Работа топливного насоса – Устройство механического и электрического бензонасоса

Как работает топливный насос?

Давайте в первую очередь рассмотрим базовое устройство топливного бака. В целях безопасности он находится на противоположном конце автомобиля от двигателя. Внутри него находится поплавок, который через датчик передаёт на приборную панель информацию о том, сколько бензина или дизельного топлива осталось в баке. Бак также имеет вентиляционное отверстие — обычно трубку или небольшое отверстие в крышке заливной горловины бака, чтобы позволить воздуху проникать в резервуар, когда он опустошается. Многие новые системы вентиляционных отверстий имеют также угольный фильтр, который не позволяет парам топлива выходить из бака, но воздуху позволяет входить в бак.

Топливный насос подаёт бензин из бака через трубку в двигатель (точнее, в карбюратор или инжектор). Топливный насос может быть механическим, приводимым в движение работающим двигателем; либо он может быть электрическим, и в этом случае он, как правило, находится рядом или чаще внутри топливного бака. Механические топливные насосы в наше время можно встретить всё реже и реже.

Как работает механический топливный насос

Механический топливный насос приводится в действие от распределительного вала двигателя или посредством специального вала, который в свою очередь приводится в движение от коленчатого вала. В то время когда один из этих ведущих валов вращается, то специальный кулачок, проходящий под рычажок через проушины, крутится вокруг своей оси и с определённой частотой давит на один конец этого рычага. Другой же конец этого рычага соединён с резиновой мембраной, образующей пол в камере насоса. Когда рычаг поднимается за счёт кулачка на другом конце, то он тянет диафрагму, в результате чего создаётся всасывание, которое и закачивает топливо в топливопровод через односторонний клапан, который не даёт перекачиваться топливу, когда его в топливопроводе достаточно.

Как работает электрический топливный насос?

Электрический насос имеет аналогичное устройство мембранного клапана, но, вместо получения привода от распределительного или иного вала (то есть механическим путём), в этом случае тягу диафрагмы обеспечивает электромагнитный переключатель. Этот электромагнитный переключатель тянет железный стержень, который, в свою очередь тянет диафрагму, впуская бензин в камеру.

Большинство механических и электрических систем топливных насосов работают только тогда, когда это нужно двигателю. В современном автомобиле когда Вы только садитесь в свою машину и поворачиваете ключ в замке зажигания в положение «On» (в этом положении ключ остаётся, когда двигатель заведён), тогда начинается свою работу топливный насос — в некоторых автомобилях даже можно услышать еле заметный шум начала его работы.

howcarworks.ru

Топливный насос низкого давления: особенности и виды

Топливный насос низкого давления – это деталь, которая применяется для транспортировки горючего к ТНВД. В большинстве случаев он устанавливается прямо на коробку насоса высокого давления или возле него. Между ними проведено соединение из трубок, по которым топливо передвигается, одновременно проходя очищение через тонкие и грубые фильтры.

Принцип работы ТННД

Топливный насос низкого давления

Топливный насос низкого давления

Если говорить в целом, то насос низкого давления в своей работе имеет два режима:

  • Подготовительный;
  • Рабочий.

Подготовительный режим работы наблюдается тогда, когда поршень начинает двигаться вверх. При этом на него воздействует эксцентрик и стягивает пружину. После этого начитается движение горючего в камерах и между фильтрами.

Рабочий режим наблюдается при обратном движении, то есть – вниз.

Насос низкого давления постоянно транспортирует горючего больше, чем двигатель требует для своей стабильной работы. Таким образом, разные режимы работы позволяют создавать в топливной системе оптимальные условия. Ведь в случае постоянного движения поршня в механизме будет возникать повышенная нагрузка, которая, в конце концов, приведет к поломке.

Когда топливо подается меньшими объемами, то уровень напряжения возрастает и справиться с ним поршень уже не может, в результате чего он просто зависает. А это означает, что топливный механизм подает меньше топлива. И в обратном случае, если горючее подается в больших количествах, то поршень двигается активнее, а насос низкого давления гонит больше горючего.

Устройство ТННД

ТННД состоит из:

  1. Приводного вала;
  2. Ротора с определенным количеством лопастей;
  3. Статора;
  4. Диска распределения;
  5. Регулятивной приводной шестерни;
  6. Муфты соединения.
Устройство топливного насоса низкого давления

Устройство топливного насоса низкого давления

Когда ротор начинает свое движение, то его лопасти начинают сближаться со статором и под влиянием центробежной силы возникают определенные камеры. Так как внутри существует определенное напряжение, то из этих камер горючее направляется непосредственно к ТНВД. Для этого используются специальные каналы в диске распределения. При этом незначительное количество горючки направляется в клапан редукции, если давление создается больше, чем настроено системой.

Так как оба устройства неразрывно связаны, то для поддержания необходимых условий используется топливный сливной дроссель (в виде жиклера), вкрученный в насос высокого давления. Таким образом, конструкция этой детали позволяет создавать необходимые условия в камерах в зависимости от скорости движения приводного вала. Такая конструкция подходит для дизелей, но есть и другие виды, о которых речь пойдет дальше.

Виды ТННД

Топливный насос низкого давления используется абсолютно на всех машинах любого года выпуска и марки. Без него обойтись не получится, так как именно он выкачивает горючее из бака и подает его в остальную систему. Однако есть разные виды таких насосов. Например, вместе с карбюратором работает слабый механический ТННД, в то время как на инжекторах устанавливается более серьезный топливный электронасос. В дизельных же моторах такой топливный насос транспортирует горючее исключительно к ТНВД.

Механический тип

Механический вариант устанавливается на блоке цилиндров и крепится обычными винтами. Его работа обеспечивается валом коленчатого типа с эксцентрическим кулачком. Нажатие на кулачек приводит к сокращениям и таким образом бензин подается в камеру. Для предотвращения попадания топлива обратно используется специальный клапан. При последующих нажатиях топливо поступает в карбюратор, где и сгорает.

Кстати, механический тип устройства позволяет легко завести машины после длительного простоя. Для этого можно вручную подкачать топливо и пересыхание не станет проблемой.

Механический топливный насос низкого давления

Механический топливный насос низкого давления

Электрический тип

С появлением инжектора и внедрения большого количества электрических устройств, использование механического нагнетателя стало просто невозможным, так как он не справлялся со своими функциями и не создавал нужного низкого давления.

Электронасос в упрощенном виде состоит из насосного элемента и приводного электрического двигателя в корпусе. В нем же размещен фильтр, топливозаборник и датчик расхода бензина. Работает он по схожей схеме с механическим вариантом, за исключением того, что топливо перемещается в системе с помощью того самого электродвигателя.

Топливный насос низкого давления располагается внутри бака. Многие считают, что это небезопасно, но это ложное мнение. Если в механических вариантах этого устройства часто перегревался бензин из-за тепла, выдаваемого двигателем, то на электрических вариантах такой проблемы нет. Бензин без перерыва движется по системе топливных трубок и это не дает ему нагреваться до предельных температур. То есть, такое расположение способствует сохранению нормальной температуры, ведь расстояние до источника тепла максимальное.

Более того, из-за непрерывного контакта элементов конструкции и бензина исключается возможность возникновения коротких замыканий, приводящих к возгоранию.

Электрические варианты устанавливаются и на дизельные машины. Сейчас они служат в качестве дополнения в системе и используются для транспортировки дизеля к ТНВД.

Здесь топливный насос низкого давления очень часто объединен с насосом высокого давления. Это объясняется необходимостью постоянной подачи топлива для обеспечения стабильной работы на разных оборотах.

autodont.ru

устройство, схема, принцип работы, характеристики

Основным узлом топливной системы дизельного двигателя является топливный насос высокого давления — ТНВД . Функцией узла является создание рабочего давления в системе, дозированная подача топлива к распылителям синхронно циклам работы двигателя в начале такта сжатия в каждый отдельный цилиндр с учётом режимов работы силового агрегата. Техническое состояние и регулировка узла  прямо влияет на работу дизеля и создаваемую им мощность.

Топливный насос высокого давления

ТНВД трактора МТЗ 80

Трактора мтз 80(82) оснащаются ,в зависимости от года выпуска, топливными насосами в ранних комплектациях УТН 5  и более поздних 4 УТНИ,4 УТНМ производства Ногинского завода топливной аппаратуры. По классификации данные узлы являются механическими со всережимным регулятором и корректором, имеют одинаковый принцип работы и конструкцию. Топливный насос трактора МТЗ 80 (82) установлен с левой стороны машины в передней части моторного отсека. Механический привод узла осуществляется через газораспределительную шестерню от коленчатого вала двигателя.

Марки ТНВД для тракторов МТЗ

Марка двигателя ММЗ Марка ТНВД старой комплектации Марка ТНВД новой комплектации
Д-240 4 УТНМ-1111005 4 УТНИ-1111005-20
Д-243 4 УТНМ-1111005-110 4 УТНИ-1111005-20
Д-241 4 УТНМ-1111005-10 4 УТНИ-1111005
Д-242 4 УТНМ-1111005-20 4 УТНИ-1111005-10
Д-244 4 УТНМ-1111005-100-01 4 УТНИ-1111005-30
Д-245 4 УТНМ-Т-1111005 4 УТНИ-Т-1111005
Д-245.3, Д-245.2 4 УТНМ-Т-1111005-30 4 УТНИ-Т-1111005-30
Д-245.4, Д-245.5 4 УТНМ-Т-1111005-20 4 УТНИ-Т-1111005-20
Д-245Л-83, Д-245.1 4 УТНМ-Т-1111005-40 4 УТНИ-Т-1111005

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

схема работы плунжерной пары

Детали пары не имеют дополнительных компрессионных уплотнителей и давление создают за счёт высокоточной индивидуальной подгонки с точностью до микрона ( 1 микрометр= 1 метр* 10̄̄̄̄ ̄⁶). В технической терминологии такие пары называются прецизионными и при эксплуатации пары деталей разукомплектовывать запрещено.

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.

Устройство ТНВД трактора МТЗ 80(82)

УТН 5 и 4 УТНИ представляют собой узел с рядным расположением четырёх секций плунжерных пар с присоединённым регулятором и подкачивающей помпой для преодоления сопротивления прохода топлива через фильтры при заполнении системы. Механизм насоса помещён в алюминиевом корпусе, к передней части которого присоединена чугунная плита для монтажа узла к двигателю. Задний фланец насоса соединяется с регулятором. Кулачковый вал вращается на двух подшипниках. Деталь имеет четыре кулачка для привода плунжеров и один эксцентрик для подкачивающего насоса системы.

Топливный насос МТЗ

Устройство ТНВД УТН 5

В задней части насоса размещён перепускной клапан, который пропускает лишне топливо, подаваемое подкачивающим насосом в его всасывающую полость. Таким образом, давление в головке топливного насоса поддерживается в пределах  0,07- 0,12 мПа обеспечивая бесперебойную подачу к плунжерным парам. В четырёх вертикальных сверлениях корпуса, расположенных в ряд, установлены толкатели с секциями плунжерных пар, каждая из которых работает как отдельный насос.

Секции оборудованы поворотным механизмом плунжера для осуществления изменения количества подачи топлива в автоматическом режиме при взаимодействии с регулятором. Для осуществления поворота каждая пара оснащена поворотной гильзой 14 с зубчатым венцом 6, который зацепляется с рейкой, связанной с регулятором насоса. На гильзу одета возвратная пружина 8 с упорными тарелками 7 и 12 нижняя часть, которой упирается в болт 11 толкателя 10, а верхняя в корпус насоса.

Корпус насоса оборудован боковым люком для регулировки подачи топлива отдельной секцией и контрольным отверстием с резьбовой пробкой для проверки уровня моторного масла в узле. В крышке регулятора установлен сапун с фильтрующим воздух элементом для сообщения внутренней полости насоса с атмосферой. В нижней части регулятора размещена сливная пробка.

Плунжерная пара

В состав каждой секции входит цилиндрический плунжер 13 со втулкой 5, выполняющей функцию цилиндра. Пара выполнена с высоколегированной термически закалённой стали, обеспечивающей повышенную прочность и плотность прилегания рабочих поверхностей. Верхняя часть втулки имеет утолщённое тело для устойчивости к высоким нагрузкам действующего созданного давления и имеет выступ для посадки в корпус. Втулка оборудована двумя окнами 18 и 19, через одно всасывается топливо в надплунжерную полость, а другое выполняет перепускную функцию для отсекания порции топлива. Оба окна соединены с продольными каналами в корпусе насоса. Для противодействия проворачиванию деталь фиксируется штифтом. Верхний торец втулки оборудован полированным седлом, к которому прижат отдельный нагнетательный клапан К секции.

детали секции ТНВД

Детали секции ТНВД

Каждый плунжер имеет две спиральные симметрично расположенные проточки. Одна предназначена для регулировки количества, подаваемого плунжером топлива путём поворота детали без изменения хода. При совпадении кромок перепускного окна втулки и проточки плунжера давление в надплунжерной полости  резко падает и подача топлива через нагнетательный клапан к форсунке прекращается. Вторая проточка предназначена для обеспечения выравнивания  удельного давления топлива, действующего на боковую поверхность плунжера при рабочем ходе детали. Таким образом,  устраняется одностороннее действие сил во время впрыска, что значительно увеличивает рабочий ресурс прецизионной пары. В нижней части плунжера находится кольцевая проточка, в которую собирается просочившееся топливо из нагнетательной полости. Собранное  топливо в проточке обеспечивает смазку пары. Основание плунжера оборудовано двумя выступами для управления его поворотом и упорной головкой для тарелки возвратной пружины.

Нагнетательный клапан

Клапан служит для разделения нагнетательной полости пары и трубки высокого давления идущей к форсунке, а также для резкого снижения давления в топливопроводе в конце подачи горючего плунжером. Это обеспечивает резкое прекращение подачи топлива  без подтекания форсунки в конце впрыска. Детали клапана изготовлены из высокопрочной легированной стали индивидуально подобраны и тщательно притёрты. Разукомплектование деталей клапана при замене или ремонте, так как и плунжерной пары не допускается. Пружина, установленная сверху, прижимает пояски клапана к седлу и старается держать его в закрытом состоянии. Выше основного пояска, отделяющего надплунжерное пространство от трубопровода проточена разгрузочная канавка, которая при закрытии клапана забирает на себя часть топлива, находящегося в трубопроводе. Таким образом, снижается давление в трубке, что обеспечивает резкое прекращение впрыска.

нагнетательный клапан тнвд

Устройство нагнетательного клапана ТНВД

Подкачивающая помпа топливного насоса

В отдельном чугунном корпусе помпы размещён поршень, приводимый в движение толкателем из прочной легированной стали. Толкатель прижимается пружиной к приводящему его в движение эксцентрику кулачкового вала насоса. Стержень 13 толкателя двигается во втулке, ввёрнутой в корпус. Детали являются прецизионной парой и выполняет функцию основного рабочего органа подкачивающего устройства. Впускной и нагнетательный клапаны изготовлены из капрона. Направляющей впускного клапана является корпус 8 ручного подкачивающего устройства, а нагнетательного корпус 19. Клапаны прижаты пружинами к стальным втулкам, запрессованным в корпус устройства.

подкачивающий насос ТНВД

устройство подкачивающей помпы ТНВД

Всережимный регулятор топлива насоса

Автоматическое изменение количества подаваемого насосом регулируется устройством в зависимости от действующей нагрузки на двигатель. Принцип работы регулятора заключается во взаимодействии грузов размещённых на конце кулачкового вала насоса через муфту на систему тяг, связанных с поворотной зубчатой рейкой, управляющей поворотом плунжеров.

механизм регулятора УТН 5

Механизм регулятора УТН 5

Ступица с четырьмя грузами 6 и муфта регулятора 5 с упорным подшипником 26 установлена на хвостовике кулачкового вала. На оси в нижней части корпуса регулятора установлены шарнирно соединённые основная 23 и промежуточная 22 тяги. Верхний конец промежуточной тяги связан с рейкой 11 ТНВД  через тягу 14. Промежуточная тяга оборудована автоматическим корректором топливоподачи 20, который состоит из корпуса и размещённым в нём подпружиненного штока 17. Пружина 10 корректора-обогатителя связывает промежуточную тягу 22 и рычаг 9. Пружина 10 создаёт усилие, поворачивая тягу 9 для обогащения в пусковом режиме. Верхний край основной тяги 23 соединён пружиной 15 с рычагом 9 через серьгу 13, который жёстко соединён с осью рычага управления 29.

Задняя стенка оборудована ввёрнутым регулировочным болтом  19«наминала», который ограничивает амплитуду перемещения основной тяги 23 в сторону увеличения подачи топлива. Таким образом, ограничивается часовая производительность насоса. Болтом 18 регулируют остановку подачи топлива. В опорный прилив корпуса регулятора ввёрнут специальный болт 32, который ограничивает угловой поворот рычага управления 29, а следовательно, и частоту вращения двигателя. 

Работа регулятора ТНВД

Параметры режимов работы регулятора устанавливаются путем регулировки механизма устройства и должны соответствовать эксплуатационным показателям силового агрегата согласно данным завода производителя.

Режим пуска

Рычаг управления 29 устанавливают в сторону максимальной скорости вращения до упора в болт 32. Рычаг 9 растягивает одновременно две пружины 10 обогатителя и 15 регулятора. Пружина 15 прижимает  основную тягу 23 к головке регулировочного болта «наминала» 19, а пружина 10 обогатителя подаёт промежуточную тягу 22 с тягой 14 в сторону передвижения рейки для увеличения подачи топлива. (рис I) С увеличением частоты вращения после запуска двигателя, грузы на конце вала под действием центробежных сил расходятся и преодолевая усилие основной пружины 15  и обогатителя 10, передвигают муфту 5 назад. При этом тяга 22 перемещается, действуя на рейку насоса через тягу 14 в сторону уменьшения подачи топлива до установки оборотов холостого хода. (рис. II)

регулятор ТНВД

Схема работы режимов работы регулятора ТНВД

Рабочий режим

В случае достижения максимальной частоты вращения двигателем центробежная сила грузов регулятора уравновешивается пружиной 15 и рейка занимает промежуточное положение. При этом шток корректора 17 находится в утопленном состоянии, пружина обогатителя 10 сжата, тяги 22 и 23 прижаты друг к другу и работают как одно целое.(рис. II)

При увеличении нагрузки на двигатель до номинальной частота вращения уменьшается, вследствие этого центробежная сила на грузах снижается и муфта перестаёт воздействовать на промежуточную тягу 22. Основная тяга  23 при этом упирается в головку болта «наминала» и  под действием пружины 15 перемещают рейку насоса в сторону увеличения подачи топлива.(рис III)

всережимный регулятор ТНВД

Схема работы режимов работы регулятора ТНВД

С достижением уровня номинальной частоты вращения устанавливается подвижное равновесие механизма регулятора. Усилие пружины 15 уравновешивают центробежные силы грузов, а основная тяга 23 касается головки болта «номинала».

При возникновении кратковременной нагрузки, превышающей номинальную, частота вращения двигателя  и насоса резко снижается. Сила действия грузов на промежуточную тягу 22 падает. В этом случае пружина 7 в корректоре выталкивает шток 7 и упирается в основную тягу 23, в следствие чего, промежуточная тяга 22 вместе с рейкой под действием пружины 15 перемещается в сторону увеличения подачи топлива. Таким образом, крутящий момент двигателя возрастает и преодолевает нагрузку. (рис IV)

Корректировка  подачи топлива при преодолении временных нагрузок в сравнении с подачей при номинальных оборотах  происходит в пределах 15-22% и зависит от степени выхода штока из корпуса корректора, а также от степени натяжения пружины 14.

Режим остановки двигателя

Для остановки рычаг 29 управления переводят до конца в направлении часовой стрелки. При этом рычаг 9 под действием пружины регулятора 15 передвигает основную тягу 23 к задней стенке корпуса регулятора. Упираясь в ограничительный болт 18, тяга 23 увлекает за собой промежуточную тягу 22 и соответственно рейку насоса  назад в сторону выключения подачи топлива.

Технические характеристики ТНВД для  МТЗ 80 82

Показатели УТН 5 4 УТНИ 4 УТНМ
Диаметр плунжера мм 8,5 9 9
Ход плунжера мм 8 10 8
Номинальная частота вращения вала ТНВД об/мин 1100 1100 1100
Частота вращения, соответствующая холостому ходу дизеля об/мин 1170 1160 1160
Частота вращения начала работы регулятора об/мин 1115 1115-1125 1115-1125
Частота вращения максимального крутящего момента об/мин 850 850 850
Частота вращения прекращения коррекции об/мин 1040-1100 1040-1100 1030-1090
Цикловая подача топлива при 40-50 об/мин. кулачкового вала ммᶾ/цикл 120 140 140
Частота вращения автоматического выключения подачи топлива к форсункам об/мин 950 1210 1250
Неравномерность подачи топлива секциями %  мин. частоте вращения/максимальной частоте 6/30 6/30 6/30
Угол начала подачи топлива секцией по мениску до ВМТ( по профилю кулачка) 57 57 57

Обслуживание ТНВД

В регламентные мероприятия по уходу за узлом входят:

  • Проверка уровня масла в корпусе ТНВД производится через каждые 60 часов работы.
  • Замена масла осуществляется с периодичностью 240 рабочих часов.
  • Через каждые 960 часов производят проверку насоса на специальном стенде.

В процессе диагностики ТНВД проверяют следующие параметры:

  • давление, создаваемое отдельной секцией
  • производительность отдельной секции
  • равномерность подачи топлива секциями
  • производительность секций в режиме коррекции
  • режимы работы регулятора

При выявлении несоответствия технических параметров, выдаваемых узлом в процессе проверки, производят регулировку или при необходимости ремонт узла с заменой, вышедших из строя деталей. Для осуществления ремонта, а также правильной настройки узла необходима соответствующая материальная база и специалист соответствующей квалификации.

vseomtz.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о