Доброго времени суток уважаемые посетители сайта Я-АВТОЛЮБИТЕЛЬ.

Топливный насос предназначен для подачи топлива из топливного бака к карбюратору или форсункам. Топливный насос может быть механическим или электрическим.

Топливный насос назначение и классификация

Подача топлива в карбюратор или топливный насос высокого давления (ТНВД) может осуществляться самотеком, для этого необходимо установить топливный бак выше карбюратора или ТНВД. Топливный бак, как правило, размещается ниже уровня карбюратора, и возникает необходимость принудительной подачи топлива из бака к карбюратору или ТНВД, данную функцию выполняет топливный насос. Топливный насос предназначен для принудительной подачи топлива к карбюратору (карбюраторный двигатель), или ТНВД (дизельный двигатель). На инжекторных двигателях топливный насос принудительно подает топливо в топливную рампу, а далее к форсункам.  На дизельных двигателях топливный насос подающий топливо из бака к ТНВД называется помпой. Топливные насосы могут быть механическими или электрическими. Топливный насос входит в состав системы питаниядвигателя.

Бензиновый насос диафрагменного типа

В состав бензинового насоса диафрагменного типа входит корпус 7 (Рисунок 1), крышка 3 и головка 5. Двуплечий рычаг 15, находящийся в корпусе насоса, предназначен для передачи воздействия на диафрагму насоса. Диафрагма 6 должна быть эластичной и стойкой к бензину материалом для изготовления диафрагмы служит специальная лакоткань или бензостойкая резина. Тарелки 1 предназначены для соединения диафрагмы со штоком 10, нижняя часть штока соединяется с двуплечим рычагом, приводящим бензонасос в действие. Нагнетательная пружина 9 устанавливается под диафрагму. В головке бензонасоса 5 есть две, разделенные перемычкой: полости всасывающая и нагнетательная. Всасывающая полость имеет клапан 8, с установленным над ним, сетчатым фильтром 4, нагнетательная полость закрыта клапаном 2. Рассмотрим принцип работы механического бензонасоса диафрагменного типа (Рисунок 1 б и в).

Рисунок 1. Устройство механического бензонасоса мембранного типа. а — устройство; б, в — принцип работы; Устройство бензонасоса диафрагменного типа

  1.  тарелки;
  2. выпускной клапан;
  3. крышка;
  4. сетчатый фильтр;
  5. головка;
  6. диафрагма;
  7. корпус;
  8. впускной клапан;
  9. пружина;
  10. шток;
  11. сальник;
  12. рычаг ручной подкачки;
  13. ось;
  14. возвратная пружина;
  15. двуплечий рычаг;

Привод бензонасоса осуществляется при помощи специальной штанги от эксцентрика распределительного вала, при вращении распределительный вал эксцентриком передает усилие на штангу, поднимая ее. Штанга поднимаясь, перемещает наружный конец двуплечего рычага 15, двуплечий рычаг внутренним концом перемещает вниз шток диафрагмы 10, вместе  с тарелками, диафрагма 6 прогибается, над ней создается разрежение. Топливо под действием разрежения поступает по трубопроводу из бака, через сетку 4 к впускному клапану 8, заполняя пространство над диафрагмой. Нагнетательная пружина 9 при этом сжата, а выпускной клапан закрыт. Как только эксцентрик сходит с наружного конца двуплечего рычага 15, диафрагма перемещается вверх под действием нагнетательной пружины 9, бензин вытесняется через выпускной клапан 2, поступая в выпускной канал бензонасоса, а из него к карбюратору. Подача топлива бензонасосом должна обеспечивать максимальный расход топлива карбюратором. Рычаг 12 необходим для ручной подачи топлива в карбюратор при неработающем двигателе. При заполнении поплавковой камеры карбюратора отверстие в подводящем топливопроводе карбюратора перекрывается, соответственно клапан 2 открыться не может, пружина 9 остается сжатой. При сжатой пружине диафрагма растянута, до тех пор, пока двигатель не израсходует часть топлива из поплавковой камеры пружина 9 не в состоянии вытолкнуть топливо, подача топлива в карбюратор прекращается.

Топливоподкачивающая помпа

Топливоподкачивающая помпа предназначена для подачи дизельного топлива в топливный насос высокого давления, подкачивающие помпы, как правило поршневые. В состав топливоподкачивающей помпы (Рисунок 2) входит корпус 2, поршень 1 находящийся внутри топливоподкачивающей помпы, а так же впускной клапан 10 и нагнетательный клапан 3. Отверстие корпуса тщательно обрабатывается для обеспечения свободного перемещения поршня. При работе двигателя поршень с одной стороны подвергается воздействию пружины 11, а с другой стороны на поршень воздействует шток 6, толкатель 5 воздействует на конец штока 6. Толкатель 5 приводится в действие при помощи эксцентрика, расположенного на валу топливного насоса, в сторону эксцентрика толкатель отжимается при помощи пружины. Рассмотрим принцип работы топливоподкачивающей помпы (Рисунок 2 б). Топливоподкачивающий насос устройство, описание принцип работы

  1. поршень;
  2. корпус;
  3. нагнетательный клапан;
  4. выпускной топливопровод;
  5. толкатель;
  6. шток;
  7. насос ручной подкачки;
  8. рукоятка;
  9. поршень;
  10. впускной клапан;
  11. пружина;
  12. впускной топливопровод;

Для подачи топлива в топливный насос высокого давления требуется два хода поршня, один из которых называется вспомогательным. При вращении вала топливного насоса эксцентрик набегает на ролик толкателя 5, толкатель поднимается, перемещая поршень 1, пружина 11 при этом сжимается. При перемещении поршня вверх давление над ним возрастает, а под поршнем создается разрежение. При увеличении давления топлива впускной клапан 10 закрывается, а нагнетательный клапан 3 открывается, топливо перекачивается из надпоршневого пространства в подпоршневое. Данный ход поршня является вспомогательным. Как только эксцентрик сходит с ролика толкателя воздействие на поршень прекращается, поршень начинает перемещаться вниз под действием пружины 11. Давление под поршнем при этом возрастает, топливо из под него вытесняется в нагнетательный топливопровод, проходя фильтр тонкой очистки, топливо подается в топливный насос. Данный ход поршня называется основным. При перемещении поршня вниз над ним создается разрежение, топливо из бака, пройдя фильтр грубой очистки, поступает в помпу, клапан 10 при этом открывается. Далее цикл повторяется. При уменьшении количества топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, давление под поршнем помпы возрастает, сила пружины частично уравновешивается, соответственно ход поршня ограничивается. При увеличении количества топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, давление под поршнем снижается, все топливо из помпы подается в топливный насос. Таким образом количество топлива, подаваемого в топливный насос, регулируется автоматически. Для удаления воздуха из системы и заполнения ее топливом после длительного простоя или попадания в неё воздуха существует насос ручной подкачки топлива. При перемещении рукоятки 8 и поршня 9 вверх в результате разрежения открывается впускной клапан 10, цилиндр заполняется топливом. При перемещении рукоятки с поршнем вниз впускной клапан закрывается, открывается нагнетательный клапан 3, топливо поступает к фильтру тонкой очистки. После удаления воздуха из топливной системы рукоятку 8 опускают и закручивают до упора.

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи топлива в цилиндр двигателя под высоким давлением, порция подаваемого топлива точно отмерена. Топливный насос высокого давления (ТНВД) может быть двух видов прямого воздействия и с аккумуляторным впрыском (Common Rail). В топливном насосе высокого давления (ТНВД) прямого воздействия давление создается при помощи плунжеров, при этом нагнетание и впрыск происходят одновременно. При аккумуляторном впрыске давление создается в общем гидроаккумуляторе, впрыск топлива и нагнетание давления два отдельных процесса. Далее в статье будет рассматриваться рядный топливный насос высокого давления (ТНВД) прямого воздействия. Основным элементом топливного рядного типа является секция, в состав секции входит плунжерная пара (Рисунок 3), состоящая из плунжера 9 и гильзы 12, пружины 3. Так же в состав секции входит нагнетательный клапан 14, седло 13, кулачек вала топливного насоса.

Рисунок 3. Устройство секции рядного топливного насоса высокого давления.

Устройство секции рядного топливного насоса высокого давления

  1.  рейка;
  2. винт;
  3. пружина;
  4. тарелка пружины;
  5. регулировочный болт толкателя;
  6. корпус толкателя;
  7. ролик;
  8. кулачок;
  9. плунжер;
  10. втулка;
  11. зубчатый венец;
  12. гильза плунжерной пары;
  13. седло клапана;
  14. нагнетательный клапан;

Основным элементом секции является плунжерная пара, материалом для её изготовления служит легированная сталь. Поверхность плунжера и гильзы подвергаются термической обработке, после обработки поверхности гильзы и плунжера тщательно притирают друг к другу, для достижения минимальных зазоров между ними (0,001…0,002 мм). Детали плунжерной пары не взаимозаменяемы, рассмотрим принцип работы секции топливного насоса (Рисунок 4).

Рисунок 4. Схема работы секции ТНВД а — заполнение гильзы; б — подача топлива в форсунку; в — конец подачи топлива (отсечка); г — поворот плунжера в сторону увеличения подачи топлива; д — положение плунжера при выключенной подаче топлива;

Пинцип работы секции ТНВД

  1. плунжер;
  2. гильза;
  3. седлонагнетательный клапан;
  4. впускная часть П — образного канала;
  5. нагнетательный клапан;
  6. пружина;
  7. перепускное отверстие гильзы;

 

Наполнение гильзы топливом (Рисунок 4а), осуществляется через впускную часть П – образного канала 4,  плунжер 1 при этом движется вниз. При движении плунжера вверх (Рисунок 4б), впускная часть П – образного канала перекрывается, давление над плунжером начинает возрастать, нагнетательный клапан 5 открывается, преодолевая сопротивление пружины 6, топливо под высоким давлением поступает в форсунку. При совмещении кромки отсечного паза с перепускным отверстием гильзы (Рисунок 4в), топливо начинает поступать в перепускной канал 7, через канал плунжера, далее топливо поступает в подкачивающую помпу. Давление топлива в надплунжерном пространстве падает, нагнетательный клапан опускается в седло под действием пружины 6, давление топлива в топливопроводе высокого давления так же снижается, форсунка закрывается. Движение плунжера от закрытия впускного канала до открытия перепускного называется рабочим ходом, продолжительность рабочего хода плунжера и соответственно количество подаваемого топлива в цилиндр двигателя может меняться. Для изменения продолжительности рабочего хода плунжера необходимо повернуть его в гильзе (Рисунок 4г). При этом изменяется конец подачи топлива, момент же начала подачи топлива остается неизменным, чем ближе к верхнему торцу плунжера кромка отсечного паза, обращенная в сторону перепускного отверстия, тем раньше наступает конец подачи топлива в цилиндр. В положении, когда расстояние от кромки паза до торца плунжера будет наименьшим (Рисунок 4д) подача топлива в цилиндр прекращается.

Для изменения угла поворота плунжеров служит рейка 4 (Рисунок 5), при движении рейки вперед подача топлива увеличивается, при движении рейки назад подача топлива уменьшается вплоть до прекращения подачи топлива.

Рисунок 5. Механизм поворота плунжеров.

Механизм поворота плунжеров во втулках.

  1. рейка;
  2. поводок;
  3. стяжной винт хомута;
  4. вильчатый хомут;
  5. плунжер;

 

 

 

Топливный насос высокого давления прямого воздействия применяется в настоящее время на дизельных двигателях, не развивающих высоких оборотов и не требующих высокого быстродействия от системы питания двигателя. На современных высокооборотных дизельных двигателях применяется система питания непрямого воздействия Common Rail (о принципе их работы и устройстве можно прочитать здесь).

Электрический топливный насос

Электрический топливный насос применяется на автомобилях, оборудованных впрысковым двигателем внутреннего сгорания, топливный насос предназначен для подачи топлива к форсункам. Электрический топливный насос может быть установлен непосредственно в топливный бак автомобиля или находится вне топливного бака. На топливном насосе, установленном в баке, для избежания искрообразования в результате короткого замыкания обмотки электрического насоса имеют высокое омическое сопротивление (порядка 1 МОм). Электрические топливные насосы могут быть различного исполнения: роликовый насос, шестеренный насос, либо турбинный насос.

Рисунок 6. Турбинный топливный насос.

Электрический топливный насос

  1. якорь двигателя;
  2. щеточный узел;
  3. обратный клапан;
  4. крышка;
  5. впускное окно;
  6. крыльчатка турбины;

На большинстве современных автомобилей устанавливают турбинные топливные насосы. Насос турбинного типа на одном конце якоря электрического двигателя устанавливается турбина, подающая топливо через сам насос. На рисунке 6 показана схема работы турбинного топливного насоса. Топливо засасывается в насос через впускное отверстие, попадая в лопасти турбины. После того как топливо пойдет турбину его давление увеличивается, топливо поступает в нагнетательный канал, оттуда топливо подается к форсункам через топливную рампу. На многих автомобилях топливный насос отключается при столкновениях для предотвращения пожара в случае ДТП. Электрический топливный насос турбинного типа во время работы охлаждается топливом проходящим через него, по этой причине недопустима работа такого насоса без топлива, для предотвращения чрезмерного нагрева обмоток двигателя и как следствие выхода насоса из строя. Давление в системе регулируется при помощи изменения частоты вращения якоря, двигателя топливного насоса. Некоторые насосы вращаются с постоянной частотой вращения, давление топлива в системе, в таком случае регулируется при помощи клапанов. Клапан может быть расположен на топливной рампе или непосредственно на насосе, при расположении клапана в рампе возникает необходимость отвода топлива из рампы обратно в бак, соответственно есть обратная труба. В случае расположения клапана непосредственно на топливном насосе, обратной трубы для отвода топлива нет.

Если Вам есть что добавить о топливном насосе, или Вы можете поделиться своим опытом обязательно оставьте комментарий ниже:

Комментарии (3)

  1. Сергей:

    Спасибо за хорошую и наглядную статью! Мне, как инженеру про профессии, очень понравилось подробное описание насосов! Всё стало понятно!

  2. Гость:

    От жары залегают клапана на бензонасосе полив его остывает ехать можно
    ( Что делать можно ли исправить?????????)

  3. admin:

    К сожалению данная проблема часто встречается на автомобилях с карбюратором, помогает замена топливного насоса не всегда решает эту проблему. Когда у меня был карбюраторный автомобиль на светофорах я держал средние обороты, насос прокачивал топливо воздушная пробка не создавалась.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *