Главная » Своими руками » Устройство и устройство топливного насоса

Устройство и устройство топливного насоса


Устройство топливного насоса

Работа двигателей внутреннего сгорания, использующихся на самых разных видах транспорта и техники, основана на сгорании топливо-воздушной смеси и выделяемой в результате этого процесса энергии. Но для того, чтобы силовая установка функционировала, топливо должно подаваться порционно в строго определенные моменты. И задача эта лежит на системе питания, входящей в конструкцию мотора.

Системы подачи топлива двигателей состоят из ряда составных элементов, у каждого из которых своя задача. Одни из них фильтруют топливо, удаляя из него загрязняющие элементы, другие осуществляют дозировку и подачу его во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр. Все эти элементы выполняют свою функцию с топливом, которое к ним еще нужно подать. И это обеспечивают используемые в конструкциях систем топливные насосы.

Насос в сборе

Как и у любого жидкостного насоса, задача узла, используемого в конструкции мотора – закачка топлива в систему. Причем практически везде нужно, чтобы оно подавалось под определенным давлением.

Типы топливных насосов

В разных типах моторов используются свои виды топливных насосов. Но в целом, все их можно разделить на две категории – низкого и высокого давления. Использование того или иного узла зависит от конструктивных особенностей и принципа работы силовой установки.

Так, у бензиновых моторов, поскольку воспламеняемость бензина значительно выше дизельного топлива, и при этом загорается топливо-воздушная смесь от стороннего источника, то высокого давления в системе не требуется. Поэтому в конструкции используются насосы низкого давления.

Насос бензинового двигателя

Но стоит отметить, что в инжекторных бензиновых системах последнего поколения, топливо подается прямо в цилиндр (непосредственный впрыск), поэтому бензин должен подаваться уже под высоким давлением.

Что касается дизелей, то у них смесь загорается от воздействия давления в цилиндре и температуры. К тому же само топливо имеет непосредственный впрыск в камеры сгорания, поэтому, чтобы форсунка смогла его впрыснуть, нужно значительное давление. И для этого в конструкции используется насос высокого давления (ТНВД). Но отметим, что без использования насоса низкого давления в конструкции системы питания не обошлось, поскольку сам ТНВД не может закачивать топливо, ведь в его задачу входит только сжатие и подача на форсунки.

Все используемые насосы на силовых установках разных типов можно также разделить на механические и электрические. В первом случае узел работает от силовой установки (используется шестеренчатый привод или от кулачков вала). Что касается электрических, то они в действие приводятся от своего электродвигателя.

Если более конкретно, то на бензиновых моторах системы питания используют только насосы низкого давления. И лишь в инжекторе с непосредственным впрыском имеется ТНВД. При этом в карбюраторных моделях этот узел имел механический привод, а вот в инжекторных используется электрические элементы.

Механический бензонасос

В дизелях же применяется два типа насосов – низкого давления, который закачивает топливо, и высокого давления – сжимающий дизтопливо перед тем, как оно поступит на форсунки.

Топливоподкачивающий насос дизеля обычно имеет механический привод, хотя встречаются и электрические модели. Что касается ТНВД, то он в работу приводится от силовой установки.

Разница в создаваемом давлении насосов низкого и высокого давления очень разительна. Так, для работы инжекторной системы питания достаточно всего 2,0-2,5 Бар. Но это рабочий диапазон давления самого инжектора. Качающий топливо узел же, как обычно, обеспечивает его немного с избытком. Так, давление топливного насоса инжектора варьируется от 3,0 до 7,0 Бар (зависит от типа и состояния элемента). Что касается карбюраторных систем, то там бензин подается практически без давления.

А вот в дизелях для подачи топлива нужно очень высокое давление. Если взять систему Common Rail последнего поколения, то в контуре «ТНВД-форсунка» давления дизтоплива может достигать 2200 Бар. Поэтому насос и работает от силовой установки, поскольку для функционирования его требуется достаточно много энергии, а ставить мощный электродвигатель не целесообразно.

Естественно, рабочие параметры и создаваемое давление сказываются на конструкции этих узлов.

Виды бензонасосов, их особенности

Разбирать устройство бензонасоса карбюраторного двигателя не будем, поскольку такая система питания уже не используется, да и конструктивно он очень прост, и ничего особого в нем нет. А вот электрический бензонасос инжектора следует рассмотреть подробнее.

Стоит отметить, что на разных машинах используются разные виды топливных насосов, отличающиеся по конструкции. Но в любом случае узел делится на две составляющие – механическую, которая и обеспечивает закачку топлива, и электрическую, приводящую в действие первую часть.

На инжекторных автомобилях могут использоваться насосы:

Насосы роторного типа

И разница между ними, в основном, сводится к механической части. И только устройство топливного насоса вакуумного типа полностью отличается.

Вакуумный

В основу работы вакуумного насоса положен обычный бензонасос карбюраторного мотора. Единственная лишь разница в приводе, но сама механическая часть практически идентична.

Имеется мембрана, разделяющая рабочий модуль на две камеры. В одной из этих камер располагается два клапана – впускной (связан каналом с баком) и выпускной (ведущий к топливной магистрали, подающей топливо далее в систему).

Эта мембрана при поступательном движении создает разрежение в камере с клапанами, что приводит к открытию впускного элемента и закачке в нее бензина. При обратном движении впускной клапан перекрывается, но открывается выпускной и топливо просто выталкивается в магистраль. В общем все просто.

Что касается электрической части, то работает она по принципу втягивающего реле. То есть, имеется сердечник, и обмотка. При подаче напряжения на обмотку, возникающее в ней магнитное поле втягивает сердечник, связанный с мембраной (происходит ее поступательное движение). Как только напряжение пропадает, возвратная пружина возвращает мембрану в исходное положение (возвратное движение). Подача импульсов на электрическую часть управляется электронным блоком управления инжектором.

Роликовый

Что касается остальных видов, то у них электрическая часть, в принципе, идентична и представляет собой обычный электродвигатель постоянного тока, работающий от сети 12 В. А вот механические части – разные.

Роликовый топливный насос

В роликовом типе насоса рабочими элементами являются ротор с проделанными пазами, в которые установлены ролики. Эта конструкция помещена в корпус с внутренней полостью сложной формы, имеющая камеры (впускную и выпускную, сделанные в виде проточек и соединенные с подающей и выпускной магистралями). Суть работы сводится к тому, что ролики просто перегоняют бензин с одной камеры во вторую.

Шестеренчатый

В шестеренчатом типе используется две шестеренки, установленные одна в другую. Внутренняя шестерня – меньше по размеру, и движется по траектории эксцентрика. Благодаря этому между шестернями имеется камера, в которой и осуществляется захват топлива из подающего канала и перекачка его в выпускной канал.

Шестеренчатый насос

Центробежный тип

Роликовый и шестеренчатый типы электробензонасосов – менее распространены, чем центробежные, они же – турбинные.

Центробежный насос

Устройство топливного насоса такого типа включает в себя крыльчатку с большим количеством лопастей. При вращении эта турбина создает завихрения бензина, что обеспечивает его всасывание в насос и дальнейшее выталкивание в магистраль.

Мы рассмотрели устройство топливных насосов немного упрощенно. Ведь в их конструкции имеются дополнительно впускные и редукционные клапаны, в задачу которых входит подача топлива только в одном направлении. То есть, бензин, попавший в насос, вернуться в бак уже сможет только по обратной магистрали, пройдя через все составные элементы системы питания. Также в задачу одного из клапанов входит запирание и прекращение закачки при определенных условиях.

Турбинный насос

Что касается насосов высокого давления, используемых в дизельных моторах, то там принцип действия кардинально отличается, и подробно о таких узлах системы питания узнать можно здесь.

autoleek.ru

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

В предыдущем цикле статей об устройстве топливной системы бензинового двигателя не один раз затрагивалась тема топливного насоса высокого давления для дизельного мотора и бензиновых двигателей с прямым (непосредственным) впрыском топлива.

Данная статья представляет собой отдельный материал, который описывает конструкцию дизельного топливного насоса высокого давления,  его назначение, потенциальные неисправности, схему и принципы работы на примере устройства такой системы топливоподачи  для данного типа ДВС. Итак, давайте перейдем сразу к делу.

Что такое ТНВД?

Топливный насос высокого давления сокращенно называют ТНВД. Данное устройство является одним из наиболее сложных в конструкции дизельного двигателя. Основной задачей такого насоса становится подача дизельного топлива под высоким давлением.

Насосы обеспечивают подачу топлива в цилиндры дизельного мотора под определенным давлением, а также строго в определенный момент. Порции  подаваемого топлива отмерены очень точно и соответствуют степени нагрузки на двигатель. Насосы ТНВД различают по способу впрыска. Бывают насосы непосредственного действия , а также насосы с аккумуляторным впрыском.

Топливные насосы непосредственного действия имеют механический привод плунжера. Процессы нагнетания и впрыска топлива протекают в одно время. В каждый отдельный цилиндр дизельного ДВС определенная секция ТНВД подает нужную дозу горючего. Давление, которое необходимо для  эффективного распыления, создается движением плунжера топливного насоса.

ТНВД с аккумуляторным впрыском отличается тем, что на привод рабочего плунжера воздействуют силы давления сжатых газов в цилиндре самого ДВС или воздейсвие оказывается при помощи пружин. Встречаются топливные насосы с гидравлическим аккумулятором, которые нашли применение в мощных малооборотистых дизельных ДВС.

Стоит отметить, что системы с гидроаккумулятором  характеризуются  раздельными процессами нагнетания и впрыска. Горючее под высоким давлением нагнетается топливным насосом в аккумулятор, а уже затем поступает к топливным форсункам. Такой подход обеспечивает эффективное распыливание и оптимальное смесеобразование, которое подходит для всего диапазона нагрузок на дизельный агрегат. К минусам этой системы можно отнести сложность конструкции, что и стало причиной непопулярности такого насоса.

Современные дизельные установки используют технологию, которая основана на управлении электромагнитными клапанами форсунок от электронного блока управления с  микропроцессором. Указанная технология получила название «Сommon Rail».

Главные причины неисправностей

ТНВД является дорогостоящим устройством, которое очень требовательно к качеству топлива и смазочных материалов. Если автомобиль эксплуатируется на горючем низкого качества, такое топливо обязательно содержит твердые частицы, пыль, молекулы воды и т.д. Все это ведет к выходу из строя плунжерных пар, которые установлены в насосе с минимальным допуском, измеряющимся в микронах.

Низкокачественное топливо с легкостью выводит из строя форсунки, которые отвечают за процесс распыления и впрыска топлива.

Распространенные признаки неисправностей в работе ТНВД и форсунок представляют собой следующие отклонения от нормы:

Современные моторы с ТНВД  оснащены электронной системой топливного впрыска. ЭБУ дозирует подачу топлива в цилиндры, распределяет этот  процесс по времени, определяет нужное количество дизтоплива. Если владелец замечает малейшие перебои в работе двигателя, то это является безотлагательным поводом для немедленного обращения в сервис. Силовую установку и топливную систему  тщательно исследуют при помощи профессионального диагностического оборудования. Во время диагностики специалисты определяют многочисленные показатели, среди которых первостепенными являются:

Эволюция устройства

Ужесточение экологических норм и требований касательно выбросов вредных веществ в атмосферу привело к тому, что механические топливные насосы высокого давления для дизельных автомобилей стали вытесняться системами с электронной регулировкой. Механический насос попросту не смог обеспечить дозирование топлива с необходимой высокой точностью, а также не был в состоянии максимально быстро реагировать на динамично меняющиеся режимы работы двигателя.

Всемирно известные производители Bosch, Nippon Denso и другие предложили системы электронного управления подачей топлива. Указанные разработки основывались на топливном насосе VЕ. Такие системы позволяли добиться повышения точности дозирования топлива в каждый цилиндр по отдельности.

Внедрение электронных систем обеспечивало уменьшение между циклами нестабильности процесса сгорания топливно-воздушной смеси, а также снижение неравномерностей в процессе работы дизельного двигателя на холостом ходу.

Некоторые системы имели в своей конструкции клапан быстрого действия, что позволило разделить процесс впрыска топлива на две фазы. Двухфазный впрыск привел к конечному уменьшению жесткости самого процесса сгорания смеси.

Полученная точность в процессе управления системой впрыска обеспечила снижение выбросов токсичных веществ благодаря более полному сгоранию топливно-воздушной смеси, а возросшая эффективность такого сгорания повысила КПД двигателя и увеличила итоговую мощность силовой установки.

Электронные системы получили топливные насосы распределительного типа. Такие насосы оборудованы управляемыми устройствами, которые осуществляют регулировку положения дозатора. Дополнительно имеется клапан для опережения впрыска горючего.

Принцип работы системы

ЭБУ получает соответствующие сигналы от различных датчиков. Учитывается положение педали газа, частота вращения вала двигателя, температура охлаждающей жидкости и температура самого топлива. Электронный блок управления получает данные о подъеме иглы форсунок, скорости движения транспортного средства, давлении наддува воздуха и его температуре на впуске.

ЭБУ обрабатывает полученную от датчиков информацию, а затем посылает сигнал на ТНВД. Это обеспечивает подачу необходимого и оптимального количества топлива к форсункам. Дополнительно обеспечивается наилучший угол опережения впрыска с учетом конкретных условий работы двигателя. Любая дополнительная нагрузка сразу отмечается ЭБУ, на ТНВД приходит сигнал и происходит увеличение топливоподачи для компенсации возросших нагрузок.

Электронный блок управления осуществляет контроль за работой свечей накаливания. ЭБУ следит за периодом накаливания, режимом работы свечей накаливания и периодом после накаливания. Все это происходит с учетом зависимости от температуры.

Ниже приведена схема электронного регулирования одноплунжерного насоса VE от Bosch для дизельного мотора:

  1. датчик начала впрыска;
  2. датчик частоты вращения коленвала и ВМТ;
  3. воздухорасходомер;
  4. датчик температуры ОЖ;
  5. датчик положения педали газа;
  6. блок управления;
  7. устройство ускорителя пуска и прогрева ДВС;
  8. устройство для управления клапаном рециркуляции отработанных газов;
  9. устройство для управления углом опережения топливного впрыска;
  10. устройство для управления приводом дозирующей муфты;
  11. датчик хода дозатора;
  12. датчик температуры топлива;
  13. топливный насос высокого давления;

Ключевым элементом в данной системе выступает устройство для перемещения дозирующей муфты ТНВД (10). Управляет процессами подачи топлива блок управления (6). Информация поступает в блок от датчиков:

В памяти блока управления хранятся заданные оптимальные характеристики. Основываясь на информации от датчиков, ЭБУ посылает сигналы на механизмы управления цикловой подачей и углом опережения впрыска. Так происходит регулировка величины цикловой подачи топлива в различных режимах работы силового агрегата, а также в момент холодного запуска двигателя.

Исполнительные устройства имеют потенциометр, который посылает обратный сигнал в ЭБУ, благодаря чему определяется точное положение дозирующей муфты. Регулировка угла опережения впрыскивания топлива  происходит по аналогичному принципу.

ЭБУ отвечает за создание сигналов, которые обеспечивают регулировку многочисленных процессов. Блок управления стабилизирует частоту вращения в режиме холостого хода, регулирует рециркуляцию отработанных газов с определением показателей по сигналам датчика массового расхода воздуха. Блок сопоставляет сигналы в реальном времени от датчиков с теми значениями, которые в нем запрограммированы в виде оптимальных. Далее происходит передача выходного сигнала от ЭБУ на сервомеханизм, который обеспечивает необходимое положение дозирующей муфты. При этом достигается высокая точность регулирования.

Данная система имеет программу самодиагностики. Это позволяет осуществлять отработку аварийных режимов для обеспечения движения транспортного средства  даже при наличии ряда определенных неисправностей. Полный отказ происходит только при поломке микропроцессора ЭБУ.

Наиболее распространенным решением регулировки цикловой подачи для одноплунжерного насоса высокого давления распределительного типа является использование электромагнита (6). Такой магнит имеет поворотный сердечник, конец которого соединяется посредством эксцентрика с дозирующей муфтой (5). Электрический ток проходит в обмотке электромагнита, при этом угол поворота сердечника может быть от 0 до 60°. Так происходит перемещение дозирующей муфты (5). Данная муфта в итоге  регулирует цикловую подачу ТНВД.

Одноплунжерный насос с электронным управлением

  1. ТНВД;
  2. электромагнитный клапан для управления автоматом опережения впрыска топлива;
  3. жиклер;
  4. цилиндр автомата опережения впрыска;
  5. дозатор;
  6. электромагнитное устройство изменения топливоподачи;
  7. ЭБУ;
  8. датчик температуры, давления наддува, положения регулятора топливоподачи;
  9. рычаг управления;
  10. возврат топлива;
  11. топливоподача к форсунке;

Автомат опережения впрыска управляется электромагнитным клапаном (2). Данный клапан обеспечивает регулировку давления топлива, которое действует на поршень автомата. Для клапана характерна работа в импульсном режиме по принципу «открытие — закрытие». Это позволяет модулировать давление, что зависит от частоты вращения  вала ДВС. В момент открытия клапана давление падает, а это влечет за собой уменьшение угла опережения впрыска. Закрытый клапан обеспечивает увеличение давления, которое перемещает поршень автомата в сторону, когда угол опережения впрыска будет увеличен.

Данные импульсы ЭМК определяются ЭБУ и зависят от режима работы и температурных показателей двигателя. Момент начала впрыска определяется при помощи того, что одна из форсунок оборудована индукционным датчиком подъема иглы.

Исполнительные механизмы, которые оказывают воздействие на элементы управления топливоподачей в ТНВД распределительного типа, являются пропорциональными электромагнитными, линейными, моментными или шаговыми электродвигателями, которые выступают в роли привода для дозатора топлива в указанных насосах.

Форсунка с датчиком подъема иглы

Электромагнитный исполнительный механизм распределительного типа состоит из датчика хода дозатора, самого исполняющего устройства, дозатора, клапана изменения угла начала впрыска, который оборудован электромагнитным приводом. Форсунка имеет в своем корпусе встроенную катушку возбуждения (2). ЭБУ подает туда  определенное опорное напряжение. Это сделано для поддержания тока в электроцепи постоянным и независимо от температурных колебаний.

Форсунка, оборудованная датчиком подъема иглы, состоит из:

Указанный ток в результате обеспечивает создание вокруг катушки магнитного поля. В момент поднятия иглы форсунки сердечник (3)  осуществляет изменение магнитного поля. Это вызывает изменение напряжения и сигнала. Когда игла находится в процессе подъема, тогда импульс достигает своего пика и определяется ЭБУ, который управляет углом опережения впрыска.

Полученный импульс  электронный блок управления сравнивает с данными в своей памяти, которые соответствуют различным режимам и условиям работы дизельного агрегата. Затем ЭБУ осуществляет посылку возвратного сигнала на электромагнитный клапан. Указанный клапан соединен с рабочей камерой автомата опережения впрыскивания. Давление, воздействующее на поршень автомата, начинает изменяться. Результатом становится  перемещение поршня под действием пружины. Так изменяется  угол опережения впрыска.

Максимальным показателем давления, которое достигается при помощи электронного управления подачей топлива на основе топливного насоса VЕ, является показатель в 150 кгс/см2. Стоит отметить, что данная схема является сложной и устаревшей, напряжения в кулачковом приводе не имеют дальнейшей перспективы развития. Следующим этапом развития ТНВД являются схемы нового поколения.

Насос VP-44 и система непосредственного впрыска дизельного ДВС

Данная схема успешно применяется на последних моделях дизельных автомобилей от ведущих мировых концернов. К таким можно отнести BMW, Opel, Audi, Ford, и т.д. Насосы подобного типа позволяют получить показатель давления впрыска на отметке в 1000 кгс/см2.

Система непосредственного впрыска с топливным насосом VP-44, представленная на рисунке, включает в себя:

  1. датчик контроля хода педали для управления топливоподачей;
  2. механизм отключения сцепления;
  3. контакт тормозных колодок;
  4. регулятор скорости ТС;
  5. выключатель свечей накаливания и стартера;
  6. датчик скорости ТС;
  7. индуктивный датчик частоты вращения коленвала;
  8. датчик температуры охлаждающей жидкости;
  9. датчик измерения температуры воздуха, поступающего во впуск;
  10. датчик давления наддува;
  11. датчик пленочного типа для измерения массового расхода воздуха на впуске;
  12. комбинированная приборная панель;
  13. система кондиционирования с электронным управлением;
  14. диагностический разъем для подключения сканера;
  15. блок управления временем включения для свечей накаливания;
  16. привод ТНВД;
  17. ЭБУ для управления двигателем и ТНВД;
  18. ТНВД;
  19. фильтрующий топливный элемент;
  20. топливный бак;
  21. датчик форсунки, контролирующий ход иглы в 1-ом цилиндре;
  22. свеча накаливания штифтового типа;
  23. силовая установка;
Данная система имеет характерную особенность, которая заключается в совмещенном блоке управления для ТНВД и других систем. Блок управления конструктивно имеет две части, оконечные каскады и питание электромагнитов, расположенных на корпусе топливного насоса.

Устройство ТНВД VP- 44

  1. насос для подкачки топлива;
  2. датчик положения и частоты насосного вала;
  3. блок управления;
  4. золотник;
  5. электромагнит подачи;
  6. электромагнит угла опережения впрыска;
  7. гидропривод исполнительного механизма для изменения угла опережения впрыска;
  8. ротор;
  9. кулачковая шайба;

Система включает в себя контур низкого давления. Топливоподкачивающий насос в ТНВД VP-44 представляет собой шиберный насос. Наблюдается зависимость давления, которое создается насосом для подкачки топлива на стороне нагнетания топлива от той частоты, с которой происходит вращение колеса насоса. Указанное давление при увеличении частоты вращения имеет непропорциональный показатель.

Регулирующий давление клапан находится вблизи от топливоподкачивающего насоса. Он соединен с отводящим пазом через специальное отверстие для пропуска потока. Клапан отвечает за изменение давления нагнетания топливоподкачивающего насоса в зависимости от необходимого расхода горючего. Топливо, которое нагнетает топливоподкачивающий насос, поступает к ТНВД и его насосной секции, таким путем попадая в устройство опережения впрыска.

Гидравлическая схема насоса:

  1. блок управления;
  2. клапан регулировки давления;
  3. поршень клапана регулировки давления;
  4. клапан дросселирования перепуска;
  5. отводной канал;
  6. дроссель;
  7. блок управления топливным насосом высокого давления;
  8. поршневой демпфер;
  9. электромагнитный клапан управления подачей топлива;
  10. нагнетательный клапан;
  11. форсунка;
  12. электромагнитный клапан установки начала впрыска;
  13. распределительный ротор;
  14. насосная секция ТНВД с плунжерами, движущимися радиально;
  15. датчик угла поворота приводного вала ТНВД;
  16. устройство опережения впрыска;
  17. насос для подкачки топлива;

Контур низкого давления

Если давление топлива превысит заданную величину, тогда посредством торцевой кромки поршня (3) открываются отверстия. Указанные отверстия расположены радиально. Через них поток горючего сливается по каналам насоса к специальному подводящему пазу. В тех случаях, когда давление находится на низком уровне, тогда радиальные отверстия закрыты, так как на них воздействует сила пружины. Натяжение пружины определяет величину давления.

Охлаждение топливоподкачивающего насоса, а также удаление воздуха осуществляется путем прохождения топлива через клапан дросселирования перепуска (4), который привинчен к корпусу насоса.

При помощи данного клапана осуществляется отвод топлива по перепускному каналу (5). Клапан имеет нагруженный пружиной шарик в своем корпусе. Данная конструкция позволяет топливу вытекать только тогда, когда будет достигнуто определенное давления в самом канале.

Дроссель (6) имеет малый диаметр. Такой дроссель связан с линией отвода, которая расположена в корпусе клапана и проходит параллельно основному каналу  для отвода горючего. Указанный дроссель отвечает за автоматическое удаление воздуха из топливоподкачивающего насоса. Устройство контура низкого давления ТНВД рассчитано на то, что через клапан дросселирования перепуска в топливный бак всегда возвращается то или иное количество топлива.

Контур высокого давления

Контуром высокого давления принято считать сам ТНВД, а также устройство распределения и регулировки величины и момента начала подачи. Для этого используется только один элемент, который называется электромагнитный клапан высокого давления.

Данные системы отвечают за создание высокого давления в насосной секции ТНВД с радиальным движением плунжеров. Указанная секция создает такое давление, которое требуется для впрыска топлива под давлением около 1000 кгс/см2. В действие её приводит приводной вал, а конструкция состоит из:

На рисунке  ниже приведен пример расположения плунжеров:

  1. кулачковая шайба;
  2. ролик;
  3. направляющие пазы приводного вала;
  4. башмак ролика;
  5. нагнетающий плунжер;
  6. вал-распределитель;
  7. камера высокого давления;

Система работает таким образом, что крутящий момент от приводного вала передается через соединительную шайбу и шлицевое соединение. Такой момент идет на вал-распределитель. Направляющие пазы (3) выполняют такую функцию, чтобы через башмаки (4) и  находящиеся в них ролики (2)  задействовать в работу нагнетающие плунжеры (5) так, чтобы это соответствовало тому внутреннему профилю, который имеет кулачковая шайба (1). Число цилиндров в дизельном ДВС  равно количеству кулачков на шайбе.

Нагнетающие плунжеры в корпусе вала-распределителя расположены радиально. По этой причине такая система и получила название ТНВД. Плунжеры осуществляют совместное выдавливание поступившего топлива на восходящем профиле кулачка. Далее топливо попадает в главную камеру высокого давления (7). В ТНВД может быть два, три и более нагнетающих плунжера, что зависит от планируемых нагрузок на мотор и количества цилиндров (а, b, c).

Процесс распределения топлива при помощи корпуса-распределителя

В основе данного устройства лежат:

На рисунке ниже мы видим сам корпус-распределитель:

Данная система состоит из:

  1. плунжера;
  2. вала-распределителя;
  3. распределительной втулки;
  4. запирающей иглы электромагнитного клапана высокого давления;
  5. канала для обратного слива топлива;
  6. фланца;
  7. электромагнитного клапана высокого давления;
  8. канала камеры высокого давления;
  9. кольцевого впускного канала для топлива;
  10. аккумулирующей мембраны для раздела полостей подкачки и сливной полости;
  11. полости за мембраной;
  12. камеры низкого давления;
  13. распределительной канавки;
  14. выпускного канала;
  15. нагнетательного клапана;
  16. штуцера магистрали высокого давления;

На этапе наполнения на нисходящем профиле кулачков плунжеры (1), которые движутся радиально, перемещаются наружу и движутся к поверхности кулачковой шайбы. Запирающая игла (4) в это момент находится в свободном состоянии и открывает впускной топливный канал. Топливо проходит через камеру низкого давления (12), кольцевой канал (9) и иглу. Далее горючее направляется от топливоподкачивающего насоса по каналу (8) вала-распределителя и попадает в камеру высокого давления. Все излишки топлива обратно вытекают через канал возвратного слива (5).

Нагнетание осуществляется при помощи плунжеров (1)  и иглы (4), которая закрыта. Плунжеры начинают перемещаться на восходящем профиле кулачков к оси вала-распределителя. Так происходит повышение давления в камере высокого давления.

Топливо, будучи уже под высоким давлением, устремляется по каналу камеры высокого давления (8). Оно проходит распределительную канавку (13),  которая в данной фазе соединяет вал-распределитель (2) с выпускным каналом (14), штуцер (16) с нагнетательным клапаном (15) и магистраль высокого давления с форсункой.  Последним этапом становится поступление дизтоплива в камеру сгорания силовой установки.

Как происходит дозирование топлива. Электромагнитный клапан высокого давления

Электромагнитный клапан (клапан установки момента начала впрыска) состоит из таких элементов:

  1. седло клапана;
  2. направление закрытия клапана;
  3. игла клапана;
  4. якорь электромагнита;
  5. катушка;
  6. электромагнит;

За цикловую подачу и дозирование топлива отвечает указанный электромагнитный клапан. Указанный клапан высокого давления встроен в контур высокого давления ТНВД. В самом начале впрыска на катушку электромагнита (5) подается напряжение по сигналу блока управления. Якорь (4) осуществляет перемещение иглы (3)  путем прижима последней к седлу (1).

Когда игла плотно прижата к седлу, тогда топливо не поступает. Давление топлива в контуре по этой причине быстро растет. Это позволяет открыть соответствующую форсунку. Когда нужное количество топлива оказалось в камере сгорания двигателя, тогда напряжение на катушке электромагнита (5) пропадает. Происходит открытие электромагнитного клапана высокого давления, что влечет за собой снижение давления в контуре. Понижение давления вызывает закрытие топливной форсунки и прекращение впрыска.

Вся та точность, с которой осуществляется данный процесс, напрямую зависит от электромагнитного клапана. Если попытаться объяснить еще подробнее, то от момента окончания работы клапана. Этот момент исключительно определяется отсутствием или наличием напряжения на катушке электромагнитного клапана.

Избытки нагнетаемого топливо, которое продолжает нагнетаться до момента прохождения роликом плунжера верхней точки профиля кулачка, осуществляют движение по особому каналу. Окончанием пути для горючего становится пространство за аккумулирующей мембраной. В контуре низкого давления имеют место скачки от высокого давления, которые демпфирует аккумулирующая мембрана. Дополнительным является то, что данное пространство сохраняет (аккумулирует) накопленное топливо для наполнения перед следующим впрыском.

Остановка двигателя осуществляется при помощи электромагнитного клапана. Дело в том, что клапан полностью блокирует нагнетание топлива под высоким давлением. Такое решение полностью исключает необходимость в дополнительном остановочном клапане, который применяется в распределительных ТНВД, где осуществляется управление регулирующей кромкой.

Процесс демпфирования волн давления при помощи нагнетательного клапана с дросселированием обратного потока

Данный нагнетательный клапан (15) с дросселированием обратного потока после завершения впрыска порции топлива препятствует следующему открытию распылителя форсунки. Это полностью исключает такое явление, как дополнительный впрыск, являющийся результатом волн давления или их производных. Указанное дополнительное подвпрыскивание повышает токсичность отработанных газов и является крайне нежелательным негативным явлением.

Когда начинается подача топлива, тогда конус клапана (3) открывает клапан. В этот самый момент топливо уже нагнетается через штуцер, проникает в магистраль высокого давления и направляется к форсунке. Окончание нагнетания горючего вызывает резкий спад давления. По этой причине возвратная пружина с силой прижимает конус клапана обратно к седлу клапана. При закрытии форсунки возникают обратные волны давления. Эти волны успешно погашаются дросселем нагнетательного клапана. Все эти действия предотвращают нежелательное подвпрыскивание топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя.

Устройство опережения впрыска

Данное устройство состоит из следующих элементов:

  1. кулачковая шайба;
  2. шаровая цапфа;
  3. плунжер установки угла опережения впрыска;
  4. подводной и отводной канал;
  5. клапан регулировки;
  6. шиберный насос для подкачки топлива;
  7. отвод топлива;
  8. вход топлива;
  9. подвод из топливного бака;
  10. пружина управляющего поршня;
  11. возвратная пружина;
  12. управляющий поршень;
  13. кольцевая камера гидроупора;
  14. дроссель;
  15. электромагнитный клапан (закрытый) установки момента начала впрыска;

Оптимальный процесс протекания сгорания и лучшие мощностные характеристики касательно дизельного ДВС возможны только тогда, когда момент начала сгорания смеси происходит в определенном положении коленвала или поршня в цилиндре дизельного двигателя.

Устройство опережения впрыскивания выполняет одну очень важную задачу, которая заключается в том,  чтобы увеличивать угол начала подачи топлива в тот момент, когда имеет место повышение частоты вращения коленвала. Данное устройство конструктивно включает в себя:

Устройство обеспечивает тот самый оптимальный момент начала впрыскивания, который идеально подходит режиму работы двигателя и нагрузке на него. Происходит компенсация временного сдвига, который определяется сокращением периода впрыска и воспламенения при увеличении частоты вращения.

Данное устройство оснащается гидравлическим приводом и встраивается в нижнюю часть корпуса ТНВД таким образом, чтобы располагаться поперек продольной оси насоса.

Работа устройства опережения впрыска

Кулачковая шайба (1) осуществляет вход шаровой цапфой (2) в поперечное отверстие плунжера (3) таким образом, что поступательное движение плунжера трансформируется в поворот кулачковой шайбы. Плунжер в центре имеет регулировочный клапан (5). Данный клапан осуществляет открытие и перекрытие управляющего отверстия в плунжере. По оси плунжера (3) находится управляющий поршень (12), который нагружен пружиной (10). Поршень отвечает за положение регулировочного клапана.

Электромагнитный клапан установки момента начала впрыскивания (15) находится поперек оси плунжера. Электронный блок, управляющий ТНВД, осуществляет воздействие на плунжер устройства опережения впрыска посредством данного клапана. Управляющий блок подает в непрерывном режиме импульсы тока. Такие импульсы характеризуются постоянной частотой и переменной скважностью. Клапан изменяет давление, которое оказывает воздействие на управляющий поршень в конструкции устройства.

Подведем итоги

Данный материал нацелен на максимально доступное и понятное ознакомление пользователей нашего ресурса со сложным  устройством топливного насоса высокого давления и обзором его основных элементов. Устройство и общий принцип работы ТНВД позволяют говорить о безотказной эксплуатации только при условии заправки дизельного агрегата качественным топливом и моторным маслом.

Как Вы уже поняли, низкосортная солярка является основным врагом сложной и дорогостоящей дизельной топливной аппаратуры, ремонт которой зачастую стоит очень не дешево.

Если же эксплуатировать дизель бережно, строго соблюдать и даже сокращать межсервисные интервалы по замене смазочного материала, учитывать остальные важные требования и рекомендации, тогда ТНВД непременно  ответит своему заботливому  владельцу исключительной надежностью, экономичностью  и завидной долговечностью.

KrutiMotor.ru

Устройство топливного насоса высокого давления | Строительный портал

Главная функция топливного насоса высокого давления - поступление дизтоплива, для обеспечения работоспособности двигателя. Различают несколько разновидностей топливных насосов, которые различаются между собой принципом действия, строением и сферой применения. Об особенностях устройства топливного насоса высокого давления рассмотрим далее.

Оглавление:

Топливный насос высокого давления: функциональные особенности

Главной функцией топливного насоса высокого давления является передача в определенный период времени дизтоплива, которое обеспечивает работоспособность всей системы. В соотношении со способом и принципом работы топливные насосы имеют непосредственный период действия или аккумуляторные впрыскивания.

Первый вариант предполагает осуществление механического привода при одновременном течении нагнетания и подачи. Для создания определенного давления, используется поршень, расположенный в насосе.

Второй вариант насоса высокого давления, отличается поступлением дизтоплива под воздействием сжатого газа или пружинного механизма. Некоторые устройства характеризуются наличием насосов, у которых дополнительно имеется гидравлический аккумулятор. В таком случае, инжекция и впрыскивание являются отдельными процессами, которые происходят в разные промежутки времени. Таким образом, инжекция и распределение дизтоплива происходит равномерно и высококачественно.

Топливный насос под высоким давлением отличается определенным принципом действия, суть которого состоит в вращении сортировального вала, получение определенного впрыскивания, его передачу на коленчатый вал.

В процессе вращения сортировального вала определенный механизм попадает на поверхность толкателя и производит его смещение. Далее пружина сжимается и происходит поднятие поршня. При этом, топливо в определенном количестве постепенно вытесняется.

Для того, чтобы изменить количество дизтоплива, которое подает насос, используются фужеры, поворачиваемые в ту или иную сторону. Среди дополнительных элементов топливного насоса отметим:

1. Деталь, опережающую впрыскивание - изменяет угол впрыскивания, в соотношении с оборотами механизма, состоит из ведущей, ведомой полумуфт, грузов, стяжных пружин и опорных пальцев. При наличии минимального оборота механизма, происходит стягивание грузов пружинами. При увеличении поворотных механизмов, пружины приходят в сопротивление.

2. Регуляторы всережимного типа - способны изменить количество дизтоплива, подаваемое насосом. Состоит из корпуса, крышки, грузов, детали, регулировочных винтов.

Регулятор обеспечивает работоспособность двигателя. Если обороты увеличиваются, то происходит увеличение количества дизтоплива, подаваемого в систему. При увеличении нагрузки, следует снижение оборотов. Рейка, регулирует поступление дизтоплива, при ее перемещении в одну из сторон, происходит остановка или запуск двигателя.

Топливный насос высокого давления цена и разновидности

Дизтопливный насос высокого давления - один из главных элементов, обеспечивающих работоспособности дизельных двигателей. Главными функциями насоса выступают:

Поршень и цилиндр - основные составляющие системы топливного насоса. Для их изготовления используется высококачественная закаленная сталь и высокая точность ее обработки. Между данными элементами присутствует очень небольшой зазор, называемый прецизионной взаимосвязью.

В соотношении с конструктивными особенностями дизтопливных насосов высокого давления, следует выделить три основных их вида:

Для инжекции дизтоплива в первом варианте насоса используется как раз вышеописанная плунжерная пара из поршня и цилиндра. В дистрибутивном механизме имеется несколько распределительных пар. С помощью магистральных наносов топливо подается к аккумулятору.

Применение дизтопливного насоса высокого давления также связано с системами непосредственных впрыскиванием на двигателях, которые работают на бензине. Предлагаем ознакомиться с особенностями каждого из видов топливного насоса:

Работа топливного насоса высокого давления рядного типа

У данного механизма имеется такое количество поршневых пар, сколько цилиндров находится в двигателе. Поршневые пары монтируют в корпусной части, в ней же находятся магистрали, по которым топливо попадает и выводится из агрегата. Поршень движется благодаря сортировальному валу, который соединен с коленчатым валом на двигателе. Для соединения поршней с кулачками используют пружины.

В процессе вращения сортировального вала производит толкание поршней. Далее происходит открытие и закрытие пропускного механизма, под давлением топливо движется на необходимую форсунку.

Для того, чтобы отрегулировать количество дизтоплива, подаваемого в систему и время его поступления, используют как механические, так и электрические приборы. Для того, чтобы осуществить механическую настройку механизмов следует повернуть поршень во втулку, на его поверхности имеется рейка с небольшими зубьями. На верхней кромке поршня располагается наклонный элемент, который и позволяет изменять количество дизтоплива, подаваемое насосом.

Если происходит изменение количества вращений на коленчатом вале, то следует изменить также и момент подачи топлива в систему. Для этих целей используется центробежная деталь, расположенная на валу кулачкового типа. Во внутренней части детали располагаются грузы, которые во время увеличения оборотов на двигателе начинают расходиться. При этом, если обороты двигателя увеличены, то топливо подается быстрее, в противном случае, поступление топлива замедляется.

Рядные топливные насосы высокого давления отличаются высоким уровнем надежности. Для смазывания насосов используется дизтопливное масло. Данный вариант насоса чаще всего используется в двигателе с отдельными камерными системами.

Схема топливного насоса высокого давления дистрибутивного типа

В дистрибутивных насосах имеется несколько поршней, которые обслуживают цилиндрические магистральные объекты. Дистрибутивные насосы имеют меньшую массу и большие размеры. При этом, обеспечивается равномерное поступление топлива в систему. Кроме того, они отличаются низкой длительностью эксплуатации механизмов. Данные насосы чаще всего используют в двигательных системах для легковых машин. Дистрибутивные топливные насосы бывают трех видов:

Первый и второй вариант более востребованы в эксплуатации. Так как они отличаются отсутствием на поверхность деталей силовой нагрузки, поэтому длительность использования таких насосов значительно выше.

Дистрибутивный топливный насос с приводным механизмом сортировального типа отличается наличием цилиндрического стержня, который обеспечивает вращение и поступление топлива в систему. Для возвратно-вводного движения используется сортировальная шайба, которая располагается на поверхности роликов. Для того, чтобы вернуть механизм в начальное положение используется пружина.

Для обеспечения вращения движений используется приводной вал, который и разделяет топливо по каждому из цилиндров. Для того, чтобы отрегулировать величину поступления дизтоплива в систему, используется механический или электрический механизм. Механизмы механического типа состоят из центробежной детали и грузов, которые имеют влияние на элемент в виде дозатора, изменяющего количество дизтоплива, которое попадает в систему.

Для того, чтобы отрегулировать величину впрыскивания топлива на нем имеется недвижимое кольцо, угол наклона которого и определяет степень изменения данной величины. Дистрибутивный насос состоит из рабочего процесса, который впускает топливо, инжектирует и распределяет его. В роторных дистрибутивных насосах, для инжекции и распределения топлива используются два поршня. Именно с их помощью осуществляется поступление дизтоплива.

Когда поршни движутся друг к другу, давление увеличивается и дизтопливо поднимается, далее оно транспортируется к распылителю по клапанам нагнетательного типа. Для подачи дизтоплива в систему следует обустроить давление с помощью топливо подкачивающего механизма. Он чаще всего устанавливается на приводной вал в корпусной части. Для обеспечения смазки такого механизма используется дизельное топливо, находящееся в корпусной части.

Назначение топливного насоса высокого давления магистрального типа

Применение дизтопливного насоса магистрального типа актуально для аккумуляторных систем впрыскивания. В данной ситуации он инжектирует дизтопливо. С помощью магистральных дизтопливных насосных механизмов обеспечивается высокий уровень давления в системе. В данных насосах имеется от одного до четырех поршней. Для осуществления их привода используют сортировальный вал или шайбу.

В процессе вращения сортировальных валов производится движение элементов в верхние и нижние части устройства. При увеличении объема компрессионных отсеков происходит уменьшение в них давления. Впускной клапан открывается и дизтопливо попадает во внутрь.

При движении стержней к верху, давление увеличивается и происходит закрытие клапана. Для того, чтобы регулировать поступление дизтоплива в систему достаточно оборотов самого двигателя. Он и является главным дозатором. В соотношении с сигналом электронных блочных механизмов производится закрытие клапана и регулировка дизтоплива, попадающего в систему.

Регулировка топливного насоса высокого давления

Для выполнения проверки и регулировки топливных насосов лучше всего довериться квалифицированным специалистам. Регулировка насосов осуществляется на специальном оборудовании в виде стендов.

Регулировка насоса осуществляется в комплектации с проверенными распылителями, которые имеют секционное соединение. Установка форсунок производится непосредственно на двигатель постепенно, в соотношении с секционными механизмами насоса.

Во время проверки топливных насосов следует контролировать как начальный этап подачи топлива, так и процесс его движения. Перед началом регулировки следует выполнить такие действия:

Проверка герметичности клапанных механизмов с помощью их прессования дизельным топливом. Топливо подают через подводящие каналы, для проверки давления используется манометр. Учтите, что присутствие течи на штуцерах насоса недопустимо.

Для определения начала поступления топлива к механизмам следует повернуть сортировальный вал под определенным углом. Для вращения данного механизма используют полумуфту ведомого типа. При этом, положение реек должно иметь соотношение с максимальной подачей.

Для того, чтобы определить начало поступления топлива следует внимательно следить за истечением его из труб. Каждая из секций должна подавать топливо в определенное время. Расхождение между показателями должно быть не более двадцати единиц. Установка пяты толкателя производится под поршневой секцией и выбирается в соотношении с номерными показателями нанесенными на пяте.

strport.ru

Устройство топливных насосов высокого и низкого давления

Подобно человеческому сердцу, топливный насос обеспечивает циркуляцию горючего в топливной системе. Для бензиновых моторов эту роль выполняет электрический бензонасос, а для дизелей – топливный насос высокого давления (ТНВД).

Этот агрегат выполняет две функции: он нагнетает горючее в форсунки в строго определенном количестве и определяет момент начала его впрыскивания в цилиндры. Вторая задача аналогична изменению угла опережения зажигания у бензиновых моторов. Однако с тех пор, как появились аккумуляторные системы впрыска, момент впрыска регулируется электроникой, управляющей форсунками.

Основным элементом топливного насоса высокого давления является плунжерная пара. Подробно ее устройство и принцип работы в данной статье рассматриваться не будут. Если говорить коротко, то плунжерная пара – это длинный поршень небольшого диаметра (его длина в несколько раз превышает диаметр), и рабочий цилиндр, очень точно и плотно друг к другу подогнанные, зазор составляет максимум 1-3 мкм (по этой причине, в случае выхода из строя, меняется пара целиком). В цилиндре располагается один или два впускных канала, через них внутрь поступает топливо, которое затем выталкивается поршнем (плунжером) через выпускной клапан.

Принцип работы плунжерной пары схож с работой двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Двигаясь вниз, плунжер создает разрежение внутри цилиндра и открывает впускной канал. Топливо, повинуясь законам физики, устремляется заполнить разреженное пространство внутри цилиндра. После этого поршень начинает подниматься. Вначале он перекрывает впускной канал, затем поднимает давление внутри цилиндра, вследствие чего открывается выпускной клапан, и горючее под давлением поступает к форсунке.

Типы топливных насосов высокого давления

Существует три типа ТНВД, они имеют разное устройство, но одно предназначение:

В первом из них, топливо в каждый цилиндр нагнетает отдельная плунжерная пара, соответственно, количество пар равно количеству цилиндров. Схема распределительного топливного насоса высокого давления, в значительной мере отличается от схемы рядного. Отличие заключается в том, что горючее нагнетается ко всем цилиндрам посредством одной или нескольких плунжерных пар. Магистральный насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого оно в последствии распределяется по цилиндрам.

В авто с бензиновыми двигателями, с системой непосредственного впрыска, горючее качает электрический топливный насос высокого давления, однако оно (давление) там в разы меньше.

Рядный топливный насос высокого давления

Как уже было сказано, он имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Его устройство довольно просто. Пары размещены в корпусе, внутри которого имеются подводные и отводные топливные каналы. В нижней части корпуса находится кулачковый вал с приводом от коленвала, плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам пружинами.

Принцип работы такого топливного насоса не отличается большой сложностью. Кулачок при вращении набегает на толкатель плунжера, заставляя его и плунжер двигаться вверх, сжимая горючее, находящееся в цилиндре. После перекрытия выпускного и впускного каналов (именно в такой последовательности), давление начинает подниматься до значения, после которого открывается нагнетательный клапан, после чего дизтопливо подается к соответствующей форсунке. Данная схема напоминает работу газораспределительного механизма двигателя.

Для регулирования количества поступающего топлива, и момента его подачи, применяется либо механический способ, либо электрический (такая схема предполагает наличие управляющей электроники). В первом случае количество подаваемого горючего изменяется поворотом плунжера. Схема очень проста: на нем имеется шестерня, она находится в зацеплении с рейкой, которая, в свою очередь, связана с педалью акселератора. Верхняя поверхность плунжера имеет наклон, благодаря чему изменяется момент закрытия впускного отверстия в цилиндре, а значит, и количество горючего.

Момент подачи топлива нужно менять при изменении величины оборотов коленвала. Для этого на кулачковом валу имеется центробежная муфта, внутри которой расположены грузики. С ростом оборотов они расходятся, и кулачковый вал поворачивается относительно привода. В результате, при повышении оборотов, топливный насос обеспечивает более ранний впрыск, а с уменьшением – более поздний.

Устройство рядных ТНВД обеспечивает им весьма высокую надежность и неприхотливость. Поскольку смазывание происходит моторным маслом из смазочной системы силового агрегата, это делает их пригодными для работы на низкокачественном дизтопливе.

Устанавливаются рядные ТНВД на средние и тяжелые грузовики. На легковые автомобили их полностью перестали устанавливать в 2000 году.

Распределительный топливный насос высокого давления

В отличие от топливного насоса рядного, распределительный имеет только одну или две плунжерных пары, которые снабжают топливом все цилиндры. Основные преимущества подобных топливных насосов – меньшая масса и размеры, а также более равномерная подача топлива. Главный минус один – их срок службы намного меньше из-за большой нагруженности, поэтому их применяют только на легковых автомобилях.

Существует три типа распределительных ТНВД:

  1. с торцевым кулачковым приводом;
  2. с внутренним кулачковым приводом (роторные насосы);
  3. с внешним кулачковым приводом.

Устройство первых двух типов насосов обеспечивает им больший срок эксплуатации, по сравнению с последним, ведь силовых нагрузок на узлы приводного вала, от давления топлива, в них нет.

Схема работы распределительного топливного насоса первого типа выглядит следующим образом. Основной элемент – плунжер-распределитель, который, помимо поступательно-возвратного движения, вращается вокруг своей оси, и тем самым нагнетает и распределяет горючее между цилиндрами. В действие он приводится кулачковой шайбой, обегающей по роликам неподвижное кольцо.

Количество поступающего топлива регулируется как механическим путем, при помощи вышеописанной центробежной муфты, так и посредством электромагнитного клапана, на который подается электрический сигнал. Опережение впрыска топлива определяется поворотом неподвижного кольца на определенный угол.

Роторная схема предполагает несколько иное устройство распределительного топливного насоса. Условия работы такого насоса несколько отличается от того, как работает ТНВД с торцевым кулачковым приводом. Горючее нагнетается и распределяется, соответственно, двумя противолежащими плунжерами и распределительной головкой. Вращением головки обеспечивается перенаправление топлива к соответствующим цилиндрам.

Магистральный ТНВД

Магистральный топливный насос гонит горючее в топливную рампу и обеспечивает более высокое давление, по сравнению с рядным и распределительным насосами. Схема его работы несколько иная. Топливо может нагнетаться одним, двумя или тремя плунжерами, приводимыми в действие кулачковой шайбой или валом.

Подача горючего регулируется электронным дозирующим клапаном. Нормальное состояние клапана – открытое, когда поступает электрический сигнал, он частично закрывается и тем самым регулирует количество топлива, попадающего в цилиндры.

Что такое ТННД

Топливный насос низкого давления, необходим для снабжения горючим топливного насоса высокого давления. Он, как правило, установлен или на корпусе ТНВД или отдельно, и закачивает топливо из бензобака, через фильтры грубой, а после и тонкой очистки, непосредственно в насос высокого давления.

Принцип его работы следующий. В действие он приводится эксцентриком, расположенном на кулачковом валу ТНВД. Толкатель, прижатый к штоку, заставляет двигаться шток с поршнем. В корпусе насоса имеются входной и выходной каналы, которые перекрываются клапанами.

Схема работы ТННД следующая. Рабочий цикл топливного насоса низкого давления состоит из двух тактов. Во время первого, подготовительного, поршень перемещается вниз и в цилиндр всасывается топливо из бака, нагнетательный клапан при этом закрыт. При движении поршня вверх входной канал перекрывается всасывающим клапаном, и под нарастающим давлением открывается выпускной клапан, через который горючее поступает в фильтр тонкой очистки и далее в ТНВД.

Поскольку топливный насос низкого давления имеет производительность большую, чем требуется для работы мотору, поэтому часть горючего выталкивается в полость под поршнем. В результате поршень, теряет контакт с толкателем и зависает. По мере выработки топлива поршень вновь опускается, и насос возобновляет работу.

Вместо механического, на автомобиле может быть установлен электрический ТННД. Довольно часто он встречается на машинах, которые оснащаются насосами фирмы Bosch (Opel, Audi, Peugeot и др.). Устанавливается электрический насос только на легковые автомобили и небольшие микроавтобусы. Помимо основной функции, он служит для прекращения подачи горючего в случае аварии.

Работать электрический ТННД начинает одновременно со стартером и продолжает нагнетать горючее с постоянной скоростью, пока мотор не будет заглушен. Лишнее топливо, через перепускной клапан сливается обратно в бак. Размещается электрический насос либо внутри топливного бака, либо за его пределами, между баком и фильтром тонкой очистки.

ZnanieAvto.ru

Назначение, устройство и работа системы питания топливом

Категория:

   Устройство эксплуатация камаз 4310

Назначение, устройство и работа системы питания топливом

Система питания двигателя топливом предназначена для размещения запаса топлива на автомобиле, очистки, распыления топлива и равномерного распределения его по цилиндрам в соответствии с порядком работы двигателя.

В двигателе КамАЗ-740 применена система питания топливом раздельного типа (т. е. функции топливного насоса высокого давления и форсунки разделены). Она включает в себя (рис. 37) топливные баки, топливный фильтр грубой очистки, топливный фильтр тонкой очистки, топливоподкачивающий насос* низкого давления, насос ручной прокачки топлива, топливный насос высокого давления (ТНВД) с всережимным регулятором и автоматической муфтой опережения впрыска топлива, форсунки, топливопроводы высокого и низкого давления и контрольно-измерительные приборы.

Топливо из топливного бака под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом, через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления подается к топливному насосу высокого давления. В соответствии с порядком работы двигателя (1—5—4—2—6—3—7—8) ТНВД подает топливо под высоким давлением и определенными порциями через форсунки в камеры сгорания цилиндров двигателя. Форсунками топливо распыляется. Излишки топлива, а вместе с ними и попавший в систему воздух через перепускной клапан ТНВД и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки отводятся в топливный бак. Топливо, просочившееся через зазор

Рис. 37. Система питания двигателя топливом: 1 — бак топливный; 2 — топливопровод к фильтру грубой очистки; 3 — тройник; 4 — фильтр грубой очистки топлива; 5 — сливной дренажный топливопровод форсунок левого ряда; 6 — форсунка; 7 — подводящий топливопровод к насосу низкого давления; 8 — топливопровод высокого давления; 9 — ручной топливоподкачивающий насос; 10 — топ-ливоподкачивающий насос низкого давления; 11 — топливопровод к фильтру тонкой очистки; 12 — топливный насос высокого давления; 13 — топливопровод к электромагнитному клапану; 14 — электромагнитный клапан; /5—сливной дренажный топливопровод форсунок правого ряда; 16 — свеча факельная; П — дренажный топливопровод насоса высокого давления; 18 — фильтр тонкой очистки топлива; 19 — подводящий топливопровод к насосу высокого давления; 20 — дренажный топливопровод фильтра тонкой очистки топлива; 21 — сливной топливопровод; 22 — кран распределительный

Рис. 38. Топливный бак: 1 — дно; 2 — перегородка; 3 — корпус; 4 — пробка сливного крана; 5 — наливная труба; 6 — пробка наливной трубы; 7 —стяжная лента; 8 — кронштейн крепления бака

Топливные баки (рис. 38) предназначены для размещения и хранения на автомобиле определенного.запаса топлива. На автомобиле КамАЗ-4310 установлено два бака емкостью по 125 л каждый. Расположены они по обеим сторонам автомобиля на лонжеронах рамы. Бак состоит из двух половин, выштампован-ных из листовой стали и соединенных сваркой; для предохранения от коррозии освинцован изнутри.

Внутри бака имеются две перегородки, которые служат для смягчения гидравлических ударов топлива о стенки при движении автомобиля. Бак оборудован заливной горловиной с выдвижной трубой, фильтрующей сеткой и герметичной крышкой. В верхней части бака установлены датчик указателя уровня топлива реостатного типа, трубка, выполняющая роль воздушного клапана. В нижней части бака размещены заборная трубка и штуцер с краном для слива отстоя. На конце заборной трубки имеется сетчатый фильтр.

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 39) предназначен для предварительной очистки топлива, поступающего в топливопод-качивающий насос. Установлен с левой стороны на раме автомобиля. Он состоит из корпуса, отражателя с фильтрующей сеткой, распределителя, успокоителя, стакана фильтра, подводящего и отводящего штуцеров с прокладками. Стакан с крышкой соединяется четырьмя болтами через резиновую уплотнитель-«ую прокладку. В нижнюю часть стакана ввертывается сливная пробка.

Топливо, поступающее через подводящий штуцер из топливного бака, подается к распределителю. Крупные посторонние частицы и вода собираются в нижней части стакана. Из верхней части топливо через сетчатый фильтр подводится к отводящему штуцеру, а из него — к топливопод-качивающему насосу.

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 40) предназначен для окончательной очистки топлива перед поступлением его в топливный насос высокого давления. Фильтр установлен в задней части двигателя в самой высокой точке системы питания. Такая установка обеспечивает сбор воздуха, попавшего в систему питания, и его удаление в топливный бак через клапан-жиклер. Фильтр состоит из корпуса,

двух фильтрующих элементов, двух колпаков с приваренными стержнями, клапана-жиклера, подводящего и отводящего штуцеров с уплотнительными прокладками, элементов уплотнения. Корпус отлит из алюминиевого сплава. В нем выполнены каналы для подвода и отвода топлива, полость для установки клапана-жиклера и кольцевые проточки для установки колпаков.

Сменные картонные фильтрующие элементы изготовлены из высокопористого картона типа ЭТФЗ. Торцевое уплотнение элементов осуществляется верхними и нижними уплотнителями. Плотное прилегание элементов к корпусу фильтра обеспечивается пружинами, устанавливаемыми на стержни колпаков.

Клапан-жиклер предназначен для удаления воздуха, попавшего в систему питания. Он установлен в корпусе фильтра и состоит из колпака, пружины клапана, пробки, регулировочной шайбы, уплотнительной шайбы. Клапан-жиклер открывается, когда давление в полости перед клапаном равно 0,025… 0,045 МПа (0,25…0,45 кгс/см2), а при давлении 0,22±0,02 МПа (2,2±0,2 кгс/см2) начинает перепускаться топливо.

Топливо под давлением от топливоподкачивающего насоса заполняет внутреннюю полость колпака и продавливается через фильтрующий элемент, на поверхности которого остаются механические примеси. Очищенное топливо с внутренней полости фильтрующего элемента подается к впускной полости ТНВД.

Рис. 39. Фильтр грубой очистки топлива: 1 — пробка сливная; 2 — стакан; 3 — успокоитель; 4 — сетка фильтрующая; 5 — отражатель; 6 — распределитель; 7— болт; 8— фланец; 9— кольцо уплотнительное; 10 — корпус

Топливоподкачивающий насос низкого давления предназначен для подачи топлива через фильтры грубой и тонкой очистки к впускной полости ТНВД. Насос поршневого типа с приводом от эксцентрика кулачкового вала ТНВД. Давление подачи 0,05…0,1 МПа (0,5…1 кгс/см2). Насос установлен на задней крышке ТНВД. Топливоподкачивающий насос (рис. 41, 42) состоит из корпуса, поршня, пружины поршня, толкателя поршня, штока толкателя, пружины толкателя, направляющей втулки штока, впускного клапана, нагнетательного клапана.

Корпус насоса чугунный. В нем выполнены каналы и полости для поршня и клапанов. Полости под поршнем и над поршнем соединены каналом через нагнетательный клапан.

Толкатель предназначен для передачи усилия от эксцентрика кулачкового вала поршню. Толкатель роликового типа.

Эксцентрик кулачкового вала ТНВД через толкатель и шток сообщает поршню насоса (см. рис. 41) возвратно-поступательное движение.

Рис. 40. Фильтр тонкой очистки топлива: 1 — корпус; 2 — болт; 3 — шайба уплотнительная; 4 — пробка; 5, 6 — прокладки; 7 — элемент фильтрующий; 8 — колпак; 9 — пружина фильтрующего элемента; 10 — пробка сливная; 11 — стержень

При опускании толкателя поршень под действием пружина движется вниз. Во всасывающей полости а создается разрежение, впускной клапан открывается и пропускает топливо в над-поршневую полость. Одновременно топливо из подпоршневой полости через фильтр тонкой очистки поступает во впускные каналы ТНВД. При движении поршня вверх впускной клапан закрывается и топливо из надпоршневой полости через нагнетательный клапан поступает в полость под поршнем. Когда давление в нагнетательной магистрали б повышается, поршень прекращает вслед за толкателем двигаться вниз, а остается в положении, которое определяется равновесием сил от давления топлива с одной стороны и усилия пружины с другой. Таким образом, поршень совершает не полный ход, а частичный. Тем самым производительность насоса будет определяться расходом топлива.

Ручной топливоподкачивающий насос (см. рис. 42) предназначен для заполнения системы топливом и удаления из нее воздуха. Насос поршневого типа, крепится на корпусе топли-воподкачивающего насоса через уплотняющую медную шайбу.

Насос состоит из корпуса, поршня, цилиндра, штока поршня и рукоятки, опорной тарелки, впускного клапана (общего с топливоподкачивающим насосом).

Заполнение и прокачивание системы осуществляется движением рукоятки со штоком вверх-вниз. При движении рукоятки вверх в подпоршневом пространстве создается разрежение. Впускной клапан открывается и топливо поступает в полость над поршнем топливоподкачивающего насоса. При движении рукоятки вниз нагнетательный клапан топливоподкачивающего насоса открывается и топливо под давлением поступает в нагнетательную магистраль. Далее процесс повторяется.

После прокачки рукоятка должна быть плотно навернута на верхний резьбовой хвостовик цилиндра. При этом поршень ярижимается к резиновой прокладке, уплотняя впускную полость топливоподкачивающего насоса.

Рис. 41. Схема работы топливоподкачивающего насоса низкого давления и ручного топливоподкачивающего насоса: 1 — эксцентрик привода насоса; 2 — толкатель; 3 — поршень; л – впускной клапан; 5 — ручной насос; 6 — нагнетательный 4 клапан

Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи дозированных порций топлива под высоким давлением в цилиндры двигателя в соответствии с порядком их работы.

Рис. 42. Топливоподкачивающий насос: 1 — эксцентрик привода насоса; 2 — ролик толкателя; 3 — корпус (цилиндр) насоса; 4 — пружина толкателя; 5 — шток толкателя; 6 — втулка штока; 7 — поршень; 8 — пружина поршня; 9 — корпус насоса высокого давления; 10 — седло впускного клапана; 11— корпус топливоподкачивающего насоса низкого давления; 12 — впускной клапан; 13 — пружина клапана; /4 — ручной подкачивающий насос; 15 — шайба; 16 — пробка нагнетательного клапана; 17 — пружина нагнетательного клапана; 18 — нагнетательный клапан топливного насоса низкого давления

Рис. 43. Топливный насос высокого давления: 1 — задняя крышка регулятора; 2, 3 — ведущая и промежуточная шестерни регулятора частоты вращения; 4— ведомая шестерня регулятора с державкой грузов; 5 — ось груза; 6 — груз; 7—муфта грузов; 8 — палец рычага; 9 — корректор; 10 — рычаг пружины регулятора; 11 — рейка; 12 — втулка рейки; 13 — редукционный клапан; 14 — пробка рейки; 15 — ыуфта опережения впрыска топлива; 16 — кулачковый вал; 17, — корпус насоса; 18 — насосная секция

Насос установлен в развале блока цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала через шестерню привода насоса. Направление вращения кулачкового вала со стороны привода — правое.

Насос состоит из корпуса, кулачкового вала (см. рис. 43), восьми насосных секций, всережимного регулятора частоты вращения, муфты опережения впрыска топлива и привода топливного насоса.

Корпус ТНВД предназначен для размещения насосных секций, кулачкового вала и регулятора частоты вращения. Отлит из алюминиевого сплава, в нем выполнены впускной и отсечной каналы и полости для установки и крепления насосных секций, кулачкового вала с подшипниками, шестерен привода регулятора, подводящих и отводящих топливных штуцеров. На заднем торце корпуса насоса крепится крышка регулятора, в которой расположен топливоподкачивающий насос низкого давления с насосом ручной подкачки топлива. Сверху крышки ввертывается штуцер с маслоподводящей трубкой для смазки деталей ТНВД под давлением. Масло из насоса сливается по трубке, соединяющей нижнее отверстие крышки регулятора с отверстием в развале блока. Верхняя полость корпуса ТНВД закрывается крышкой (см. рис. 44), на которой расположены рычаги управления регулятором частоты вращения и два защитных кожуха топливных секций насоса. Крышка устанавливается на двух штифтах и крепится болтами, а защитные кожухи — двумя винтами. На переднем торце корпуса насоса на выходе из отсечного канала ввернут штуцер с перепускным клапаном шарикового типа, поддерживающим избыточное давление топлива в насосе 0,06…0,08 МПа (0,6…0,8 кгс/см2). В нижней части корпуса насоса выполнена полость для установки кулачкового вала.

Кулачковый вал предназначен для сообщения движения плунжерам насосных секций и обеспечения своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя. Кулачковый вал изготавливается из стали. Рабочие поверхности кулачков и опорных шеек цементируются на глубину 0,7…1,2 мм. Благодаря К-об-разной конструкции насоса кулачковый вал имеет меньшую длину и, следовательно, обладает более высокой жесткостью. Вал вращается в двух конических подшипниках, внутренние обоймы которых напрессованы на шейки вала. Осевой зазор кулачкового вала 0,1 мм регулируется прокладками, устанавливаемыми под крышку подшипника. Для уплотнения кулачкового вала в крышке имеется резиновая манжета. На переднем конусном конце кулачкового вала на сегментной шпонке устанавливается автоматическая муфта угла опережения впрыска топлива. На заднем конце кулачкового вала монтируется упорная втулка, ведущая шестерня регулятора в сборе, а на призматической шпонке — фланец ведущей шестерни регулятора. Фланец выполнен вместе с эксцентриком привода топливопод-качивающего насоса. Крутящий момент от кулачкового вала на ведущую шестерню регулятора передается через фланец посредством резиновых сухарей. При вращении кулачкового вала усилие передается на роликовые толкатели и через пяты толкателей на плунжеры насосных секций. Каждый толкатель от поворота фиксируется сухарем, выступ которого входит в паз корпуса насоса. За счет изменения толщины пяты регулируется начало подачи топлива. При установке пяты большей толщины топливо начинает подаваться раньше.

Рис. 44. Крышка регулятора: 1 — болт регулирования пусковой подачи; 2 — рычаг останова; 3 — бол* регулирования хода рычага останова; 4 — болт ограничения максимальной частоты вращения; 5 — рычаг управления регулятором (рейкой топливного насоса); 6 — болт ограничения минимальной частоты вращения; I — работа; It — выключено

Насосная секция (рис. 45,а) — часть топливного насоса высокого давления, осуществляющая дозирование и подачу топлива к форсунке. Каждая насосная секция состоит из корпуРЗ, плунжерной пары, поворотной втулки, пружины плунжера, нагнетательного клапана, толкателя.

Корпус секции имеет фланец, при помощи которого секция крепится на шпильках, ввернутых в корпус насоса. Отверстия во фланце под шпильки имеют овальную форму. Это позволяет поворачивать насосную секцию для регулирования равномерности подачи топлива отдельными секциями. При повороте секции против часовой стрелки цикловая подача увеличивается, по часовой — уменьшается. В корпусе секции выполнены два отверстия для прохода топлива из каналов в насосе к отверстиям в плунжерной втулке (А, Б), отверстие для установки штифта, фиксирующего положение втулки и плунжера относительно корпуса секции, и прорезь для размещения поводка поворотной втулки.

Плунжерная пара (рис. 45, б) — узел насосной секции, непосредственно предназначенный для дозирования и подачи топлива. Плунжерная пара включает втулку плунжера и плунжер. Они представляют собой прецизионную пару. Изготавливаются из хромомолибденовой стали, подвергаются закалке с последующей обработкой глубоким холодом для стабилизации свойств материала. Рабочие поверхности втулки и плунжера азотируют.

Рис. 45. Секция топливного насоса высокого давления: а — конструкция; б — схема верхней части плунжерной пары; А — полость нагнетания топливного насоса; Б — полость отсечки; 1 — корпус насоса; 2— толкатель секции; 3 — пята толкателя; 4 — пружина: 5, 14— плунжер секции; 6, 13 — втулка плунжера; 7 — нагнетательный клапан; 8 — штуцер; 9 — корпус секции; 10 — отсечная кромка винтовой канавки плунжера; 11 — рейка; 12 — поворотная втулка плунжера

Плунжер является подвижной деталью плунжерной пары и выполняет роль поршня. Плунжер в верхней части имеет осевое сверление, две спиральные канавки, выполненные с двух сторон плунжера, и радиальное сверление, соединяющее осевое сверление и канавки. Спиральная канавка предназначена для изменения цикловой подачи топлива за счет поворота плунжера, а следовательно, и канавки относительно отсечного отверстия втулки плунжера. Поворот плунжера относительно втулки осуществляется рейкой топливного насоса через шипы плунжера. На наружной поверхности одного шипа имеется метка. При сборке секции метка на шипе плунжера и прорезь в корпусе секции для установки поводка поворотной втулки должны находиться с одной стороны. Наличие второй канавки обеспечивает гидравлическую разгрузку плунжера от боковых усилий. За счет этого повышается надежность работы насосной секции.

Уплотнение между втулкой и корпусом секции обеспечивается кольцом из маслобензостойкой резины, установленным в кольцевую канавку втулки.

Нагнетательный клапан и его седло выполняются из стали, закаливаются и обрабатываются глубоким холодом. Клапан и седло составляют прецизионную пару, в которой замена одной детали на одноименную из другого комплекта не допускается.

Нагнетательный клапан расположен на верхнем конце втулки и прижат к седлу пружиной. Седло нагнетательного клапана прижато к втулке плунжера торцевой поверхностью штуцера через уплотнительную текстолитовую прокладку.

Нагнетательный клапан грибкового типа с цилиндрической направляющей частью. Радиальное отверстие диаметром 0,3 мм служит для корректировки цикловой подачи при частоте вращения кулачкового вала 600…1000 мин-1. Корректировка осуществляется за счет возрастания дросселирующего действия клапана в период отсечки подачи, в результате чего снижается количество топлива, перетекающего из топливопровода высокого давления в надплунжерное пространство. Разгрузка топливопровода от высокого давления осуществляется за счет перемещения при посадке направляющей клапана в канале седла. Верхняя часть направляющей выполняет роль поршенька, отсасывающего топливо из топливопровода.

Всережимный регулятор частоты вращения. Двигатели внутреннего сгорания должны работать на заданном установившемся (равновесном) режиме, характеризуемом постоянством частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и других параметров. Такой режим работы может поддерживаться только при условии равенства крутящего момента двигателя моменту сопротивления движению. Однако в процессе эксплуатации это равенство часто нарушается вследствие изменения нагрузки или задаваемого режима, поэтому значение параметров (частоты вращения и др.) отклоняется от заданных. Для восстановления нарушенного режима работы двигателя применяется регулирование. Регулирование может осуществляться вручную путем воздействия на орган управления (рейку топливного насоса) или при помощи специального прибора, называемого автоматическим регулятором частоты вращения. Таким образом, регулятор частоты вращения предназначен для поддержания заданной водителем частоты вращения коленчатого вала путем автоматического изменения цикловой подачи топлива в зависимости от нагрузки.

На двигателе КамАЗ установлен всережимный центробежный регулятор частоты вращения прямого действия. Он размещен в развале корпуса ТНВД, а управление выведено на крышку насоса.

Регулятор имеет следующие элементы (рис. 46): – задающее устройство; – чувствительный элемент; – сравнивающее устройство; – исполнительный механизм;

– привод регулятора.

В задающее устройство входят рычаг управления регулятором, рычаг пружины, пружина регулятора, рычаг регулятора, рычаг с корректором, регулировочные болты ограничения частоты вращения.

К чувствительному элементу относятся вал регулятора с державкой грузов, грузы с роликами, упорный подшипник, муфта регулятора с пятой.

К сравнивающему устройству относится рычаг муфты грузов, с помощью которого передается движение муфты регулятора исполнительному механизму (рейкам).

К исполнительному механизму относятся рейки топливного насоса, рычаг реек (дифференциальный рычаг).

В привод регулятора входят ведущая шестерня регулятора, промежуточная шестерня 6, шестерня регулятора, выполненная за одно целое с валом всережимного регулятора.

Для останова двигателя имеется устройство, в которое входят рычаг останова, пружина рычага останова, стартовая пружина, ограничительный болт регулировки хода рычага останова, болт регулировки пусковой подачи.

Управление подачей топлива осуществляется с помощью ножного и ручного приводов.

Вращение ведущей шестерне регулятора передается через-резиновые сухари. Сухари, являясь упругими элементами, гасят колебания, связанные с неравномерностью вращения вала. Уменьшение высокочастотных колебаний приводит к снижению износа сочленений основных деталей регулятора. От ведущей шестерни вращение к ведомой шестерне передается через промежуточную шестерню.

Ведомая шестерня выполнена заодно с державкой грузов, вращающейся на двух шарикоподшипниках. При вращении державки грузы под действием центробежных сил расходятся и через упорный подшипник перемещают муфту, муфта, упираясь в палец, в свою очередь, перемещает рычаг муфты грузов.

Рычаг муфты грузов одним концом крепится на оси рычагов регулятора, другим через штифт соединен с рейкой топливного насоса. На оси также крепится рычаг регулятора, другой конец которого перемещается до упора в регулировочный болт подачи топлива. Рычаг муфты грузов воздействует на рычаг регулятора через корректор. Рычаг управления регулятором жестко связан с рычагом пружины регулятора.

Рис. 46. Регулятор частоты вращения: 1 — крышка задняя; 2 — гайка; 3 — шайба; 4 — подшипник; 5 — прокладка регулировочная; 6 — шестерня промежуточная; 7 — прокладка задней крышки регулятора; 8 — кольцо стопорное; 9— державка грузов; 10 — ось груза; 11 — подшипник упорный; 12 — муфта; 13 — груз; 14 — палец; 15 — корректор; 16 — возвратная пружина рычага останова; 17 — болт; 18 — втулка; 19 — кольцо; 20 — рычаг пружины регулятора; 21 — шестерня ведущая: 22 — сухарь ведущей шестерни; 23 — фланец ведущей шестерни; 24 — регулировочный болт подачи топлива; 25 — рычаг стартовой

Стартовая пружина присоединена к рычагу стартовой пружины и рычагу реек. Рейки, в свою очередь, связаны с поворотными втулками насосных секций. Снижение степени неравномерности регулятора на малых частотах вращения коленчатого вала достигается за счет изменения плеча приложения усилия пружины регулятора к рычагу регулятора.

Повышение чувствительности регулятора обеспечивается качественной обработкой трущихся поверхностей подвижных деталей регулятора и насоса, надежной смазкой их и увеличением угловой скорости вращения муфты грузов в два раза па отношению к кулачковому валу насоса за счет передаточного числа приводных шестерен регулятора.

На двигателе установлен регулятор частоты вращения с корректором дымности, который встроен в рычаг муфты грузов. Корректор, уменьшая подачу топлива, позволяет снизить дымление двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала (1000…1400 мин).

Заданный скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом управления регулятором, который поворачивается и через рычаг пружины увеличивает ее натяжение. Под воздействием этой пружины рычаг через корректор воздействует на рычаг муфты, который перемещает рейки, связанные с поворотными втулками плунжеров, в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения коленчатого вала увеличивается.

Центробежная сила вращающихся грузов через упорный подшипник, муфту и рычаг муфты грузов передается на рейку топливного насоса, которая через дифференциальный рычаг соединена с другой рейкой. Перемещение реек центробежной силой грузов вызывает уменьшение подачи топлива.

Регулируемый скоростной режим зависит от соотношения силы пружины регулятора и центробежной силы грузов при установленной частоте вращения коленчатого вала. Чем больше натянута пружина регулятора, тем при более высоком скоростном режиме его грузы могут изменить положение рычага регулятора в сторону ограничения подачи топлива в цилиндры двигателя. Устойчивый режим работы двигателя будет в том случае, если центробежная сила грузов будет равна силе пружины регулятора. Каждому положению рычага управления регулятором соответствует определенная частота вращения коленчатого вала.

При заданном положении рычага управления регулятором в случае уменьшения нагрузки на двигатель (движение на спуск) частота вращения коленчатого вала, а следовательно, и вала привода регулятора повышается. В этом случае центробежная сила грузов возрастает и они расходятся.

Грузы воздействуют на упорный подшипник и, преодолевая усилие пружины, заданное водителем, поворачивают рычаг регулятора и перемещают рейки в сторону уменьшения подачи по тех пор, пока не установится подача топлива, соответствующая условиям движения. Заданный скоростной режим работы двигателя восстановится.

С увеличением нагрузки (движение на подъем) частота вращения, а следовательно, и центробежные силы грузов уменьшаются. Усилие пружины через рычаги 31, 32, воздействуя на муфту, перемещает ее и сближает грузы. При этом рейки перемещаются в сторону увеличения подачи топлива до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала не достигнет величины, заданной условиями движения.

Таким образом, всережимный регулятор поддерживает любой заданный водителем режим движения.

При работе двигателя на номинальной частоте вращения и полной подаче топлива Г-образный рычаг 31 упирается в регулировочный болт 24. В случае увеличения нагрузки частота вращения коленчатого вала и вала регулятора начинает снижаться. При этом нарушается равновесие между силой пружины регулятора и центробежной силой его грузов, приведенной к оси рычага регулятора. И за счет избыточной силы пружины корректора плунжер корректора перемещает рычаг муфты в сторону увеличения подачи топлива.

Таким образом, регулятор частоты вращения не только поддерживает работу двигателя на заданном режиме, но и обеспечивает подачу в цилиндры дополнительных порций топлива при работе с перегрузкой.

Выключение подачи топлива (останов двигателя) осуществляется поворотом рычага останова до упора в болт регулировки хода рычага останова. Рычаг, преодолевая усилие пружины (установленной на рычаге), повернет за палец рычаг регулятора. Рейки перемещаются до полного выключения подачи топлива. Двигатель останавливается. После остановки рычаг останова под действием возвратной пружины возвращается в положение РАБОТА, а стартовая пружина через рычаг реек вернет рейки топливного насоса в сторону пусковой подачи топлива (195…210 мм3/цикл).

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива. В дизелях топливо впрыскивается в воздушный заряд. Топливо не может мгновенно воспламениться, а должно пройти подготовительную фазу, во время которой осуществляется перемешивание топлива с воздухом и его испарение. При достижении температуры самовоспламенения смесь воспламеняется и быстро начинает гореть. Этот период сопровождается резким нарастанием давления и повышением температуры. Для того чтобы получить наибольшую мощность, необходимо, чтобы сгорание топлива произошло в минимальном объеме, т. е. когда поршень находится в ВМТ. С этой целью топливо всегда впрыскивается еще до прихода поршня в ВМТ.

Угол, определяющий положение коленчатого вала относительно ВМТ в момент начала впрыска топлива, называется углом опережения впрыска топлива. Конструкция привода топливного насоса дизеля КамАЗ обеспечивает впрыск топлива за 18° до прихода поршня в ВМТ при такте сжатия.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя время на подготовительный процесс уменьшается и воспламенение может начаться после ВМТ, что приведет к снижению полезной работы. Для того чтобы получить наибольшую работу с увеличением частоты вращения коленчатого вала, топливо необходимо впрыскивать раньше, т. е. увеличивать угол опережения впрыска топлива. Это можно сделать за счет поворота кулачкового вала в сторону его вращения относительно привода. Для этой цели между кулачковым валом ТНВД и его приводом устанавливается муфта опережения впрыска топлива. Применение муфты значительно улучшает пусковые качества дизеля и его экономичность на различных скоростных режимах.

Таким образом, муфта опережения впрыска топлива предназначена для изменения момента начала подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На КамАЗ-740 применена автоматическая муфта центробежного типа прямого действия. Диапазон регулирования угла опережения впрыска топлива 18…28°.

Муфта установлена на коническом конце кулачкового вала ТНВД на сегментной шпонке и крепится кольцевой гайкой с пружинной шайбой. Она изменяет момент впрыска топлива за счет дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время работы двигателя относительно вала привода насоса высокого давления (рис. 47).

Автоматическая муфта (рис. 47, а) состоит из корпуса, ведущей полумуфты с пальцами, ведомой полумуфты с осями грузов, грузов с пальцами, проставок, стаканов пружин, пружин, регулировочных прокладок и упорных шайб.

Корпус муфты чугунный. На переднем торце выполнено два резьбовых отверстия для заполнения муфты моторным маслом. Корпус наворачивается на ведомую полумуфту и стопорится. Уплотнение между корпусом и ведущей полумуфтой и ступицей ведомой полумуфты осуществляется двумя резиновыми манжетами, а между корпусом и ведомой полумуфтой — кольцом из маслобензостойкой резины.

Ведущая полумуфта установлена на ступице ведомой и может поворачиваться относительно нее. Привод муфты осуществляется от приводного вала ТНВД (рис. 47, б). В ведущей полумуфте выполнено два пальца, на которых установлены проставки. Проставка упирается одним концом в палец груза, а другим скользит по профильному выступу грузов.

Ведомая полумуфта установлена на конусной части кулачкового вала ТНВД. В полумуфту запрессованы две оси грузов и нанесена метка для установки угла опережения впрыска топлива. Грузы качаются на осях в плоскости, перпендикулярной оси вращения муфты. В грузах имеются профильные выступы и пальцы. На грузы действуют усилия пружин.

Рис. 47. Автоматическая муфта опережения впрыска топлива: а — автоматическая муфта: 1 — ведущая полумуфта; 2, 4 — манжеты; 3 — втулка ведущей полумуфты; 5 — корпус; 6 — регулировочная прокладка; 7 — стакан пружины; 8 — пружина; 9, 15 — шайбы; 10 — кольцо; 11 — груз с пальцем; 12 — про-ставка с осью; 13 — ведомая полумуфта; 14 — уплотнительное кольцо; 16 — ось грузов

б — привод автоматической муфты и установка ее по меткам; 1 — метка ня заднем фланце полумуфты; II — метка на муфте опережения впрыска; III — метка на корпусе топливного насоса; 1 — автоматическая муфта опережения впрыска; 2 — ведомая полумуфта привода; 3 — болт; 4 — фланец полумуфты привода

При минимальной частоте вращения коленчатого вала центробежная сила грузов невелика и они удерживаются усилием пружин. В этом случае расстояние между осями грузов (на ведомой полумуфте) и пальцами ведущей полумуфты будет максимальным. Ведомая часть муфты отстает от ведущей на максимальный угол. Следовательно, угол опережения впрыска топлива будет минимальный.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил, преодолевая сопротивление пружин, расходятся. Проставки скользят по профильным выступам грузов и поворачиваются вокруг осей пальцев грузов. Так как в отверстие проставок входят пальцы ведущей полумуфты, то расхождение грузов приводит к тому, что расстояние между пальцами ведущей полумуфты и осями грузов будет уменьшаться, т. е. будет уменьшаться и угол отставания ведомой полумуфты от ведущей. Ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей на некоторый угол по ходу вращения муфты (направление вращения правое). Поворот ведомой полумуфты вызывает проворачивание кулачкового вала ТНВД, что приводит к более раннему впрыску топлива относительно ВМТ.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов уменьшается и они под действием пружины начинают сходиться. Ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в сторону, противоположную вращению, уменьшая угол опережения впрыска топлива.

Форсунка предназначена для впрыска топлива в цилиндры “двигателя, распыления и распределения его по объему камеры сгорания. На двигателе КамАЗ-740 устанавливаются форсунки закрытого типа с многодырочным распылителем и гидравлически управляемой иглой. Давление начала подъема иглы 20… 22,7 МПа (200…227 кгс/см2). Форсунка устанавливается в гнездо головки цилиндра и крепится скобой. Уплотнение форсунки в гнезде головки цилиндра осуществляется в верхнем поясе резиновым кольцом 7 (рис. 48), в нижнем — конусом гайки распылителя и медной шайбой. Форсунка состоит из корпуса 6, гайки распылителя 2, распылителя, проставки 3, штанги 5, пружины, опорной и регулировочных шайб и штуцера форсунки с фильтром.

Корпус форсунки изготовлен из стали. В верхней части корпуса выполнены резьбовые отверстия для установки штуцера с фильтром и штуцера дренажного трубопровода (см. рис. 37). В корпусе выполнены топливоподводящий канал и канал для отвода топлива, просачивающегося во внутреннюю полость корпуса.

Рис. 48. Форсунка: а — с регулировочными шайбами; б —с наружной регулировкой; 1 — корпус распылителя; 2 — гайка распылителя; 3 — проставка; 4 — установочные штифты; 5 — штанга; 6 — корпус; 7 и 16 — уплотнительные кольца; 8 — штуцер; 9 — фильтр; 10 — уплотнительная втулка; 11 и 12 — регулировочные шайбы; 13 — пружина; 14 — игла распылителя; 15 — упор пружины;. 17 — эксцентрик

Гайка распылителя предназначена для соединения распылителя с корпусом форсунки.

Распылитель — узел форсунки, осуществляющий распыление и формирование струй впрыскиваемого топлива.

Корпус распылителя и игла составляют прецизионную пару, в которой замена одной какой-либо детали не допускается. Корпус изготовлен из хромоникелеванадиевой стали и подвергнут специальной термообработке (цементация, закалка с последующей обработкой глубоким холодом) для получения высокой твердости и износостойкости рабочих поверхностей. В корпусе распылителя выполнены кольцевая канавка и канал для подвода топлива в полость корпуса распылителя, а также два отверстия для штифтов, обеспечивающих фиксацию корпуса распылителя относительно корпуса форсунки. В нижней части корпуса выполнены четыре сопловых отверстия. Их диаметр 0,3 мм. Для обеспечения равномерного распределения топлива по объему камеры сгорания сопловые отверстия выполнены под разными углами. Это вызвано тем, что форсунка относительно оси цилиндра расположена под углом 21°.

Игла распылителя предназначена для запирания распыляющих отверстий после впрыска топлива. Игла выполнена из инструментальной стали и также подвергнута специальной обработке. С целью повышения срока службы распылителя и иглы запорная часть иглы выполнена двухконусной.

Проставка предназначена для фиксации корпуса распылителя относительно корпуса форсунки.

Штанга — подвижная деталь форсунки, предназначена для передачи усилия от пружины форсунки к игле распылителя.

Пружина форсунки предназначена для обеспечения необходимого давления подъема иглы. Натяжение пружины осуществляется регулировочными шайбами, которые устанавливаются между опорной шайбой и торцем внутренней полости корпуса форсунки. Изменение толщины шайб на 0,05 мм приводит к изменению давления начала подъема иглы на 0,3…0,35 МПа (3…3,5 кгс/см2). В форсунках второго типа (рис. 48,6) регулировка пружины производится поворотом эксцентрика 17.

Совместная работа насосной секции ТНВД и форсунки. Водитель, воздействуя на педаль подачи топлива через систему тяг и рычагов, задающее устройство всережимного регулятора, рейки топливного насоса, поворотные втулки, поворачивает плунжер. Тем самым устанавливает определенное расстояние между отсечным отверстием и отсечной кромкой винтовой канавки, обеспечивая определенную цикловую подачу топлива.

Плунжер под действием кулачкового вала совершает возвратно-поступательное движение. При движении плунжера вниз нагнетательный клапан, нагруженный пружиной, закрыт и в надплунжерной полости создается разрежение.

После открытия верхней кромкой плунжера впускного отверстия во втулке топливо из топливного канала под давлением 0,05…0,1 МПа (0,5… 1 кгс/см2) от топливоподкачивающего насоса поступает в надплунжерное пространство (рис. 49,а).

В начале движения (рис. 49, б) плунжера вверх часть топлива вытесняется через впускное и отсечное отверстия втулки в топливоподводящий канал. Момент начала подачи топлива определяется моментом перекрытия впускного отверстия втулки верхней кромкой плунжера. С этого момента при движении плунжера вверх происходит сжатие топлива в надплунжерной полости, а после достижения давления, при котором открывается нагнетательный клапан,— в трубопроводе высокого давления и форсунке.

Рис. 49. Схема работы насосной секции: а — заполнение надплунжерной полости; б — начало подачи; в — конец подачи

Когда давление топлива в указанной полости становится более 20 МПа (200 кгс/см2), игла распылителя поднимается вверх и открывает доступ топлива к сопловым отверстиям распылителя, через которые и происходит впрыск топлива под высоким давлением в камеру сгорания.

При движении плунжера вверх, когда отсечная кромка винтовой канавки достигнет уровня отсечного отверстия, наступает момент окончания подачи топлива (рис. 49, а). При дальнейшем движении плунжера вверх надплунжерная полость через вертикальный канал, диаметральный канал, винтовую канавку сообщается с отсечным каналом. В результате этого давление в надплунжерной полости падает, нагнетательный клапан под действием пружины и давления топлива в штуцере насоса садится в седло и поступление топлива к форсунке прекращается, хотя плунжер еще может двигаться вверх. С понижением давления в топливопроводе ниже усилия, создаваемого мружинои, игла распылителя под действием пружины опускается вниз и перекрывает доступ топлива к сопловым отверстиям распылителя, прекращая тем самым подачу топлива в цилиндр двигателя. Просочившееся через зазор в паре игла — корпус распылителя топливо отводится через канал в корпусе форсунки к дренажному трубопроводу и далее в топливный бак.

Изменение цикловой подачи регулируется поворотом плунжера. При этом устанавливаются различные расстояния между отсечной кромкой плунжера и нижней кромкой отсечного отверстия. Поворот плунжера осуществляется рейкой, перемещающейся под действием все-режимного регулятора.

Угловой интервал между началом ш> дачи последовательно работающих секций топливного насоса обеспечивается относительным разворотом профилей кулачков этих секций на валу ТНВД.

Читать далее: Назначение, устройство и работа системы питания воздухом

Категория: - Устройство эксплуатация камаз 4310

stroy-technics.ru

Смотрите также