Ступінь низького тиску в системі подачі палива служить для зберігання палива, його очищення в паливних фільтрах і подачі в щабель високого тиску на всіх експлуатаційних режимах при обумовленому низькому тиску. У деяких паливних системах паливо також охолоджується.

Ступінь низького тиску включає в себе наступні компоненти (рис. 11):

Рис.11 Компоненти ступені подачі палива низького тиску. 1 - паливний бак, 2 - фільтр-топливоприемника, 3 охолоджувач ЕБУ, 4 - топливоподкачивающий насос зі зворотним клапаном, 5 - фільтр тонкого очищення палива, 6 - паливний насос низького тиску, 7 - редукційний клапан (системи з насос-форсунками і індивідуальними ТНВД), 8 - розподільний колектор (система з насос-форсунками для легкових автомобілів), 9 - охолоджувач палива (системи з насос-форсунками, індивідуальними ТНВД і Common Rail).

• паливний бак (1);
• фільтр-топливоприемника (2) (його немає в системі з насос-форсунками для дизелів легкових автомобілів);
• охолоджувач ЕБУ (опція) (3);
• топливоподкачивающий насос (4) зі зворотним клапаном;
• фільтр тонкого очищення палива (5);
• паливний насос низького тиску (6);
• редукційний клапан (7);
• охолоджувач палива (9) (опціонально);
• трубопроводи низького тиску палива.

Індивідуальні компоненти можуть бути об'єднані в вигляді модулів (наприклад, паливний насос і обмежувач тиску). У паливних насосах розподільного типу VE і VR, як і в системі Common Rail, паливний насос низького тиску інтегрований в корпус ТНВД .

Паливний бак

Як випливає з назви, паливний бак служить для зберігання палива. Він повинен бути виконаний з матеріалу, стійкого до корозії і не мати витоків палива навіть при тиску, в два рази перевищує робочий, але принаймні при перевищенні тиску на 0,3 бар. Паливний бак повинен бути оснащений запобіжними клапанами, щоб скидати надлишковий тиск. Не повинно бути витоків палива ні після топлівозапівной горловини, ні через пристрої вирівнювання тиску. Це також стосується випадків впливу нерівностей дороги, поворотам (заокруглення дороги) або похилим положенням автомобіля.

Паливний бак повинен розташовуватися на відстані від двигуна, з тим щоб виключити можливість займання палива в разі аварії.

Трубопроводи низького тиску

Трубопроводи ступені низького тиску можуть бути виконані з суцільнотягнутих сталевих труб або з пламезащітних і стійких проти впливу палива синтетичних шлангів. Вони повинні бути захищені від механічних пошкоджень і прокладені таким чином, щоб виключити можливість появи крапель або випаровування палива, що накопичується на нагрітих деталях, де воно може спалахнути. Нормальна робота трубопроводів не повинна порушуватися в разі деформації кузова при аварії і пов'язаних з цим переміщенням двигуна або подібними рухами. Всі елементи ступені низького тиску повинні бути захищені від нагрівання, який також може порушити нормальну роботу паливної системи.

паливні фільтри

Паливний фільтр видаляє з палива тверді частинки, знижуючи його забруднення. В результаті до деталей ступені високого тиску, схильним до зносу, надходить паливо з мінімальним рівнем забруднення. Для збільшення сервісних інтервалів технічного обслуговування (ТО), фільтр тонкої очистки палива повинен мати відповідний обсяг збірника відфільтрованих частинок. Сильно забруднене (закупорений) фільтр зменшує подачу палива з відповідним падінням потужності двигуна.

Прецизійна точність виготовлення деталей системи упорскування не допускає навіть найменшого забруднення дизельного палива. Це означає, що для гарантування надійності, високої паливної економічності двигуна і відповідності нормам токсичності ОГ протягом всього терміну служби автомобіля (для комерційних автомобілів він становить приблизно 1000000 км), до заходів захисту проти зносу пред'являються дуже високі вимоги. Фільтр тонкого очищення палива повинен точно відповідати паливній системі даного дизеля.

Для збільшення інтервалів між плановими ТО, іншими словами, для забезпечення високого рівня захисту деталей системи упорскування від зносу, в паливних системах дизелів встановлюються попередні фільтри (фільтри грубого очищення) і фільтри тонкого очищення палива.

варіанти

Нижче розглядаються різні варіанти пристрою паливної системи, що включають в себе виконання таких функцій:

Фільтр-топливоприемника для топливоподкачивающего насоса. Таким фільтром зазвичай є сітчастий топливоприемника (2 на рис. 11) з розміром осередків 300 мкм, встановлений на додаток до основного паливного фільтру (5 на рис. 11).

Рис.12 Фільтр тонкого очищення палива з сепаратором води. 1 - вхід палива, 2 - вихід палива, 3 - фільтруючий елемент, 4 - нарізна пробка для видалення води, 5 - кришка фільтра, 6 - корпус фільтра, 7 - перфорована трубка, 8 - резервуар для води.

Фільтр тонкого очищення палива. Широко використовуються легкозмінним фільтри тонкого очищення палива (рис. 12) з навитими або з гофрованими елементами, що фільтрують (3 на рис. 12), загортають в кронштейн фільтра на двигуні. Можуть також паралельно встановлюватися два фільтри (підвищена затримує здатність) або може використовуватися послідовна установка (з багатоступеневою фільтрацією для підвищення її ефективності а також фільтр тонкого очищення палива з попереднім фільтром, точно йому відповідним). В даний час знову стають популярними фільтри зі змінними фільтруючими елементами.

Сепаратор води. Дизельне паливо може містити воду у вигляді емульсії або у вільній формі, наприклад, у вигляді конденсату, що утворюється в результаті температурних змін. Ця вода не повинна потрапляти в систему уприскування палива.

Краплі води з внутрішнього простору фільтра через різницю в коефіцієнтах поверхневого натягу води і палива акумулюються в сепараторі води (8 на рис. 12). Може також використовуватися додатковий сепаратор води, який видаляє краплі води, що міститься в паливі у вільній формі, за допомогою відцентрової сили. Для контролю за рівнем води в сепараторі використовуються датчики провідності.

Попередній підігрів палива. При роботі в умовах низької температури навколишнього середовища такі пристрої запобігають закупорювання пір фільтруючого елемента кристалами парафіну в паливі. Деталі попереднього підігріву зазвичай включаються в конструкцію фільтра і підігрівають паливо або електрично, або з використанням тепла системи рециркуляції палива або охолоджуючої рідини.

Ручний топливоподкачивающий насос. Використовується для підкачки палива і прокачування паливної системи після заміни паливного фільтра. Насос ручної підкачки зазвичай розташовується в кришці фільтра тонкого очищення палива.

топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос в ступені низького тиску палива служить для забезпечення необхідної подачі палива до елементів ступені високого тиску. В роботі топливоподкачивающего насоса передбачається: незалежність від режиму роботи двигуна; мінімальний шум; забезпечення необхідного тиску; ресурс роботи, відповідний повного терміну служби автомобіля.

В ТНВД розподільного типу , Як роторних, так і з аксіальним плунжером топливоподкачивающий насос лопатевого типу (паливний насос низького тиску) інтегрований в корпус ТНВД.

У паливних системах з насос-форсунками і з індивідуальними ТНВД топливоподкачивающие насоси забирають паливо з паливного бака автомобіля і подають його постійно в потрібній кількості в щабель високого тиску (паливо для вприскування і паливо для прокачування) з витратою 60-200 л / год при тиску 300-700 кПа. Багато топливоподкачивающие насоси забезпечують автоматичну власну прокачування, так що пуск дизеля виявляється можливим, навіть коли паливний бак був порожнім перед новою заправкою.

Є три різновиди конструкцій топливоподкачивающих насосів:

• електричні паливні насоси (використовуються в дизелях легкових автомобілів);
• шестерні паливні насоси з механічним приводом;
• шестерні паливні насоси (тандем-насоси), що використовуються в дизелях легкових автомобілів з насос-форсунками.

Рис.13 Схема електричного топливоподкачивающего насоса. А - насосна секція, В - електромотор, С - кришка. 1 - сторона тиску, 2 - якір електромотора, 3 - насосний елемент, 4 - перепускний клапан, 5 - сторона всмоктування, 6 - зворотний клапан.

Електричні топливоподкачивающие насоси

Топливоподкачивающий насос з автономним електричним приводом (рис. 13 і рис. 14) використовуються тільки в двигунах легкових і легких комерційних автомобілів. Цей насос служить не тільки для подачі палива в ТНВД, але і в складі системи поточного контролю припиняє подачу палива в разі аварії.

Існують два варіанти установки топливоподкачивающих насосів з електричним приводом - в лінії низького тиску між паливним баком і фільтром тонкого очищення палива і всередині паливного бака. Перші кріпляться до кузова автомобіля зовні паливного бака, а другі встановлюються на спеціальних опорах всередині паливного бака. Крім зовнішніх електричних і гідравлічних з'єднань, на цих опорах також кріпиться фільтр-топливоприемника, індикатор рівня палива і спіральна порожнина, що служить як резервуар палива. Починаючи з моменту прокручування двигуна стартером, електричний топливоподкачивающий насос працює з постійною частотою обертання, незалежно від частоти обертання двигуна. Це означає, що насос постійно подає паливо з паливного бака в ТНВД через фільтр тонкого очищення палива. Зайве паливо прямує назад в бак через перепускний клапан.

Контур безпеки служить для припинення подачі палива в разі, коли запалювання включено при непрацюючому двигуні.

Електричний топливоподкачивающий насос включає в себе три представлених нижче функціональних елементи.

1. Насосна секція (А на рис. 13). Є безліч різних варіантів насосних елементів, що застосовуються в залежності від конкретної області застосування насоса. У паливних системах зазвичай використовується топливоподкачивающий насос роликового типу (RZP).

Такий насос об'ємного типу (рис. 14) включає в себе ексцентрично розташовану камеру (4) з встановленим в ній ротором і роликами, які можуть переміщатися в прорізах ротора (2). При обертанні ротора відцентрова сила разом зі створюваним тиском палива змушує ролики (3) переміщатися на периферію прорізи, притискаючись до робочих поверхонь. В результаті ролики діють як обертові ущільнювачі, в результаті чого між роликами сусідніх прорізів і внутрішньої, робочою поверхнею корпусу насоса утворюється камера. Створення тиску визначається тим, що при закритті вхідних серпоподібної порожнини (1) обсяг камери постійно зменшується.

Рис.14 Насосна секція роликового топливоподкачивающего насоса. 1 - сторона всмоктування, 2 - ротор з прорізами, 3 - ролик, 4 корпус насоса, 5 - сторона нагнітання.

1. Електромотор (В на рис. 13). Електромотор включає в себе постійний магніт і якір (2), конструкція якого визначається необхідною величиною подачі при даному тиску. Електромотор постійно омивається паливом і, отже, постійно охолоджується. Така конструкція дозволяє отримати хорошу характеристику електромотора без необхідності створення складних елементів ущільнювачів між насосної секцією і електромотором.
2. Кришка (С на рис.13). Кришка на нагнітальної стороні має електричні висновки і штуцер для гідравлічного з'єднання. Зворотний клапан (6) служить для запобігання спустошення лінії подачі палива при виключенні насоса. У ній також можуть бути встановлені помехоподавляющие елементи.

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типу

Топливоподкачивающие насоси шестеренчатого типу (рис. 15) використовуються в дизелях легкових автомобілів з одноплунжерний ТНВД і в дизелях легкових, комерційних і позашляхових автомобілів з паливною системою Common Rail . Вони можуть безпосередньо встановлюватися на двигун або, в паливній системі Common Rail, інтегровані в корпус ТНВД. Звичайними застосовуваними типами приводу є муфти, шестерний привід або зубчастий ремінь.

Рис.15 Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типу. 1 - сторона всмоктування, 2 - провідна шестерня, 3 - сторона нагнітання.

Основними елементами шестеренчатого насоса є два шестерних колеса, які знаходяться в зачепленні між собою, за допомогою чого паливо "захоплюється" в камеру, що утворюється між зубами шестерень і стінкою корпусу насоса, і направляється від сторони всмоктування (1) до виходу на стороні нагнітання (3) . Контактні поверхні між зубами шестерень забезпечують ущільнення між сторонами всмоктування і нагнітання і, таким чином, запобігають перетікання палива знову на сторону всмоктування.

Величина подачі шестерним насосом практично пропорційна частоті обертання двигуна, тому величина подачі зменшується дроселем на всмоктуючої стороні або обмежується перепускним клапаном на стороні нагнітання.

Шестерні насоси не вимагають технічного обслуговування. Для видалення повітря з паливної системи перед пуском або в разі, коли паливний бак виявляється порожнім, безпосередньо на паливо-подкачивающем насосі або в лініях низького тиску може бути встановлений насос ручної підкачки палива.

Рис.16 Схема лопатевого насоса з окремо розташованими лопатками. 1 - ротор, 2 - сторона всмоктування, 3 - пружини,
4 - окремі лопатки, 5 - сторона нагнітання.

Насос лопатевого типу з окремо розташованими лопатками

У цій конструкції насоса, що підкачує (рис. 16), що застосовується в дизелях легкових автомобілів з насос-форсунками, дві окремо розташовані лопатки притискаються пружинами (3) до ротора (1). При обертанні ротора обсяг на стороні всмоктуючої порожнини (2) збільшується, і паливо потрапляє в дві камери. Далі, при обертанні ротора, обсяг камери зменшується, і паливо виштовхується з камер у вихідний канал тиску (5). Такий насос подає паливо навіть при дуже низькій частоті обертання.

Тандем-насос

Так звані тандем-насоси, використовувані в дизелях легкових автомобілів з насос-форсунками, вдають із себе блок, до складу якого топливоподкачивающий насос (рис. 17) і вакуумний насос для підсилювача гальм. Він прикріплюється до голівки блоку циліндрів і приводиться від розподільного вала двигуна.

Власне паливний насос може бути або лопатевого типу з окремо розташованими лопатками, або шестерним (3 на рис. 17) і навіть при низькій частоті обертання колінчастого вала двигуна подає досить палива, щоб забезпечити пускову подачу, тобто надійний пуск двигуна. Даний насос містить в собі кілька клапанів і дросельних пристроїв (рис. 17).

Дросель (6) на впуску в насос: кількість подаваного насосом палива пропорційно частоті обертання шестерень. В даному випадку максимальна подача обмежується дросельним отвором на всмоктуючої стороні.

Редукційний клапан (7): цей клапан служить для обмеження максимального тиску на стороні нагнітання насоса.

Дросельний отвір (4): служить для видалення парів палива на виході насоса шляхом направлення їх в лінію повернення палива (1).

Рис.17 Паливний насос в тандем-насосі. 1 - лінія повернення палива в бак, 2 - вхід палива з бака, 3 - шестерний насосний елемент, 4 - дросельний отвір, 5 - фільтр, 6 - дросельний отвір на стороні всмоктування, 7 - редукційний клапан, 8 - штуцер для приєднання манометра, 9 - лінія нагнітання до насос-форсунок, 10 - лінія повернення палива від насос-форсунок, 11 - зворотний клапан, 12 - перепуск палива.

Перепуск палива (12): якщо в паливній системі є повітря (наприклад, якщо автомобіль рухався до спустошення паливного бака), клапан-регулятор низького тиску залишається закритим. Тоді повітря видаляється з паливної системи через байпас під дією тиску палива, створюваного насосом.

Завдяки правильному розташуванню паливних каналів в насосі, його шестерні ніколи не залишаються без палива, навіть при порожньому баку. Це означає, що при пуску двигуна після заправки бака паливом насос починає подавати паливо негайно. Насос оснащений штуцером (8) для підключення манометра, що вимірює тиск палива на виході, тобто тиск нагнітання.

розподільна труба

Паливна система дизелів легкових автомобілів з насос-форсунками оснащується розподільної трубою, яка, як випливає з її назви, розподіляє паливо між насос-форсунками. Така форма розподілу палива гарантує, що всі індивідуальні форсунки будуть отримувати однакову кількість палива при однаковій температурі, що в результаті забезпечує плавну роботу дизеля. Паливо, яке надходить до насос-форсунок, в розподільній трубі змішується з паливом, поточним від них назад, що і забезпечує рівномірний розподіл температури.

Клапан-регулятор низького тиску

Клапан-регулятор низького тиску (рис. 18) є перепускним клапаном, встановленим в лінії повернення палива в паливних системах з насос-форсунками і з індивідуальними ТНВД. Незалежно від робочого режиму він забезпечує необхідний робочий тиск у відповідних щаблях низького тиску, так що насоси завжди повністю заповнені паливом з потрібними фізичними властивостями. Плунжер (5) акумулятора при миттєвому підвищенні тиску до 3,0-3,5 бар піднімається від конічного сідла (7), вивільняючи обсяг акумулятора (6). При цьому витік палива через ущільнювальний зазор (4) між плунжером і корпусом є мінімальною. Величина стиснення пружини (3) є функцією тиску палива, так що обсяг акумулятора змінюється, компенсуючи невеликі коливання тиску. Коли тиск підвищується до 4,0-4,5 бар ущільнювальний зазор при піднятті плунжера зникає, і потік палива через клапан різко збільшується. При падінні тиску клапан знову закривається. Два різьбових елемента, кожен зі своїми сідлами, служать для попереднього регулювання тиску відкриття клапана.

Рис.18 Клапан-регулятор тиску для паливних систем з насос-форсунками і індивідуальними ТНВД (клапан-акумулятор зі сталевим плунжером. 1 - корпус клапана, 2 - різьбовий елемент, 3 - пружина. 4 - ущільнювальний
зазор, 5 - плунжер акумулятора, 6 - обсяг акумулятора, 7 - конічний сідло.

Охолоджувач електронного блоку управління

На комерційних автомобілях повинно бути забезпечено охолодження ЕБУ за умови, що ЕБУ паливних систем з насос-форсунками і з індивідуальними ТНВД встановлений безпосередньо на двигуні. У цих випадках в якості охолоджуючого агента використовується паливо, яке протікає за ЕБУ за спеціальними охолоджуючим каналах і, таким чином, забирає тепло, що виділяється при роботі електронних схем.

Рис.19 Контур охолодження палива. 1 - топливоподкачивающий насос,
2 - датчик температури палива, 3 - охолоджувач палива (теплообмінник),
4 - паливний бак, 5 - розширювальний бачок, 6 - контур системи охолодження
двигуна, 7 - насос охолоджуючої жид-кістки, 8 - додатковий охолоджувач

охолоджувач палива