Топливный насос высокого давления
Топливный насос высокого давления
Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива под высоким давлением и в заданный момент точно отмеренных порций топлива к форсункам.
Количество подаваемого насосом топлива для каждого рабочего хода очень невелико. Например, дизель Д-240 трактора МТЗ-80 в зависимости от нагрузки получает в каждый из своих цилиндров за один рабочий ход плунжера от 0,005 до 0,06 г топлива под давлением 17,5 МПа и с частотой до 1100 подач в минуту. Порции топлива, подаваемые в цилиндры, должны быть одинаковые (неравномерность подачи при работе дизеля на номинальном режиме допускается до 6 %, а на режиме холостого хода до 30 %). Приведенные цифры позволяют сделать вывод, что топливный насос представляет собой прибор с очень высокой точностью.
На дизелях устанавливают плунжерные (поршневые) топливные насосы, состоящие из отдельных секций. Секции топливных насосов делают двух типов — простые, т.
е. подающие топливо только к одной форсунке, и сложные, подающие топливо к двум, трем или четырем форсункам.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Секционные топливные насосы с простыми секциями называются рядными или многоплунжерными и обозначаются заводами-изготовителями по-разному.
Например, буквы и цифры в марке насоса ЛСТН-49010 обозначают: Л — левое исполнение, С — скоростной, Т — топливный, Н — насос, 4 — четырехплунжер-ный, 90 — диаметр плунжера 9 мм, 10 —ход плунжера 10 мм. Буквы и цифры в марке УТН-5ПА расшифровываются так: У — унифицированный, Т — топливный, Н — насос, 5 — номер модификации, П — правого исполнения, А — модернизированный.
Устройство секции (насосного элемента). Основные детали секции — плунжер (рис. 22, а, б) и гильза — изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны одна к другой. Над гильзой 6 установлен нагнетательный клапан с пружиной.
В верхней части гильзы имеются два отверстия: впускное (верхнее), предназначенное для входа топлива вовнутрь гильзы, и перепускное (расположенное ниже, на противоположной стороне гильзы), служащее для отвода из полости гильзы излишнего топлива.
На верхнем конце плунжера сделана винтовая канавка и просверлены радиальный и осевой каналы. При помощи всех этих устройств регулируется количество топлива, подаваемого насосом.
Поворачивается плунжер вокруг своей оси гладкой рейкой через хомутик и поводок плунжера или зубчатой рейкой, воздействующей на зубчатый венец и втулку.
Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и пружины.
При вращении кулачкового вала кулачок набегает на ролик толкателя и перемещает его вверх. Толкатель, в свою очередь, поднимает плунжер, сжимая при этом пружину. Когда кулачок опускается и тем самым прекращает подъем плунжера, сжатая пружина, распрямляясь, заставляет плунжер и толкатель также перемещаться вниз.
Таким образом, во время работы топливного насоса плунжер все время совершает возвратно-поступательное движение.
Действие секции (насосного элемента). Когда плунжер находится в н. м. т., топливо, подаваемое подкачивающим насосом через впускное отверстие, заполняет полость гильзы. При движении вверх плунжер закроет оба отверстия в гильзе и давление топлива в полости гильзы повысится. Нагнетательный клапан при этом откроет топливу выход вверх, и оно по топливопроводу через форсунку поступит в камеру сгорания дизеля.
Как только винтовая канавка плунжера откроет нижнее перепускное отверстие, топливо из надплунжерного пространства по осевому и радиальному каналам начнет перетекать через перепускное отверстие в отводящий канал. Давление над плунжером при этом упадет, нагнетательный клапан под действием пружины сядет на свое гнездо и подача топлива к форсунке прекратится. При последующем вращении кулачкового ва’ла топливного насоса процесс подачи топлива повторится.
Рис.
1. Простая секция топливного насоса высокого давления:
а, б — варианты конструкции; 1 — кулачок; 2— толкатель; 3, 16 — рейки; 4 — плунжер; 5, 8 — пружины; 6 — гильза; 7 — нагнетательный клапан; 9 — радиальный канал; 10 — хомутик; 11 — поводок; 12 — осевой канал; 13 — впускное отверстие; 14 — перепускное отверстие; 15 — винтовая канавка; 17 — зубчатый венец; 18 — втулка.
Рис. 2. Схема действия простой секции топливного насоса высокого давления:
1 — нагнетательный клапан; 2 — впускное отверстие; 3 — гильза; 4 — плунжер; 5 — поводок; 6 — винтовая кромка; 7 — радиальный канал; 8 — перепускное отверстие; I, II, III, IV и V — различные положения плунжера в гильзе.
Если плунжер повернуть по часовой стрелке до отказа, то наступит такое положение, при котором отверстие радиального канала расположится против перепускного отверстия, одновременного перекрытия обоих отверстий не произойдет и подача топлива прекратится — дизель работать не будет. Таким способом останавливают работающий дизель.
Чтобы иметь представление о том, как влияет поворот плунжера на подачу топлива насосным элементом, решим небольшую задачу.
На рисунке 2, показано, как меняется активный ход плунжера (т. е. ход, при котором происходит подача топлива). Определим количество топлива G (г), подаваемого элементом при двух различных положениях плунжера в гильзе, зависящих от положения поводка (а или б). При этих положениях, как видно из рисунка, рабочий ход плунжера изменяется от 1 = 0,2 см до / = 0,1 см.
Устройство топливного насоса рассмотрим на примере универсального топливного насоса, устанавливаемого на различных дизелях.
Основой насоса служит корпус, отлитый из алюминиевого сплава. В нижней части корпуса на шариковых подшипниках установлен кулачковый, а над ним в соответствующих гнездах — толкатели. В верхней части корпуса в соответствующих выточках помещены гильзы топливных секций с плунжерами и нагнетательные клапаны с седлами.
Рис. 3. Секционный простой топливный насос: а — общий вид; б — схема смазки насоса; 1 — толкатель; 2 — рейка; 3 — зубчатый венец; 4 — плунжер; 5 — гильза; 6 — нагнетательный клапан; 7, 13 — каналы; 8 — трубка; 9 — полый болт; Ю — корпус; 11 — регулятор; 12 — кулачковый вал; 14 — перепускной клапан; А, Б — пробки.
Поворот всех четырех плунжеров производится одновременно рейкой через зубчатые венцы. Рейка соединена с регулятором, укрепленным с правой стороны корпуса топливного насоса.
Топливо в насос поступает по трубке, а для подвода его к плунжерным парам и отвода излишнего топлива от них сделаны каналы. В каналах перепускной клапан поддерживает нужное давление в пределах от 0,07 до 0,12 МПа. При увеличении давления сверх нормы клапан открывает отверстие и перепускает топливо через полый болт и трубку в подкачивающий насос.
Над каждым из кулачков располагается толкатель с роликом. Этот ролик при вращении кулачкового вала катится по профилю кулачка и заставляет толкатель подниматься, а также опускаться в прежнее положение под действием пружины.
Смазывают подшипники кулачкового вала, толкатели и детали регулятора у разных топливных насосов по-разному. У одних масло заливают через отверстие, закрываемое пробкой А, до уровня отверстия, закрываемого пробкой Б. У других насосов масло из масляной магистрали двигателя по сверлениям в установочном фланце и в корпусе насоса под давлением попадает в зазор между корпусом и толкателем и заполняет полость насоса.
Секционные топливные насосы со сложными секциями называют насосами распределительного типа, а иногда и одноплунжерными. Предприятия-изготовители обозначают их двояко, например 211.1111004 или НД21/41, 212.111104 или НД21 /2—4: НД — насос дизельный, 21 — индекс обозначения односекционной модели насоса, 211 или 212 — индекс обозначения модификации односекционной модели, 1111 —номер типовой подгруппы (топливный насос), 004 — порядковый номер в пределах типовой подгруппы, 41—для четырехцилиндровых двигателей, 2—4 для двухцилиндровых двигателей.
Устройство секции. Насосный элемент состоит из головки, в центральном отверстии которой установлен плунжер с осевым и радиальным каналами для прохода топлива.
Рис. 4. Сложная секция топливного насоса:
Головка и плунжер изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны один к другому с зазором 0,0010…0,0022 мм.
В верхней части головки сделаны каналы для подвода топлива и для отвода его в штуцеры, в которых расположены нагнетательный и обратный клапаны. В средней части головки в специальном окне на плунжер надет дозатор. Дозатор при помощи привода можно в некоторых пределах передвигать вверх и вниз по плунжеру.
Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и зубчатой втулки, получающей вращение от промежуточной шестерни, приводимой во вращение шестерней, жестко сидящёй на валике регулятора.
Форма кулачка зависит от числа цилиндров, которые обслуживает данная секция. Например, кулачок устанавливают на насосе, обслуживающем четырехцилиндровые двигатели, а кулачок — на насосах односекционных для трехцилиндровых двигателей и на двухсекционных для шестицилиндровых двигателей.
Действие секции. При вращении кулачкового вала кулачок поднимает толкатель, а вместе с ним и плунжер.
Пружина при этом сжимается. После того как выступ кулачка пройдет в. м. т., пружина 3, распрямляясь, заставит опускаться и плунжер с толкателем. Одновременно с этим под действием зубчатой втулки плунжер совершит поворот на 1/4 оборота.
Когда плунжер находится в н. м. т., топливо через впускное отверстие заполнит внутреннюю полость втулки. При вращении кулачка плунжер толкателем перемещается вверх и одновременно под действием зубчатой муфты поворачивается вокруг своей оси. В тот момент, когда верхний конец плунжера перекрывает впускное отверстие втулки, радиальное отверстие плунжера устанавливается против одного из отверстий во втулке. Через это отверстие топливо проходит в канал и, открывая своим давлением нагнетательный и обратный клапаны, направляется по топливопроводу к форсунке, которая подает его в распыленном виде в камеру сгорания первого цилиндра двигателя.
Когда радиальный канал плунжера выходит из дозатора, начинается слив топлива в подкачивающий насос. Давление в каналах падает, клапан закрывает проход топливу, а клапан немного приоткрывается и тем самым разгружает трубопровод от избыточного давления.
Подача топлива в цилиндр прекращается.
Рис. 5. Секционный сложный топливный насос:
а —схема действия секции; б — схема действия насоса; 1 — плунжер; 2 — дозатор; 3,6 — каналы; 4,9 — отверстия; 5 — полость; 7, 8 — клапаны; 10 — толкатель; II — кулачок; 1, II, III, IV — отдельные моменты работы секции.
При дальнейшем вращении кулачкового вала и набегании на ролик толкателя следующего выступа кулачка процесс повторяется с той только разницей, что плунжер за это время успевает повернуться на ‘Д оборота вокруг своей оси и верхнее радиальное отверстие 9 в плунжере разместится против отверстия в гильзе, соединенного со следующим каналом. По этому каналу топливо поступает к форсунке третьего цилиндра. При набегании третьего выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке четвертого цилиндра. И, наконец, при набегании четвертого выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке второго цилиндра. Этим обеспечивается своевременная и правильная подача топлива в цилиндры дизеля с порядком работы 1—3—4—2.
Если дозатор поставить в самое низкое положение, то отсечное отверстие не будет закрываться и насос прекратит подачу топлива к форсункам — дизель остановится. Во время работы дизеля перемещением дозатора управляет регулятор частоты вращения, поддерживающий режим работы дизеля, установленный трактористом при помощи рычага акселератора.
Устройство топливного насоса с такими секциями рассмотрим на примере насоса НД-21/41 односекционного, распределительного типа, предназначенного для установки на четырехцилиндровые дизели.
Основной частью насоса служит алюминиевый корпус, в нижней части которого на шариковых подшипниках укреплен кулачковый вал с кулачком, имеющим четыре выступа. Над кулачком расположен толкатель, приводящий в действие насосную секцию насоса. Вращение плунжера секции осуществляется через вал регулятора. С кулачковым валом соединен вал с эксцентриком для привода в действие топливного насоса низкого давления. На боковой стенке корпуса насоса укреплен механизм управления подачей топлива путем передвижения дозатора на плунжере вверх или вниз.
В насосах этого типа, устанавливаемых на дизели с турбокомпрессором, дополнительно используют специальное устройство — ограничитель дымления (ОД).
Ограничитель дымления. Назначение. Во время пуска и набора нужной частоты вращения в цилиндры дизеля поступает воздуха значительно меньше, чем при работе дизеля, когда турбокомпрессор направляет в цилиндры достаточное количество воздуха. Это приводит к тому, что топливный насос, отрегулированный на подачу топлива в цилиндры, заполненные большим количеством воздуха, подает топлива больше, чем оно может там сгореть, а это, в свою очередь, вызывает появление из выпускной трубы черного дыма и перегрев деталей дизеля. Чтобы избежать этого, необходимо в момент пуска и набора оборотов коленчатым валом дизеля и турбокомпрессора снижать количество топлива, подаваемого насосом в цилиндры. Эту задачу и выполняет огра-ничитель дымления.
Устройство и действие. ОД состоит из коробки, внутри которой находится диафрагма, подвижного упора, штока и пружины.
Полость А внутри коробки соединена трубкой с впускным коллектором дизеля.
Рис. 6. Секционный топливный насос со сложными секциями:
а — общий вид; б — ограничитель дымления; 1 — механизм управления подачей топлива; 2 — дозатор; 3— корпус; 4 — насосная секция; 5 — регулятор; 6, 8 — валы; 7— эксцентрик; 9 — кулачок; 10 — кулачковый вал; 11, 17 — штоки; /2 —упор; 13 — коробка; 14 — трубка; 15 — диафрагма; 16 — пружина; 18 — рычаг; 19 — впускной коллектор дизеля; А — полость.
Когда дизель не работает, пружина через шток ставит упор в такое положение, при котором он упирается в рычаг и удерживает его, не позволяя тем самым корректору увеличить цикловую подачу топлива. Когда же работающий дизель установится на заданный режим, турбокомпрессор наберет нужные обороты, давление в коллекторе повысится и передастся по трубке в полость А ограничителя дымления. Воздух при этом будет давить на диафрагму, сожмет пружину и через шток повернет упор так, что он освободит рычаг, который после этого войдет в соприкосновение со штоком корректора и обеспечит нормальную (более высокую) подачу топлива насосом.
—
Топливный насос под большим давлением подает через форсунки в камеру сгорания необходимые порции топлива в строго определенные моменты. По принципу действия топливные насосы, применяемые на автомобильных двигателях, относятся к золотниковому типу с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один цилиндр. Топливный насос двигателя ЯМЗ-236 имеет шесть насосных секций, а топливный насос двигателя ЯМЗ-238 — восемь секций, объединенных в общем корпусе.
Топливные насосы высокого давления двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238, расположенные между рядами цилиндров, приводятся в действие от блок-шестерни распределительного вала. За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот, при этом топливо подается во все цилиндры.
На рис. 7 показан топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236. На алюминиевом корпусе насоса укреплен корпус топливоподкачивающего насоса.
Муфта автоматического опережения впрыска топлива и регулятор числа оборотов коленчатого вала объединены с насосом высокого давления в один агрегат.
Корпус насоса горизонтальной перегородкой разделен на две части — верхнюю и нижнюю. В нижней части расположены кулачковый вал и толкатели, а в верхней части — насосные секции. В горизонтальной перегородке имеются шесть отверстий и пазы для установки и направления движения толкателей.
Кулачковый вал приводит в действие шток поршня топливоподкачивающего насоса и через ролики 30 толкателей — плунжеры. В толкатели ввернуты регулировочные болты, имеющие контргайки. В нижнюю часть корпуса насоса, где вращается кулачковый вал, наливается масло, уровень которого контролируется указателем.
Плунжер и гильза являются основными деталями каждой отдельной секции насоса. Соединенные вместе, они называются плунжерной парой. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзои не должен превышать 0,0015—0,0020 мм.
Положение гильзы в насосе фиксируется винтом. В верхней части гильзы имеется впускное и перепускное отверстия. Плунжер может перемещаться в вертикальном направлении внутри гильзы и поворачиваться с помощью двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки. Последняя, в свою очередь, поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с рейкой. В продольный паз рейки входит стопорный винт, определяющий ее положение по отношению к зубчатому венцу.
Рис. 7. Топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236:
Головка плунжера имеет кольцевую проточку, продольный паз и спиральную отсечную кромку. На нижнем конце плунжера сделана кольцевая проточка для нижней опорной тарелки пружины. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку, установленную в кольцевой выточке корпуса.
В верхней части каждой секции насоса помещается штуцер с седлом, нагнетательным клапаном, пружиной и упором нагнетательного клапана. От штуцера через ниппель топливо поступает в топливопровод, ведущий к форсунке.
Плунжер, гильза, нагнетательный клапан и его седло изготовлены из качественной стали с высокой точностью, и раскомплектовывать эти пары нельзя. Для выпуска воздуха из насоса служит отверстие, закрываемое пробкой.
Все секции топливного насоса высокого давления работают одинаково, поэтому рассмотрим работу одной из них. При вращении кулачкового вала насоса кулачок набегает на ролик толкателя, который поднимается, сжимает пружину и перемещает плунжер вверх в гильзе. Во время дальнейшего поворота вала кулачок выходит из-под ролика толкателя и пружина опускает плунжер вниз. При движении плунжера вверх секция подает топливо; при движении плунжера вниз происходит ход всасывания. При перемещении рейки плунжер поворачивается на некоторый угол. Таким образом, плунжер совершает сложное движение — возвратно-поступательное и вращательное.
Топливо поступает из фильтра тонкой очистки в канал насоса высокого давления. При нижнем положении плунжера топливо через впускное отверстие поступает внутрь гильзы, заполняет надплун-жерное пространство и кольцевую проточку по продольному пазу и отсечной кромке.
При подъеме плунжера топливо вначале вытесняется из надплунжерного пространства через впускное отверстие обратно в топливоподводящий канал. Затем, когда это отверстие перекроет плунжер, топливо будет сжиматься в надплунжерном пространстве. При достижении давления 10—18 кГ/см2 (1000—1800 кн/м2) нагнетательный клапан 5 поднимается вверх, сжимая пружину, и пропускает топливо из надплунжерного пространства в штуцер, откуда оно поступает к форсунке. Дальнейшее движение плунжера вверх сопровождается повышением давления до 150 кГ/см2 (15 000 кн/м2), при котором игла форсунки, приподнимаясь, открывает проход для топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания.
Рис. 8. Схема работы насосной секции:
а — впуск топлива; б — начало подачи; в — конец подачи;
1 — впускное отверстие; 2 — надплунжерное пространство; 3 — плунжер; 4 — гильза плунжера; 5 — нагнетательный клапан; 6 — штуцер; 7 — пружина нагнетательного клапана; 8 — разгрузочный поясок клапана; 9 — медно-фибро-вая прокладка; 10 — продольный паз плунжера; 11 — отсечная кромка плунжера; 12 — кольцевая проточка; 13 — перепускное отверстие
Впрыск топлива из форсунки в камеру сгорания продолжается до тех пор, пока отсечная кромка 11 движущегося вверх плунжера не начнет открывать перепускное отверстие 13 (рис.
152, в), соединяющее надплун-жерное пространство с топливоотводящим каналом. Вследствие этого давление в надплунжерном пространстве резко падает, так как топливо перетекает в этот канал, и нагнетательный клапан под действием пружины садится на седло.
Рис. 9. Схема изменения количества топлива, подаваемого насосной секцией:
а — максимальная подача; б — половинная полача; в — нет подачи; 1 — плунжер; 2 — перепускное отверстие; 3 — впускное отверстие; 4 — продольный паз на головке плунжера
Для устранения возможности подтекания топлива в камеру сгорания через иглу форсунки необходима мгновенная посадка иглы в седло, т. е. быстрая отсечка подачи топлива в цилиндр. Это обеспечивается конструкцией нагнетательного клапана, имеющего разгрузочный поясок, который при посадке клапана в седло способствует быстрому увеличению объема пространства за клапаном, что приводит к резкому падению давления между клапаном и форсункой.
Режим работы двигателя зависит от количества топлива, подаваемого в цилиндры секциями насоса за один ход плунжера.
Это изменение в подаче топлива происходит при повороте плунжеров в гильзах на некоторый угол.
Схема изменения количества топлива, подаваемого отдельной секцией насоса, приведена на рис. 9. Если смотреть на плунжер сверху, то поворот его против часовой стрелки сопровождается увеличением количества подаваемого топлива. Вдвигая рейку в насос, плунжеры всех секций одновременно поворачиваются в положение максимальной подачи. В этом случае расстояние А от отсечной кромки плунжера до перепускного отверстия будет наибольшим, а следовательно, и ход плунжера, при котором происходит впрыск топлива через форсунку, также будет максимальным. Перепускное отверстие открывается позднее.
Выдвижение рейки из корпуса насоса сопровождается поворотом всех плунжеров по часовой стрелке и уменьшением подачи топлива в цилиндры
дизеля. На рис. 9, б показано положение плунжера, соответствующее половинной (от максимально возможной величины) подаче топлива, так как расстояние Ах от отсечной кромки плунжера до отверстия вдвое меньше расстояния А, соответствующего максимальной подаче.
Следовательно, перепускное отверстие открывается раньше.
При рейке, выдвинутой из корпуса насоса до отказа, подача- топлива насосом прекратится, так как продольный паз на головке плунжера на всем протяжении его хода будет соединять надплунжерное пространство с перепускным отверстием. Впускное отверстие, через которое топливо поступает в надплунжерное пространство, плунжер всегда перекрывает в одном и том же положении по высоте.
Таким образом, при повороте плунжера изменяется момент окончания подачи и количество подаваемого топлива, а момент начала подачи топлива насосом остается неизменным. Он регулируется болтом, ввернутым в верхний торец толкателя. Если болт вывертывать, то при повороте кулачкового вала толкатель раньше будет поднимать плунжер, и топливо будет раньше подаваться к форсунке, т. е. угол начала подачи топлива насосом увеличится (ранняя подача). При ввертывании болта в толкатель этот угол уменьшается (поздняя подача).
Насос начинает подавать топливо в цилиндр, когда кривошип его не доходит на некоторый угол до в.
м. т. Этот угол называется углом момента начала подачи топлива насосом.
Между моментом начала подачи топлива насосом и моментом начала впрыска топлива форсункой есть существенное отличие, заключающееся в том, что форсунка позднее насоса начинает подавать топливо в цилиндр двигателя из-за некоторого расширения топливопроводов, незначительной сжимаемости топлива и небольших утечек топлива в насосе и форсунке.
Топливный насос высокого давления, муфта изменения угла начала впрыска топлива
Какое назначение топливного насоса высокого давления?
Топливный насос высокого давления служит для подачи строго дозированных порций дизельного топлива под высоким давлением в форсунки и через них в цилиндры двигателя в заданные моменты времени в соответствии с режимом работы двигателя.
Какого типа насосы высокого давления применяют на двигателях?
На автомобильных дизельных двигателях устанавливают секционные топливные насосы золотникового типа с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива.
Обычно в общем корпусе насоса монтируют по одной секции для каждого цилиндра. На V-образных двигателях насос крепят между рядами цилиндров. Приводится в действие он от шестерни распределительного вала. На одном конце вала привода топливного насоса закреплена приводная шестерня, а другой конец его соединен с центробежной муфтой опережения впрыска топлива. Так как рабочий цикл в четырехтактных двигателях совершается за два оборота коленчатого вала, то передаточное отношение приводных шестерен подобрано таким образом, чтобы кулачковый вал топливного насоса за цикл повернулся на один оборот и каждая секция подала топливо в свой цилиндр в соответствии с порядком работы двигателя.
Как устроен топливный насос высокого давления?
Топливный насос высокого давления состоит из корпуса, в котором установлены секции по количеству цилиндров двигателя. Каждая секция (рис.80, а) состоит из корпуса 13, разделенного горизонтальной перегородкой на две части: верхнюю и нижнюю. Стенки перегородки выполняют роль направляющих для толкателей 11.
В верхней части закреплена гильза 4, застопоренная винтом 18. В гильзе с минимальным зазором (0,0015-0,0020 мм) смонтирован плунжер 5, имеющий винтовую канавку 19, кольцевую выточку и радиальное сверление. Гильза и плунжер изготовлены из высококачественной стали, термически обработаны и имеют индивидуальную подгонку. Поэтому их можно заменять только в паре. На нижнем конце плунжера имеется опорная тарелка 9, на которую опирается пружина 8, стремящаяся удерживать плунжер в нижнем положении. В гильзе 4 просверлены два отверстия: верхнее 3 топливоподводящее, через которое топливо заполняет надплунжерную полость в гильзе, когда плунжер находится в нижнем положении, и нижнее 20, по которому топливо отводится из гильзы после ее заполнения. Верхнее отверстие сообщается с каналом, а к нему топливо подводится от топливоподкачивающего насоса, нижнее – с топливным баком для отвода избыточного топлива. В этом канале или в топливном штуцере установлен перепускной клапан, нагруженный пружиной, что способствует поддержанию давления в канале в пределах 0,07-0,12 МПа, необходимого для хорошего наполнения гильзы топливом.
Кроме того, в канале выполнено отверстие 21 с пробкой для выпуска проникшего туда воздуха. Сверху к гильзе прилегает седло нагнетательного клапана 2, прижимаемое штуцером 22, ввернутым в корпус насоса. Нагнетательный клапан 2 нагружен пружиной 1, стремящейся удерживать его в закрытом положении. К ниппелю 23 подсоединен топливопровод высокого давления, подводящий топливо к форсунке. В нижней части корпуса на роликовых конических подшипниках установлен кулачковый вал 14, на кулачок которого опирается ролик 12 толкателя 11. В тело толкателя ввернут регулировочный винт 10 с контргайкой. Вращением этого винта регулируют величину хода плунжера. В нижнюю часть корпуса заливают масло (такое же, что и в двигатель). Для управления подачей топлива в гильзе каждой секции установлена поворотная втулка 7 с зубчатым венцом 17. Внизу этой втулки выполнены два вертикальных паза, в которые входят поводки плунжера. Благодаря большой длине пазов поводки могут перемешаться в них на всю длину хода плунжера.
В постоянном зацеплении с зубчатыми венцами всех секций находится зубчатая рейка, которая с помощью тяг соединена с центробежным регулятором и педалью газа в кабине автомобиля. Ход рейки ограничивается винтом 6.
Сбоку к корпусу насоса высокого давления крепится топливоподкачивающий насос 15 с устройством 16 для ручной подкачки топлива.
Рис.80. Секция топливного насоса высокого давления: а – общее устройство; б – начало впрыска; в – конец впрыска; г – наполнение; д – продолжительность впрыска; е – остановка двигателя.
Как работает топливный насос высокого давления?
Все секции топливного насоса высокого давления работают одинаково, поэтому достаточно рассмотреть работу только одной из них. При вращении кулачкового вала 14 кулачок воздействует на ролик 12 толкателя 11 и поднимает его. Усилие через регулировочный винт 10 передается на толкатель 5 и он поднимается вверх, сжимая пружину 8. Когда верхняя часть плунжера перекроет топливоподводящее отверстие 3, а затем и топливоотводящее отверстие 20, в надплунжерной полости окажется порция топлива (рис.
80, б). Так как топливо не сжимается, то при дальнейшем перемещении плунжера вверх давление в гильзе резко повышается и когда оно достигнет 1,2-1,8 МПа, открывается нагнетательный клапан 2, преодолевая сопротивление пружины 1, и топливо по трубопроводу высокого давления поступает к форсунке. Так как плунжер поднимается, то давление в гильзе и трубопроводе нарастает и когда оно достигнет 16,5 МПа, игла форсунки поднимется и пропустит топливо в камеру сгорания цилиндра двигателя, то есть осуществится впрыск топлива. Он будет продолжаться до тех пор, пока кромка винтовой канавки 19 не подойдет к топливоотводящему отверстию 20 (рис.80, в). Теперь топливо из надплунжерной полости по радиальному сверлению 24 в плунжере и кольцевой канавке будет отводиться в топливоотводящее отверстие 20. Давление над плунжером резко уменьшится, нагнетательный клапан 2 под давлением пружины 1 закроется, что способствует резкой отсечке топлива, впрыскиваемого форсункой в цилиндр. Это предотвращает зависание топлива на распылителе форсунки и ее подгорание.
Резкому прекращению впрыска топлива также способствует форма нагнетательного клапана. На нем выполняется специальный разгрузочный поясок П, который при посадке клапана в свое гнездо способствует увеличению объема над ним, что приводит к резкому снижению давления в трубке между клапаном и. форсункой. Поясок клапана и седло в этом случае работают, как поршневая пара.
При дальнейшем вращении кулачкового вала кулачок перестает воздействовать на толкатель, и он опускается. Пружина 8 опускает плунжер в крайнее нижнее положение, и топливо опять заполнит надплунжерную полость (рис.80, г).
Как изменяется количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр?
Количество топлива, подаваемого секцией топливного насоса высокого давления к форсунке, изменяют поворотом плунжера в гильзе с помощью зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с зубчатым венцом 17. Рейка при перемещении поворачивает зубчатые венцы, а следовательно, и плунжеры. В зависимости от угла поворота плунжера изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия топливоподводящего отверстия 3 до момента открытия отсечной кромкой винтовой канавки 19 топливоотводящего отверстия 20.
В результате изменяется продолжительность впрыска и, следовательно, количество топлива, подаваемого в цилиндр (рис.80, д). При вдвигании рейки в корпус насоса подача топлива увеличивается, при выдвигании – уменьшается.
Как остановить двигатель?
Для остановки дизельного двигателя необходимо прекратить подачу топлива в цилиндры. Для этого выдвигают рейку в крайнее положение, при котором плунжеры в гильзах устанавливаются так, что их горизонтальная кольцевая канавка 25 сообщается с топливоотводящим отверстием 20 (рис.80, е). В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо перетекает из надплунжерной полости по радиальному каналу к топливоотводящему отверстию, и впрыск топлива в цилиндр не произойдет, двигатель остановится.
Какая существует зависимость между частотой вращения коленчатого вала и впрыском топлива в цилиндры двигателя?
С увеличением частоты вращения коленчатого вала должен изменяться (опережаться) и момент впрыска топлива в цилиндр, так как оно должно быть подано к приходу поршня в ВМТ при такте сжатия.
Только в этом случае впрыснутое топливо успеет испариться, смешаться с воздухом и самовоспламениться, чтобы расширение газов начиналось в момент, когда поршень поменяет направление движения и начнет двигаться к НМТ. Угол опережения впрыска топлива изменяется автоматически с помощью центробежной муфты, устанавливаемой на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления. При повороте кулачкового вала по направлению его вращения угол опережения впрыска увеличивается, против – уменьшается.
Как устроена и работает муфта изменения угла начала впрыска топлива?
Автоматическая муфта изменения угла начала подачи топлива состоит (рис.81, а) из корпуса 7, навернутого на ведомую полумуфту 1, установленную на кулачковом валу топливного насоса высокого давления. На полумуфте закреплены оси 2, а на них грузы 4. На грузах выполнены выемки с криволинейными поверхностями, в которые упираются пальцы 5 ведущей полумуфты 6. Между муфтами в сжатом состоянии смонтированы пружины 3, раздвигающие полумуфты.
На тыльной стороне ведущей полумуфты имеются два шипа, на которые установлена резиновая обойма 8. В пазы этой обоймы входят два шипа фланца 9, который двумя болтами соединен с ведущим фланцем 11. Регулировочные пазы 10 позволяют смещать фланец 9 относительно ведущего фланца 11. Этот фланец стяжным хомутом жестко крепится на приводном валу 12 (рис.81, в). Резиновая обойма в приводе предохраняет вал топливного насоса от высоких динамических нагрузок, возникающих при резком изменении частоты вращения коленчатого вала.
Рис.81. Автоматическая муфта изменения угла начала подачи топлива.
Работает муфта так (рис.81, б). При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы под действием центробежной силы, преодолевай сопротивление пружин, расходятся по направлению стрелок (положение II) и, поворачиваясь вокруг осей, давят на пальцы ведущей полумуфты своими криволинейными поверхностями. Расстояние между осями грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, и ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей на заданный угол α, поворачивая при этом кулачковый вал топливного насоса высокого давления на тот же угол по направлению вращения вала, что и приводит к более ранней подаче топлива в цилиндры двигателя.
Чем больше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем больше центробежные силы и тем на больший угол повернется кулачковый вал. С уменьшением частоты вращения коленчатого вала двигателя, центробежная сила грузов снижается и они под действием пружин возвращаются в исходное положение, поворачивая ведомую полумуфту в сторону уменьшения опережения впрыска топлива (положение I).
Чем объясняется задержка впрыска топлива?
Между моментом начала подачи топлива насосом, определяемым открытием нагнетательного клапана, и моментом впрыска топлива форсункой имеется небольшая разница во времени, что объясняется деформацией топливопровода высокого давления и некоторой сжимаемостью топлива.
В чем особенность устройства топливного насоса двигателя автомобиля KaмAЗ-5320?
Особенностью устройства топливного насоса высокого давления автомобиля КамАЗ-5320 является то, что его секции в корпусе установлены под углом 75°, что позволило сократить длину вала, повысить его прочность и давление впрыска топлива в цилиндры каждой секцией до 18-18,5 МПа.
***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Система питания дизельного двигателя»
муфта, топливный насос, топливный насос высокого давления муфта изменения угла начала впрыска топлива, топливо
Смотрите также:
APR MS100211 Топливный насос высокого давления APR
Топливный насос высокого давления APR (ТНВД) увеличивает максимальный объем топлива, который может подать ТНВД, на 37% по сравнению со стандартным! При этом система непосредственного впрыска топлива способна удовлетворить требования к топливу, предъявляемые установками высокой мощности. Это достигается за счет увеличения рабочего объема насоса с использованием высококачественных компонентов с жесткими допусками. На B9 2.9T мы достигли дополнительных 37 AWHP и 50 AWFTTLBS по сравнению с нашим обновлением ECU Stage 1 (E85), добавив насос и запустив обновление ECU Stage 1+ (E85)!
Как работает система прямого впрыска:
Топливный насос низкого давления (ТНВД) в топливном баке подает топливо к топливному насосу высокого давления (ТНВД) под давлением примерно от 4 до 6 бар.
Затем давление топлива увеличивается до 200 бар, в зависимости от заводских деталей, с помощью HPFP. Наконец, топливо под высоким давлением подается к форсункам, которые впрыскивают прямо в цилиндры.
Проблема:
Объем топлива, который может вытеснить насос HPFP, напрямую зависит от рабочего объема насоса (размер внутреннего отверстия и ход распределительного вала) и частоты вращения двигателя. Насос приводится в действие кулачком распределительного вала. Более крупные системы турбонагнетателя и использование этанола могут привести к перегрузке этой системы, особенно в диапазоне средних и низких оборотов, когда объем топлива меньше.
Решение APR:
Мы резко увеличиваем объем топлива, который ТНВД может вытеснить при каждом числе оборотов, за счет увеличения рабочего объема ТНВД. Это достигается за счет увеличения диаметра отверстия внутреннего напорного цилиндра насоса. Важно понимать, что, несмотря на название, модернизация ТНВД не обязательно предназначена для увеличения давления в топливной рампе двигателя.
Основная цель состоит в том, чтобы увеличить объем доступного топлива, что позволит поддерживать стабильное давление топлива даже в самых сложных ситуациях!
Высококачественные компоненты и предельные допуски:
Внутренние детали ТНВД должны быть обработаны с экстремальными допусками и установлены в чистой среде, иначе насос может легко выйти из строя. Допуски на размеры ТНВД APR составляют 0,00004 дюйма, а геометрические допуски — 0,00005 дюйма. Поршень и цилиндр изготовлены из сертифицированной и термообработанной подшипниковой нержавеющей стали, а на поршень нанесено специальное алмазоподобное покрытие для исключительной твердости поверхности и сверхнадежной работы. Для предотвращения смещения, связанного с изменением массы плунжера, APR снабжает каждую единицу пружиной соответствующего размера. Заменены все необходимые внутренние уплотнения.
Внутреннее тестирование:
Все ТНВД APR собираются на месте в соответствии со строгими инструкциями по сборке. Затем каждый насос тестируется на нашем испытательном стенде, чтобы убедиться, что насосы работают в соответствии с проектом.
Этот шаг важен по нескольким причинам. Это очень важно для определения неисправности насоса из-за неправильной установки, негерметичного уплотнения или неисправного соленоида. Во-вторых, заклинивший насос на автомобиле при запуске может привести к повреждению распределительного вала двигателя. Тестируя каждый насос, мы практически исключаем такую возможность.
Послужной список:
Компания APR стала пионером в модернизации ТНВД на заре двигателей VAG с непосредственным впрыском. Вскоре после этого APR стала OEM-поставщиком компонентов HPFP и GDI для VAG для использования в различных гоночных автомобилях, гоночных сериях, проектных автомобилях и концептуальных автомобилях. APR HPFP был в центре бесчисленных побед в автоспорте по всему миру и работал с почти идеальным послужным списком с момента запуска программы, поддерживаемой автоспортом в 2006 году. Продав десятки тысяч насосов, APR обладает богатыми знаниями и производством. опыт, необходимый для создания продукта, который выдержал испытание временем.
Этот комплект восстанавливает ваш заводской насос. Нужен рабочий насос.
Восстановление насоса применимо к насосу Hitachi Gen III, установленному на модели 2.9.T и 3.0T EA839 V6.
Особенности:
- Значительно увеличивает объем топлива, вытесняемого ТНВД на 37 %
- +37 AWHP / +50 AWFTLS (B9 2.9T E85 Stage 1 по сравнению с 1+ с ТНВД)
- Поддерживает более высокое давление в сложных условиях
- Идеально подходит для высокопроизводительных гоночных автомобилей и треков
- Полностью перестроен на месте
- Полностью протестирован на машине и обкатан перед отправкой
- Восстановление вашего существующего насоса
- Модернизированная и подобранная по весу пружина
- фиксатор титана
- DLC Piston
- Материал из нержавеющей стали
- .00004 «Размерные допуски
- .00005″ Геометрические допуски
APR MS100017 APR High Liff Nump
9008
APR100017 APR High Liff Nuck
9008
APR100017 APR
9000 2APR.
Топливный насос (ТНВД) увеличивает максимальный объем топлива, который может подать ТНВД, на 41% по сравнению с запасом! При этом система непосредственного впрыска топлива способна удовлетворить требования к топливу, предъявляемые установками высокой мощности. Это достигается за счет увеличения рабочего объема насоса с использованием высококачественных компонентов с жесткими допусками.
Как работает система прямого впрыска:
Топливный насос низкого давления (ТНВД) в топливном баке подает топливо к топливному насосу высокого давления (ТНВД) под давлением примерно от 4 до 6 бар. Затем давление топлива увеличивается до 110-130 бар, в зависимости от заводских деталей, с помощью ТНВД. Наконец, топливо под высоким давлением подается к форсункам, которые впрыскивают прямо в цилиндры.
Проблема:
Объем топлива, который может вытеснить насос HPFP, напрямую связан с рабочим объемом насоса (размером внутреннего отверстия и ходом распределительного вала) и частотой вращения двигателя. Насос приводится в действие трехлепестковым кулачковым валом, поэтому насос работает с частотой, в 1,5 раза превышающей скорость двигателя.
Даже заводские турбокомпрессоры K03 и K04 способны нагружать эту систему, особенно в диапазоне средних и низких оборотов, когда объем топлива меньше.
Решение APR:
Мы резко увеличиваем объем топлива, который ТНВД может вытеснить при каждом числе оборотов, за счет увеличения рабочего объема ТНВД. Это достигается за счет увеличения диаметра отверстия внутреннего напорного цилиндра насоса. Важно понимать, что, несмотря на название, модернизация ТНВД не обязательно предназначена для увеличения давления в топливной рампе двигателя. Основная цель состоит в том, чтобы увеличить объем доступного топлива, что позволит поддерживать стабильное давление топлива даже в самых сложных ситуациях!
Высококачественные компоненты и предельные допуски:
Внутренние детали ТНВД должны быть обработаны с экстремальными допусками и установлены в чистой среде, иначе насос может легко выйти из строя. Допуски на размеры ТНВД APR составляют 0,00004 дюйма, а геометрические допуски — 0,00005 дюйма. Поршень и цилиндр изготовлены из сертифицированной и термообработанной подшипниковой нержавеющей стали, а на поршень нанесено специальное алмазоподобное покрытие для исключительной твердости поверхности и сверхнадежной работы.
Для предотвращения смещения, связанного с изменением массы плунжера, APR снабжает каждую единицу пружиной соответствующего размера. Все внутренние уплотнения заменены, включая пружинное уплотнение, а на наконечнике насоса сохранена заводская поворотная головка для уменьшения износа толкателя кулачка и нагрузки со стороны поршня.
Внутреннее тестирование:
Все ТНВД APR собираются на месте в соответствии со строгими инструкциями по сборке. Затем каждый насос тестируется на нашем испытательном стенде, чтобы убедиться, что насосы работают в соответствии с проектом. Этот шаг важен по нескольким причинам. Это очень важно для определения неисправности насоса из-за неправильной установки, негерметичного уплотнения или неисправного соленоида. Во-вторых, заклинивший насос на автомобиле при запуске может привести к повреждению распределительного вала двигателя. Тестируя каждый насос, мы практически исключаем такую возможность.
Послужной список:
Компания APR стала пионером в модернизации ТНВД на заре двигателей VAG с непосредственным впрыском.