О топливных системах автомобилей, и о топливных насосах в частности, шла речь в программе обучения, которое провел для специалистов сервиса технический менеджер компании Motorservise Сергей Газетин.
Как и прочие системы автомобиля, топливная система и ее компоненты в ходе исторического развития машин совершенствовались и видоизменялись. Поэтому участники программы обучения начали с рассмотрения составляющих системы подачи топлива.
В современной системе подачи топлива может работать топливный насос высокого давления, прокачной топливный насос, тандемный насос, модуль топливоподачи, топливные фильтры, регулятор давления топлива, топливная рампа, обратный клапан, модуль уровня топлива, блок управления топливным насосом, запорный клапан адсорбера, клапан продувки адсорбера. Эта многокомпонентная схема сложилась по причине появления все более технологичных двигателей, ужесточающихся экологических требований и отчасти потому, что автопроизводитель стремится наиболее полно информировать водителя о состоянии транспортного средства в ходе его эксплуатации.
Одним из основных компонентов системы топливоподачи можно считать топливный насос. Эволюционный путь в техническом развитии этого устройства был таков: на смену механическим топливным насосам пришли электрические, затем появились модули топливоподачи с эжекционным забором, после этого стали использоваться механические тандемные насосы (топливо/вакуум), и, наконец, теперь мы все чаще видим в автомобилях модули топливного бака, объединившие в себе многие функции.
Некоторым прототипом совмещения функций являются и тандемные топливно-вакуумные насосы, в которых совмещены подача топлива и создание разряжения. Тандемные насосы крепятся к головке блока цилиндров и приводятся непосредственно распределительным валом. Топливно-вакуумный насос имеет компактный размер и меньшие, чем два раздельных насоса, массу и стоимость.
Механические насосы приводятся от двигателя посредством толкателей или рычагов, такие классические механические топливные насосы используются на автомобилях предыдущих поколений. Механические насосы высокого давления устанавливаются на бензиновых двигателях FSI,TFSI, TSI. Они обеспечивают необходимое давление впрыска топлива в диапазоне от 120 до 200 бар.
Более современные электрические топливные насосы могут устанавливаться в топливный бак (погружные насосы) как отдельно, так и в составе топливного модуля. Возможна также установка их в линию топливопровода (прокачные насосы). Электрические топливные насосы выпускаются как для конкретных моделей автомобилей, так и для универсального использования с заданными характеристиками, например, по давлению и производительности топливоподачи.
Универсальный электрический насос может быть использован в качестве замены механического насоса, как вспомогательное оборудование или для систем с дополнительным топливным баком.
Электрические топливные насосы по типу качающих узлов подразделяются на устройства роторного типа, насосы с боковым каналом, шиберного и шнекового типа.
Роторный тип характеризуется высокой эффективностью, высотой подъема топлива до 500 мм, давлением от 2,5 до 12 бар. Производительность их составляет от 80 до 110 литров в час, ток потребления – от 4,5 до 12 А. Они имеют встроенный обратный клапан и встроенный клапан ограничения давления.
Насос с боковым каналом не способен поднимать поток топлива. Рабочее давление составляет от 0,1 до 0,5 бар, производительность – от 75 до 230 литров в час, ток потребления менее – 3 А. В односекционном исполнении такое устройство используется только в качестве подкачивающего насоса.
Насос шиберного типа характеризуется средней эффективностью. Это универсальный топливный насос. Максимальная высота подъема топлива – 500 миллиметров, рабочее давление – от 0,1 до 1,8 бар, производительность – до 100 литров в час. Работают данные насосы с напряжением 12 и 24 вольта.
Насосы шнекового типа характеризуются низким уровнем шумности, высокой эффективностью, максимальной высотой подъема топлива на 500 миллиметров. Рабочее давление таких устройств – от 0,5 до 9 бар, производительность – от 150 до 360 литров в час, ток потребления – от 2,8 до 16 А. Устанавливаются они в топливную линию.
Электронно-управляемый погружной насос шнекового типа имеет рабочее давление до 10 бар, производительность – до 500 литров в час. Это самый производительный насос на рынке серийных автомобилей. Он имеет бесколлекторный электрический мотор и разработан для двигателей мощностью более 1000 лошадиных сил. По характеристикам насос шнекового типа превосходит все доступные на рынке погружные насосы, подходит он и для работы с дизельным топливом. Давление и производительность такого устройства регулируются в соответствии с параметрами работы двигателя. Но для работы этого насоса требуется специальный блок управления.
Электронный блок управления топливным насосом – неотъемлемая часть системы подачи топлива в современных двигателях FSI, TSI, TFSI, TDI. Он управляет насосом топливного модуля в соответствии с режимом работы двигателя. Управление топливным насосом осуществляется посредством высокочастотного PWM-сигнала.
Блоки управления топливными насосами используются как в системах с циркуляцией топлива, так и в системах подачи топлива «по потребности». Система топливоподачи с управлением «по потребности» привлекает автопроизводителей соответствием требованиям ограничений токсичности. Кроме того, она имеет минимальное число штуцеров и соединений; топливный фильтр и регулятор давления интегрированы в топливный бак; подача топлива осуществляется без его циркуляции; температура топлива в баке невысока. Система подачи топлива «по потребности» ценится также за низкий уровень шума, она не сильно нагружает систему энергоснабжения автомобиля и продлевает ресурс топливного насоса. Помимо этого существует возможность задавать давление и производительность такой системы по калибровочным таблицам, экономя топливо и предотвращая образование его паров.
Регуляторы давления топлива применяются на бензиновых двигателях с системами впрыска. Регуляторы поддерживают давление подаваемого бензонасосом топлива на уровне, необходимом для правильной работы форсунок.
Вершиной развития современной инженерной мысли можно считать топливоподающие модули, которые устанавливаются непосредственно в топливный бак и имеют такие неоспоримые преимущества, как удобство монтажа, малая шумность работы и низкая склонность к образованию паров топлива. Это решение в настоящее время является доминирующим у автопроизводителей, но строительство различных типов и конструкций топливных насосов продолжается – для использования в старых автомобилях или олдтаймерах. Производителями сейчас представлены насосы практически для любых применений и для универсального использования, в том числе электрические насосы для тюнинга и замены механических бензонасосов.
Форма топливных баков современных автомобилей оптимизирована для максимально эффективного использования пространства. В одной половине топливного бака седельного типа обычно располагают модуль топливоподачи, в другой – датчик уровня топлива. Перекачка топлива из одной половины в другую осуществляется посредством насоса эжекционного типа.
Тенденция развития систем подачи топлива заключается в уменьшении потребляемой энергии и снижении шумности. Но к недостаткам движения по этому пути можно отнести нарастание числа компонентов, трехфазное управление, напряжение от 20 до 40 вольт, потребность в специальном преобразователе.
Как бы то ни было, работы с топливной системой могут выполняться только квалифицированным персоналом и при строжайшем соблюдении правил техники безопасности. Наличие огнетушителя на рабочем месте – обязательно. Перед выполнением работ с топливной системой нагретым компонентам двигателя нужно дать остыть. Рабочее место должно хорошо проветриваться или вентилироваться. При работе с топливом под давлением обязательно нужно использовать защитные очки. Чтобы исключить риск короткого замыкания, необходимо отключить питающее напряжение, например, удалив из гнезда предохранитель топливного насоса.
Мастер должен помнить, что, заменяя топливный насос, следует менять и топливный фильтр. Современные топливные фильтры могут иметь встроенные датчики наличия воды и температуры топлива, а также могут нести в себе элемент подогрева. При установке дополнительного электрического топливного насоса также рекомендуется заменить топливный фильтр тонкой очистки.
Сетчатый топливный фильтр предварительной очистки устанавливается между топливным баком и топливным насосом. Топливный фильтр тонкой очистки ставится только после топливного насоса.
Основные причины повреждений топливных насосов и модулей топливоподачи таковы:
- Повреждения, вызванные загрязнениями, – засорение фильтров, работа насоса всухую, износ сопрягаемых поверхностей, заклинивание бензонасоса.
- Повреждения, вызванные попаданием воды, – коррозия деталей качающего узла, коррозия внутренних электрических соединений, износ сопрягаемых поверхностей.
- Повреждения из-за примесей в топливе – образование отложений на деталях насоса.
- Механические повреждения – излишние усилия при установке деталей, удары и сотрясения при транспортировке.
- Ошибки при установке насоса – повреждение сетчатого фильтра, повреждение датчика уровня топлива, деформация топливных патрубков.
Вследствие неправильной установки топливного модуля датчик уровня топлива может давать неверные показания. В топливном баке современных автомобилей появляется все больше компонентов – патрубки, регуляторы давления, переходники, поэтому поплавок может задевать за них. Кроме того, при установке топливных модулей необходимо следить за совмещением специальных монтажных меток.
Причиной отказа модуля топливоподачи часто является поломка топливного насоса. Такие компоненты, как датчик уровня топлива, корпус модуля или эжекционный насос, обычно остаются работоспособными.
В работе с топливной системой мастеру необходимо иметь тестер систем топливоподачи, комплект для ремонта топливных линий, комплект съемников, приспособление для демонтажа топливных насосов, миниамперметр, соединители шлангов и сам топливный шланг.
Как показывает практика, основные проблемы с топливной системой возникают по причине заправки автомобиля некачественным топливом или из-за привычки автовладельца ездить с минимальным уровнем топлива в баке (в этом случае при езде по неровной дороге работы насоса всухую практически не избежать). Поэтому при общении с клиентом мастер станции технического обслуживания должен информировать автовладельца о правильной эксплуатации ТС, рекомендуя избегать заправки на незнакомых, не проверенных АЗС.