Учебники 80372

быть пригодна для длительной работы без изменения начальных регулировок и заметных износов, удобна в обслуживании и ремонте. Компоновка топливной системы отечественных дизелей транспортно-технологических машин выглядит следующим образом (рис. 3.1).

На линии низкого давления последовательно установлены топливный бак, фильтр грубой очистки топлива и фильтротстойник. После подкачивающего насоса установлен второй фильтр грубой очистки (устанавливается на некоторых двигателях), а затем фильтр тонкой очистки. После фильтрации топливо поступает к топливному насосу высокого давления, который подает к форсункам под высоким давлением точно дозированное количество топлива в определенный промежутоквремени.

Рис. 3.1. Схема топливной системы дизельного двигателя [3]: 1 – топливный бак; 2, 5 – фильтры грубой очистки;

3 – отстойник; 4 – подкачивающий насос; 6 – фильтр тонкой очистки; 7 – топливный насос; 8 – форсунка

21

Топливные насосы тракторных дизелей классифици-

руются следующим образом:

1)по числу насосных элементов: одноплунжерные и многоплунжерные;

2)по способу распределения топлива: рядные и рас-

пределительные;

3)по способу дозирования топлива: отсечкой в кон-

це нагнетания, дросселированием на впуске и объёмное.

Рядные многоплунжерные насосы работают по спо-

собу дозирования отсечкой в конце нагнетания, которое основано на принципе сообщения полостей высокого и низкого давления в конце хода нагнетания плунжера.

Рядные топливные насосы состоят из одного или не-

скольких насосных элементов (рис. 3.2), каждый из кото-

рых состоит из следующих основных деталей: плунжер,

представляющий собой цилиндрический стержень, втулку плунжера, кулачковый вал, толкатель плунжера с пружи-

ной и нагнетательный клапан.

Насосный элемент работает следующим образом. При вращении кулачкового вала плунжер совершает возвратно-

поступательное движение (перемещается вверх и вниз).

Вверх он поднимается кулачком вала, вниз опускается пру-

жиной, которая при опускании кулачка разжимается.

22

Рис. 3.2. Насосный элемент [3]:

1 – кулачковый вал; 2 – отсечная кромка; 3 – головка топливного насоса; 4 и 11 – продольные каналы в головке насоса; 5 – отсечное окно; 6 – пружина нагнетательного клапана; 7 – штуцер; 8 – нагнетательный клапан; 9 – седло нагнетательного клапана; 10 – впускное окно; 12 – установочный винт; 13 – плунжер; 14 – втулка; 15 – пружина;

16 – тарелка пружины; 17 – регулировочный болт; 18 – контргайка; 19 – толкатель плунжера; 20 – ролик толкателя; а и г – канавки; б – радиальное сверление;

в– паз; д – разгружающий поясок; е – запирающий конус;

ж– пространство в штуцере над клапаном

23

Во втулке имеются два окна: впускное и перепускное (отсечное). Через окно во втулку поступает топливо, которое затем впрыскивается в цилиндр. Через перепускное окно выпускается из втулки излишек топлива в конце впрыска. В верхней части плунжера имеется поперечная кольцевая канавка а, которая соединена с пазом в, идущим вдоль плунжера вверх до встречи с радиальным сверлением б в плунжере. В верхней части этот паз узкий, а несколько ниже он расширяется. Плунжер устанавливают в насосе так, что в случае необходимости его можно повернуть на некоторый угол вокруг оси. Втулка плунжера при работе насоса неподвижна. На торец втулки опирается седло нагнетательного клапана. В седле находится нагнетательный клапан. Пружина прижимает клапан к седлу.

Нагнетательный клапан представляет собой сложную цилиндрическую фигуру. В нижней части этот цилиндр, вдоль которого проходят несколько канавок г, расположенных на одинаковом расстоянии одна от другой. Затем идёт небольшой уступ, на котором имеется цилиндрический поясок д, называемый разгружающим. За ним расположен конус е, называемый запирающим. Конус герметически разобщает пространство над плунжером от пространства ж над клапаном, которое соединено трубопроводом высокого давления с форсункой, подающей топливо в цилиндр.

Топливо в цилиндр подаётся следующим образом. Когда плунжер движется вниз, то надплунжерное пространство через канал (рис. 3.3, а) и окно заполняется топливом. При движении вверх плунжер перекрывает окно. Топливо, заключённое в надплунжерном пространстве, сжимается. Когда давление достигает примерно 1 МН/м2 (10 кг/см2), топливо приподнимает нагнетательный клапан

24

(рис. 3.3, б), преодолевая усилие пружины. Движущийся плунжер продолжает сжимать топливо. При достижении давления примерно 14-16 МН/м2 (140-160 кГ/см2) топливо автоматически впрыскивается форсункой. Впрыск тем продолжительнее, чем больше подаётся топлива за один ход плунжера.

По мере движения вверх наступает момент, когда отсечная кромка на плунжере встретится с окном. Образуется отверстие, через которое сжатое топливо с большой скоростью устремляется в канал (рис. 3.3, в). Вследствие того, что гидравлическое сопротивление отверстия мало, через него вытечет больше топлива, чем подаёт плунжер, и давление над плунжером быстро снизится. Клапан под действием пружины и более высокого давления топлива над клапаном, чем под клапаном, опустится.

Изменение подачи (дозирование топлива) насосным элементом осуществляется поворотом плунжера вокруг его оси. Чем больше угол, на который повернут плунжер по часовой стрелке, если смотреть снизу, тем позже наступит момент встречи отсечной кромки с окном, тем продолжительнее будет подача и больше объём впрыснутого топлива. При повороте плунжера против часовой стрелки продолжительность подачи уменьшится, так как встреча отсечной кромки с перепускным окном и перепуск топлива через окно наступят раньше. Следовательно, объём впрыснутого топлива будет меньше. Если же плунжер повернуть против часовой стрелки, настолько что продолжительный паз плунжера будет находиться всё время против перепускного окна, то при движении плунжера вверх подача топлива не произойдёт, а всё топливо, вытесняемое плунжером при его движении вверх, будет уходить через осевое отверстие и радиальное сверление в плунжере, паз в и окно в канал.

25

Рис. 3.3. Схема подачи топлива[3]:

21 – осевое отверстие в плунжере: 22 – радиальное сверление в плунжере; 23 – вертикальная канавка плунжера; 24 – цилиндри-

ческий поясок нагнетательного клапана (названия остальных позиций те же, что и на рис. 3.2)

Устройство многоплунжерного топливного насоса.

На быстроходных тракторных дизелях, выпускаемых оте-

чественной промышленностью, устанавливают четырёх-

тактный топливный насос 4ТН-8,5x10 (рис 3.4).

26

Рис. 3.4. Топливный насос 4ТН-8,5х10:

1 – внутренняя пружина регулятора; 2 – наружная пружина регулятора; 3 – седло пружины; 4 – вилка; 5 – тяга; 6 – регулировочный болт; 7 – вилка валика обогатителя; 8 – фланец крепления регулятора; 9 – пружина плунжера; 10 – плунжерная пара; 11 – шпилька; 12 – головка; 13 – нагнетательный клапан;

14 – пружина нагнетательного клапана; 15 – штуцер; 16 – плита крепления; 17 – хомутик; 18 – рейка; 19 – фланец; 20 – подшипник; 21 – манжета; 22 – шлицевая втулка; 23 – гайка; 24 – кулачковый вал; 25 – тарелка; 26 – толкатель; 27 – шестерня привода;

28– пластинчатая пружина фрикциона; 29 – ступица грузов; 30 – груз; 31 – корпус регулятора; 32 – жёсткий упор; 33 – валик регулятора; 34 – насос ручной подкачки;

35 – сапун; 36 и 37 – крышки; 38 и 39 – пробки; 40 – подкачивающий насос

Этот насос относится к рядным насосам золотникового типа с расстоянием между осями секций 40 мм. Величина подачи топлива регулируется плунжером при помощи специального поводкового механизма.

27

Основные технические данные насоса 4ТН-8,5x10 следующие:

тип насоса – рядный четырёхплунжерный; расстояние между осями секций, мм, – 40; диаметр плунжера, мм, – 8,5; ход плунжера, мм, – 10;

тип регулятора – механический, центробежный, всережимный; тип подкачивающего насоса – поршневой;

габаритные размеры, мм, - 413x119x279;

вес, кг, – 29.

Система впрыска Common Rail (рис. 3.5) это современная система впрыска топлива дизельных двигателей. Работа этой системы основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (CommonRail, в переводе с английского –общая рампа).

Применение Common Rail позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов и уровня шума дизеля. Главным преимуществом данной системы является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Данная система питания включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

Топливный насос высокого давления служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе.

28

Рис. 3.5. Схема топливной системы Common Rail [2]: 1 – топливный бак; 2 – топливный фильтр; 3 – топливный

насос высокого давления; 4 – топливопроводы; 5 – датчик давления топлива; 6 – топливная рампа; 7 – регулятор давления топлива; 8 – форсунки; 9 – электронный блок управления;10–сигналыот датчиков;11– усилительный блок

Клапан дозирования топлива, который конструктивно объединен с насосом, регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления, в зависимости от потребности двигателя.

Регулятор давления топлива, установленный в топливной рампе, предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель.

29

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержания его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от насоса, распределения топлива по форсункам.

Важнейшим элементом системы является форсунка, которая непосредственно осуществляет впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.

Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполни-

ра, расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие.

Принцип действия системы впрыска Common Rail. На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под

30