Топливные системы распределительного типа
В топливных системах с многоплунжерными насосами, как известно, в процессе эксплуатации быстро нарушается равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам и измеряется угол опережения впрыска, в результате чего ухудшаются показатели рабочею процесса в отдельных цилиндрах дизеля. Постоянная регулировка топливных насосов высокого давления этих систем усложняет техническую эксплуатацию дизеля и его обслуживание. Кроме того, стоимость изготовления многоплунжерных топливных насосов довольно высокая. По каталожным данным, затраты на изготовление плунжерных пар и других прецизионных деталей составляют 25—30% всех затрат на производство топливной аппаратуры.
Поэтому проводятся работы по созданию топливных систем с минимальным количеством плунжерных пар. К таким системам относятся системы распределительного типа. Основным элементом их является распределительный топливный насос высокого давления, в котором используют одну плунжерную прецизионную пару для обслуживания ряда, а иногда и всех цилиндров дизеля.
Конструктивное выполнение распределительных насосов разнообразно. Оно обусловлено схемой распределения топлива, способами привода плунжера, дозирования и регулирования подачи топлива. Общим для всех распределительных насосов является наличие плунжера и распределителя. Распределитель изготовляют отдельно или как одно целое с плунжером насоса. Наличие установки отдельного распределения усложняет общую схему насоса, и для нее необходима дополнительная прецизионная пара. Приводом плунжера распределительных насосов служат кулачковые механизмы с внешним, внутренним и торцовым расположением профилей.
Рис. Схема распределительного топливного насоса с внешним расположением профилей кулачка:
1 — пружина, 2 — дополнительный плунжер, 3 — игла, 4 — основной плунжер; 5 — распределительный паз; 6 — втулка; 7 — штифт; 8 — толкатель, 9 — кулачок, 10 — вал, 11 — шестерня, 12 — пружина, 13 — нагнетательный клапан
Принципиальная схема распределительного топливного насоса с внешним расположением профилей приведена на рисунке.
Толкатель 8 насоса совершает поступательное движение под воздействием кулачка 9, вала 10 и пружины 12, а его вращательное движение осуществляется шестерней 11 через втулку 6 с торцовым зубчатым венцом и штифт 7. Оба движения передаются основному плунжеру 4 насоса, имеющему распределительный паз 5. Топливо дозируют дросселирующей иглой 3, связанный с регулятором. Максимальную подачу устанавливают дополнительным плунжером 2, нагруженным пружиной 1. Плунжер 2 перемещается вверх под действием давления топлива, сжимаемого основным плунжером 4. С уменьшением натяжения пружины 1 плунжер поднимается на большую высоту, объем, в котором сжимается топливо, увеличивается, в результате максимальная цикловая подача уменьшается. Количество профилей на начальной окружности определяется числом цилиндров, обслуживаемых насосом. Насос имеет один нагнетательный клапан 13, после которого топливо поступает по специальным каналам в корпусе втулки в кольцевую выточку на основном плунжере и по пазу 5 поочередно подводится к каналам, соединенным нагнетательными топливопроводами с форсунками.
Рис. Схема распределительного топливного насоса с внутренним расположением профилей:
1 — канал нагнетания топлива, 2 — нагнетательный клапан; 3 — вал распределитель, 4 — канал вала; 5 — золотник, 6 — кольцо, 7 — ролик; 8 — толкатель, 9 — плунжеры, 10 — пружина, 11 — канал корпуса насоса; 12 — камера; 13 — поршенек, 14, 15 — иглы, 16 — рычаг
В распределительном насосе с внутренним расположением профилей вал-распределитель 3 получает вращение от коленчатого вала дизеля через шестерню, закрепляемую на его конической части. В тщательно обработанных цилиндрических каналах этого вала расположены встречно движущиеся плунжеры 5, распираемые пружиной 10. Плунжеры кинематически связаны с толкателями 8, в которых установлены ролики 7, движущиеся по поверхности профилированного кольца 6.
При сбегании роликов с выступающих профилей кольца 6 пружина 10 раздвигает плунжеры 9, в результате чего под ними и в центральном канале вала создается разрежение.
Топливо от шестеренного насоса поступает по каналу 11 корпуса насоса в камеру 12, а оттуда через дросселирующий золотник 5, каналы в корпусе и канал 4 вала в осевое сверление.
При набегании роликов на профильные выступы плунжеры сближаются, сжимают в осевом канале топливо и нагнетают его через клапан 2 в канал 1, соединенный с форсункой.
Цикловую подачу регулируют положением дросселирующего золотника 5, связанного с регулятором. Осевое передвижение золотника приводит к изменению проходного сечения дросселирующего устройства и, следовательно, обусловливает количество топлива, поступающего через него в осевой канал распределителя.
Дозирование топлива можно осуществлять и при помощи устройства, показанного с правой стороны схемы. Доступ топлива в осевой канал вала-распределителя ограничивает дросселирующая игла 14, нагруженная с одной стороны пружиной, натяжение которой изменяется при помощи рычага 16, а с другой — давлением топлива, поступающего от подкачивающего насоса через иглу 15 под поршенек 13.
При увеличении скоростного режима работы дизеля регулятор передвигает иглу 15 вверх, при этом увеличивается проходное сечение, через которое топливо поступает под поршенек 13, усилие возрастает, игла прикрывается. Полное закрытие иглы предотвращается пружиной, натяжение которой увеличивается одновременно с ростом давления на поршенек 13. Наоборот, увеличение нагрузки дизеля приводит к уменьшению частоты вращения вала и перемещению иглы 15 в сторону уменьшения проходного сечения. Давление на поршенек как со стороны топлива, так и со стороны пружины уменьшается, а игла 14 увеличивает сечение, через которое топливо поступает в полость насоса.
В процессе работы топливного насоса вал-распределитель поочередно сообщает внутреннюю полость то с всасывающим каналом, то с нагнетательным, выполненным в самом корпусе.
Торцовое расположение профилей встречается во многих насосах распределительного типа.
Конструктивное выполнение насосов распределительного типа можно уяснить на примере насоса НД-21/4 семейства НД.
Рис. Распределительный насос НД-21/4:
1, 3 — конические шестерни привода; 2 — вал привода подкачивающего насоса, 4 — кулачковый вал; 5, 6, 11 — цилиндрические шестерни; 7 — муфта, 8 — плунжер распределитель; 9 — головка; 10 — втулка
Плунжер-распределитель 8 имеет отсечные пазы, выходящие в муфту 7. Вращательное движение плунжера осуществляется при помощи конических шестерен 1 и 3, одна из которых установлена на кулачковом валу 4, цилиндрических шестерен 11, 6 и 5, а возвратно-поступательное при помощи кулачка, имеющего выступы вогнутого профиля. Втулка 10 плунжера имеет два всасывающих отверстия и нагнетательные каналы. Головка 9 насоса выполнена отдельно от втулки и содержит штуцеры нагнетательных топливопроводов. Топливоподающий насос приводится в действие от вала 2.
На базе насоса низкого давления НД-21/4 разработан унифицированный ряд распределительных насосов для дизелей с различным числам цилиндров: НД-21/2, НД-21/3, НД-21/6. Насосы НД имеют высокую долговечность (до 5000 ч) прецизионных пар и хорошую равномерность распределения по цилиндрам, В насосах можно применять плунжеры диаметром 8, 9 и 10 мм.
Распределительный топливный насос дизеля
Распределительный топливный насос дизеля содержит насосный элемент в виде плунжерной пары, состоящей из втулки с наполнительными и нагнетательными окнами и плунжера-распределителя с дозатором и дополнительный насосный элемент, состоящий из втулки и плунжера с косой дозирующей кромкой. Насосные элементы имеют общий привод от кулачкового вала и связаны между собой гидравлически топливопроводом, подводящим топливо из надплунжерной полости дополнительного насосного элемента в надплунжерную полость основного насосного элемента через дополнительный обратный клапан в центральном канале втулки основного насосного элемента.
Подача дополнительным насосным элементом управляется с помощью электромагнитного тягового реле, включенного в электрическую сеть электростартера дизеля.
Полезная модель обеспечивает уверенный запуск дизеля при изношенном основном насосном элементе и тем самым продлевает его ресурс до значений, сопоставимых с ресурсом дизеля.
3 п. формулы, 3 илл.
Настоящая полезная модель относится к области двигателестроения, именно, к двигателям внутреннего сгорания дизеля и является эффективной при использовании массовых автотракторных и комбайновых дизелей на транспорте, в сельском хозяйстве и иных областях деятельности. Эффективность полезной модели обусловлена повышением надежности распределительной топливной аппаратуры типа НД 21.
Новизна полезной модели проверена по уровню техники в Российской Федерации и за рубежом, известному по таким фундаментальным работам, как работы [1, 2, 3]. Из более современных источников использованы работы [4, 5]. Авторам также известны патентные источники, например [6, 7], и другие, развивающие конструкцию топливных насосов НД-21 и НД-22. В работах [3, 4, 8, 9] рассмотрены также вопросы эксплуатации и ремонта дизельной топливной аппаратуры.
Полезная модель разработана на основе использования конструктивных особенностей топливных насосов НД-21 и НД-22, нашедших применение в России, в основном, на тракторных и комбайновых дизелях.
Известен топливный насос высокого давления рядного типа [1, 2, 3], в котором насосные элементы (НЭ) высокого давления расположены в один ряд, вдоль продольной оси кулачкового вала насоса. Обычно в этих насосах число расположенных вдоль оси вала кулачковых шайб с профильными кулачками совпадают с числом НЭ, а один профильный кулачок (шайба)
«обслуживает» только один НЭ (исключение составляют V — образные рядные насосы).
Вследствие крутой левой ветви скоростной характеристики НЭ [2, с.88] в насосах рядной конструкции предусмотрено устройство пускового обогащения подачи топлива, которое управляется от автоматического регулятора частоты вращения и обычно конструктивно совмещено с устройством дозирования подачи топлива (отсчетная кромка на плунжере).
Недостатком топливного насоса рядной конструкции является низкая надежность, что в большинстве случаев обусловлено низким ресурсом их НЭ. Известно, что ресурс НЭ этих насосов составляет 700-3000 ч, что в несколько раз ниже достигнутого уровня надежности дизелей [4, с.
84]. Ресурс НЭ определяется локальным износом прецизионных деталей — плунжера и втулки, в результате чего левая ветвь скоростной характеристики НЭ становится еще более крутой [3, с.132], что не обеспечивает получение необходимого значения пусковой подачи (требуется, чтобы коэффициент пускового обогащения составлял 1,4…2,0, а он снижается до 1,0 и ниже). Мерами подрегулировки пусковая подача при таком износе не восстанавливается [9, с.56…58], в результате НЭ выбраковываются в металлолом с остаточным ресурсом, редко восстанавливаются.
К недостатком топливных насосов рядной конструкции относят также неравномерность величины подачи топлива по отдельным НЭ, особенно на скоростных режимах, отличных от номинального [2, с.91…93].
Известны также насосы распределительного типа [1, 2, 5]. В России находят применение распределительные топливные насосы НД 21 и НД 22 [1, с.84…88; 2, с.131…132; 3, с.92…95;5].
В распределительных топливных насосах типа НД-21/4 кулачковый вал несет на себе одну кулачковую шайбу с четырьмя расположенными по окружности через равные углы в 90° профильными симметричными кулачками, обеспечивающими подъем плунжера НЭ (четыре раза за один цикл).
Распределительный топливный насос дизеля содержит НЭ высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки с наполнительными и распределительными окнами, для подключения через обратные клапаны в головке втулки к линиям высокого давления форсунок дизеля, и с центральным технологическим отверстием, в головной части втулки закрытым глухой резьбой пробкой, плунжера-распределителя, приводимого в возвратно-поступательное движение с помощью профильных кулачков, размещенных на одной общей кулачковой шайбе по ее окружности через равные углы, с дозирующим устройством в виде скользящей муфты (дозатора) на плунжере-распределителе и закрывающей отсечные окна последнего в период нагнетания топлива в форсунки дизеля, снабженным кинематическим приводом дозатора от автоматического регулятора частоты вращения кулачкового вала дизеля и устройством обогащения величины подачи топлива на режиме пуска дизеля, также кинематически связанным с автоматическим регулятором частоты вращения коленчатого вала дизеля через систему «эксцентрик дозатора с пружиной обогатителя- тяги- рычаги регулятора — муфта центробежных грузов регулятора».
Распределительный топливный насос обладает целым рядом преимуществ по сравнению с рядным топливным насосом [2, 5], однако и в нем не устранен главный недостаток топливных насосов высокого давления дизелей, а именно, зависимость величины пусковой подачи топлива от износа прецизионных деталей НЭ (втулки, плунжера, дозатора), вследствие чего величина пусковой подачи, обеспечиваемая НЭ на режимах пуска (на частотах 150-200 мин-1 вращения коленчатого вала дизеля), используется как критерий выбраковки НЭ при ремонте топливной аппаратуры дизеля [3, 4]. Вследствие узости интервала допустимого изменения данного критерия, что обусловлено малыми пределами требуемого значения коэффициента обогащения подачи на режиме пуска дизеля (рекомендуемое обогащение составляет Vц.п100…140 мм3/1 л рабочего объема дизеля [2, с.87]), плунжерные пары (или НЭ) топливных насосов высокого давления имеют
низкий ресурс, что ухудшает надежность топливных насосов и в целом дизеля как по показателям долговечности, так и по безотказности и ремонтопригодности [4].
В особенности это относится к распределительным топливным насосам, в большей степени к насосам типа НД-21/4, поскольку режим работы насосного элемента распределительного типа насоса характеризуется более высокими показателями цикличности и интенсивности изнашивания [2, 5].
При разработке настоящей полезной модели ставилась основная цель-повышение надежности распределительного топливного насоса НД-21/4 и в целом дизеля путем реализации разработанного авторами принципа «холодного» резервирования пусковой подачи распределительным топливным насосам НД-21/4, принципа, известного в теории и практике надежности машин своей высокой эффективностью.
Поставленная цель достигается тем, что распределительный топливный насос дизеля, содержащий насосный элемент высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки с наполнительными и распределительными окнами, для подключения через обратные клапаны в головке втулки к линиям высокого давления форсунок дизеля, и с центральным технологическим отверстием в головной части втулки, закрытым глухой резьбовой пробкой, плунжера-распределителя, приводимого в возвратно-поступательное движение с помощью профильных кулачков, размещенных на одной общей кулачковой шайбе по ее окружности через равные углы, с дозирующим устройством в виде скользящей муфты (дозатора) на плунжере-распределителе и закрывающей отсечные окна плунжера-распределителя в период нагнетания топлива в форсунки дизеля, снабженный механическими приводом дозатора от автоматического регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля и устройством обогащения величины подачи топлива на режиме пуска дизеля, также механически связанным с автоматическим регулятором частоты вращения
коленчатого вала дизеля, снабжен еще одним дополнительным насосным элементом (НЭ) высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки плунжера, установленной в корпусе распределительного топливного насоса в одной поперечной к оси кулачкового вала насоса плоскости и с угловым смещением относительно втулки основного НЭ высокого давления так, что ось симметрии втулки плунжера дополнительного НЭ высокого давления образует с осью симметрии втулки плунжера основного НЭ высокого давления в направлении вращения кулачкового вала плоский угол 90°, или 180°, или 270° (против направления вращения — соответственно 270°, или 180°, или 90°) и плунжера во втулке с дозирующим устройством в виде косой отсечной кромки на плунжере, механически связанным через посредство зубчато-реечного механизма с пружиной возвратного хода рейки и электромагнитным тяговым реле, состоящим из катушки с втягивающей и удерживающей обмотками и подвижного сердечника, шарнирно связанного с рейкой зубчато-реечного механизма, при этом дополнительный НЭ высокого давления гидравлически связан с надплунжерной плоскостью нагнетания и с линиями высокого давления основного НЭ высокого давления через посредство дополнительного топливопровода высокого давления и дополнительного обратного клапана, расположенного в дополнительно изготовленной в теле технологической пробки в центральном технологическом отверстии втулки основного НЭ внутренней полости, а дополнительное электромагнитное тяговое реле электрически связано с аккумуляторной батареей системы электрического запуска дизеля [8] путем включения параллельно основному электромагнитному тяговому реле электростартера дизеля через выключатель «Масса» и выключатель пуска электростартера дизеля, расположенный на пульте управления оператора дизельной установки (мобильной или стационарной).
Кроме того, в распределительном топливном насосе дизеля зубчато-реечный механизм привода дозирующего органа дополнительного НЭ высокого давления снабжен ограничителем хода рейки в виде двух
смещенных относительно один другого регулируемых концевых упоров, один из которых определяет режим «Подача включена» другой — режим «Подача выключена», при этом заданное значение величины подачи топлива дополнительным НЭ в режиме «Подача включена» устанавливают путем поворота поворотной втулки плунжера дополнительного НЭ, взаимодействующей с хвостовиком плунжера последнего, относительно зубьев зубчатого сектора зубчато-реечного механизма привода дозирующего устройства дополнительного НЭ высокого давления.
Кроме этого, в распределительном топливном насосе дополнительный насосный элемент высокого давления снабжен собственной, независимой от основного НЭ высокого давления, системой настройки момента начала подачи основным НЭ высокого давления, например, в виде регулируемого по высоте толкателя плунжера дополнительного НЭ высокого давления.
На фиг.1 изображена принципиальная схема распределительного топливного насоса; на фиг.2 — схема зубчато-реечного механизма привода дозирующего устройства дополнительного НЭ высокого давления; на фиг.3 — электрическая схема управления дополнительным НЭ высокого давления.
В корпусе 1 распределительного топливного насоса (фиг.1) установлены основной рабочий НЭ высокого давления виде плунжерной пары, состоящей из втулки 2 с наполнительными 3 и распределительными окнами 4 окнами, для подключения НЭ через обратные клапаны 5 (изображение условное) к топливопроводам 6 высокого давления форсунок 7 дизеля, и с центральным технологическим отверстием 8 в головной части втулки 2, закрытым резьбовой пробкой 9, плунжер-распределитель 10, приводимой в возвратно-поступательное движение с помощью профильных кулачков, размещенных на одной общей кулачковой шайбе 11 по ее окружности через равные углы, с дозирующим устройством в виде скользящей по плунжеру 10 муфты (дозатора) 12 и закрывающей отсечные окна 13 плунжера-распределителя в период нагнетания топлива в форсунки, механический привод 14 дозатора 12 от автоматического регулятора частоты
вращения коленчатого вала дизеля и устройством 15 обогащения величины подачи топлива на режиме пуска дизеля.
Также в корпусе 1 распределительного топливного насоса смонтирован узел дополнительного НЭ высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки 16 и плунжера 17 с дозирующим устройством в виде косой отсечной кромки 18 на плунжере 17, его зубчато-реечного механизма (фиг.2) привода, включающего поворотную втулку 19 плунжера 17 с зубчатым венцом 20, имеющим клеммовое соединение с поворотной втулкой 19 и входящим в зацепление с зубчатой рейкой 21, которая снабжена возвратной пружиной 22 и шарнирно соединена с сердечником 23 электромагнитного тягового реле, подключаемого через зажимы «а» и «в» к цепи стандартного электростартера дизеля. Зубчатая рейка снабжена концевыми упорами 24 «Подача включена» и 25 «Подача выключена». Положение упоров 24 и 25 регулируется так, чтобы обеспечивались, в одном положении, заданная подача дополнительным НЭ, в другом крайнем положении — полное выключение подачи топлива.
В теле технологической заглушки 9 дополнительно выполнена внутренняя полость, в ней установлен обратный клапан 26 (фиг.
1), через который по дополнительному топливопроводу 27 топливо из надплунжерной полости дополнительного НЭ высокого давления подается в надплунжерную полость основного НЭ высокого давления. Обратный клапан 26 пропускает топливо только в одном направлении, именно, от дополнительного НЭ к основному (рабочему) НЭ.
Распределительный топливный насос работает следующим образом.
Перед запуском дизеля рычаг управления топливным насосом переводят в положение максимальной подачи. В этом положении под действием пружины 15 (фиг.1) устройства обогащения подачи дозатор 12 занимает верхнее положение у отсечных окон 13 и тем самым обеспечивает максимальный активный ход плунжера 10 и, соответственно, увеличенное (обогащенное) значение подачи топлива на пуске.
Ключом зажигания оператор замыкает контакты выключателя S2 (при замкнутых контактах выключателя S1 «Масса») и подключает к батарее GB (фиг.3) электромагнитное тяговое реле К, которое замыкает контакты К статорных обмоток и включает стартер М, который проворачивает коленчатый вал, разгоняя его до частоты вращения 150.
..200 мин-1 . При изношенном основном НЭ последний не обеспечивает из-за своей пониженной цикловой подачи запуск дизеля.
Однако, в соответствии с настоящим новшеством, параллельно катушке К подключена дополнительное электромагнитное тяговое реле КД, у которого при замыкании выключателя S2 также втягивается сердечник 23 и, перемещаясь вправо по чертежу (фиг.1), переводит рейку 21 дополнительного НЭ до упора 24 и включат подачу топлива этим дополнительным НЭ. Топливо из его надплунжерной полости поступает в дополнительный топливопровод 27, открывает дополнительный обратный клапан 26, далее поступает в надплунжерную полость основного НЭ, а оттуда — по линиям нагнетания 6 к форсункам 7.
Так осуществляется компенсирование утечек топлива на режиме пуска через местные изношенные участки зазора в основном НЭ и увеличение пусковой подачи топлива до требуемого обогащения. Величина дополнительной дозы топлива от дополнительного НЭ регулируется с помощью клеммового соединения поворотной втулки 19 плунжера и зубчатого сектора 20 (фиг.
2), т.е. по стандартной схеме (см. насосы УТН-5; ЯМЗ и др. [3, 4]), в положении рейки 21 «Подача включена» на упоре 24.
После запуска дизеля размыкают ключом зажигания контакты выключателя S2 (фиг.3). Катушка дополнительного электромагнитного реле КД обесточивается и возвратная пружина 22 переводит рейку 21 на левый упор «Подача выключена», т.е. дополнительный НЭ подает топливо к форсункам дизеля через основной НЭ только в период пуска дизеля. На всех других режимах функционирования дизеля дополнительный НЭ высокого давления совершает только холостые ходы, вследствие чего его детали
практически не изнашиваются, а ресурс значительно превышает ресурс основного НЭ. С этой точки зрения, установка дополнительного НЭ не снижает надежность распределительного насоса, а напротив повышает, поскольку теперь можно подрегулировкой восстанавливать цикловую подачу не только на номинальном, но и на пусковом режиме («слабое» звено серийных топливных насосов) и тем самым продлить ресурс основного насосного элемента высокого давления в 2.
..3 раза и, наконец, сделать его сопоставимым с ресурсом дизеля.
Использованные источники информации
1. Файнлейб Б.Н Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. — Л.: Машиностроение, 1974. — 264 с.
2. Файнлейб Б.Н Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник 2-ое изд., перераб. и доп. — Л. Машиностроение, 1990 — 325 с.
3. Кривенко П.М., Федосов И.И Дизельная топливная аппаратура. — М.: Колос 1970 — 536 с.
4. 3агородских Б.П., Лялякин В. П., Плотников П.А. Ремонт и регулировка топливной аппаратуры автотракторных и комбайновых дизелей. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. — 212 с.
5. Голубков Л.Н., Савостенко А.А., Эмиль М. В. Топливные насосы высокого давления распределительного типа. — М.: Легион — Автодата, 2005. — С.31-35.
6. А.с. СССР №750119, Кл. F02М 41/12 Распределительный топливный насос.
7. А.с. СССР №1027426, Кл F02М 41/12. Распределительный топливный насос.
8. Акимов А.П., Лихадев В.А. Справочная книга тракториста-машиниста.
Категории А, В, Г. — М.: Колос, 1993. — С.225-230.
9. Казарцев В.И. Ремонт машин. Изд. 3-е, перераб. и доп. — Л, — М.: Сельхозиздат, 1961. — 584 с.
1. Распределительный топливный насос дизеля, содержащий насосный элемент высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки с наполнительными и распределительными окнами, для подключения через обратные клапаны в головке втулки к линиям высокого давления форсунок в цилиндрах дизеля, и с центральным технологическим отверстием в головке втулки, закрытым резьбовой пробкой, плунжера-распределителя, приводимого в возвратно-поступательное движение с помощью профильных кулачков, размещенных на одной общей кулачковой шайбе по ее окружности через равные углы, с дозирующим устройством в виде скользящей муфты (дозатора) на плунжере-распределителе и закрывающей отсечные окна плунжера-распределителя в период нагнетания топлива в форсунки дизеля, снабженным механическим приводом дозатора от автоматического регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля и устройством обогащения величины подачи топлива на режиме пуска дизеля, также механически связанным с автоматическим регулятором частоты вращения коленчатого вала дизеля, отличающийся тем, что распределительный топливный насос дизеля снабжен дополнительным насосным элементом высокого давления в виде плунжерной пары, состоящей из втулки плунжера, установленной в корпусе распределительного топливного насоса дизеля в одной поперечной к оси кулачкового вала насоса плоскости и с угловым смещением относительно втулки основного насосного элемента высокого давления так, что ось симметрии втулки плунжера дополнительного насосного элемента высокого давления образует с осью симметрии втулки плунжера основного насосного элемента высокого давления в направлении вращения кулачкового вала плоский угол 90°, или 180°, или 270° (против направления вращения — соответственно 270°, или 180°, или 90°) и плунжера во втулке с дозирующим устройством в виде косой отсечной кромки, механически связанным через посредство зубчато-реечного механизма с пружиной возвратного хода рейки и электромагнитным тяговым реле, состоящим из катушки с втягивающей и удерживающей обмотками и подвижного сердечника, шарнирно связанного с рейкой зубчато-реечного механизма, при этом дополнительный насосный элемент высокого давления гидравлически связан с надплунжерной полостью и линиями высокого давления основного насосного элемента высокого давления через посредство дополнительного топливопровода высокого давления и дополнительного обратного клапана, расположенного в дополнительно изготовленной в теле технологической пробки в центральном технологическом отверстии втулки внутренней полости, а электромагнитное тяговое реле электрически связано с аккумуляторной батареей системы электрического запуска дизеля путем включения параллельно штатному электромагнитному тяговому реле электростартера дизеля через выключатель «массы» и выключатель пуска электростартера дизеля, расположенного на пульте управления оператора дизельной установки.
2. Распределительный топливный насос дизеля по п.1, отличающийся тем, что зубчато-реечный механизм привода дозирующего устройства дополнительного насосного элемента высокого давления снабжен ограничителем хода рейки в виде двух регулируемых концевых упоров, один из которых определяет режим «Подача включена», другой — режим «Подача выключена», при этом заданное значение величины подачи в момент пуска топлива дополнительным насосным элементом в режиме «Подача включена» устанавливают путем поворота поворотной втулки дополнительного плунжера, относительно зубьев зубчатого сектора зубчато-реечного механизма привода дозирующего устройства дополнительного насосного элемента высокого давления.
3. Распределительный топливный насос дизеля по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительный насосный элемент высокого давления снабжен еще одной собственной, независимой от основного насосного элемента высокого давления системой настройки момента начала подачи основного насосного элемента высокого давления, например, в виде регулируемого по высоте толкателя плунжера дополнительного насосного элемента высокого давления или набора регулировочных пластин под пятой плунжера.
Как работают автомобильные детали: ТНВД распределителя
Топливо ТНВД играют важную роль в подаче топлива к форсункам. необходимое давление и время. Последовательность впрыска должна быть быстрее, что требует, чтобы насос был компактным и легким по весу. Тип дистрибьютора ТНВД соответствует критериям легкого веса и компактной конструкции. Это также носит название аксиально-поршневой распределительный насос.
В год В 1962 году компания Bosch представила свой первый ТНВД с распределителем. затем он нашел широкое применение практически во всех типах транспортных средств. В нем находится компактный регулятор, и в целом размер насоса намного меньше, чем рядные топливные насосы. Насос и регулятор постоянно улучшенный в течение определенного периода времени, чтобы соответствовать низкому расходу топлива и низкому уровню выбросов требования.
Для
непрямой впрыск топлива, распределительный насос создает давление 350 бар.
Есть два типа распределительных насосов:
·
Насос типа VE: Они также известны как аксиально-поршневые. насосы распределительного типа. Поршень сжимает топливо, двигаясь в осевом направлении. направление относительно приводного вала.
·
Насос типа VR: Он также известен как радиально-поршневой. Тип распределительный насос. Они имеют несколько поршней, расположенных радиально. направление относительно движения приводного вала. Давление, достигаемое в насосах VR выше, чем у насосов VE.
Эта статья
сосредоточится только на насосах VE.
Он опирается на один поршень для распределения
топлива во все цилиндры двигателя.
СХЕМА ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ:
Топливо система впрыска состоит из топливного бака . Топливо из бака подается на ВЭ типа распределительный ТНВД через топливный фильтр . Подача топлива осуществляется с помощью подкачивающего насоса при расположении бака в более низком положении по сравнению с ТНВД. Топливо находится под давлением ТНВД и далее поставлены на форсунки . Кроме того, есть электромагнитный запорный клапан
ЭТАП ТОПЛИВОПОДАЧИ:
В топливе
на стадии подачи топливо подается из бака к ТНВД на
необходимое давление.
Этот этап состоит из следующих компонентов:
- Топливо танк
- Предварительная поставка насос в топливном баке (опция)
- Топливо фильтр
- Топливо линии (низкое давление)
- Флюгер насос (насос низкого давления, встроенный в насос высокого давления)
- Давление Клапан управления (PCV)
Топливный бак:
Должен быть устойчивы к коррозии и должны предотвращать утечку топлива, даже если давление превышает рабочее давление не менее 0,3 бар.
Топливопроводы:
Топливо линии изготовлены из огнестойких металлических труб. Он должен быть достаточно сильным, чтобы предотвращать повреждения и не допускать утечек, которые могут возникнуть при поворотах и поворотах.
Топливный фильтр:
Это уменьшает
уровень загрязнения за счет удаления твердых частиц.
Чтобы убедиться, что
твердые частицы не забивают фильтр, для
удаляемые частицы.
Лопастной насос (насос низкого давления):
Это отстой топливо из бака и подает его к распределительному насосу высокого давления. Для при каждом обороте он подает постоянное количество топлива в насос высокого давления. С увеличением скорости увеличивается и количество подаваемого топлива.
Лопастной насос крыльчатка крепится на внутренней стороне приводного вала через шпонку и шпоночный паз договоренность. Приводной вал приводит в движение рабочее колесо. Рабочее колесо окружено эксцентриковое кольцо, установленное в корпусе насоса. Рабочее колесо имеет 4 плавающих лопасти, которые плавают наружу относительно эксцентрикового кольца.
Как диск
вал вращает рабочее колесо, плавающие лопасти прижимаются снаружи к
эксцентриковое кольцо под действием центробежной силы.
Из-за форма эксцентрика, объем камеры, в которой находится топливо собранный уменьшается, когда он поворачивается в сторону выброса топлива. Этот устройство сжимает топливо.
Оба Сторона входа топлива и сторона выхода топлива имеют ячейки в форме почки. Сторона впуска имеет впускное отверстие для топлива, соединенное с впускным и выпускным отверстиями для топлива сбоку имеется сливное отверстие, через которое топливо подается к насосу высокого давления.
Клапан регулировки давления (PCV):
Как скорость
приводного вала увеличивается, давление, создаваемое лопастным насосом, также
увеличивается.
Это давление управляет работой гидрораспределителя.
устройство. Поэтому важно, чтобы создаваемое давление не превышало
оптимальное давление.
Давление регулирующий клапан используется для контроля внутреннего давления. Он состоит из пружины нагруженный клапан. Когда внутреннее давление превышает установленное значение, клапан поршень толкается против усилия пружины сжатия. В результате обратка оголена и топливо уходит через обратку. Этот снижает внутреннее давление. Обратная линия расположена рядом с топливной. сторону нагнетания лопастного насоса.
Топливо который вышел через обратку, направляется обратно на сторону входа топлива лопастной насос через внутренний проход. Давление открытия пружины Нагруженный клапан можно регулировать, изменяя натяжение пружины. КОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО НАСОСА:
распределительный насос имеет компактный корпус, в который интегрированы различные детали
вместе.
Типичный распределительный насос состоит из следующих компонентов:
- Лепесток насос (насос низкого давления)
- Высокий насос распределителя давления
- Механический губернатор
- Гидравлический таймер
- Соленоид запорный клапан
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ:
Высота Нагнетательный насос имеет один плунжер или поршень, который нагнетает топливо, а затем распределяет его по отдельным цилиндрам через топливопроводы высокого давления и сопла. Топливо доставляется в указанные сроки и в указанном количестве. распределительный насос состоит из следующих компонентов:
·
Плунжер/поршень распределителя:
Вращательное движение от приводного вала передается на плунжер
через узел роликового кольца, кулачковую пластину и узел вилки.
Итак, весь блок
вращается с той же скоростью. Кулачковая пластина обеспечивает возвратно-поступательное движение
поршень. Плунжер имеет вертикальные канавки, равные числу цилиндров в
двигатель. Вертикальные канавки служат входным каналом для топлива в ствол во время
входной ход поршня. Ход поршня от 2,2 до 3,5 мм.
в зависимости от типа насоса.
Поршень перемещается в верхнюю мертвую точку (ВМТ) и сжимает топливо. Два симметрично расположенные возвратные пружины плунжера толкают плунжер обратно в нижнее положение Мертвая точка (НМТ) после сжатия топлива. Плунжер имеет линия подачи топлива, проходящая через его длину, и эта линия подключена к распределительный порт и сливные порты.
·
Кулачковая пластина:
Пластина кулачка имеет кулачковые профили, которые помогают в возвратно-поступательном движении плунжера.
количество профилей кулачка равно количеству цилиндров в двигателе. Дизайн
профилей кулачков влияет на давление впрыска и продолжительность впрыска.
·
Корпус распределителя:
Поршень и цилиндр точно установлены в корпусе распределителя. Плунжер также имеет контрольный воротник, который закрывает и открывает сливное отверстие. варьировать количество топлива. Внутри ствола имеются распределительные пазы. окружности, которые подают топливо к соответствующим форсункам через нагнетательный клапан. Корпус распределителя также имеет электрический запорный клапан для блокировки подачи топливо в бочку при выключенном двигателе.
ДОЗИРОВКА ТОПЛИВА ВНУТРИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ КОРПУС:
корпус распределителя создает давление, необходимое для впрыска топлива.
Есть
несколько фаз хода плунжера для точной дозировки топлива.
·
Такт впуска:
Когда поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ), одна из вертикальных канавок совпадает с входным отверстием для топлива и, таким образом, топливо поступает в плунжерный цилиндр.
·
Предварительный ход:
Поскольку поршень продолжает вращаться, он закрывает впускной канал. Сейчас поршень начинает двигаться от НМТ к ВМТ, и некоторое количество топлива возвращается к внутреннюю камеру насоса через прорезь в верхней части плунжера (также так называемая предходовая канавка). Предварительный инсульт необходим для предотвращения медленного повышения давление впрыска.
·
Рабочий ход:
По мере продвижения плунжера к ВМТ предходовая канавка сужается.
закрывается, и давление впрыска быстро увеличивается из-за сжатия.
топливо подается в нагнетательный патрубок, а затем подается на нагнетательный клапан.
Нагнетательный клапан поднимается со своего места и позволяет топливу вытекать в
инжектор.
·
Остаточный ход:
Эффективный ход считается завершенным, когда сливное отверстие в нижней части поршень оголен. Это позволяет топливу стекать во внутреннюю часть насоса. патронник и, таким образом, давление внутри ствола сбрасывается и нет подача топлива на форсунку больше.
РЕГУЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ:
Переменная
Регуляторы скорости используются для управления скоростью двигателя от пуска до
промежуточный диапазон скоростей, а также контролирует его на высоких скоростях. Изменение скорости
достигается изменением количества топлива.
Дизайн:
Дизайн в значительной степени отличается от того, что используется в инжекторных топливных насосах. Это состоит из корпуса грузика с 4 грузиками. Легкий корпус имеет шестерня внизу, которая входит в зацепление с приводным валом. Он смонтирован в своем положение с помощью вала регулятора. При вращении грузиков движение передается на скользящую втулку, которая скользит вверх по пусковой рычаг регулятора.
Губернатор
Механизм состоит из пускового рычага, рычага управления и натяжного рычага. В
конец пускового рычага представляет собой шаровой палец, который входит в зацепление с органом управления
буртик плунжера распределителя. Стартовая пружина прикреплена к верхней части
пусковой рычаг. К фиксатору прикреплена пружина холостого хода.
шпилька в верхней части натяжного рычага. Пружина регулятора прикреплена к
удерживающая шпилька на одном конце, тогда как другой конец соединен с поворотным
рычаг управления скоростью через рычаг.
Рычаг управления скоростью вращения связан
к педали акселератора.
Губернатор натяжение пружины и сила противовеса передают движение шаровому пальцу. Движение шарового пальца перемещает контрольную втулку, чтобы изменить количество топливо поступает на форсунки.
Топливо количество меняется на разных скоростях. Это делается с помощью переменной регулятор скорости.
·
Начальная скорость:
Когда двигатель не работает, распределительный насос не подает
топливо к форсункам и грузикам и скользящей втулке регулятора
лежит в базовом положении. В этот момент пусковая пружина толкает пусковой
рычаг в свое положение, и движение передается на контрольную муфту, которая
приводится в исходное положение. Эффективный ход плунжера во время
положение выше. Это позволяет максимально подавать топливо в двигатель за
начиная.
Для запуска двигателя рычаг управления частотой вращения
прижат к винту максимальной скорости.
·
Скорость холостого хода:
Усилие пускового рычага преодолевается небольшим увеличением оборотов двигателя. скорость. Когда скорость начинает увеличиваться, возникает радиальное движение грузиков. в осевом движении скользящей втулки, нажимающей на пусковой рычаг против усилия стартовой пружины. Это приводит к перемещению управления воротник, переводя его в положение холостого хода. Эффективный ход минимален для обороты холостого хода, что приводит к меньшей подаче топлива к форсункам. педаль акселератора отпущена, а рычаг управления скоростью вращения упирается против винта холостого хода.
Пружина холостого хода, установленная в стопорной шпильке, поддерживает состояние
равновесие с силой грузиков и удерживает пусковой рычаг в
позиция.
Это позволяет постоянно подавать топливо в форсунку.
·
Работа под нагрузкой:
При нажатии на педаль акселератора рычаг управления скоростью вращения занимает положение между винтом холостого хода и винтом максимальной скорости. Когда обороты двигателя выходят за пределы оборотов холостого хода, пусковой пружины и пружины холостого хода полностью сжаты и не контролируют движение топлива течь в этом диапазоне.
Пружина регулятора контролирует этот диапазон скоростей. Когда
педаль акселератора нажата, рычаг управления скоростью вращения выходит из положения
положение скорости холостого хода в положение, соответствующее скорости. Это сжимает
пружина регулятора и усилие пружины регулятора превышает вес грузиков
центробежная сила. В результате пусковой рычаг поворачивается и передает
движение к контрольному ошейнику.
Эффективный ход увеличивается и больше топлива
подается на двигатель, тем самым увеличивая скорость.
Когда педаль акселератора полностью нажата (широко открытый дроссель), больше количество топлива подается в результате контроля пружины регулятора над пусковой рычаг. По мере увеличения скорости центробежная сила грузиков увеличивается, и скользящая втулка перемещается, противодействуя усилию пружины. Контроль воротник остается в положении широко открытого дросселя до тех пор, пока противодействующие силы между грузиками и пружиной регулятора достигается равновесие.
Если скорость двигателя еще больше возрастет, центробежная сила сила преодолевает силу пружины регулятора и уменьшает эффективный ход плунжера, что приводит к снижению скорости. Дальнейшее увеличение скорости будет привести к прекращению подачи топлива
·
Выбег двигателя:
Одной из особенностей регулятора скорости является предотвращение
обгон двигателей при спуске со склона или холма.
Двигатель приводится в движение
по инерции автомобиля. В этот момент скользящая втулка давит на
пусковой рычаг и рычаг натяжения. Пусковой рычаг поворачивается вокруг своей оси до
передать движение на управляющий ошейник, при этом ошейник приводит
эффективный ход до минимума или нуля (при выключенном двигателе).
Механические системы впрыска топлива | Рывок системы впрыска топлива | Система впрыска топлива дистрибьютора | Система Common Rail постоянного давления
Содержание
В 1927 году компания Bosch представила первую систему механического впрыска топлива для дизельных двигателей грузовых автомобилей. Это сделало дизельные двигатели привычными для людей. В 1932 году была введена полная топливная система, состоящая из узла держателя форсунки, форсунки и системы фильтров.
Система впрыска толчкового насоса
Система, управляемая толчковым насосом, имеет один поршневой насос для каждого впрыска топлива.
Насос отдельно установлен на блоке цилиндров. Насос приводится в движение вспомогательным валом. Плунжер насоса имеет постоянный ход с переменным рабочим ходом. Инжектор соединяется с насосом подходящей трубкой.
Форсунка открывается путем автоматического подъема игольчатого клапана под действием давления топлива. Когда давление топлива в системе падает ниже определенного значения, подпружиненный игольчатый клапан форсунки прекращает впрыск топлива.
Многоцилиндровый линейный насосный агрегат производится рядом производителей по лицензии немецкой компании ROBERT BOSCH. Он характеризуется наличием одного насоса с нагнетательным клапаном и одной форсункой на каждый цилиндр двигателя.
Распределитель системы впрыска топлива
Существует несколько типов распределителей системы впрыска топлива. Один тип оснащен дозирующим насосом высокого давления с распределителем, который подает топливо в различные цилиндры.
Другая конструкция предусматривает дозирование и распределитель низкого давления. Высокое давление, необходимое для впрыска, обеспечивается форсунками с кулачковым приводом.
В этих системах дозированное топливо направляется в соответствующий цилиндр вращающимся распределителем с просверленными каналами. Распределитель приводится в действие распределительным валом двигателя.
Насосная система распределителя используется General Motors, Volkswagen, Cummins и другими. Он характеризуется наличием одного насоса для подачи топлива к выходным отверстиям, ведущим к каждому цилиндру двигателя.
Система Common Rail постоянного давления
Система Common Rail постоянного давления была разработана компанией M/s.Vickers. Эта система состоит из насоса высокого давления, который распределяет топливо по общей топливной рампе или коллектору, к которому подключена каждая форсунка.
Подпружиненный байпасный клапан на коллекторе поддерживает постоянное давление в системе от 330 до 530 тыс.см3 и возвращает все излишки топлива в расходный бак.
Топливные форсунки имеют механический привод. Дозирование и синхронизация впрыска топлива осуществляется с помощью распылительного клапана. Количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры, регулируется подъемом игольчатого клапана форсунки. Продолжительность впрыска зависит от продолжительности времени, в течение которого клапан находится вне седла.
Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности, размера и количества отверстий в наконечнике форсунки, а также от давления топлива и воздуха в цилиндре.
Поэтому форсунки должны быть точно подобраны, чтобы обеспечить равномерное распределение по цилиндрам. Система Common Rail имеет тенденцию к самоуправлению. То есть если скорость падает, впрыскивается повышенное количество топлива. Помните, что давление подачи не зависит от частоты вращения двигателя.