В топливных автомобильных системах множества двигателей, из-за их конструктивных моментов и принципа их работы, применяются ТНВД. Речь идёт о топливных насосах именно высокого давления.
Многие про них слышали, кто-то сталкивался лично. А вот про насосы низкого давления почему-то говорят намного реже. Хотя в действительности это также важный компонент топливной системы ДВС. Его ещё также называют подкачивающим.
Определение топливного насоса низкого давления
Для создания системы впрыска дизельного топлива устанавливается топливный насос низкого давления. Его основное предназначение заключается в подаче топлива с бака в насос высокого давления. Ступенчатая работа позволяет добиться от оборудования более высокой эффективности. Рассматриваемый агрегат выполняет несколько функций:
- Подача требуемого количества топлива.
- Создание достаточного избыточного давления на входе в ТНВД. В противном случае вся система не сможет функционировать правильно.
- Создание требующего разрежающего давления во всасывающем патрубке, которого достаточно для забора топлива из бака при учете установленного фильтрующего элемента.
- Обеспечения давления, достаточного для преодоления сопротивления, созданного фильтром тонкой очистки.
- Предотвращения эффекта, связанного с выделением пузырьков легких летучих компонентов при движении топлива в системе. Подобное явление встречается при транспортировке топлива в системе при высокой температуре окружающей среды.
На сегодняшний день ТННД выполняется в виде отдельного компонента, который монтируется вместе с другими узлами. Основная область применения является питание дизельного двигателя. Стоит учитывать, что выход из строя рассматриваемого узла приводит к неработоспособности всей системы.
Устройство подкачивающего насоса и различные типы ТННД
Если говорить о конструкции, топливный насос низкого давления имеет следующие составные элементы:
- Приводной вал
- Ротор с лопастями
- Статор
- Диск распределения
- Приводную шестерню-регулятор
- 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.
Сейчас читают
Как обслуживать и заряжать необслуживаемый тип АКБ для…
Двигатель ЗИЛ 130: легенда советского автопрома
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.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроена и работает дизельная инжекторная форсунка. Из этой статьи вы узнаете о конструкции и принципах работы, а также особенностях устройства дизельных форсунок.
- 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.
Классификация ТННД
В продаже встречается довольно большое количество различных насосов низкого давления. В системе питания дизельных моторов снабжаются следующими конструкциями:
- Ротовые.
- Шестеренчатые.
- Поршневые.
Кроме этого, классификация проводится по типу привода. По этому признаку можно выделить следующие устройства:
- Механические. В данном случае вращение передается от вала ТНВД или распределительного или распределительного вала.
- Электрический. В некоторых системах и автомобилях устанавливается дополнительные электрический двигатель, от которого передается вращение рассматриваемому устройству.
Роторные и шестеренчатые варианты исполнения устанавливаются на легковых автомобилях ли коммерческих грузовиках. На грузовых транспортных средствах встречается дизельный двигатель с уже встроенной системой впрыска.
Преимущества установки ТННД
Применение современных топливных насосов высокоэффективных низкого давления в составе топливной системы различных автомобилей и двигателей даёт ряд объективных и важных преимуществ.
Стоит акцентировать внимание на наиболее значимых моментах.
- Это важнейший компонент всей питающей системы ДВС. С его помощью эффективно подаётся топливо к ТНВД, и дополнительно прогоняется горючее через установленные фильтры грубой и финишной тонкой очистки. Это минимизирует вред, наносимый двигателю от низкокачественного горючего.
- За счёт используемого подкачивающего насоса стабилизируется работа автомотора в различных режимах и при разных параметрах оборотов двигателя.
- Исключается ситуация, когда мотору может не хватать топлива при работе в условиях повышенных нагрузок, требующих повышенного объёма горючего для стабильной работы.
- ТННД можно установить на автомобиль при его штатном отсутствии. Монтируют его непосредственно в бак, либо врезают в топливную магистраль после выхода из бака.
- За счёт подкачивающего насоса можно частично или полностью решить проблему небольшого завоздушивания питающей системы из-за длительной стоянки автомобиля.
- Применение такого устройства позволяет упростить и облегчить пуск двигателя при заморозках и при продолжительных стоянках. Особенно это актуально для дизельных ДВС.
Автомобили с качественными и эффективными ТННД, как отмечают сами автовладельцы, легче заводятся, требуют меньше оборотов стартера для пуска. В различных режимах двигатели функционируют стабильнее. В определённых ситуациях наблюдается небольшой прирост по мощности, поскольку насос продолжает обеспечивать двигатель требуемым объёмом топлива, даже когда ДВС работает в условиях повышенных оборотов.
ТННД действительно важный, а порой незаменимый компонент автомобильной топливной системы. Выходит он из строя не так часто, поэтому особых проблем с ним у автовладельцев не возникает.
Конструктивные особенности роторных ТННД
Роторные варианты исполнения насосов получили широкое распространение, могут отличаться по конструктивным признакам. Основное отличие заключается в способе формирования замкнутой камеры для подаваемого топлива. Особенности конструкции:
- Основой конструкции считается корпус, который зачастую изготавливается в цилиндрической форме. В корпусе есть прорези переменного сечения.
- Вращение передается ротору с прорезями, в который вставлены ролики и плоские лопасти.
- На момент вращения лопасти соприкасаются с поверхностью корпуса. В результате этого образуются отдельные камеры, которые захватывают топливо и выбрасывают через выпускные отверстия.
Стоит учитывать, что у подобной конструкции есть довольно большое количество недостатков. Основной заключается в необходимости создания сложного привода от коленчатого вала или другого привада. Этот момент существенно повышает стоимость агрегата и снижает его надежность. Для повышения надежности агрегата проводится установка электрического привода, за счет чего обеспечивается надежное поступление топлива в насос высокого давления.
Топливоподкачивающий насос однократного действия
Топливоподкачивающий насос однократного действия состоит из корпуса, в котором размещены шток, поршень и клапана.
На входе и выходе топлива в корпусе в корпусе насоса установлены впускной 5 и выпускной 1 клапаны с пружинами. Привод насоса осуществляется от эксцентрика 3 кулачкового вала ТНВД. Усилие через толкатель передается на привод поршня топливоподкачивающего насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием пружины 6. Принцип работы такого насоса заключается в следующем. При сбегании эксцентрика 3 с толкателя 2 давление на поршень 4 со стороны толкателя пропадает и под действием пружины 6 поршень перемещается вверх. Впускной клапан 5 при этом закрывается, а выпускной 1 открывается и топливо поступает к ТНВД. При набегании эксцентрика 3 кулачкового вала на шток 2 поршень 4 движется вниз. Топливо находящееся под давлением открывает впускной клапан 5 и поступает через прорези в поршне в полость, находящуюся над поршнем.
Шестеренчатые ТННД
Шестеренчатые ТННД напоминает устройство масляных насосов. Подобная конструкция также довольно распространена. Ключевые моменты:
- В качестве основы конструкции выступает корпус. Он имеет высокую степень герметичности и прочности.
- Внутри корпуса расположены две шестерни, которые находятся в зацеплении. Обе шестерни имеют размеры, при которых зубцы соприкасаются с поверхностью корпуса. За счет этого обеспечивается создание герметичных камер.
- На момент вращения шестерни захватывают топлива, после чего выбрасывают его в отводящие отверстия.
Рассматриваемому механизму присущи все достоинства и недостатки, которые свойственны роторным вариантам исполнения. Однако, шестеренчатые характеризуются более простой и надежной конструкцией, они дешевле обходятся в обслуживании, за счет чего получили весьма широкое распространение. Поршневой вариант исполнения насоса
Поршневые конструкции также получили весьма широкое распространение. Насосы низкого давления бывают двух типов:
- Однократного действия. В этом случае за один цикл отводится максимальное количество топлива.
- Двукратного действия. Подобное устройство характеризуется тем, что за один рабочий цикл выполняется два накачивания топлива.
Более простую конструкцию имеет насос однократного действия. Его особенности:
- В качестве основы применяется литой корпус.
- В корпусе есть впускная и нагнетательная камера, центральная область для движения поршня.
- Единую конструкцию создает поршень, шток, цилиндрический толкатель, ролик с эксцентриковым кулачковым валом.
- Во всасывающей полости расположен впускной клапан, через который топливо втягивается из бака. Выпускное отверстие расположено в нагнетательной секции.
На момент работы поршень создает возвратно поступательное движение. Подобная конструкция менее практична, но также встречается довольно часто по причине высокого КПД. Вариант исполнения двукратного действия имеет более сложную конструкцию, но за счет этого существенно повышается эффективность механизма.
Топливный бак
Топливный бак должен быть защищен от коррозии и обязан выдерживать удвоенное рабочее давление системы подачи топлива, по меньшей мере 0,3 бар. Избыточное давление автоматически должно стравливаться через специальные отверстия и предохранительные клапаны, расположенные в баке. При движении по пересеченной местности, наклонах бака или ударах в него топливо не должно вытекать из заливной горловины или устройств для выравнивания давления. Бак должен быть расположен отдельно от двигателя, так, чтобы при любых неисправностях можно было предотвратить воспламенение топлива.
Выбор и замер ТННД
Рассматриваемый тип насоса работает под высокими нагрузками в течение длительного периода. За счет этого происходит быстрый износ основных элементов. Слишком сильный износ может привести к поломке устройства. В большинстве случаев для восстановления конструкции проводится замена основных элементов.
Если поломки серьезные, то приходится проводить полную замену узла. К серьезным дефектам можно отнести следующие:
- Трещины и иные дефекты корпуса. Камеры корпуса должны характеризоваться высокой герметичностью, так как на момент работы устройства создается давление. В результате этого жидкость может выдавливать через корпус.
- Излом и разрушение основных деталей. Неправильная эксплуатация и несвоевременное обслуживание, слишком большая нагрузка могут стать причиной разрушения основных элементов.
- Деформация ключевых неразборных деталей. Она происходит по причине работы устройства с явными дефектами.
Стоит учитывать, что при замене насоса следует уделять внимание соответствующим моделям. Все работы по замене устройства и его настройке следует доверять исключительно профессионалам, так как допущенные ошибки могут привести к весьма серьезным последствиям.
Принцип работы
Используемая схема работы автомобильного насоса низкого давления предусматривает наличие 2 режимов функционирования:
- режим подготовки;
- рабочий режим.
Учитывая назначение, а также разобрав само устройство автомобильного ТННД, не лишним будет детальнее разобрать его принцип работы.
Этап подготовки наблюдается в момент, когда поршень начинает своё движение в направлении вверх. В это время на него действует эксцентрик, пружина стягивается. Затем запускается движение горючки в камерах между элементами фильтрации грубой и соответственно тонкой очистки.
Если же говорить про рабочий режим, то он происходит при обратном совершаемом движении поршня, когда он перемещается вниз.
ТННД постоянно доставляет больший объём топлива, нежели ДВС требуется для стабильного функционирования.
За счёт этого при разных режимах работы можно создавать внутри автомобильной топливной системы наиболее оптимальные условия для работы установленного в машине двигателя. Ведь если поршень будет постоянно совершать движения, нагрузка окажется очень высокой, и всё это закончится вполне ожидаемыми неисправностями, поломками узла.
Если топливо будет подаваться в меньшем количестве, тогда напряжение увеличится, поршень не сможет с ним совладать и справиться. Итогом станет зависание поршня. Это указывает на подачу топливным механизмом меньшего количества рабочей жидкости. Если топливо подаётся в больших объёмах, поршень активно совершает свои движения, ТННД перегоняет больше горючки.
Разобравшись с тем, как работает в двигателе насос низкого давления и каким образом он связан с ТНВД, обязательно стоит рассказать о существующих разновидностях применяемых ТННД.
Конструкция механического топливного насоса
Механический топливный насос, применяющийся в конструкции двигателей с карбюраторной системой впрыска, крепится к блоку цилиндров или головке блока винтами. В большинстве случаев для подачи топлива используется насос мембранной конструкции. Прикрепленный к блоку насос приводится в движение коленчатым валом, на котором предусмотрен специальный эксцентрический кулачок. Этот кулачок давит на шток, сжимающий расположенную внутри корпуса мембрану.
В механических топливных насосах предусматривалась система ручной подкачки топлива на случай «пересыхания» системы после длительной стоянки
При нажатии на кулачок объем внутренней камеры насоса сокращается, а когда он снова увеличивается, бензин всасывается в камеру. Чтобы топливо не вытекало назад, в трубопровод, подающий патрубок снабжен обратным клапаном. Когда происходит очередное нажатие, топливо выходит через нагнетательный патрубок и подается в карбюратор, а в камеру поступает новая порция из трубопровода. Давление в подающей магистрали может регулироваться за счет установки более или менее жесткой пружины, но по конструктивным причинам не может быть высоким (это связано с тем, что пределы жесткости пружины ограничены упругостью металла, из которого она сделана).
Такие разные ТННД
Перейдём к разновидностям ТННД. Основных типов два:
Электрические
Электрический топливный насос низкого давления
Электрические, в свою очередь, можно разделить ещё на несколько подгрупп в зависимости от конструкции, а именно:
- роликовые;
- шестерёнчатые;
- центробежные.
А теперь попробуем разобраться с каждым из вышеперечисленных видов.
Итак, начнём с классики, которую можно встретить на авто с карбюраторными моторами – это механические насосы. Как мы уже вспоминали выше, этот тип ТННД располагается непосредственно на двигателе и это не случайно. Дело в том, что привод данного насоса обеспечивается коленчатым валом через специальный эксцентрический кулачок.
В процессе вращения этот кулачок давит на шток, который, в свою очередь, сжимает мембрану внутри насоса, уменьшая его внутренний объём. За счёт сжимания и разжимания мембраны происходит нагнетание топлива в карбюратор. Перетекание горючего обратно в бак блокируется обратным клапаном.
Вроде бы простая и надёжная конструкция у механического ТННД, но применить его в современных авто с инжекторным или распределённым впрыском нельзя – уж слишком маленькое давление он нагнетает, да и то с пульсациями, негативно отражающимися на стабильности работы.
Из-за этого автопром массово перешёл на электрический тип насосов. С внедрением этого типа отпала необходимость установки его около мотора, поэтому в большинстве случаев найти его можно в бензобаке.
Казалось бы, странное выбрано место, но это, на самом деле, тонкий инженерный расчёт – в баке, заполненном горючим, ТННД лучше всего охлаждается, а шум от его работы не раздражает наши нервы.
Ключевыми элементами конструкции данной разновидности бензонасосов являются электродвигатель и насосная часть. В роликовых и шестерёнчатых устройствах используется физический эффект разряжения, который происходит при изменении положения роликов или шестерней относительно неподвижных частей насоса.
Нужно отметить, что эти два типа на сегодняшний день считаются не самыми удачными, так как создают в системе пульсации, а их производительность порой не отвечает запросам моторов.
Лишён перечисленных недостатков центробежный ТННД. Основу его конструкции составляет крыльчатка, которая, вращаясь с большой скоростью, создаёт завихрения топлива, в результате чего давление на выходе насоса повышается.
Наверное, знатоки автодела смогут нас поправить и дополнить рассказ другими разновидностями бензонасосов. Это так, конструкций существует большое количество, но мы постарались вспомнить о самых распространённых. Надеемся, дорогие наши читатели, что после прочтения статьи, тёмных лошадок среди многочисленных узлов и агрегатов автомобиля для Вас стало меньше.
Подписывайтесь на блог, делитесь ссылками на него с друзьями, а я, в свою очередь, продолжу радовать всех новыми публикациями.
Актуальные виды
Вездеход на шинах низкого давления своими руками
Используемый в системах автомобильных ДВС топливный насос низкого давления может демонстрировать на выходе различные характеристики и конструктивные особенности. Все ТННД можно разделить на 2 основные группы:
- механические;
- электрические.
Представить себе современный авто, будь он бензиновым или дизельным, без ТННД невозможно. Ведь именно с помощью этого устройства топливо выкачивается из бака, и подаётся для дальнейшей работы ДВС.
Сначала рассмотрим механические устройства.
Если говорить про механический тип, то такие ТННД в основном встречаются на старых карбюраторных двигателях. Монтируется на блок цилиндров, фиксируется простым винтовым соединением. Работа выполняется за счёт коленчатого вала, имеющего эксцентриковый кулачок. При нажатии на этот кулачок происходят сокращения, и бензин подкачивается в камеру.
Чтобы топливо не выливалось обратно в бак, в этом узле дополнительно используется специальный невозвратный клапан. Последующие активные нажатия способствуют поступлению горючего в карбюратор для последующего сгорания.
Более продвинутым и современным решением стал электрический тип устройства.
Он актуален для инжекторных автомобильных двигателей, поскольку инжектор повлёк за собой использование большого числа всевозможного электрического оборудования. В итоге нагнетать механическим путём топливо стало уже невозможно. Он не мог выполнять свои задачи и нужного давления соответственно уже не создавал, учитывая требования новой системы.
Если рассматривать электронасос в упрощённом исполнении, то это сам насосный компонент и электропривод (электромотор), заключённые в корпус. Здесь же внутри предусмотрен фильтр, заборник топлива и датчик расхода. Принцип работы напоминает механический аналог. Но отличие в том, что за перемещение горючего отвечает электромотор.
ТННД монтируются внутри топливного бака. Ошибочно считать, что это неправильно с позиции безопасности. В случае же с механическим типом устройства нагрев горючего происходил под воздействием работы ДВС. В электросистемах подобная проблема полностью исключается. Топливо непрерывно осуществляет движение по системе из специальных трубок, что не позволяет рабочей жидкости нагреваться до опасных температур, или хотя бы приближаться к этим значениям.
То есть можно смело утверждать о том, что установка ТННД в бензобак является наиболее правильным и рациональным решением с позиции сохранения оптимальной температуры. Ведь расстояние между насосом и источником тепла внушительное.
Также важно заметить, что компоненты конструкции электронасоса находятся в постоянном контакте с бензином. Они погружены в него
Как итог, говорить о каких-либо коротких замыканиях и воспламенениях не имеет смысла. Их в принципе произойти не может.
Преимущества установки подкачивающего насоса на дизель
Если вернуться к основной теме, подкачивающий насос на дизель во многих случаях является электрическим.Такой насос становится важным элементом в системе питания, так как позволяет не только быстро и эффективно подать дизтопливо к ТНВД, но и пропустить солярку через фильтры.
Также наличие подкачивающего насоса позволяет добиться стабильной работы дизельного двигателя во всех режимах и на любых оборотах, то есть исключается нехватка топлива под нагрузками. Еще отметим, что многие владельцы дизельных авто, которые штатно не имеют дополнительного насоса, принимают решение установить его самостоятельно.
Данная необходимость может быть продиктована разными причинами, начиная с незначительного завоздушивания системы питания после стоянки и заканчивая стремлением облегчить пуск дизельного двигателя. Насос можно поставить как в топливный бак, так и интегрировать на определенных участках топливных магистралей подачи дизтоплива уже после бака.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое ТНВД (топливный насос высокого давления). Из этой статьи вы узнаете о назначении, принципах действия, а также особенностях конструкции насосов данного типа.
Как правило, после установки владельцы отмечают, что дизель легче заводится (нужно сделать меньшее количество оборотов стартером). Также отмечается более стабильная работа ДВС на разных режимах (переходные режимы, ХХ, работа под нагрузкой). В некоторых случаях возможен и прирост мощности, так как горючее стабильно подается к ТНВД даже на высоких оборотах.
