Призначення паливного насосу

Паливний насос з електроприводом повинен при всіх режимах роботи подавати до двигуна достатню кількість палива з необхідним для упорскування тиском.

Основними характеристиками насоса є:

• кількість палива, що подається при номінальній напрузі живлення;

• тиск у паливній системі;

• забезпечення номінального тиску в системі при зниженні напруги живлення (50...60% від номінальної).

Крім того, паливний електронасос все більше служить як насос попередньої подачі в сучасних системах з безпосереднім упорскуванням, як у двигунах з іскровим запалюванням, так і в дизельних двигунах, У системах з безпосереднім упорскуванням насос при прогрітому двигуні повинен забезпечувати тиск подачі палива до 700 кПа (7 бар).

Конструкція

Паливний електронасос складається з:

• торцевої кришки, в яку, за необхідності, вбудовуються елементи усунення радіоперешкод;

• електродвигун;

• насосний механізм.

Бензонасос вмикається блоком керування двигуна за допомогою електромагнітного реле, або власним блоком керування. Бензин засмоктується насосом з бака і одночасно омиває та охолоджує електродвигун насоса. На виході з насоса є зворотний клапан, який підтримує постійний тиск у паливній системі і не дозволяє паливу витікати з напірної магістралі при вимкненому бензонасосі. Для обмеження тиску служить редукційний клапан: він відкривається, коли тиск усередині паливного насоса збільшується до неприпустимо високого значення.

Типи конструкції

У сучасних паливних електричних насосів насосний механізм розташований безпосередньо на валу електродвигуна, а внутрішня порожнина насоса заповнена бензином. При протіканні палива через насос забезпечується його одночасне охолодження та «змащування».

З погляду безпеки тут немає нічого дивного: бензин має високий електричний опір, тому іскріння щіток неможливо. Зайнятися тут теж нічого не може: небезпеку становлять пари бензину у суміші з повітрям, причому у певній концентрації. У бензобаку концентрація парів для запалювання занадто велика.

Розрізняють декілька типів конструкції насосних механізмів.

Лопатеві насоси

У лопатевих насосах подача палива здійснюється за рахунок відцентрової сили ротора. Паливо вільно протікає через лопатевий насос, що не має заслінок та клапанів, тому в стані зупинки паливо могло б стекти через лопатевий насос назад. Для запобігання цьому на виході з насоса встановлюється зворотний клапан, який не дозволяє паливу витікати з напірної магістралі при вимкненому бензонасосі.

Лопатеві насоси не є самовсмоктуючими, тобто вони завжди повинні розміщуватися нижче рівня рідини в паливному баку. 

До цього типу насосів належать лопатеві насоси з бічним каналом - вихрові насоси.

Цей тип насоса має робоче колесо з численними лопатками по периметру. Робоче колесо з лопатками обертається в камері, утвореній двома нерухомими секціями корпусу, кожна з яких має канал, що примикає до лопаток. Цей канал починається на рівні впускного вікна та закінчується там, де паливо залишає насос через вихідний отвір під тиском системи. Затвор між початком і кінцем каналу перешкоджає внутрішньому витоку палива.

Тиск зростає по довжині каналу за рахунок обміну імпульсами між лопатками робочого колеса та частинками рідкого палива. Це призводить до спіралеподібного обертання об'єму рідкого палива, що захоплюється робочим колесом та в каналах. У відцентровому вихровому насосі канал оточують лопатки робочого колеса по всьому колу. У відцентровому відкрито-вихровому насосі обидва канали розташовуються з двох сторін робочого колеса поруч із його лопатками.

Для покращення характеристики нагнітання гарячого палива на певній кутовій відстані від отвору всмоктування знаходиться маленький отвір для дегазації, через який забезпечується вихід будь-яких бульбашок парів палива (даний отвір не обов'язковий при застосуванні на дизельних двигунах).

Відцентрові насоси створюють мало шуму, тому що зростання тиску здійснюється безперервно і майже без пульсації. За допомогою одноступінчастих насосів досягається тиск у системі до 450 кПа (4,5 бар), ККД дорівнює приблизно 10...20%. Але конструкція відцентрових насосів у порівнянні з поршневими є помітно простішою.

Через невелику вартість і малошумність у роботі, майже всі без винятку відцентрові насоси використовуються на сучасних двигунах з іскровим запалюванням і впорскуванням палива у впускний колектор.

Об'ємні насоси

В об'ємних насосах подача палива здійснюється через замкнуті камери. Їх застосовують при вищому тиску в системі (до 700 кПа), наприклад, у системах безпосереднього упорскування. За винятком випадків негерметичності, обумовлених конструкцією, в об'ємних насосах неможливе зворотне протікання палива через насос навіть у стані зупинки, тому зворотний клапан в таких насосах не обов'язковий.

В об'ємному насосі паливо всмоктується, а потім стискається у закритій камері за рахунок обертання насосного елемента, та подається на бік високого тиску. Об'ємні насоси є самовсмоктуючими лише в незначному об'ємі, тому їх також слід монтувати нижче за рівень рідини в паливному баку.

В якості паливних електронасосів використовуються шестеренні насоси, шиберні пластинчасті насоси, шиберні роликові насоси (з робочими органами у вигляді роликів) і гвинтові насоси. Об'ємні насоси доцільно використовувати при високих тисках в системі (400 кПа і вище). Також вони мають дуже хороші характеристики при зниженні напруги живлення.

Залежно від конструктивного виконання деталей та положення самого насосу, пульсації тиску, що виникають в об'ємних насосах, можуть викликати неминучі при цьому шуми. Іншим недоліком об'ємних насосів, може бути зниження подачі при нагріванні палива внаслідок утворення у ньому бульбашок газу. 

Для запобігання пароутворенню деякі об'ємні насоси забезпечуються попереднім ступенем лопатевого типу.

В якості приводу насосного механізму в електронасосах здебільшого використовуються коллекторні електродвигуни постійного струму.

Проте, існують конструкції насосів змінної продуктивності з безколлекторними двигунами змінного струму: блок управління насосом керує трьома фазами таким чином, щоб гарантувати необхідну продуктивність подачі палива.

Ресурс такого насоса істотно збільшений внаслідок відсутності щіток електродвигуна. Крім того, відсутні шуми від щіток та проблеми електромагнітної сумісності з іншими споживачами. Існують виконання з шестеренним або роликовим приводом.

Монтаж електричних паливних насосів

Залежно від місця монтажу паливного насоса у транспортному засобі розрізняють насоси In-Tank та In-Line.

• Насоси In-Line встановлюються у паливопровід.

• Насоси In-Tank розміщуються у паливному баку.

Залежно від вимог послідовно підключаються один або два паливні насоси.

• Окремий паливний насос

• Два паливні насоси (насос попереднього підкачування, головний насос): насоси попереднього підкачування подають паливо до головного насоса під низьким тиском.

• Окремий двоступінчастий паливний насос

Якщо на початку історії електронного управління впорскуванням паливний електроприводний насос встановлювався виключно зовні паливного бака в паливопроводі (In-Line), то сьогодні найчастіше паливний електроприводний насос розміщується у паливному баку (In-Tank). При цьому він є елементом блоку, встановленого в паливному баці, який також називається модулем подачі палива. 

Модуль подачі палива зазвичай містить:

• фільтр попереднього очищення палива;

• датчик рівня палива у паливному баку;

• електричні та гідравлічні сполучні роз'єми;

• спеціальний бачок для резервного палива, що використовується під час руху на різких поворотах (щоб уникнути перерв у подачі палива).

Резервний бачок найчастіше заповнюється паливом за допомогою струминного насоса або окремим додатковим ступенем паливного електроприводного насоса.

У паливних системах без рециркуляції палива регулятор тиску палива, найчастіше інтегрований у блок подачі палива, що вбудований у паливний бак, і забезпечує повернення палива у бак. Фільтр тонкого очищення палива також може розміщуватися в цьому блоці палива.

В модуль подачі палива сучасних автомобілів також інтегровані інші функції, наприклад, діагностичні пристрої витоку в паливному баку або модуль управління паливним еленктронасосом.