Принцип действия топливных насосов и форсунок

Топливовпрыскивающая аппаратура дизеля является одним из основных элементов двигателя, она обеспечивает его топливом. Тепловая энергия, получаемая в цилиндрах в результате его сгорания, преобразуется в механическую работу, отдаваемую потребителю энергии. От количества поступившего в цилиндр топлива, качества его распыливания и фаз подачи (начала и конца) зависят

величина производимой работы и эффективность преобразования энергии топлива в работу — к.п.д. двигателя и его экономичность.

Топливовпрыскивающая аппаратура функционально подразделяется на два элемента — топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунка. В задачи ТНВД входят:

• Отмеривание (дозирование) порции подаваемого в цилиндр топлива (величины цикловой подачи) в полном соответствии с заданным режимом работы двигателя.
• Обеспечение требуемого момента начала подачи топлива (угла опережения) и продолжительности и характеристики впрыска (закона подачи).
• Сжатие топлива до давлений впрыска, при которых будет обеспечена необходимая тонкость его распыливания в цилиндрах двигателя.

В задачи форсунки входит — обеспечить впрыск отмеренной и сжатой в насосе цикловой подачи при одновременном ее распыливании и распределении по объему камеры сгорания.

ТНВД (см. рис 12.1) по конструкции подразделяются на насосы клапанного типа и золотниковые. Во всех конструкциях ТНВД , несмотря на их многообразие, основным элементом является плунжерная пара, состоящая из плунжера и прецизионно подогнанной к нему втулки с зазором 4 — 5 мкм. Осуществляемое в современных двигателях увеличение давлений впрыскивания до 1600 — 2000 бар потребовало уменьшения зазора в плунжерных парах до 2,5 мкм.

Регулирование цикловой подачи осуществляется путем:

1. Изменения количества перепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием клапанов, открытие и закрытие которых осуществляется специальным приводным механизмом (насосы клапанного типа).
2. Изменения количества перепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием в качестве регулирующего органа самого плунжера (насосы золотникового типа).

В обоих вариантах используются три способа организации подачи топлива:

• Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в конце подачи (насосы с регулированием по концу подачи);
• Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале подачи (насосы с регулированием по началу подачи);
• Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале и в конце подачи (насосы со смешанным регулированием).

На диаграмме топливоподачи (рис 12.2) показаны моменты и продолжительности подачи топлива, выраженные в углах п.к.в. (углы отсчитывают от ВМТ). Рост давления газов в цилиндре в начале сгорания должен происходить сразу же за ВМТ. Поэтому впрыск топлива (начало подачи) всегда осуществляется до прихода поршня в ВМТ, с опережением, необходимым для подготовки топлива к самовоспламенению. Угол поворота кривошипа (отсчитанный от ВМТ), при котором происходит впрыск топлива, называется углом опережения подачи топлива φ_оп Его назначают в зависимости от частоты вращения двигателя . В двигателях высокооборотных φ_оп = 20 30° п к в., в малооборотных φ_о=2-5° п.к.в.; общая продолжительность подачи топлива, выраженная в углах п.к.в., составляет 15-25°п.к.в. При снижении нагрузки двигателя она, естественно, снижается.

Диаграмма и графики рис.12.2,а соответствуют регулированию дц за счет изменения начала подачи топлива. На всех режимах конец подачи насоса (КПН) происходит в точке 4. Угол п.к.в., в течение которого происходит впрыск топлива, изменяется за счет изменения угла опережения подачи топлива φ_оп1 Наибольшей подаче соответствуют точки 1 на диаграмме топливораспределения и на графике пути плунжера — угол опережения фоп1 и полезный ход плунжера φ_оп1. При уменьшении g_ц начало подачи последовательно смещается в точки 2 и 3, угол опережения уменьшается до φ_оп2, φ_оп3 и полезный ход плунжера становится h_a2 и h_a3.

Следовательно, регулирование цикловой подачи в рассматриваемом варианте приводит только к изменению угла опережения подачи. Недостатком этого способа регулирования является малая скорость плунжера в конце подачи, что приводит к «вялому» распыливанию в конце подачи.

Диаграмма и графики рис. 12.2, б соответствуют регулированию за счет изменения кониа подачи топлива. Началу подачи всегда соответствует точка 1, при уменьшении g_ц конец подачи перемещается из точки 4 в точки 3 и 2 и соответственно изменяется полезный ход плунжера. Угол опережения подачи топлива φ_оп на всех режимах остается неизменным. Скорость плунжера во время впрыска высокая, вся порция топлива хорошо распыливается.

Диаграмма и графики рис. 12.2, в иллюстрируют регулирование g_ц за счет одновременного изменения начала и кониа подачи топлива.

Точки 1-6 соответствуют началу и концу подачи топлива при наибольшей величине g_ц. При уменьшении g_ц начало подачи последовательно смещается в точки 2 и 3, конец подачи — в точки 5 и 4. Так же как при первом способе регулирования, изменение цикловой подачи сопровождается изменением угла опережения подачи.

Для двигателей, работающих с постоянной частотой вращения (дизель-генераторы), второй способ регулирования наиболее удобен, так как при неизменном скоростном режиме постоянный угол опережения подачи топлива обеспечит воспламенение топлива при одном и том же угле поворота кривошипа, что будет создавать одинаковые условия протекания процесса сгорания на всех режимах работы двигателя.

У малооборотных дизелей, работающих с небольшим углом опережения подачи топлива (2-5° п.к.в.), регулирование дц за счет изменения начала подачи топлива неоправданно, так как такие ТНВД на режимах среднего и малого ходов начинают подавать топливо за ВМТ, что снижает экономичность двигателя. Поэтому в этих двигателях чаще применяют ТНВД со смешанным регулированием или регулированием по концу подачи.

Устройства, регулирующие цикловую подачу в насосах клапанного типа, могут выполняться в виде перепускных и отсечных клапанов, через которые на части хода плунжера топливо перепускается в приемную полость насоса; в насосах золотникового типа плунжер-золотник перепускает топливо в приемное окно в начале или в конце своего хода.

Для того чтобы максимально снизить расход топлива, в систему управления ТНВД встраивают специальные устройства, дающие возможность на ходу изменять фазы подачи топлива. В частности, при снижении мощности частоты вращения п и связанном с этим падении максимального давления рабочего цикла рг представляется возможным увеличить угол опережения подачи топлива, чтобы удержать максимальное давление цикла на уровне номинального режима и, тем самым .сохранить на возможно низком уровне удельный эффективный расход топлива g ( системы VIT).

Привод плунжеров осуществляется от кулачных шайб, откованных заодно с распределительным или специальным кулачковым валиком двигатели высоко- и среднеоборотные), или закрепленных на валу на шпонках или шлицевых соединениях, что позволяет их разворачивать для изменения угла опережения. В последние годы стал применяться гидравлический привод плунжеров, позволяющий отказаться от топливных кулачков и, что главное, — поддерживать постоянство давления впрыска в широком диапазоне оборотов.

Профили кулачных шайб:

Симметричные — применяются в 2-х тактных дизелях, позволяют осуществлять реверсирование с одним комплектом шайб, обеспечивающих одинаковые фазы распределения как на переднем, так и на заднем ходах. Несимметричные — применяются в 4-х тактных дизелях, позволяют осуществлять меньшую продолжительность впрыска топлива при большей скорости плунжера. Но для осуществления реверса требуется двойной комплект шайб — переднего и заднего хода. Стандартный профиль топливной шайбы образован дугами окружности и на участке активного хода обеспечивает движение плунжера с линейно увеличивающимися и далее постоянными скоростями Vп (см. рис. 12.2).

Форсунки служат для непосредственного впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, распыливания его на частицы с размером желательно не более 5 -3 0 мкм и распределения их внутри камеры сгорания. Представленная на рис 12.3 форсунка закрытого типа (в качестве запорного органа используется игла 10), многодырчатая и неохлаждаемая. Размещается в крышке цилиндра и состоит из двух основных элементов — корпуса 5 и распылителя 1 с отдельным сопловым наконечником 11. Топливо от насоса подводится к штуцеру 8, в котором размещен сменный элемент фильтра тонкой очистки топлива 7. Далее топливо поступает в канал 14,откуда попадает в кольцевую выточку 15 на торце распылителя. При закрытом положении игла своим конусом сидит на конусе сопла и препятствует проникновению топлива в нижерасположенную камеру соплового наконечника 11. Игла 10 через толкатель нагружена пружиной 3, затяг которой может регулироваться винтом. Изменением силы затяга устанавливается давление отрыва иглы от седла (начальное давление впрыскивания -Рфо). Рядом со штуцером располагаеи- просочившегося топлив Рядом со штуцером штуцером располагается клапан выпуска воздуха 9, используемый при предварительной прокачке форсунок перед пуском.

По типу запорных органов и распыливающих отверстий применяются следующие виды распылителей:

Эй! Моряк, почитай и это:

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизированы чтобы оставить комментарий.

Материалы: http://seaspirit.ru/sudomexaniki/shipengine/princip-dejstviya-toplivnyx-nasosov-i-forsunok.html

Насос форсунки обеспечивают впрыск в цилиндры двигателя точно отмеренного количества топлива с требуемым давлением впрыска и в точно установленный момент времени, рассчитываемый ЭБУ, Такая точность должна поддерживаться на всех рабочих режимах и в течение всего срока службы двигателя. Насос-форсунки все больше вытесняют топливные системы с обычными форсунками. Насос-форсунки обеспечивают исключительно высокое давление впрыска топлива, что дает положительный эффект протекания характеристик впрыска.

Рис.20 Установка насос-форсунок. 1 - коромысло, 2 - распределительный вал двигателя, 3 - электромагнитный клапан, 4 - распылитель в сборе, 5 - электрические выводы, 6 - плунжер насос-форсунки, 7 - корпус насос-форсунки, 8 - камера сгорания двигателя.

Каждый цилиндр имеет свою собственную насос-форсунку, которая устанавливается непосредственно в головке цилиндров (рис. 20). Распылитель форсунки (4) устанавливается в корпусе насос-форсунки и выступает внутрь камеры сгорания (8). Распределительный вал (2) двигателя имеет для каждой насос-форсунки индивидуальный кулачок, усилие от которого передается плунжеру (6) через коромысло (1), так что плунжер совершает возвратно-поступательное движение под совместным действием коромысла и возвратной пружины.

В дополнение к электрическому пусковому сигналу момент начала впрыска и количество впрыскиваемого топлива являются функциями мгновенной скорости перемещения плунжера, которая определяется формой кулачка. Это является одной из причин высокой точности, которая требуется при изготовлении распределительного вала. На точность воспроизведения цикловой подачи по цилиндрам и протекание характеристик впрыска вредное влияние оказывают крутильные колебания распределительного вала, возникающие из-за приложения сил, действующих в процессе работы. Следовательно, для уменьшения этих вибраций необходимо, чтобы индивидуальные приводы насос-форсунок были сконструированы как можно более жесткими (это касается как привода распределительного вала, так и самого вала, коромысел и их подшипников).

Рис.21 1 - электромагнитный клапан высокого давления,

2 - возвратная пружина, 3 - головка блока цилиндров,

4 - корпус насос-форсунки в сборе, 5 - камера высокого давления,

6 - распылитель в сборе, 7 - коромысло, 8 - кулачок, 9 - прижим,

10 - канал возврата топлива, 11 - вход топлива, 12 - гайка

крепления распылителя, 13 клапан двигателя.

Устройство и конструкция

Корпус насос-форсунки (4 на рис. 21) служит как втулка плунжера насоса. Корпус имеет удлиненную часть для крепления электромагнитного клапана (1). Каналы в корпусе насос-форсунки обеспечивают соединения между камерой высокого давления (5) и ступенью низкого давления, перекрываемой электромагнитным клапаном, а также между камерой высокого давления и распылителем (6). Форма насос- форсунки проектируется таким образом, чтобы она могла быть закреплена в головке блока цилиндров (3) посредством специального прижима (9). Возвратная пружина (2) прижимает плунжер к коромыслу (7), а коромысло, соответственно, к кулачку (8). Это обеспечивает постоянный механический контакт во время работы между плунжером, коромыслом и кулачком. Как только впрыск топлива заканчивается, возвратная пружина перемещает плунжер обратно в его исходное положение. На рис. 22 и 23 показаны устройство и конструкция деталей насос-форсунок для дизелей легковых и коммерческих автомобилей, соответственно.

Устройство насос-форсунки может быть подразделено на следующие функциональные блоки:

Рис.22 1 - наконечник со сферической головкой, 2 - возвратная пружина, 3 - плунжер, 4 - корпус насос-форсунки в сборе, 5 - вывод разъема, 6 - магнитный сердечник, 7 - компенсирующая пружина, 8 - игла электромагнитного клапана, 9 - якорь, 10 - катушка электромагнитного клапана, 11 - канал возврата топлива (ступень низкого давления), 12 - уплотнительное кольцо, 13 - впускные отверстия (приблизительно 350 отверстий, выполненных методом лазерного сверления и работающих также в качестве фильтра), 14 - гидравлический демпфирующий элемент, 15 - седло иглы распылителя форсунки, 16 - уплотнительная прокладка, 17 - камера сгорания двигателя, 18 - игла распылителя форсунки, 19 - гайка крепления распылителя, 20 - распылитель в сборе, 21 - головка блока цилиндров двигателя, 22 - пружина иглы распылителя форсунки, 23 - плунжер аккумулятора, 24 - камера аккумулятора, 25 - камера высокого давления, 26 - пружина электромагнитного клапана, 27 - распределительный вал с кулачками привода насос-форсунок, 28 - коромысло.

Создание высокого давления. Основными деталями, вовлеченными в процесс создания высокого давления, являются в корпус насос-форсунки в сборе (4), плунжер (3) и возвратная пружина (2) (рис. 22 и 23).

Электромагнитный клапан высокого давления. Электромагнитный клапан высокого давления осуществляет управление началом (моментом) впрыска топлива и продолжительностью подачи, Основными деталями электромагнитного клапана являются катушка (10), игла (8), якорь (9), магнитный сердечник (6) и пружина (26).

Распылитель форсунки в сборе. Распылитель (20) форсунки служит для распыления топлива и распределения его по камере сгорания в точно отмеренных дозах. Распылитель формирует кривую характеристики впрыска топлива. Распылитель в сборе прикрепляется к корпусу насос-форсунки с помощью гайки распылителя (19).

Работа таких топливных систем с одноплунжерными насос-форсунками может быть подразделена на четыре рабочие стадии (рис. 24):

Ход впуска топлива (а). Возвратная пружина (3) перемещает плунжер (2) вверх. Топливо, постоянно находящееся под давлением, поступает из ступени низкого давления в камеру (6) электромагнитного клапана через отверстия в блоке цилиндров двигателя и впускной канал (7).

Предварительный ход (Ь). Кулачок (1), продолжая поворачиваться, заставляет плунжер перемещаться вниз. Электромагнитный клапан открыт настолько, что плунжер может выталкивать топливо через канал возврата (8) в ступень низкого давления.

Рабочий ход и впрыск топлива (с). В этот момент времени ЭБУ выдает пусковой сигнал на электромагнитный клапан (9), в результате чего игла клапана садится на седло (10), и соединение между камерой высокого давления и ступенью низкого давления прекращается. Этот момент означает “электрическое начало впрыска”, или геометрическое начало подачи, (также более известно, как “геометрическое начало периода . впрыска”). Закрытие электромагнитного клапана, то есть посадка его иглы на седло, вызывает изменение тока в катушке электромагнитного клапана. Это воспринимается ЭБУ как сигнал действительного начала впрыска топлива и означает расчет дальнейшего процесса впрыска.

Дальнейшее движение плунжера вниз вызывает повышение давления топлива в камере высокого давления, а также повышение давления в распылителе. Как только давление в распылителе достигает величины, соответствующей давлению начала подъема иглы форсунки (приблизительно 300 бар), игла (11) поднимается с седла, и топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя (этот процесс называется “действительное начало впрыска”, или “начало подачи”). Поскольку при движении плунжера обеспечивается максимальная подача топлива, давление топлива продолжает увеличиваться в течение всего периода впрыска.

Заключительный ход (d). Как только катушка электромагнитного клапана обесточивается, клапан после короткой задержки открывается и открывает соединение между камерой высокого давления и ступенью низкого давления.

Максимальное давление впрыска топлива достигается во время переходной фазы между ходом впрыска и заключительным ходом. В зависимости от типа насос-форсунки величина максимального давления впрыска находится в пределах от 1800 до 2050 бар. Как только электромагнитный клапан открывается, давление резко падает, и когда давление станет ниже давления посадки иглы форсунки на седло, сопловые отверстия распылителя закрываются, и процесс впрыска прекращается.

Рис.23 Насос-форсунка дизеля коммерческого автомобиля: устройство и конструкция. 1 - наконечник со сферической головкой, 2 - возвратная пружина, 3 - плунжер, 4 - корпус насос-форсунки в сборе, 5 - вывод разъема, 6 - магнитный сердечник, 7 - гайка крепления электромагнитного клапана, 8 - игла электромагнитного клапана, 9 - якорь, 10 - катушка электромагнитного клапана, 11 - канал возврата топлива (ступень низкого давления), 12 - уплотнительное кольцо, 13 - вход топлива, 14 - технологические заглушки каналов высокого давления, 15 - технологические заглушки каналов низкого давления, 16 - ограничитель хода иглы электромагнитного клапана, 17 - дроссельное отверстие, 18 -- держатель пружины, 19 - гайка крепления распылителя форсунки, 20 - распылитель форсунки в сборе, 21 - головка блока цилиндров двигателя, 22 - пружина иглы распылителя форсунки, 23 - нажимной штифт, 24 - проставка, 25 - камера высокого давления, 26 - пружина электромагнитного клапана.

Оставшееся топливо, которое продолжало подаваться плунжером до достижения выступа кулачка, выталкивается в ступень низкого давления через канал возврата топлива.

Этим топливным системам, обслуживающим отдельные цилиндры, свойственна высокая безопасность. Другими словами, в случае неисправной работы самая большая неприятность, которая может случиться, это один неконтролируемый впрыск топлива.

Например, если электромагнитный клапан остается открытым, то процесса впрыска не происходит, так как топливо вытекает обратно в ступень низкого давления и, следовательно, увеличение давления невозможно. И поскольку камера высокого давления может быть заполнена топливом только через электромагнитный клапан, когда он остается закрытым, то топливо попасть в нее не может. В этом случае может иметь место только один единственный впрыск.

Насос-форсунка устанавливается в головке блока цилиндров двигателя и, следовательно, подвергается воздействию высоких температур. Для того чтобы поддерживать температуру насос-форсунки возможно более низкой, она охлаждается топливом, вытекающим обратно в ступень низкого давления.

Специальные измерения температуры топлива на входе в насос-форсунку показали, что разница температур топлива от цилиндра к цилиндру является минимальной.

Двухфазный впрыск топлива (легковые автомобили)

Двухфазный впрыск топлива с механико-гидравлическим управлением реализуется в насос-форсунках дизелей легковых автомобилей. Он служит для снижения шума сгорания и эмиссии вредных веществ (см. главу “Процесс сгорания в дизелях”). Цикл работы насос-форсунки при двухфазном впрыске

может быть подразделен на четыре рабочие стадии (рис. 25):

1. Исходное положение. Игла (7) распылителя форсунки и плунжер аккумулятора (3) находятся на своих седлах. Электромагнитный клапан открыт - это означает, что давление повышаться не может.
2. Начало предварительного впрыска. Давление впрыска топлива начинает повышаться, как только электромагнитный клапан закрывается. При достижении давления начала подъема иглы распылителя форсунки игла поднимается с седла, после чего начинается предварительный впрыск. В течение этой фазы ход иглы распылителя форсунки ограничивается гидравлическим демпфирующим устройством.
3. Конец предварительного впрыска. Дальнейшее повышение давления приводит к подъему со своего седла плунжера аккумулятора, в результате чего осуществляется соединение между камерами высокого (2) и низкого (4) давления. Это приводит к падению давления, что сопровождается увеличением предварительной затяжки пружины (5) и посадкой иглы распылителя форсунки на седло. Таким образом, обозначается конец предварительного впрыска топлива.

В большинстве случаев объем топлива в предварительном впрыске приблизительно равен 1,5 мм 3 и определяется давлением подъема плунжера аккумулятора. Интервал между основным и предварительным впрысками является, по существу, функцией величины хода плунжера аккумулятора.

Рис.24 Принцип действия насос-форсунок и индивидуальных ТНВД. a -Ход впуска, b - Предварительный ход,

c - Рабочий ход и впрыск топлива, d-Заключительный ход. 1 - Кулачок, 2 - Плунжер насоса, 3 - Возвратная

пружина, 4- Камера высокого давления, 5 - Игла электромагнитного клапана, 6 - Камера электромагнитного

клапана, 7 - Канал впуска топлива, 8 - Канал возврата топлива, 9 - Катушка электромагнитного клапана,

10 - Седло клапана, 11 - Распылитель в сборе. IS - Ток катушки, hM - Ход иглы электромагнитного клапана,

pe Давление впрыска, hN Ход иглы распылителя форсунки.

1. Начало основного впрыска топлива. Дальнейший ход плунжера насос-форсунки приводит к продолжению повышения давления в камере высокого давления. Фаза основного впрыска начинается, как только давление достигнет величины, соответствующей максимальному подъему иглы. В течение действительной фазы основного впрыска давление впрыска топлива увеличивается до 2050 бар.

Открытие электромагнитного клапана означает окончание фазы основного впрыска. Игла распылителя форсунки и плунжер аккумулятора возвращаются в свое исходное положение.

Электромагнитный клапан высокого давления

Электромагнитный клапан высокого давления служит для обеспечения начала впрыска топлива в точно установленный момент времени, точного дозирования подачи топлива в цилиндры двигателя и исключительно точной продолжительности впрыска.

Устройство и конструкция

Устройство электромагнитного клапана высокого давления подразделяется на два основных блока:

Собственно клапан включает в себя иглу клапана (2), корпус клапана (12) как общую часть корпуса насос-форсунки и пружину клапана (1) (рис. 26 и 27). Коническая уплотнительная поверхность (10) в корпусе клапана является седлом иглы (2), также имеющей коническую уплотнительную поверхность (11). Угол конической поверхности иглы немного больше угла конической поверхности корпуса клапана. При закрытом клапане, когда игла прижата к седлу корпуса, контакт между иглой и корпусом осуществляется по кольцевой линии (не по поверхности), что и представляет собой седло клапана. В результате обеспечивается очень эффективное уплотнение при посадке иглы на седло (двойное коническое уплотнение). Для обеспечения точной посадки иглы на седло должна быть применена прецизионная обработка соответствующих конических поверхностей.

Рис.25 а - исходное положение, b - начало предварительного впрыска, с - конец предварительного впрыска, d - начало основного впрыска. 1 - плунжер насос-форсунки, 2 - камера высокого давления, 3 - плунжер аккумулятора, 4 - камера аккумулятора, 5 - пружина, 6 - полость возвратной пружины, 7 - игла распылителя форсунки.

Магнит включает в себя статор и подвижный якорь (16): Статор включает в себя магнитный сердечник (15), катушку (6) и электрический вывод (8) в разъеме. Якорь закреплен на игле клапана.

При отсутствии питания между статором и якорем имеется воздушный зазор.

Электромагнитный клапан имеет два переключаемых положения - “клапан открыт” и “клапан закрыт”. Клапан открыт, когда напряжение питания на катушку не подается. Клапан закрывается при подаче напряжения питания от задающего каскада ЭБУ.

Клапан открыт. Под усилием пружины клапана игла (2) прижимается к упору (7), в результате чего обеспечивается проход топлива через поперечное сечение (9) между иглой и корпусом в области седла клапана. Теперь камеры высокого (3) и низкого (4) давления соединены между собой. В этом исходном положении топливо может как втекать в камеру высокого давления, так и вытекать из нее.

Клапан закрыт. Когда наступает момент впрыска топлива, на катушку клапана подается напряжение питания от задающего каскада ЭБУ (см. главу “ЭБУ”). Ток срабатывания вызывает магнитный поток в элементах магнитного контура (магнитный сердечник и якорь), который генерирует силу магнитного притяжения для перемещения якоря к статору. В результате движение якоря останавливается иглой при ее посадке на седло в корпусе. При этом между якорем и статором остается небольшой воздушный зазор. Клапан теперь закрыт, и при движении плунжера насос-форсунки вниз осуществляется впрыск топлива.

Рис.26 Электромагнитный клапан высокого давления (насос-форсунка дизеля легкового автомобиля). 1 - пружина клапана, 2 - игла клапана, 3 - камера высокого давления, 4 - камера низкого давления, 5 - проставка, 6 - катушка, 7 - упор, 8- вывод разъема, 9 -сечение в области седла для прохода топлива, 10 - коническая уплотнительная поверхность в корпусе клапана, 11 - коническая уплотнительная поверхность иглы клапана, 12 - корпус клапана (интегрированный с корпусом насос-форсунки), 13 - гайка крепления, 14 - магнитный диск, 15 - магнитный сердечник, 16 - якорь, 17 - компенсирующая пружина.

Сила магнитного притяжения используется не только для подтягивания якоря, но и для преодоления силы действия пружины клапана и, соответственно, удерживания якоря. Кроме того сила магнитного притяжения прикладывается к уплотнительным поверхностям седла для удерживания их в контакте друг с другом. Якорь удерживается в данном положении до тех пор, пока на катушку клапана подается напряжение питания.

Чем сильнее магнитный поток, тем ближе располагается к статору якорь. После закрытия клапана можно уменьшить ток до удерживающего уровня. Клапан, таким образом, остается закрытым, а потери мощности и, следовательно, выделение тепла, оказываются минимальными.

Для прекращения процесса впрыска топлива должна быть прекращена подача напряжения на катушку клапана, то есть прекращен ток в катушке. В результате магнитный поток исчезает, как и сила магнитного притяжения, и пружина перемещает иглу клапана в ее исходное положение на упоре. Проход топлива через седло клапана открывается.

Рис.27 Электромагнитный клапан высокого давления (насос-форсунка дизеля коммерческого автомобиля).

1 - пружина клапана, 2 - игла клапана, 3 - камера высокого давления, 4 - камера низкого давления,

5 - упор, 6 - катушка, 7 - крышка, 8 - вывод разъема, 9 - сечение в области седла для прохода топлива,

10 - уплотнительная поверхность (седло в корпусе клапана), 11 - коническая уплотнительная поверхность

иглы клапана, 12 - корпус клапана (интегрированный с корпусом насос-форсунки), 13 - гайка крепления,

14 - регулировочный элемент для остаточного воздушного зазора, 15 - магнитный сердечник, 16 - якорь.

Материалы: http://www.farlam.ru/stati/tnvd/kniga2/Nasos-forsunki_UI.php

Топливные насосы, обычно называемые топливными насосами высокого давления (ТНВД), выполняют следующие функции:

1. Отмеривание (дозирование) порции подаваемого в цилиндр топлива (величины цикловой подачи) в полном соответствии с заданным режимом работы двигателя.

3. Сжатие топлива до заданных давлений впрыска.

Цикловая подача — подача топлива за один рабочий цикл g_ц = g_е N_е m / 60 n i 10 -3 г/цикл,

где: m — коэффициент тактности, для 2-т. дв. = 1; для 4-х т. дв. = 2; n — об/мин; i — число цилиндров, g_е — уд. расход топлива.

где F_пл = πd 2 площадь плунжера; h_a — активный ход пл.; Ρ_т — плотность топлива; η_{под.т.н.} — коэффициент подачи топливного насоса, представляющий собой отношение действительно поданной порции топлива g_ц к теоретически возможной и равной объему, описываемому плунжером на протяжении его активного хода.

1. Изменения количества перепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием клапанов, открытие и закрытие которых осуществляется специальным приводным механизмом (насосы клапанного типа).

2. Изменения количества перепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием в качестве регулирующего органа самого плунжера (насосы золотникового типа).

В обоих вариантах используются три способа организации подачи топлива:

A. Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в конце подачи (насосы с регулированием по концу подачи);

B. Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале подачи (насосы с регулированием по началу подачи);

C. Перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале и в конце подачи (насосы со смешанным регулированием).

Привод плунжеров ТНВД осуществляется от кулачных шайб, откованных заодно с распределительным или специальным кулачковым валиком (двигатели высоко и среднеоборотные), или закрепленных на валу на шпонках или шлицевых соединениях, что позволяет их разворачивать или осуществлять замену (двигатели мало и среднеоборотные).

Исключение составляют топливные насосы с гидроприводом, в которых плунжер приводится под давлением гидромасла.

Симметричные — применяются в 2-х тактных дизелях, позволяют осуществлять реверсирование с одним комплектом шайб, обеспечивающих одинаковые фазы распределения как на переднем, так и на заднем ходах. Несимметричные — применяются в 4-х тактных дизелях, позволяют осуществлять меньшую продолжительность впрыска топлива при большей скорости плунжера. Для осуществления реверса требуется двойной комплект шайб — переднего и заднего хода. Стандартный профиль топливной шайбы образован дугами окружности и на участке активного хода обеспечивает движение плунжера с линейно увеличивающимися и постоянными скоростями (см. рис. №1).

Рис. №1. Кинематика плунжера ТНВД двигателя «Бурмейстер и Вайн» 74VTBF160.

Для достижения более короткой и интенсивной подачи используют тангенциальные кулачки, имеющие более крутой профиль (см. рис. №2).

Рис. №2. Сопоставление кривых скорости и хода плунжера при нормальном и тангенциальном профилях кулачных шайб.

Форсунки служат для непосредственного впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, распыливания его на частицы с размером не более 5 — 30 μк и распределения их внутри камеры сгорания.

Представленная на рис. №3 форсунка закрытого типа (в качестве запорного органа используется игла 10), многодырчатая и неохлаждаемая. Размещается в крышке цилиндра и состоит из двух основных элементов — корпуса 5 и распылителя 1 с отдельным сопловым наконечником 11. Топливо от насоса подводится к штуцеру 8, в котором размещен сменный элемент фильтра тонкой очистки топлива 7. Далее топливо поступает в канал 14, откуда попадает в кольцевую выточку 15 на торце распылителя. При закрытом положении игла своим конусом сидит на конусе сопла и препятствует проникновению топлива в нижерасположенную камеру соплового наконечника 11. Игла 10 через толкатель нагружена пружиной 3, затяг которой может регулироваться винтом. Изменением силы затяга устанавливается давление отрыва иглы от седла (начальное давление впрыскивания — Р_фо). Отверстие в корпусе, закрытое винтом 6, служит для отвода просочившегося топлива. Рядом со штуцером располагается клапан выпуска воздуха 8, используемый при предварительной прокачке форсунок перед пуском.

Рис. №3. Форсунка двигателей НВД

По типу запорных органов и распыливающих отверстий применяются следующие виды распылителей:

Материалы: http://sea-man.org/osnovnye-konstrukcii-toplivnyh-nasosov-i-forsunok.html