Электрический бензонасос аппаратуры впрыска с электронным управлением

Бензонасос является одним из наиболее важных узлов системы. Он осуществляет не только подачу топлива из бака к двигателю, но и обеспечивает давление, необходимое для дозирования и распыливания впрыскиваемого топлива. Насос должен обладать высокой износоустойчивостью при работе на бензине, а приводящий его во вращение электродвигатель должен быть безотказным и весьма экономичным. При обычной установке насоса ниже топливного бака сальники должны быть герметичны как при вращении насоса, так и при его остановке. Несоблюдение этого требования вызывает опасность возникновения пожара из-за подтекания бензина. Вместе с тем электробензонасос должен быть простым и дешевым; он не должен требовать постоянного ухода. Перечисленному комплексу требований удовлетворяют шестеренчатые и коловратные насосы.

Производительность бензонасоса должна быть достаточной, чтобы питать двигатель топливом на режиме максимальной мощности с запасом не менее 20—40 л/ч. Запас производительности необходим для компенсации падения производительности насоса при его износе. Обычная величина номинальной производительности насоса составляет от 60 до 120 л/ч.

Большие трудности возникают при выборе электродвигателя для привода насоса. Обычно используемые для привода различных агрегатов автомобиля маломощные электродвигатели не рассчитаны на длительный срок службы, определяемый в первую очередь сроком службы коллекторного узла. Электродвигатель аппаратуры впрыска работает непрерывно все время, пока работает двигатель автомобиля, и отказ его приводит к остановке автомобиля. Обеспечение долговечности электродвигателе достигается путем подбора материала щеток коллектора, а также подшипников вала. В этом отношении следует отметить вариант затопленного электробензонасоса, в котором электродвигатель работает при полном погружении его в топливо. Такое решение реализовано фирмой «Бош». По данным фирмы, охлаждение топливом улучшает условия работы коллекторного узла, но предъявляет серьезные требования к качеству изоляции работающих в бензине обмоток. Другим преимуществом такого решения является возможность отказа от применения сальника, так как корпус двигателя заполнен топливом и нет необходимости изолировать его от насоса. Взрывобезопасность конструкции базируется на отсутствии воздуха в корпусе двигателя, который всегда заполнен топливом.



Ввиду того что электродвигатель бензонасоса является постоянно .включенным узлом аппаратуры, величина потребляемой им мощности имеет большое значение. Чрезмерный расход тока может нарушить баланс мощностей в системе электрооборудования автомобиля. Для указанных выше производительностей потребляемая мощность составляет 30—70 Вт, уменьшение которой может быть достигнуто применением рациональной конструкции насоса, имеющей малые гидравлические и механические потери, а также использованием электродвигателя с постоянными магнитами, не требующими расхода тока на подмагничивание.



В системе впрыска Брико используется шестеренчатый бензонасос, приводимый электродвигателем. В системах Бош и ЦНИТА применяются коловратные насосы роликового типа. Для обеспечения необходимой износоустойчивости насос Бош имеет стальные ролики, а крышки корпуса выполнены из упрочненного анодированием алюминиевого сплава. Конструкция роликового коловратного насоса показана на рис. 23. Топливо поступает во внутреннюю полость насоса через впускной штуцер 1. В рабочей камере насоса на валу 2 эксцентрично вращается ротор 3, в пазах которого находятся ролики 4. Захваченное роликами топливо под давлением поступает в нагнетательный штуцер насоса 5. На рис. 24, а приведена зависимость производительности Q_н и потребляемого тока 1 от давления р_н на выходе из насоса. Зависимости даны при постоянном напряжении питания 12 В. При рабочем давлении 2 кгс/см² показанный на рис. 23 насос дает 62 л/ч, сила тока при этом не превышает 1,5 А, потребляемая мощность равна 18 Вт, частота вращения ротора насоса около 2500 об/мин. Насос предназначен для питания двигателя с рабочим объемом 1,6 л.





Для электробензонасоса, используемого на автомобиле, большое значение имеет изменение его характеристик при типичных для этих условий изменениях напряжения питания. Данные о влиянии изменения напряжения представлены на рис. 24, б. Здесь видно, что при падении напряжения с 12 до 10 В производительность насоса уменьшается с 62 до 48 л/ч.

Расчет производительности бензонасоса производится по максимальному расходу топлива двигателя



где К — коэффициент запаса производительности; i — число цилиндров двигателя; Q_{ц max} — максимальная цикловая подача при максимальной частоте вращения двигателя; τ_max — длительность импульса при максимальной цикловой подаче; T_min — минимальный период следования цикловых подач; n_max — максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя; 20 л/ч — минимальный расход через редукционный клапан, при котором устойчиво поддерживается постоянное давление топлива в системе.



В качестве примера приведем расчет производительности бензонасоса для автомобиля «Чайка» с двигателем ГАЗ-14, для которого Q_{ц max} = 0,07 см³; τ_max = 0,022 с; T_min = 0,024 с; i = 8; n_max = 5000 об/мин. Коэффициент запаса производительности берется порядка 1,2—1,4. В этом случае производительность бензонасоса будет равна: