Топливный насос высокого давления

Назначение Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для подачи через форсунки в цилиндры двигателя точно отмеренных порций топлива в определенный момент времени (в конце такта сжатия) и под высоким давлением.

На автомобильных двигателях применяются два типа ТНВД: рядные и распредели- тельные (рис. 80). У рядных многоплунжерных насосов каждая секция подает топливо в один цилиндр. В насосах распределительного типа одна секция подает топливо в несколько цилиндров. Рядные насосы более просты и надежны, поэтому получили большее распро- странение. Разновидностью рядных ТНВД являются V-образные насосы (например, ТНВД двигателя КамАЗ-740).

                

а                                                       б                                           в

 

Рис. 80. Топливные насосы высокого давления: а – рядный; б – V-образный; в – распреде- лительный

 

Устройство. Рядный ТНВД состоит из следующих основных механизмов: корпус с каналами, уплотняющими и крепежными деталями; насосные секции (по количеству цилин- дров ДВС); кулачковый вал привода плунжеров; механизм поворота плунжеров; всережим- ный регулятор частоты вращения; автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива. Устройство ТНВД представлено на рисунке 81.

Принцип действия. В корпусе насоса на подшипниках вращается кулачковый вал, приводимый в движение от коленчатого вала двигателя через блок шестерен. Кулачки вала обеспечивают возвратно-поступательное движение плунжеров. При перемещении плунжера вверх происходит подача топлива насосной секцией к форсунке и далее в цилиндры в опре- деленное время, четко отмеренной порцией и под большим давлением (~20 МПа = 200 атм). При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. Плунжер вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счет давления, и поступает к форсунке. В момент движения плунжера вверх винтовой канал, расположенный на нем, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счет пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса. Порядок работы секций ТНВД соответствует порядку работы цилиндров двигателя. Этот порядок работы обеспечивается расположением кулачков на валу.

Регулирование количества подаваемого в цилиндры топлива происходит поворотом плунжеров с помощью механизма поворота плунжеров (рис. 82). Изменение количества по- даваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всере- жимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, впрыснутого топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже и впрыснутого топлива будет больше. На некоторых ТНВД часть секций отключается на хо- лостых оборотах, соответственно отключается и часть цилиндров двигателя.

Рис. 81. Устройство рядного ТНВД: 1 – манжета; 2 – подшипник; 3 – крышка подшипника; 4 – прокладка; 5 – венец зубчатый; 6 – винт – ограни- читель; 7. кольцо уплотнительное; 8 – втулка рейки; 9 – рейка; 10 – плунжер; 11 – втулка зубчатого веща; 12 – тарелка пружины верхняя; 13 – втулка плунжера; 14 – штуцер; 15 – ниппель соединительный; 16 – гайка колпачковая; 17,58 – седло клапана; 18 – клапан нагнетательный; 19,35,37,45,55 – пру- жины; 20 – упор клапана; 21 – винт стяжной; 22 – пробка спуска воздуха; 23 – рычаг управления регулятором; 24 – болт ограничения минимальной ча- стоты вращения; 25 – болт ограничения максимальной частоты вращения; 26 – скоба кулисы; 27 – крышка регулятора; 28 – корпус регулятора; 29 – руко- ятка; 30 – шток поршня; 31 – цилиндр топливоподкачивающего насоса; 32,36 – поршни; 33 – корпус цилиндра; 34 – клапан всасывающий; 38 – пробка; 39

178

– корпус топливоподкачивающего насоса; 40 – шток толкателя; 41.49 – толкатели; 42.50 – ролики; 43 – кольцо стопорное; 44 – крышка топливного насо- са; 46 – тарелка пружины нижняя; 47 – болт регулировочный; 48 – гайка стопорная; 51 – ось ролика; 52 – вал кулачковый; 53 – корпус топливного насоса; 54 – корпус перепускного клапана; 56 – направляющая перепускного клапана; 57 – клапан перепускной

 

Рис. 82. Механизм поворота плунжеров: 1 – рейка; 2 – поводок; 3 – стяжной винт хомута; 4

– вильчатый хомут; 5 – плунжер

 

Для обеспечения эффективной и экономичной работы двигателя необходимо изме- нять угол опережения впрыскивания топлива в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленвала двигателя. Чем выше частота вращения вала, тем больше должен быть угол опе- режения впрыскивания топлива, и наоборот. Эту функцию выполняет автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива (рис. 83).

Заданная частота вращения коленчатого вала при изменении нагрузки на двигатель автоматически поддерживается при помощи всережимного регулятора частоты вращения (рис. 84). Водитель педалью только устанавливает режим работы двигателя, а все изменения нагрузки на двигатель автоматически координирует регулятор, поддерживая постоянной за- данную частоту вращения коленчатого вала двигателя.

Принцип действия всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя и автоматической муфты опережения впрыскивания топлива основан на использо- вании центробежных сил, возникающих при вращении грузов, устанавливаемых на валу ТНВД.

А                                             б                     в

Рис. 83. Устройство и принцип работы муфты опережения впрыска топлива: а – устрой- ство; б – положение грузов при минимальной скорости вращения кулачкового вала ТНВД; в – по- ложение грузов при максимальной скорости вращения кулачкового вала ТНВД; α – изменение угла впрыска топлива; 1 – корпус муфты; 2,19 – манжеты; 3 – втулки; 4 – полумуфта ведущая; 5 – груз; 6 – прокладка регулировочная; 7 – ось груза; 8 – пружина груза; 9 – полумуфта ведомая; 10 – корпус топ- ливного насоса; 11,16 – винты; 12 – кулачковый вал топливного насоса; 13 – проставка; 14 – упор ве- дущей полумуфты; 15 – шайбы; 17 – шайбы пружинные; 18 – гайка кольцевая

 

 

179

180

Таблица 11