Особенности инжекторного бензинокачания

Респекты: 1

Для нормального функционирования инжекторных систем питания бензонасос должен подавать в форсунки необходимое количество топлива и одновременно поддерживать его давление, достаточное для эффективного впрыска на всех режимах работы двигателя. Обычный бензонасос диафрагменного типа от карбюраторных двигателей неприменим в системах впрыска, так как его производительность и рабочее давление в несколько раз меньше требуемых. Кроме того, такой насос имеет механический привод от двигателя и начинает подавать топливо только после включения стартера и запуска мотора. В то же время в инжекторных системах рабочее давление в топливной магистрали форсунок должно быть обеспечено непосредственно перед моментом запуска двигателя. Этих противоречий удалось избежать в конструкции, где насос не зависит от двигателя. Он приводится в действие электромотором постоянного тока, питающимся от бортовой электросети автомобиля – 12-вольтового аккумулятора.

Бензиновый парадокс

Электробензонасос сконструирован как единое целое в одном корпусе – к электродвигателю добавили насосный узел. Теперь вся электрическая часть «купается» в бензине.

Казалось бы, электромоторы должны «генетически» ненавидеть жидкости вообще и бензин – в особенности. Тем не менее, якорь (ротор), коллектор и щетки электрического бензонасоса постоянно находятся в бензине. Разработчики столкнулись с двумя очевидными проблемами. Первая – «несовместимость» искрящего коллектора и бензина: любому ясно, что искра грозит взрывом. Эта проблема решилась сама по себе. В жидкостях, которые не проводят ток (к ним относится и бензин), искрение невозможно. К тому же взрывается не сам бензин, а смесь его паров с воздухом строго определенного состава. Слишком бедную или богатую искра не воспламеняет. Это и позволило объединить насос и его привод в одном корпусе. Кстати, в бензобаке каждой машины есть еще одно потенциальное искрящее устройство – указатель уровня топлива. И тем не менее, топливные баки не взрываются. Вторая проблема – низкие смазывающие свойства бензина, вязкость которого при +200 С вдвое меньше, чем у воды.

Прокачиваемый насосом бензин свободно проходит через электродвигатель и одновременно охлаждает весь узел. Такое конструктивное решение позволило отказаться от подшипников качения: их заменили подшипники скольжения, смазкой для которых служит бензин. Низкую смазывающую способность этого вида топлива компенсировали высокой точностью изготовления деталей электронасоса.

Типовые конструкции

По принципу действия электробензонасосы делятся на объемные и центробежные. Отличия в конструкциях касаются, в основном, их качающих узлов.

Работа насосов объемного типа основана на циклическом изменении объемов всасывающей и нагнетающей полостей. Например, у бензонасосов фирмы Bosch гидронагнетатель – роликовый. Он имеет диск с пятью прорезями, в каждой из которых находится цилиндрический ролик. Диск расположен на одной оси с электромотором, но смещен (эксцентричен) по отношению к обойме нагнетателя, внутри которой он вращается. Ролики играют роль подвижных уплотнений между секциями ротора и обоймой. При вращении каждая секция ротора за счет эксцентриcитета увеличивает свой объем в зоне забора топлива. Создается разрежение, которое способствует засасыванию бензина в насос. Дальнейшее вращение вызывает уменьшение объема (зона нагнетания топлива), и происходит выброс бензина через выпускное отверстие под давлением. Обратный клапан в выходном штуцере насоса препятствует сливу топлива из системы после выключения зажигания.

Принцип работы объемных насосов фирмы Pierburg аналогичен роликовым, только вместо дискового ротора в нагнетателе используются две шестерни – наружная и внутренняя.

Роликовые насосы способны развивать максимальное давление до 6-10 атм., шестеренчатые – до 4 атм.

Центробежные насосы делятся на турбинные и вихревые, а нагнетающим элементом у них служит крыльчатка с лопастями различной конфигурации. Если лопасти плоские – перед нами представитель турбинных насосов. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, не превышает 4 атм., а КПД – 10-15%, однако они отличаются стабильным потоком и работают практически без пульсаций давления. Используются обычно в качестве первой ступени многоступенчатых насосных систем распределенного и центрального впрыска.

Вихревой насос имеет крыльчатку с выемками сферической формы – такая конструкция лопаток при вращении создает дополнительные завихрения жидкости. За один оборот крыльчатки одно и то же количество топлива под действием центробежной силы многократно отбрасывается от центра к периферии, в результате чего последовательно наращивается его кинетическая энергия. Вихревые насосы развивают давление в 4-9 раз выше по сравнению с турбинными, а их КПД составляет 30-45%. Такие насосы хороши для перекачки не только бензина, но и других маловязких легколетучих жидкостей – спирта, эфира и т.п. Однако при перекачке смесей с абразивными включениями, например, некачественного бензина, они быстро выходят из строя. От поломки не спасает даже сетчатый фильтр на входе впускного патрубка.

Параметры

Основные характеристики любого бензонасоса – производительность и развиваемое давление (есть и другие – мощность, КПД, частота вращения вала насоса). Для гарантированной прокачки бензина через фильтр тонкой очистки бензонасос должен обеспечивать давление, в 1,3-2 раза большее необходимого рабочего давления в системе впрыска (2,5-5,5 атм.). Производительность насоса должна существенно превышать потребности двигателя даже на режимах максимальной мощности и, в зависимости от объема двигателя, составлять 1-2 л/мин. Независимо от режима работы мотора, бензонасос постоянно включен. В результате электродвигатель насоса потребляет от АКБ машины одинаковую мощность (порядка 60 Вт) и при неизменном числе оборотов перекачивает бензин. По сути, бензонасосу «безразлично», работает мотор на холостых оборотах или на максимальных – в любом случае нужная подача топлива в форсунки обеспечивается регулятором давления, а лишний бензин по «обратке» возвращается в бензобак.

Дислокация

Электробензонасосы могут устанавливаться как вне бензобака, так и внутри него. Соответственно, существует два их типа – наружный и внутренний. Наружные бензонасосы, часто называемые подвесными, крепятся под днищем автомобиля на резиновых «амортизаторах» и имеют защитный металлический картер. Такое расположение облегчает осмотр насоса, его диагностику, а при необходимости – замену.

Конструкция внутреннего, так называемого погружного бензонасоса включает в себя топливоотражающую камеру, обеспечивающую постоянство подачи топлива при движении автомобиля по прямой и в повороте, датчик уровня топлива и необходимые электрические и гидравлические соединения. Блок насоса имеет встроенный регулятор давления и сетчатый фильтр грубой очистки, устанавливаемый на входе нагнетательной секции.

Регулятор давления сбрасывает лишний бензин прямо в бак. При этом отпадает необходимость в наличии длинного трубопровода – «обратки», тянущейся через все днище автомобиля к двигателю. В случае отказа погружного бензонасоса вынуть его наружу можно только сняв бензобак, а это требует значительных временных затрат.

Электробензонасосы: назначение, преимущества, разновидности, конструкции

BMW E38 Club - Особенности инжекторного бензинокачания

BMW E38 Club - Особенности инжекторного бензинокачания

BMW E38 Club - Особенности инжекторного бензинокачания

BMW E38 Club - Особенности инжекторного бензинокачания

Владимир Задорожный
Фото Андрея Яцуляка

Опубликовано на тынц