Занятие 46 Общее устройство и работа рядного топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельных двигателей.

Занятие 46 Общее устройство и работа рядного топливного насоса высокого давления ( ТНВД ) дизельных двигателей.

46.1. Общие требования.

Топливные насосы высокого давления (ТНВД) — сложный механизм топливной системы транспортного средства.

Выделяют разные виды ТНВД:

• Рядные ТНВД, секции плунжерных пар которых расположены в ряд. Они являют собой классический вариант техники впрыскивания топлива. Механизм достаточно удобен как в эксплуатации, так и в техническом обслуживании. Такие насосы нашли свое применение в легковых, грузовых автомобилях, а также в спецтехнике.

• Распределительный тип ТНВД предполагает применение распределительных насосов, в которых присутствует нагнетающий элемент высокого давления. Индивидуальные топливные насосы оснащены индивидуальной системой впрыска на каждый из цилиндров. Максимальное давление впрыска обеспечивают короткие магистрали высокого давления.

• Электронные ТНВД обеспечивают экономичную работу дизеля. Подача топлива в каждый из цилиндров происходит посредством электронной системы управления.

Одна из передовых технологий в топливных насосах высокого давления — Common Rail обеспечивает независимую от частоты вращения коленчатого вала систему впрыска. Автономные топливные насосы создают высокое давление впрыска, при этом сгорание топлива более эффективное.

Ремонт ТНВД дизеля может потребоваться вследствие:

• износа деталей топливной системы,
• неправильной эксплуатации дизельного двигателя,
• некорректного ремонта в прошлом
• по ряду других причин.

Процесс ремонта ТНВД предполагает:

• диагностику,
• ремонт узлов насоса,
• регулировку
• испытание на стенде.

Качественный ремонт ТНВД возможен только в центрах обслуживания дизельных двигателей опытными мастерами.

Далее рассмотрим назначение и конструкцию наиболее распространенного на отечественных автомобилях рядного ТНВД.

46.2. Назначение топливного насоса высокого давления Топливный насос высокого давления (ТНВД) обеспечивает равномерную подачу строго дозированных порций топлива в каждый цилиндр двигателя в соответствии с порядком работы цилиндров и заданным режимом.

ТНВД оборудован:

• топливоподкачивающим насосом низкого давления,
• автоматической муфтой опережения впрыска топлива
• двухрежимным или всережимным механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельным ТНВД. Для удобства работы и обслуживания все они собраны в общем корпусе и именуются секциями топливного насоса высокого давления.

Основными деталями ТНВД (рис. 46.1.) является корпус 16, внутри которого на шариковых подшипниках 18 и 25 установлен кулачковый вал 19. Каждая секция насоса имеет втулку плунжера 8 и плунжер 7.

Над втулкой плунжера установлен нагнетательный клапан 6. Втулка плунжера, плунжер и нагнетательный клапан с седлом изготовлены с высокой точностью и представляют собой прецизионные пары, заменять одну деталь на другую в этой паре не допускается. Замену можно производить только в комплекте.

Рис. 46.1. Топливный насос высокого давления.

Рис. 46.1. Топливный насос высокого давления:

1 — рычаг корректора пусковых подач;

2 — фирменная табличка;

3 — вытеснитель топлива;

4 — штуцер топливного насоса;

5 — пружина нагнетательного клапана;

6 — нагнетательный клапан;

7 — плунжер;

8 — втулка плунжера;

9 — винты выпуска воздуха;

10 — поворотная втулка плунжера;

11 — зубчатый сектор;

12 — зубчатая рейка;

13 — регулировочные прокладки;

14 — пружина;

15 — толкатель;

16 — корпус насоса;

17 — ролик толкателя;

18, 25 — шариковые подшипники;

19 — кулачковый вал;

20 — крышка насоса;

21 — отводящий масляный канал;

22 — опора кулачкового вала;

23 — подводящий масляный канал;

24 — топливоподкачивающий насос;

26 — уплотнительная манжета;

27 — крышка подшипника;

28 — муфта опережения впрыскивания топлива;

29 — муфта привода топливного насоса

Топливный насос высокого давления.

К резьбовому концу штуцера с помощью накидной гайки прикреплен топливопровод высокого давления. Второй конец этого трубопровода соединен с форсункой. Плунжер через роликовый толкатель 15 опирается на кулачки кулачкового вала. Плунжер имеет возвратную пружину 14.

Пружина своим нижним концом через разрезную шайбу действует на плунжер, а верхний конец упирается через шайбу в корпус.

На втулке плунжера имеются впускное и перепускное отверстия. Для изменения количества подаваемого в цилиндр топлива на плунжере сделана винтовая проточка, а также продольное сверление с выходом радиального сверления в верхнюю часть винтовой проточки.

Для управления подачей топлива имеется зубчатая рейка 12 и зубчатый сектор 77, находящиеся в зацеплении. Кулачковый вал получает вращение от муфты 29 привода топливного насоса.

46.3. Работа секции ТНВД.

Каждая секция работает от кулачка распределительного вала 7 (рис. 46.2.).

На кулачок опирается ролик 3 толкателя 4, помещенного в корпус 2 насоса. На пяту 5 толкателя опирается плунжер 10.

К толкателю плунжер прижимается пружиной 7. Пружина одним концом упирается в опорную шайбу 8, а через нее в опорную втулку 9.

Рис. 46.2. Секция ТНВД:

1 — кулачок распределительного вала;

2 — корпус насоса;

3 — ролик толкателя;

4 — толкатель;

5 — пята толкателя;

6 — тарелка пружины;

7 — пружина;

8 — опорная шайба;

9 — опорная втулка;

10 — плунжер;

11 — штифт;

12 — впускное отверстие;

13 — втулка плунжера;

14 — нагнетательный клапан;

15 — штуцер;

16, 21 — уплотнительные кольца секции;

17 — корпус секции насоса;

18 — шайба;

19 — спиральная канавка плунжера;

20 — перепускное отверстие;

22 — рейка;

23 — поворотная втулка плунжера

Другой конец пружины опирается на тарелку 6. Тарелка имеет разрез, а плунжер — кольцевую проточку для этой тарелки. Плунжер входит во втулку

плунжера 13. Втулка имеет впускное отверстие 12 и перепускное отверстие 20.

Над втулкой плунжера устанавливается штуцер 15 нагнетательного клапана 14. Плунжер имеет поворотную втулку 23 и зубчатую рейку 22.

Для изменения количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, на плунжере имеется спиральная канавка 19, а также внутренний продольный канал с выходом через радиальное сверление в верхнюю часть спиральной канавки.

Для дальнейшего рассмотрения работы секции ТНВД перейдем к рис. 46.3.

При сбегании кулачка распределительного вала с роликового толкателя толкатель опускается.

Под действием пружины вслед за толкателем опускается и плунжер.

При опускании плунжер сначала открывает впускное отверстие 1 во втулке 2 плунжера, через которое за счет давления, создаваемого подкачивающим насосом, внутрь втулки поступает топливо.

После открытия перепускного отверстия 13 излишки топлива через канал отвода топлива 12 возвращаются в топливный бак.

1 — впускное отверстие;

2 — втулка плунжера;

3 — плунжер;

4 — надплунжерное пространство;

5 — разгрузочный поясок нагнетательного клапана;

6 — нагнетательный клапан;

7 — седло нагнетательного клапана;

8 — штуцер;

9 — пружина нагнетательного клапана;

10 — канал подвода топлива; 11 — спиральная канавка на плунжере;

12 — канал отвода топлива; 13 — перепускное отверстие; 14 — осевое отверстие в плунжере;

15 — диаметральное отверстие в плунжере

Рис. 46.3. Плунжерные пары:

а — схемы работы секции ТНВД;

б — схемы изменения количества подаваемого топлива; I — впуск топлива; II — начало подачи;

III— конец подачи; IV— максимальная подача;

V — половинная подача;

VI — отсутствие подачи;

При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок начинает набегать на роликовый толкатель и поднимает его, а вместе с ним поднимается плунжер. При подъеме плунжер сначала закрывает перепускное отверстие 13, а затем и впускное отверстие 1. Моментом закрытия этого отверстия определяется начало подачи топлива к форсунке.

После закрытия впускного отверстия давление топлива в надплунжерном пространстве возрастает, и, когда оно достигает величины 1,6... 1,8 МПа

(16... 18 кгс/см 2 ), нагнетательный клапан 6, сжимая пружину 9, отходит от седла клапана 7, и топливо по трубопроводу высокого давления поступает к форсунке.

При дальнейшем движении плунжера вверх давление в топливопроводе возрастает, и при достижении величины 16... 19 МПа (160... 190 кгс/см 2 ) происходит впрыск топлива форсункой в камеру сгорания.

Продолжая движение вверх, плунжер своей винтовой спиральной канавкой 11 открывает перепускное отверстие 13 во втулке, соединенное с отводным каналом 12. При открытии выходного канала топливо из надплунжерного пространства через осевое отверстие 14 в плунжере и диаметральное отверстие 15 отводится в топливный бак.

Давление топлива над плунжером резко уменьшается и нагнетательный клапан под действием пружины закрывается.

При опускании клапана до посадки на седло происходит увеличение объема пространства за клапаном и резкое падение давления в трубопроводе.

Этим обеспечивается быстрая посадка в седло иглы распылителя форсунки и резкая отсечка подачи топлива в цилиндр.

Количество подаваемого плунжером топлива определяется длиной хода нагнетания, который изменяется поворотом плунжера относительно втулки, т.е. изменением положения спиральной канавки на плунжере относительно канала отвода топлива.

Рис.46.4.Элементы плунжерной пары ТНВД.

а - Плунжерная пара с одним впускным окном;

b - Плунжерная пара с двумя впускными окнами;

1 - Впускное окно;

2 - Вертикальная канавка;

3 - Втулка плунжерной пары;

4 - Плунжер ТНВД;

5 - Отсечное отверстие (линии впуска и возврата топлива);

6 - Спиральная отсечная кромка;

7 - Спиральный канал;

8 - Кольцевая канавка для смазки.

Рис.46.5. Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением плунжерных пар:

1 - из топливного канала: 2 - к форсунке: 3 - втулка: 4 - плунжер:

Рис.46.5. Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением

плунжерных пар:

5 - нижняя регулирующая спиральная выемка: 6 - вертикальная канавка

Рис.46.6. Регулирование величины подачи топлива.

а - Нулевая подача;

b - Частичная подача;

с - Максимальная подача;

1 - Втулка плунжерной пары;

2 - Впускное окно;

3 - ПлунжерТНВД;

4 - Спиральная отсечная кромка;

5 - Зубчатая рейка.

Чем раньше спиральная канавка совпадает с каналом отвода топлива, тем меньше топлива будет впрыснуто в цилиндр и, следовательно, будет меньше частота вращения коленчатого вала двигателя, и наоборот.

Остановка работающего двигателя осуществляется с помощью тросика, который связан с рычагом останова и кнопкой управления, размещенной в кабине водителя.

Для того чтобы остановить работающий двигатель, нужно до отказа вытянуть кнопку останова двигателя.

Рычаг останова при этом поворачивается и через палец воздействует на рычаг выключения подачи.

Рычаг, перемещаясь, воздействует на рычаг регулятора и рейки посредством пальцев и рычага реек.

Рейки выводятся в положение выключения подачи, и двигатель останавливается.