Автомобили и тракторы
.pdf
Рис. 2.31. Рядный ТНВД «363-40» дизелей Д.260.1S2, Д-260.2S2:
1 – секция топливного насоса; 2 – табличка; 3 – прокладка фланца; 4 – фланец; 5 – крышка подшипника; 6 – шпонка; 7 – полумуфта (фланец) привода; 8 – гайка крепления полумуфты; 9 – кулачковый вал; 10 – манжета крышки
подшипника; 11 – прокладка крышки подшипника; 12 – подшипник; 13 – направляющий штифт толкателя; 14 – толкатель; 15 – корпус топливного насоса; 16 – топливоподкачивающий насос; 16а – насос ручной прокачки;
17 – шпилька кронштейна поддержки ТНВД; 18 – регулировочные прокладки; 19 – кольцо подшипника; 20 – болт; 21 – кронштейн; 22 – рычаг останова; 23 – болт; 24 – корпус регулятора; 25 – крышка регулятора;
26 – крышка смотрового люка; 27 – болт регулировки минимальной частоты вращения; 28 – болт регулировки максимальной частоты вращения; 29 – рычаг управления; 30 – корректор по наддуву; 31 – шпилька;
32 – гайка; 33 – шайба; 34 – перепускной клапан
В головке ТНВД установлен перепускной клапан 34, который служит для создания необходимого давления (0,12–0,19 МПа) в каналах низкого давления ТНВД. Избыточное топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом, через перепускной клапан поступает по дренажному топливопроводу к топливному баку. При неработающем дизеле перепускной клапан обеспечивает герметичность полости низкого давления ТНВД, что является необходимым условием для надежного пуска дизеля.
ТНВД, каждая секция которого предназначена для поочередного нагнетания топлива в несколько цилиндров дизеля, называют рас-
91
пределительным. Насосы такого типа устанавливают на дизели Д-120 и их модификации.
Форсунка предназначена для впрыскивания топлива под давлением в цилиндр дизеля. Она обеспечивает необходимый распыл топлива и ограничивает начало и конец подачи топлива.
На автотракторных дизелях применяют многодырчатые форсунки закрытого типа с гидравлическим управлением и пружинным запиранием иглы различных моделей, отличающихся числом распыливающих отверстий, их диаметром и углом наклона к оси распылителя. По способу подвода топлива различают форсунки с боковым подводом топлива и осевым подводом топлива (рис. 2.32). Кроме того, форсунки могут отличаться давлением впрыска топлива и механизмом его регулировки.
Дизели Д-245S, Д-260.1S2, ЯМЗ-238 БЕ2, сертифицированные по ступени TIER-2 европейских экономических требований, оснащаются форсунками с осевым подводом топлива моделей «455», «172», «51-01».
Рис. 2.32. Форсунка закрытого типа с осевым подводом топлива: 1 – распылитель; 2 – гайка распылителя; 3 – проставка; 4 – штанга;
5 – пружина; 6 – регулировочные шайбы; 7 – корпус; 8 – щелевой фильтр; 9 – отверстие подвода топлива; 10 – отверстие отвода топлива
92
Все детали форсунки собраны в корпусе 7. К нижнему торцу корпуса форсунки гайкой 2 присоединяются проставка 3 и распылитель 1.
Топливо подводится к форсунке через отверстие 9 штуцера корпуса форсунки, в который установлен щелевой фильтр 8. Топливо, просочившееся через зазор распылителя, отводится из форсунки через полость пружины и отверстие 10 в корпусе форсунки.
Взаимное расположение корпуса форсунки, проставки и распылителя определяется штифтами, запрессованными в проставке. Внутри корпуса распылителя 1 находится запорная игла. Корпус и игла составляют прецизионную пару. Распылитель имеет шесть распыливающих отверстий. Усилие затяжки пружины 5 (давление начала впрыскивания) регулируется регулировочными шайбами 6, установленными в корпус форсунки.
Форсунки регулируются на следующие давления впрыска: 23,5– 24,7 МПа (Д-260.4S2); 26,0–27,0 МПа (ЯМЗ-238 БЕ2). К преимуще-
ствам таких форсунок можно отнести их сравнительное быстродействие в связи с меньшими инерционными массами механизма регулировки.
В аккумуляторных топливных системах («Common Rail») фирмы «BOSCH» дизелей Д-260.4S3А устанавливается электрогидравлическая форсунка (рис. 2.33). Она состоит из электромагнита 11 и его якоря 10, маленького шарикового управляющего клапана 8, запорной иглы 2, распылителя 3, поршня 5 управляющего клапана, подпружиненного штока 9. Шарик клапана прижимается к седлу усилием пружины 12 и электромагнита 11. Сила пружины рассчитана на давление до 10 МПа, что значительно ниже давления в линии высокого давления (25–160 МПа), поэтому только при приложении усилия электромагнита 11 шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки 2 в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя 4 – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя. При высоких давлениях в аккумуляторе 8 электромагнит 11 не в состоянии поднять запорную иглу 2, поэтому используется принцип гидроусиления.
При создании давления в аккумуляторе оно действует как на конусную поверхность иглы 2, так и на поршень 5 управляющего клапана 8 (рис. 2.34, а). Поскольку площадь рабочей поверхности
93
поршня на 50 % больше площади конусной поверхности иглы и на поршень воздействует пружина, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.
Рис. 2.33. Электрогидравлическая форсунка BOSCH: 1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель;
4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – камера управления; 8 – шариковый управляющий клапан;
9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана
94
|
а |
б |
в |
|
Рис. 2.34. Принцип действия электрогидравлической форсунки:
а– форсунка в закрытом состоянии; б – форсунка в открытом состоянии;
в– фаза закрытия форсунки;
2 – игла; 5 – поршень управляющего клапана; 7 – камера управления; 8 – шариковый управляющий клапан;
10 – шток; 12 – электромагнит
При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 12 шток 10 якоря поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8 . Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия, и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана уменьшается, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение, чем отводящее. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 12, а значит, от времени открытия шарикового управляющего клапана 8. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 12 якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень 5 управляющего клапана, диаметр которого больше, чем диаметр иглы, последняя закрывается.
95
Электрогидравлическая насос-форсунка применяется в дизеле DDC S40E на тракторах «Беларус-3022ДВ». Корпорации «Детройт Дизель» используется аккумуляторная система питания с топливномасляным аккумулятором 6 (рис. 2.35) и с насос-форсунками 2, у которых привод плунжера насоса осуществляется с помощью гидравлической системы высокого давления. В аккумуляторе имеется масляный канал 1 и топливный канал 3, от которых масло под давлением до 23 МПа и топливо под давлением 0,3 МПа подводится к насос-форсункам 2. Процесс впрыска топлива протекает следующим образом (рис. 2.36).
Рис. 2.35. Схема системы с электрогидравлической насос-форсункой: 1 – канал подачи масла; 2 – насос-форсунка; 3 – канал подачи топлива; 4 – клапаны (впускной и выпускной); 5 – поршень;
6 – топливно-масляный аккумулятор
При подаче напряжения на соленоид 8 подъемный клапан 6, преодолевая усилие возвратной пружины 5, поднимается в верхнее положение. Через канал 4 масло высокого давления (до 230 бар) подается на поршень усилителя 3. Поршень усилителя своим штоком давит на топливо и подает его к распылителю форсунки под давлением 1270 бар. Усиление по давлению происходит за счет соотношения площадей поршня и штока. При снятии напряжения с соленоида 8 подъемный клапан опускается под воздействием возврат-
96
ной пружины 2 и перекрывает подачу масла под высоким давлением к поршню усилителя, одновременно соединяя полость над поршнем усилителя через разгрузочный канал 7 с низким давлением. Поршень усилителя поднимается в исходное положение под воздействием возвратной пружины 2. При поднятии поршня усилителя происходит всасывание топлива из канала подвода топлива 1.
Рис. 2.36. Электрогидравлическая насос-форсунка: а – впрыск топлива; б – нет впрыска;
1 – подвод топлива; 2 – пружина возврата поршня усилителя; 3 – поршень усилителя; 4 – подвод масла; 5 – пружина возврата подъемного
клапана; 6 – подъемный клапан; 7 – разгрузочный масляный канал; 8 – электронный соленоид; 9 – седло подъемного клапана
В современном двигателестроении наблюдается повышение интереса к насос-форсункам по двум главным причинам при максимальной простоте конструкции: возможности реализации давления впрыска до 2000 бар (200 МПа) к вводу электронного управления.
К достоинствам насос-форсунок относят также уменьшение номенклатуры деталей, отсутствие необходимости в нагнетательном
97
клапане, отсутствие топливопроводов высокого давления, снижение запаздывания впрыска относительно нагнетания плунжера, что стабилизирует угол опережения впрыска по частотам вращения коленчатого вала двигателя.
Топливопроводы низкого и высокого давления – это трубки, со-
единяющие сборочные единицы топливной системы. Топливопроводы низкого давления для двигателей всех типов изготовляют из стальных, латунных или поливинилхлоридных трубок, а топливопроводы высокого давления – из стальной толстостенной цельнотянутой трубки.
Практически чем ближе форсунка к ТНВД, тем больше витков спиральной навивки имеет топливопровод для удобства его компоновки на дизеле.
Наконечники топливопроводов надежно присоединяют к штуцерам накидными гайками или полыми болтами (типа «Банджо») с медными или алюминиевыми уплотнительными шайбами.
Автоматический регулятор частоты вращения предназначен для изменения величины топливоподачи при изменении нагрузки и постоянном положении рычага управления, т. е. педали акселератора. При этом формируется регуляторная характеристика данного скоростного режима. Всережимный автоматический регулятор обеспечивает регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя во всем диапазоне рабочих режимов, а водитель задает требуемый скоростной режим, нажимая на педаль.
Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя собственно механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов, обеспечивающих связь регулятора и элементов настройки с дозирующей муфтой.
Схема всережимного регулятора частоты вращения представлена на рис. 2.37.
Грузы регулятора 1 (их обычно 4) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерни. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 2, что изменяет положение пускового 4 и силового 3 рычагов регулятора, которые, поворачиваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 6, определяя тем самым активный ход плунжера 8.
98
Рис. 2.37. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала: а – пуск двигателя; б – холостой ход;
в – уменьшение нагрузки; г – увеличение нагрузки; 1 – грузы регулятора; 2 – муфта регулятора; 3 – силовой рычаг;
4 – пусковой рычаг; 5 – пружина пусковой подачи; 6 – дозирующая муфта; 7 – радиальные отверстия в плунжере; 8 – плунжер;
9 – регулировочный винт минимальных оборотов коленчатого вала; 10 – рычаг управления; 11 – регулировочный винт максимальных оборотов коленчатого вала; 12 – пружина регулятора; 13 – фиксатор; 14 – пружина холостого хода; 15 – упор силового рычага;
М2 – ось вращения рычагов 3 и 4; h1 и h2 – активный ход плунжера на различных режимах; а – ход пружины пусковой подачи;
с – ход пружины холостого хода
99
В верхней части силового рычага установлена пружина холостого хода 14, а между силовым и пусковым рычагом – пластмассовая пружина пусковой подачи 5. Рычаг управления 10 воздействует на рабочую пружину регулятора 12, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 13. Таким образом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирующей муфты определяется взаимодействием двух сил – силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, определяемой положением рычага управления и центробежной силы грузов, приложенных к муфте 2. При неработающем двигателе (рис. 2.37, а) рычаг 10 соприкасается с винтом 11. В этом случае пружина 12, действуя на рычаги 3 и 4, смещает муфту регулятора 2 в крайнее левое положение. При этом дозирующая муфта 6 устанавливается в положение, соответствующее максимальной подаче топлива. Этому также способствует пружина пусковой подачи 5, постоянно стремящаяся передвинуть дозирующую муфту в положение пуска двигателя.
После пуска двигателя (рис. 2.37, б) державка с грузами 1 начинает вращаться. Грузы под действием центробежных сил расходятся и перемещают муфту 2 вправо.
Рычаги 3 и 4 поворачиваются по часовой стрелке, преодолевая усилие пружины 12. При этом дозирующая муфта устанавливается в положение, соответствующее минимальной подаче топлива.
Необходимую частоту вращения коленчатого вала устанавливает водитель, нажимая на педаль подачи топлива. В этом случае рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке, вследствие чего возрастает натяжение пружины 12, действующее на рычаги 3 и 4 и муфту 2.
Перемещение рычажной системы продолжается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 12.
Вследствие этого дозирующая муфта 6 перемещается в сторону увеличения подачи топлива, и частота вращения коленчатого вала повышается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 12. Установившаяся частота вращения коленчатого вала поддерживается регулятором следующим образом.
При уменьшении нагрузки на двигатель (рис. 2.37, в) частота вращения коленчатого вала возрастает, так как в цилиндры двигателя поступает то же количество топлива. Грузы регулятора, расходясь на некоторый угол, перемещают рычажную систему в сторону,
100