3.3 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. В ниж­ней части корпуса 1 насоса на двух радиально-упорных шарико­подшипниках 20, уплотненных само­поджимными сальниками, установ­лен кулачковый вал 12 с шестер­ней 11.

Рисунок 4 – Топливный насос высокого давления

1 – корпус; 2 – винт ограничения мощности; 3 – рейка; 4 – зацепление с зубчатым венцом; 5 – перепускной клапан; 6 – плунжер; 7 – штуцер;

8 – пробка; 9 – корпус; 10 – тяга регулятора частоты вращения коленчатого вала; 11 – шестерня; 12 – кулачковый вал; 13 – привалочная плоскость насоса высокого давления; 14 – эксцентрик; 15 – ролики; 16 – втулка;

17 – выступ плунжера; 18 – роликовый толкатель; 19 – выступ кулачка;

20 - радиально-упорные шарикоподшипники; 21 – опорные пальцы;

22 - пружина; 23 – ведущая полумуфта; 24 – крышка; 25 – центробежные грузы; 26 – ведомая полумуфта; 27 – ось

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. Основной частью каж­дой насосной секции является плун­жерная пара, состоящая из плун­жера 6 и гильзы.

При вращении кулачкового вала 12 насоса выступ кулачка 19 набе­гает на роликовый толкатель 18, который через болт воздействует на плунжер 6 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина, упирающаяся в тарелки 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, 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.

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.

Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установленного на дизелях КамАЗ, 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.

Чтобы изменить количество подаваемого топлива плунжер 6 поворачивается относительно гильзы при помощи рейки 3 насоса, которая связана с поворотной втул­кой 16. Управление подачей топлива осу­ществляется из кабины водителя педалью, воздействующей с помощью тяг и рычага и тяг на всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала, расположенный в развале топливного насоса. На крышке регулятора закреплен топливный насос низкого давления и насос ручной подкачки топлива.

Рисунок 5 – Схема работы секции насоса высокого давления

а – впуск (всасывание); б – начало подачи; в – конец подачи

1 – плунжер; 2 – продольный паз; 3 – выпускное отверстие; 4 – сливной канал; 5 – пружина; 6 – нагнетательный клапан; 7 – разгрузочный поясок; 8 – надплунжерное пространство; 9 – впускное отверстие; 10 - подводящий канал; 11 – корпус; 12 – внутреннее пространство гильзы; 13 - винтовая кромка

В виду того что все секции ра­ботают одинаково, рассмотрим ра­боту насоса на примере одной из секций, схема работы которой изображена на рисунке 5. При движении плунжера 1 вниз, как показано на рисунке 5, 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 надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начи­нает подниматься вверх (рисунок 5, б), перепуская топливо обратно в под­водящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 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 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 (рисунок 5, 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.

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 1 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.

1 – плунжер; 2 – выпускное отверстие; 3 – продольный паз; 4 – входное отверстие; 5 – винтовая кромка

Рисунок 6 – Схема изменения подачи топлива

На рисунке 6 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 (h = 0), в результате чего при пере­мещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, пода­ча топлива прекращается и двига­тель останавливается.