Назначение и состав топливной системы автомобиля КамАЗ

Система питания топливом обеспечивает очистку топлива и равномерное распределение его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями. На двигателях КамАЗ применена система питания топливом разделенного типа, состоящая из топливного насоса высокого давления, форсунок, фильтров грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающего насоса низкого давления, топливопроводов низкого и высокого давлений, топливных баков, электромагнитного клапана и факельных свечей электрофакельного пускового устройства.

 

 

Рисунок 2.1 – Схема системы питания двигателя топливом: 1 - топливопровод высокого давления; 2 - ручной топливоподкачивающий насос; 3 - топливоподкачивающий насос низкого давления; 4 - топливопровод к фильтру тонкой очистки; 5 - топливный насос высокого давления; 6 - топливопровод к электромагнитному клапану; 7 - электромагнитный клапан; 8 - сливной дренажный топливопровод форсунок правого ряда; 9 - факельная свеча; 10 - дренажный топливопровод насоса высокого давления; 11 - фильтр тонкой очистки топлива; 12 - подводящий топливопровод к насосу высокого давления; 13 - дренажный топлнвопровод фильтра тонкой очистки топлива; 14 - сливной топливопровод; 15 - топливный бак; 16 - топливопровод к фильтру грубой очистки; 17 - тройник; 18 - фильтр грубой очистки топлива; 19 - сливной дренажный топливопровод форсунок левого ряда; 20 - форсунка; 21 - подводящий топливопровод к насосу низкого давления.

 

Система питания работает следующим образом. Топливо из бака 15 (рисунок 2.1) через фильтр 18 грубой очистки засасывается топливоподкачивающим насосом и через фильтр 11 тонкой очистки по топливопроводам 16, 21, 4, 12 низкого давления подается к топливному насосу высокого давления. Согласно порядку работы цилиндров двигателя насос распределяет топливо по трубопроводам 1 высокого давления к форсункам 20. Форсунки распыляют и впрыскивают топливо в камеры сгорания. Избыточное топливо, а вместе с ним и попавший в систему воздух через перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по дренажным топливопроводам 10, 13 отводится в топливный бак. Топливо, просочившееся через зазор между корпусом распылителя и иглой, сливается в бак через сливные топливопроводы 8, 14, 19.

 

 

Рисунок 2.2 – Фильтр грубой очистки топлива: 1 - сливная пробка; 2 - стакан; 3 - успокоитель; 4 - фильтрующая сетка; 5 - отражатель; 6 - распределитель; 7 - болт; 8 - фланец; 9 - уплотнительное кольцо; 10 - корпус.

Фильтр грубой очистки (отстойник) предварительно очищает топливо, поступающее в топливоподкачивающий насос низкого давления (рисунок 2.2).

Он установлен на всасывающей магистрали системы питания с левой стороны автомобиля на раме.

Фильтр тонкой очистки (рисунок 2.3), окончательно очищающий топливо перед поступлением в топливный насос высокого давления, установлен в самой высокой точке системы питания для сбора и удаления в бак проникшего в систему питания воздуха вместе с частью топлива через клапан-жиклер, который регулируется подбором регулировочных шайб 1 внутри пробки клапана.

 

Рисунок 2.3 – Клапан-жиклер фильтра тонкой очистки топлива: 1 - регулировочные шайбы; 2 - пробка клапана; 3 - пружина; 4 - клапан-жиклер; А - полость нагнетания; Б - полость к топливному баку.

Топливный насос низкого давления поршневого типа предназначен для подачи топлива от бака через фильтры грубой и тонкой очистки к впускной полости насоса высокого давления. Насос установлен на задней крышке регулятора и приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала ТНВД.

Работает насос следующим образом (рисунок 2.4). При опускании толкателя поршень 3 под действием пружины 7 движется вниз.

В полости А всасывания создается разрежение и впускной клапан 6, сжимая пружину 5, пропускает в полость топливо. Одновременно топливо, находящееся в нагнетающей полости В, вытесняется в магистраль, минуя нагнетательный клапан 1, соединенный каналами с обеими полостями. В свободном положении нагнетательный клапан закрывает канал всасывающей полости.

 

 

Рисунок 2.4 – Схема работы топливного насоса низкого давления и ручного топливоподкачивающего насоса: 1 - нагнетательный клапан; 2, 5, 7, 8 - пружины; 3 - поршень; 4 - поршень ручного топливоподкачивающего насоса; 6 - впускной клапан; 9 - толкатель; 10 - эксцентрик; А - полость всасывания: Б - подача от фильтра грубой очистки топлива; В - нагнетательная полость; Г - подача к топливному насосу высокого давления.

 

При движении поршня 3 вверх топливо, заполнившее всасывавшую полость, через нагнетательный клапан 1 поступает в полость В под поршнем, при этом впускной клапан 6 закрывается. При повышении давления в нагнетательной магистрали поршень не совершает полного хода вслед за толкателем, а остается в положении, которое определяется равновесием сил от давления топлива с одной стороны и от усилия пружины - с другой.

Топливоподкачивающим ручным насосом система заполняется топливом и из нее удаляется воздух. Насос поршневого типа закреплен на фланце топливного насоса низкого давления уплотнительной медной шайбой и состоит из корпуса, поршня, цилиндра, рукоятки в сборе со штоком, опорной тарелки и уплотнения.

Топливную систему прокачивают движением рукоятки со штоком и поршнем вверх-вниз. При движении рукоятки вверх в подпоршневом пространстве создается разрежение. Впускной клапан 6 (см. рисунок 2.4), сжимая пружину 5, открывается, и топливо поступает в полость А топливного насоса низкого давления. При движении рукоятки вниз нагнетательный клапан 1 открывается и топливо под давлением поступает в нагнетательную магистраль.

После прокачки рукоятку наворачивают на верхний резьбовой хвостовик цилиндра. При этом поршень прижимается к резиновой прокладке и уплотняет всасывающую полость топливного насоса низкого давления.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива (рисунок 2.5) изменяет начало подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Применение муфты обеспечивает оптимальное для рабочего процесса начало подачи топлива по всему диапазону скоростных режимов, чем достигается необходимая экономичность и приемлемая жесткость процесса в различных скоростных режимах работы двигателя.

 

 

Рисунок 2.5 – Автоматическая муфта опережения впрыска топлива: 1 - ведущая полумуфта; 2, 4 - манжеты; 3 - втулка ведущей полумуфты; 5 - корпус; 6 – регулировочные прокладки; 7 - стакан пружины; 8 - пружина; 9, 15 - шайбы; 10 - кольцо; 11 - груз с пальцем; 12 - проставка с осью; 13 - ведомая полумуфта; 14 - уплотнительное кольцо; 16 - ось грузов.

 

При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил расходятся, вследствие чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей полумуфты в направлении вращения кулачкового вала, что вызывает увеличение угла опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием пружин сходятся, ведомая полумуфта поворачивается вместе с валом насоса в сторону, противоположную направлению вращения вала, что вызывает уменьшение угла опережения подачи топлива.

Форсунка (рисунок 2.6) —закрытого типа с многодырчатым распылителем и гидравлически управляемой иглой.

 

Рисунок 2.6 – Форсунка: 1 - корпус распылителя; 2 - гайка распылителя; 3 - проставка; 4 - установочные штифты; 5 - штанга; 6 - корпус; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - штуцер; 9 - фильтр; 10 - уплотнительная втулка; 11, 12 - регулировочные шайбы; 13 – пружина; 14 - игла распылителя.

 

Все детали форсунки собраны в корпусе 6. К нижнему торцу корпуса форсунки гайкой 2 присоединены проставка 3 и корпус 1 распылителя, внутри которого находится игла 14. Корпус и игла распылителя составляют прецизионную пару. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия. Проставка 4 и корпус 1 зафиксированы относительно корпуса 6 штифтами 4. Пружина 13 одним концом упирается в штангу 5, которая передает усилие на иглу распылителя, другим - в набор регулировочных шайб 11, 12.

Топливо к форсунке подастся под высоким давлением через штуцер 8, в котором установлен сетчатый фильтр 9. Далее по каналам корпуса 6, проставки 3 и корпуса 1 распылителя топливо поступает в полость между корпусом распылителя и иглой 14 и, отжимая иглу, впрыскивается в цилиндр. Просочившееся через зазор между иглой и корпусом распылителя топливо отводится через каналы в корпусе форсунки. Форсунка установлена в головке цилиндра и закреплена скобой. Торец гайки распылителя уплотнен от прорыва газов гофрированной шайбой. Уплотнительное кольцо предохраняет полость между форсункой и головкой цилиндров от попадания пыли и воды.

Привод управления подачей топлива (рисунок 2.7) — механический, состоит из педали, тяг, рычагов и поперечных валиков.

 

Рисунок 2.7 – Привод управления подачей топлива: 1 - ручка тяги останова двигателя; 2 - ручка тяги управления подачей топлива; 3 - болт ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала; 4 - рычаг управления регулятором; 5 - болт ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала; 6 - тяга; 7, 10 - рычаги; 8 - поперечный валик; 9 - задний кронштейн; 11 - оттяжная пружина; 12 - промежуточная (длинная) тяга; 13 - передний рычаг; 14 - передний кронштейн; 15 - тяга педали (короткая); 16 - уплотнитель педали; 17 – педаль.

 

Предусмотрен также ручной привод подачи топлива и останова двигателя. Педаль 17 управления подачей топлива связана с рычагом 4 управления регулятором частоты вращения.

Рукоятки ручного привода смонтированы на уплотнителе рычага коробки передач: левая 2 (для включения постоянной подачи топлива) связана гибким тросом в защитной оболочке с рычагом управления регулятором частоты вращения, правая 1 (для останова двигателя)— тросом с рычагом останова, который находится на крышке регулятора частоты вращения.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи к форсункам двигателя в определенные моменты времени дозированных порций топлива под высоким давлением. В корпусе 1 (рисунок 2.8) установлены восемь секций. Каждая состоит из корпуса 17, втулки 16 плунжера, плунжера 11, поворотной втулки 10, нагнетательного клапана 19, прижатого через уплотнительную прокладку 18 к втулке плунжера штуцером 20. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение под воздействием кулачка вала 48 и пружины 5.

Толкатель от проворачивания в корпусе зафиксирован сухарем 6. Кулачковый вал вращается в роликоподшипниках 50, установленных в крышках и прикрепленных к корпусу насоса. Осевой зазор кулачкового вала регулируется прокладками 44. Величина зазора должна быть не более 0,1 мм. Для увеличения подачи топлива плунжер поворачивают втулкой 10, соединенной через ось поводка с рейкой 15 насоса. Рейка перемещается в направляющих втулках 35. Выступающий ее конец закрыт пробкой 38. С противоположной стороны насоса находится винт, регулирующий подачу топлива всеми секциями насоса. Этот винт закрыт пробкой и запломбирован.

Рисунок 2.8 – Топливный насос высокого давления: 1 - корпус; 2 - ролик толкателя; 3 - ось ролика; 4 - втулка ролика; 5 - пята толкателя; 6 - сухарь; 7 - тарелки пружины толкателя; 8 - пружина толкателя; 9, 41, 47, 49, 58 - шайбы; 10 - поворотная втулка; 11 - плунжер; 12, 13, 37. 46 - уплотнительные кольца; 14 - установочный штифт; 15 - рейка; 16 - втулка плунжера; 17 - корпус секции; 18 - прокладка нагнетательного клапана; 19 - клапан нагнетательный; 20 - штуцер; 21 - фланец корпуса секции; 22 - ручной топливоподкачивающий насос; 23 - пробка пружины толкателя; 24, 44 - прокладки; 25 - корпус насоса низкого давления; 26 - топливоподкачивающий насос низкого давления; 27 - втулка штока; 28 - пружина толкателя; 29 - толкатель; 30 - стопорный винт; 31 - ось ролика; 32 - ролик толкателя; 33 - регулировочные прокладки; 34 - ось рычага реек; 35 - втулка рейки; 36 - перепускной клапан; 38 - пробка рейки; 39 - муфта опережения впрыска топлива; 40, 59 - гайки; 42, 56 - шпонки; 43, 51 - крышки подшипников; 45 - манжета с пружиной; 48 - кулачковый вал; 50 - подшипник; 52 - упорная втулка; 53 - ведущая шестерня регулятора; 54 - сухарь ведущей шестерни регулятора; 55 - фланец ведущей шестерни регулятора; 57 - эксцентрик привода насоса низкого давления.

 

Топливо к насосу подводится через специальный штуцер, к которому болтом крепится трубка низкого давления.

Далее по каналам в корпусе оно поступает к впускным отверстиям втулок 16 плунжеров. На переднем торце корпуса, на выходе топлива из насоса установлен перепускной клапан 36, открытие которого происходит при давлении 0,6—0,8 кгс/см2. Давление открытия клапана регулируется подбором регулировочных шайб внутри пробки клапана.

Смазка насоса — циркуляционная, пульсирующая, под давлением от общей системы смазки двигателя.

Регулятор частоты вращения — всережимный, прямого действия, изменяет количество топлива, подаваемого в цилиндр, в зависимости от нагрузки, поддерживая заданную частоту.

Регулятор размещен в развале корпуса ТНВД. На кулачковом валу насоса установлена ведущая шестерня 21 (рисунок 2.9) регулятора, вращение на которую передается через резиновые сухари 22. Ведомая шестерня выполнена как одно целое с державкой 9 грузов, вращающейся на двух шарикоподшипниках.

Рисунок 2.9 – Регулятор частоты вращения: 1 - задняя крышка; 2 - гайка; 3 - шайба; 4 - подшипник; 5 - регулировочная прокладка; 6 - промежуточная шестерня; 7 - прокладка задней крышки регулятора; 8 - стопорное кольцо; 9 - державка грузов; 10 - ось груза; 11 - упорный подшипник; 12 - муфта; 13 - груз; 14 - палец; 15 - корректор; 16 - возвратная пружина рычага останова; 17 - болт; 18 - втулка; 19 - кольцо; 20 - рычаг пружины регулятора; 21 - ведущая шестерня; 22 - сухарь ведущей шестерни; 23 - фланец ведущей шестерни; 24 - ограничивающая гайка; 25 - регулировочный болт подачи топлива; 26 - рычаг стартовой пружины; 27 - пружина регулятора; 28 - рейка; 29 - стартовая пружина; 30 - штифт; 31 - рычаг реек; 32 - рычаг регулятора; 33 - рычаг муфты грузов; 34 - ось рычагов регулятора; 35 - болт крепления верхней крышки.

 

При вращении державки грузы 13, качающиеся на осях 10, под действием центробежных сил расходятся и через упорный подшипник 11 перемещают муфту 12. Муфта, упираясь в палец 14, в свою очередь перемещает рычаг 33 муфты грузов. Рычаг одним концом закреплен на оси 34, а другим через штифт соединен с рейкой 28 топливного насоса. На двигатели установлен регулятор частоты вращения с корректором дымности, который встроен в рычаг муфты грузов. Корректор, уменьшая подачу топлива, позволяет снизить дымление двигателя на малой частоте (1000-1400 об/мин) вращения коленчатого вала. Во время работы регулятора в заданном режиме центробежные силы грузов уравновешены усилием пружины 27. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины 27, перемещают рычаг 33 с репкой топливного насоса и подача топлива уменьшается.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов уменьшается, рычаг 32 регулятора с рейкой топливного насоса под действием усилия пружины перемещается в обратном направлении, и подача топлива, и частота вращения коленчатого вала увеличиваются.

Подача топлива выключается поворотом рычага 3 останова (см. рисунок 2.10) до упора в болт 6. При этом рычаг 3, преодолев усилие пружины 27 (см. рисунок 2.9), через штифт 30 повернет рычаги 32 и 33, рейка переместится до полного выключения подачи топлива.

 

Рисунок 2.10 – Крышка регулятора частоты вращения: 1 - рычаг управления подачей топлива (регулятором); 2 - болт ограничения минимальной частоты вращения; 3 - рычаг останова; 4 - пробка заливного отверстия; 5 - болт регулировки пусковой подачи; 6 - болт ограничения хода рычага останова; 7 - болт ограничения максимальной частоты вращения.

 

При снятии усилия с рычага останова под действием пружины 16 рычаг возвратится в рабочее положение, а стартовая пружина 29 через рычаг 31 вернет рейку топливного насоса в положение, обеспечивающее максимальную подачу топлива, необходимую для пуска.