Лекция 20. Механизмы и узлы магистрали давления.

Лекция 20. Механизмы и узлы магистрали давления.

1. Механизмы и узлы магистрали низкого давления

В магистраль низкого давления входят топливный бак, фильтры гру­бой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос низко­го давления, насос для ручной под­качки топлива.(см. рис. 8.2, б) и топ­ливопроводы.

Топливный бак. У автомобилей МАЗ-5335 и МАЗ-500А топливный бак 17 (см. рис. 8.2, а) изготовлен из листовой стали, установлен на кронштейнах рамы с правой стороны и закреплен хомутами. Зап­равочный объем бака 200 л. Бак имеет выдвижную заливную горло­вину с фильтрующей сеткой и гер­метичной пробкой. Пробка имеет двойной клапан для впуска и выпус­ка воздуха. В- баке устанавливает­ся фильтр предварительной (грубой) очистки топлива и датчик указателя уровня топлива. В нижней части бака имеется сливное отверстие, закрыва­емое пробкой.

Фильтр грубой очистки топлива. Фильтр грубой очистки предназна­чен для предварительной очистки топлива. В автомобилях семейства МАЗ фильтр 20 размещается в топ­ливном баке (см; рис. 8.2, а) и сос­тоит из корпуса с топливозаборной трубкой 24, крышки 19 и фильтрую­щего элемента 22, представляющего собой металлический каркас 23 с от­верстиями, на который навит хлоп­чатобумажный шнур. Насосом низ­кого давления топливо из топливоза­борной трубки 24 подается к филь­трующему элементу и, пройдя его, че­рез штуцер 18 поступает в топливо­провод 13 низкого давления.

Топливный фильтр грубой очистки дизелей К.амАЗ-740 и ЗИЛ-645 име­ет следующие конструктивные осо­бенности. Фильтр грубой очистки не имеет специального (хлопчатоматер-чатого) фильтрующего элемента, а очистка топлива происходит при по­мощи фильтрующей сетки со спе­циальным успокоителем масла, уста­новленных в корпусе-стакане, при­крепленных у автомобилей КамАЗ к лонжерону рамы, а у автомобилей ЗИЛ-4331 — к кронштейну топлив­ного бака.

Фильтр тонкой очистки топлива. Фильтр тонкой очистки (рис. 8.3) служит для окончательной очистки топлива перед поступлением его в топливный насос высокого давления. Он состоит из корпуса 8, крышки 4 и фильтрующего элемента 3. Крышка с корпусом соединена болтом 5, который ввертывается в стержень 9. Герметичность соединения обеспечи­вается уплотнительной прокладкой.

На входе в фильтр имеется жик­лер 6, через который часть (избы­ток) топлива отводится по сливному топливопроводу, помимо фильтрую­щего элемента, что предотвращает излишнее загрязнение фильтра и способствует непрерывной циркуля­ции топлива в магистрали низкого давления; последнее исключает попа­дание воздуха в систему высокого давления.

Сменный фильтрующий элемент 3 выполнен в виде стального каркаса 2, имеющего большое число отверстий. Каркас обмотан слоем ткани, поверх которой располагается слой фильт­рующей массы, пропитанной спе­циальным связывающим веществом. Наружная поверхность фильтрующе­го элемента обмотана марлевой лен­той. К крышке 4 фильтрующий эле­мент поджимается пружиной 1. При работе насоса низкого давления топ­ливо через жиклер 6 подается к фильтрующему элементу, проходит через него и попадает в полость между каркасом 2 и стержнем 9, откуда оно, поднимаясь вверх через канал в крышке 4, по топливопро­воду поступает к насосу высокого давления. Для выпуска воздуха, по­павшего в топливо при заполнении и прокачивании системы питания, служит отверстие в крышке, зак­рываемое пробкой 7. Отстой из филь­тра выпускается через нижнее отвер­стие с резьбовой пробкой 10.

Топливный фильтр тонкой очистки дизелей К.амАЗ-740 и ЗИЛ-645 име­ет следующие особенности. Фильтр тонкой очистки расположен выше других приборов системы питания (см. рис. 8.2, поз. 36), что способ­ствует концентрации в нем воз­духа, проникающего в фильтр при циркуляции топлива, и облегчает сбрасывание топлива в бак по слив­ному топливопроводу через жиклер с дополнительно установленным в нем клапаном, открывающимся при избыточном давлении 0,15 — 0,17 МПа.

Для повышения качества очис­тки топлива фильтр тонкой очистки снабжен двумя параллельно рабо­тающими сменными фильтрующими элементами, изготовленными из па­кета специальной бумаги и уста­новленными в одном сдвоенном кор­пусе.

Топливоподкачивающий насос низ­кого давления. Насос предназначен для подачи топлива из топливного бака к насосу высокого давления. Топливоподкачивающий насос пор­шневого типа приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала на­соса высокого давления. На входе и выходе топлива в корпусе 1 (рис. 8.4, а) насоса установлены впускной 13 и выпускной 15 клапаны с пружинами 14 и 16. Поршень 19 приводится в движение через роли­ковый толкатель 3, состоящий из ролика 2, штока 5 и пружины 4, которая прижимает толкатель к экс­центрику 21 (рис. 8.4, б).

При движении поршня 19 вверх под давлением предварительно пос­тупившего в насос топлива впускной клапан 13 закрывается, а выпускной 15 открывается. При этом топливо из полости А через перепускной канал 22 поступает в полость Б, объем которой вследствие перемещения поршня вверх увеличивается.

При движении поршня 19 вниз (рис. 8.4, в) выпускной клапан 15 закрывается, и топливо из полости Б нагнетается к выходному отвер­стию насоса, откуда через выпускной штуцер 17 (см. рис. 8.4, а) посту­пает в фильтр тонкой очистки и далее к насосу высокого давления.

При этом из-за увеличения объема в полости А возникает разрежение, под действием которого открывается впускной клапан 13 (см. рис. 8.4, б) и в эту полость через отверстие впус­кного штуцера 7 (см. рис. 8.4, а) пос­тупает новая порция топлива, и цикл работы насоса повторяется.

При различных режимах работы дизеля постоянное давление в пе­репускном канале 22 (см. рис. 8.4, б) достигается переменным ходом пор­шня 19, обеспечиваемым специально подобранной пружиной 18. На режи­мах частичных нагрузок дизеля при малых расходах топлива в полости Б возникает давление и поршень 19 не совершает своего полного хода, поэтому шток 5 (см. рис. 8.4, а) тол­кателя частично перемещается вхо­лостую, вследствие чего подача топ­лива уменьшается.

Для предотвращения разжиже­ния масла в картере насоса высо­кого давления топливо, просочившее­ся между штоком 5 и стенками от­верстия его направляющей втулки 20, поступает обратно в полость впус­кного клапана 13 через дренажный канал 6.

На корпусе насоса низкого давле­ния установлен насос ручной подкачки топлива, который слу­жит для заполнения системы пита­ния топливом и удаления из нее воз­духа после проведения ремонтно-профилактических работ или длитель­ной стоянки автомобиля. Насос сос­тоит из цилиндра 11, поршня 8 со штоком 9 и рукоятки 10.

Для ручной подкачки топлива от­вертывают рукоятку 10 с резьбового хвостовика 23 (см. рис. 8.4, в) и, действуя ею, как штоком в обычном поршневом насосе, нагнетают в ма­гистраль топливо или удаляют из нее воздух. После окончания ручной подкачки рукоятку 10 навертывают на хвостовик 23 до плотного прилега­ния поршня к прокладке 12 (см. рис. 8.4, а), чтобы не допустить под­соса воздуха в систему питания через насос ручной подкачки.

По сравнению с дизелями ЯМЗ-236 и -238 в дизелях КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 топливный насос низкого давления при наличии конструктив­ных изменений в устройстве отдель­ных узлов не имеет существенных различий по принципу действия.

Насос низкого давления дизеля КамАЗ-740 (рис. 8.5) работает сле­дующим образом. При опускании толкателя 1 поршень 2 под действием пружины 3 движется вниз. При этом в полости А создается разрежение и впускной клапан 4, сжимая пружи­ну, перепускает топливо в эту по­лость по топливопроводу от фильтра грубой очистки. Одновременно топ­ливо, находящееся в нагнетательной полости Б, вытесняется к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

При движении поршня 2 вверх под давлением предварительно поступив­шего топлива закрывается впускной клапан 4 и открывается выпускной клапан 6. В этом случае топливо из полости А через перепускной канал поступает в полость Б и при после­дующем перемещении поршня 2 вниз вышеописанный цикл работы насоса повторяется.

К фланцу насоса низкого давления крепится насос 5 ручной подкачки топлива. В системе питания дизелей КамАЗ установлен второй насос руч­ной подкачки топлива аналогичного типа, который крепится через кронш­тейн к картеру сцепления. Этот насос позволяет подкачивать топливо без опрокидывания кабины, что создает значительные удобства при пуске двигателя в условиях эксплуатации автомобилей.

1. Механизмы и узлы магистрали высокого давления

К приборам питания магистрали высокого давления дизелей относятся топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.

Топливный насос высокого дав­ления. Для точного дозирования топ­лива и подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам применяется топливный насос высокого давления. Наиболь­шее распространение на автомобиль­ных дизелях получили многосекци­онные насосы с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца по­дачи топлива.

По расположению секций насосы делятся на рядные и V-образные. Каждая секция топливного насоса обеспечивает работу одного из ци­линдров дизеля, поэтому число сек­ций топливного насоса определяется числом его цилиндров. Топливный насос дизеля ЯМЗ-236 шестисекционный, дизелей ЯМЗ-238 и ЗИЛ-645— рядный восьмисекционный. дизеля КамАЗ-740 V-образный восьмисекци­онный. Конструктивно топливные секции рядных насосов дизелей ЯМЗ-236, -238 и ЗИЛ-645 существен­ных различий не имеют. Типичным примером конструкции рядного топливного насоса высокого давления является насос дизеля ЯМЗ-236 (рис. 8.6), состоящий из шести одинаковых секций. В ниж­ней части корпуса 1 насоса на двух радиально-упорных шарико­подшипниках 20, уплотненных само­поджимными сальниками, установ­лен кулачковый вал 12 с шестер­ней 11.

На кулачковом валу имеются про­филированные кулачки 19 для каж­дой насосной секции и эксцентрик 14 для приведения в движение насоса низкого давления, который крепится к привалочной плоскости 13 насоса высокого давления.

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роли­ковые толкатели 18. Оси роликов 15 своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая про­ворачивание толкателей.

Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами 29. Основной частью каж­дой насосной секции является плун­жерная пара, состоящая из плун­жера 6 и гильзы 35. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибде-новой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окон­чательной обработки подбором про­изводят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор, равный 0,0015—0,0020 мм. Этим достигается максимальная плотность сопряжения взаимодейст­вующих деталей, обеспечивающих давление впрыскивания топлива до 16 МПа.

Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отво­дится по каналу 30, в переднем конце которого под колпаком уста­новлен перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16—0,17 МПа, клапан открывается и перепускает часть топлива в бак. Попавший в каналы насоса воздух выпускается через отверстие, за­крываемое пробкой 8. На торец гильзы 35 притертой торцовой по­верхностью опирается седло 34 на­гнетательного клапана 33. Седло прижато к гильзе плунжера шту­цером 7 через уплотнительную про­кладку.

Нагнетательный клапан 33 состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска и хвос­товика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установ­лена пружина 32, которая прижи­мает его к седлу. Верхний конец пружины упирается в выступ упо­ра 31.

При вращении кулачкового вала 12 насоса выступ кулачка 19 набе­гает на роликовый толкатель 18, который через болт 40 воздействует на плунжер 6 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 38, упирающаяся в тарелки 39 и 28, возвращает плунжер в первоначальное положение. Рейка 3 входит в зацепление с зубчатым венцом 4 поворотной втулки 16, надетой на гильзу, а в вертикальные пазы нижней части втулки входят вы­ступы 17 плунжера.

При перемещении рейки 3 вдоль ее оси втулка 16 поворачивается на гильзе и, действуя на выступы 17 плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количест­во топлива, подаваемого к форсун­кам. Ход рейки ограничивается сто­порным винтом 37, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9.

Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт запломбирован­ным колпачком, в который ввернут винт 2 ограничения мощности дви­гателя при обкатке автомобиля. v

Для опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зави­симости от частоты вращения его коленчатого вала в передней части насоса установлена центробежная муфта. Она состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полумуфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробеж­ными грузами 25, в вырезах кото­рых размещены пружины 22, опи­рающиеся с одной стороны на оси 27, а с другой — на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Меха­низм муфты в сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой муфты.

На дизеле ЗИЛ-645 топливный на­сос высокого давления рядный восьмисекционный, создаю­щий давление впрыскивания до 18,5 МПа, установлен в развале блока цилиндров. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала через две пары зубчатых колес, упругую муфту привода и автома­тическую муфту опережения впрыс­кивания.

Насосные секции топливного на­соса так же, как у насоса дизелей ЯМЗ, плунжерного (золотникового) типа с постоянным ходом плунжера. Наряду с отдельными конструктив­ными отличиями насоса работа его секций принципиально не отличается от работы секций насоса дизелей ЯМЗ-236, -238.

На дизелях семейства КамАЗ устанавливают V-o бразные на­сосы высокого давления. Они рас­полагаются в развале блока цилинд­ров и приводятся в действие от шестерен газораспределения через шестерню привода. В корпусе 1 насоса (рис. ) установлен ме­ханизм 20 поворота плунжеров, соединенный с правой и левой рей-

ками, которые действуют на плун­жеры нагнетательных секций, распо­ложенных в два ряда. В каждом ряду расположено по четыре нагне­тательных секции, давление впрыски­вания которых по сравнению с дав­лением впрыскивания дизелей ЯМЗ-236, -238 увеличено и составля­ет 18+0'5 МПа. Секции насоса расположены под углом 75°, что по­вышает прочность кулачкового вала за счет уменьшения его длины, позволяет увеличить давление впрыс­кивания и повысить работоспособ­ность плунжерных пар.

Каждая секция насоса состоит из корпуса 15, гильзы 14 с плунже­ром 9, поворотной втулки 6, нагне­тательного клапана 17, прижатого штуцером к гильзе плунжера через уплотнительную прокладку 16. Положение гильзы 14 относительно корпуса 15 фиксируется штифтом 12. В нижней части гильза и корпус уплотняются прокладками 10 и 11.

Так же как и у дизелей ЯМЗ, топливные секции насоса плунжер­ного типа с постоянным ходом плун­жера. Плунжер приводится в дви­жение от кулачкового вала насоса, через ролик 2 толкателя, ось кото­рого крепится в сухаре 3. Пружина 7 толкателя в верхней части упирается в шайбу 8, а через тарелку 5 постоянно прижимает ролик 2 к кулачку. Толкатель от поворота фиксируется сухарем 3, выступ кото­рого входит в паз корпуса насоса.

Начало подачи топлива регулиру­ется установкой пяты 4 определенной толщины. При установке пяты боль­шей толщины топливо будет пода­ваться раньше, меньшей толщины — позднее. Чтобы изменить количество подаваемого топлива плунжер 9 поворачивается относительно гильзы 14 при помощи рейки 13 насоса, которая связана с поворотной втул­кой 6.

Управление подачей топлива осу­ществляется из кабины водителя педалью, воздействующей с помощью трех тяг и рычага 18 на всережимный регулятор 19 частоты вращения коленчатого вала, расположенный в развале топливного насоса. На крыш­ке регулятора 19 закреплен топлив­ный насос 22 низкого давления и на­сос 21 ручной подкачки топлива.

Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установленного на дизелях ЯМЗ-236, -238, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645, состоит из наполнения надплунжерного пространства топ­ливом с частичным его перепуском, подачи топлива под высоким давле­нием к форсункам, отсечки и пере­пуска его в сливной топливопровод. При работе двигателя рейка топлив­ного насоса перемещается в соот­ветствии с изменением подачи топли­ва, при этом одновременно пово­рачиваются плунжеры всех сек­ций.

В виду того что все секции ра­ботают одинаково, рассмотрим ра­боту насоса на примере одной из секций дизеля ЯМЗ-236 (рис. 8.8). При движении плунжера 1 вниз (рис. 8.8, а) внутреннее пространст­во гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подается насо­сом низкого давления в подводящий канал 10 корпуса 11 насоса. При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплун-жерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начи­нает подниматься вверх (рис. 8.8, б), перепуская топливо обратно в под­водящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не пере­кроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при 1,2—1,8 МПа топливо, пре­одолевая усилие пружины 5, подни­мает нагнетательный клапан 6 и по­ступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунже­ра вверх вызывает повышение давле­ния до 16,5+0'5 МПа, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и проис­ходит впрыскивание топлива в каме­ру сгорания. Подача топлива про­должается до тех пор, пока винто­вая кромка 13 (рис. 8.8, в) плунже­ра не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко па­дает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъе­диняется с топливопроводом высо­кого давления. При дальнейшем дви­жении плунжера вверх топливо пере­текает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгру­жает топливопровод высокого дав­ления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода примерно на 70—80 мм3. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель фор­сунки, что улучшает процесс смесе­образования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надеж­ность работы форсунки.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного от­верстия до момента открытия вы­пускного отверстия называется активным ходом плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера / зубчатой рейкой. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смеща­ются моменты открытия выпускного отверстия. При этом чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива мо­жет быть подано к форсункам.

На рис. 8.9 показаны следующие положения винтовой кромки плунже­ра за цикл работы топливной секции:

положение А — максимальная по­дача топлива и наибольший актив­ный ход плунжера 1. В этом случае расстояние h от винтовой кромки 5 плунжера до выпускного отверстия 2 будет наибольшим;

положение Б — промежуточная подача, так как при повороте плунжера по часовой стрелке рассто­яние h уменьшается и выпускное отверстие открывается раньше;

положение В — нулевая подача топлива. Плунжер повернут так, что его продольный паз 3 расположен против выпускного отверстия 2 (А = 0), в результате чего при пере­мещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, пода­ча топлива прекращается и двига­тель останавливается.

Момент начала подачи топлива каждой секцией по углу поворота коленчатого вала изменяют регули­ровочным болтом 40 (см. рис. 8.6) с контргайкой, ввернутым в толка­тель. При вывертывании болта верх­ний торец плунжера раньше пере­крывает входное отверстие 4 (см. рис. 8.9) гильзы и топливо раньше подается к форсунке, т. е. угол начала подачи топлива увеличивает­ся. При ввертывании болта в тол­катель этот угол уменьшается и топ­ливо к форсунке подается с запазды­ванием.

1