Топливный насос: назначение, виды, устройство, принцип действия

Типы бензонасосов и принцип их работы

Все топливные насосы делятся на два типа:

• механический;
• электрический.

Хотя основная задача устройств остается неизменной, они отличаются друг от друга принципом работы.

Механический тип

Эта категория бензонасосов применяется на карбюраторных моторах. Они устанавливаются в непосредственной близости к мотору, так как приводятся в действие благодаря вращению распредвала (на переднеприводных автомобилях распредвал оснащен эксцентриком, приводящим в движение толкатель рычага насоса) или вращению привода масляного насоса (заднеприводные авто).

Такие насосы имеют простую конструкцию. Внутри них находится подпружиненная мембрана. В центре она крепится к штоку, упирающемуся в приводной рычаг. В верхней части корпуса расположены два клапана. Один работает на поступление бензина в камеру, другой – на выход из нее. Объем подаваемого в карбюратор топлива зависит от пространства над мембраной насоса.

Эксцентрик распредвала (или в случае заднеприводных авто кулачок привода масляного насоса) приводит в движение толкатель, который при помощи рычага изменяет положение мембраны. Когда эксцентрик перемещается, диафрагма опускается, и в емкости насоса создается вакуум. Благодаря этому впускной клапан срабатывает, и в камеру поступает бензин.

Следующее движение кулачкового эксцентрика позволяет подпружиненной мембране вернуться на свое место. От этого в камере создается давление, и топливо через выпускной клапан выходит к карбюратору.

Электрический топливный насос и их типы

Электрические бензонасосы устанавливаются на инжекторный тип моторов. В этом случае подача топлива должна происходить под давлением, поэтому механические модели здесь бесполезны.

Такие насосы могут располагаться уже в разных частях топливной магистрали, так как работают они уже от электричества. Среди всех моделей различают три основных типа:

1. роликовый;
2. центробежный;
3. шестеренчатый.

1) Роторно-роликовые насосы устанавливают в любом месте топливной магистрали. Работают они по принципу перемещения роликов внутри нагнетателя. Ротор электродвигателя расположен с небольшим смещением по отношению к ролику камере нагнетателя.

При вращении ротора ролик смещается, от чего в полости создается вакуум. Через впускной клапан топливо поступает внутрь насоса. По мере смещения ролика бензин выходит из полости через выпускной клапан.

2) Центробежные модели устанавливаются всегда внутрь бензобака. На вал электромотора установлена крыльчатка. Она вращается внутри емкости нагнетателя. От скорости вращения лопастей создается завихрения топлива в камере. Далее через выпускной клапан бензин поступает в топливопровод, где создается необходимое давление.

3) Этот тип бензонасосов тоже работает за счет вращения вала со смещенной осью. На роторе закреплена шестеренка, которая расположена внутри второстепенной шестерни. Топливо поступает в камеру детали благодаря движению шестеренок.

В большинстве автомобилей устанавливаются центробежные насосы. Они обеспечивают более ровную подачу бензина и просты в изготовлении.

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

Устройство механического топливного насоса

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 , 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 (). С практической стороны это позволяет преодолеть гидравлическое сопротивление системы фильтрации и создать стабильное избыточное давление.

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

Роликовый топливный насос. 1 – обратный клапан; 2 – предохранительный клапан; 3 – электрический разъем; 4 – электродвигатель; 5 – рабочее колесо

Электрические насосы устанавливаются на двигателях с распределенным и непосредственным впрыском. Они приводятся в действие при помощи электрического привода от аккумулятора или . 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 двигателя.

Топливный насос погружной.

Погружной топливный насос роторный лопастного типа, устанавливается непосредственно в топливном баке. Последнее время эти насосы получили широкое применение. При установке насос входит в состав топливного модуля, который включает в себя кроме него фильтр, датчики указателя и лампы резерва топлива, а так же демпфирующие устройства, топливопровод и провода.

Как и выносной, погружной насос состоит из электродвигателя и насоса и имеет обратный и редукционный клапана.

Для нормальной работы насоса его центробежная часть должна иметь малые зазоры, а в идеале его части должны соприкасаться. При этом эти части трутся между собой.Бензин, при проходе через насос, смазывает эти части, поэтому работа насоса без бензина губительна для него, особенно погружного.

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

Типовая схема системы питания авто с погружным бензонасосом

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.

Как ремонтировать ТННД

В случае если упала эффективность работы агрегата, топливный насос низкого давления дизельного двигателя необходимо демонтировать и провести ревизию. Зачастую производительность снова вырастает после промывки и прочистки рабочих полостей и элементов устройства.

Зная, как устроен топливный насос низкого давления дизельного двигателя, принцип работы устройства, можно без труда отремонтировать его или же заменить.

То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) ди́зельного дви́гателя

является одним из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей.

Устройство и принцип работы диафрагменного бензонасоса

Такой насос нашел широкое применение в карбюраторных автомобилях и крепится на двигателе.

Диафрагменный бензонасос приводится в действие с помощью эксцентрика распределительного вала, чаще всего, посредством толкателя.

1 — шток; 2 — шайба; 3 — обойма; 4 — диафрагма; 5 — внутренняя дистанционная прокладка; 6 — наружная дистанционная прокладка; 7 — гайка.

Основной элемент бензонасоса – диафрагма, которая зажата между двумя частями корпуса. Именно она перекачивает бензин из бака в карбюратор. В случае ее разрыва предусмотрено специальное сливное отверстие, которое исключает попадание топлива в картер двигателя с маслом. Перед клапанами установлен специальный сетчатый фильтр, не допускающий попадание мелких частиц. Внизу, обычно, установлен рычаг ручной подкачки, упрощающий запуск двигателя.

После запуска двигателя эксцентрик передвигает толкатель, который, с помощью рычажного механизма, опускает шток и диафрагму. Возвратная пружина, при этом, сжата, а над диафрагмой создается разряжение, которое открывает клапан и закачивает бензин из бака.

В процессе следующего поворота эксцентрика освобождает толкатель и рычажный механизм. Пружина разжимается, и диафрагма поднимается вверх. Клапан закрывается, и бензин поступает в карбюратор.

В процессе работы бензонасос имеет свойства нагреваться от тепла двигателя, особенно в жару. Для этого предусмотрена система охлаждения бензонасоса, которая обеспечивается самим бензином. Она представляет собой систему циркуляции и дальнейшего слива бензина обратно в бак. Таким образом, исключается вероятность закипания и испарения бензина, а также различных перебоев в работе двигателя. Если бензонасос перегревается, то подача бензина прекращается и насос не работает, даже если применять ручной привод подкачки бензина из бака.

Перегрев бензонасоса является одним из главных недостатков диафрагменной системы. Водители применяли разные методы охлаждения, среди которых была мокрая тряпка, накинутая на бензонасос. Такая проблема была полностью устранена у более современного аналога, который был разработан в эпоху появления инжекторных двигателей – электрического бензонасоса, который постепенно вытеснил механическую систему подачи топлива.

Почему падает давление топливного бензонасоса, возможные причины

Одна из самых распространенных причин – отсутствие подачи питания на бензонасос. Давление бензонасоса может падать и в процессе движения, когда неожиданно прекращается подача питания, и двигатель просто глохнет. Не менее важный показатель – количество подачи топлива. То есть, бензонасос может гудеть (питание есть), но не подавать необходимого количества горючего и не создавать нужного давления в рампе. Давление постепенно накапливается в рампе и должно иметь показатель около 300 кПа. Для проверки давления в топливной рампе используют манометр. Показатели давления должны соответствовать конкретной марке автомобиля. Например, для инжекторных моделей ВАЗов при включении зажигания норма составляет 3 атмосферы, на холостых оборотах – 2.5, при нажатии педали газа – 2.5-3 атмосферы.

С помощью манометра можно с большой вероятностью определить характер неисправности: выход из строя регулятора давления в рампе, поломка бензонасоса, снижение его производительности в результате выработки, загрязнение фильтров (топливный фильтр, сетка бензонасоса). Например, если загрязнен фильтр, то давление будет расти очень медленно или же скачкообразно.

Когда давление бензонасоса снижается ниже нормы, двигатель может вообще не запускаться, или запускаться с трудом, дергаться, троить, работать нестабильно, с провалами, и.т.д. если причина кроется в бензонасосе а не в топливном фильтре, то, скорее всего, просто забита сеточка насоса. В этом случае достаточно будет ее почистить или заменить.

Если же есть подозрение в поломке бензонасоса, это можно очень просто проверить. Просто поверните ключ зажигания и внимательно прислушайтесь – слышен ли гул насоса. Если не слышно характерного жужжания работающего агрегата, возможно, возникли проблемы с питанием или проводкой. Необходимо отметить, что в дорогих марках авто, например, класса «премиум», услышать звук работающего насоса нельзя из-за высококачественной звукоизоляции.

К перечню возможных причин неработающего бензонасоса, и, соответственно, падению давления, можно отнести:

• Вышедший из строя предохранитель. • Поломка реле бензонасоса. • Выход из строя электродвигателя насоса. • Окисление контактов, и.т.д.

Механические бензонасосы

Устанавливаются на карбюраторные силовые агрегаты и отличаются простотой конструкции, работа устройств не зависит от электропитания. Функционирование насоса обеспечивается при помощи привода, перемещающего диафрагму, которая сжимаясь, качает бензин. Как проверить бензонасос? Есть два основных метода.

Без снятия и разборки

Отсоедините шланг, надетый на штуцер карбюратора, и опустите его в подходящую бутылку. Нащупайте на устройстве рычаг подкачки, резко надавите на него несколько раз. Из шланга пойдет относительно сильная струя бензина с минимальным количеством воздуха (почти без пузырьков).

Здесь есть небольшой нюанс, на который «попадаются» неопытные водители. Если толкатель устройства упрется в эксцентрик, подкачка работать не будет. В подобной ситуации просто слегка проверните коленвал стартером. Можно поступить и проще, если у вас есть помощник. Попросите его «крутануть» стартер и взгляните на струю горючего. Если она слабая, запчасть придется демонтировать и осмотреть.

С разборкой

Посмотрите на верхнюю крышку насоса на предмет наличия подтеков. Если они есть:

1. Разберите устройство и замените пару прокладок;
2. Следующие объекты осмотра – диафрагмы: трещины и разрывы не допускаются.
3. Очистите фильтр-сетку, клапаны впуска, выпуска: детали должны быть без грязи, налетов.
4. Если новые прокладки установлены, а бензин все равно подтекает, приставьте верхнюю крышку к корпусу без них и направьте на свет. Вполне возможно, что после сильной затяжки плоскости неплотно прилегают друг другу. Проблему можно решить при помощи наждачки.

Что касается импортных бензонасосов, то некоторые из них неразборные. Можно попытаться высверлить заклепки, но если внутри изношенные детали, их придется где-то покупать или делать самому.

Как проверить работу бензонасоса?

Для начала стоит проверить предохранитель. Для этого ознакомьтесь в инструкции с его местонахождением. Далее стоит проверить напряжение на насосе. Перед этим обязательно убедитесь, всё ли в порядке с аккумуляторной батареей. Напряжение на клемме бензонасоса необходимо проверять с помощью мультиметра или тестера. В руководстве по эксплуатации всегда указывается необходимое напряжение.

С помощью тестера проверьте поступление напряжения на предохранитель. Зачастую в этом месте происходит обрыв электроцепи.

Если поиски не дают результата, то напряжение стоит проверить на самих контактах. Все контакты должны быть на месте и подключены к массе. Обрыв контакта или его окисление приводит к отказу системы бензонасоса. Если обрыва контактов не обнаружено, но напряжение падает больше, чем на 1 вольт, то дело в проводке или в окислении контактов. В проводке при этом не должно быть короткого замыкания.

Если, проверив напряжение, контакты и предохранитель, вы не обнаружили проблем, значит она кроется в самом бензонасосе. В таком случае бензонасос скорее всего потребует замены. На практике же чаще всего оказывается, что замена — это крайняя мера. Сперва стоит попробовать провести восстановление и протестировать бензонасос ещё раз.

Перед тем, как проверить топливный насос, нужно вспомнить, что, как упоминалось выше, давление является наиболее важной характеристикой работы бензонасоса, поэтому стоит измерить его уровень.

Как проверить давление в топливной рампе?

Вам понадобится манометр, измеряющий давление в диапазоне от 7 до 10 атмосфер. При выборе манометра с большим запасом вы рискуете получить менее точные результаты измерений. В специализированных магазинах продаётся набор для измерения давления, но можно и сконструировать собственный прибор.

Если вы хотите собрать прибор самостоятельно, вам также потребуется шланг с внутренним диаметром 9 миллиметров. Также необходима будет сантехническая пакля, с помощью которой можно уплотнить соединение манометра и трубки. Все детали соединяются и затягиваются с помощью хомута. Также вам понадобится автомобильный золотник. Далее следует выполнить ряд действий:

1. Поставьте автомобиль на ровную площадку с предотвращением возможности скатывания, выключите зажигание и откройте капот.
2. Проверьте, что обеспечен доступ инжекторных форсунок к топливной рампе.
3. Отыщите пробку штуцера давления топлива и удалите её. Затем следует открутить ниппель с помощью золотника.
4. Подготовьте пустую тару (подойдёт обычное ведро) и чистую тряпку. Это необходимо для сбора остатков топлива, которые под давлением могут брызнуть в разные стороны. Поэтому позаботьтесь о сохранности кожи (в особенности о лице и глазах).
5. Подключайте прибор к штуцеру и приступайте к проверке механизма.

Проверка давления в топливной рампе должна происходить при четырёх режимах работы силового агрегата:

• когда включено зажигание;
• при холостых оборотах двигателя;
• кода сброшена трубка регулятора давления топлива;
• при передавленной трубке слива.

Результаты измерения давления в топливной рампе

Результаты у разных моделей автомобиля могут немного отличаться, но в целом они должны быть следующие:

• при включённом зажигании давление должно равняться не менее, чем 3 атмосферы,
• при холостых оборотах двигателя — не менее 2,5 атмосфер,
• когда трубка регулятора давления сброшена — не менее 3,3 атмосфер,
• при передавливании трубки слива — не менее 7 атмосфер.

Давление в топливной рампе слегка колеблется при подготовке. При нажатии педали оно резко принимает значение 3 атмосферы, при отпускании педали — падает до 2,5 атмосфер. При поступлении горючего в топливную систему, выключите зажигание и начинайте наблюдать за манометром. Давление в этом случае должно упасть до 0,7 бар и далее не изменяться.

В случае падения давления до нулевой отметки имеет место быть проблема с регулятором давления топлива. В этом случае регулятор подлежит немедленной замене. Также причина может быть и в обратном клапане топливного насоса.

Понаблюдать за поведением манометра необходимо и при 3 000 оборотов двигателя. Падение давления укажет на неисправность бензонасоса. Порой бензонасос продолжительное время не может набрать необходимое давление. В таком случае проблема кроется в забитом топливном фильтре, который подлежит замене, или в загрязнённой сеточке бензонасоса (читайте подробнее о том, где находится топливный фильтр).

В случае, если вышеперечисленные методы не выявили неисправность бензонасоса, придётся производить диагностику других агрегатов (ДПЗД, РХХ, ДМРВ, компрессия в двигателе и некоторые другие показатели и детали).