Тема работы: «Изучение устройства и работы распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжеров с механическим и электронным управлением»

1. Цели работы:

1) закрепить знания по устройству и принципу работы распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением;

2) научиться анализировать особенности устройство и работу распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением;

3) научиться выполнять частичную разборку, сборку распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением.

Задание

Выполнить частичную разборку, сборку и анализ устройства и работы распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением.

3. Оснащение работы:

1) топливный насос высокого давления с аксиальным расположением плунжера с механическим управлением;

2) топливных насосов высокого давления с аксиальным расположением плунжера с электронным управлением;

3) набор ключей.

Основные сведения

4.1 Топливный насос высокого давления с механическим управлением Lucas DPS

Общее устройство топливного насоса высокого давления Lucas DPC показано на рисунке 1.

1 – дифференциальный клапан; 2 – поршни пускового обогатителя; 3 – толкатель (башмак); 4 – пластина-ограничитель максимальной подачи; 5 – возвратная пружина; 6 – муфта регулятора; 7 – вал привода; 8 – обойма грузов регулятора; 9 – пружина холостого хода; 10 – рычаг регулятора; 11 – рабочая пружина; 12 – автомат опережения впрыска; 13 – рычаг управления; 14 – тяга; 15 – дозирующий клапан

Рисунок 1 – Схема продольного разреза топливного насоса высокого давления Lucas DPC

4.2 Топливный насос высокого давления с электронным управлением Lucas DPS

Система EPIC (Electronically Programmed Injection Control) электронного регулирования топливоподачи дизелей разработа­на фирмой Lucas в конце 1970-х годов. В настоящее время система EPIC устанавливается на дизели автомобилей Citroen, Mercedes-Benz, Peugeot, Ford и ряд других.

Система EPIC применяется как в ди­зелях с разделёнными камерами сгорания, давление впрыскива­ния топлива в которых может достигать 350 кгс/см², так и в дизелях с непосредственным впрыскиванием топлива с давлением до 1000 кгс/см².

Основой системы является топливный насос высокого давления Lucas типа DPC с внутренним кулачковым механизмом (рисунок 2).

1 – штуцер подвода топлива; 2 – сервопоршень регулирования угла опережения впрыскивания (УОВ); 3 – штуцер слива; 4 – седло шарикового клапана; 5 – электромагнит УОВ; 6 – болт-поводок кулачковой шайбы; 7 – электромагнит дренажа системы управления (СУ) ротором; 8 – электромагнит подачи СУ ротором; 9 – разъем; 10 – электромагнит прерывания топливоподачи (ТП); 11 – ротор; 12 – датчик осевого положения ротора; 13 – нагне­тательный штуцер; 14 – демпфирующий клапан; 15 – нагнетательный клапан; 16 – кулачковая шайба; 17 – средняя опо­ра; 18 – плунжеры; 19 – датчик углового положения вала; 20 – внешний шариковый подшипник; 21 – кольцо измерения частоты вала; 22 – внутреннее кольцо сферической опоры; 23 – роторно-лопастной топливоподкачивающий насос (ТПН); 24 – ролик кулачковой шайбы с толкателем; 25 – корпус привода; 26 – передний подшипник; 27 – приводной вал; 28 – адаптер регулировки УОВ; 29 – регулятор давления подкачки

Рисунок 2 – Топливный насос высокого давления Lucas типа DPC

 

Кор­пус насоса закрепляется на двигателе с помощью средних опор 17 и переднего адап­тера 28, допускающих поворот насоса вокруг оси для предварительной уста­новки угла опережения впрыска. Приводной вал 27 на подшипниках 26 и 20 приводит во враще­ние роторно-лопастной топливоподкачивающий насос с четырьмя подпружиненными лопастями. Они обеспечивают при пусковой частоте коленчатого вала 180 об/мин давление подкачки 3 кгс/см², а свыше 500 об/мин – 8...9 кгс/см². Вал несет перфорированное кольцо 21 для измерения датчиком 19 положения вала. Вал заканчива­йся клиновыми захватами, приводящими во вращение сносно расположенный по длине насоса ротор 11. Ротор снабжен прецизионными отверстиями под два или четыре плунжера 18 и пазами под роликовые толкатели 24.

Высокое давление в насоса EPIC создаётся с помощью четырёх (двух) радиально расположенных плунжеров, которые вращаются вместе с роликами и толкателями (башмаками) внутри кулачковой обоймы. Регулирование подачи осуществляется посредством радиального смещения роликов по наклонной опорной поверхности толкателей при осевом переме­щении ротора.

Изменение угла опережения впрыска достигается разворотом кулачковой шайбы 16 с помощью сервопоршня 2. Его положение обусловлено балансом момен­та с шайбы, усилия пружины и разницы давлений топлива на сервопоршень.

Электронный блок управления распознает положение роликов внутри кулачковой шайбы по отношению к ВМТ по сигналу от датчика частоты вращения коленчатого вала и от датчика положения сервопоршня. Датчик положения сервопоршня посылает в электронный блок управления сигнал, который определяет точный угол опережения впрыскивания по отношению к ВМТ такта сжатия.

Порядок выполнения

5.1 Объясните устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением.

5.2 Опишите порядок частичной разборки, сборки топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением.

5.3 Объясните устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением.

5.4 Опишите порядок частичной разборки, сборки топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением.

5.5 Проанализируйте особенности конструкции и работы топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением.

 

Форма отчета

Практическая работа №9

Изучение устройства и работы распределительных топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжеров с механическим и электронным управлением

Цели работы…

Задание…

Оснащение работы…

Выполнение работы

 

Устройство топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением
Принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением
Устройство гидравлической головки
Устройство топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением
Принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением

 

7. Контрольные задания

1. Объясните устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением.

2. Опишите порядок частичной разборки, сборки топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим управлением.

3. Объясните устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением.

4. Опишите порядок частичной разборки, сборки топливного насоса высокого давления с радиальным расположением плунжера с электронным управлением.

5. Проанализируйте особенности конструкции и работы топливных насосов высокого давления с радиальным расположением плунжера с механическим и электронным управлением.

 

Тема учебной дисциплины: «Системы управления дизельными двигателями»

Практическая работа №10

Тема работы: «Изучение устройства и работы систем питания дизельного двигателя с насос-форсунками»

1. Цели работы:

1) закрепить знания по устройству и принципу работы систем питания дизельного двигателя с насос-форсунками;

2) научиться анализировать особенности устройство и работу систем питания дизельного двигателя с насос-форсунками.

 

Задание

Выполнить анализ устройства и работы систем питания дизельного двигателя с насос-форсунками.

 

 

Оснащение работы

3) Насос-форсунка

 

Основные сведения

4.1 Дизельная системы питания с насос-форсунками

Системы дизельной топливной аппаратуры насос-форсунка начали применяться на грузовых автомобилях с 1994 года и легковых с 1998 года. Модульная конструкция систем питания дизельных двигателей с насос-форсунками позволяет устанавливать без особых затрат времени на двигатели различных конструкций.

Системы с насос-форсунками состоят из трех подсистем: подачи топлива низкого давления, подачи топливавысокого давления, подачи воздуха и выпуска отработавших газов.

Подсистема подачи топлива низкого давления необходима для подачи топлива к насосу высокого давления и очистки топлива.

Подсистема подачи топлива высокого давления служит для создания высокого давления впрыска топлива в камеру сгорания.

Подсистема подачи воздуха и выпуска отработавших газов включает в себя приборы для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя и очистки отработавших газов после выпуска их из цилиндров.

Основные компоненты системы питания дизельного двигателя с насос-форсунками показаны на рисунке 1.

Расположенный в баке электрический топливоподкачивающий насос 15 подкачивает топливо к фильтру. Обратный клапан 12 предотвращает слив топлива из распределителя 7 и трубопровода низкого давления 14 в бак после остановки двигателя.

Топливоподающий насос 10 служит для забора топлива из фильтра и подачи его под повышенным давлением к насос-форсункам. Редукционный клапан 11 поддерживает давление подаваемого к насос-форсункам топлива в пределах 8,5 кгс/см². Ограничительный клапан 5 удерживает давление топлива в сливном трубопроводе на уровне 1 кгс/см², благодаря ему снижаются пульсации давления в системе.

Из-за высокого давления впрыска в топ­ливных системах дизелей легковых автомо­билей с насос-форсунками и в некоторых системах коммон рейл, топливо нагревает­ся до такой степени, что для предотвраще­ния повреждения топливного бака и датчи­ка уровня топлива оно должно охлаждаться перед возвратом в бак. Топливо, возвраща­ющееся от форсунок, проходит через охла­дитель 3, отда­вая тепло в контуре охлаждения. Датчик температуры топлива 4 вырабатывает сигнал, поступающий в блок управления двигателем.

1 – топливный бак; 2 – топливопровод к дополнительному отопителю; 3 – охладитель топлива; 4 – датчик температуры топлива; 5 – ограничительный клапан в сливном трубопроводе; 6 – сливной трубопровод; 7 – распределитель топлива; 8 – трубопровод высокого давления; 9 – насос-форсунка; 10 – топливоподкачивающий насос; 11 – редукционный клапан в трубопроводе подачи топлива; 12 – обратный клапан; 13 – топливный фильтр; 14 – трубопровод низкого давления; 15 – топливоподкачивающий насос

Рисунок 1 – Система питания дизельного двигателя с насос-форсунками

 

От фильтра топливо подается в питающую магистраль в головке блока. В питающей магистрали топливо течет по внутренним стенкам распределителя топлива 7 в направлении первого цилиндра. Через отверстия в стенках топливо подается в кольцевую полость между распределителем и стенками головки блока. Здесь топливо смешивается с нагретым топливом, которое выдавлено от насос-форсунок в питающую магистраль. Благодаря этому достигается одинаковая температура, а значит и одинаковое количество топлива поступающего ко всем насос-форсункам, что обеспечивает равномерную работу двигателя. Без распределителя топливо поступало бы в насос-форсунки неравномерно. Нагретое топливо, выжимаемое от насос-форсунок в питающую магистраль, продвигалось бы поступающим топливом от четвертого цилиндра в направление первого цилиндра. Из-за этого температура топлива повышалась бы от четвертого цилиндра к первому, и к насос-форсункам поступало бы различное количество топлива. Следствием этого была бы неравномерная работа двигателя и слишком высокая температура в зоне передних цилиндров.

 

4.2 Соленоидная насос-форсунка

Насос-форсунки могут иметь электрический (соленоидный) или пьезоэлектрический клапан управление.

Насос-форсунка с электрическим клапаном управления представляет собой одноцилиндровый насос высокого давления индивидуальный для каждого цилиндра двигателя (рисунок 2).

 

1 – упор сферический; 2 – пружина возвратная; 3 – плунжер насоса; 4 – корпус; 5 – штекер для подачи управляющего сигнала; 6 – сердечник электромагнита; 7 – пружина выравнивающая; 8 – игла соленоидного клапана; 9 – якорь электромагнита; 10 – катушка электромагнита; 11 – канал обратного слива топлива; 12 – уплотнение; 13 – отверстия-фильтры подвода топлива (350 шт.); 14 – гидроупор; 15 – седло иглы; 16 – шайба уплотнительная; 17 – камера сгорания; 18 – игла распылителя; 19 – гайка распылителя; 20 – распылитель; 21 – головка блока; 22 – пружина распылителя; 23 – уравнивающий поршень; 24 – полость аккумулирования топлива; 25 – полость высокого давления; 26 – пружина электромагнитного клапана; 27 – вал привода насос-форсунки; 28 – коромысло

Рисунок 2 – Насос-форсунка (РDЕ)

 

Внутри корпус насос-форсунки имеется цилиндрическая полость высокого давления. Соленоидный клапан монтируется как одно целое с насос-форсункой. Крепление насос-форсунки к головке блока осуществляется с помощью прижимной скобы. В приводе насос-форсунки, в отличие от привода механизма газораспределения отсутствуют тепловые зазоры, так как здесь с помощью возвратной пружины осуществляется постоянный контакт между толкателем плунжера, коромыслом и кулачком приводного вала.

 

 

4.3 Пьезоэлектрическая насос-форсунка

Насос-форсунка с пьзоэлектрическим клапаном управления отличается от насос-форсунки с соленоидным клапаном приводом клапана управлением моментами начала и окончания подачи топлива. В таких форсунках устанавливается пьезоэлектрический клапан, который обладает значительно большим быстродействием, чем соленоидный клапан. Принцип действия пьезопривода основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект заключается в увеличении размеров пьезоэлемента при приложении к нему напряжения.

Пьезоэлектрический клапан состоит из пьезопривода в корпусе с штекерным разъемом, рычажного мультипликатора 4 и иглы клапана 13, перемещающейся в корпусе насос-форсунки (рисунок 3).

 

1 – кулачок привода насос-форсунки; 2 – роликовое коромысло; 3 – пружина плунжера; 4 – рычажный мультипликатор; 5 – пьезоэлектрический клапан; 6 – полость высокого давления; 7 – магистраль слива топлива; 8 – магистраль подвода топлива; 9 – игла распылителя; 10 – запорный поршень; 11 – пружина форсунки; 12 – обратный клапан; 13 – игла клапана; 14 – плунжер; 15 – демпфирующий объем над иглой; 16 – дроссель в канале подвода топлива; а – процесс наполнения полости под плунжером; б – начало впрыска запальной дозы топлива; в – завершение впрыска запальной дозы топлива

Рисунок 3 – Схема и принцип работы пьезоэлектрической насос-форсунки в режиме впрыска запальной дозы топлива

 

Ход пьезопривода равен приблизительно 0,04 мм. Однако полный ход иглы 13 клапана должен быть порядка 0,1 мм. Чтобы решить эту задачу, между пьезоприводом и иглой клапана устанавливают рычажный мультипликатор 4 с соответствующим передаточным отношением.

При отсутствии управляющего напряжения пьезопривод находится в исходном положении. При этом клапан открыт, так как его игла поднимается с седла под действием возвратной пружины. При подаче напряжения нажимная пластина приводит в действе мультипликатор, который обеспечивает перемещение иглы клапана практически на 0,1 мм. При этом клапан закрывается, а в полости под плунжером начинает подниматься давление.

 

 

Порядок выполнения

5.1 Объясните устройство и принцип работы дизельной системы питания с насос-форсунками.

5.2 Объясните устройство и принцип работы соленоидной насос-форсунки.

5.3 Объясните устройство и принцип работы пьезоэлектрической насос-форсунки.

5.4 Проанализируйте особенности конструкции и работы системы питания с насос-форсунками.

 

Форма отчета

Практическая работа №10

Изучение устройства и работы систем питания дизельного двигателя с насос-форсунками

Цели работы…

Задание…

Оснащение работы…

Выполнение работы

Устройство дизельной системы питания с насос-форсунками
Принцип работы дизельной системы питания с насос-форсунками
Устройство соленойдной насос-форсунки
Принцип работы соленойдной насос-форсунки
Устройство пьезоэлектрической насос-форсуноки
Принцип работы пьезоэлектрической насос-форсуноки

 

7. Контрольные задания

1. Объясните устройство и принцип работы дизельных систем питания с насос-форсунками.

2. Объясните устройство и принцип работы соленоидных насос-форсунок.

3. Объясните устройство и принцип работы пьезоэлектрических насос-форсунок.

4. Проанализируйте особенности конструкции и работы дизельных систем питания с насос-форсунками.

 

Тема учебной дисциплины: «Системы управления дизельными двигателями»

Практическая работа №11

Тема работы: «Изучение устройства и работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя»

1. Цели работы:

1) закрепить знания по устройству и принципу работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя;

2) научиться анализировать особенности устройство и работу аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

 

Задание

Выполнить анализ устройства и работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

 

3. Оснащение работы:

1) Комплект оборудования CO 3221-6E CarTrain: система впрыска Common Rail

 

Основные сведения

4.1 Общее устройство и принцип работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя Common Rail

Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением является разделение узла создающего давление (топливный насос высокого давления – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). Аккумуляторные топливные систе­мы применялись еще в 50-е годы на двигателях морских судов. Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной систе­мы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный коммон рейл (Common Rail) (общий путь, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумуля­тор), явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis. В настоящее время работы по применению систем «коммон рейл» ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L'Orange). На серийных автомобилях с применением электронного управления они появи­лись в 1997 году. По сравнению с обычным дизелем система «коммон рейл» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.

На рисунке 1 показана схема системы Common Rail.

Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса топливо прокачивается через фильтр с влагоотделителем и подается в радиально-плунжерный насос высокого давления, который с помощью эксцентрикового вала приводит в дви­жение три плунжера. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий насос. От топливного насоса высокого давления топливо под давлением 1350…1800 кгс/см² поступает в гидроаккумулятор, откуда под высоким давлением поступает на электро или пьезогидравлические форсунки. Излишки топлива от форсунок и насоса высокого давления сливаются в топливный бак через топливопроводы слива. Блок управления, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.

Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика расходомера воздуха, датчика давления воздуха и др.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.

1 ­– ТНВД; 2 – впускной электрический клапан; 3 – электрический клапан перепуска топлива на слив; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов; 20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 – топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки

Рисунок 1 – Схема системы Common Rail

Порядок выполнения

5.1 Изучить основные сведения.

5.2 Изучить устройство и принцип работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

5.3 Изучить устройство и принцип действия отдельных контуров аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

5.4 Изучить устройство и принцип действия отдельных датчиков и актуаторов аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

5.5 Провести практические измерения на компонентах системы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

5.6 Выполнить анализ устройства и работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

5.7 Оформить отчет по рекомендуемой форме.

 

Форма отчета

Практическая работа №11

Изучение устройства и работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя

Цели работы…

Задание…

Оснащение работы…

Выполнение работы

Устройство аккумуляторной системы питания дизельного двигателя
Принцип работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя
Устройство контура низкого давления
Устройство контура высокого давления
Датчики системы

 

7. Контрольные задания

1. Объяснить устройство и принцип работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

2. Объяснить устройство и принцип действия отдельных контуров аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

3. Объяснить устройство и принцип действия отдельных датчиков и актуаторов аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

4. Проанализируйте особенности конструкции и работы аккумуляторной системы питания дизельного двигателя.

 

Тема учебной дисциплины: «Системы управления дизельными двигателями»

Практическая работа №12