Система подачи топлива предназначена для подготовки необходимого количества топлива, его фильтрации и доставки к системе впрыска при требуемом давлении независимо от условий эксплуатации двигателя. В некоторых случаях магистраль обратного слива избыточного топлива дополнительно охлаждается.

  Система подачи топлива включает в себя следующие основные узлы (рис. 1):

 

• топливный бак 1;
• фильтр 2 грубой очистки топлива (для системы насосфорсунок на легковых автомобилях не используется);
• радиатор 3 блока управления (дополнительное оборудование);
• дополнительный насос 4 (дополнительное оборудование, на легковых автомобилях совмещается с топливоподкачивающим насосом и встраивается в топливный бак);
• фильтр 5 тонкой очистки топлива;
• топливоподкачивающий насос 6 низкого давления;
• редукционный клапан 7 низкого давления;
• распределительный аккумулятор (система UIS для легковых автомобилей);
• охладитель 9 избыточного топлива в системе обратного слива (дополнительное оборудование);
• топливные магистрали низкого давления.

  Отдельные узлы могут совмещаться (например, топливоподкачивающий насос с редукционным клапаном).
Топливоподкачивающий насос часто встраивается в распределительные ТНВД, аналогично эти агрегаты совмещены и в системе Common Rail.

Топливный бак

  Топливный бак должен быть защищен от коррозии и обязан выдерживать удвоенное рабочее давление системы подачи топлива, по меньшей мере 0,3 бар. Избыточное давление автоматически должно стравливаться через специальные отверстия и предохранительные клапаны, расположенные в баке. При движении по пересеченной местности, наклонах бака или ударах в него топливо не должно вытекать из заливной горловины или устройств для выравнивания давления. Бак должен быть расположен отдельно от двигателя, так, чтобы при любых неисправностях можно было предотвратить воспламенение топлива.

Топливные магистрали низкого давления

  Для прокладки магистралей низкого давления наряду с металлическими трубками могут применяться гибкие шланги из негорючих материалов, армированные стальной сеткой. Они располагаются таким образом, чтобы исключить возможность воспламенения топлива и механических повреждений. Магистрали должны: успешно функционировать при перегрузках автомобиля, повышенных вибрациях двигателя и прочих нештатных режимах работы; иметь теплоизоляцию; их расположение должно по возможности облегчить подачу топлива к дизелю.
В автобусах их нельзя прокладывать через пассажирский салон или кабину.

Рис. 1.
1. Топливный бак
2. Фильтр грубой очистки топлива
3. Радиатор блока управления
4. Дополнительный насос с редукционным клапаном
5. Фильтр тонкой очистки топлива
6. Топливоподкачива-ющий насос
7. Редукционный клапан низкого давления (системы UIS, UPS)
8. Распределительный аккумулятор (систе-ма UIS для легковых автомобилей)
9. Охладитель избы-точного топлива
в системе обратного слива (системы UIS, UPS, CR)

Топливные фильтры

  Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от твердых частиц. Они также предохраняют топливо от компо-нентов, вызывающих износ агрегатов си-стемы впрыска, поэтому должны быть достаточно емкими, чтобы собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между техническими обслуживаниями. Если фильтр забивается, подача топлива снижается и мощность двигателя падает.
Прецизионные детали системы впрыска очень чувствительны к мельчайшему загрязнению топлива. К их защите от износа предъявляются высокие требования, чтобы обеспечить надежность работы, минимальный расход топлива и пред-писанный уровень эмиссии ОГ.
  При особо высоких требованиях к за-щите от износа и/или при увеличенном интервале обслуживания системы подачи топлива снабжаются фильтрами грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки топлива

  Фильтр 2 грубой очистки топлива (рис. 1) предназначается, главным образом, для фильтрации крупных частиц взвеси и чаще всего представляет собой сетку с шагом в 300 мкм.

Фильтр тонкой очистки топлива

  Фильтр 5 тонкой очистки топлива (рис. 1) расположен на топливной магистрали перед топливоподкачивающим насосом или ТНВД. Фильтрация происходит за счет протекания топлива через сменные фильтрующие элементы 3 (рис. 2), вы-полненные из прессованных материалов или многослойных синтетических мик-роволокон. Возможны также конструкции, состоящие из двух фильтров, соединенных либо параллельно для увеличения емкости, либо последовательно, что позволяет проводить ступенчатую очистку топлива или соединять в единый агрегат фильтры грубой и тонкой очистки. Все больше используются конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.

Влагоотделители

  Топливо может содержать влагу в виде ка-пель воды или в виде эмульсии воды С JO- пливом (например, конденсат, возникающий при перепадах температуры в топливном баке). Естественно, вода не должна попадать в систему впрыска топлива.

  Из-за различного поверхностного.на-тяжения воды и топлива на фильтрующих элементах образуются капельки воды (см. рис. 2). Они накапливаются в водосборнике 8 (см. рис. 2). Для удаления свободной влаги может применяться отдельный вла- гоотделитель-сепаратор, в котором капли воды отделяются от топлива под действием центробежной силы. Контролируют наличие воды специальные датчики.

Предварительный подогрев топлива

  Предварительный подогрев топлива поз-воляет предотвратить закупоривание пор фильтрующих элементов кристаллами парафина, образующимися в топливе при зимней эксплуатации. В большинстве случаев предварительный подогрев топлива осуществляется с помощью элект-ронагревательных элементов, охлаждающей жидкости или топлива, поступающего из системы обратного слива.

Ручной насос

  Ручной насос служит для прокачивания топлива через систему подачи топлива и удаления из нее воздуха после смены фильтрующих элементов. Чаще всего он встроен в крышку фильтра.

Рис. 2
1. Подвод топлива
2. Отвод очищенного топлива
3. Фильтрующий элемент
4. Спускная пробка
5. Крышка фильтра
6. Корпус фильтра
7. Распорная трубка
8. Водосборник

Топливоподкачивающий насос

  Топливоподкачивающий насос в контуре низкого давления предназначен для подачи необходимого количества топлива к ТНВД:
• на любом режиме эксплуатации;
• с незначительным уровнем шума;
• с необходимым давлением;
• с максимальным сроком работы без поломок.

  В распределительных ТНВД с акси-альным и радиальным движением плун-жеров шиберный роликовый топливо-подкачивающий насос встроен в корпус ТНВД. Топливоподкачивающий насос за-бирает горючее из топливного бака и не-прерывно подает его к ТНВД с большой производительностью (60...200 л/ч) и под высоким давлением (300...700 кПа или соответственно 3...7 бар). Многие топли-воподкачивающие насосы оснащены уст-ройством для устранения воздушных пробок, так что запуск двигателя без про-качки системы питания возможен даже после заливки топлива в пустой бак.

Существует три типа конструкций топливоподкачивающих насосов:

• электронасосы (для легковых авто-мобилей);
• шестеренные насосы;
• сдвоенные насосы (для систем на-сос-форсунок легковых автомоби-лей).

Электронасос

  Топливоподкачивающий электронасос (рис. 1 и 2) применяется только на легко-вых и легких грузовых автомобилях. На-ряду с подачей топлива, он может при не-обходимости отсекать топливную маги-страль 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 дер-жателе в топливном баке. Насос в топлив-ном баке, как правило, имеет винтовой корпус для фильтрации топлива под дей-ствием центробежной силы во время за-качки топлива, дополнительную сетку-
фильтр на впуске, а также датчик запол-нения бака.

  С момента запуска двигателя электро-насос работает в постоянном режиме не-зависимо от частоты вращения коленча-того вала. Он непрерывно направляет то-пливо из бака через фильтр к системе впрыска. Система защиты предотвращает подачу топлива при включенной бортовой электросети автомобиля и неработающем двигателе.

  Электронасос включает в себя три функциональных узла, размещенных в корпусе: собственно насос, электродвига-тель и присоединительную крышку.

Насос

(рис. 1, поз. А)

  В зависимости от области применения насосы могут иметь различную конст-рукцию. Для дизелей в большинстве слу-чаев применяются шиберные роликовые насосы (рис. 2). Насос состоит из корпуса 4, в котором эксцентрически размещена вращающаяся шайба 2 с канавками. В ка-ждой из канавок шайбы находится сво-бодно вращающийся ролик 3.

Рис.1
А - насос
В - электродвигатель
С - присоединительная крышка
1. Штуцер подачи топ-лива к ТНВД
2. Якорь электродви-гателя
3. Насос
4. Ограничитель дав-ления
5. Штуцер забора топ-лива из бака
6. Обратный клапан

  Под действием центробежной силы ролики при вращении ротора прижимаются к корпусу насоса, при этом они действуют как вращающиеся уплотнения. Таким образом, между двумя последовательно размещенными роликами и внутренней поверхностью корпуса образуется подвижная камера с топливом. Действие насоса основано на том, что по мере дви-жения роликов от впускного канала 1 к выпускному каналу 5 они перемещают порцию топлива в направлении ТНВД.

Электродвигатель

(рис. 1, поз. В)

  Электродвигатель состоит из системы постоянных магнитов и вращающегося якоря 2. Его параметры определяются величиной требуемого расхода топлива при заданном давлении в системе. Через элек-тродвигатель постоянно протекает топ-ливо, выполняя вдобавок функции охла-ждающей жидкости. Благодаря этому можно реализовать высокую мощность двигателя без применения дорогостоящей системы уплотнений между узлами электронасоса.

Присоединительная крышка

(рис. 1, поз. С)

  В присоединительной крышке находятся электрические контакты электродвигателя, штуцер 1 подачи топлива к ТНВД и обратный клапан 6, который предотвра-щает отток топлива из магистрали после выключения насоса. Дополнительно в крышку может быть вмонтировано уст-ройство для устранения воздушных про-бок.

Шестеренный насос

  Шестеренный насос (рис. 3) применяется для подачи топлива к системам индивидуальных ТНВД (грузовые автомобили) и Common Rail (легковые, грузовые автомобили и вездеходы). Он укреплен на двигателе, а в системе Common Rail встроен непосредственно в ТНВД. Насос может приводиться от коленчатого вала двигателя через блок шестерен или зубчатый ремень, а также иногда включает в себя отдельную муфту сцепления.

Рис. 2
1. Впускной канал
2. Шайба с канавками
3. Ролик
4. Корпус
5. Выпускной канал

Рис. 3
1. Впускной канал
2. Шестерня
3. Выпускной канал

  Основные конструктивные элементы насоса — две шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении друг с другом. Они перемещают топливо, попадающее в пазы между зубьями, из впускного канала 1 в выпускной 3. Минимальный зазор между внутренними поверхностями корпуса насоса и зубьями шестерен предотвращает обратный переток топлива.
  Производительность насоса прибли-зительно пропорциональна частоте вра-щения коленчатого вала двигателя. Регулирование производительности происходит либо дросселированием топливного потока на стороне впуска, либо перепуском на стороне нагнетания.

  Шестеренный насос работает без обслуживания. Для устранения воздушных пробок в системе подачи топлива исполь-зуется дополнительный ручной насос, устанавливаемый либо непосредственно на шестеренном насосе, либо в магистрали низкого давления.

Роторный насос с запирающими клапанами

  В роторном насосе с запирающими кла-панами (рис. 4), который используется для системы насос-форсунок легковых автомобилей, пружины 3 поджимают два запирающих клапана 4, опирающихся на ротор 1. Когда ротор вращается, его ку-лачки перемещают порции топлива от впускных каналов 2 к выпускным 5. Такой насос эффективно действует даже при минимальной частоте вращения ко-ленчатого вала.

Сдвоенный насос

  Сдвоенный насос для системы насос- форсунок легковых автомобилей — это сочетание топливоподкачивающегого на-соса (рис. 5) и вакуумного нагнетателя для усилителя тормозов. Он размещается в головке блока цилиндров и приводится в действие распределительным валом двигателя. Сам насос может быть роторным или шестеренным. Обе конструкции насоса уже при пуске дизеля, то есть при минимальной частоте вращения колен-чатого вала, обеспечивают подачу доста-точного количества топлива.

В сдвоенный насос встроены следую-щие клапаны и дроссели:

  Дроссель 6 на впуске: подаваемое ко-личество топлива пропорционально частоте вращения коленчатого вала. Этот дроссель ограничивает величину максимальной подачи, предотвращая избыточное нагнетание топлива.

Рис. 4
1. Ротор
2. Впускной канал
3. Пружина
4. Запирающий клапан
5. Выпускной канал

  Перепускной клапан 7: при необходимости обеспечивает сброс избытка топлива из магистрали 9 подачи к насосфорсункам. Дроссель обратного слива 4  при необходимости обеспечивает сброс избытка топлива и воздушных пробок в магистраль 1 обратного слива топлива. Перепускной канал 12: если в системе подачи топлива появляется воздух (напри-мер, после полной выработки топлива из топливного бака), то при пониженном дав-лении в системе обратный клапан 11 низкого давления остается закрытым. При запол-нении бака воздух через перепускной канал 12 выдавливается топливом из системы.

  Рациональное расположение каналов в насосе позволяет в случае отсутствия топлива в баке избежать работы шестерен всухую. Благодаря этому при запуске дизеля после заправки бака топливо вновь поступает в систему.

  Сдвоенный насос снабжен отводом 8 для подсоединения манометра для контроля давления топлива.

Распределительная рампа

  Использование распределительной рампы в системе насос-форсунок легкового автомобиля позволяет направлять топливо к форсункам равномерно и с одинаковой температурой. При этом через специальные отверстия происходит смешивание топлива, идущего к насос-форсункам из бака, и избыточного, поступающего из системы обратного слива.

Рис. 5
1. Слив топлива из насоса в бак
2. Подвод топлива из бака
3. Насосная секция
4. Дроссель обратного слива
5. Фильтр
6. Дроссель на впуске
7. Перепускной клапан
8. Отвод для подсое-динения манометра
9. Подача топлива
к насос-форсункам
10. Слив топлива
от насос-форсунок
11. Обратный клапан
12. Перепускной канал

Редукционный клапан низкого давления

  Редукционный клапан низкого давления (называемый также обратным клапаном, рис. 1) установлен в магистрали об-ратного слива топлива. Его задача — на всех режимах работы двигателя обеспе-чивать поддержание необходимой вели-чины низкого давления в системах впрыска UIS и UPS. Аккумулирующий клапан 5 открывается при давлении 300...350 кПа (3...3,5 бар). Конусное седло 7 открывает аккумуляторную камеру 6. Через щелевое уплотнение 4 начинает проникать небольшое количество топ-лива. В зависимости от давления топлива возвратная пружина 3 позволяет клапану 5 сдвинуться от исходной точки на большую или меньшую величину. Сооб-разно этому меняется пропускная спо-собность редукционного клапана, и не-большие колебания давления могут вы-равниваться.
  При давлении открытия от 400...450 кПа (4...4,5 бар) клапан сдвигается настолько что щелевое уплотнение исчезает полностью, и пропускная спо-собность редукционного клапана значи-тельно возрастает.
Клапан закрывается при снижении давления топлива. Для предварительного подбора давления открытия клапана имеются два комплекта жиклеров 2 с пружинами 3 разной жесткости.

Рис.1
1. Корпус клапана
2. Резьбовой жиклер
3. Возвратная пружина
4. Щелевое уплотнение
5. Аккумулирующий клапан
6. Аккумуляторная камера
7. Конусное седло

Рис. 2
1. Топливоподкачива-ющий насос
2. Датчик температуры топлива
3. Радиатор
4. Топливный бак
5. Расширительный бачок
6. Система охлаждения двигателя
7. Насос системы охла-ждения топлива
8. Дополнительный радиатор

Радиатор блока управления

  Системы UIS и UPS для грузовых автомо-билей нуждаются в радиаторе блока управления, если последний установлен непосредственно на двигателе. Топливо в этом случае служит охлаждающей жид-костью. Оно течет через охлаждающие каналы блока управления и обеспечивает отбор тепла от электронных устройств.

Радиатор системы охлаждения топлива

  Из-за высокого давления в системах UIS и Common Rail топливо нагревается так сильно, что перед обратным сливом его следует охладить для защиты топливного бака и датчика уровня топлива от перегрева. Для этого сливаемое топливо протекает через радиатор 3 (рис. 2), где происходит теплообмен топлива с охлаж-дающей жидкостью. Последняя циркули-рует по собственному контуру, отведенному от системы 6 охлаждения двигателя, поскольку температура охлаждающей жидкости в работающем двигателе слишком высока, чтобы охлаждать топливо. Системы охлаждения топлива и двигателя соединены вблизи расширительного бачка 5, чтобы обеспечить удаление воздушных пробок и компенсировать изменение объемов жидкости в зависимости от тем-пературных колебаний. Точка соединения систем выбрана таким образом, чтобы оба контура не влияли на работу друг друга.

Дополнительные клапаны для рядных ТНВД

  Рядные 'ТНВД с электронным регулиро-ванием для лучшего их функционирования снабжаются перепускным клапаном, а также электромагнитным запирающим клапаном или гидроэлектрическим переключателем.

Перепускной клапан

  Перепускной клапан предназначен для обеспечения обратного слива избытков топлива. Он открывается при превышении расчетного давления перед топливо-подкачивающим насосом (2...3 бар), под-держивая постоянным давление со стороны подачи. Пружина 4 клапана (рис. 1) давит на запирающий шарик 5 через тарелку 2, препятствуя отходу шарика от седла 6 клапана. Поднимающееся давление Р{ в насосе отжимает запирающий шарик и открывает проход топливу. Если давление падает, клапан снова закрывается. Таким образом, кроме всего прочего, выравниваются резкие колебания давления, что положительно отражается на долговечности клапана.

Рис. 1
1. Запирающий шарик
2. Тарелка
3. Шайба уплотнения
4. Пружина клапана
5. Запирающий шарик
6. Седло клапана
7. Полый винтовой корпус
8. Магистраль слива топлива

Электромагнитный запирающий клапан

  Электромагнитный двухходовой запи-рающий клапан действует как допол-нительное устройство для повышения надежности системы подачи топлива. Он установлен в магистрали подачи топлива к ТНВД (рис. 2) и в обесточенном состоянии перекрывает подачу. Электронный блок управления двигателем обесточивает клапан, если распознает постоянные нарушения в работе регулятора частоты вращения коленчатого вала или при расчете величины подачи топлива.

  При повороте ключа выключателя све-чей накаливания и стартера двигателя в рабочее положение включается электро-магнит 3 (рис. 2), и якорь 4 электромагнита сдвигается примерно на 1,1 мм. Укреп-ленный на якоре уплотняющий конус 7 от-крывает доступ к каналу 9 подачи топлива к ТНВД. При повороте ключа в исходное положение электромагнит обесточивается и возвратная пружина 5 прижимает якорь с уплотняющим конусом к посадочному седлу, перекрывая поступление топлива.

Рис. 2
1. Электрический контакт подключения к блоку управления работой дизеля
2. Корпус электромаг-нитного клапана
3. Электромагнит
4. Якорь электромагнита
5. Возвратная пружина
6. Канал подачи топлива
7. Уплотняющий конус
8. Дроссель стравливания воздуха
9. Канал подачи топлива к ТНВД
10. Подсоединение к перепускному каналу
11. Корпус (масса)
12. Отверстия под крепеж

Гидроэлектрический переключатель

  Гидроэлектрический переключатель служит для защиты системы подачи топлива при возникновении в ТНВД избыточного давления. Иногда бывает недостаточно одного запирающего клапана: при высоком давлении внутри ТНВД падение давления может продолжаться до 10 с, если не принять особых мер. Все это время впрыскивание топлива будет продолжаться. Для того чтобы этого не случилось, требуется использовать гидро-электрический переключатель. При его срабатывании давление внутри ТНВД резко снижается и двигатель останавливается максимум в течение 2 с. Гидроэ-лектрический переключатель крепится непосредственно на корпусе ТНВД. На переключателе установлен дополнительно датчик 8 температуры топлива для электронного регулирования работы дизеля (рис. 3).
Рабочее положение рис. 3, схема а)

При повороте ключа выключателя свечей

  Закаливания  стартера в рабочее положение на гидроэлектрический переключатель подается напряжение. Электромагнит  перемещает якорь 5 вправо. Горючее по- ступает из топливного бака 10 через теп- 1 эобменник 11 и фильтр 3 грубой очистки 5 штуцер А, откуда через открытый пра- з ый клапан якоря электромагнита поступает к штуцеру В. Последний ведет к топ- пгвоподкачивающему насосу 1, который направляет топливо через фильтр тонкой : чистки 2 к штуцеру С. Затем через откры-тый левый клапан якоря электромагнита и штуцер D оно попадает в ТНВД 12. выключенное положение рис. 3, схема Б)

  При повороте ключа выключателя свечей  акаливания и стартера в исходное поло-жение электромагнит обесточивается и з эзвратная пружина 7 гидроэлектриче эго клапана отжимает якорь электро- кагнита влево. Теперь вход топливопод- нчивающего насоса непосредственно со-единяется со входом ТНВД, так что давление в магистрали подачи топлива резко падает. Правый клапан переключателя соединяет топливные фильтры грубой и тонкой очистки, и топливо в обход ТНВД направляется обратно в бак.

Рис. 3
а - рабочее положение
b - выключенное положение
1. Топливоподкачива-ющий насос
2. Фильтр тонкой очистки
3. Фильтр грубой очистки
4. Гидроэлектрический переключатель
5. Якорь электромагнита
6. Электромагнит
7. Возвратная пружина
8. Датчик температуры топлива
9. Блок управления работой дизеля
10. Топливный бак
11. Теплообменник
12. ТНВД
А, В, С, D - штуцеры

Обязательно прочитайте : Обзор распределительных ТНВД