Насос топливный: сердце системы питания двигателя

В любом двигателе обязательно присутствует деталь, обеспечивающая бесперебойную подачу топлива — топливный насос. О назначении топливного насоса, существующих сегодня типах насосов бензиновых и дизельных двигателей, их устройстве и работе, а также о вопросах их обслуживания и ремонта читайте в статье.

Назначение топливного насоса

Для работы любого двигателя внутреннего сгорания необходимо обеспечить бесперебойную подачу топлива в его камеры сгорания. Эта задача решается с помощью одной из систем двигателя — системы питания. В разных типах моторов — в бензиновых карбюраторных, бензиновых инжекторных и дизельных — системы питания строятся неодинаково, однако в их основе лежит один компонент — топливный насос.

Топливный насос ДВС решает три основных задачи:

• Подача топлива в систему питания перед запуском (в том числе и вручную);
• Подача топлива с необходимым давлением к форсункам инжекторных и дизельных силовых агрегатов;
• Прокачка топлива через фильтры грубой и тонкой очистки.

Все эти задачи решаются насосами различных конструкций и типов, причем этих насосов в одном моторе может быть несколько.

Типы топливных насосов

Все существующие топливные насосы можно разделить на несколько типов по назначению, используемому способу перекачки топлива и типу привода.

Сегодня существует два основных типа насосов:

• Топливные насосы низкого давления — ТННД;
• Топливные насосы высокого давления — ТНВД.

В свою очередь, ТННД можно разделить на три типа:

• Топливные насосы бензиновых двигателей;
• Топливоподкачивающие насосы дизельных двигателей;
• Ручные топливоподкачивающие насосы (безотносительно к типу силового агрегата).

ТНВД делятся на две основных категории:

• ТНВД дизельных двигателей;
• ТНВД бензиновых двигателей с системой впрыска топлива.

Конструктивно ТНВД бензиновых двигателей делятся на три типа:

• Центробежный насос;
• Роликовый насос;
• Шестеренный насос.

Однако эти насосы названы ТНВД условно — они создают не слишком высокое давление, а в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива они и вовсе располагаются в контуре низкого давления.

По конструкции ТНВД дизельных моторов можно разделить на пять типов:

• Рядные плунжерные насосы;
• Магистральные плунжерные насосы для систем CommonRail;
• Распределительные насосы (VE) с одним или двумя плунжерами-распределителями;
• Роторные насосы (DPA, DPC) с радиально расположенными плунжерами, вращающимися в роторе;
• Индивидуальные насос-форсунки в дизельных двигателях.

Некоторые типы ТНВД (распределительные и роторные) также используются в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива.

Насосы могут иметь один из трех типов привода:

• Механический — с помощью шестерен от коленвала или от кулачка распределительного вала;
• Электрический;
• Ручной.

Механический привод традиционно используется на насосах карбюраторных моторов (они же предусматривают и ручную подачку), на всех ТНВД и топливоподкачивающих насосах дизельных моторов. Электрический привод имеют насосы инжекторных двигателей. Ручной привод имеют топливоподкачивающие насосы, предназначенные для прокачки топлива перед пуском двигателя.

Топливные насосы бензиновых двигателей

В большинстве карбюраторных двигателей легковых и грузовых автомобилей (особенно отечественного производства) используются механические топливные насосы диафрагменного типа с приводом от распределительного вала. Основу насоса составляет диафрагма (собирается из двух-четырех мембран и прокладок), зажатая между корпусом и крышкой насоса. Под крышкой расположены два тарельчатых клапана — всасывающий и нагнетательный. В нижней части насоса на оси установлен приводной рычаг, соединенный с мембраной посредством штока. С противоположной стороны рычаг самостоятельно или через толкатель опирается на кулачок распредвала. Также в насосе предусмотрен рычаг для ручной подкачки топлива, этот рычаг тем или иным способом соединен с приводным рычагом и выведен в удобном месте.

Работает такой насос просто. При запуске двигателя распределительный вал начинает вращаться, и приводной рычаг насоса, прижатый к кулачку, начинает совершать колебательные движения. Это заставляет диафрагму насоса подниматься и опускаться, создавая изменение давления под крышкой. При движении вниз давление падает, открывается всасывающий клапан, и топливо заполняет насос. При движении вверх всасывающий клапан закрывается, но открывается нагнетательный клапан, и топливо под давлением поступает в карбюратор.

Данный тип насоса очень прост и надежен, он устанавливается непосредственно на двигатель и при необходимости дает возможность ручной подачи топлива.

В инжекторных двигателях находят применение электрические топливные насосы трех типов — центробежные, роликовые и шестеренные.

Центробежный насос. Это наиболее простое решение, его насосная часть состоит из крыльчатки (рабочего колеса), которое при вращении своими лопатками увлекает топливо из всасывающего канала и с силой выталкивает через нагнетательный канал.

Роликовый насос. Устроен более сложно, его насосная часть состоит из ротора и вставленных по его периметру в продолговатых каналах роликов. Ротор расположен в статоре ассиметрично, поэтому образуется серповидная камера, с одной узкой стороны которой расположен всасывающий канал, а с другой — нагнетательный. При вращении ротора ролики прижимаются к стенкам статора, образуя герметичные камеры изменяющегося объема. При прохождении мимо всасывающего канала камера увеличивается в объеме и топливо всасывается в нее, затем происходит сжатие, и при достижении камерой нагнетательного канала топливо под большим давлением поступает в топливную рампу.

Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления. По принципу работы напоминает роликовый насос, однако здесь используется ротор из двух шестерен, расположенных эксцентрично. При вращении шестерен между их зубцами и разделительным серповидным элементом образуются камеры изменяющегося объема, которые всасывают топливо сжимают его и с силой выталкивают в рампу.

В настоящее время наибольшее распространение получили центробежные насосы, а роликовые и шестеренные используются ограничено. Центробежные насосы встраиваются в бак, а роликовый и шестеренный могут работать только непосредственно в топливопроводе.

Топливные насосы дизельных моторов

Все современные ТНВД дизелей — плунжерные. То есть, в них используется плунжерная пара той или иной конструкции, которая и обеспечивает нагнетание топлива снеобходимым давлением. Однако плунжеры могут быть основой разных по конструкции насосов.

Рядный ТНВД. Это наиболее простой вид насоса, в нем для подачи топлива в каждый цилиндр используется своя плунжерная пара, все пары расположены в ряд и имеют привод от одного кулачкового вала. Обычно в такой насос встроен регулятор оборотов двигателя, а нередко и подкачивающий насос (ТННД).

Магистральный ТНВД. Это усовершенствованная конструкция рядного насоса, которая предназначена специально для применения в системах впрыска топлива типа Common Rail. В насосе может быть один или два плунжера, которые нагнетают топливо в рампу (аккумулятор давления).

Распределительный ТНВД. Это более современный насос, который отличается более простой конструкцией и компактными размерами. В насосе используется один (реже два) плунжер-распределитель, который совершает как колебательные, так и вращательные движения — в результате он нагнетает топливо и по каналам сразу же распределяет его на форсунки.

Роторный ТНВД. Это усовершенствованный распределительный насос, в котором плунжеры и распределительный узел разделены. Плунжеры (два, три или четыре) радиально установлены в роторе, который вращается в кулачковой обойме. Плунжеры через толкатели и ролики пружинами прижимаются к обойме, а сами плунжеры расположены таким образом, что между ними образуется камера для топлива. При вращении ротора ролики плунжеров набегают на неровности кулачковой обоймы, вдвигаются внутрь ротора и сжимают топливо, которое с помощью распределительного узла поступает на форсунки.

Насос-форсунка. Это объединение в одну конструкцию топливной форсунки и одной плунжерной пары. Привод плунжера обычно обеспечивается распределительным валом через толкатель.

Классические рядные ТНВД были чисто механическими, однако в современных насосах очень широко используются электромагнитные клапаны и электронные блоки управления. Это усложняет насос и его обслуживание, однако позволяет достичь наилучших режимов работы двигателей.

Для работы описанных ТНВД необходимо, чтобы топливо уже при подаче на насос имело некоторое давление — это достигается с помощью топливоподкачивающего насоса. В распределительных ТНВД используется встроенный насос (обычно центробежного типа). Во многих отечественных дизельных двигателях используется отдельный поршневой топливоподкачивающий насос, имеющий свой привод от распредвала, а также и ручной привод.

Ручные насосы

Насосы с ручным приводом необходимы для подачки топлива перед пуском двигателя после его длительной стоянки. Широкое распространение получили насосы-груши, которые представляют собой резиновую грушу с двумя шариковыми клапанами, встроенную непосредственно в топливопровод.

Сегодня ручные насосы используются довольно редко, и чаще всего ставятся на внедорожники.

Вопросы эксплуатации, обслуживания и ремонта топливных насосов

Топливные насосы просты в эксплуатации и практически не требуют специального обслуживания. Обратить внимание на насос требуется только в случае его поломки.

При возникновении проблем в системе питания насос следует проверить. Наиболее просто диагностируются электронасосы бензиновых двигателей — они запускаются при включении зажигания, издавая характерный звук в районе бензобака. Если звука нет, то следует проверить цепь питания насоса (предохранитель, разъемы, провода), а при отрицательном результате заменить насос или обратиться в автосервис.

Для проверки насоса старых карбюраторных двигателей (типа ВАЗ «Классика») его следует снять и попробовать прокачать топливо из одной емкости в другую. Если насос не качает топливо, то его следует разобрать, проверить и заменить все неисправные детали. Наиболее частая проблема таких насосов — разрушение мембран диафрагмы.

Наиболее сложны в диагностике и ремонте ТНВД дизельных двигателей, при подозрении на неисправность следует сразу же обратиться в автосервис. Ремонт ТНВД должен производиться специалистом с применением специализированного инструмента, а в ряде случаев насос полностью заменяется.

Реагирование на неисправности топливного насоса и своевременный ремонт — это гарантия надежной и бесперебойной работы двигателя в любых условиях.