Топливоподкачивающий насос низкого давления

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается: независимость от режима работы двигателя; минимальный шум; обеспечение необходимого давления; ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

В ТНВД распределительного типа, как роторных, так и с аксиальным плунжером топливоподкачивающий насос лопастного типа (топливный насос низкого давления) интегрирован в корпус ТНВД.

В топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД топливоподкачивающие насосы забирают топливо из топливного бака автомобиля и подают его постоянно в нужном количестве в ступень высокого давления (топливо для впрыска и топливо для прокачки) с расходом 60-200 л/ч при давлении 300-700 кПа. Многие топливоподкачивающие насосы обеспечивают автоматическую собственную прокачку, так что пуск дизеля оказывается возможным, даже когда топливный бак был пустым перед новой заправкой.

Имеются три разновидности конструкций топливоподкачивающих насосов:

• электрические топливные насосы (используются в дизелях легковых автомобилей);
• шестеренчатые топливные насосы с механическим приводом;
• шестеренчатые топливные насосы (тандем-насосы), использующиеся в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками.

Рис.13 Схема электрического топливоподкачивающего насоса. А - насосная секция, В - электромотор, С - крышка. 1 - сторона давления, 2 - якорь электромотора, 3 - насосный элемент, 4 - перепускной клапан, 5 - сторона всасывания, 6 - обратный клапан.

Электрические топливоподкачивающие насосы

Топливоподкачивающий насос с автономным электрическим приводом (рис. 13 и рис. 14) используются только в двигателях легковых и легких коммерческих автомобилей. Этот насос служит не только для подачи топлива в ТНВД, но и в составе системы текущего контроля прекращает подачу топлива в случае аварии.

Существуют два варианта установки топливоподкачивающих насосов с электрическим приводом - в линии низкого давления между топливным баком и фильтром тонкой очистки топлива и внутри топливного бака. Первые крепятся к кузову автомобиля снаружи топливного бака, а вторые устанавливаются на специальных опорах внутри топливного бака. Кроме наружных электрических и гидравлических соединений, на этих опорах также крепится фильтр-топливоприемник, индикатор уровня топлива и спиральная полость, служащая как резервуар топлива. Начиная с момента прокручивания двигателя стартером, электрический топливоподкачивающий насос работает с постоянной частотой вращения, независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что насос постоянно подает топливо из топливного бака в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива. Излишнее топливо направляется обратно в бак через перепускной клапан.

Контур безопасности служит для прекращения подачи топлива в случае, когда зажигание включено при неработающем двигателе.

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три представленных ниже функциональных элемента.

1. Насосная секция (А на рис. 13).Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависимости от конкретной области применения насоса. В топливных системах обычно используется топливоподкачивающий насос роликового типа (RZP).
   Такой насос объемного типа (рис. 14) включает в себя эксцентрично расположенную камеру (4) с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора (2). При вращении ротора центробежная сила вместе с создаваемым давлением топлива заставляет ролики (3) перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, в результате чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса образуется камера. Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости (1) объем камеры постоянно уменьшается.
   
   Рис.14 Насосная секция роликового топливоподкачивающего насоса. 1 - сторона всасывания, 2 - ротор с прорезями, 3 - ролик, 4 корпус насоса, 5 - сторона нагнетания.
2. Электромотор (В на рис. 13).Электромотор включает в себя постоянный магнит и якорь (2), конструкция которого определяется требуемой величиной подачи при данном давлении. Электромотор постоянно омывается топливом и, следовательно, постоянно охлаждается. Такая конструкция позволяет получить хорошую характеристику электромотора без необходимости создания сложных уплотнительных элементов между насосной секцией и электромотором.
3. Крышка (С на рис.13).Крышка на нагнетательной стороне имеет электрические выводы и штуцер для гидравлического соединения. Обратный клапан (6) служит для предотвращения опустошения линии подачи топлива при выключении насоса. В ней также могут быть установлены помехоподавляющие элементы.

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа

Топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа (рис. 15) используются в дизелях легковых автомобилей с одноплунжерными ТНВД и в дизелях легковых, коммерческих и внедорожных автомобилей с топливной системой Common Rail. Они могут непосредственно устанавливаться на двигатель или, в топливной системе Common Rail, интегрированы в корпус ТНВД. Обычными применяемыми типами привода являются муфты, шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Рис.15 Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа. 1 - сторона всасывания, 2 - ведущая шестерня, 3 - сторона нагнетания.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо “захватывается” в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется от стороны всасывания (1) к выходу на стороне нагнетания (3). Контактные поверхности между зубьями шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на сторону всасывания.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линиях низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

Рис.16 Схема лопастного насоса с отдельно расположенными лопатками. 1 - ротор, 2 - сторона всасывания, 3 - пружины,
4 - отдельные лопатки, 5 - сторона нагнетания.

Насос лопастного типа с отдельно расположенными лопатками

В этой конструкции подкачивающего насоса (рис. 16), применяемого в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, две отдельно расположенные лопатки прижимаются пружинами (3) к ротору (1). При вращении ротора объем на стороне всасывающей полости (2) увеличивается, и топливо попадает в две камеры. Далее, при вращении ротора, объем камеры уменьшается, и топливо выталкивается из камер в выходной канал давления (5). Такой насос подает топливо даже при очень низкой частоте вращения.

Тандем-насос

Так называемые тандем-насосы, используемые в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, представляют из себя блок, включающий топливоподкачивающий насос (рис. 17) и вакуумный насос для усилителя тормозов. Он прикрепляется к головке блока цилиндров и приводится от распределительного вала двигателя.

Собственно топливный насос может быть или лопастного типа с отдельно расположенными лопатками, или шестеренчатым (3 на рис. 17) и даже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя подает достаточно топлива, чтобы обеспечить пусковую подачу, то есть надежный пуск двигателя. Данный насос содержит в себе несколько клапанов и дроссельных устройств (рис. 17).

Дроссель (6) на впуске в насос: количество подаваемого насосом топлива пропорционально частоте вращения шестерен. В данном случае максимальная подача ограничивается дроссельным отверстием на всасывающей стороне.

Редукционный клапан (7): этот клапан служит для ограничения максимального давления на стороне нагнетания насоса.

Дроссельное отверстие (4): служит для удаления паров топлива на выходе насоса путем направления их в линию возврата топлива (1).

Рис.17 Топливный насос в тандем-насосе. 1 - линия возврата топлива в бак, 2 - вход топлива из бака, 3 - шестеренчатый насосный элемент, 4 - дроссельное отверстие, 5 - фильтр, 6 - дроссельное отверстие на стороне всасывания, 7 - редукционный клапан, 8 - штуцер для подсоединения манометра, 9 - линия нагнетания к насос-форсункам, 10 - линия возврата топлива от насос-форсунок, 11 - обратный клапан, 12 - перепуск топлива.

Перепуск топлива (12): если в топливной системе имеется воздух (например, если автомобиль двигался до опустошения топливного бака), клапан-регулятор низкого давления остается закрытым. Тогда воздух удаляется из топливной системы через байпас под действием давления топлива, создаваемого насосом.

Благодаря правильному расположению топливных каналов в насосе, его шестерни никогда не остаются без топлива, даже при пустом баке. Это означает, что при пуске двигателя после заправки бака топливом насос начинает подавать топливо немедленно. Насос снабжен штуцером (8) для подключения манометра, измеряющего давление топлива на выходе, то есть давление нагнетания.

Распределительная труба.  Топливная система дизелей легковых автомобилей с насос-форсунками оснащается распределительной трубой, которая, как следует из ее названия, распределяет топливо между насос-форсунками. Такая форма распределения топлива гарантирует, что все индивидуальные форсунки будут получать одинаковое количество топлива при одинаковой температуре, что в результате обеспечивает плавную работу дизеля. Топливо, поступающее к насос-форсункам, в распределительной трубе смешивается с топливом, текущим от них обратно, что и обеспечивает равномерное распределение температуры.

Источник: http://ecologic.su