Что такое топливный насос низкого давления, его устройство, принцип работы и назначение

KIA Sorento Тракторец › Бортжурнал › Дополнительный топливный насос на Дизеля

Ставил себе топливный насос на Патфайндер и заодно купил такой же на соренто. Насос штатный для Пафа, но хорошо стал и на Сорьку.

По питанию сделал спец кабель

На насосе вся полярность отмечена на корпусе.

Подключение сделал на место релюх подогревателя антифриза.

Сам насос закрепил на коллектор в штатные дырки ЕГРа.

Забор топлива происходит из металической части насоса, выход со стороны фишки питания.

По шуму работает он не очень громко, при работающем моторе не слышно совсем.

Результатом очень доволен, воздуха нет в трубках (хотя его и не было) … ставил больше для разгрузки насоса ТНВД что бы ему было легче работать.

Ну и как бонус машина стала быстрее запускаться утром.

Общее устройство ТНВД

• Корпус.
• Крышки.
• Всережимный регулятор
• Муфта опережения впрыска.
• Подкачивающий насос.
• Кулачковый вал.
• Толкатели.
• Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,
• Гильзы плунжеров.
• Возвратные пружины плунжеров.
• Нагнетательные клапаны.
• Штуцеры.
• Рейка.

Принцип действия ТНВД

Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке.

В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса.

Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше.

На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т-130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя.

Дополнительные агрегаты ТНВД

Муфта опережения впрыска

— служит для изменения угла опережения впрыска в зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим центробежную силу. Устройство:

• Ведущая полумуфта.
• Ведомая полумуфта.
• Грузы.
• Стяжные пружины грузов.
• Опорные пальцы грузов

Принцип действия муфты следующий. При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения впрыска увеличивается.

Всережимный регулятор — служит для изменения количества подачи топлива в зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство:

• Корпус.
• Крышки.
• Державка.
• Грузы.
• Муфта.
• Рычаги.
• Скоба-кулисы.
• Регулировочные винты.
• Оттяжные пружины.

Принцип действия регулятора следующий:

• Запуск двигателя: перед запуском рейка за счёт пружины находится в положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они, преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии с натягом пружин.
• Увеличение оборотов: при нажатии на педаль «газа» натягивается пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения подачи топлива, и обороты растут.
• Увеличение нагрузки — при увеличении нагрузки и неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты при этом прекращают расти.
• Остановка двигателя — при остановке двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг — на рейку. Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и двигатель останавливается

Устройство подкачивающего насоса и различные типы ТННД

Если говорить о конструкции, топливный насос низкого давления имеет следующие составные элементы:

1. Приводной вал
2. Ротор с лопастями
3. Статор
4. Диск распределения
5. Приводную шестерню-регулятор
6. Соединительные муфты

Принцип действия заключается в том, что сначала начинает двигаться ротор, в результате его лопасти приближаются к статору. В результате под воздействием центробежной силы создаются «камеры» и определенное напряжение. Затем из камер горючее поступает к ТНВД. Для подачи топлива в диске распределения выполнены каналы. Если давление превышает норму, часть горючего перенаправляется на редукционный клапан.

С учетом того, что подкачивающий насос и насос высоко давления связаны, для того, чтобы поддерживать необходимые условия, имеется топливный сливной дроссель. Указанный дроссель представляет собой жиклер, который вкручен в ТНВД.

Данное решение позволяет поддерживать нужные условия в камерах, при этом учитывается зависимость от той скорости, с которой движется приводной вал. Подобная схема хорошо подходит для дизельных моторов, при этом существуют и другие виды подкачивающих насосов.

Разновидности топливных насосов низкого давления

Начнем с того, что топливный насос низкого давления установлен на любом автомобиле, бензиновом (карбюратор, инжектор), так и на многих дизельных, но не на всех. Данное устройство «вытягивает» горючее из топливного бака, после чего топливо проходит через фильтры, попадает в дозирующие системы и подается в двигатель.

При этом подкачивающие насосы бывают механическими и электрическими. На бензиновых карбюраторных ДВС стоит механический насос, на инжекторных моторах подкачивающий топливный насос электрический. Однако если в бензиновых аналогах независимо от типа мотора такой насос является основным, в дизельных двигателях подкачивающий насос подает топливо на ТНВД.

Механический подкачивающий насос, как правило, ставится на блок цилиндров. В действие такое устройство приводит сам двигатель. Если просто, во время вращения мотора происходит нажатие на специальный кулачок насоса, в результате устройство начинает закачивать горючее в карбюратор. Также механический насос имеет специальный рычаг, что позволяет вручную прокачать бензин перед запуском двигателя.

Электрический подкачивающий насос стал необходимостью после того, как появились инжекторные двигатели. Дело в том, что для нормальной работы инжектора топливо должно подаваться на форсунки под более высоким давлением по сравнению с карбюраторными ДВС.

Естественно, слабый по производительности механический насос не способен справиться с такой задачей. Ему на смену пришел электробензонасос. Такой насос фактически представляет собой электродвигатель и насосную камеру, которые объединены в общем в корпусе. Нагнетатель расположен прямо в бензобаке и погружен в топливо. Также в корпус насоса интегрирован датчик уровня топлива и специальная сетка-фильтр для очистки горючего.

Такое решение имеет целый ряд преимуществ, так как устройство более производительное, а также не перегревается от избытков тепла в подкапотном пространстве. Также перед запуском двигателя нет необходимости подкачивать топливо вручную, так как после поворота ключа зажигания подкачивающий насос начинает сразу работать, поднимая давление в системе питания.

Еще следует отметить, что в схеме с электрическим насосом топливо постоянно движется по магистралям, что позволяет поддерживать нормальную температуру горючего и избежать перегрева.

Для устранения подсоса воздуха рекомендуем установить подкачивающий насос

Магистральный ТНВД и его особенности

Где применяется данный вид насосов? Этот тип используется как на легковых автомобилях, так и на современных грузовиках. Его можно встретить на всех моторах с непосредственным впрыском «Коммон Рейл».

Смотреть галерею

Магистральный насос выполняет функцию нагнетания горючего в топливную рампу. Давление в системе впрыска может достигать более двухсот МПА. В зависимости от модификации, магистральный насос может иметь от одного до трех плунжеров. Приводятся в действие они благодаря кулачковой шайбе или валу. При вращении таковых посредством пружины плунжер двигается вниз.

Смотреть галерею

Возрастает объем компрессионной камеры, и одновременно уменьшается в ней давление. Благодаря вакууму открывается впускной клапан. Так горючее поступает в камеру. При движении плунжера вверх растет уровень давления в камере. При этом закрывается впускной клапан. Далее открывается выпускной и топливо подается на рампу.

Как здесь происходит регулировка подачи топлива? Для этого предусмотрен специальный клапан дозирования. Он открыт в нормальном положении. Но после исполнительного сигнала, что идет от ЭБУ, клапан закрывается (не полностью). Таким образом регулируется объем горючего, что поступает в компрессионную камеру.

Топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос служит для подачи топлива из топливного бака через топливный фильтр к топливному насосу. На дизелях 4ч8,5/11 устанавливается топливоподкачивающий насос поршневого типа. Монтируется он на корпусе четырехплунжерного топливного насоса и приводится в действие от кулачкового валика насоса.

Схема работы топливоподкачивающего насоса показана на рис. 26.

Поршень насоса 11 приводится в действие от кулачка через роликовый толкатель 13. При сбегании ролика с кулачка (рис. 26, а) поршень под действием пружины 7 движется вниз. Топливо через впускной клапан 8 поступает в пространство над поршнем. Нагнетательный клапан 6 при этом закрыт. Одновременно топливо из полости под поршнем выталкивается в нагнетательную магистраль.

При обратном ходе поршня (рис. 26, б) под действием кулачка, набегающего на ролик толкателя, топливо через нагнетательный клапан 6 и канал 4 поступает в пространство, освобождаемое поршнем при его движении вверх. Процесс подачи повторяется при каждом полном обороте кулачка.

Если производительность насоса превышает потребность топливного насоса, то в пространстве под поршнем и в нагнетательной магистрали возникает противодавление топлива, под действием которого пружина 7 не в состоянии переместить поршень в крайнее нижнее положение. Поршень останавливается в некотором среднем положении. Давление пружины в этом случае уравновешивается противодавлением .топлива (рис. 26, в).

Рис. 26. Схема работы топливоподкачивающего насоса:

а — нагнетание; б — выпуск; в — холостой ход; 1 — эксцентрик; 2 — ролик толкателя; 3 —, пространство под поршнем; 4 — соединительный канал; 5 —отвод топлива; 6 — нагнетательный клапан; 7 — поршневая пружина; 8 — впускной клапан; 9 — подвод топлива; 10 — пространство над поршнем; 11 — поршень; 12 — пружина толкателя; 13 — толкатель

При полном перекрытии нагнетательной магистрали поршень остановится в верхнем положении и стержень толкателя не будет касаться поршня. По мере увеличения расхода топлива поршень начинает опускаться. Таким образом, ход поршня, а следовательно, и подача топлива насосом автоматически меняются в зависимости от расхода топлива. Давление подачи топлива определяется предварительным натяжением пружины и незначительно изменяется при различных режимах работы.

Топливоподкачивающий насос (рис. 27) состоит из чугунного корпуса 1, в цилиндрическую расточку которого вставлен стальной поршень 3 с пружиной 2. Расточка снаружи герметично закрыта пробкой 10. Пространство между пробкой и поршнем соединено каналами с полостью над впускным клапаном 12 и с полостью под нагнетательным клапаном 11. Подводится и отводится топливо через штуцерные болты, ввернутые в корпус насоса.

Поршень насоса получает движение через стержень 4 от толкателя 5 с роликом 8, перемещающегося в расточке корпуса. В продольных пазах расточки скользят выступающие концы оси 7 ролика, которые препятствуют проворачиванию толкателя. Толкатель имеет пружину 9, которой он постоянно прижимается к поверхности кулачка топливного насоса или к рычагу на крышке люка.

Направляющее отверстие в корпусе насоса, в котором движется стержень 4, имеет кольцевую выточку. Проникающее через зазор между стержнем и направляющим отверстием топливо отводится по каналу наружу. Этим -предотвращается попадание топлива в корпус топливного насоса или в полость блок-картера и разжижение имеющегося там масла. В последней конструкции насоса этот канал отсутствует. Просачивание топлива через зазор между стержнем и направляющим отверстием устраняется точной притиркой стержня по отверстию. Вследствие этого стержни в насосах не взаимозаменяемы. Для заполнения топливной системы топливом и удаления из нее воздуха перед пуском дизеля на всасывающей линии насоса установлен насос ручной прокачки топлива, который состоит из корпуса 18, поршня 14, штока 17 и кнопки 15. Для прокачивания топлива необходимо отвинтить кнопку 15 и вытянуть ее кверху. Поршень, связанный с кнопкой штоком, также переместится вверх. В результате образовавшегося под поршнем разрежения топливо через всасывающий клапан заполнит полость под поршнем. При обратном ходе поршня топливо выталкивается в нагнетающую магистраль. После окончания прокачивания кнопка снова навинчивается на корпус и шарик 13, завальцованный в дно поршня, плотно запирает канал в корпусе.

Рядные ТНВД

Такие конструкции были разработаны конструкторами компании Bosch. Особенность механизма рядного типа – использование индивидуального набора плунжерной пары для каждого цилиндра. Солярка движется по специальным патрубкам топливных магистралей и направляется в строгой очередности к отдельным распыляющим форсункам.

Что происходит в цилиндрах при работе дизельного мотора:

• вращение от двигателя передается через привод на специальный кулачковый вал;
• детали плунжерной пары приходят в движение под воздействием кулачков;
• толкатель заставляет плунжер перемещаться по цилиндру, сжимая воздух, который сильно нагревается при уменьшении объема;
• когда давление сжатого воздуха превысит заданное значение, срабатывает впускное клапанное устройство;
• через открывшееся отверстие распыленное топливо подается в камеру сгорания цилиндра;
• в горячем сжатом кислороде впрыснутое мелкодисперсное топливо самовозгорается (смесь взрывается и постепенного сгорает в цилиндре);
• плунжер по инерции занимает прежнее положение.

Время точной подачи свежей порции топлива в каждый цилиндр ДВС, а также расчетный объем поставляемой солярки регулируются вручную или под управляющим воздействием со стороны электронных приборов. Чаще всего насосами рядного типа оборудуются транспортные средства повышенной тяжести. С 2000 года данные механизмы не ставятся на дизелях в современных легковых автомобилях.

ТН с электроприводом

Долговечную работу, простоту изготовления и большую эффективность можно получить при использовании электрического бензонасоса, который управляется специальным реле. Он позволяет создать давление в пределах 0,3-0,4 МПа (в двигателях с непосредственным впрыском – до 0,7 МПа), что превосходит возможности механического ТН. Устройство во многом зависит от того, где находится топливный насос: в баке или в подкапотном пространстве. Но принцип работы всех ТН такого типа можно считать идентичным. В подавляющем большинстве современных авто используется погружаемый бензонасос, который располагается в баке. Это хоть и чревато небольшими механическими потерями и уязвимостью, связанными с большой длиной топливной магистрали, но насос получает гораздо лучшее охлаждение.

В процессе работы омывающее корпус и проходящее сквозь электродвигатель топливо отводит значительную часть тепла. Именно поэтому на ресурсе так сильно сказывается езда с практически пустым баком.

Устройство

Электрический бензонасос состоит из двух частей: электрического привода (представляет собой обычный электродвигатель) и насосной части (закачивает горючее из топливозаборника). Погружаемые насосы размещаются в едином корпусе с сеточкой, осуществляющей грубую очистку топлива.

В зависимости от конструкции заборного механизма, существуют несколько видов насосной части:

• роликовый насос. Топливо подается за счет вращения ротора с подвижными роликами. При увеличении пространства между роликом и ротором в свободном пространстве создается разряжение, которое заполняется бензином. При дальнейшем вращении ротора пространство уменьшается, что позволяет создать давление и подать топливо через выпускной канал;
• шестеренчатый бензонасос. Принцип работы схож с предыдущим видом, но изменения площади свободного пространства происходит вследствие вращения шестерни;
• центробежный насос. Нагнетание топлива возникает из-за завихрения, провоцируемого вращением крыльчатки в корпусе. Подача и отвод горючего осуществляется через соответствующие каналы внутри корпуса.

Логика работы

В автомобилях, у которых управление основными узлами жизнеобеспечения ДВС осуществляется по CAN-шине, команду к запуску бензонасос получает от электронного блока управления двигателем. Перед запуском ДВС необходимо создать давление в топливопроводе, поэтому сразу после включения зажигания ЭБУ подает сигнал на реле, которое включает бензонасос. В некоторых авто подача питания на реле и включение бензонасоса осуществляется в момент открытия водительской двери. Время работы бензонасоса в таком режиме исчисляется секундами, после чего питание отключается. Последующий запуск произойдет уже при начале вращения стартера.

Основные неисправности, простейшая диагностика

К основным поломкам, из-за которых может не работать бензонасос, относятся:

• перегорание предохранителя;
• обрыв питания, окисление контактов;
• износ щеточного узла, вследствие чего ухудшается производительность, разрушение коллектора, износ втулок ротора;
• засорение;
• критический износ трущихся пар роликовых и шестеренчатых топливных насосов;
• разрушение пластмассовой муфты, посредством которой вал якоря электродвигателя соединяется с ротором  насоса.

Чтобы понять, почему не работает бензонасос, достаточно базовых навыков пользования мультиметром. Наличие питания на разъеме ТН после включения зажигания будет означать, что неисправность в насосе. Если питание не приходит и бензонасос не запускается, то следует проверить цепь до разъема, а также реле.

Основные симптомы неисправности:

• увеличение шума, появление посторонних звуков;
• провалы при резком нажатии на газ;
• двигатель периодически глохнет (особенно на горячую);
• проблемы с запуском.

Реле

Одним из важнейших элементов системы питания инжекторного двигателя является реле бензонасоса. Оно используется для уменьшения нагрузки на бортовую сеть, так как управление силовыми контактами осуществляется подачей слабого напряжения на соответствующие выводы электромагнитного реле. Принципиальная схема подключения бензонасоса.

Принцип работы реле, а также способы проверки вы можете увидеть на видео.

Признаки неисправности бензонасоса

Автолюбитель с опытом может определить неисправности своего авто по его поведению либо по посторонним звукам. Это относится и к бензонасосу. Если же знаний недостаточно, стоит учитывать следующие характерные признаки, указывающие на проблемы с топливным насосом:

• мотор не запускается;
• двигатель почти всё время глохнет;
• снижается мощность и динамика автомобиля.

Однако стоит учитывать, что мощность может снижаться и по ряду других причин: проблемы с поршневыми кольцами, клапанами и т. п. Если бензонасос полностью неисправен, то двигатель запустить не удастся.

Не качает бензонасос

Причин того, что устройство не подаёт топливо, может быть несколько. Прежде чем приступать к поиску неисправностей, нужно убедиться, что в баке есть бензин. Бывает так, что датчик уровня показывает неправильно и проблема сводится попросту к отсутствию топлива. Нужно также убедиться, что фильтрующие элементы не засорены, а лучше их заменить, ведь стоят они недорого. После этих действий можно приступать к диагностике.

Причинами неполадок могут быть:

• износ из-за длительного пробега;
• повреждение диафрагмы;
• недостаточная жёсткость пружины в результате растяжения;
• загрязнение клапанов;
• нарушение герметичности узла.

Если бензонасос на «семёрке» не подаёт топливо, то из этой ситуации есть два выхода: поставить новое устройство или разобрать старое, провести диагностику и заменить повреждённые детали.

На моей машине однажды возникла ситуация, которая указывала на нехватку топлива двигателю: не было нормальной динамики, мотор периодически глох и не запускался. Бензина в баке было достаточно, фильтры в нормальном состоянии, а машина не ехала. После длительных разбирательств и выяснений причин подобного явления неполадка была найдена: шланг подачи топлива от насоса к карбюратору внутри разбух, что указывало на низкое качество изделия. Внутреннее сечение стало очень маленьким и недостаточным для прохождения необходимого количества топлива. После замены шланга проблема исчезла. Кроме этого, я меняю топливные фильтры не реже, чем через каждые 5 тыс. км. пробега (лучше чаще). У меня они стоят перед бензонасосом и после него. Как показывает практика, даже при установке двух фильтров, а также при наличии сеточки в самом бензонасосе и на входе карбюратора, в поплавковую камеру всё равно проникает мусор. Это приводит к тому, что карбюратор периодически приходится чистить.

Видео: топливный насос ВАЗ не качает

Перестаёт качать на горячую

Одной из проблем классических «Жигулей» является перегрев бензонасоса, который приводит к нарушению его работоспособности — он попросту перестаёт качать. Неполадка обусловлена образованием паровой пробки, которая перекрывает подачу бензина. Есть несколько способов решения проблемы: поливать насос для охлаждения водой либо ездить с мокрой тряпкой на нём. Эти методы применимы в критической ситуации, но никак не для повседневного использования. Проблема устраняется регулировкой бензонасоса посредством прокладок, заменой штока, заменой самого узла или применением более качественного топлива.

Проверка бензонасоса

Если есть подозрения или проявляются характерные признаки неполадок топливного насоса, механизм следует проверить. Для этого выполняют следующие действия:

1. Ослабляем хомут шланга, подающего бензин в карбюратор, а затем стягиваем шланг со штуцера. Из патрубка будет вытекать бензин, поэтому его край лучше опустить в пустую ёмкость.

Топливные плунжерные насосы высокого давления (ТНВД)

Используются исключительно в дизельных двигателях для создания высокого напора топлива в форсунках.

Все ТНВД имеют механический привод от вспомогательного вала двигателя. Со стороны привода смонтирован регулятор момента впрыска.

Плунжерные пары — по числу форсунок — работают от общего эксцентрикового вала. Система клапанов обеспечивает всасывание топлива и дозированную подачу его к каждой форсунке по отдельному трубопроводу.

Напор, развиваемый ТНВД, достигает 200 бар. Производительность регулируется изменением хода плунжеров зубчатой рейкой.

В дизелях типа «коммон рэйл», где топливо под давлением подаётся в общий для всех форсунок и цилиндров резервуар-аккумулятор, применяются двухплунжерные ТНВД, конструкция которых позволяет несколько сглаживать импульсный характер потока.

Загрязнённое горючее вызывает повышенный износ плунжерных пар, низкие смазывающие свойства «солярки» могут повлечь задиры на сопрягаемых поверхностях и выход ТНВД из строя.

Насосы высокого давления – сложные агрегаты, ремонт их возможен только на специализированных предприятиях. Зачастую дешевле приобрести новый или контрактный, чем отремонтировать «старый» ТНВД.