Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления (ТНВД) (18—20 МПа) подает через форсунки в камеру сгорания топливо в строго определенные моменты и в определенном количестве в зависимости от режима работы двигателя. На автомобильных двигателях применяют ТНВД золотникового типа с постоянным ходом плунжера и регулировкой окончания подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один цилиндр. Привод топливных насосов осуществляется от зубчатых колес распределительного вала. На двигателях марки «ЯМЗ» применяются рядные топливные насосы (рис. 64), которые располагаются между рядами цилиндров. На двигателях марки «КамАЗ»

(рис. 65) — двухрядные V-образные топливные насосы. ТНВД двигателей марки «ЯМЗ» состоит из корпуса с крышками, внутри корпуса имеется горизонтальная перегородка, в которой выполнены

гладкие отверстия с пазами под роликовые толкатели. В верхней части корпуса имеются резьбовые отверстия крепления насосных секций, топливные каналы, отверстие крепления рейки поворота плунжеров. В нижней части корпуса расположен кулачковый вал привода насосных секций. Роликовый

толкатель в верхней части имеет регулировочный болт с контргайкой. Насосная секция (рис. 66) включает в себя плунжер и гильзу, соединенные вместе, которые образуют плунжерную пару. Плунжер диаметром

9 мм имеет ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой составляет 0,00015—0,002 мм. Положение гильзы в насосе относительно топливных каналов фиксировано стопорным винтом. В верхней части гильзы имеется впускное и перепускное отверстия. Плунжер в верхней части имеет осевое и радиальное отверстия. От радиального отверстия плунжера выполнены две спиральные канавки. На нижнем конце плунжера имеется два выступа, входящих в пазы поворотной втулки, которая поворачивает плунжер, также имеется кольцевая проточка для опорной тарелки возвратной пружины плунжера. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку, установленную в кольцевой выточке корпуса. На

поворотной втулке крепится зубчатый хомутик, находящийся в зацеплении с рейкой поворота плунжеров. Над гильзой плунжера располагается нагнетательный клапан с седлом, упором и возвратной пружиной. Насосная секция в корпусе насоса крепится штуцером. От штуцера через ниппель топливо поступает по топливопроводу высокого давления к форсунке. Работа насосной секции. При вращении кулачкового вала насоса (рис. 66) кулачок набегает на ролик толкателя, который передает усилие на плунжер. Плунжер движется вверх, сжимая возвратную пружину и вытесняя топливо через впускное отверстие в канал насоса. При перекрытии этого отверстия давление топлива постепенно растет, и при давлении 1 МПа начинает открываться нагнетательный клапан. Клапан полностью открыт при давлении 1,8 МПа, Плунжер продолжает двигаться вверх, давление топлива в надплунжерном пространстве растет. При достижении требуемого для впрыска топлива давления (17—20 МПа) игла распылителя форсунки поднимается и происходит впрыск топлива в цилиндр. Плунжер движется вверх, поддерживая давление впрыска топлива. Как только отсечная кромка спиральной канавки совместится с перепускным отверстием давление топлива резко падает, игла распылителя форсунки под действием возвратной пружины садится в седло. Впрыск топлива прекращается. Одновременно нагнетательный клапан под действием возвратной пружины садится в седло, объем пространства за клапаном увеличивается и происходит отсечка подачи топлива. Конусный поясок нагнетательного клапана притерт к седлу и надежно изолирует надплунжерное пространство от топливопровода высокого давления, поддерживая в нем избыточное давление топлива, что обеспечивает стабильность при малой подаче топлива. Плунжер какое-то время еще продолжает двигаться вверх, обеспечивая гарантированный впрыск топлива. Кулачок сбегает с ролика толкателя и под действием возвратной пружины плунжер начинает двигаться вниз, надплунжерное пространство заполняется топливом. Режим работы дизеля зависит от количества топлива, подаваемого в цилиндры секциями насоса за один ход плунжера. При повороте плунжеров во втулках на некоторый угол изменяется количество подаваемого топлива. На многоцилиндровых двигателях из-за применения рядного насоса реличивается длина кулачкового вала. Применение V-образных насосов позволяет уменьшить длину кулачкового вала, повысить его жесткость и увеличить давление впрыска до 70 МПа.

Форсунки

Форсунка служит для подачи топлива в камеру сгорания под большим давлением в мелко распыленном виде и обеспечивает четкую отсечку подачи топлива в конце впрыска. На дизелях применяют форсунки нескольких типов: открытые или закрытые, с распылителем, имеющим одно отверстие (сопло) или несколько. Закрытые форсунки могут быть штифтовые или бесштифтовые. На дизелях марок «ЯМЗ» (рис. 67, а), «КамАЗ», «ЗИЛ» (рис. 67, б) применяют закрытые бесштифтовые форсунки. Форсунка называется закрытой, так как сопла в распылителе закрыты иглой и только в момент впрыска топлива сообщаются с камерой сгорания. Для выхода топлива распылитель имеет четыре сопла диаметром 0,34 мм. Форсунка дизелей марки «ЯМЗ» состоит из корпуса, в котором имеется центральное отверстие под штангу и наклонный топливный канал; распылителя с тщательно обработанным осевым отверстием под иглу и топливных каналов. В нижней части распылителя имеются четыре сопла, кольцевая проточка и два глухих отверстия под штифты. Игла распылителя имеет цилиндрическую направляющую часть, конусные пояски в средней и нижней частях. Распылитель с иглой крепится к корпусу накидной гайкой. В верхней боковой части находится прилив с резьбовым отверстием под топливный штуцер с фильтрующей сеткой. В центральной верхней части имеется резьба под резьбовую втулку, в центральной части которой находится резьбовое отверстие под регулировочный винт с контргайкой. Нижняя часть винта является верхней опорной тарелкой под возвратную пружину иглы распылителя. На штанге в верхней части крепится нижняя опорная тарелка пружины, в нижней части запрессован шарик для плотной посадки иглы на седло. Резьбовая втулка в верхней части закрыта колпачковой гайкой с резьбовым отверстием под дренажный трубопровод. Топливо подводится к форсунке через штуцер с сетчатым фильтром и поступает по наклонному каналу корпуса в кольцевую проточку распылителя. Затем топливо по трем каналам проходит в кольцевую полость (средней части распылителя), расположенную под утолщенной (с конусным пояском) частью иглы. Под действием топлива, поступающего в полость, игла поднимается, сжимая возвратную пружину. Сопла распылителя открываются, и топливо впрыскивается в камеру сгорания. После окончания впрыска давление топлива падает и под действием возвратной пружины игла плотно садится на седло в распылителе. Давление впрыска топлива регулируется регулировочным винтом с контргайкой в резьбовой втулке затяжкой возвратной пружины иглы распылителя. Топливо, просочившееся между иглой и распылителем, отводится дренажным трубопроводом в бак.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива позволяет изменять угол опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, что повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск. Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала ТНВД. Автоматическая муфта состоит из следующих деталей: ведущей полумуфты с пальцами и шипами привода, ведомой полумуфты с осями грузов, двух грузов, двух пружин, двух проставок и корпуса. Ведущая полумуфта надета на ступицу ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться. При сборке муфты корпус навертывают на ведомую полумуфту. Для уплотнения соединения ведущей полумуфты с корпусом в него запрессована самоподжимная уплотняющая манжета. Два груза, шарнирно установленные на осях, имеют криволинейную поверхность, на которую через проставки опираются пальцы ведущей полумуфты. Движение от ведущей полумуфты на ведомую передается через два груза и пружины. Во время работы двигателя ведущая полумуфта пальцами через проставки нажимает на криволинейную поверхность грузов. Усилие через оси грузов передается ведомой полумуфте, а от нее кулачковому валу насоса. При увеличении

частоты вращения коленчатого вала грузы, преодолевая сопротивление пружины, расходятся под действем центробежных сил. При этом грузы поворачиваются вокруг осей ведомой полумуфты и проставки скользят по криволинейной поверхности грузов. В этом случае расстояние между осями грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, пружины сжимаются и ведомая полумуфта поворачивается по ходу вращения вместе с кулачковым валом. В результате этого топливо раньше поступает в цилиндры двигателя, т. е. увеличивается угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы сходятся, пружины разжимаются и поворачивают ведомую полумуфту в противоположную сторону, что вызывает уменьшение угла опережения впрыска топлива. Автоматическая муфта изменяет угол опережения впрыска топлива на 10-14°