТНВД этого типа в настоящее время ограничено. Он до сих пор используется на тяжелой технике, так как для автомобильного транспорта его заменили насосы других типов.