Общая информация про топливный насос
В зависимости от типа двигателей в них устанавливается один из 2 видов насоса.
Предназначение
Топливный насос расположен между баком и цилиндрами двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Он предназначен для подачи горючего под высоким давлением в установленный момент рабочего цикла. Впрыск бензина или дизтоплива регулируется в зависимости от нагрузки, приложенной к коленвалу.
Устройство
Устройство ТНВД зависит от его типа. Насосы, которые действуют за счет движения диафрагмы, состоят из толкателя, штока, клапанов, эксцентрика, возвратной пружины и фильтра. Электрические устройства состоят из привода, разъема, предохранительного и обратного клапана. В качестве рабочей части выступают ротор, диафрагма, колесо с лопатками, шестерни или плунжерные пары.
Схема топливного насоса высокого давления.
Принцип действия
Топливные насосы работают по принципу разницы давления в полостях нагнетания и всасывания. При крайнем положении диафрагмы, шестерни или ролика в полости между ними и нагнетательным клапаном образуется разреженная зона. Это способствует всасыванию топлива. Когда давление горючего становится критическим, оно выталкивается в нагнетательный трубопровод и поступает в форсунки.
Центробежные насосы оснащены крыльчаткой, которая создает вихревой поток. Это позволяет нагнетать топливо в двигатель не циклично, а равномерно.
Основные виды
По механизму работы насосы делятся на 2 основных типа:
- Механические. Их работа обеспечивается эксцентриком, толкателем и диафрагмой. Движение вала передается на стержневую деталь, что приводит к перемещению диафрагмы и изменению давления. Механические насосы могут устанавливаться на карбюраторные двигатели.
- Электрические. В насосах вакуумного типа механический эксцентрик заменен электроприводом. Также существуют роликовые, плунжерные, шестеренчатые и центробежные ТНВД. Электрическими насосами оборудуют преимущественно инжекторные моторы.
В дизельных двигателях происходит более сильное сжатие топлива, чем в бензиновых, поэтому в них устанавливают комплекс из 2 насосов: электрического и механического. Они обеспечивают высокое давление впрыска.
Электрический и механический топливные насосы высокого давления.
Определение поломки на слух
Большинство опытных водителей могут попробовать определить работу форсунок даже на слух. Новичкам не рекомендуется пользоваться подобным методом в силу отсутствия опыта.
Чтобы попробовать диагностировать форсунки на слух, не снимая с двигателя, потребуется, в идеале, стетоскоп, или небольшая тонкая доска. Одну сторону дощечки необходимо плотно прижать к обследуемой ТФ, ухом прикладываемся к другой стороне.
При исправной работе, форсунка не издает никаких сторонних звуков, не выделяет вибрации, а исключительно четко генерирует ритмичные щелчки. В случае если доносятся неравномерные шумы или стуки, то можно сделать вывод, что форсунка засорена. Степень повреждения определяется громкостью и частотой нехарактерного шума.
Автомобилисты с большим стажем могут при анализе обходиться и без пластины. Если неисправность существует, то из области двигателя будет исходить приглушенный высокочастотный звук, очень напоминающий писк. Если он непрерывно доносится при работающем моторе, то топливные форсунки необходимо исследовать на рампе или стенде.
Как понять, что с форсунками что-то не так? Признаки неисправности форсунок
Распространенные признаки, указывающие на проблемы в системе впрыска топлива:
- Двигатель работает на холостом ходу нестабильно, или даже глохнет на холостых;
- Повышенная вибрация на «холостых», повышенная шумность;
- Мотор плохо заводится;
- Загорается «Check Engine» на приборной панели;
- Повышенный расход топлива;
- Характерный запах топлива в моторном отсеке, возможный подтек;
- Ухудшение динамики и падение мощности.
Конечно, большинство вышеперечисленных симптомов могут иметь более чем одну возможную причину, и не всегда свидетельствуют о неисправной системе впрыска топлива. Подобные симптомы характерны и для других поломок, например, неисправные свечи зажигания могут стать причиной большинства вышеперечисленных проблем.
Подключаем компьютер к «мозгам»
Универсальная система кодов используется для уточнения конкретной проблемы, которая связана с той ил иной деталью или системой. Это позволяет ускорить процесс диагностики и поиска причин неисправности авто. Так, к примеру, на неисправность топливной форсунки указывают коды в диапазоне от P0000 до P0299 (контроль воздушно-топливной смеси). Последняя цифра между P0300 — P0308, например — 8, обозначает проблемный цилиндр, в котором есть неисправность. Следовательно, код P0308 указывает, что в цилиндре № 8 есть проблемы с форсункой. Прочитать код ошибки в памяти ЭБУ можно посетив СТО или купив OBD-сканер.
Почему не работают форсунки?
В наше время форсунки делаются с допуском 1 мкм, что позволяет им провести где-то миллиард циклов. Основная причина, по которой их производительность нарушается, заключается в загрязнении в процессе работы, несмотря на то, что путь всяким механическим частицам преграждают фильтры, которые отсеивают частицы больше, чем 10-20 мкм. Место установки фильтров — топливная магистраль и сама форсунка. Основная причина загрязнения заключается в неизбежном присутствии тяжелых частиц в топливе. Самое большое накопление грязи происходит после того, как двигатель заглушат. В этот момент, за счет того, что форсунка нагревается от двигателя, температура ее корпуса повышается, тогда как нет охлаждающего действия топлива. Легкие частички топлива, находящиеся в форсунке, испаряются, ну а тяжелые оседают, как лаковые отложения, уменьшающие сечение в калиброванном канале. Например, отложения толщиной в 5 мкм могут уменьшить пропускные способности данного канала где-то на 25%. Загрязнение отверстий в форсунках препятствует образованию топливной смеси, запорный клапан регулятора давления теряет свою герметичность, а топливный насос повышенного давления у дизелей уменьшает производительность своей работы.
Возможные поломки
Решая организовать ремонт топливной системы, каждому автомобилисту требуется провести диагностику соответствующих узлов автомобиля и точно определить, есть ли проблемы в их функционировании. Достижение этой цели возможно только в том случае, если ремонтник знает, какие поломки могут быть и как они проявляются. Типовые неисправности топливной системы представлены следующим перечнем:
- Поломка № 1 – Проблемы с топливораспределительным механизмом (карбюратором или инжектором). Пожалуй, данная неисправность встречается чаще всего у бензиновых агрегатов. В карбюраторе страдают топливные пути и жиклёры, которые попросту загрязняются. В инжекторах же забиваются форсунки, реже выходит из строя электронный блок управления (ЭБУ). Симптоматика подобных поломок заключается в нестабильной работе мотора, отказе последнего заводится, плохом запуске двигателя и наличие соответствующих ошибок на экране бортового компьютера;
- Поломка № 2 – Загрязнённость топливных фильтров. Подавляющее большинство автомобилистов знают, что топливофильтры относятся к расходным материалам и требуют периодической замены (каждые 20-40 0000 километров пробега). Однако в связи с незнанием подобного нюанса эксплуатации авто со стороны водителя или из-за использования низкокачественного топлива фильтры могут забиться раньше срока, тем самым расстроив работу всей системы. Как правило, грязные топливофильтры дают мотору работать, но делает он это крайне нестабильно с частыми перебоями;
- Поломка № 3 – Недостаточное давление в топливной системе. Нечто подобное может случиться из-за выхода из строя многих топливных узлов. Чаще всего страдают бензонасос (ТНВД), рампа или топливопровода. Первый узел просто выходит из строя или работает некорректно, второй и третий – слабеют в плане герметизации из-за пробоев. В итоге, мотор либо вовсе отказывает работать, либо на некоторых этапах раскрутки появляются сбои. Также не исключено появление на экране бортового компьютера соответствующего кода ошибки;
- Поломка № 4 – Неисправность электроники. Отчасти данную проблему мы уже осветили в поломке под номером «1», но всё-таки той информации будет явно недостаточно для такой обширной неисправности. В первую очередь, отметим, что в плане электроники часто страдают инжекторные системы, в которых она является основой работы. Тут могут выйти из строя и отмеченный ранее ЭБУ, и проводка, и датчики работы двигателя. В карбюраторе же представитель электроники один – электромагнитный клапан, который влияет лишь на стабильную работу холостых. Что на инжекторных, что на карбюраторных системах поломки электроники имеют типовую симптоматику – нестабильная работа мотора и повышенных расход топлива. На инжекторе автомобиль и вовсе может отказаться работать;
- И поломка № 5 – Проблемное состояние воздушного фильтра и его патрубков. Ни для кого не секрет, что воздух в топливной системе играет немаловажную роль, так как участвует в образовании смеси горения. Недостаток или переизбыток воздуха способен расстроить работу двигателя, поэтому за состоянием «воздушных» узлов системы нужно следить обязательно. Проблемы с ними проявляются в проблемном запуске мотора и провалах его работы на некоторых этапах раскрутки.
Неисправность топливно-распределительного механизма
Грязь в топливных фильтрах
Маленькое давление в системе подачи топлива
Проблемы с электроникой
Загрязненный воздушный фильтр
Устройство, назначение и виды форсунок
Основная функция форсунки — своевременная подача топлива в камеру силового агрегата путём впрыска порции горючего в проходящий поток воздуха с образованием топливно-воздушной смеси (ТВС). Подача должна обязательно осуществляться под давлением
Особенно это важно для дизельного двигателя, где некоторая часть топлива самовоспламеняется ещё до попадания в камеру сгорания
Каждая форсунка оснащена клапаном, при открытии которого она набирает топливо, а затем выталкивает смесь под давлением. В инжекторе применяется не одна, а несколько форсунок, объединённых в систему управляемых элементов.
Работу форсунок можно представить следующим образом: по одному каналу подаётся топливо, по второму идёт поток воздуха, регулируемый дроссельной заслонкой. Попадая в форсунки, топливо распыляется для лучшего смешения с воздухом, и ТВС поступает в камеру воспламенения.
Топливные форсунки осуществляют впрыск топлива в камеру сгорания под давлением
Таким образом, процесс работы форсунок состоит из четырёх стадий.
- Топливо поступает от топливного насоса высокого давления (ТНВД) к форсунке.
- Попавшее в полость форсунки топливо оказывает воздействие на пружину.
- Пружина через промежуточную шайбу давит на иглу.
- Игла приподнимается, топливо попадает в отверстие распылителя и распыляется под высоким давлением.
По системе впрыска
По типу впрыска выделяют:
- форсунки с центральным впрыском;
- форсунки с распределённым впрыском;
- форсунки с непосредственным впрыском.
Первые используются в системе моновпрыска и применяются на бензиновых силовых агрегатах. Работа их основана на впрыске топлива одной (а не четырьмя-шестью) форсункой, расположенной непосредственно на впускном коллекторе.
Наиболее популярными системами моновпрыска считаются «Моно-Джетроник», «Опель-Мультек» и др. Они используются на автомобилях «Ауди» и «Фольксваген».
Одной из самых популярных систем моновпрыска является «Моно-Джетроник»
Одним из значимых элементов системы моновпрыска, помимо форсунки, является регулятор давления. Он отвечает за постоянное поддерживание рабочего давления в пределах 0,1 МПа. Именно регулятор после остановки двигателя сохраняет остаточное давление, препятствующее проникновению в систему воздуха и облегчающее следующий пуск мотора.
Форсунки для распределённого впрыска используются в системе, предназначенной для подачи горючего за счёт электромагнитного управления иглой распылителя. Такой впрыск более современный, отличается тем, что в каждом цилиндре двигателя устанавливается своя форсунка, впрыскивающая дозированную порцию топливной жидкости в определённый момент.
Система с распределённым впрыском имеет несколько подсистем:
- узел, отвечающий за подачу и очистку горючего;
- часть системы, в которой происходит очистка и подача воздуха;
- камера для улавливания и сжигания ТВС;
- электронная подсистема с датчиками;
- узел, где происходит выпуск и дожигание отработавших газов.
Форсунки непосредственного впрыска применяются в самой совершенной на сегодня системе впрыска бензиновых ДВС. Принцип функционирования основан на непосредственном впрыске бензина прямо в камеру сгорания.
Первая в мире система непосредственного впрыска была применена в моторах GDI, устанавливаемых на автомобили «Мицубиси». В настоящее время используется широко в автомобилях марки «Ауди» (моторы TFSI), «Фольксваген» (TSI), «БМВ» и др. Благодаря внедрению такой системы удалось достичь существенного снижения расхода горючего, сокращения вредных выбросов в атмосферу и др.
Схема непосредственного впрыска впервые была применена в моторах GDI
По конструкции
В зависимости от особенностей конструкции различают:
- электрогидравлические форсунки;
- электромагнитные форсунки;
- пьезоэлектрические форсунки.
Первый тип форсунок нашёл применение в дизельных двигателях, в том числе и в системе Common Rail. Состоит такая форсунка из впускного и сливного дросселей, управляющей камеры и клапана.
Электрогидравлические форсунки используются в дизельных двигателях
Электромагнитная форсунка используется в бензиновых двигателях, укомплектованных системой непосредственного впрыска, и отличается несложным устройством. Основные элементы форсунки — клапан с иглой и сопло.
Электромагнитная форсунка используется в бензиновых двигателях
Наиболее прогрессивными в настоящее время являются пьезоэлектрические форсунки. Они устанавливаются на дизельные двигатели с системой Common Rail. Состоит такая форсунка из пьезоэлемента, переключателя, иглы и толкателя.
Пьезоэлектрические форсунки являются наиболее современными
