Занятие: Элементы системы питания (конструкция топливного насоса высокого давления)

План проведения занятий по Устройству автомобилей

Преподаватель: Приданчук В. А.

Дата:

Группы:

Раздел: Система питания дизельных двигателей

Занятие: Элементы системы питания (конструкция топливного насоса высокого давления)

1. Распределение бюджета времени на занятие:

1. Проверка присутствующих – 3 минуты.

2. Опрос студентов по предыдущему материалу – 15 минут.

3. Изложение нового материала, запись в конспект – 48 минут.

4. Закрепление нового материала – 15 минут.

5. Подведение итогов – 7 минут.

6. Задание на дом – 3 минуты.

Итого: 90 минут.

2. Учебно-наглядные пособия:

- Слайды, плакаты

- Мультимедия, компьютер

- Учебные элементы

- Лектор 2000

3. Опрос студентов:

-Вопросы

4. Закрепление нового материала:

1. Выдаю учебный элемент №. Изучаем и отвечаем.

2. Разбираем правильность ответов.

3. Выставляем оценки.

5. Задание надом:

1. Заполнить тетрадь для лабораторных работ по пройденной теме.

2. Повторить пройденный материал.

3. Не забываем про конструкторские разработки.

6. Звонок:

ВСЕМ ДОСВИДАНИЯ, ДЕЖУРНЫЕ ОСТАТЬСЯ!

Подпись преподавателя:____________________

Устройство топливного насоса высокого давления

Кулачковый вал:

Кулачковый вал расположен в нижней части корпуса ТНВД, и на нем установлены следующие детали:

19 18

Зубчатое колесо кулачкового вала (11): сообщается с зубчатым колесом распределительного вала и передает движение от распределительного вала кулачковому валу.

Кулачки (19); Роликовый толкатель (18): Количество кулачков и роликовых толкателей соответствует количеству насосных секций. При вращении кулачкового вала кулачки сообщаются с роликовыми толкателями и приводят в движение детали насосной секции.

Насосная секция:

Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара (плунжер и гильза), детали которой изготовлены с высокой точностью. При сборке плунжерной пары детали подбираются друг к другу, поэтому при износе одной детали заменяют всю плунжерную пару.

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 (гильза) плунжера; 14-нагнетательный клапан; 15-штуцер; 16 и 21-уплотнительные кольца; 17-корпус секции насоса; 18-шайба; 19-спиральная канавка плунжера; 20-перепускное отверстие; 22-рейка; 23-поворотная втулка плунжера.

Все секции топливного насоса работают одинаково, рассмотрим работу насоса на примере одной из секций.

- впуск (всасывание)

- начало подачи

- конец подачи

1 ВПУСК ТОПЛИВА:

Плунжер 1 движется вниз
Открывается входное отверстие 9 гильзы 12
Топливо заполняет надплунжерное пространство 8
2. НАЧАЛО ПОДАЧИ:
Плунжер движется вверх
Входное отверстие 9 гильзы перекрывается
Давление в надплунжерном пространстве 8 повышается
Открывается нагнетательный клапан 6
Топливо поступает в топливопровод высокого давления по которому передается к форсунке
Через распылитель форсунки топливо опрыскивается в цилиндр двигателя

Перемещение плунжера в гильзе с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия выпускного отверстия называется активным ходом плунжера, который определяет количество подаваемого топлива в зависимости от режима работы двигателя.

Изменение количества топлива происходи в результате поворота плунжера 1 зубчатой рейкой. На плунжере имеется винтовая кромка, от положения которой зависит количество подаваемого топлива.

Винтовая кромка плунжера за цикл работы топливной секции находится в следующих положениях:

Таким образом, чем позднее открывается впускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано форсункам.

Плунжерные пары:

а-схемы работы секции насоса; б-схемы изменения количества подаваемого топлива; 1-впускное отверстие; 2-втулка (гильза) плунжера; 3-плунжер; 4-надплунжерное пространство; 5-разгрузочный поясок нагнетательного клапана; 6-нагнетательный клапан; 7-седло нагнетательного клапана; 8-штуцер; 9-пружина нагнетательного клапан; 10-канал подвода топлива; 11-спиральная канавка на плунжере; 12-канал отвода топлива; 13-перепускноеотверстие; 14-осевое отверстие в плунжере; 15-диаметральное отверстие в плунжере.

Плунжер 10 и втулка 9 (гильза) являются основными деталями отдельной секции насоса. Соединенные вместе, они образуют плунжерную пару. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой не должен превышать 0,0015…0,0020 мм. Положение гильзы в насосе фиксировано стопорным винтом 27. В верхней части втулки 2 имеется впускное 1 и перепускное 13 отверстия. Плунжер может перемещаться внутри гильзы в вертикальном направлении и поворачиваеться под действием двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки.

Последняя, в свою очередь поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с рейкой. В продольный паз рейки входит стопорный винт, определяющий ее положение.

На головке плунжера 3 профрезерованы две спиральные канавки 11. При наличии двух спиральных канавок давление топлива с обеих сторон на плунжер одинаковое (во время подачи топлива), плунжер центрируется на гильзе, уменьшается односторонний износ, поэтому долговечность таких насосных секций увеличивается.

На нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка для опорной тарелки пружины. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку, установленную в кольцевой выточке корпуса. В верхней части каждой секции насоса ввернут штуцер с седлом нагнетательного клапана, пружиной и упором клапана. От штуцера через ниппель топливо поступает в топливопровод высокого давления и к форсунке. Для выпуска воздуха из насоса служит отверстие, закрываемое пробкой.

Форсунка:

Форсунка обеспечивает впрыскивание топлива под определенным давлением, распыливания топлива и четкую отсечку подачи в конце впрыскивания. На дизелях применяют форсунки нескольких типов; открытые и закрытые, с распылителем, имеющим одно отверстие (сопло) или несколько. Закрытые форсунки могут быть штифтовые или бесштифтовые. На дизелях ЯМЗ-236М, КамАЗ-740.10 и ЗИЛ-645 применяют закрытые бесштифтовые форсунки. Форсунку называют закрытой, так как сопла в распылителе закрыты иглой и только в момент впрыскивания топлива сообщаются с камерой сгорания. Для выхода топлива распылитель имеет четыре сопла диаметром 0.34 мм.

Форсунку на дизеле ЯМЗ-236М устанавливают в латунный стакан головки блока. Под торец накидной гайки крепления распылителя установлена медная шайба, предотвращающая прорыв газов. Каждая форсунка укреплена скобой, имеющей лапки, которые опираются на буртик колпака. В месте соединения штуцера форсунки с головкой блока и колпаком головки установлен резиновый уплотнитель. накидная гайка прижимает притерты: поверхности торцов распылителя и корпуса форсунки, обеспечивая необходимую герметичность соединения. Внутри корпуса форсунки проходит штанга, на верхнем конце которой закреплена тарелка. Пружина, упираясь одним концом в винт, а другим в тарелку, через штангу прижимает иглу к распылителю. В штангу с нижней стороны запрессован шарик для плотной посадки иглы на седло. Винт ввернут в стакан пружины, зафиксирован от самоотвертывания контргайкой и закрыт колпаком. В корпус форсунки запрессовано два штифта для правильной установки распылителя.

Топливо поводится к форсунке через штуцер с сетчатым фильтром и поступает по наклонному каналу в кольцевую проточку распылителя. Затем топливо по трем каналам проходит в кольцевую полость, расположенную под утолщенной частью иглы. Топливо, поступающее в полость, находится под давлением, создаваемым насосом, и в свою очередь давит на нижний конус иглы. Сопла распылителя открываются тогда, когда давление топлива в полости и на нижнем конусе иглы превысит сопротивление пружины. В этот момент топливо впрыскивается в камеру сгорания. После чего давление в полости снижается, и под действием пружины игла плотно садится на седло распылителя.

Затяжка пружины изменяется регулировочным винтом при ослабленной контргайке. Более сильная затяжка пружины приводит к повышению давления и запаздыванию впрыскивания, а менее сильная - к уменьшению давления и опережению впрыскивания. Топливо, которое просочилось между иглой и распылителем, отводится в полость пружины, затем через отверстие в стакане поступает в сливную трубку, соединенную с отверстием колпака форсунки.

Форсунка двигателя КамАЗ-740.10 имеет несколько иное устройство и работает аналогично рассмотренной.

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива:

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива изменяет угол опережения впрыскивания топлива коленчатого вала. При использовании автоматической муфты повышается экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшаются условия его пуска. Муфта установлена на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления (дизеля ЯМЗ-236М, КамАЗ-740.10, ЗИЛ-645 и др.)

Ведущая полумуфта дизеля ЯМЗ-236М надета на ступицу ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться. В ведущую полумуфту запрессованы втулки и самоподжимная манжета. При сборке муфты корпус навертывают на ведомую полумуфту. Для уплотнения соединения ведущей полумуфты с корпусом в него запрессована самоподжимная манжета. Два груза, шарнирно установленные на осях, имеют кривоведущей полумуфты. Движение от ведущей полумуфты на ведомую передается через два груза. Ведомая полумуфта укрепленная на кулачковом валу топливного насоса при помощи шпонки, удерживается от смещения гайкой, завернутой на конец вала.

Во время работы двигателя ведущая полумуфта пальцами через проставки нажимает на криволинейную поверхность А грузов. Усилие через оси передается ведомой полумуфте, а от нее кулачковому валу насоса. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы, преодолевая сопротивление пружин, расходятся под действием возникающих центробежных сил. При расхождении грузы поворачиваются вокруг осей ведомой полумуфты и проставки скользят по криволинейной поверхности грузов. В этом случае расстояние между осями грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, пружины сжимаются и ведомая полумуфта поворачивается по ходу вращения вместе с кулачковым валом. В результате этого топливо раньше поступает в цилиндры двигателя, тоесть увеличивая угол опережения впрыскивания топлива.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы сходятся, пружины разжимаются и поворачивают ведомую полумуфту в противоположную сторону (против вращения кулачкового вала), что вызывает уменьшение угла опережения впрыскивания топлива.

Автоматическая муфта изменяет угол опережения впрыскивания топлива на 10…14°. На двигателе КамАЗ-740.10 топливный насос высокого давления также оборудован муфтой опережения впрыскивания топлива аналогично рассмотренной муфте.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала:

ЯМЗ 236М:

Регулятор частоты вращения коленчатого вала изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки двигателя, поддерживая заданную водителем частоту вращения коленчатого вала. Регулятор называют всережимным, так как он может поддерживать любую заданную водителем частоту вращения коленчатого вала и ограничивать максимальную. Ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала вызванного необходимостью предохранять детали дизеля от быстрого изнашивания и чрезмерных нагрузок, а ограничение малой частоты вращения – ухудшения подачи топлива и смесеобразования.

Устройство регулятора следующее. Привод вала 4 регулятора осуществлен от кулачкового вала 2 топливного насоса через повышенную зубчатую (зубчатые колеса 1и 3) передачу, поэтому вал регулятора вращается сшить массу грузов и повысить чувствительность регулятора к изменению нагрузки. Вращение от вала топливного насоса к зубчатому колесу 1 регулятора передается через втулку, посаженную на валу на шпонке, и резиновые сухари 36. последние, являясь упругими элементами, гасят колебания, возникающие при неравномерном вращении кулачкового вала топливного насоса.

Ведомое зубчатое колесо 3 изготовлено как одно целое с валом регулятора. Вал вместе с напрессованной на него державкой 7 грузов 35 вращается в шарикоподшипниках, установленных в стакане 5. ролики грузов упираются в подвижную муфту 34, которая во время работы регулятора может перемещаться по державке. Передний хвостовик пяты 32 запрессован во внутреннее кольцо шарикоподшипника, расположенного в подвижной муфте. Пята и серьга 24 сидят на одной оси, на которой установлен и рычаг 27 управления рейкой топливного насоса. Этот рычаг тягой11 соединен одним концом с рейкой 10, а другим концом пальцем 30 – с кулисой 31. палец 30 входит в вырез кулисы. Скоба 28 управления кулисой может занимать два положения «Работа» (положение I) и «Стоп» (положение II).

На оси 17 установлены силовой 26 и двуплечий 18 рычаги. Рычаг 18 пружиной 19 соединен с рычагом 9, закрепленным на одном валу 8 вместе с рычагом 14 управления регулятором. Последний, в свою очередь, связан тягой с педалью, находящейся в кабине водителя. Силовой рычаг 26 соединен с нижними отверстиями серьги 24 отдельным пальцем.

При вращении вала 4 регулятора грузы 35 стремятся разойтись. При этом через ролики усиление передается на подвижную муфту 34, которая перемещается в правую сторону и поворачивает рычаг 26 относительно оси 17 против часовой стрелки. Пружина 19 препятствует повороту рычага 26, так как она действует на него через рычаг 18 и регулировочный винт 20. следовательно, пружина 19 препятствует расхождению грузов. Если рычаг 14 управления регулятором повернуть против часовой стрелки то вместе с ним повернется рычаг 9, растягивая пружину 19. при повороте рычага 14 по часовой стрелке уменьшается натяжение пружины 19. в крайних положениях рычаг 14 соприкасается с болтами 13 и 15 ограничителя соответственно максимальной и минимальной частот вращения. Зубчатые колеса и шарикоподшипники регулятора смазываются маслом, заливаемым в корпус до определенного уровня.

При неработающем двигателе скоба 28 управляющая кулисой 31, находится в положении I. Рычаг 14 соприкасается с болтом 15. в этом случае пружина 19, действуя на рычаги 18, 26 и на упорную пяту 32, смещает подвижную муфту 34 в крайне левое положение. При этом рычаг 27 поворачивается относительно пальца 30 против часовой стрелки и через тягу 11 устанавливает рейку 10 топливного насоса в положение, соответствующее максимальной подаче топлива. Этому способствует стартовая пружина 12, постоянно стремящаяся перевернуть рейку в положение пуска двигателя.

После пуска двигателя вал 4 с державкой 7 и грузами 35 начинается вращаться. Грузы под действием центробежных сил расходятся и перемещают подвижную муфту 34 и упорную пяту 32 вправо. Рычаги 26 и 18 поворачиваются против часовой стрелки, преодолевая усилие пружины 19. одновременно с перемещением упорной пяты рычаг 27 поворачивается относительно пальца 30 кулисы 31 по часовой стрелке, рейка 10 тягой 11 перемещается в сторону, при этом уменьшается подача топлива.

Перемещение рычажной системы продолжается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 19.

Необходимую частоту вращения коленчатого вала устанавливает водитель, нажимая на педаль подачи топлива. В этом случае рычаги 14 и 9 поворачиваются против часовой стрелки, вследствие чего возрастает натяжение пружины 19, действующей на рычаг 26, упорную пяту 32 и рычаг 27, которой поворачивается относительно пальца 30 кулисы 31 против часовой стрелки. Рейка топливного насоса перемещается в сторону увеличения подачи топлива, и частота вращения коленчатого вала повышается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 19. установившаяся частота вращения коленчатого вала автоматически поддерживается регулятором следующим образом при уменьшении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала возрастает, так как в цилиндры поступает то же количество топлива.

Грузы регулятора, расходясь на некоторый угол, перемещают рычажную систему в сторону, соответствующую уменьшению подачи топлива и восстанавливают нарушенную частоту вращения с точностью до ±30 мин^-1.

При увеличении нагрузки на двигатель (И неизменной подаче топлива насосом) частота вращения коленчатого вала снижается. Центробежные силы грузов уменьшаются, грузы сходятся, рычажная система под действием пружины 19 перемещает рейку 10 топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива до восстановления заданного скоростного режима.

Двигатель останавливают прекращением подачи топлива в цилиндры, для чего скобу 28 управления кулисой 31 перемещают вниз в положение II («Стоп») рычагом, находящимся в кабине. Этот рычаг соединен тросом со скобой. При перемещении скобы управления кулисой вниз рычаг 27 поворачивают относительно оси, проходящей через упорную пяту 32, по часовой стрелке и тягой 11 передвигают рейку 10 в положение, соответствующее выключенной подачи.

После остановки двигателя скобу управления вместе с кулисой возвращают в пусковое положение, чему способствует возвратная пружина, установленная на втулке кулисы. Силовой рычаг 26 под действием пружины 19 перемещается в крайне левое положение, регулировочный болт 21 упирается в вал 8, а рейка 19 передвигается пружиной 12 в положение, соответствующее пуску двигателя.

Максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя регулируют при помощи болта 13, а минимальную частоту вращения режима холостого хода – болтом 15 и винтом 20. часовую подачу топлива насосом при его регулировке на стенде можно изменять болтом 21.

КамАЗ-740.10:

Регулятор дизеля КамАЗ-740.10 крепится к торцу топливного насоса высокого давления. Движение к зубчатому колесу 11 регулятора передается от кулачкового вала 29 через зубчатые колеса 2 и 8. Одной из особенностей этого регулятора является наличие державки 12 грузов, выполненной как одно целое с зубчатым колесом регулятора. Державка вращается на двух шарикоподшипниках. Внутри державки находятся ступица подвижной муфты 16, которая упирается в палец 17 рычага регулятора. Рычаг 9 регулятора одним концом связан с промежуточным рычагом 17, а другим через палец 10 – с рейкой 11 топливного насоса. Для согласованного передвижения реек они соединены между собой при помощи соответствующих пальцев рычага 12. рычаг 13 управления подачей топлива жестко связан с небольшим промежуточным рычагом. Между промежуточными рычагами установлена пружина 16 регулятора, усилие от которой передается на рычаг 9.

Смазывание регулятора и топливного насоса высокого давления циркуляционное, под давлением от общей смазочной системы двигателя.

При работе двигателя в регуляторе всегда устанавливается равновесие между центробежными силами грузов 7 и усилием пружины 16. Если водитель автомобиля нажимает ногой на педаль 2, что приводит к увеличению натяжения пружины 16 регулятора. Пружина 16 действует через промежуточный рычаг 17 на рычаг 9 и перемещает его. Рычаг 9 перемещает рейки 11 в сторону, что обеспечивает увеличение подачи топлива. Частота вращения возрастает до тех пор, пока не наступит равновесие между центробежной силой грузов и усилием пружины. При уменьшении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала возрастает. Грузы регулятора расходятся и, преодолевая сопротивление пружины 16, поворачивает рычаг 9 который перемещает рейки 11 в другую сторону – подача топлива уменьшается, восстанавливается нарушенный режим.

Для останова двигателя необходимо уменьшить частоту вращения коленчатого вала до минимальной и вытянуть кнопку ручного управления рычагом 21 останов а двигателя. Эта кнопка расположена слева от сиденья водителя на уплотнителе опоры рычага переключения передач.

Поиск по сайту: