Система впрыска насос-форсунками

Система впрыска насос-форсунками является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. В отличие от системы впрыска «Common Rail» в данной системе функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Собственно насос-форсунка и составляет одноименную систему впрыска. Применение насос-форсунок позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топ- лива, выбросы вредных веществ, а также уровень шума.

В системе на каждый цилиндр двигателя приходится своя форсунка. Привод насос- форсунки осуществляется от распределительного вала, на котором имеются соответствую- щие кулачки. Усилие от кулачков передается через коромысло непосредственно к насос- форсунке.

Устройство насос-форсунки. Основными элементами насос-форсунки являются плунжер, клапан управления, запорный поршень, обратный клапан, игла распылителя (рис. 86).

Плунжер служит для создания давления топлива. Поступательное движение плунжера осуществляется за счет вращения кулачков распределительного вала, возвратное – за счет плунжерной пружины.

Клапан управления предназначен для управления впрыском топлива. В зависимости от привода различают следующие виды клапанов: электромагнитный; пьезоэлектрический.

Пьезоэлектрический клапан пришел на смену электромагнитному клапану. Пьезо- электрический клапан обладает большим быстродействием. Основным конструктивным эле- ментом клапана является игла клапана.

Пружина форсунки обеспечивает посадку иглы распылителя на седло.

Усилие пружины при необходимости поддерживается давлением топлива. Данная функция реализуется с помощью запорного поршня и обратного клапана.

Игла распылителя предназначена для обеспечения непосредственного впрыска топ- лива в камеру сгорания.

Управление насос-форсунками осуществляет система управления двигателем. Блок управления двигателем на основании сигналов датчиков управляет клапаном насос- форсунки.

Принцип действия насос-форсунки. Конструкция насос-форсунки обеспечивает оп- тимальное и эффективное образование топливно-воздушной смеси. Для этого в процессе впрыска топлива предусмотрены следующие фазы:

· предварительный впрыск;

· основной впрыск;

· дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск производится для достижения плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск осуществляется для регене- рации (очистки от накопленной сажи) сажевого фильтра.

Работа насос-форсунки осуществляется следующим образом. Кулачок распредели- тельного вала через коромысло перемещает плунжер вниз. Топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 13 МПа игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.

Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо пе- реливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режи- мов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топли- ва.

а                                                                         б

 

Рис. 86. Насос-форсунка: а – внешний вид; б – устройство; 1 – винт с шаровой головкой; 2 – плунжер; 3 – плунжерная пружина; 4 – игла электромагнитного клапана; 5 – электромагнитный кла- пан; 6 – сливная топливная магистраль; 7 – обратный клапан; 8 – питающая топливная магистраль; 9

– пружина распылителя; 10 – запорный поршень; 11 – игла распыления; 12 – головка блока цилин- дров; 13 – термозащитная прокладка; 14 – уплотнительные кольца; 15 – камера высокого давления; 16

– приводной кулачок; 17 – коромысло

Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти. При достижении давления 30 МПа иг- ла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происхо- дит основной впрыск топлива.

Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. При максимальном давлении 220 МПа впрыскивается наибольшее количество топлива, тем самым обеспечивается максимальная мощность двигателя.

Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает дав- ление топлива и закрывается игла распылителя.

Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску. Обычно производится два дополнительных впрыска топлива.

 

 

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначена система питания дизеля?

2. Из каких элементов состоит система питания дизеля?

3. Объясните принцип действия системы питания дизеля.

4. Для чего необходимы, из каких элементов состоят и как действуют фильтры гру- бой и тонкой очистки топлива?

5. Для чего предназначен, из каких элементов состоит и как действует топливопод- качивающий насос?

6. Для чего необходимы, из каких элементов состоят и как действуют форсунки?

7. Для чего предназначен наддув в системе питания дизеля?

8. Для чего предназначен ТНВД?

9. Какие типы ТНВД используются на автомобильных двигателях?

10. Из каких элементов состоит рядный ТНВД?

11. Опишите принцип действия рядного ТНВД.

12. Для чего предназначена и из каких деталей состоит насосная секция?

13. Объясните принцип действия насосной секции ТНВД.

14. Для чего служит и из каких деталей состоит механизм поворота плунжеров? Объ- ясните принцип его действия.

15. Для чего предназначен и из каких деталей состоит всережимный регулятор часто- ты вращения? Объясните принцип его действия.

16. Для чего служит и из каких деталей состоит автоматическая муфта опережения впрыскивания? Объясните принцип ее действия.

17. В чем основное отличие распределительного ТНВД от рядного?

18. Сколько секций имеет рядный ТНВД 4-цилиндрового дизеля?

19. Опишите общее устройство системы «Common Rail».

20. Опишите принцип действия системы «Common Rail».

21. Назовите принципиальные отличия системы «Common Rail» от классической си- стемы питания дизеля.

22. Опишите общее устройство насос-форсунки.

 

Практическая работа

Тема: « Система питания дизельного двигателя »

 

 

Цель: Сформировать практические навыки по частичной разборке узлов системы питания дизельного двигателя. Закрепить теоретические знания и углубить понятия по конструкции изучаемых узлов. Рассмотреть расположение и способы крепления на тракторе узлов систем питания.

 

Время: 2 часа.

 

Оборудование и материалы.

1. Действующие тракторы МТЗ-80

2.Фильтры, воздухоочистители.

3. Комплект инструментов.

4.Обтирочный материал

5. Плакаты по устройству изучаемых деталей.

6. Учебная литература.

Теоретический обзор.

На дизельных двигателях устанавливают унифицированные фильтры-отстойники ФГ-1 и ФГ-2, отличающиеся между собой размерами. Работа фильтра осуществляется по такой схеме. Топливо из бака поступает к фильтру через полый болт (рис. 1), заполняет кольцевую полость А корпуса 3 и через восемь отверстий (диаметром 2 мм) распределителя 4 заполняет стакан-отстойник 6. Затем топливо проходит сетку фильтрующего элемента 5 с отверстиями 0,1 мм и через полый болт 2 направляется к помпе. Успокоитель 7 разделяет полости Б и В, обеспечивая эффективную работу фильтра по отстою топлива от механических примесей и воды.

 

 

Рис. 1. Фильтр-отстойник дизеля:

1,2 — полые болты; 3 — корпус; 4 — распределитель; 5 — фильтрующий элемент; 6 — стакан-отстойник; 7 — успокоитель; 8 — табличка с инструкцией; А, Б, В — полости.

 

Рис. 2. Фильтр грубой очистки топлива:

1 — стакан-отстойник; 2 — сетчатый фильтр; 3 — прижимное кольцо; 4 —прокладка; 5, 7 — болты поворотных угольников; 6 — перепускной клапан; 8 — болт; 9 — корпус1; 10 — распре-- делитель; 11 — успокоитель; 12 — пробка

 

На дизельных двигателях СМД-60, СМД-62, СМД-64 установлены фильтры тонкой очистки ГТФ-3 и ЭТФ-3 (рис.3), в которых топливо проходит через фильтрующие элементы первой ступени, затем по трубке 15 поступает в фильтр-кронштейн 16 — вторую ступень очистки. В крышках фильтров тонкой очистки расположены трехходовые краны, позволяющие отключить любую секцию при промывке. На рисунке вверху показано положение трехходового крана при работе и промывке секций. Воздух из фильтров удаляют, отвернув вентиль 17 при работающей помпе.

 

Рис.3 Фильтр тонкой очистки топлива двигателей СМД-62 и СМД-64: 1 — пружина; 2, 7 — сальники; 3 —стяжной болт; 4- бумажный фильтрующий элемент; 5 —корпус; 6 — прокладка; 8— крышка; 9, 13 - болты поворотных угольников; 10, 14, 19 — гайки; 11 — трехходовой кран; 12, 17 — вентили; 15 —трубка; 16 — фильтр-кронштейн; 18 — крышка; 20 — сливная трубка.

 

На рисунке 4 показан воздухоочиститель двигателя СМД-62. Он имеет две ступени очистки: циклонную с эжекционным отсосом пыли и фильтрующую из проволочной вязаной сетки или капроновой набивки. Работает воздухоочиститель так. Воздух, пройдя защитную сетку 13, поступает в циклоны через входные патрубки. 3, тангенциально направленные к образующей цилиндрической поверхности циклонов, в результате чего он получает вращательное движение. Под действием центробежных сил частицы пыли из воздуха отбрасываются к стенкам циклонов и ссыпаются в пылесборный бункер 1, откуда отсасываются по трубке эжектора и уносятся с выхлопными газами в атмосферу. Очищенный воздух направляется через верхнее отверстие циклонов, проходит вторую ступень очистки— кассету 8 и поступает в турбокомпрессор, который нагнетает воздух в цилиндры двигателя.

 

Рис. 4. Воздухоочиститель:

1 — пылесборный бункер; 2 —нижний поддон; 3—входной патрубок циклона; 4-уплотнительное кольцо кожуха; 5 — верхний поддон; 6 — рефлектор; 7 — уплотнительное кольцо крышки; 8 — кассета; 9, 12—гайки-барашки; 10 — гайка; 11 — крышка воздухоочистителя; 13 — защитная сетка; 14 — кожух блока циклонов; 15 — стяжной болт; 16 — циклон; 17 — центральная труба; 18 — фланец; 19 — пружина; 20 — сальники,; 21 — патрубок.подвода воздуха к компрессору; 22—кронштейн.

На многие дизели устанавливают комбинированные воздухоочистители, использующие инерционный сухой и инерционный контактно-масленный способы очистки

 

Задание.

1.Разобрать, изучить устройство фильтра грубой очистки топлива и воздухоочистителя.

2. Промыть и собрать фильтр грубой очистки топлива, очистить и собрать воздухоочиститель.

3. Ответить на контрольные вопросы.

 

 

Порядок выполнения работы.

Непосредственно на тракторе, а также пользуясь плакатами, рассмотрите место установки и способы крепления изучаемых составных частей.

Для разборки фильтра грубой очистки топлива (рис. 2) отверните болты 8, освободив прижимное кольцо 3 стакана-отстойника 1, в нижней части которого ввернута пробка 12 для слива отстоя топлива.

Для доступа в воздухоочиститель отверните гайки-барашки 9 и 12, снимите крышку 11, извлеките кассету 8, сальник 20, рефлектор 6. Если отвернуть гайки стяжных болтов 15, можно снять верхний поддон 5 и циклоны.

 

Контрольные вопросы

1. В чем состоит конструктивное отличие фильтров грубой очистки топлива от тонкой? Какое количество механических примесей задерживается в фильтрах?

2. Как слить отстой из фильтров.-отстойников?

3. Как удалить воздух из системы питания дизеля?

4. Расскажите о назначении, устройстве и принципе действия воздухоочистителя.