Топливный насос высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя является одним
из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизелей.
Топливные насосы предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным
давлением и в определенный момент точно отмеренных порций топлива,
соответствующих данной нагрузке. По способу впрыска различают топливные насосы
непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. В топливном насосе
непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера, а процессы
нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного
насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыливания
создается движением плунжера насоса.
У топливного насоса с аккумуляторным впрыском привод рабочего плунжера
осуществляется за счет сил давления сжатых газов в цилиндре двигателя или с помощью
специальных пружин. На мощных тихоходных дизелях применяют аккумуляторные
топливные насосы с гидравлическими аккумуляторами.
В системах с гидравлическими аккумуляторами процессы нагнетания и впрыска
протекают раздельно. Предварительно топливо под высоким давлением нагнетается
насосом в аккумулятор, из которого поступает к форсункам. Эта система обеспечивает
качественное распыливание и смесеобразование в широком диапазоне нагрузок дизеля, но
из-за сложности конструкций такой насос широкого распространения не получил.
Современные дизели используют технологию с управлением электромагнитными
клапанами форсунок от микропроцессорного устройства (такое сочетание называется
«common rail»).
Топливные насосы высокого давления могут быть рядными, V-образными
(многосекционными) и распределительными. В рядных ТНВД насосные секции
располагаются друг за другом, и каждая подает топливо в определенный цилиндр
двигателя. В распределительных ТНВД, которые бывают одноплунжерными и
двухплунжерными, одна насосная секция подает топливо в несколько цилиндров
двигателя.
Общее устройство ТнВД
Основные части ТНВД:
• Корпус.
• Крышки.
• Всережимный регулятор
• Муфта опережения впрыска.
• Подкачивающий насос.
• Кулачковый вал.
• Толкатели.
• Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,
• Гильзы плунжеров.
• Возвратные пружины плунжеров.
• Нагнетательные клапаны.
• Штуцеры.
• Рейка.
Принцип действия ТНВД: Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения
впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала
кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину,
поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а
затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через
нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке. В момент
движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным
каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на
слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При
опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над
плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса. Изменение количества
подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через
всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со
сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы
совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше. На некоторых ТНВД (например,
ТНВД трактора Т – 130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно,
отключается и часть цилиндров двигателя.
Муфта опережения впрыска – служит для изменения угла опережения впрыска в
зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим
центробежную силу. Устройство:
• Ведущая полумуфта.
• Ведомая полумуфта.
• Грузы.
• Стяжные пружины грузов.
• Опорные пальцы грузов
Принцип действия: При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и
положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска
находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов
центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление
пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения
впрыска увеличивается.
Всережимный регулятор – служит для изменения количества подачи топлива в
зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение
оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство:
• Корпус.
• Крышки.
• Державка.
• Грузы.
• Муфта.
• Рычаги.
• Скоба-кулисы.
• Регулировочные винты.
• Оттяжные пружины.
Принцип действия: Запуск двигателя – перед запуском рейка за счёт пружины находится в
положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся
максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только
двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они,
преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними
своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет
тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии
с натягом пружин. Увеличение оборотов – при нажатии на педаль «газа» натягивается
пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом
преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения
подачи топлива, и обороты растут. Увеличение нагрузки – при увеличении нагрузки и
неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах
тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в
сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают
увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и
внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи
топлива. Обороты при этом прекращают расти. Остановка двигателя – при остановке
двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг – на рейку.
Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и
двигатель останавливается