Устройство и принцип работы топливного насоса

Топливный насос предназначен для подачи топлива из бака в двигатель автомобиля. Он обеспечивает равномерную дозировку и необходимое для правильной работы мотора постоянное давление. В практике автомобилестроения применяются несколько видов насосов, отличающихся не только конструктивно, но и типом привода. О том, как устроены наиболее популярные топливные насосы, и пойдет речь далее.

Устройство топливных насосов

В зависимости от типа привода насосы для подачи топлива разделяются на две большие группы: механические и электрические. Первые используются только в карбюраторных двигателях, а также в качестве подкачивающих насосов в дизельных двигателях. Вторые применяются и для бензиновых, и для дизельных моторов.

Механические топливные насосы

Механический насос располагается на двигателе и приводится в движение специальным эксцентриком. Конструктивно он состоит из следующих элементов:

• корпус;
• диафрагма;
• толкатель;
• шток;
• возвратная пружина;
• клапаны на всасывающем и нагнетательном каналах;
• фильтр;
• эксцентрик.

В автомобилях, оснащенных задним приводом, эксцентрик находится на валу привода масляного насоса, а в авто с передним приводом он размещается на распределительном валу двигателя. Перемещение диафрагмы в таком насосе и обеспечивает движение топлива. Когда диафрагма находится в нижней точке, в рабочей камере возникает разрежение, и последняя заполняется жидкостью. Когда диафрагма перемещается в верхнее положение, происходит выталкивание топлива в нагнетательный трубопровод. Клапаны при этом препятствуют обратному ходу топлива.

Для дизельных двигателей такие системы часто используются как насосы низкого давления. Они выполняют функцию подкачивания топлива и располагаются рядом с насосами высокого давления (ТНВД). С практической стороны это позволяет преодолеть гидравлическое сопротивление системы фильтрации и создать стабильное избыточное давление.

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

Электрические насосы устанавливаются на двигателях с распределенным и непосредственным впрыском. Они приводятся в действие при помощи электрического привода от аккумулятора или генератора. По своему устройству электронасосы разделяются на следующие группы:

• Вакуумные. Такой насос имеет аналогичную конструкцию с механическим, но эксцентрик, приводящий в движение рабочие узлы, заменен на электропривод.
• Роликовые. В таком устройстве топливо перемещается благодаря вращению ротора (движению роликов). В момент, когда дистанция между роликом и ротором увеличивается, возникает разрежение, открывается всасывающий клапан, и топливо всасывается до полного заполнения. В следующий момент вращение ротора обеспечивает уменьшение расстояния, и через открывшийся нагнетающий клапан топливо подается к двигателю.
• Шестеренчатые. Всасывание и нагнетание топлива реализуется за счет вращения шестерни-ротора. Она расположена эксцентрично по отношению к шестерне-статору. Зубья шестерен формируют камеры, через которые проходит топливо. В ходе вращения объёмы камер постоянно изменяются, что обеспечивает нужное давление.
• Центробежные. Такой насос имеет рабочее колесо, оснащенное лопатками, которые перемещают топливо от всасывающего к нагнетательному каналу. Давление создается за счет завихрений, возникающих при воздействии лопаток на рабочую жидкость.
• Плунжерные. Бензонасосы такой конструкции – редкое явление. Подобные системы преимущественно используются в автомобилях на дизельном топливе в качестве ТНВД. Они имеют пары плунжеров, приводимые в движение кулачковым валом. При движении плунжера вверх последовательно закрываются выпускное и впускное отверстия. Это формирует необходимое для открытия нагнетательного клапана давление и последующую подачу топлива к форсункам двигателя.

Особенности работы топливных насосов

Чтобы определить, где находится электрический топливный насос в системе, необходимо учесть его конструктивные особенности. Так например, роторные и шестеренчатые устанавливаются непосредственно в системе топливопровода, а центробежный насос всегда находится в бензобаке. По месту расположения топливные насосы разделяют на:

• Выносные – монтируются на кузове автомобиля.
• Погружные – устанавливаются в топливном баке таким образом, чтобы он был погружен в топливо. Такие конструкции наиболее популярны в современных авто. За счет погружения механизма в рабочую жидкость обеспечивается его охлаждение, а также исключается вероятность «сухого хода». Модуль погружного бензонасоса состоит из датчика уровня топлива, фильтра грубой очистки топлива, самого электрического бензонасоса и регулятора давления.

В автомобилях с бензиновым двигателем топливный насос создает высокое давление в диапазоне 0,3-0,4 МПа. В системах непосредственного впрыска топлива может обеспечиваться давление до 0,7 МПа.

Включение электрического насоса происходит при помощи реле, получающего сигнал от блока управления двигателя. Питание проходит через предохранитель в цепи бензонасоса, приводя последний в работу одновременно с включением системы зажигания или сразу после открытия двери водителя. Само реле может располагаться возле блока управления двигателя или в составе блока предохранителей.

Основные неисправности и ресурс топливных насосов

На ресурс любого топливного насоса влияет качество топлива. В среднем, срок службы составляет до 200 тысяч километров, но первые сбои в работе могут возникать уже после 100 тысяч километров пробега.

Сетка бензонасоса

Наиболее частой проблемой является загрязнение системы. Оно приводит к повреждению и заклиниванию рабочих частей механизма. С целью предотвращения подобных неисправностей устанавливается фильтр очистки (сеточка) бензонасоса. Для погружных конструкций, помимо качества, принципиальным является и количество оставшегося топлива в баке. Если его мало, моторчик перегревается и не получает достаточного охлаждения.

Довольно часто на погружных насосах располагается датчик уровня топлива. Он работает по следующему принципу: поплавок датчика бензонасоса всегда плавает на поверхности жидкости в баке. В зависимости от его положения датчик посылает сигналы и оповещает водителя о необходимости пополнить бак.

Специалисты рекомендуют не допускать снижения уровня топлива в баке менее 5-10 литров.

Одной из распространенных причин отказа запуска мотора является перегорание предохранителя бензонасоса. В этом случае он потребует замены. Месторасположение самого предохранителя зависит от марки авто. Это может быть как подкапотное пространство, так и салон автомобиля.

Как отремонтировать автомобильный насос своими руками

Автомобильный компрессор является устройством, заметно упростившим процесс накачки шин, который традиционно производился с помощью ручного или ножного насоса. Данный агрегат может работать в автоматическом режиме, имеет компактные размеры, и накачка шин с его помощью не требует применения физических усилий. Хотя автокомпрессор не отличается сложной конструкцией, некоторые его узлы со временем могут выходить из строя. Чтобы самостоятельно произвести ремонт аппарата, необходимо иметь представление о том, как он устроен и по какому принципу работает.

Устройство и принцип работы компрессоров

Компрессоры для накачки колес бывают мембранного типа и поршневого. Оба вида аппаратов предназначены для сжатия воздуха и отличаются между собой не только конструктивно, но и принципом работы.

Мембранные аппараты

Если посмотреть на устройство автомобильного компрессора мембранного типа, то можно понять, что основным элементом агрегата, с помощью которого сжимается воздух, является мембрана. Изготавливается она либо из резины, либо из металла.

Состоит мембранный автокомпрессор из следующих элементов:

• электрического двигателя, который приводит в движение привод компрессорного блока;

• камеры сжатия, на которой установлено 2 клапана;
• резиновой, полимерной или металлической мембраны, находящейся в камере сжатия;
• штока, соединяющего поршень с мембраной;
• поршня, соединенного со штоком и шатуном;
• шатуна и кривошипа;
• картера, в котором размещается кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Автокомпрессор работает по следующему принципу. Кривошип преобразует вращение приводного вала в возвратно-поступательные движения шатуна. Тот, соединенный с поршнем, приводит его в движение. Поршень, двигаясь вверх-вниз, приводит в движение мембрану с помощью штока. Двигаясь вниз, мембрана создает разрежение в камере сжатия, благодаря чему открывается впускной клапан. При открытии последнего камера наполняется воздухом. Двигаясь вверх, мембрана провоцирует закрытие впускного клапана, и начинается процесс сжатия воздуха. При достижении определенной степени сжатия открывается выпускной клапан, после чего воздух под давлением поступает в шланг, соединенный с шиной. При движении мембраны вниз снова создается разрежение в камере, от которого выпускной клапан закрывается, а впускной – открывается. Далее, весь вышеописанный процесс повторяется.

Важно! Благодаря тому, что камера сжатия герметично отделена от картера, воздух на выходе из аппарата не имеет никаких посторонних примесей. Кроме всего, в мембранных агрегатах исключается утечка воздуха через сальники или поршневые кольца, что положительным образом сказывается на производительности автокомпрессора.

Поршневые агрегаты

В аппаратах для накачки шин поршневого типа основной деталью является поршень.

Состоит данный вид автомобильного насоса из следующих узлов и деталей:

• электродвигателя, приводящего в движение привод аппарата;
• камеры сжатия (цилиндра) с впускным и выпускным клапанами;
• воздушного фильтра;
• поршня, имеющего уплотнительное кольцо;
• КШМ, состоящего из шатуна и кривошипа;
• картера, в котором размещается КШМ;
• манометра, которыйпредназначен для контроля уровня давления в шинах и может устанавливаться на цилиндре или шланге.

Работает аппарат следующим образом. КШМ приводится в движение либо с помощью шестеренчатой передачи, либо прямым приводом. Он преобразует вращательные движения вала привода в возвратно-поступательные, что заставляет поршень двигаться вверх-вниз. Поршень, двигаясь вниз, создает в цилиндре разрежение, вследствие чего открывается впускной клапан. Воздух, проходя через фильтр и открывшийся клапан, попадает в цилиндр. Вследствие движения поршня вверх, воздух в цилиндре подвергается сжатию. При достижении определенного уровня давления в камере сжатия происходит открытие выпускного клапана, через который воздух и выходит из аппарата. Далее, при движении поршня вниз выпускной клапан закрывается, а впускной – открывается, и цикл повторяется.

Распространенные проблемы поршневых компрессоров

Поскольку конструкция мембранных автокомпрессоров значительно отличается от устройства поршневых, то и некоторые поломки данных аппаратов будут характерны только для определенного вида агрегатов.

К самым часто встречающимся неисправностям поршневых автокомпрессоров, которые можно устранить своими руками, относятся следующие:

• аппарат не включается;
• двигатель агрегата работает, но воздух не качает;
• аппарат не создает необходимое давление;
• компрессор самопроизвольно выключается.

Аппарат не включается

Компрессоры для подкачки шин имеют силовой кабель (кабели) для подключения к источнику электропитания на 12 В. Некоторые модели аппаратов подключаются к прикуривателю автомобиля, а некоторые – к АКБ.

Если электронасос не включается, то в первую очередь следует проверить силовые кабели на наличие повреждений. Их можно “прозвонить” тестером. Также, если подключение компрессора происходит к прикуривателю, то нужно проверить целостность предохранителя, установленного в штекере. В случае перегорания предохранителя, его следует заменить.

В крайнем случае, аппарат может не включаться по причине выхода из строя электродвигателя. Чаще всего, обмотки двигателя перегорают из-за перегрева. Проще купить новый автокомпрессор, поскольку ремонт двигателя компрессора автомобиля будет стоить 80% от стоимости нового аппарата.

Двигатель агрегата работает, но воздух не качает

Если при включении аппарата слышен звук работающего двигателя, но из шланга не выходит воздух, то, чтобы провести диагностику агрегата, придется его разобрать:

• открутите 4 винта, удерживающих крышку картера;

• также следует открутить 4 винта, установленных на поршневой головке;

• снимите головку цилиндра.

В головке цилиндра установлен клапан, который и является частой причиной того, что аппарат не качает. Для устранения неисправности необходимо извлечь уплотнитель и диск с клапаном из поршневой головки.

Под клапаном находится небольшое уплотнительное кольцо, которое может со временем изнашиваться. При его износе клапан прилегает неплотно и пропускает воздух. В результате, сжатия последнего не происходит. Также иногда это кольцо может смещаться со своего посадочного места. Если это произойдет, клапан также не сможет закрываться. Нередко клапанная пластина просто ломается. В таком случае, ее необходимо заменить. Данную деталь, как и другие запчасти, можно приобрести в интернет-магазинах.

Еще одной причиной того, что аппарат не качает, может быть ослабленный винт, с помощью которого кривошип закрепляется на валу двигателя.

Если винт открутился, то вал двигателя будет вращаться, а КШМ останется неподвижным.

Аппарат не создает необходимое давление

Если при попытке накачать шины не получается добиться необходимого давления, то причиной проблемы могут быть, как и в предыдущем случае, клапаны. Под ними могут скапливаться различные загрязнения, мешающие хорошему прилеганию. Чтобы произвести ремонт компрессора для подкачки шин, потребуется разобрать поршневую головку и хорошо прочистить все детали от накопившейся грязи.

Иногда недостаточное давление воздуха на входе из агрегата может быть по причине деформации уплотнительного кольца, одетого на поршень.

Чтобы извлечь поршень, нужно снять рубашку гильзы и саму гильзу.

Уплотнительное кольцо поршня может деформироваться по причине перегрева агрегата. Чтобы выровнять кольцо, его необходимо сначала размягчить. Для этой цели можно использовать либо растворитель 646, либо жидкость WD-40. После того, как кольцо станет мягким и податливым, его следует выровнять, установить гильзу и рубашку на место. Проверить, правильно ли двигается поршень в гильзе, можно, если прокрутить вал двигателя.

Компрессор самопроизвольно выключается

Некоторые модели автокомпрессоров имеют защиту от перегрева. По этой причине аппарат и может отключаться самопроизвольно, например, при длительной работе. Но перегрев агрегата может вызываться и по причине заводского брака, особенно, в недорогих моделях. Заключается недоработка в плохом прилегании гильзы аппарата к рубашке. В таком случае уменьшается отвод тепла от поршневого блока и, в результате, перегревается поршневая головка и двигатель.

В данном случае ремонт автомобильного насоса будет заключаться в устранении зазора между гильзой и рубашкой (можно использовать тонкий листовой алюминий или термопасту). Тонкий листовой алюминий можно “добыть”, разрезав обыкновенную пивную банку. Алюминием нужно обмотать гильзу, и плотно вставить ее в рубашку. После этих действий теплоотдача улучшится, и компрессор перестанет самопроизвольно отключаться.

Неисправности мембранных автокомпрессоров

Мембранные автокомпрессоры ломаются крайне редко. Хотя им свойственны некоторые поломки, присущие поршневым аппаратам: повреждение силового кабеля или перегорание предохранителя в штекере, служащего для подключения к прикуривателю.

Но все же, основной элемент аппарата для накачки шин, который может выходить из строя – это мембрана. Чаще всего, ее изготавливают из резины или другого пластичного материала, который при низких температурах грубеет и становится неэластичным. Если такой автокомпрессор включить при низкой температуре окружающего воздуха, то мембрана просто порвется. В таком случае ремонт автомобильного компрессора данного типа будет заключаться в замене мембраны.

Как поменять манометр в компрессоре

Замена манометра на автомобильном компрессоре потребуется в случае выхода его из строя. Данный измерительный прибор может быть установлен отдельно от агрегата, на шланге, или на головке цилиндра.

Если манометр показывает неправильные значения или вообще не работает, его следует открутить, и купить аналогичный, с соответствующей резьбой и шкалой.

В некоторых случаях подобрать подходящий прибор бывает затруднительно. Выйти из данной ситуации просто: приобретите манометр для автомобильного компрессора и тройник с подходящей к нему резьбой. Закрепите манометр с тройником на конце шланга, как показано на следующих фото.