Приборы высокого давления системы питания дизеля их назначение. Устройство и работа топливного насоса высокого давления (тнвд).

Приборы магистрали высокого давления.

- ТНВД

- форсунки, по числу цилиндров двигателя

- трубопроводы высокого давления

К приборам питания магистрали высокого давления двигателей относятся топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.

Топливный насос высокого давления подает в каждый цилиндр двигателя строго дозированные порции топлива в соответствии с порядком работы и заданным режимом.

Топливный насос дизельного двигателя установлен между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала через автоматическую муфту опережения впрыска. Управление работой насоса осуществляется вручную с места водителя и автоматически корректируется всережимным регулятором частоты вращения коленчатого вала в зависимости от нагрузки двигателя. Регулятор встроен в конструкцию насоса и связан с приводом управления им.

Основными частями насоса высокого давления являются корпус, кулачковый вал и нагнетательные секции, число которых равно числу цилиндров двигателя. Основными деталями каждой нагнетательной секции являются плунжер и гильза.

Нагнетательные секции размещены в гнездах верхней части корпуса, насоса, и их гильзы крепятся стопорными болтами. Топливо к гильзам подводится и отводится через продольные каналы, просверленные по всей длине корпуса насоса.

Сбоку от нагнетательных секций в продольном сверлении корпуса размешена зубчатая рейка, зацепленная с зубчатыми секторами каждого плунжера. Ход рейки ограничивается ограничителем. Свободный конец рейки, выходящий из корпуса насоса, соединен серьгой с регулятором частоты вращения коленчатого вала, который управляет количеством подачи топлива.

В нижней перегородке корпуса имеются гнезда для установки роликовых толкателей. От проворачивания толкатели удерживаются удлиненными осями роликов, которые входят в вертикальные пазы, выполненные в гнездах.

Кулачковый вал насоса установлен на двух шариковых подшипниках, которые уплотнены самоподжимными резиновыми сальниками. На кулачковом валу имеются кулачки по числу нагнетательных секций и эксцентрик для привода подкачивающего насоса низкого давления. Свободные концы вала заканчиваются хвостовиками. Передний хвостовик служит для крепления муфты опережения впрыска, через которую осуществляется привод насоса. На заднем хвостовике кулачкового вала закреплена шестерня привода регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Со стороны крепления подкачивающего насоса низкого давления на корпусе имеется съемная крышка. Крышка закрывает полость насоса, через которую открывается доступ для регулировки длины толкателей и равномерности подачи по секциям насоса.

Устройство нагнетательной секции. Основой каждой нагнетательной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера и гильзы. Эти детали подбирают селективно друг к другу с зазором 0,001—0,002 мм и в процессе эксплуатации их разукомплектовывать нельзя. Нижним концом плунжер упирается в регулировочный винт, ввернутый в корпус роликового толкателя. От самопроизвольного отвертывания винт контрится контргайкой.

Плунжер насоса перемещается вверх при набегании кулачка на роликовый толкатель. Обратное перемещение плунжера происходит при сбегании кулачка с ролика под воздействием пружины, которая упирается через тарелку на плунжер.

На гильзу свободно надета поворотная втулка, имеющая в верхней части зубчатый сектор, соединенный с рейкой, а в нижней части два паза, в которые входят шлицевые выступы плунжера. Таким образом, плунжер оказывается соединенным с зубчатой рейкой. Над плунжерной парой расположен нагнетательный клапан, который состоит из седла и собственно клапана, закрепленных в посадочном отверстии корпуса с помощью штуцера и пружины. Внутри пружины установлен ограничитель подъема клапана.

Работа нагнетательной секции насоса состоит из следующих процессов: наполнения, обратного перепуска, подачи топлива, отсечки и перепуска в сливной канал.

Наполнение топливом надплунжерной полости в гильзе происходит при движении плунжера вниз, когда он открывает впускное отверстие. С этого момента топливо начинает поступать в полость над плунжером, так как она находится под давлением, созданным топливным насосом низкого давления.

При перемещении плунжера вверх под действием набегающего кулачка вначале происходит обратный перепуск топлива в подводящий канал через впускное отверстие. Как только торцовая кромка плунжера перекрывает впускное отверстие, обратный перепуск топлива прекращается и повышается давление топлива. Под действием резко возросшего давления топлива нагнетательный клапан открывается, что соответствует началу подачи топлива, которое по топливопроводу высокого давления поступает к форсунке.

Подача топлива нагнетательной секцией продолжается до момента, пока отсечная кромка плунжера не откроет перепуск топлива в сливной канал насоса высокого давления через отверстие в гильзе. Поскольку давление в нем значительно ниже, чем в полости над плунжером, происходит перепуск топлива в сливной канал. При этом давление над плунжером резко падает и нагнетательный клапан быстро закрывается, отсекая топливо и прекращая подачу.

Количество топлива, подаваемого нагнетательной секцией насоса за один ход плунжера с момента закрытия впускного отверстия в гильзе до момента открытия выпускного отверстия, называемого активным ходом, определяет теоретическую подачу секции.

Действительно, подаваемое количество топлива — цикловая подача— отличается от теоретической, так как существует утечка через зазоры плунжерной пары, возникают другие явления, влияющие на действительную подачу. Разница между цикловой и теоретической подачами учитывается коэффициентом подачи, который составляет 0,75—0,9.

Во время работы нагнетательной секции при перемещении плунжера вверх давление топлива повышается до 1,2—1,8 МПа, что вызывает открытие нагнетательного клапана и начало подачи. Дальнейшее перемещение плунжера вызывает увеличение давления до 15 МПа, в результате чего открывается игла форсунки и осуществляется впрыск топлива в цилиндр двигателя. Впрыск длится до момента достижения отсечной кромкой плунжера выпускного отверстия в гильзе.

Рассмотренные рабочие процессы нагнетательной секции насоса высокого давления характеризуют его работу при постоянной подаче топлива и неизменной частоте вращения коленчатого вала и нагрузке двигателя.

С изменением нагрузки двигателя должно изменяться количество топлива, впрыскиваемое в цилиндры. Величины порций топлива, впрыскиваемые нагнетательной секцией насоса, регулируются изменением активного хода плунжера при неизменном общем ходе. Достигается это поворотом плунжера вокруг его оси.

Чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано в цилиндр.

Таким образом, время подачи, а следовательно, и количество впрыскиваемого топлива находятся в прямой зависимости от расстояния. В показанном положении плунжера расстояние наибольшее, что соответствует максимальной подаче топлива и наибольшему активному ходу плунжера.

При меньших нагрузках двигателя требуется меньшее количество топлива. Для этого выдвигают рейку управления плунжерами, поворачивая их в сторону приближения отсечной кромки к сливному отверстию гильзы. Тогда при движении каждого плунжера вверх расстояние активного хода плунжера уменьшается и в цилиндр впрыскивается меньше топлива.

Если выдвинуть рейку управления плунжерами до конца, они повернутся в положение совпадения канала плунжера со сливным отверстием. В этом случае отверстие для слива будет сообщаться с надплунжерной полостью и при перемещениях плунжера над ними не будет создаваться давление топлива. В результате подача топлива прекратится. Это положение плунжеров относительно гильз, достигаемое максимальным выдвижением рейки, используется для останова двигателя.

Форсунка служит для впрыска и распыливания топлива, подаваемого насосом высокого давления в цилиндр двигателя. На четырехтактных дизельных двигателях применяют форсунки закрытого типа с запорной иглой распылителя. Между впрысками топлива запорная игла перекрывает проходное сечение распылителя. Открывается форсунка только в момент впрыска, когда топливо начинает поступать к ней от насоса высокого давления.

Устройство форсунки закрытого типа. Основными деталями форсунки закрытого типа являются корпус и игла, которая входит в распылитель, удерживаемый гайкой. В нижней части распылителя имеется четыре сопловых отверстия. Доступ топлива к отверстиям перекрывается запорной иглой. Сопряженные поверхности иглы и распылителя выполняют с высокой точностью обработки. Зазор между иглой и направляющей поверхностью распылителя не превышает 2— 5 мкм. Для надежного уплотнения запорный конус седла в распылителе выполняют под углом 59°, а конус иглы — под углом 60°. Такое исполнение уплотняющих поверхностей иглы и распылителя позволяет обходиться без их взаимной притирки.

Запорная игла прижимается к седлу распылителя через шток пружиной. Усилие пружины передается на шток опорной шайбой. Верхний конец пружины опирается на регулировочный винт, который ввернут в стакан пружины и удерживается в заданном положении контргайкой. На стакан сверху навернут колпачок, служащий для отвода топлива из внутренней полости форсунки и ограничивающий доступ к регулировочному винту. Винтом устанавливают натяг пружины, определяющий давление впрыска. Топливо к форсунке подводится через штуцер, который ввернут в резьбовое отверстие корпуса форсунки. Для фильтрации топлива между подводящим Штуцером и корпусом установлен сетчатый фильтр.

В корпусе форсунки имеется наклонный канал, который соединяет входное отверстие для топлива и кольцевую камеру.

Работа форсунки. При работе насоса высокого давления, нагнетающего топливо к цилиндрам, давление в топливопроводе и внутренней полости распылителя форсунки резко возрастает. Топливо, распространяясь в кольцевой камере, передает давление на коническую поверхность иглы. Когда величина давления превысит усилие предварительного натяга пружины, игла поднимается и топливо через отверстия в распылителе впрыскивается в камеру сгорания цилиндра.

В момент окончания подачи топлива насосом давление в кольцевой камере форсунки снижается и пружина опускает иглу, прекращая впрыск и закрывая форсунку.

Чтобы предотвратить подтекание топлива в момент завершения впрыска, необходимо обеспечить резкую посадку иглы в седло распылителя. Это достигается применением разгрузочного пояска на нагнетательном клапане плунжерной пары насоса высокого давления.

Топливопроводы высокого давления представляют собой толстостенные стальные трубки с высоким сопротивлением разрыву и деформациям. Наружный диаметр трубок 7 мм, внутренний — 2 мм. Трубки применяют в отожженном состоянии, что облегчает их гибку и очистку от окалины.

Топливопроводы на концах имеют высадки в форме конуса. Заплечики конусной высадки используются для крепления накидной гайкой. Соединение топливопроводов со штуцерами форсунки или насоса высокого давления осуществляется непосредственно накидной гайкой, которая при навертывании на штуцер плотно прижимает топливопровод к посадочной поверхности штуцера.

Гнезда в штуцерах имеют коническую форму, что обеспечивает плотную посадку топливопровода. Для выравнивания гидравлического сопротивления топливопроводов их длину к разным форсункам стремятся делать одинаковой.