Содержание
Как работает топливоподкачивающий насос дизельного двигателя?
Топливоподкачивающие насосы для рядных ТНВД
25 октября 2017 Категория: Полезная информация.
Топливоподкачивающий насос должен при всех условиях эксплуатации снабжать ТНВД достаточным количеством дизельного топлива. Кроме того, он имеет избыточную производительность для охлаждения ТНВД, причем топливо воспринимает тепло и поступает обратно в бак через перепускной клапан. Кроме описанных ниже, используются также электрические подкачивающие насосы и модели для многотопливных двигателей. В некоторых редких случаях рядный ТНВД может снабжаться топливом без подкачивающего насоса в режиме подачи топлива из бака самотеком, т. е. под действием разницы уровней горючего.
Применение
Топливоподкачивающий насос используется в большинстве случаев, когда имеется значительное расстояние между топливным баком и ТНВД. Чаще всего насос крепится к картеру ТНВД. В зависимости от компоновки двигателя в моторном отсеке и специфики условий эксплуатации необходимы различные схемы прокладки топливных магистралей, особенно для обеспечения обратного слива топлива. На рис. 1 и 2 представлены два возможных вида таких схем.
Если топливный фильтр тонкой очистки расположен вблизи двигателя, тепло-выделение последнего может привести к образованию паровых пробок внутри системы топливных магистралей. Для пре-дотвращения этого через полость впуска прокачивается избыточное количество топлива, чем осуществляется охлаждение ТНВД. Избыточное топливо при этой схеме соединения (рис. 1) через перепускной клапан 6 поступает в магистраль обратного слива и возвращается в бак 1.
Рис. 1 и 2
1. Топливный бак
2. Топливоподкачива-ющий насос
3. Двухступенчатый топливный фильтр
4. Рядный ТНВД
5. Форсунка в сборе
6. Перепускной клапан
7. Перепускной дроссель
Магистрали подвода топлива
Магистрали обратного слива ступает обратно в бак вместе с воздушными или паровыми пузырьками. Воздушные пробки, которые образуются на стороне впуска в ТНВД, удаляются через перепускной клапан 6 с избыточным топ-ливом, утекающим в бак.
Топливоподкачивающий насос должен быть выполнен таким образом, чтобы подавать, наряду с необходимым для ТНВД количеством топлива, некоторое избыточное количество для прокачки и обратного слива в бак.
Выбор топливоподкачивающего насоса определяют следующие критерии:
• тип ТНВД;
• мощность нагнетания;
• схема прокладки топливных маги-стралей;
• наличие свободного места в мотор-ном отсеке.
Конструкция и принцип действия
Топливоподкачивающий насос забирает горючее из топливного бака и нагнетает его под давлением через фильтр тонкой очистки в полость всасывания ТНВД (под избыточным давлением 100. 350 кПа или 1,0. 3,5 бар). В качестве подкачивающих в большинстве случаев исполь-зуются механические поршневые насосы, которые крепятся к ТНВД (в редких случаях — к двигателю).
Топливоподкачивающий насос при-водится в действие кулачком либо экс-центриком на кулачковом валу ТНВД или распределительном валу двигателя.
В зависимости от требуемого расхода топлива используются одно- или двуххо-довые топливоподкачивающие насосы.
Одноходовой топливоподкачивающий насос
Одноходовой топливоподкачивающий насос (рис. 3 и 4) используется для ТНВД моделей М, A, MW и Р. Кулачок или эксцентрик 1 кулачкового вала (рис. За) через толкатель 3 приводит в движение поршень 5 насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием возвратной пружины 7.
Топливоподкачивающий насос работа-ет по проточному принципу: при подъеме кулачка толкатель вместе с поршнем насоса движется вниз, преодолевая сопротивление возвратной пружины. При этом впускной клапан 8, находящийся в поршне, открывается под действием возникающего в рабочей камере 4 низкого давления.
Рис. 3
а — ход от эксцентрика
b — ход от пружины
1. Эксцентрик
2. Кулачковый вал ТНВД
3. Толкатель
4. Рабочая камера
5. Поршень насоса
6. Впускная камера
7. Возвратная пружина
8. Впускной клапан
9. Перепускной клапан
Топливо протекает в рабочую камеру через открытый впускной клапан системы подачи топлива. При этом перепускной клапан 9 остается закрытым. При обратном ходе поршня впускной клапан закрывается, а перепускной клапан открывается (рис. Зб).
Двухходовой топливоподкачивающий насос
Двухходовые топливоподкачивающие насосы (рис. 5) с более высокой мощностью нагнетания используются для работы с ТНВД моделей Р и ZW, рассчитанных на большое число цилиндров двигателя и соответственно на большой расход топлива. Эти насосы также приводятся от кулачка или эксцентрика на кулачковом валу ТНВД.
В двухходовых насосах нагнетание топлива к ТНВД происходит не только под действием толкателя, но и при возвращении поршня в исходное положение под действием возвратной пружины, т. е. осуществляется дважды при каждом обороте кулачкового вала ТНВД.
Рис. 4
1. Уплотнительное кольцо
2. Тарелка пружины
3. Корпус насоса
4. Впускной клапан
5. Втулка толкателя
6. Толкатель
7. Уплотнительное кольцо
8. Уплотнительное кольцо
9. Поршень насоса
10. Дистанционная шайба
11. Штуцер магистрали к ТНВД
12. Перепускной клапан
13. Возвратная пружина
14. Тарелка пружины
15. Штуцер магистрали подачи топлива
Рис. 5
а — ход от эксцентрика
b — ход от пружины
1. Кулачковый вал ТНВД
2. Эксцентрик
3. Рабочая камера
4. Впускная камера
Топливоподкачивающий насос
Топливоподкачивающий насос служит для подачи топлива из топливного бака через топливный фильтр к топливному насосу. На дизелях 4ч8,5/11 устанавливается топливоподкачивающий насос поршневого типа.
Монтируется он на корпусе четырехплунжерного топливного насоса и приводится в действие от кулачкового валика насоса.
Схема работы топливоподкачивающего насоса показана на рис. 26.
Поршень насоса 11 приводится в действие от кулачка через роликовый толкатель 13. При сбегании ролика с кулачка (рис. 26, а) поршень под действием пружины 7 движется вниз. Топливо через впускной клапан 8 поступает в пространство над поршнем. Нагнетательный клапан 6 при этом закрыт. Одновременно топливо из полости под поршнем выталкивается в нагнетательную магистраль.
При обратном ходе поршня (рис. 26, б) под действием кулачка, набегающего на ролик толкателя, топливо через нагнетательный клапан 6 и канал 4 поступает в пространство, освобождаемое поршнем при его движении вверх. Процесс подачи повторяется при каждом полном обороте кулачка.
Если производительность насоса превышает потребность топливного насоса, то в пространстве под поршнем и в нагнетательной магистрали возникает противодавление топлива, под действием которого пружина 7 не в состоянии переместить поршень в крайнее нижнее положение. Поршень останавливается в некотором среднем положении. Давление пружины в этом случае уравновешивается противодавлением .топлива (рис. 26, в).
Рис. 26. Схема работы топливоподкачивающего насоса:
а — нагнетание; б — выпуск; в — холостой ход; 1 — эксцентрик; 2 — ролик толкателя; 3 —, пространство под поршнем; 4 — соединительный канал; 5 —отвод топлива; 6 — нагнетательный клапан; 7 — поршневая пружина; 8 — впускной клапан; 9 — подвод топлива; 10 — пространство над поршнем; 11 — поршень; 12 — пружина толкателя; 13 — толкатель
При полном перекрытии нагнетательной магистрали поршень остановится в верхнем положении и стержень толкателя не будет касаться поршня. По мере увеличения расхода топлива поршень начинает опускаться. Таким образом, ход поршня, а следовательно, и подача топлива насосом автоматически меняются в зависимости от расхода топлива. Давление подачи топлива определяется предварительным натяжением пружины и незначительно изменяется при различных режимах работы.
Топливоподкачивающий насос (рис. 27) состоит из чугунного корпуса 1, в цилиндрическую расточку которого вставлен стальной поршень 3 с пружиной 2. Расточка снаружи герметично закрыта пробкой 10. Пространство между пробкой и поршнем соединено каналами с полостью над впускным клапаном 12 и с полостью под нагнетательным клапаном 11. Подводится и отводится топливо через штуцерные болты, ввернутые в корпус насоса.
Поршень насоса получает движение через стержень 4 от толкателя 5 с роликом 8, перемещающегося в расточке корпуса. В продольных пазах расточки скользят выступающие концы оси 7 ролика, которые препятствуют проворачиванию толкателя. Толкатель имеет пружину 9, которой он постоянно прижимается к поверхности кулачка топливного насоса или к рычагу на крышке люка.
Направляющее отверстие в корпусе насоса, в котором движется стержень 4, имеет кольцевую выточку. Проникающее через зазор между стержнем и направляющим отверстием топливо отводится по каналу наружу. Этим -предотвращается попадание топлива в корпус топливного насоса или в полость блок-картера и разжижение имеющегося там масла. В последней конструкции насоса этот канал отсутствует. Просачивание топлива через зазор между стержнем и направляющим отверстием устраняется точной притиркой стержня по отверстию. Вследствие этого стержни в насосах не взаимозаменяемы. Для заполнения топливной системы топливом и удаления из нее воздуха перед пуском дизеля на всасывающей линии насоса установлен насос ручной прокачки топлива, который состоит из корпуса 18, поршня 14, штока 17 и кнопки 15. Для прокачивания топлива необходимо отвинтить кнопку 15 и вытянуть ее кверху. Поршень, связанный с кнопкой штоком, также переместится вверх. В результате образовавшегося под поршнем разрежения топливо через всасывающий клапан заполнит полость под поршнем. При обратном ходе поршня топливо выталкивается в нагнетающую магистраль. После окончания прокачивания кнопка снова навинчивается на корпус и шарик 13, завальцованный в дно поршня, плотно запирает канал в корпусе.
Как работает топливоподкачивающий насос дизельного двигателя?
Конструктивные особенности системы питания дизельного двигателя
Дизели — двигатели с внутренним смесеобразованием. В цилиндры дизеля воздух и топливо подаются раздельно и, смешиваясь в них с отработавшими газами, образуют рабочую смесь. При этом процесс смесеобразования совершается за очень малое время (порядка 0,001 с). Система питания дизеля состоит из трех следующих систем: питания топливом, питания воздухом и выпуска отработавших газов.
Конструкция и работа системы питания дизеля топливом. Система питания топливом служит для очистки топлива и равномерного его распределения дозированными порциями в цилиндры двигателя. В эту систему входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.
Топливоподкачивающий насос 7 (рис. 2.51) засасывает топливо из бака 2 через фильтры грубой 4 и тонкой 8 очистки и направляет его к насосу 5 высокого давления. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя насос высокого давления подает топливо к форсункам 11, которые распыляют и впрыскивают топливо в цилиндры 12 двигателя.
Рис. 2.51. Схема системы питания дизеля топливом: 1 — топливоприемник; 2 — бак; 3, 9,10 — топливопроводы; 4, 8 — фильтры; 5, 7 — насосы; 6 — рукоятка;
11 — форсунка; 12 — цилиндр
Топливоподкачивающий насос 7 подает к насосу высокого давления топлива больше, чем необходимо для работы двигателя. Избыточное топливо отводится по топливопроводу 3 обратно в топливный бак. По топливопроводу 10 в бак отводится топливо, просочившееся из форсунок. Топливный насос высокого давления служит для подачи через форсунки в цилиндры двигателя под большим давлением (20. 50 МПа) требуемых порций топлива в определенные моменты времени.
Насос состоит из одинаковых по конструкции секций, число которых равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция насоса соединена топливопроводом 13 (рис. 2.52) с форсункой 16.
Рис. 2.52. Схема подачи топлива в цилиндр дизеля: 1— эксцентрик; 2 — шестерня; 3 — рейка; 4, 14 — пружины; 5 — гильза; 6 — плунжер; 7 — проточка; 8, 10 — отверстия; 9 — паз; 11 — кромка; 12 — клапан; 13 — топливопровод;
15 — игла; 16— форсунка; 17 — полость; 18 — сопло.
На плунжере имеются вертикальный паз 9, скошенная кромка 11 и кольцевая проточка 7. Шестерня 2, закрепленная на плунжере, находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3, перемещением которой поворачивается плунжер в гильзе. Пружина 4 прижимает плунжер к эксцентрику 7 кулачкового вала насоса, который приводится во вращение от коленчатого вала. В гильзе имеются впускное 8 и выпускное 10 отверстия, а в верхней ее части установлен нагнетательный клапан 12. Пружина 14 прижимает иглу 15 форсунки к соплу 18 и закрывает полость 17, которая заполнена топливом.
При нижнем положении плунжера 6 отверстия 8 и 10 открыты и через них над плунжером циркулирует топливо. Нагнетательный клапан 12 в этом случае закрыт и в полости 17 форсунки поддерживается избыточное давление топлива. При движении плунжера вверх при вращении кулачка перекрывается выпускное отверстие 10, а затем впускное отверстие 8.
Под давлением топлива открывается клапан 12 и в полости 17 форсунки создается высокое давление. При этом игла 15 форсунки преодолевает сопротивление пружины 14, поднимается вверх и через открывшееся сопло 18 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.
Впрыск топлива заканчивается, когда кромка 11 открывает выпускное отверстие 10. При этом давление топлива уменьшается, игла 15 опускается вниз и закрывает сопло 18. Одновременно закрывается клапан 12 и в полости 17 форсунки топливо остается под избыточным давлением. Поворотом плунжера 6 в гильзе 5 изменяют конец подачи топлива и его количество, впрыскиваемое за один ход плунжера. Подача топлива прекращается при совмещении вертикального паза 9 с выпускным отверстием 10, и двигатель останавливается.
С топливным насосом высокого давления соединены муфта опережения впрыска топлива, всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя и топливоподкачивающий насос с насосом ручной подкачки топлива.
Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск. На взаимное положение ведущих и ведомых частей муфты оказывают влияние грузы 2 (рис. 2.53), находящиеся в корпусе 1. Грузы установлены на осях 3 и поджимаются пружинами 4, которые упираются в проставки 5.
При работе двигателя и увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин и расходятся, поворачивая при этом кулачковый вал насоса высокого давления по ходу его вращения. В результате этого увеличивается угол а опережения впрыска топлива, и топливо поступает в цилиндры раньше.
Рис. 2.53. Муфта опережения впрыска топлива: 1 — корпус; 2 — груз; 3 — ось;
4 — пружина; 5— проставка
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин и поворачивают кулачковый вал насоса в сторону, противоположную его вращению, что уменьшает угол опережения впрыска топлива.
Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя. Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.
Педаль 6 (рис. 2.54) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой 1 насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр.
Рис. 2.54. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала: 1— рейка; 2 — рычаг; 3 — пружина; 4, 5 — упоры; 6 — педаль; 7 —подпятник; 8 — груз;
При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Q гр от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления. Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Q гр грузов 8уравновешивается усилием Рпр пружины 3.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6. Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4
Топливоподкачивающий насос служит для создания требуемого давления топлива и подачи его в необходимом количестве к насосу высокого давления. Насос — поршневого типа и приводится в действие от кулачкового вала насоса высокого давления. В корпусе насоса находится поршень 1 (рис. 2.55), который прижат к штоку 7 пружиной 5.
Шток через ролик опирается на эксцентрик 8 кулачкового вала. В корпусе насоса имеются впускной 4 и нагнетательный 9 клапаны. Когда под действием пружины 5 поршень перемещается к эксцентрику, топливо из полости Б вытесняется в фильтр тонкой очистки и насос высокого давления. Одновременно увеличивающаяся полость А заполняется топливом, которое поступает из топливного бака через фильтр грубой очистки и впускной клапан 4. При движении поршня в противоположном направлении под действием эксцентрика 8 топливо из полости А через нагнетательный клапан 9 поступает в полость Б. При неработающем двигателе топливо в насос высокого давления подкачивают поршнем 2 ручного насоса при помощи рукоятки.
Форсунки служат для впрыскивания под определенным давлением и распыления топлива в цилиндрах двигателя. Форсунки устанавливают и закрепляют в головке цилиндров. Корпус 4 (рис. 2.56) и распылитель 1 форсунки соединены гайкой 2. Внутри распылителя находится игла 9, закрывающая его сопловые отверстия. На иглу через штангу 3 действует нажимная пружина 8, затяжку которой регулируют шайбами 7.
Рис. 2.56. Форсунка: 1— распылитель; 2 — гайка; 3 — штанга; 4 — корпус;
5 — уплотнительное кольцо; 6— фильтр; 7 — шайбы; 8 — пружина; 9 — игла
Топливо подается к форсунке через сетчатый фильтр 6 и поступает в полость иглы 9. Под давлением топлива игла, преодолевая усилие пружины 8, перемещается вверх, открывает сопловые отверстия распылителя и через них топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.
Топливоподкачивающий насос
Топливоподкачивающий насос служит для подачи топлива из топливного бака через топливный фильтр к топливному насосу. На дизелях 4ч8,5/11 устанавливается топливоподкачивающий насос поршневого типа.
Монтируется он на корпусе четырехплунжерного топливного насоса и приводится в действие от кулачкового валика насоса.
Схема работы топливоподкачивающего насоса показана на рис. 26.
Поршень насоса 11 приводится в действие от кулачка через роликовый толкатель 13. При сбегании ролика с кулачка (рис. 26, а) поршень под действием пружины 7 движется вниз. Топливо через впускной клапан 8 поступает в пространство над поршнем. Нагнетательный клапан 6 при этом закрыт. Одновременно топливо из полости под поршнем выталкивается в нагнетательную магистраль.
При обратном ходе поршня (рис. 26, б) под действием кулачка, набегающего на ролик толкателя, топливо через нагнетательный клапан 6 и канал 4 поступает в пространство, освобождаемое поршнем при его движении вверх. Процесс подачи повторяется при каждом полном обороте кулачка.
Если производительность насоса превышает потребность топливного насоса, то в пространстве под поршнем и в нагнетательной магистрали возникает противодавление топлива, под действием которого пружина 7 не в состоянии переместить поршень в крайнее нижнее положение. Поршень останавливается в некотором среднем положении. Давление пружины в этом случае уравновешивается противодавлением .топлива (рис. 26, в).
Рис. 26. Схема работы топливоподкачивающего насоса:
а — нагнетание; б — выпуск; в — холостой ход; 1 — эксцентрик; 2 — ролик толкателя; 3 —, пространство под поршнем; 4 — соединительный канал; 5 —отвод топлива; 6 — нагнетательный клапан; 7 — поршневая пружина; 8 — впускной клапан; 9 — подвод топлива; 10 — пространство над поршнем; 11 — поршень; 12 — пружина толкателя; 13 — толкатель
При полном перекрытии нагнетательной магистрали поршень остановится в верхнем положении и стержень толкателя не будет касаться поршня. По мере увеличения расхода топлива поршень начинает опускаться. Таким образом, ход поршня, а следовательно, и подача топлива насосом автоматически меняются в зависимости от расхода топлива. Давление подачи топлива определяется предварительным натяжением пружины и незначительно изменяется при различных режимах работы.
Топливоподкачивающий насос (рис. 27) состоит из чугунного корпуса 1, в цилиндрическую расточку которого вставлен стальной поршень 3 с пружиной 2. Расточка снаружи герметично закрыта пробкой 10. Пространство между пробкой и поршнем соединено каналами с полостью над впускным клапаном 12 и с полостью под нагнетательным клапаном 11. Подводится и отводится топливо через штуцерные болты, ввернутые в корпус насоса.
Поршень насоса получает движение через стержень 4 от толкателя 5 с роликом 8, перемещающегося в расточке корпуса. В продольных пазах расточки скользят выступающие концы оси 7 ролика, которые препятствуют проворачиванию толкателя. Толкатель имеет пружину 9, которой он постоянно прижимается к поверхности кулачка топливного насоса или к рычагу на крышке люка.
Направляющее отверстие в корпусе насоса, в котором движется стержень 4, имеет кольцевую выточку. Проникающее через зазор между стержнем и направляющим отверстием топливо отводится по каналу наружу. Этим -предотвращается попадание топлива в корпус топливного насоса или в полость блок-картера и разжижение имеющегося там масла. В последней конструкции насоса этот канал отсутствует. Просачивание топлива через зазор между стержнем и направляющим отверстием устраняется точной притиркой стержня по отверстию. Вследствие этого стержни в насосах не взаимозаменяемы. Для заполнения топливной системы топливом и удаления из нее воздуха перед пуском дизеля на всасывающей линии насоса установлен насос ручной прокачки топлива, который состоит из корпуса 18, поршня 14, штока 17 и кнопки 15. Для прокачивания топлива необходимо отвинтить кнопку 15 и вытянуть ее кверху. Поршень, связанный с кнопкой штоком, также переместится вверх. В результате образовавшегося под поршнем разрежения топливо через всасывающий клапан заполнит полость под поршнем. При обратном ходе поршня топливо выталкивается в нагнетающую магистраль. После окончания прокачивания кнопка снова навинчивается на корпус и шарик 13, завальцованный в дно поршня, плотно запирает канал в корпусе.
Загрузка...
