Virbactd.ru

Авто шины и диски
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (сокращенное наименование – ТНВД) является одним из основных конструктивных элементов системы впрыска дизельного двигателя. Насос, выполняет, как правило, две основные функции: нагнетание под давлением определенного количества топлива; регулирование необходимого момента начала впрыскивания. С появлением аккумуляторных систем впрыска функция регулирования момента впрыска возложена на управляемые электроникой форсунки.

Основу топливного насоса высокого давления составляет плунжерная пара, которая объединяет поршень (он же плунжер) и цилиндр (он же втулка) небольшого размера. Плунжерная пара изготавливается из высококачественной стали с высокой точностью. Между плунжером и втулкой обеспечивается минимальный зазор – прецизионное сопряжение.

В зависимости от конструкции различают следующие виды топливных насосов высокого давления: рядный, распределительный и магистральный. В рядном насосе нагнетание топлива в цилиндр производится отдельной плунжерной парой. Распределительный насос имеет один или несколько плунжеров, которые обеспечивают нагнетание и распределение топлива по всем цилиндрам. Магистральные насосы осуществляют только нагнетание топлива в аккумулятор.

Топливный насос высокого давления используется также в системе непосредственного впрыска бензинового двигателя, но его рабочее давление на порядок ниже аналогичной характеристики дизельного насоса.

Ведущими производителями топливных насосов высокого давления являются, в основном, зарубежные фирмы: Bosch, Lucas, Delphi, Denso, Zexel.

Рядный топливный насос высокого давления

Рядный топливный насос высокого давления

Рядный ТНВД имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Плунжерные пары установлены в корпусе насоса, в котором выполнены каналы для подвода и отвода топлива. Движение плунжера осуществляется от кулачкового вала, который в свою очередь имеет привод от коленчатого вала двигателя. Плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам с помощью пружин.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель плунжера. Плунжер двигается вверх по втулке, при этом последовательно закрываются выпускное и впускное отверстие. Создается давление, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливо по топливопроводу поступает к соответствующей форсунке.

Устройство рядного топливного насоса высокого давления

Регулирование количества подаваемого топлива и момента его подачи может осуществляться механическим путем или с помощью электроники. Механическое регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера во втулке. Для поворота на плунжере выполнена шестерня, которая соединена с зубчатой рейкой. Рейка связана с педалью газа. Верхняя кромка плунжера имеет наклонную поверхность, поэтому при повороте отсечка топлива и соответственно его количество будет изменяться.

Изменение момента начала подачи топлива требуется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Механическое регулирование момента подачи топлива производится с помощью центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Внутри муфты находятся грузики, которые при увеличении оборотов двигателя расходятся под действием центробежных сил и поворачивают кулачковый вал относительно привода. При увеличении оборотов двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, при уменьшении – поздний.

Конструкция рядных ТНВД обеспечивает высокую надежность. Насосы смазываются моторным маслом системы смазки двигателя, поэтому могут работать на топливе низкого качества. Рядные топливные насосы высокого давления применяются на двигателях с раздельными камерами сгорания и непосредственным впрыском средних и тяжелых грузовых автомобилей. На легковых дизелях данный вид насоса применялся до 2000 года.

Распределительный топливный насос высокого давления

Распределительный топливный насос высокого давления

Распределительные топливные насосы высокого давления, в отличие от рядного ТНВД, имеют один или два плунжера, обслуживающих все цилиндры двигателя. Распределительные насосы обладают меньшей массой и габаритными размерами, а также обеспечивают большую равномерность подачи. С другой стороны их отличает сравнительно низкая долговечность сопряженных деталей. Все это определяет область применения данных насосов, в основном, на двигателях легковых автомобилей.

Конструкции распределительных топливных насосов высокого давления могут иметь различный привод плунжера:

  • торцевой кулачковый привод (насосы Bosch VE);
  • внутренний кулачковый привод (роторные насосы Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS);
  • внешний кулачковый привод (отечественные насосы НД-21, НД-22).

Предпочтительными в плане эксплуатации являются первые два типа привода плунжеров, т.к. в них отсутствуют силовые нагрузки от давления топлива на узлы приводного вала и, соответственно, выше долговечность.

Устройство распределительного топливного насоса высокого давления

Основным элементом распределительного ТНВД с торцевым кулачковым приводом плунжера (Bosch VE) является плунжер-распределитель, который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение, обеспечивая нагнетание и распределение топлива по цилиндрам.

Возвратно-поступательное движение плунжера происходит при вращении кулачковой шайбы, которая обегает неподвижное кольцо по роликам. Шайба нажимает на плунжер, за счет чего создается давление топлива. В исходное положение плунжер возвращается с помощью пружины.

Вращение плунжера производится от приводного вала. При этом происходит распределение топлива по цилиндрам.

Регулирование величины подачи топлива осуществляется автоматически с помощью механического или электронного устройств. Механический регулятор включает центробежную муфту с грузами, которая через систему рычагов воздействует на дозатор, изменяющий величину топливоподачи. Электронный регулятор представляет собой электромагнитный клапан.

Регулирование величины опережения впрыска топлива в распределительном насосе производится путем поворота неподвижного кольца на определенный угол.

Рабочий процесс распределительного насоса включает впуск топлива в надплунжерное пространство, нагнетание и распределение в соответствующие цилиндры.

Устройство распределительного насоса роторного типа

В распределительном насосе роторного типа нагнетание и распределение топлива по цилиндрам осуществляются разными устройствами плунжером и распределительной головкой. Нагнетание топлива производится с помощью двух противолежащих плунжеров, расположенных на распределительном валу. Плунжеры через ролики обегают профиль кулачковой обоймы и совершают возвратно-поступательное движение.

При движении плунжеров навстречу друг другу происходит рост давления топлива, после чего топливо по каналам распределительной головки и нагнетательным клапанам доставляется к форсункам соответствующих цилиндров.

Топливо к плунжеру (плунжерам) подается под небольшим давлением, которое создает топливоподкачивающий насос. В распределительных насосах топливоподкачивающий насос установлен на приводном валу в корпусе насоса. Конструктивно это может быть роторно-лопастной насос, шестеренный насос с внешним или внутренним зацеплением.

Смазка распределительного насоса высокого давления производится дизельным топливом, которое заполняет корпус насоса.

Магистральный топливный насос высокого давления

Магистральный топливный насос высокого давления

Магистральный топливный насос высокого давления используется в аккумуляторной системе впрыска топлива Common Rail, где он выполняет функцию нагнетания топлива в топливную рампу. Магистральные ТНВД обеспечивают более высокое давление топлива (в современных системах впрыска порядка 180 МПА и более).

Конструктивно магистральный насос может иметь один, два или три плунжера. Привод плунжеров осуществляется с помощью кулачкового вала или кулачковой шайбы.

Устройство распределительного насоса роторного типа

При вращении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружины плунжер движется вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под действием разряжения открывается впускной клапан, и топливо поступает в камеру.

Движение плунжера вверх сопровождается ростом давления в камере, впускной клапан закрывается. При определенном давлении открывается выпускной клапан и топливо подается в рампу.

Управление подачей топлива производится в зависимости от потребности двигателя с помощью клапана дозирования топлива. В нормальном положении клапан открыт. По сигналу электронного блока управления клапан закрывается на определенную величину, тем самым регулируется количество поступающего в компрессионную камеру топлива.

Читайте так же:
Как отрегулировать обороты холостого хода на двигателе лифан

Основные типы топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Схемы топливных насосов с различными способами регулирования подачи

Рис. Схемы топливных насосов с различными способами регулирования подачи:
а — с переменным ходом плунжера; б — с дросселированием на перепуске, в — с дросселированием на впуске; 1 — нагнетательный клапан; 2 — всасывающий клапан, 3 — плунжер; 4 — пружина, 5 — толкатель, 6, 10 — рычаги, 7 — кулачковая шайба; 9 — дросселирующая игла; 9 — регулируемый упор

Различные топливные насосы высокого давления выполняют перечисленные функции по-разному. Создать насос, который одинаково хорошо удовлетворял бы всем требованиям, затруднительно.

По способу дозирования цикловой подачи насосы высокого давления классифицируют на насосы:

  • с переменным ходом плунжера
  • с дросселированием на перепуске
  • с дросселированием на всасывании
  • с клапанным регулированием
  • с золотниковым регулированием

Насосы перечисленных типов различаются по характеристикам подачи, конструкции.

Топливные насосы с переменным ходом плунжера

Топливные насосы с переменным ходом плунжера (рис. а) имеют подачу топлива на протяжении всего хода нагнетания, происходящего при набегании кулачковой шайбы 7 на ролик толкателя 5, который передает осевое усилие на плунжер 3. Топливо через нагнетательный клапан 1 поступает в форсунку и далее в камеру сгорания дизеля. Всасывающий ход происходит под действием пружины 4 при сбегании толкателя с кулачковой шайбы. Подачу топлива регулируют изменением хода плунжера при помощи конической кулачковой шайбы. При помощи рычага 6, связанного с регулятором, шайба 7 передвигается в осевом направлении. При перемещении шайбы вправо увеличивается ход плунжера, а поэтому и цикловая подача. Наоборот, при перемещении шайбы влево цикловая подача уменьшается.

В насосах этого типа отсечка топлива отсутствует, поэтому при крайнем верхнем положении плунжера в надплунжерном пространстве топливо находится под максимальным давлением. При обратном ходе плунжера доля хода затрачивается на расширение этого топлива, вследствие чего уменьшается поступление очередной порции из всасывающей полости насоса. С увеличением частоты вращения коленчатого вала дизеля максимальное давление топлива растет, поэтому возрастает потерянная доля хода на всасывании и уменьшается цикловая подача. Это уменьшение происходит тем интенсивнее, чем меньше нагрузка дизеля, так как увеличивается объем надплунжерного объема насоса, находящегося под максимальным давлением.

Насосы этого типа имеют гладкий плунжер, сравнительно простую конструкцию, удовлетворительную характеристику подачи. Однако им присущи и недостатки, препятствующие их распространению. Основные недостатки следующие:

  • при работе насоса между шайбой и роликом толкателя возникает осевая составляющая суммарной силы, увеличивающая перестановочное усилие регулятора;
  • осевая сила, действующая на роликовый толкатель, приводит к повышенному износу шайбы и ролика, ухудшает условия и работы;
  • малые начальные скорости движения плунжера, обусловленные движением толкателя по первому участку профиля, вызывают плохое распиливание первых порций топлива, поступающих в камеру сгорания;
  • отсутствие отсечки не позволяет заканчивать подачу при резком падении давления распыливания;
  • уменьшение подачи сопровождается сокращением скорости плунжера и изменением фаз подачи, что в сильной степени сказывается на качестве смесеобразования.

Топливные насосы с дросселированием на перепуске

Топливные насосы с дросселированием на перепуске имеют постоянный ход плунжера при всех нагрузках дизеля, а регулирование подачи осуществляется перепуском части топлива на протяжении всего нагнетательного хода плунжера при помощи дросселирующей иглы 8 (рис. б). Движение плунжера 3 вверх при набегании толкателя 5 на кулачковую шайбу 7 приводит к сжатию топлива в надплунжерном пространстве, закрытию всасывающего клапана 2 и открытию нагнетательного клапана 1 и дросселирующей иглы 8. Перемещение иглы 8 ограничивается упором 9, установленным на винте, который поворачивается рычагом 10. Чем больше дросселирующее сечение под иглой 8, тем медленнее происходит нарастание давления в надплунжерном пространстве, тем позже начинается подача топлива в камеру сгорания дизеля. В многоцнлиндровых дизелях дросселирующие иглы устанавливают в каждой секции насоса, а привод рычагов 10 находится под воздействием регулятора. Равномерность подачи по отдельным цилиндрам осуществляется поворотом винта, предварительно освобождаемого от рычага 10.

Насосы с дросселированием на перепуске отличаются простой конструкцией плунжера и регулирующего устройства; к недостаткам этих насосов следует отнести:

  • трудную регулировку равномерности подачи с помощью иглы по отдельным цилиндрам;
  • резкое увеличение цикловой подачи при повышении частоты вращения коленчатого вала;
  • небольшое давление и плохое распиливание в начале подачи, отсутствие отсечки, что не дает возможности получить резкий и четкий конец впрыска топлива;
  • ухудшение распиливания топлива, резкое уменьшение давления подачи при снижении нагрузки (увеличением дросселирующего сечения);
  • трудное регулирование фазы подачи при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы насоса.

Топливные насосы с дросселированием на всасывании

Топливные насосы с дросселированием на всасывании имеют дросселирующую иглу 8 у всасывающего окна (рис. в). Игла связана с винтом, находящимся под воздействием регулятора дизеля. При помощи рычага 10 можно изменять дросселирующее сечение, а следовательно и наполнение полости насоса. Работа этого насоса происходит следующим образом. При движении плунжера вниз в надплунжерном пространстве возникает разрежение, которое заполняется парами топлива. После открытия плунжерам всасывающего отверстия это пространство заполняется топливом. Чем больше частота вращения вала, тем сильнее разрежение над плунжером, тем больше сопротивление дроссселирующего сечения проходящему топливу, тем меньше интервал времени, в течение которого остается открытым всасывающее окно, тем меньшее количество топлива поступит в полость насоса.

Скоростные характеристики этого насоса имеют гиперболический вид. При малых скоростных режимах топливо успевает заполнять надплунжерное пространство насоса, поэтому подача насоса увеличивается, а при большой частоте вращения вала уменьшение времени-сечения впускного окна и увеличение гидравлического сопротивления дросселирующего сечения обусловливают сокращение подачи.

Этот способ регулирования цикловой подачи используют главным образом для дизелей небольшой мощности и в насосах распределительного типа.

Насос отличается простотой конструкции плунжера и регулирующего устройства, имеет удовлетворительную скоростную характеристику подачи. К недостаткам насоса следует отнести:

  • трудность регулирования равномерности подачи в многоцилиндровых дизелях, когда иглу устанавливают в каждой секции насоса;
  • небольшие давления начала подачи и отсутствие четкой отсечки в конце подачи;
  • уменьшение давления подачи при снижении нагрузки дизеля;
  • значительное падение цикловой подачи при повышенных скоростных режимах;
  • трудность регулирования фаз подачи при различных режимах работы дизеля.

Топливные насосы с клапанным регулированием

Топливные насосы с клапанным регулированием цикловой подачи топлива могут дозировать подачу изменением начала активного хода плунжера, его конца изменением начала и конца этого хода.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда дозируют изменением начала и конца подачи. Такое регулирование называется смешанным. В насосе со смешанным регулированием при набегании кулачковой шайбы 15 на ролик толкателя 1 плунжер 2 поднимается и вытесняет топливо через открытый всасывающий клапан 6 в приемную магистраль насоса. Одновременно с толкателем поднимается и левый конец рычага 13, противоположный выступ которого находится в контакте с толкателем 12 стержня 10, управляющего всасывающим клапаном 8 Рычаг 13 вращается на эксцентриковой оси 14. Начало подачи топлива через нагнетательный клапан 4 к форсунке совпадает с моментом отхода стержня 10 от торца клапана 6 и посадки всасывающего клапана на гнездо. Подача продолжается до подхода стержня 9 к торцу перепускного клапана 3.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора для husqvarna 128r

Клапанный топливный насос смешанного регулирования

Рис. Клапанный топливный насос смешанного регулирования:
1 — толкатель; 2 — плунжер, 3 — перепускной клапан, 4 — нагнетательный клапан, 5—7 — колпачки-заглушку; 8 — всасывающий клапан, 9, 10 — стержни клапанных толкателей, 11 — регулировочные болты; 12 — Клапанные толкатели, 13 — рычаг, 14 — эксцентриковая ось коромысла, 15 — кулачковая шайба

Цикловая подача (активный ход) плунжера изменяется при повороте эксцентриковой оси 14. При повороте оси изменяется расстояние между осями эксцентрика и толкателей, поэтому меняется начало и конец подачи топлива. Привод эксцентриковой оси обычно связан с регулятором дизеля. Равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам регулируют изменением зазора между торцами толкателей и стержней при помощи болтов 11, ввертываемых в толкатели.

Преимуществами такого насоса являются простота конструкции плунжера, автоматическое изменение начала и конца подачи при изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля, возможность использования одной и той же кулачковой шайбы для переднего и заднего хода, удовлетворительная характеристика цикловой подачи с изменением частоты вращения коленчатого вала дизеля. К недостаткам относится усложненная конструкция насоса вследствие наличия специальных устройств для регулирования всасывающего и перепускного клапанов.

Применение этих насосов в быстроходных дизелях затруднительно в результате наличия сложного привода клапанов, а также увеличенных масс подвижных деталей. При отсутствии перепускного клапана и детален его привода насос характеризуется регулированием подачи только по началу, а при отсутствии всасывающего клапана — только по концу подачи.

Клапанный топливный насос с одним регулирующим клапаном

Рис. Клапанный топливный насос с одним регулирующим клапаном:
1 — всасывающий клапан, 2 — нагнетательный клапан, 3 — отсечной клапан, 4 — стержень клапана; 5 — регулировочное устройство; 6 — дополнительный рычаг; 7, 9 — эксцентриковые оси; 8 — регулировочный болт; 10 — основной рычаг

В топливном насосе начало и конец подачи регулируют одним и тем же клапаном. Насос имеет всасывающий 1, нагнетательный 2 и отсечной 3 клапаны. Отсечной клапан 3 приводится в движение основным рычагом 10, связанным с толкателем насоса через стержень 4 клапана. Кроме основного рычага 10 имеется дополнительный рычаг 6. Этот рычаг одним концом входит в специальное гнездо толкателя клапана, а другим упирается в регулировочный болт 8, установленный в выступе основного рычага 10 При движении плунжера насоса вверх перемещается и конец рычага 10, установленного на эксцентриковой оси 9. Тогда регулировочный болт 8 отходит от конца дополнительного рычага 6, а пружина отсечного клапана перемещает стержень 4 клапана вниз. Когда отсечной клапан при движении вниз достигает своего гнезда, утечки через него топлива прекращаются и начинается активный ход плунжера, в течение которого сжатое топливо поступает через нагнетательный клапан 2 к форсунке. При подходе основного рычага 10 к торцу стержня 4 отсечной клапан открывается и активный ход плунжера насоса прекращается. Изменением расстояний l1 и l2 при повороте эксцентриковых осей 9 и 7 меняют начало и конец подачи, а также количество впрыскиваемого в цилиндр дизеля топлива. При увеличении расстояния l1, отсечка наступает раньше и подача топлива уменьшается, а при увеличении расстояния l2 отсечной клапан садится на гнездо позже, поэтому активный ход запаздывает и цикловая подача уменьшается. Равномерность подачи по отдельным цилиндрам изменяют регулировочным устройством 5.

Несмотря на то, что насосы с клапанным регулированием имеют удовлетворительную характеристику, простую конструкцию плунжера (гладкий), их ограниченно применяют в дизелях вследствие конструктивной. сложности и наличия дополнительных элементов. В настоящее время стремятся заменять клепанные насосы насосами золотникового типа даже на тех дизелях, на которые клапанные насосы устанавливали раньше.

Топливные насосы с золтниковым регулированием

Топливные насосы с золтниковым регулированием получили наибольшее распространение. Особенность этих насосов состоит в том, что плунжер у них выполняет одновременно функции впрыска, дозирования и регулирования фаз. На верхней части плунжера сделаны выточки определенной формы, конфигурация которых обусловлена способом дозирования цикловой подачи. В топливном насосе золотникового типа с регулированием по концу подачи при сбегании толкателя 8 с кулачка 9 пружина 6 опускает плунжер 5 вниз, а освобождаемой плунжером объем насоса заполняется через окно 2 топливом. Обратное движение плунжера происходит при набегании кулачка на ролик толкателя. По мере перекрытия плунжером окна 2 в надплунжерном полости насоса давление увеличивается, в результате чего нагнетательный клапан 1 поднимается и пропускает топливо к форсунке. При полном перекрытии плунжером окна 2 начинается активный ход плунжера, в продолжение которого все топливо вытесняется в нагнетательный топливопровод. Когда винтовая кромка 3 плунжера начинает открывать окно 2, активный ход плунжера заканчивается, топливо начинает поступать в отсечную полость, давление в надплунжерной полости насоса резко падает и впрыск топлива в камеру дизеля прекращается. Количество впрыскиваемого топлива обусловлено длиной образующей плунжера между его торцом и винтовой кромкой по диаметру окна. Поворотным устройством 4 изменяют эту длину плунжера и тем самым регулируют подачу топлива в цилиндр дизеля. Начало подачи регулируют при помощи болта 7.

Секция топливного насоса с золотниковым регулированием

Рис. Секция топливного насоса с золотниковым регулированием:
1 — нагнетательный клапан, 2 — окно, 3 — кромка плунжера, 4 — поворотное устройство, 5 — плунжер, 6 — пружина, 7 — регулировочный болт, 8 — толкатель, 9 — кулачок

Насосы с золотниковым регулированием подачи отличаются простой конструкцией, небольшими габаритными размерами. Их удобно компоновать на дизеле. Они сравнительно просты в эксплуатации и надежны в работе. К недостаткам их относятся усложнение конструкции верхней части плунжера, повышенный износ винтовой кромки и неблагоприятная скоростная характеристика подачи. Однако недостатки не преобладают над преимуществами золотниковых насосов, поэтому они получили большое распространение, особенно в быстроходных дизелях.

Способы регулирования цикловой подачи

Поршневые головки двигателей Бурмейстер и ВайнПодача топлива осуществляется при восходящем ходе плунжера, занимая лишь часть его, называемую активным ходом. На остальной части хода топливо перепускается в приемную полость насоса.

Цикловую подачу можно регулировать тремя способами: изменением или начала, или конца подачи топлива, изменением одновременно начала и конца подачи топлива (смешанное регулирование). В случае изменения начала подачи топлива на всех режимах конец подачи насоса происходит в точке 4.

Угол поворота коленчатого вала, в течение которого происходит впрыск топлива, изменяется при изменении угла опережения подачи топлива (Уг.оп. Наибольшей подаче соответствуют точки 1 на диаграмме и графике, угол опережения Уг.оп.1 и полезный (активный) ход плунжера.
При уменьшении подачи gn ее начало последовательно смещается в точки 2 и 3, угол опережения уменьшается до Уг.оп.2 Уг.оп.3 и полезный ход плунжера становится ha2, ha3.
Следовательно, регулирование цикловой подачи приводит к изменению угла ее опережения. Недостатком этого способа регулирования является малая скорость плунжера в конце подачи, что приводит к «вялому» распыливанию в конце подачи.

Читайте так же:
Как отрегулировать кулису каризма

В случае изменения конца подачи топлива (рис. 6.3, б) началу подачи всегда соответствует точка, при уменьшении подачи gц ее конец перемещается из точки 4 в точки 3 и 2, соответственно изменяется полезный ход плунжера. Угол опережения подачи топлива на всех режимах остается неизменным.
Скорость плунжера во время впрыска высокая, вся порция топлива хорошо распыливается. При смешанном регулировании (рис. 6.3, в) точки 1-6 соответствуют началу и концу подачи топлива при наибольшей подаче gц.
При уменьшении gц начало подачи последовательно смещается в точки 2 и 3, конец подачи — в точки 5 и 4. Так же, как при первом способе регулирования, изменение цикловой подачи приводит к изменению угла опережения подачи.

Для двигателей, работающих с постоянной частотой вращения (дизель-генераторы), второй способ регулирования наиболее удобен, так как при неизменном скоростном режиме постоянный угол опережения подачи топлива обеспечивает воспламенение топлива при одном и том же угле поворота кривошипа, что создает одинаковые условия протекания процесса сгорания на всех режимах работы двигателя.
У малооборотных дизелей, работающих с небольшим углом опережения подачи топлива (6-8° п. к. в.), регулирование подачи gц путем изменения начала подачи топлива применяла фирма «Зульцер», однако и она в дальнейшем перешла к более прогрессивному решению — ТНВД со смешанным регулированием или регулированием по концу подачи.

Устройства, регулирующие цикловую подачу в насосах клапанного типа, могут быть выполнены в виде перепускных или отсечных клапанов, через которые на части хода плунжера топливо перепускается в приемную полость насоса; в насосах золотникового типа плунжер-золотник перепускает топливо в приемное окно в на¬чале или в конце своего хода.

Известно, что экономичность рабочего процесса дизеля в значительной мере зависит от максимального давления сгорания Pz. Иногда (в частности, при снижении частоты вращения и нагрузки, смене сорта топлива) давление, а с ним и экономичность двигателя падают.
В свою очередь давление Pz зависит от угла опережения подачи топлива (с его увеличением растет). В связи с этим представляется возможным при падении давления Pz поднимать его до уровня Pz ном., соответствующим образом увеличивая угол оп.
В известной мере этот путь используется в насосах с регулируемым началом подачи или смешанным регулированием. Однако гораздо большие возможности по оптимизации фаз подачи топлива достигаются при независимом устройстве регулирования угла оп. Подобные устройства, именуемые VIT (Variable Injection Timing), применяют в современных форсированных дизелях.
В малооборотных двигателях МС (МАН — Бурмейстер и Вайн) угол Уг.оп изменяется при осевом перемещении плунжерной втулки, при котором изменяется положение окон во втулке относительно плунжера (рис. 6.4, а, б). Для этого в нижней части втулки 1 имеется резьба, на которую надета поворотная чайка 2, сцепленная с зубчатой рейкой 3 (последняя перемещается от серводвигателя 6).

В среднеоборотном двигателе МАН 1.58 изменение угла опережения подачи топлива достигается смещением промежуточного ролика 2 относительно кулачка 3 с помощью рычага (рокера) с эксцентриком 1. ного насоса, изменяя длину талрепного соединения зубчатой рейки (ТНВД двигателя МАН) или поворотной втулки с общей тягой управления, которая в это время остается неподвижной.

Топливный насос двигателя МАН KSZ 70/125B в отличие от рассмотренного имеет смешанное регулирование. В торце плунжера выфрезерована винтовая кромка, управляющая началом подачи. В насосе помимо нагнетательного клапана установлен еще и обратный клапан, разгружающий форсуночную трубку от возникающего в ней в момент конца подачи по насосу скачка давления.

В ТНВД дизеля МАН — Бурмейстер и Вайн — БМЗ типа ДКРН (KGF и МС) золотникового типа регулирование по концу подачи осуществляется путем разворота плунжера, движущегося в тонкостенной втулке 6, в свою очередь размещенной в массивной подвижной втулке 8. Внутренняя втулка разгружена от деформаций, которые обычно возникают при демонтаже, поэтому обеспечивается значительно лучшее уплотнение плунжера.
Топливо подводится в камеру d, поднимается по зазору между корпусом 1 и втулкой 8, равномерно ее прогревая, и выходит через отверстие а. Надплунжерное пространство наполняется через всасывающий пластинчатый клапан 4 на протяжении всего хода плунжера вниз.
Этим насос выгодно отличается от золотниковых насосов, в которых всасывающий клапан, как правило, отсутствует. В них наполнение осуществляется лишь после того, как плунжер, пройдя значительную часть хода вниз (соответствующую активному ходу) откроет кромкой отсечное или всасывающее отверстие во втулке.
До этого момента в надплунжерной полости создается разрежение и не исключено интенсивное испарение оставшегося топлива, что отрицательно сказывается на наполнении насоса.

В начале хода плунжера вверх происходит перепуск топлива через окно с, но как только торец плунжера перекроет окна и давлением топлива закроется всасывающий клапан, оно будет нагнетаться по центральному каналу в клапане 4 в трубопровод высокого давления, откуда по форсуночным трубкам поступит к двум форсункам, установленным в каждой крышке цилиндра. После того, как спиральные регулировочные кромки плунжера откроют окна с (надплунжерное пространство сообщится с приемной полостью b насоса), происходит отсечка впрыска.

Большое внимание в конструкции уделено предотвращению протечек топлива в зону привода насоса, к распределительному валу. В нижней части втулки 6 установлено маслосъемное кольцо, ниже которого выфрезерована канавка е для отвода собирающегося топ-лива наружу. Через канавку f на поверхность втулки и плунжера подается уплотняющее масло, поступающее под давлением из системы смазки распределительного вала.

Начало подачи топлива регулируют передвижением втулки 8 по отношению к плунжеру 7 насоса, положение которого определяется кулачной шайбой. При перемещении втулки вверх увеличивается продолжительность перепуска топлива через окно с в начале восходящего хода, уменьшается угол опережения подачи.
Втулку передвигают с помощью стяжных шпилек 3, ввернутых в торец втулки и проходящих через отверстия в крышке корпуса. Положение втулки в корпусе насоса по высоте фиксируется путем перемещения гайки 5 по резьбе крышки 2.
На наружной поверхности гайки отфрезерован зубчатый венец, в зацепление с которым входит шестерня, выполненная заодно со шпинделем. На верхнем конце шпинделя имеются квадрат и риска; на крышке 2 нанесена шкала, позволяющая точно регулировать начало подачи. Одним поворотом шпинделя изменяют высоту открытия окна на 2 мм. После перемещения гайки 5 затягивают гайки шпилек 3, прижимая втулку к торцу гайки 5.

Для регулирования опережения подачи топлива на большее значение, чем позволяет смещение втулки насоса, разворачивают кулачную шайбу.

Читайте так же:
Ремонт двигателя и интересное регулировка клапанов

Топливные насосы судового дизеля, принцип действия

Топливные насосы

Назначение топливных насосов — отмерить необходимую порцию топлива и подать его в цилиндр двигателя через форсунку в определенное время под нужным давлением.

Давление впрыска зависит от вида смесеобразования и системы впрыска и колеблется от 250 до 800 бар.

Существуют две системы впрыска: косвенная и непосредственная. При косвенной системе топливо насосом подается в толстостенную трубу-аккумулятор. Специальные дозирующие устройства сообщают аккумуляторную трубу с форсунками цилиндров в момент подачи топлива. При непосредственной системе впрыска для каждого цилиндра устраивают отдельный топливный насос, связанный с форсункой форсуночной трубкой.

Все топливные насосы современных дизелей — плунжерного типа и классифицируются по способу регулирования количества подаваемого в цилиндр топлива: клапанные, золотниковые, аккумуляторные. При клапанном распределении специальные клапаны, один или два, в определенное время сообщают надплунжерное пространство с перепускными каналами и отсекают подачу топлива. У золотниковых топливных насосов отсечку осуществляет сам плунжер, который сообщает в определенное время надплунжерное пространство с перепускным каналом. У клапанных и золотниковых насосов подача топлива осуществляется за счет набегания кулачной шайбы на толкатель плунжера, а заполнение надплунжерного пространства — за счет пружины, которая перемещает плунжер вниз при сбегании кулачной шайбы с толкателя.

Топливные насосы дизелей

У аккумуляторных топливных насосов надплунжерное пространство заполняется топливом под воздействием кулачной шайбы. При этом пружина сжимается и в ней аккумулируется энергия, в момент впрыска пружина заставляет плунжер резко переместиться вверх. Регулировка количества подаваемого топлива осуществляется за счет изменения хода плунжера. Топливные насосы аккумуляторного типа не нашли широкого применения в дизелях.

Если в начале хода плунжера топливо через открытый клапан у клапанных насосов или через специальный канал у золотниковых насосов идет на перепуск, то считают, что регулировка количества подаваемого топлива осуществляется в начале подачи (или началом подачи). Если топливо в начале подачи идет к форсунке, а в конце подачи — на перепуск, то такие насосы регулируют концом подачи. Очень часто насосы первого типа называют насосами с переменным началом, а насосы второго типа — с переменным концом подачи. В настоящее время как в клапанных, так и в золотниковых насосах регулируются и начало и конец подачи, т. е. топливо перепускается как в начале движения плунжера, так и в конце. Несмотря на явное усложнение конструкции, такие насосы получили наибольшее распространение, так как топливо подается к форсунке только при высоких скоростях движения плунжера, т. е. при максимальных давлениях, этим достигается качественный распыл топлива и хорошее смесеобразование.

Топливный насос двигателей ДР 30/50-3. Насос имеет стальной кованый корпус 11, в котором нажимной гайкой 12 крепится плунжерная втулка 14; пружина 13 для осуществления всасывающего хода опирается на нажимную гайку 12 и тарелку 16. В стальной части смонтированы также нагнетательный клапан 10; всасывающий клапан 8, который выполняет одновременно роль отсечного клапана, закрыт заглушкой 9. Стальной корпус крепится к чугунной станине 18, которую, в свою очередь, устанавливают и крепят на специаль- ной полке дизеля над распределительным валом топливных насосов. В станине 18 насоса смонтированы толкатель 2 и система воздействия на отсечной (всасывающий) клапан 8.

Принцип действия насоса. Заполнение надплун-жерного пространства топливом происходит при сбегании кулачной шайбы с ролика 1 толкателя 2 и движении плунжера 15 вниз за счет пружины 13. Всасывающий клапан 8 при этом находится в открытом состоянии автоматически — за счет разности давления в надплунжер-ном пространстве и всасывающей магистрали. В конце всасывающего движения плунжера, т. е. перед началом нагнетания, всасывающий клапан 8 — через фигурный рычаг 17, эксцентрическую шейку 3 и промежуточный толкатель (4, 5, 6, 7) — поддерживается в открытом состоянии. Таким образом, при набегании кулачной шайбы на ролик 1 толкателя 2 и движении плунжера вверх топливо будет перепускаться через открытый всасывающий клапан 8 во всасывающую магистраль. Перепуск будет продолжаться до тех пор, пока левое плечо фигурного рычага 17, опускаясь вниз, не даст возможность всасывающему клапану 8 перекрыть всасывающую магистраль. В этот момент произойдет отсечка перепуска и топливо, оставшееся в надплунжерном пространстве, пойдет к форсунке. Изменение количества подаваемого топлива осуществляется поворотом рычага 19 и изменением положения эксцентрической шейки 3 валика 20 в пространстве. Очевидно, если шейку перемещать вверх, то зазор между клапаном и его седлом увеличится и на перепуск пойдет больше топлива.

Поскольку топливо перепускается во всасывающую магистраль в начале хода плунжера вверх, то насос имеет переменное начало и постоянный конец подачи. При опускании левого плеча фигурного рычага вниз зазор между клапаном и его седлом уменьшится и количество топлива, подаваемого к форсунке, увеличится.

Определенную подачу топливного насоса можно отрегулировать, изменив длину нижнего толкателя 4 за счет болта 6 и контргайки 5.

Все топливные насосы двигателя связаны между собой через рычаг 19 общей планкой (рейкой), которая, в свою очередь, связана одним концом с постом управления, другим—с регулятором двигателя.

По такому же принципу работают топливные насосы двигателей 8ДР 43/61, а также насосы многих моделей двигателей фирмы «Зульцер».

Топливный насос клапанного типа (рис. 51, б) с регулированием по началу и концу подачи двигателей ДКРН 70/120 (МАН). К стальному корпусу 8 крепится плунжерная втулка 6 (гайкой 7). В корпус также вмонтированы: всасывающий клапан 9 вместе с корпусом, нагнетательные клапаны 10 и 11 в общем корпусе, отсечной клапан 19 в корпусе 20 и демпферное устройство, состоящее из поршня 18, нагруженного пружиной 17. Система воздействия на отсечной клапан, состоящая из фигурного рычага 29, двухрожкового рычага 23, стержня 26 и толкателя 2 облицованного бронзовой втулкой 4, размещена в нижнем чугунном корпусе. Нагнетательный трубопровод 14 подключен к насосу ниппельным соединением.

Принцип действия насоса. При сбегании кулачной шайбы с ролика 1 толкателя 2 пружина 3 перемещает плунжер 5 вниз. В результате этого всасывающий клапан 9 открывается и топливо поступает в надплунжерное пространство. Перед началом поступательного хода плунжера вверх левое плечо фигурного рычага 29 находится в нижнем крайнем положении, а правое плечо — через упорный винт 25, двухрожковый рычаг 23 и промежуточный стержень 26 — поддерживает отсечной клапан 19 в открытом положении. Таким образом в начале нагнетания топливо по перепускным каналам А и Б пойдет во всасывающую систему (магистраль). Подача топлива к форсунке начинается в момент появления зазора между упорным винтом 25 и нижним рожком рычага 23, т. е. в момент посадки отсечного клапана 19 в гнездо под действием пружины 16 (упругость которой регулируется болтом 15 с контргайкой). Отсечка в конце подачи произойдет, когда левое плечо фигурного рычага 29, перемещаясь вверх, через упорный сухарь 28 и промежуточный толкатель 26 откроет отсечной клапан 19 и топливо снова пойдет на перепуск. Количество подаваемого топлива изменяют поворотом валиков 27 и 24, связанных между собой зубчатыми секторами; верхний валик системой рычагов, тяг и валиков связан с постом управления и регулятором. Шейки, на которых качаются рычаги 23 и 29, выполнены эксцентрично относительно осей валиков, поэтому при повороте рычаги опускаются вниз или перемещаются вверх. При перемещении рычагов вниз зазор между отсечным клапаном 19 и его седлом уменьшается, а между промежуточным толкателем и упорным сухарем 28 увеличивается. В результате происходит ранняя посадка клапана в гнездо и позднее его открытие, и тогда больше топлива поступает в цилиндр. Для уменьшения подачи топлива рычаг перемещают вверх, и зазор между клапаном и седлом увеличивается, а зазор между упорным сухарем и промежуточным толкателем уменьшается, в результате чего клапан по времени больше открыт и к форсунке поступает малая доза топлива. Такой способ регулирования дает возможность использовать на малой частоте вращения наибольшие скорости движения плунжера и автоматически изменять угол опережения подачи топлива в цилиндр в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Читайте так же:
Регулировка клапанов двигателя 4g54

Индивидуальную регулировку насосов производят изменением длины промежуточного толкателя 26 при помощи гайки 22 и контргайки 21, а также упорным винтом 25. Мгновенное отключение насоса осуществляют индивидуальным открытием всасывающего клапана — через штифт 12 и кнопку 13.

К недостаткам насоса следует отнести сложность конструкции и регулирования, поэтому фирма МАН и ее лицензиаты на последних моделях дизелей ряда ДКРН 70/120 устанавливают золотниковые топливные насосы.

Топливные насосы золотникового типа в настоящее время получили наибольшее применение в судовых дизелях. От других насосов их отличает прежде всего простота конструкции, возможность регулирования начала и конца подачи, длительная работа без индивидуального регулирования, так как у них отсутствует отсечной клапан со сложной системой привода.

Принцип действия топливного насоса (рис. 52, а). Плунжерная втулка 2 топливного насоса запрессована в общий корпус (для небольших насосов). Топливоподкачивающий насос подает топливо в приемную полость вокруг плунжерной втулки. Когда плунжер 1 находится в н. м. т. топливо заполняет надплунжерное пространство насоса через отверстия 3 и 4. При движении плунжера вверх до перекрытия впускных отверстий 3 и 4, топливо перетекает в приемную полость. После перекрытия отверстий плунжером начинается подача топлива к форсунке. Момент отсечки наступает тогда, когда винтовая кромка 5 на плунжере соединяет надплунжерное пространство с отверстием 3. С этого момента, несмотря на поступательное движение плунжера вверх, топливо будет перетекать в приемную полость насоса. Уменьшение количества подаваемого топлива ocуществляют поворотом плунжера против часовой стрелки, при этом надплунжерное пространство раньше соединится с приемной полостью насоса. Для выключения насоса плунжер поворачивают настолько, чтобы фрезерованный паз 6 оказался против перепускного канала 3— и надплунжерное пространство соединяется с приемной полостью насоса во время всего хода плунжера вверх.

Топливный насос золотникового типа

У топливных насосов с нижним расположением винтовой кромки регулируется конец подачи. Если верхнюю кромку плунжера сделать винтовой, а нижнюю — прямой, то начало подачи будет переменным,а конец постоянным, и, наконец, если обе кромки выполнить винтовыми, то и начало и конец подачи будут переменными (рис. 52, б).

Конструкция топливного насоса золотникового типа мощного судового дизеля 8ДКРН 74/160-2 (БМЗ) изображена на рис. 53. На кронштейне 1, который крепится к остову дизеля, установлен чугунный корпус 4. На корпус 4 установлена промежуточная втулка 9. К ней через фланец 22 и стойку 11 крепится стальной кованый корпус 19. В корпусе 19 запрессована плунжерная втулка 17, в которой находится плунжер 15. Поступательное движение плунжера вверх осуществляется от кулачной шайбы 2 через промежуточный ролик 3, ролик 5 толкателя и толкатель 6. Возвратный ход плунжера, находящегося длительное время в верхнем положении, происходит при сбегании промежуточного ролика 3 с кулачной шайбы 2 под действием пружин 7 и 8. Топливо подается к насосу высокого давления от топливоподкачивающего насоса по трубе 16. При движении плунжера 15 вниз топливо через всасывающий клапан 18 попадает в надплунжерное пространство (необходимость установки всасывающего клапана вызвана незначительным временем, отведенным на заполнение надплунжерного пространства из-за специального профиля кулачной шайбы). При движении плунжера вверх всасывающий клапан 18 закрывается и топливо но трубе 27 подается к двум форсункам цилиндра.

Топливный насос золотникового типа дизеля 8ДКРН 74/160 (БМЗ)

Для отсечки топлива на плунжере выфрезеровано два паза, заканчивающихся винтовыми кромками, которые в определенный момент соединяют нагнетательную полость с приемной.

Для предотвращения резких колебаний давления при перепуске топлива в приемную полость насоса предусмотрено демпферное устройство 21.

Наличие двух отсечных кромок и двух перепускных отверстий снимает с плунжера боковые нагрузки, что предотвращает односторонний износ плунжера и втулки, характерный для насоса с одним отсечным каналом.

Изменение количества топлива, подаваемого за один впрыск, осуществляется поворотом плунжера 15 — через крестовину плунжера 12, поворотную втулку 13 и цапфу 14.

Цапфы всех насосов связаны между собой и с постом управления двигателя системой тяг и рычагов. При повороте плунжера 15 отсечные кромки раньше или позднее соединяют надплунжерное пространство с приемной полостью насоса и при этом изменяется полезный ход плунжера. Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется по концу подачи.

Так как производительность топливоподкачивающего насоса выше максимального расхода топлива топливными насосами высокого давления, то часть топлива по трубе 20, снабженной невозвратным клапаном, отводится к расходным цистернам. При такой схеме обеспечивается постоянная циркуляция топлива через насосы, что предотвращает образование газовых пробок.

Изменение угла опережения подачи топлива в цилиндр осуществляется поворотом эксцентрика 23, который перемещает посредством рычага 24 ролик 3 и изменяет время начала поступательного хода плунжера и, следовательно, время начала подачи. Нужно заметить, что при таком способе регулировки угла опережения подачи топлива изменяется в сторону ухудшения время начала подачи топлива при работе двигателя на задний ход, так как для переднего и заднего хода используется одна кулачная шайба и реверс двигателя осуществляется за счет углового поворота распределительного вала в сторону требуемого вращения коленчатого вала. Для периодического контроля давления впрыска нагнетательную полость можно сообщить через клапан 25 с манометром 26. Выключение насоса осуществляют тягой 10.

Система смазки насосов высокого давления — индивидуальная.

Отсутствие нагнетательного клапана в насосе обеспечивает отсечку топлива при высоком давлении, что обусловливает быструю посадку иглы форсунки и отсутствие дополнительного вспрыска и подтекания топлива.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector