Паливний насос високого тиску, муфта зміни кута початку впорскування палива

Яке призначення паливного насоса високого тиску?

Паливний насос високого тиску служить для подачі строго дозованих порцій дизельного палива під високим тиском в форсунки і через них в циліндри двигуна в задані моменти часу відповідно до режиму роботи двигуна.

Якого типу насоси високого тиску застосовують на двигунах?

На автомобільних дизельних двигунах встановлюють секційні паливні насоси золотникового типу з постійним ходом плунжера і регулюванням кінця подачі палива. Зазвичай в загальному корпусі насоса монтують по одній секції для кожного циліндра. На V-подібних двигунах насос кріплять між рядами циліндрів. Наводиться в дію він від шестерні розподільного валу. На одному кінці вала привода паливного насоса закріплена приводна шестерня, а інший кінець його з'єднаний з відцентровою муфтою випередження впорскування палива. Так як робочий цикл в чотиритактних двигунах відбувається за два оберти колінчастого вала, то передавальне відношення приводних шестерень підібрано таким чином, щоб кулачковий вал паливного насоса за цикл повернувся на один оборот і кожна секція подала паливо в свій циліндр відповідно до порядку роботи двигуна.

Як влаштований паливний насос високого тиску?

Паливний насос високого тиску складається з корпусу, в якому встановлені секції за кількістю циліндрів двигуна. Кожна секція (ріс.80, а) складається з корпусу 13, розділеного горизонтальною перегородкою на дві частини: верхню і нижню. Стінки перегородки виконують роль напрямних для штовхачів 11. У верхній частині закріплена гільза 4, застопореними гвинтом 18. У гільзі з мінімальним зазором (0,0015-0,0020 мм) змонтований плунжер 5, що має гвинтову канавку 19, кільцеву виточку і радіальне свердління. Гільза і плунжер виготовлені з високоякісної сталі, термічно оброблені і мають індивідуальну підгонку. Тому їх можна замінювати тільки в парі. На нижньому кінці плунжера є опорна тарілка 9, на яку спирається пружина 8, яка прагне утримувати плунжер в нижньому положенні. У гільзі 4 просвердлені два отвори: верхнє 3 топлівоподводящее, через яке паливо заповнює надплунжерний порожнину в гільзі, коли плунжер знаходиться в нижньому положенні, і нижнє 20, по якому паливо відводиться з гільзи після її заповнення. Верхній отвір повідомляється з каналом, а до нього паливо підводиться від топливоподкачивающего насоса, нижнє - з паливним баком для відводу надлишкового палива. У цьому каналі або в паливному штуцере встановлений перепускний клапан, навантажений пружиною, що сприяє підтримці тиску в каналі в межах 0,07-0,12 МПа, необхідного для гарного наповнення гільзи паливом. Крім того, в каналі виконаний отвір 21 з пробкою для випуску проник туди повітря. Зверху до гільзі прилягає сідло нагнітального клапана 2, притискає штуцером 22, укрученим в корпус насоса. Нагнітальний клапан 2 навантажений пружиною 1, яка прагне утримувати його в закритому положенні. До ніпеля 23 приєднаний паливопровід високого тиску, що підводить паливо до форсунки. У нижній частині корпусу на роликових конічних підшипниках встановлений кулачковий вал 14, на кулачок якого спирається ролик 12 штовхача 11. У тіло штовхача ввернуть регулювальний гвинт 10 з контргайкою. Обертанням цього гвинта регулюють величину ходу плунжера. У нижню частину корпусу заливають масло (таке ж, що і в двигун). Для управління подачею палива в гільзі кожної секції встановлена ​​поворотна втулка 7 з зубчастим вінцем 17. Внизу цієї втулки виконані два вертикальних паза, в які входять повідці плунжера. Завдяки великій довжині пазів повідці можуть переміщатися в них на всю довжину ходу плунжера. У постійному зачепленні з зубчастими вінцями всіх секцій знаходиться зубчаста рейка, яка за допомогою тяг з'єднана з відцентровим регулятором і педаллю газу в кабіні автомобіля. Хід рейки обмежується гвинтом 6.

Збоку до корпусу насоса високого тиску кріпиться топливоподкачивающий насос 15 з пристроєм 16 для ручної підкачки палива.

Ріс.80. Секція паливного насоса високого тиску: а - загальний пристрій; б - початок упорскування; в - кінець уприскування; г - наповнення; д - тривалість впорскування; е - зупинка двигуна.

Як працює паливний насос високого тиску?

Всі секції паливного насоса високого тиску працюють однаково, тому досить розглянути роботу тільки однієї з них. При обертанні кулачкового валу 14 кулачок впливає на ролик 12 штовхача 11 і піднімає його. Зусилля через регулювальний гвинт 10 передається на штовхач 5 і він піднімається вгору, стискаючи пружину 8. Коли верхня частина плунжера перекриє топлівоподводящее отвір 3, а потім і топлівоотводящее отвір 20, в надплунжерний порожнини виявиться порція палива (ріс.80, б). Так як паливо не стискається, то при подальшому переміщенні плунжера вгору тиск в гільзі різко підвищується і коли воно досягне 1,2-1,8 МПа, відкривається нагнітальний клапан 2, долаючи опір пружини 1, і паливо по трубопроводу високого тиску надходить до форсунки. Так як плунжер піднімається, то тиск в гільзі і трубопроводі наростає і коли воно досягне 16,5 МПа, голка форсунки підніметься і пропустить паливо в камеру згоряння циліндра двигуна, тобто здійсниться уприскування палива. Він триватиме до тих пір, поки кромка гвинтовий канавки 19 не підійде до топлівоотводящему отвору 20 (ріс.80, в). Тепер паливо з надплунжерний порожнини по радіальному свердління 24 в плунжері і кільцевій канавці приділятиметься в топлівоотводящее отвір 20. Тиск над плунжером різко зменшиться, нагнітальний клапан 2 під тиском пружини 1 закриється, що сприяє різкій відсіченні палива, що впорскується форсункою в циліндр. Це запобігає зависання палива на розпилювачі форсунки і її підгоряння.

Різкого припинення впорскування палива також сприяє форма нагнітального клапана. На ньому виконується спеціальний розвантажувальний поясок П, який при посадці клапана в своє гніздо сприяє збільшенню обсягу над ним, що призводить до різкого зниження тиску в трубці між клапаном і. форсункою. Поясок клапана і сідло в цьому випадку працюють, як поршнева пара.

При подальшому обертанні кулачкового валу кулачок перестає впливати на штовхач, і він опускається. Пружина 8 опускає плунжер в крайнє нижнє положення, і паливо знову заповнить надплунжерний порожнину (ріс.80, г).

Як змінюється кількість палива, що впорскується в циліндр?

Кількість палива, що подається секцією паливного насоса високого тиску до форсунки, змінюють поворотом плунжера в гільзі за допомогою зубчастої рейки, що знаходиться в зачепленні з зубчастим вінцем 17. Рейка при переміщенні повертає зубчасті вінці, а отже, і плунжери. Залежно від кута повороту плунжера змінюється відстань, яку проходить плунжером від моменту перекриття топлівоподводящего отвори 3 до моменту відкриття отсечной кромкою гвинтовий канавки 19 топлівоотводящего отвори 20. В результаті змінюється тривалість впорскування і, отже, кількість палива, що подається в циліндр (ріс.80, д ). При вдвіганіем рейки в корпус насоса подача палива збільшується, при висуванні - зменшується.

Як зупинити двигун?

Для зупинки дизельного двигуна необхідно припинити подачу палива в циліндри. Для цього висувають рейку в крайнє положення, при якому плунжери в гільзах встановлюються так, що їх горизонтальна кільцева канавка 25 повідомляється з топлівоотводящім отвором 20 (ріс.80, е). В цьому випадку при переміщенні плунжера вгору все паливо перетікає з надплунжерний порожнини по радіальному каналу до топлівоотводящему отвору, і уприскування палива в циліндр не відбудеться, двигун зупиниться.

Яка існує залежність між частотою обертання колінчастого вала і уприскуванням палива в циліндри двигуна?

Зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала повинен змінюватися (випереджатися) і момент уприскування палива в циліндр, так як воно має бути подано до приходу поршня в ВМТ при такті стиснення. Тільки в цьому випадку впорснути паливо встигне випаруватися, змішатися з повітрям і самозапалившись, щоб розширення газів починалося в момент, коли поршень поміняє напрямок руху і почне рухатися до НМТ. Кут випередження впорскування палива змінюється автоматично за допомогою відцентрової муфти, яка встановлюється на передньому кінці кулачкового вала паливного насоса високого тиску. При повороті кулачкового вала по напрямку його обертання кут випередження впорскування збільшується, проти - зменшується.

Як влаштована і працює муфта зміни кута початку впорскування палива?

Автоматична муфта зміни кута початку подачі палива складається (ріс.81, а) з корпусу 7, наверненого на провідну полумуфту 1, встановлену на кулачковому валу паливного насоса високого тиску. На напівмуфті закріплені осі 2, а на них вантажі 4. На вантажах виконані виїмки з криволінійними поверхнями, в які впираються пальці 5 провідної напівмуфти 6. Між муфтами в стислому стані змонтовані пружини 3, розсовують напівмуфти. На тильній стороні провідної напівмуфти є дві ручки, на які встановлено гумова обойма 8. У пази цієї обойми входять дві ручки фланця 9, який двома болтами з'єднаний з ведучим фланцем 11. Регулювальні пази 10 дозволяють зміщувати фланець 9 щодо ведучого фланця 11. Цей фланець стяжним хомутом жорстко кріпиться на приводному валу 12 (ріс.81, в). Гумова обойма в приводі охороняє вал паливного насоса від високих динамічних навантажень, що виникають при різкій зміні частоти обертання колінчастого вала.

Ріс.81. Автоматична муфта зміни кута початку подачі палива.

Працює муфта так (ріс.81, б). При збільшенні частоти обертання колінчастого вала двигуна вантажі під дією відцентрової сили, переборюй опір пружин, розходяться у напрямку стрілок (положення II) і, повертаючись навколо осей, тиснуть на пальці ведучої напівмуфти своїми криволінійними поверхнями. Відстань між осями вантажів і пальцями провідної напівмуфти зменшується, і відома полумуфта повертається щодо провідною на заданий кут α, повертаючи при цьому кулачковий вал паливного насоса високого тиску на той же кут у напрямку обертання валу, що і призводить до більш ранньої подачі палива в циліндри двигуна . Чим більше частота обертання колінчастого вала двигуна, тим більше відцентрові сили і тим на більший кут повернеться кулачковий вал. Зі зменшенням частоти обертання колінчастого вала двигуна, відцентрова сила вантажів знижується і вони під дією пружин повертаються в початкове положення, повертаючи провідну полумуфту в сторону зменшення випередження впорскування палива (положення I).

Чим пояснюється затримка уприскування палива?

Між моментом початку подачі палива насосом, що визначаються відкриттям нагнітального клапана, і моментом упорскування палива форсункою є невелика різниця в часі, що пояснюється деформацією паливопроводу високого тиску і деякої сжимаемостью палива.

У чому особливість пристрою паливного насоса двигуна автомобіля KaмAЗ-5320?

Особливістю пристрою паливного насоса високого тиску автомобіля КамАЗ-5320 є те, що його секції в корпусі встановлені під кутом 75 °, що дозволило скоротити довжину валу, підвищити його міцність і тиск уприскування палива в циліндри кожною секцією до 18-18,5 МПа.

***
Перевірте свої знання і дайте відповідь на контрольні питання по темі «Система харчування дизельного двигуна»

Дивіться також: