Топливные насосы низкого давления (ТННД / Подкачивающие насосы)
1. Назначение и Функциональные Требования:
Топливные насосы низкого давления (ТННД), также именуемые подкачивающими насосами, являются критически важным компонентом топливных систем двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизельных. Их основное функциональное назначение заключается в обеспечении бесперебойной подачи топлива из топливного бака к последующим элементам системы питания (в частности, к топливному насосу высокого давления - ТНВД). Насосы данного типа должны удовлетворять следующим ключевым требованиям:
Обеспечение необходимого объема подачи топлива, соответствующего режиму работы двигателя.
Создание и поддержание давления, достаточного для преодоления гидравлического сопротивления топливных фильтров тонкой очистки и топливопроводов на пути к ТНВД.
Обеспечение надежной работы во всем диапазоне эксплуатационных условий. Характерно, что производительность ТННД для дизельных двигателей рассчитана с запасом и превышает фактическую подачу топлива в цилиндры в 1.5–2 раза.
2. Принцип Действия и Конструкция:
ТННД относятся к классу поршневых насосов, приводимых в действие, как правило, от эксцентрика кулачкового вала ТНВД. Основными конструктивными элементами типового механического подкачивающего насоса являются:
Корпус: Служит основой для размещения всех компонентов.
Поршень (Рабочий): Совершает возвратно-поступательное движение в цилиндрической расточке корпуса. Основной элемент, создающий давление.
Толкатель с Пружиной: Передает усилие от эксцентрика на рабочий поршень через шток. Пружина обеспечивает прижим толкателя к эксцентрику и возврат поршня.
Впускной (Всасывающий) Клапан: Управляет поступлением топлива из бака в подпоршневое пространство. Открывается при создании разрежения.
Нагнетательный (Выпускной) Клапан: Управляет подачей топлива под давлением к фильтрам и далее к ТНВД. Открывается при повышении давления в подпоршневом пространстве.
Ручной Подкачивающий Насос: Интегрированный узел, включающий цилиндр, поршень, шток, рукоятку и клапаны (часто использующие основные впускной и нагнетательный). Предназначен для ручной прокачки топливной системы с целью удаления воздуха перед пуском двигателя.
3. Рабочий Цикл и Регулирование Производительности:
Работа насоса осуществляется циклически:
Такт Всасывания: При сбегании эксцентрика с толкателя, пружина толкателя перемещает рабочий поршень в направлении увеличения объема под поршнем. Создается разрежение, открывается впускной клапан, и топливо заполняет подпоршневое пространство. Нагнетательный клапан закрыт.
Такт Нагнетания: При набегании эксцентрика на толкатель последний перемещает рабочий поршень, уменьшая объем под поршнем. Давление возрастает, впускной клапан закрывается, нагнетательный клапан открывается, и топливо вытесняется к фильтрам и ТНВД.
Автоматическая Регулировка Хода Поршня: Ключевой особенностью ТННД является способность автоматически регулировать свою производительность в зависимости от потребления топлива двигателем. При снижении расхода (например, на холостом ходу) давление в нагнетательной магистрали возрастает. Это давление воздействует на торец рабочего поршня (со стороны надпоршневой полости). Преодолевая усилие пружины толкателя, давление топлива удерживает поршень в частично втянутом положении, сокращая его рабочий ход. В результате за один цикл поршень перемещает меньший объем топлива. При увеличении расхода топлива давление падает, пружина толкателя получает возможность перемещать поршень на полный ход, увеличивая производительность насоса.
4. Ключевые Рабочие Характеристики:
Создаваемое Давление: Диапазон рабочих давлений типичных ТННД составляет 0.3 – 0.5 МПа (3 – 5 бар). Этого давления достаточно для преодоления сопротивления фильтров и обеспечения необходимого подпора на входе ТНВД.
Производительность: Значительно превышает максимальный расход топлива двигателем (коэффициент запаса ~1.5-2), что гарантирует надежную подачу при любых режимах и условиях эксплуатации.
5. Конструктивные Особенности:
Интеграция ручного подкачивающего насоса является стандартной конструктивной чертой, обеспечивающей удобство обслуживания системы.
Наличие автоматического регулятора производительности на основе давления в нагнетательной магистрали и противодавления на рабочий поршень.
Использование специальных материалов для деталей, контактирующих с топливом (коррозионностойкие сплавы, износостойкие пары трения).
Обеспечение герметичности соединений и клапанов для предотвращения подсоса воздуха и утечек топлива.
Топливные насосы низкого давления (ТННД) представляют собой высоконадежные, автоматически регулируемые поршневые насосы, обеспечивающие подачу топлива от бака к ТНВД под необходимым давлением и в требуемом объеме. Их конструкция включает механизм ручной подкачки и автоматическую систему регулирования производительности в зависимости от нагрузки двигателя, что делает их незаменимым элементом современных топливных систем дизельных двигателей.