Система для эксплуатации топливоподкачивающего насоса

Система топливоподкачивающего насоса

Топливоподкачивающий насос поршневого типа, основным предназначением которого является обеспечение подачи топлива из бензобака к насосу, имеющему высокое давление. Установка топливоподкачивающего насоса осуществляется на корпусной части насоса с высоким давлением. Сама система топливоподкачивающего насоса представляет следующее: имеющийся привод идет от эксцентрика кулачкового валика при помощи роликового толкателя, что входит в комплект насоса высокого давления.

Процесс работы насоса

Корпусная часть насоса состоит из фасонной чугунной отливки, наружная обработанная фланцевая плоскость, предназначенная для всевозможных креплений с внушительной численностью отверстий, расточек и внутренних каналов.

Всасывающий клапан, имеющий пространство, расположенное под клапаном, соединяется с отверстием трубопровода, что подает топливо к насосу. Пространство, расположенное над клапаном, соединяется посредством канала с корпусной полостью, в которой происходит перемещение поршня.

Итого, принципиальная схема насоса выглядит следующим образом, где происходит соединение поршневой полости с под клапанным пространством нагнетательного клапана, а нагнетательный канал соединяется с надклапанным пространством. Кроме присутствия в корпусной части этих двух каналов, имеется еще третий канал, где соединительная полость, в которой происходит перемещение поршня, совмещается с нагнетательным каналом.

Система насоса (топливоподкачивающего) приводится в действие посредством роликового толкателя через шток, тем самым активизируя поршень. На плавающей оси происходит вращение ролика. Для исключения продольного перемещения, ось стопорится при помощи двух сухарей. В пазах корпусной части происходит одновременное перемещение сухарей, предохраняя толкатель от возможного проворачивания.

Во втулку штока упирается пружина, что содействует прижиманию толкателя к эксцентрику кулачкового валика. Через шток происходит передача толкающего усилия к поршню от непосредственного толкателя. Само перемещение штока происходит в направляющей втулке, которая вмонтирована посредством специального клея в корпусную часть насоса. В этом случае прецизионная пара состоит из втулки и штока.

Стальному поршню придается стаканная форма, имеющая фасонное днище, которое примыкает корпусной перегородке насоса. Во внутренней поршневой части вставляется пружина, концевые ее части упираются в пробку и днищевую часть поршня. Действие этой пружины заключается в обеспечении постоянного прижатия поршня к внутренней насосной перегородке.

Клапана нагнетательные и всасывающие, произведенные из материала капрон, обладают грибовидной формой. Их прижимание к седлам производится посредством действия пружин.

К эксцентрику вращающегося кулачкового валика насоса с высоким давлением прижимается посредством действия пружины толкатель, при этом получая возвратно-поступательное движение вдоль расточки в корпусной части насоса.

В верхнее положение толкатель мотора идет принудительно, а в нижнее положение толкатель и поршень опускаются в результате действия пружин. В момент действия одной из пружин перемещение поршня происходит вниз, в объеме над поршневой камерой происходит разрежение, в результате этого действия наступает момент открытия всасывающего клапана из бензобака, проходя фильтр предварительной очистки, по топливному трубопроводу начинает поступать топливо в надпоршневую камеру.

Когда поршневой ход заканчивается, происходит выравнивание давления в надпоршневой камере и в топливном баке, что вызывает закрытие всасывающего клапана.

Во время движения поршня в нижнее положение, при заполнении топливной смесью надпоршневой камеры, в нагнетательный канал топливо поступает из подпоршневой камеры, благодаря проталкиванию нижней частью поршня. В последующем топливо поступает в фильтр тонкой очистки.

Регулировки.

Подаваемое количество топлива насосом обладает прямой зависимостью его возможного расхода, идущего на обеспечение работы топливного насоса высокого давления, регулирование производится в автоматическом режиме, как результат смены поршневого хода, в зависимости от величины давления в нагнетательной системе. Регулировка производится в следующем режиме. Когда возрастает давление в канале нагнетания, а это касается в первую очередь режимов с большими оборотами коленчатого вала силовой установки и период засорения фильтра тонкой очистки, то в подпоршневой камере происходит увеличение давления. Именно в этот период последующий ход поршня вниз вызовет повышение сопротивления со стороны топлива, которое находится в подпоршневой камере.

Отсутствие жесткого соединения поршня и толкателя вызывает наступление момента, когда пружинное усиление выравнивается посредством топливного давления в подпоршневой камере. Появление этого момента сопутствует остановке поршня, находится в среднем положении, происходит мнимое зависание. Между толкателем, который под воздействием пружины опускается вниз, и поршнем появляется просвет. Дальнейшее продвижение толкателя вверх, посредством работы штока, перемещает поршень в начальное положение. Таким образом, становится ясно, что топливный расход зависит от величины поршневого перемещения вниз. При большем противодавлении остановка поршня произойдет раньше. При большом топливном расходе, происходит увеличение поршневого хода. Поддержание в насосном нагнетательном канале нужного количества давления происходит, благодаря подобному режиму поршневого хода, что позволяет исключить зависимость от режима силовой установки автомобиля.

В комплектацию топливоподкачивающего насоса входит насос ручной топливной подкачки для проведения прессования топлива в нагнетающей части топливной магистрали, цель его состоит в удалении воздуха, когда двигатель не работает, и для топливного наполнения в период обслуживания.

Топливоподкачивающие насосы однократного и двукратного действия

Топливо, которое на пути к насосу высокого давления должно преодолеть сопротивление топливопроводов и фильтров, подается из бака топливоподкачивающим насосом низкого давления.

Избыточное давление, поддерживаемое в системе, с помощью топливоподкачивающего насоса препятствует выделению пузырьков воздуха и паров легких фракций, входящих в состав топлива, что особенно важно в летний период эксплуатации, когда температура в баке повышается до 70…80° С. Производительность топливоподкачивающего насоса влияет на процесс дозирования топлива. При ее увеличении повышается стабильность процесса топливоподачи от цикла к циклу и равномерность подачи по секциям насоса. Величина производительности выбирается также из условия обеспечения достаточного охлаждения корпуса насоса высокого давления.

Производительность топливоподкачивающего насоса обычно превышает расход топлива на номинальном режиме дизеля в несколько раз. В топливных системах с рядными ТНВД, как правило, используются топливоподкачивающие насосы поршневого типа с механическим приводом, устанавливаемые на корпусе насоса высокого давления. Привод осуществляется от отдельного кулачка или эксцентрика, изготовленных заодно с кулачковым валом. Иногда используются автономные насосы с электрическим при­водом, главным образом роторного типа. Для рядных ТНВД с двигателями небольшого рабочего объема применяют топливоподкачивающий насос однократного действия, для двигателей больших рабочих объемов с большими цикловыми подачами – насос двойного действия.

Топливоподкачивающий насос однократного действия

Топливоподкачивающий насос однократного действия состоит из корпуса, в котором размещены шток, поршень и клапана.

Рис. Топливоподкачивающий насос однократного действия:
а – нагнетание топлива; б – всасывание топлива

На входе и выходе топлива в корпусе в корпусе насоса установлены впускной 5 и выпускной 1 клапаны с пружинами. Привод насоса осуществляется от эксцентрика 3 кулачкового вала ТНВД. Усилие через толкатель передается на привод поршня топливоподкачивающего насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием пружины 6. Принцип работы такого насоса заключается в следующем. При сбегании эксцентрика 3 с толкателя 2 давление на поршень 4 со стороны толкателя пропадает и под действием пружины 6 поршень перемещается вверх. Впускной клапан 5 при этом закрывается, а выпускной 1 открывается и топливо поступает к ТНВД. При набегании эксцентрика 3 кулачкового вала на шток 2 поршень 4 движется вниз. Топливо находящееся под давлением открывает впускной клапан 5 и поступает через прорези в поршне в полость, находящуюся над поршнем.

Топливоподкачивающий насос двукратного действия

Основные составляющие насоса двукратного действия такие, как и у насоса однократного действия, однако принцип работы отличается.

Рис. Топливоподкачивающий насос двукратного действия

На входе 1 и выходе топлива в корпусе в корпусе насоса установлены по два впускных и выпускных клапана с пружинами. Полости над поршнем и под поршнем не связаны между собой и полностью автономны. Привод насоса осуществляется от эксцентрика кулачкового вала 7 ТНВД. Усилие через толкатель передается на привод поршня топливоподкачивающего насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием пружины 3.

При движении поршня 4 вниз под действием штока 6 в надпоршневой полости создается разрежение, которое передается в полость всасывания 2. При этом верхний впускной клапан открывается, а верхний выпускной закрывается и топливо из полости всасывания 2 нагнетается в надпоршневую полость насоса. Вследствие увеличения давления в полости, находящейся под поршнем нижний впускной клапан закрывается, а нижний выпускной открывается и топливо поступает в нагнетательную полость 5 и далее к ТНВД.

При движении поршня 4 вверх, вследствие повышения давления в надпоршневой полости, верхний впускной клапан закрывается, а верхний выпускной – открывается и топливо, как и при предыдущем ходе, поступает от нагнетательной полости 5 к ТНВД. Разрежение, возникающее в полости под поршнем, приводит к открытию нижнего впускного клапана, и топливо снова заполняет ее. Нижний выпускной клапан при этом закрыт. Таким образом, в насосе двукратного действия за один оборот кулачкового вала происходят две подачи топлива.

В обоих типах насосов в случае повышения давления в полости нагнетания, например при режиме частичных нагрузок, при малых расходах топлива, когда усилия пружины 3 становится недостаточно для полного перемещения поршня, он зависает, теряя контакт со штоком. При этом поршень 4 не совершает своего полного хода, поэтому шток толкателя частично перемещается вхолостую, вследствие чего подача топлива уменьшается. Таким образом, производительность насоса регулируется автоматически.

Для заполнения топливом и прокачки всей системы перед пуском двигателя, после ремонта или проведения профилактических работ по системе питания применяется ручной подкачивающий насос низ­кого давления. Он крепится, как правило, на корпусе топливо­подкачивающего насоса непосредственно над его всасывающим клапаном, но если при этом затрудняется доступ к нему, ручной насос устанавливается отдельно в магистрали.

Топливоподкачивающие насосы

Топливоподкачивающие насосы

Чтобы обеспечить беспрерывную подачу топлива из расходных цистерн к топливным насосам высокого давления, в топливную систему включают топливоподкачивающие насосы. Благодаря создаваемому ими давлению топлива (0,02—0,5 МПа) обеспечивается устойчивая работа топливной системы.

В судовых дизелях применяются поршневые, шестеренные и роторные топливоподкачивающие насосы.

Поршневые саморегулируемые насосы. На вспомогательных высокооборотных двигателях устанавливают поршневые топливоподкачивающие насосы, обладающие свойством саморегулирования (рис. 109).

Нагнетательный ход поршня 5 (рис. 109, а) происходит в момент, когда кулачковая шайба 1 не воздействует на толкатель 2. Последний отжимает пружина 12, и шток 4 отходит, от поршня 5. Топливо, находящееся в полости 6 и вытесняемое поршнем, направляется в дизель. Поршень 5 перемешается под действием пружины 7 лишь по мере расходования топлива. Во время работы дизеля под нагрузкой большой расход топлива, т. е. оно покидает полость б быстро, без нагрузки — медленно. В первом случае скорость перемещения поршня 5 под действием пружины 7 будет выше, чем во втором. Значит, насос подает столько топлива, сколько его расходует двигатель. Таким образом, насос является саморегулируемым, не нуждающимся в перепускном клапане. При рассмотренном направлении движения поршня 5 в полости а создается разрежение, поэтому в нее через клапан а – нагнетательный ход: б – подготовительный ход поступит топливо из расходной цистерны.

Рис. 109. Схема поршневого саморегулируемого топливоподкачивающего насоса:

Когда кулачковая шайба 1 набежит на ролик 2 толкателя 3 (рис. 109,6), поршень 5 будет перемещаться в обратном направлении, сжимая пружину 7. Топливо из полости а начнет выходить через клапан 6 в полость б. Часть топлива направится на дизель, но основная его масса перейдет из полости а в полость б. Иными словами, ход поршня 5 под действием кулачковой шайбы является подготовительным, т е. поршень возвращается в исходное положение начала нагнетательного хода.

К топливоподкачивающему насосу присоединен топливопрокачивающий для предпускового прокачивания топливной системы дизеля.

При разборке и сборке топливной аппаратуры в систему может попасть воздух. Для его удаления и для предпускового прокачивания топлива головку 8 (см. рис. 109, а) вывинчивают из крышки цилиндра и начинают перемещать вверх – вниз поршень 10. При движении поршня 10 вверх топливо из расходного бака засасывается в цилиндр 9 через клапан 11, при перемещении поршня вниз оно через полость а, клапан 6 пойдет к двигателю.

После прокачивания головку 8 ввинчивают в крышку цилиндра 9 и поршень 10, сместившись вниз, перекроет канал (отверстие), соединяющий цилиндр 9 с пространством под клапаном 11.

На рис. 110 изображен продольный разрез насоса двигателя 6Л160ПНС, работающего по рассмотренному принципу. Поршень 18 нагружен с передней стороны пружиной 14, упирающейся в пробку 13, ввернутую в корпус 6 насоса. С задней стороны поршня предусмотрен колпачок 4, внутри которого заключен нагнетательный клапан 1. Через колпачок 4 на поршень 18 воздействует толкатель 2, примыкающий другим торцом к эксцентрику 3 кулачкового вала блочного топливного насоса. В нижней части корпуса 6 помещены всасывающий клапан 15 и сетка 16. Под ними находится отстойник 17, в который по трубе, не изображенной на рисунке, поступает топливо.

Рис. 110 Топливоподкачивающий насос двигателя 6Л160ПНС

Когда эксцентрик 3 сбегает с торца толкателя 2, поршень 18 под действием пружины 14 движется влево, вытесняя топливо из полости а через штуцер 5 к двигателю. Справа от поршня, т. е в полости в, создается разрежение и топливо из отстойника 17 засасывается в нее через сетку 16 и клапан 15. При набегании эксцентрика 3 на толкатель 2 поршень 18 движется вправо, снимая пружину 14 Всасывающий клапан 15 закрывается, и топливо из полости в через нагнетательный клапан 1 вытесняется в полость а. Просачивающееся вдоль толкателя топливо по каналу б стекает в отстойник.

Для заполнения системы топливом при неработающем двигателе предусмотрен ручной насос, цилиндр 10 которого ввернут в корпус 6. При необходимости прокачать систему, головку 7 штока 9 вывертывают из пробки 8, после чего за эту головку начинают перемещать поршень 11 попеременно вверх и вниз. При движении поршня 11 вверх топливо засасывается через клапан 15 и полость в в цилиндр 10, при движении его вниз топливо поступает через полость в, клапан 1 полость а и штуцер 5 к двигателю. После прокачивания головку 7 ввертывают в пробку 8 и поршень 11 прижимается к прокладке 12, благодаря чему герметизируется полость в.

Шестеренные насосы.

Наиболее часто для подачи топлива применяют шестеренные топливоподкачивающие насосы вследствие их простоты. В корпусе 1 насоса (рис 111, а) находятся ведущая 2 и ведомая 4 шестерни, сцепленные между собой Ведущая шестерня 2 насажена на вал 3 с помощью шпонки и приводится во вращение от коленчатого вала Шестерня 4 свободно сидит на оси 5. Ведомая шестерня вращается против часовой стрелки, а ведущая 2 — по часовой. Каждая из шестерен при вращении переносит топливо во впадинах зубьев в направлении справа налево. Значит, топливо к шестерням должно быть подведено через отверстие д, а отведено от них через отверстие а.

Переносимое между зубьями шестерен — во впадинах топливо будет накапливаться в левой части корпуса насоса. При этом в ней будет создано давление, а в первой части — разрежение.

При конструировании насоса стремятся обеспечить избыток поступления топлива по сравнению с его расходованием. Для перепуска избыточного топлива предусмотрен клапан 6, нагруженный пружиной 7. В связи с избытком поступления топлива давление слева от клапана 6 возрастает, он отжимается от седла и топливо по каналам б, в и г перетекает в правую полость.

Как видно из рассмотренного, для нереверсивного насоса всасывающий и нагнетательный клапаны не нужны, тогда как у реверсивного насоса их должно быть по два всасывающие 12, 17 (рис 111,6) и нагнетательные 13, 15. Полостью всасывания служит канал ж с отверстием е для подвода топлива, полостью нагнетания — канал в с отверстием г для штуцера, через который топливо отводится.

Если щестерни 14 и 18 будут вращаться по направлению сплошных стрелок, над клапаном 17 будет разрежение Топливо, двигаясь по каналу д поднимет клапан 17 и пройдет к шестерням, перемещаясь по каналу в, оно поднимет клапан 13 и поступит к выходному отверстию г. При обратном направлении вращения шестерен путь топлива изображен пунктирными стрелками В этом случае шестерни его будут переносить слева направо. Всасывающий клапан 12 откроется, и из канала ж чёрез полость а топливо поступает к шестерням.

Рис. 111 Шестеренные насосы

Нагнетаемое топливо поднимет клапан 15 и направится на выход из насоса через отверстие г.

Избыточное топливо перепускает клапан 11, к которому подходит канал б. Давление, создаваемое насосом, можно регулировать натяжением пружины 10 посредством пробок 9, 8 На всех клапанах предусмотрены ограничители подъема 16.

Роторный насос.

В быстроходных двигателях применяют роторные топливоподкачивающие насосы. На двигателях ЗД6 устанавливают роторный насос БНК-12ТК (рис 112).

В корпусе 5 помещен неподвижный стакан 1, во внутренней полости которого эксцентрично вращается ротор 4 с четырьмя лопатками 2, вставленными свободно в его пазы. Внутренние грани лопаток упираются в плавающий палец З, а внешние соприкасаются с цилиндрической поверхностью стакана 1. В верхней части ротор 4 плотно прилегает к внутренней поверхности стакана 1.

При вращении ротора по часовой стрелке его лопатки нагнетают топливо в направлении, изображенном сплошными стрелками. Избыточное топливо перепускает клапан 6, как показано пунктирными стрелками. Перепускной клапан 6 нагружен пружиной 7. Натяжение ее, а следовательно, и давление, создаваемое насосом, можно изменять с помощью пробки 5, ввернутой в крышку 11 насоса. При регулировке натяжения пробку 8 поворачивают квадратным стержнем 10, на головке 9 которого предусмотрен шлиц для отвертки.

Под тарелкой перепускного клапана 6 помещен заливочный клапан 12 со слабой пружиной 13. Он служит для пропуска топлива в систему при подготовке двигателя к пуску. Под давлением топлива из расходного бака клапан 12 опускается и через отверстия в тарелке перепускного клапана 6 поступает в полость насоса. Во время работы насоса вследствие давления топлива заливочный клапан прижимается к тарелке перепускного.

Рис. 112 Роторный насос

Как и шестеренные, роторные насосы могут быть реверсивными, если их оборудовать всасывающими и нагнетательными клапанами или золотником.

Система для эксплуатации топливоподкачивающего насоса

прокладка; 13 – пружина;
14

трубка сильфона; 15

уплотнительное кольцо; 16

уплотнительная втулка;
17

накидная гайка; 18,19

Между зубьями ведущей втулки 8 и зубьями малой шестерни 7 расположен серповидный выступ крышки 10. Шестерня 7 установлена на оси б, впрессованной в отверстие крышки 10 и расположенной эксцентрично относительно оси вращения ведущей втулки 8. Прокладка 12 обеспечивает осевой зазор между шестернями и корпусом насоса. Топливо всасывается через ФГО из бака по всасывающему трубопроводу в полость В, заполняет промежутки между зубьями втулки и малой шестерни и силой вращения выдавливается зубьями в полость Г, штуцер 3 и далее в нагне-тательную магистраль, идущую к ФТО. Для предотвращения утечек топлива со стороны вала втулки 8 имеется уплотнение, состоящее из втулок 16,18,19, уплотнительного кольца 15, трубки 14 и пружины 13. Латунная гофрированная трубка 14 припаяна одним концом к бронзовой уплотнительной втулке 16, а другим – к бронзовой втулке 18, которая распирается пружиной 13 и прижимается торцом к торцу втулки 19, напрессованной на вал втулки 8, не допуская попадания топлива внутрь уплотнительного элемента. Для устранения вытекания топлива, просочившегося внутрь уплотнительного элемента, установлено дополнительное уплотнительное кольцо 15. Просочившееся топливо попадает на плиту и удаляется по трубе, соединенной с трубой слива грязного топлива.

Основные характеристики шестеренных насосов приведены в табл. 2.8.

Винтовые насосы находят широкое применение для перекачки вязких жидкостей. Они выпускаются производительностью от 0,2 примерно до 1 тыс. м3/ч, с давлением до 25,0 МПа. В системах СДУ производительность их редко превышает 300-400 м3/ч, а давление 1,0—1,2 МПа.

Производительность насоса с увеличением напора меняется незначительно, но падает с ростом сопротивления на всасывании.

Относительно высокий КПД, доходящий до 85%, небольшие габариты и масса (особенно при большой производительности), равномерная,

без пульсации подача, достаточная высота всасывания, отсутствие шума и вибрации явились причинами широкого распространения насосов этого типа. Основным недостатком винтовых насосов является сложность изготовления, а следовательно, более высокая стоимость по сравнению с шестеренными. Кроме того, из-за малых зазоров между винтами перекачиваемая жидкость должна иметь смазывающие свойства и быть тщательно очищенной.

Отечественной промышленностью выпускаются трехвинтовые насосы с циклоидальным профилем винта для перекачивания чистых нефтепродуктов без абразивных примесей, двухвинтовые – для перекачивания чистых и загрязненных жидкостей и одновинтовые для перекачивания чистых и загрязненных химически активных жидкостей с содержанием механических примесей (табл., 2.9).

Условное обозначение насосов Al ЗВ 8/25—11/10Б-3 расшифровывается следующим образом: А – конструктивный признак, I – исполнение, 25 _ обозначение типоразмера, 11 – округленное значение подачи насоса, мЗ/ч, 10 – давление на выходе из насоса, кгс/см2, Б

обозначение материала проточной части – бронза, К – сталь 12х18Н9Т, 3 – индекс после буквы Б обозначает модификацию агрегата по типу электродвигателя. Изменение потребляемой насосом мощности N, производительности Q и КПД – “п винтового насоса ЗВ 8/25 от давления перекачиваемого дизельного топлива вязкостью 0,07-10 4 м2/с (1,6°ВУ) при вакуум-метрической высоте всасывания – 5 м показано на рис. 2.29.

Насосы могут поставляться для работы на высоковязких нефтепродуктах с температурой до 150°С и давлении 1,0 МПа. Давление, развиваемое насосом, равно сопротивлению системы и определяется разностью уровней во всасывающем и напорном резервуарах и давлением в них.

Современные винтовые насосы делятся на три основные группы: с циклоидальным зацеплением, с геликоидальным зацеплением (негерметичные) и героторные (одновинтовые) или насосы «Моно».

Топливоперекачивающие насосы типа «Моно» (рис. 2.30) применяют на современных ролкерах с двумя СОД.

Рис. 2.30. Поперечный разрез топливоперекачивающего насоса типа «Моно».
1 – статор (резиновый); 2

изгибаемый стержень, 3

радиальное уплотнение;
4 -дистанционная втулка; 5

приводной вал; б

подшипник качения; 7 – крышка подшипника; 8

кольцо Зегера; 9

корпус подшипника; 10,12- уплотнительные кольца;
11

пружинное стопорное кольцо; 13,15

предохранительные втулки;
14

Характеристика винтовых насосов

Максимально допустимое давление МПа (кгс/м2)

Топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос служит для подачи топлива из топливного бака через топливный фильтр к топливному насосу. На дизелях 4ч8,5/11 устанавливается топливоподкачивающий насос поршневого типа.

Монтируется он на корпусе четырехплунжерного топливного насоса и приводится в действие от кулачкового валика насоса.

Схема работы топливоподкачивающего насоса показана на рис. 26.

Поршень насоса 11 приводится в действие от кулачка через роликовый толкатель 13. При сбегании ролика с кулачка (рис. 26, а) поршень под действием пружины 7 движется вниз. Топливо через впускной клапан 8 поступает в пространство над поршнем. Нагнетательный клапан 6 при этом закрыт. Одновременно топливо из полости под поршнем выталкивается в нагнетательную магистраль.

При обратном ходе поршня (рис. 26, б) под действием кулачка, набегающего на ролик толкателя, топливо через нагнетательный клапан 6 и канал 4 поступает в пространство, освобождаемое поршнем при его движении вверх. Процесс подачи повторяется при каждом полном обороте кулачка.

Если производительность насоса превышает потребность топливного насоса, то в пространстве под поршнем и в нагнетательной магистрали возникает противодавление топлива, под действием которого пружина 7 не в состоянии переместить поршень в крайнее нижнее положение. Поршень останавливается в некотором среднем положении. Давление пружины в этом случае уравновешивается противодавлением .топлива (рис. 26, в).

Рис. 26. Схема работы топливоподкачивающего насоса:

а — нагнетание; б — выпуск; в — холостой ход; 1 — эксцентрик; 2 — ролик толкателя; 3 —, пространство под поршнем; 4 — соединительный канал; 5 —отвод топлива; 6 — нагнетательный клапан; 7 — поршневая пружина; 8 — впускной клапан; 9 — подвод топлива; 10 — пространство над поршнем; 11 — поршень; 12 — пружина толкателя; 13 — толкатель

При полном перекрытии нагнетательной магистрали поршень остановится в верхнем положении и стержень толкателя не будет касаться поршня. По мере увеличения расхода топлива поршень начинает опускаться. Таким образом, ход поршня, а следовательно, и подача топлива насосом автоматически меняются в зависимости от расхода топлива. Давление подачи топлива определяется предварительным натяжением пружины и незначительно изменяется при различных режимах работы.

Топливоподкачивающий насос (рис. 27) состоит из чугунного корпуса 1, в цилиндрическую расточку которого вставлен стальной поршень 3 с пружиной 2. Расточка снаружи герметично закрыта пробкой 10. Пространство между пробкой и поршнем соединено каналами с полостью над впускным клапаном 12 и с полостью под нагнетательным клапаном 11. Подводится и отводится топливо через штуцерные болты, ввернутые в корпус насоса.

Поршень насоса получает движение через стержень 4 от толкателя 5 с роликом 8, перемещающегося в расточке корпуса. В продольных пазах расточки скользят выступающие концы оси 7 ролика, которые препятствуют проворачиванию толкателя. Толкатель имеет пружину 9, которой он постоянно прижимается к поверхности кулачка топливного насоса или к рычагу на крышке люка.

Направляющее отверстие в корпусе насоса, в котором движется стержень 4, имеет кольцевую выточку. Проникающее через зазор между стержнем и направляющим отверстием топливо отводится по каналу наружу. Этим -предотвращается попадание топлива в корпус топливного насоса или в полость блок-картера и разжижение имеющегося там масла. В последней конструкции насоса этот канал отсутствует. Просачивание топлива через зазор между стержнем и направляющим отверстием устраняется точной притиркой стержня по отверстию. Вследствие этого стержни в насосах не взаимозаменяемы. Для заполнения топливной системы топливом и удаления из нее воздуха перед пуском дизеля на всасывающей линии насоса установлен насос ручной прокачки топлива, который состоит из корпуса 18, поршня 14, штока 17 и кнопки 15. Для прокачивания топлива необходимо отвинтить кнопку 15 и вытянуть ее кверху. Поршень, связанный с кнопкой штоком, также переместится вверх. В результате образовавшегося под поршнем разрежения топливо через всасывающий клапан заполнит полость под поршнем. При обратном ходе поршня топливо выталкивается в нагнетающую магистраль. После окончания прокачивания кнопка снова навинчивается на корпус и шарик 13, завальцованный в дно поршня, плотно запирает канал в корпусе.

Устройство автомобилей

Приборы и устройства системы Common Rail

Топливоподкачивающий насос Common Rail

Топливоподкачивающий насос служит для подачи необходимого количества топлива из топливного бака к ТНВД по контуру низкого давления (питающий контур). Его конструкция должна удовлетворять следующим требованиям:

• подача необходимого количества топлива для работы двигателя на любом режиме эксплуатации;
• незначительный уровень шума;
• достаточное развиваемое давление;
• максимальный срок службы без поломок.

Многие топливоподкачивающие насосы оснащены устройством для устранения воздушных пробок, благодаря чему запуск двигателя без прокачки системы питания возможен даже после заправки топлива в пустой бак.

Существует несколько конструкций топливоподкачивающих насосов, используемых в различных типах автомобильных двигателей.

Встроенные топливоподкачивающие насосы

В дизельных системах питания аккумуляторного типа (Common Rail) топливоподкачивающий насос обычно встраивается в корпус ТНВД и имеет с ним общий привод.
В распределительных ТНВД с аксиальным и радиальным движением плунжеров используют шиберный роликовый или шестеренный (зубчатый) топливоподкачивающий насос. Зубчатые насосы могут состоять из пар шестерен с внутренним (рис. 1, а) или внешним (рис. 1, б) зацеплением.
В дизелях типа Common Rail топливоподкачивающий насос закачивает топливо из топливного бака и непрерывно подает его к ТНВД с достаточной производительностью (60. 200 л/ч) и под давлением 3. 7 кг/см 2 .

Электрические топливоподкачивающие насосы

На легковых автомобилях и небольших грузовиках с бензиновым двигателем, использующим систему впрыска топлива (инжекторы), обычно используется электронасосы, которые могут иметь в качестве рабочего органа центробежный (небольшую турбину) или шиберный насос (роликовый либо лопастной).
Кроме подачи топлива, такой насос может при необходимости отсекать топливную магистраль от ТНВД.

Электронасос может быть встроен в магистраль или в топливный бак. В первом случае он находится между баком и фильтром тонкой очистки топлива, во втором – крепится на специальном держателе в топливном баке.
Насос в топливном баке, как правило, имеет винтовой корпус для фильтрации топлива под действием центробежной силы во время закачки топлива, дополнительную сетку-фильтр на впуске, а также датчик заполнения бака.

С момента запуска двигателя электронасос работает в постоянном режиме: независимо от частоты вращения коленчатого вала, непрерывно подает топливо из бака через фильтр к системе впрыска. Система защиты предотвращает подачу топлива при включенной бортовой электросети автомобиля и неработающем двигателе.

Топливоподкачивающий электронасос включает в себя три функциональных узла, размещенных в корпусе – собственно насос, электродвигатель и присоединительную крышку, в которой размещаются электрические контакты двигателя, штуцер подачи топлива к ТНВД и обратный клапан, предотвращающий отток топлива из магистрали после отключения насоса. В крышку может быть вмонтировано устройство для устранения воздушных пробок.

В электронасосах применяются электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.
Через электродвигатель постоянно протекает топливо, выполняя и функции охлаждающей жидкости. Благодаря этому реализована высокая мощность двигателя без применения дорогостоящей системы уплотнений между узлами электронасоса. Ток возбуждения подается в обмотки якоря через щетки. Электродвигатель рассчитан на рабочее напряжение 12 В и потребляет ток до 6 А.
Якорь насоса вращается с частотой до 100 об/с. Производительность насоса около 1,8 л/мин, что значительно выше потребления топлива двигателем внутреннего сгорания в форсированном режиме.

В конструкции топливоподкачивающих электронасосов применяются три основных вида насосов – центробежный, шестеренный и роликовый шиберный.

Шестеренный насос

Основу конструкции шестеренного (зубчатого) электронасоса составляет пара шестерен внутреннего зацепления (рис. 1, а), одна из которых подвижна (ротор), а вторая неподвижна (статор). Топливо закачивается и подается в ТНВД при помощи ротора (внутренней подвижной шестерни), который располагается эксцентрично относительно статора (внешней неподвижной шестерни). При вращении ротора боковые части его зубьев образуют небольшие камеры переменного объема, изменяющегося по мере обхождения ротором статора.

При соединении с питающей магистралью камера постепенно увеличивается в объеме, и топливо засасывается из бака за счет создаваемого разряжения. По мере вращения ротора относительно статора камера уменьшается в объеме, вытесняя топливо под давлением в ТНВД (у дизелей) или в рампу (у бензиновых двигателей).

Роликовый шиберный насос

В роликовом шиберном насосе подача топлива также осуществляется благодаря эксцентричному расположению вращающегося ротора с подвижными роликами и неподвижного статора. Ролики перемещаются в специальных радиальных углублениях ротора, прижимаясь к поверхности статора центробежными силами.
Камеры, заключенные между статором, ротором и роликами, заполняются топливом из питающей магистрали за счет создаваемого разрежения при увеличении объема камер, после чего топливо вытесняется в ТНВД (или топливную рампу) при уменьшении объема камер по мере вращения ротора с роликами внутри статора.
Принцип работы роликовых шиберных насосов аналогичен принципу работы пластинчатых шиберных насосов, с описанием которых можно ознакомиться здесь.

Центробежный насос

Центробежный электронасос (рис. 3) представляет собой небольшую турбинку, размещенную в корпусе (улитке) и вращающуюся на валу якоря электродвигателя с большой частотой. Засасываемое из питающей магистрали топливо ударами лопастей турбинки начинает вращаться внутри корпуса, подвергаясь воздействию центробежных сил. В результате топливо под давлением попадает в магистраль, ведущую к топливной рампе или ТНВД, а создаваемое оттоком топлива разрежение всасывает к центру турбинки очередные порции топлива.

Если шестеренный и роликовый топливоподкачивающие насосы в силу особенностей конструкции монтируются непосредственно в топливопровод, то центробежный насос чаще всего размещается в топливном баке.
В современных топливных системах предпочтение отдается центробежному насосу, который значительно проще по конструкции, менее шумный, обеспечивает более ровный (без пульсаций) поток подаваемого топлива, хотя при этом и имеет определенные ограничения по производительности и создаваемому давлению.

Управление работой электрического топливоподкачивающего насоса осуществляет электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Обычно насос начинает свою работу после включения зажигания, однако существуют конструкции, в которых насос активируется при открывании двери водителя (т. е. до того, как будет повернут ключ зажигания или нажата кнопка пуска).

Электрический топливоподкачивающий насос способен поддерживать диапазон рабочего давления, достаточный для нормальной работы двигателя на всех режимах. Величина давления топлива может регулироваться за счет изменения напряжения, подаваемого к электродвигателю или при помощи предохранительного клапана, ограничивающего максимально допустимое давление в системе.

Источники:

http://www.autoshcool.ru/3396-sistema-toplivopodkachivayuschego-nasosa.html
http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/toplivopodkachivayushhij-nasos/
http://privetstudent.com/referaty/referaty-transport/258-toplivopodkachivayuschie-nasosy.html
http://sinref.ru/000_uchebniki/03450morskoe_delo/014_toplivo_i_toplivnie_sistemi_morskih_dizelei_pahomov_2004/030.htm
http://studopedia.ru/9_67239_toplivopodkachivayushchiy-nasos.html
http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/60-dizel_2_common_rail5/index.shtml