Устройство топливного насоса бензинового двигателя

Мы продолжаем серию статей о топливной системе автомобиля. Сегодня мы поговорим о топливном насосе для бензинового двигателя.

Механический и электрический бензонасос

Бензонасос является самым важным компонентом топливной системы. Его основная задача — доставка топлива из топливного бака, расположенного в задней части автомобиля, в систему дозированной подачи в пространстве под капотом. Система является либо карбюраторной, либо инжекторной. Бензонасос может быть как механическим, так и электрическим.

Механические насосы используются на автомобилях с карбюратором и обеспечивают подачу топлива под низким давлением. Электрические насосы используются в автомобилях с впрыском топлива, поскольку они отвечают за подачу высокого давления и поддержание рабочего давления в системе.

Механический бензонасос устанавливается вне топливного бака или рядом с карбюратором, поскольку в системе подачи топлива нет необходимости в высоком давлении.  Электрический бензонасос обязательно располагается внутри топливопровода или топливного бака.

Также возможна одновременная установка двух насосов. Один расположен в баке и работает с большим объемом топлива, перекачивая его под низким давлением. Другой работает с меньшим объемом топлива и создает высокое давление перед системой впрыска. Этот насос называется топливным насосом высокого давления. Часто он располагается под землей рядом с приводным механизмом или непосредственно на нем.

Стоит отметить, что карбюраторные двигатели считаются устаревшими, давно уступив место более производительным, экономичным и экологичным инжекторным двигателям. Существует несколько моделей, в которых электронасос находится под управлением ЭБУ. Система учитывает положение дроссельной заслонки, качество топливно-воздушной смеси и состав выхлопных газов, корректируя работу бензонасоса.

Электрические бензонасосы последнего типа создают чрезмерный шум во время работы и быстро нагреваются при поддержании высокого давления. Поэтому они расположены в топливном баке. Само топливо охлаждает насос, а стенки бака значительно гасят шум.

Конструкция механического насоса

Механический бензонасос состоит из:

• обложка;
• сито;
• верхняя часть тела;
• верхняя часть поддона;
• рабочие диафрагмы;
• раскосы;
• предохранительная мембрана;
• нижняя диафрагма;
• стержень;
• возвратная пружина;
• нижняя часть тела;
• рычаг ручной подкачки;

Эта структура образует камеру, которая имеет впускные и выпускные клапаны. Эти клапаны расположены в верхней части корпуса механического бензонасоса. Эти клапаны представляют собой текстолитовые шайбы, которые сжимаются маленькими пружинами о латунные седла клапанов.

Принцип действия

Приводной рычаг механического бензонасоса постоянно движется вверх и вниз, но мембрана толкается рычагом вниз только тогда, когда необходимо заполнить форкамеру. Мембрана выталкивается обратно вверх возвратной пружиной. Так работает подача топлива в карбюратор.

При более детальном рассмотрении работы механического бензонасоса обнаруживается небольшая разница между заднеприводными и переднеприводными моделями. У заднеприводных автомобилей эксцентриковый элемент расположен на приводном валу. Этот элемент действует как толкатель. Модели с передним приводом имеют такой же эксцентриковый элемент, но он расположен на распределительном валу двигателя.

Толкатель оказывает давление на рычаг, а рычаг оказывает давление на коромысло. Это коромысло расположено в нижней части корпуса бензонасоса. Коромысло преодолевает сопротивление пружины и тянет шток мембраны насоса вниз. Это создает вакуум. Топливо поступает через впускное отверстие, а впускной клапан позволяет топливу попасть в полость над мембранами.

Затем эксцентрик отсоединяется от толкателя. Рычаг, коромысло и шток диафрагмы освобождаются. Сжимающая пружина заставляет шток мембраны подниматься вверх и создает давление в рабочей камере бензонасоса. Под действием давления впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается. Топливо проходит через этот клапан к выпускному отверстию и далее через соединительный шланг к поплавковой камере карбюратора. Для получения дополнительной информации о карбюраторе см. статью о топливоподающих устройствах.

Если ручная заливка осуществляется в механическом бензонасосе, рычаг заливки на корпусе насоса воздействует непосредственно на коромысло и шток мембраны через кулачок. В этом случае толкатель не приводится в действие.

 

Когда поплавковая камера в карбюраторе заполнится, игольчатый клапан перестанет пропускать топливо, и насос будет работать в режиме ожидания. Идея заключается в том, что давление от перемещения мембран в корпусе насоса все еще не может преодолеть сопротивление игольчатого клапана.

Устройство электрического топливного насоса

Электрический топливный насос конструктивно схож по некоторым элементам с механическим насосом. Насос работает с помощью специального сердечника, который всасывается в электромагнитный клапан до тех пор, пока контакты с электрическим приводом не будут отключены.

Поворот ключа зажигания перед запуском является сигналом для бортового компьютера автомобиля. На этом этапе бензонасос уже находится под напряжением. Двигатель еще не завелся, но электромотор внутри бензонасоса уже нагнетает давление в топливной системе до рабочего давления в течение нескольких секунд. Поэтому рекомендуется подождать 2-3 секунды перед включением стартера и запуском двигателя.

Если ЭБУ не получает сигнал об успешном запуске двигателя, то бензонасос отключается в автоматическом режиме. Это делается из соображений безопасности. Некоторые автомобили сконфигурированы таким образом, что топливный насос включается при открытии двери водителя.

Электрический топливный насос способен создавать давление топлива 0,3-0,4 МПа, а на двигателях с непосредственным впрыском — до 0,7 МПа. В этой статье не рассматривается подробно топливный насос высокого давления (ТНВД) на дизельных и бензиновых двигателях с прямым впрыском. Читайте об этой системе в соответствующем разделе сайта.

Особенностью бензинового электронасоса можно считать использование модульной системы в его конструкции. Это происходит из-за его прямого контакта с топливом. Среди основных компонентов насоса есть также топливозаборник, топливный фильтр и датчик, показывающий расход топлива.

Электрический насос имеет мембрану, которая перемещается вверх и вниз. В результате над мембраной создается вакуум по мере ее движения вниз. Это позволяет открыть всасывающий клапан электронасоса. Через этот клапан бензин проходит через фильтр и попадает в камеру над мембраной.  Когда мембрана движется вверх, возникающее давление закрывает впускной клапан и открывает выпускной клапан, проталкивая топливо дальше в систему.

Основные элементы простейшего электронасоса

Электрический топливный насос состоит из:

• камера;
• впускной и выпускной клапан;
• диафрагма;
• возвратная пружина;
• электромагнитный клапан;
• ядро;
• электрические контакты;

Обратный клапан отвечает за закрытие топливной системы при остановке двигателя. Редукционный клапан поддерживает высокое рабочее давление в топливной системе.

Виды топливных насосов

Сегодня существуют различные типы электронасосов, но наиболее распространенными являются:

• вал;
• оборудование;
• центробежный;

Роликовый

В основе этого насоса лежит рабочее колесо и ролики, которые обеспечивают всасывание и нагнетание. Работа всей конструкции основана на увеличении объема между рабочим колесом и валиком во время работы. В этой точке увеличения объема создается разность давлений, и топливо заполняет образовавшееся пространство. Дальнейшая подача топлива прекращается, когда это пространство полностью заполняется. Следующий шаг — вращение ротора и уменьшение объема пространства. Это создает необходимое давление для открытия выпускного отверстия и введения впрыснутой дозы топлива в систему.

Шестеренный

Всасывание топлива в шестеренчатом насосе основано на движении внутренней шестерни относительно внешней. Внутренняя шестерня — это ротор, а вторая шестерня — это внешняя шестерня, называемая статором. Ротор вращается, и при его вращении в его боковых зубьях образуются своеобразные камеры. С их помощью происходит всасывание и нагнетание давления в топливо.

Шестеренчатые и роликовые насосы, рассмотренные выше, имеют такие конструктивные особенности, что их можно устанавливать только в топливную магистраль. Центробежные насосы являются наиболее популярным и распространенным типом топливных насосов в современных автомобилях. Они характеризуются низким уровнем шума и обеспечивают наиболее равномерную подачу топлива.

Центробежный

Эти насосы расположены внутри топливного бака. Основным элементом этого насоса является рабочее колесо с большим количеством лопастей. Крыльчатка вращается внутри камеры. Камера содержит всасывающий клапан и сливной клапан. Вращение лопастей ротора вызывает турбулентность топлива, обеспечивает активное всасывание топлива, создает и поддерживает рабочее давление в топливной системе.

Распространенные неисправности

Электрический топливный насос имеет соответственно длительный срок службы, заложенный в него инженерами. Но эта жизнь становится жизнеспособной только при определенных условиях, которые не всегда достигаются в процессе эксплуатации.

Топливный насос — не самый дешевый компонент, поэтому лучше создать для него условия эксплуатации, максимально приближенные к идеальным. Для любого ответственного автовладельца это будет не так уж сложно.

Основными врагами насосов являются:

1. Езда с почти пустым топливным баком;
2. Езда с почти пустым топливным баком; Езда с загрязненным топливным фильтром или сеткой топливного насоса;

В первом случае насос плохо охлаждается, поскольку в баке недостаточно топлива, и возрастает риск попадания в бак грязи или даже воздуха. Все это может привести к сокращению срока службы и/или выходу из строя топливного насоса. Старайтесь заправляться, как только загорится лампочка, а еще лучше держите в баке не менее 5-10 литров в резерве.

Второй причиной неисправности бензонасоса является использование грязного, некачественного топлива и несвоевременная замена фильтров. Топливный насос должен поддерживать постоянное рабочее давление. Засоренные фильтры затрудняют проталкивание топлива через устройство, что означает неизбежное увеличение нагрузки и износ насоса.

В итоге

Подводя итог нашей статье, вот краткий перечень основных признаков, помогающих диагностировать неисправность бензонасоса или топливной системы:

• Необходимость очень долго крутить стартер при запуске как холодного, так и предварительно прогретого двигателя. Это может указывать на то, что насос не в состоянии сразу создать необходимое рабочее давление в системе;
• Трудности с разгоном, двигатель с трудом разгоняется, с задержкой реагирует на педаль акселератора, замедляется и дергается в пробках;
• Вы уверены, что в баке есть бензин, машина заводится, но затем непредсказуемо останавливается;
• Повышенный шум, который слышен в салоне и исходит от топливного насоса. Насос может гудеть, трещать, визжать или хлопать;
• По неизвестным причинам увеличивается расход топлива;
• Неустойчивая работа двигателя в различных режимах, плавающие обороты и другие симптомы, напоминающие пульсацию;
• Полное отсутствие звука работающего бензонасоса при включении зажигания;

Теперь вы знакомы с конструкцией различных типов топливных насосов, которые обычно встречаются в отечественных и зарубежных автомобилях разных годов выпуска.

Не забывайте вовремя менять топливный фильтр и другие фильтрующие элементы топливной системы. Используйте качественное топливо на сертифицированных АЗС и не ездите на остатках «лампового» топлива.

Соблюдение этих простых рекомендаций может стать надежной гарантией того, что ваш топливный насос точно не доставит вам никаких проблем во время эксплуатации автомобиля.