Как работает топливоподкачивающий насос дизельного двигателя

Конструкция

Чаще всего ТНВД размещается в пространстве под капотом недалеко от силового агрегата. У большинства дизельных двигателей иностранного производства трубопроводы систем топливоподачи от насоса к форсункам изготавливаются из металла, что также уменьшает количество вероятных мест их монтажа. Конструкция данного узла включает в себя два основных элемента: цилиндр малого диаметра и расположенный в нем поршень (плунжер), образующие в сочетании плунжерную пару. Этот элемент насоса изготавливается из качественной стали, способной выдержать нагрузки при высоком давлении, и требует максимальной точности при производстве, так как для работы плунжерной пары необходимо обеспечить минимальный зазор между ее деталями (прециозное сопряжение).

Промежуточным элементом, который непосредственно объединяет ТНВД с цилиндрами, является форсунка, размещающаяся нижней частью в камере сгорания и распыляющей порции топлива. Точный момент воспламенения регулируется углом опережения и контролируется электронными системами автомобиля.

Ручной подкачивающий насос

Для заполнения топливной системы топливом при неработающем дизеле и удаления из нее воздуха на подкачивающем насосе устанавливается ручной подкачивающий насос также поршневого типа.

• цилиндра, ввернутого в корпус над впускным клапаном
• основного подкачивающего насоса
• поршня со штоком
• рукояткой, навернутой на крышку цилиндра.

В работе этого насоса используются впускной и нагнетательный клапаны основного подкачивающего насоса.

Перед заполнением системы топливом необходимо:

1. открыть вентиль на фильтре тонкой очистки
2. отвернуть рукоятку с крышки цилиндра насоса
3. перемещая рукояткой поршень в цилиндре, нагнетать топливо в систему до появления из сливной трубки струи топлива без пузырьков воздуха.

После прокачивания системы вентиль на фильтре необходимо закрыть, а рукоятку поршня ручного насоса навернуть на крышку цилиндра.

Неисправности насосов высокого давления

Неудивительно, что характерные неисправности у насосов, которые эксплуатируются у нас и за рубежом, разные. У них наиболее распространенная поломка — обычный износ электрической части насоса. В условиях нашего топлива она и является самой большой проблемой в работе насоса. Дело в том, что насос работает абсолютно без смазки. Вся смазка, которой пользуется механизм — это само топливо. Даже если взять лабораторные условия, то масляной пленки на идеальном и кристально чистом бензине откровенно мало для того, чтобы работа насоса была полноценной и долговечной.

https://youtube.com/watch?v=uQr8VZ_Z8-Q

Можно только представить, что происходит внутри насоса, когда туда попадает маловязкая жидкость с примесью песка и пыли. Сложность в том, что в большинстве автомобилей топливный фильтр тонкой очистки установлен уже после бензонасоса. Этому есть свои объяснения, но в наших условиях от этого не легче.

Фильтр грубой очистки установлен перед насосом, но он не в состоянии обеспечить достойную фильтрацию топлива. Получается, что в насос попадает все то, что накопилось в баке, включая грязь и конденсат. Все это попадает в фильтр, а насосу приходится преодолевать огромное сопротивление, чтобы выйти на оптимальный режим работы и обеспечить систему нужным давлением. Насос просто работает в экстремальных условиях под очень сильной нагрузкой. В чем это выражается, знает большинство владельцев инжекторных автомобилей — шум, визг и скрип бензонасоса.

Фильтр грубой очистки установлен перед насосом, но он не в состоянии обеспечить достойную фильтрацию топлива

Устройство разработано с некоторым запасом прочности, поэтому небольшие повреждения на рабочей поверхности насоса не влияют на работу системы. Но если насос начал шуметь, это говорит о критическом износе, и о том, что пора думать, где купить новый насос, поскольку в гаражных условиях своими руками они не ремонтируются. Единственный выход из этой ситуации — втрое сокращать регламент замены топливных фильтров, только тогда есть вероятность максимально продлить мученическую жизнь инжекторного насоса.

Форсунки

Эта деталь представляет для автомобиля особую важность, так как именно от ее состояния зависит качество сгорания топливно-воздушной смеси, расход и мощность транспортного средства. Форсунка представляет собой небольшой механизм с электромагнитным клапаном

Последний управляется при помощи ЭБУ. Когда блок управления подает команду на подачу питания к обмотке форсунки, закрытый шариковый клапан открывается, и горючее проходит через пластину в распылители форсунки. Кстати, на пластине имеются отверстия, используемые для регулировки расхода топлива. Горючее впрыскивается форсункой в канал нескольких впускных клапанов. Вследствие этого оно испаряется до поступления в камеру сгорания двигателя.

Принцип работы топливного насоса МТЗ

Нагнетание топлива и создание рабочего давления осуществляется возвратно-поступательной работой плунжерных пар. В состав пары входит цилиндрическая втулка 4 и плунжер 3, выполняющий функцию поршня. Движение плунжерам передаётся вращением кулачкового вала 1 узла через толкатели 2. Всасывание топлива осуществляется из питающего канала в корпусе узла в надплунжерную полость через окно В во втулке при движении плунжера вниз. При набегании кулачка вала на толкатель , плунжер движением вверх и созданным импульсом давления, открывает нагнетательный клапан Е и пропускает дозированную порцию топлива непосредственно к распылителю.

схема работы плунжерной пары

В технических учебных заведениях преподаватели для демонстрации подтверждения высокоточной подгонки прецизионной пары показывают небольшой опыт, основанный на принципе действия коэффициента теплового расширения материалов:

• Поршень – плунжер оставляют в руке, передавая детали температуру тела, а цилиндр-втулку плунжерной пары выносят на улицу с температурой ниже 0˚С .
• Затем по истечении 10 мнут части пары получают разницу температуры 36 — 40˚С, при этом втулка в границах коэффициента расширения под действием холода уменьшает свои линейные размеры, а плунжер от тепла руки увеличивает.
• В момент достижения потенциала разности температур преподаватель показывает невозможность вхождения плунжера в цилиндр втулки, тем самым доказывая высокую точность подгонки деталей.

Виды электрических ТН

Существует три основных вида топливных электронасосов – шестеренный, центробежный и роликовый.

Шестеренный насос

В шестеренном насосе топливо подается при помощи ротора (внутренней шестерни, подвижной), который располагается эксцентрично относительно статора (внешней шестерни, неподвижной). При вращении ротора боковые части его зубьев образуют небольшие камеры, которые меняют свой размер в зависимости от того, в каком месте проходят статор.

На входе камеры имеют максимальный размер и засасывают за счет разряжения в себя топливо. По мере вращения относительно статора камера уменьшается в размерах, за счет чего обеспечивается подача и нагнетание топлива на выходе из насоса.

Роликовый насос

Аналогичный принцип используется в роликовом насосе, в котором подача топлива осуществляется также благодаря эксцентричному расположению вращающегося ротора с подвижными роликами и неподвижного статора. Ролики перемещаются в специальных углублениях в роторе. Пространство, возникающее между ротором и роликом, полностью заполняется топливом в момент, когда ролик под действием центробежной силы максимально стремится вырваться из ротора.

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

Центробежный насос

В центробежном насосе подача топлива обеспечивается при помощи крыльчатки, которая оснащается специальными лопатками по всему периметру. Вращение крыльчатки происходит внутри полости, оснащенной двумя каналами – всасывающим и нагнетательным. Вращательные движения лопаток обеспечивают вихревой поток топлива, за счет чего достигается повышение давления.

Если шестеренный и роликовый насосы в силу особенностей конструкции монтируются непосредственно в топливопровод, то центробежный насос размещается в топливном баке. В современных топливных системах предпочтение отдается центробежному насосу, который значительно менее шумный, обеспечивает более ровный (без пульсаций) поток подаваемого топлива, хотя при этом и имеет ограничения по производительности и создаваемому давлению.

Управление работой электрического ТН обеспечивается благодаря блоку управления ДВС. Топливный насос начинает свою работу параллельно с включением зажигания, однако существуют автомобили, в которых насос активируется при открытии водительской двери (еще до того, как будет вставлен ключ зажигания или нажата кнопка пуска).

Электрический насос способен поддерживать довольно узкий, но достаточный для нормальной работы двигателя, диапазон рабочего давления, которое регулируется за счет изменения напряжения и при помощи предохранительного клапана, ограничивающего максимально допустимое давление в системе.

Инжекторный двигатель: коротко о бензонасосе

Эра карбюраторных двигателей внутреннего сгорания прошла. Во всяком случае, применительно к автомобилям. На смену им пришли более совершенные и современные инжекторные силовые агрегаты. Это принципиально изменило систему питания авто, но не отменило необходимости доставки топлива из бака к двигателю. Эта функция по-прежнему возлагается на насосы. В отличие от аналогичного узла в карбюраторном, бензонасос инжекторного двигателя имеет другую конструкцию, а значит иной принцип действия и свойственные только ему неисправности. Об этом и поговорим.

Инжекторный двигатель: конструкция насоса

Наверное, нет такого автолюбителя, который бы не знал устройство классического бензонасоса. И конечно все помнят, а кто – то, наверное, и до сих пор сталкивается, что установлен он непосредственно на двигателе. Это очень удобно, не нужно думать о дополнительном приводе, не нужна автономная система смазки. Но есть один существенный минус. Давление, которое способен создать механический бензонасос, недостаточно для корректной работы инжекторного двигателя.

Кроме того, в инжекторном двигателе бензонасос должен работать в строгом соответствии с командами, поступающими с электронного блока управления. Именно ЭБУ выбирает режим работы насоса, на основе анализа многих параметров. Реализовать такой алгоритм на шестернях практически невозможно. Вот почему в отличие от карбюраторного двигателя, бензонасос инжекторного не механический, а электрический. Кроме того, устанавливается он в топливном баке. Это позволило решить целый ряд проблем:

1. Существенно повысить производительность благодаря тому, что насос стал погружным;
2. Решить проблему охлаждения. Бензин имеет очень маленькое удельное сопротивление, то есть, практически является изолятором. Этим и воспользовались конструкторы. Обмотки электродвигателя находятся в бензине и охлаждаются им.
3. Снизить шумность. Это стало возможным опять-таки благодаря тому, что насос полностью погружен в топливо.

Теперь сам принцип работы инжекторного бензонасоса. Вообще конструктивно электрические насосы могут быть:

Последние встречаются наиболее часто, поэтому именно о них и следует поговорить подробнее.

Ключевым элементом центробежного насоса является крыльчатка, насаженная на вал электродвигателя. Она расположена в корпусе насоса, имеющем входное и выходное отверстие. При вращении крыльчатки возникает центробежная сила, которая прижимает бензин к корпусу и выталкивает его в выходное отверстие. В то же время в центре крыльчатки возникает вакуум, который заполняется через входное отверстие новой порцией бензина. Таким образом, происходит непрерывная подача топлива к форсункам инжекторного двигателя. Благодаря особой конструкции крыльчатки в топливопроводе образуется давление достаточное для их нормальной работы. Оно сохраняется и при не работающем насосе, благодаря обратному клапану. Именно поэтому, специалисты рекомендуют при любых работах с топливной магистралью, первым делом стравливать давление. Кто менял топливный фильтр, тот это знает. Вот в вкратце, и все, что касается механической части бензонасоса инжекторного двигателя.

Теперь немного о его электрической составляющей. Электромотор насоса питается от напряжения 12 В., а управление им идет, как уже упоминалось с контроллера двигателя. Казалось бы, вполне логичным, что именно с ЭБУ и подается питание на клеммы электродвигателя. Но нет. Его мощность, как минимум 60Вт., не позволяет сделать этого напрямую. Поэтому в цепь питания бензонасоса введено реле. Оно так и называется, реле бензонасоса (РБН). Именно на него подается питание с контроллера. Сработав, реле своими контактами замыкает цепь питания бензонасоса. Забегая вперед можно сказать, что именно реле является одной из основных причин неустойчивой работы бензонасоса, а в итоге и самого инжекторного двигателя. Но это тема отдельного разговора, а пока коротко подытожим. Итак:

• Бензонасос инжекторного двигателя является электрическим, погружным и, чаще всего устанавливается в топливном баке;
• Он имеет центробежную конструкцию и обеспечивает давление благодаря вращению крыльчатки;
• Электродвигатель бензонасоса охлаждается непосредственно топливом;
• Питание бензонасоса осуществляется постоянным напряжением 12 В.;
• Управляет бензонасосом контроллер двигателя через РБН.

Ошибки ПЖД и их обозначения

О наличии ошибок в системе ПЖД свидетельствует специальная лампочка. Она мигает определенное количество раз, по которым можно определить неисправность оборудования. Ниже представлены наиболее распространенные неполадки.

1. Однократное мигание указывает на перегрев теплообменника и наличие расхождений в указателях, которые могут отображать недостоверные сведения о температуре
2. Двукратное мигание лампочки указывает на израсходованное количество активаций ДВС
3. Мигание лампочки три раза свидетельствует о неполадках с предпусковым подогревателем. Причина может быть связана с прерыванием пламени
4. Лампочка мигает четыре раза – это означает неисправность свечи зажигания или двигателя, отвечающего за нагнетание атмосферного потока
5. Пять раз мигания светодиодной лампы указывают на неправильную работу датчика пламени
6. Шесть раз – неправильная работа индикаторов перегрева и температуры
7. Семизначная активация лампы говорит о неисправности насоса и элементов топливной системы. Также не помешает проверить реле контроля и отопительный прибор
8. Если мигает восемь раз, тогда причина в сигнальном контакте между блоком ПЖД и пультом управления
9. Девять раз – низкое напряжение или его отсутствие
10. Мигание десять раз – свидетельствует о завершении процесса вентиляции, которую можно включить вручную.

Прибор для измерения давления топлива

Как было сказано выше, работа бензонасоса проверяется специальным прибором — манометром. Самый распространенный МП – 100 производства ООО «НТС». В нашем сервисе мы используем его с 2008 года, точность показаний осталась на заводском уровне. В комплекте имеются переходники и клапан сброса давления.

Манометр МП — 100

Позволяет измерить давление топлива как в рампе при наличии штуцера, так и в любом месте топливопровода. В наборе с манометром имеется переходники:

УП-2 переходник удлинитель позволяет делать замер на заднеприводной классике.ТПБ-2 переходник для быстросъемных соединителей.

Позволяет легко проводить измерение давления на большинстве современных авто.

Существуют много аналогичных тестеров для проверки давления топлива. Отличия как в цене, размерах, циферблате. Конструктивно все измерители схожи. Можно сделать манометр своими руками, но цена не оправдывает себя. Намного проще и результативнее обратится к диагностам или в любой сервис. Сделают заключение и устранят неисправность.

Особенности устройства

Теперь стоит ознакомиться с устройством современных топливных насосов низкого давления, то есть просто сокращённо ТННД.

В составе этого компонента есть несколько основных элементов. ТННД является устройством, собранным из:

• приводного вала;
• ротора с лопастями в определённом количестве;
• статора;
• диска распределительного типа;
• соединительной муфты;
• приводной регулятивной шестерни.

Чтобы лучше понять устройство рассматриваемого насоса низкого давления, стоит изучить некоторые дополнительные нюансы.

• У топливоподкачивающего насоса, что во многом отображает суть устройства, ротор начинает своё активное движение.
• В этот момент роторные лопасти постепенно приближаются к статору и за счёт центробежной силы внутри возникают так называемые камеры.
• Учитывая, что внутри присутствует напряжение, из этих камер горючее начинает следовать к насосу, только уже высокого типа давления. Для этого конструкцией предусмотрены специальные топливопроводящие каналы в используемом распределительном диске.
• Параллельно определённый объём топлива следует к клапану редукции. Это происходит именно в том случае, когда давление оказывается больше, чем требуется согласно настройкам системы.

Следует понимать, что два насоса имеют непосредственную связь друг с другом. Поэтому для поддержки оптимальный условий, конструкцией предусмотрен сливной дроссель. Это своего рода жиклер, вмонтированный непосредственно в ТНВД автомобильного двигателя. Конструкция этого элемента позволяет создавать нужные и оптимальные условия в камерах. Происходят изменения зависимости от того, с какой текущей скоростью осуществляет свои перемещения приводной вал.

Что такое бензонасос и принцип его работы

Предназначение бензонасоса кроется в поступлении топлива к двигателю автомобиля из топливного бака. Поскольку двигатель с бензобаком находятся по разные стороны друг от друга, без бензонасоса поступление топлива невозможно.

Существует два типа бензонасосов: механические и электрические. Механический бензонасос можно встретить в автомобиле карбюраторного типа. В карбюратор топливо должно подаваться под низким давлением. Электрические бензонасосы специально предназначены для топливных систем с инжекторным типом подачи топлива (форсунки).

Механический бензонасос прикрепляется снаружи топливного бака, а электрический — внутри. В некоторых двигателях предусмотрено сразу два бензонасоса: один из них работает на больших объёмах и при низком давлении внутри бака с топливом, а другой — на малых объёмах и при высоком давлении, находясь около двигателя или на нём.

Механические бензонасосы засасывают топливо из бака в двигатель. Расстояние между насосом и карбюратором небольшое. Благодаря этому они могут работать под низким давлением. Принцип работы электрических бензонасосов основан на проталкивании топлива в двигатель. Работа такого насоса контролируется электронной системой автомобиля.

При этом контроле принимается в расчёт положение дросселя, соотношение топлива и воздуха и содержание выхлопных газов. Электрические бензонасосы быстро нагреваются и сильно шумят из-за того, что работают под давлением. Из-за этого их размещают в топливном баке, так как оно заглушает шум и охлаждает насос.

Бензонасос запускается с помощью электродвигателя. После поворота замка зажигания на включение из бортового компьютера подаётся сигнал на запуск бензонасоса. Электрический заряд поступает в бензонасос. Мотор вращается в течении нескольких секунд, за это время в топливной системе создаётся необходимое давление. В случае, если в течении двух секунд сигнал не подаётся в бортовой компьютер, происходит автоматическое отключение бензонасоса.

Если аварийное отключение не произошло, топливо поступает в бензонасос через трубочку и выходит из него через односторонний клапан. Далее оно попадает в топливный фильтр, который задерживает частички мусора и грязи, и только после этого очищенное топливо поступает в двигатель. Бензонасос прекращает свою работу одновременно с двигателем.

Давление является важнейшим для бензонасоса параметром, влияющим на количество впрыскиваемого в двигатель топлива. За стабильность подачи топлива отвечает редуктор.

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.

Топливный насос электрический

Топливный электронасос используется в бензиновых ДВС, оснащенных системой распределенного впрыска топлива.

Кроме этого данный тип насосов может также применяться как на дизелях, так и на бензиновых двигателях с системой прямого впрыска топлива. В этом случае электрический ТН встраивается в контур низкого давления для того чтобы обеспечить подачу топлива к ТНВД.

Электрический ТН способен создавать рабочее давление в диапазоне 0,3 — 0,7 МПа. Топливный электронасос может устанавливаться как в топливопроводе, так и непосредственно в топливном баке.

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

ПЖД КамАЗ: предпусковой подогреватель двигатель 14ТС-10 и

ПЖД – предпусковой жидкостный подогреватель двигателя для автомобилей КамАЗ, обеспечивающий разогрев мотора для его более эффективной работы в холодное время. Также ПЖД позволяет избежать обледенения стекол в салоне автомобиля. Как известно, зимой водители КамАЗов часто испытывают проблемы из-за перепадов температур, сырости и выхода из строя важных деталей. В связи с этим не обойтись без установки ПЖД, который способен работать бесперебойно при температурах от минус 45 до плюс 60 градусов Цельсия. По крайней мере, в данном диапазоне отсутствуют вышеуказанные проблемы, связанные с обледенением стекол и промерзанием кабины, а также обеспечивается быстрый запуск двигателя.