Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива под высоким давлением и в заданный момент точно отмеренных порций топлива к форсункам.

Количество подаваемого насосом топлива для каждого рабочего хода очень невелико. Например, дизель Д-240 трактора МТЗ-80 в зависимости от нагрузки получает в каждый из своих цилиндров за один рабочий ход плунжера от 0,005 до 0,06 г топлива под давлением 17,5 МПа и с частотой до 1100 подач в минуту. Порции топлива, подаваемые в цилиндры, должны быть одинаковые (неравномерность подачи при работе дизеля на номинальном режиме допускается до 6 %, а на режиме холостого хода до 30 %). Приведенные цифры позволяют сделать вывод, что топливный насос представляет собой прибор с очень высокой точностью.

На дизелях устанавливают плунжерные (поршневые) топливные насосы, состоящие из отдельных секций. Секции топливных насосов делают двух типов — простые, т. е. подающие топливо только к одной форсунке, и сложные, подающие топливо к двум, трем или четырем форсункам.

Секционные топливные насосы с простыми секциями называются рядными или многоплунжерными и обозначаются заводами-изготовителями по-разному.

Например, буквы и цифры в марке насоса ЛСТН-49010 обозначают: Л — левое исполнение, С — скоростной, Т — топливный, Н — насос, 4 — четырехплунжер-ный, 90 — диаметр плунжера 9 мм, 10 —ход плунжера 10 мм. Буквы и цифры в марке УТН-5ПА расшифровываются так: У — унифицированный, Т — топливный, Н — насос, 5 — номер модификации, П — правого исполнения, А — модернизированный.

Устройство секции (насосного элемента). Основные детали секции — плунжер (рис. 22, а, б) и гильза — изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны одна к другой. Над гильзой 6 установлен нагнетательный клапан с пружиной.

В верхней части гильзы имеются два отверстия: впускное (верхнее), предназначенное для входа топлива вовнутрь гильзы, и перепускное (расположенное ниже, на противоположной стороне гильзы), служащее для отвода из полости гильзы излишнего топлива.

На верхнем конце плунжера сделана винтовая канавка и просверлены радиальный и осевой каналы. При помощи всех этих устройств регулируется количество топлива, подаваемого насосом.

Поворачивается плунжер вокруг своей оси гладкой рейкой через хомутик и поводок плунжера (см. рис. 22, а) или зубчатой рейкой, воздействующей на зубчатый венец и втулку (см. рис. 22,6).

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и пружины.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на ролик толкателя и перемещает его вверх. Толкатель, в свою очередь, поднимает плунжер, сжимая при этом пружину. Когда кулачок опускается и тем самым прекращает подъем плунжера, сжатая пружина, распрямляясь, заставляет плунжер и толкатель также перемещаться вниз.

Таким образом, во время работы топливного насоса плунжер все время совершает возвратно-поступательное движение.

Действие секции (насосного элемента). Когда плунжер 4 (рис. 23, I) находится в н. м. т., топливо, подаваемое подкачивающим насосом через впускное отверстие, заполняет полость гильзы. При движении вверх плунжер закроет оба отверстия в гильзе и давление топлива в полости гильзы повысится. Нагнетательный клапан при этом откроет топливу выход вверх, и оно по топливопроводу через форсунку поступит в камеру сгорания дизеля.

Как только винтовая канавка плунжера откроет нижнее перепускное отверстие 8 (см. рис. 23, III ), топливо из надплунжерного пространства по осевому и радиальному каналам начнет перетекать через перепускное отверстие в отводящий канал. Давление над плунжером при этом упадет, нагнетательный клапан под действием пружины сядет на свое гнездо и подача топлива к форсунке прекратится. При последующем вращении кулачкового ва‘ла топливного насоса процесс подачи топлива повторится.

Рис. 22. Простая секция топливного насоса высокого давления:

а, б—варианты конструкции; 1 — кулачок; 2— толкатель; 3, 16 — рейки; 4 — плунжер; 5, 8 — пружины; 6 — гильза; 7 — нагнетательный клапан; 9 — радиальный канал; 10 — хомутик; 11 — поводок; 12 — осевой канал; 13 — впускное отверстие; 14 — перепускное отверстие; 15 — винтовая канавка; 17 — зубчатый венец; 18 — втулка.

Рис. 23. Схема действия простой секции топливного насоса высокого давления:

1 — нагнетательный клапан; 2 — впускное отверстие; 3 — гильза; 4 — плунжер; 5 — поводок; 6 — винтовая кромка; 7 — радиальный канал; 8 — перепускное отверстие; I, II, III , IV и V — различные положения плунжера в гильзе.

Если плунжер повернуть по часовой стрелке до отказа, то наступит такое положение, при котором отверстие радиального канала расположится против перепускного отверстия (см. рис. 23, IV), одновременного перекрытия обоих отверстий не произойдет и подача топлива прекратится — дизель работать не будет. Таким способом останавливают работающий дизель.

Чтобы иметь представление о том, как влияет поворот плунжера на подачу топлива насосным элементом, решим небольшую задачу.

На рисунке 23, показано, как меняется активный ход плунжера (т. е. ход, при котором происходит подача топлива). Определим количество топлива G (г), подаваемого элементом при двух различных положениях плунжера в гильзе, зависящих от положения поводка (а или б). При этих положениях, как видно из рисунка, рабочий ход плунжера изменяется от 1 = 0,2 см до / = 0,1 см.

Устройство топливного насоса рассмотрим на примере универсального топливного насоса, устанавливаемого на различных дизелях.

Основой насоса служит корпус (рис. 24, а), отлитый из алюминиевого сплава. В нижней части корпуса на шариковых подшипниках установлен кулачковый ва, а над ним в соответствующих гнездах — толкатели. В верхней части корпуса в соответствующих выточках помещены гильзы топливных секций с плунжерами и нагнетательные клапаны 6 с седлами.

Рис. 24. Секционный простой топливный насос: а — общий вид; б — схема смазки насоса; 1 — толкатель; 2 — рейка; 3 — зубчатый венец; 4 — плунжер; 5 — гильза; 6 — нагнетательный клапан; 7, 13 — каналы; 8 — трубка; 9 — полый болт; Ю — корпус; 11 — регулятор; 12 — кулачковый вал; 14 — перепускной клапан; А, Б — пробки.

Поворот всех четырех плунжеров производится одновременно рейкой через зубчатые венцы. Рейка соединена с регулятором, укрепленным с правой стороны корпуса топливного насоса.

Топливо в насос поступает по трубке, а для подвода его к плунжерным парам и отвода излишнего топлива от них сделаны каналы. В каналах перепускной клапан поддерживает нужное давление в пределах от 0,07 до 0,12 МПа. При увеличении давления сверх нормы клапан открывает отверстие и перепускает топливо через полый болт и трубку в подкачивающий насос.

Над каждым из кулачков располагается толкатель с роликом. Этот ролик при вращении кулачкового вала катится по профилю кулачка и заставляет толкатель подниматься, а также опускаться в прежнее положение под действием пружины.

Смазывают подшипники кулачкового вала, толкатели и детали регулятора у разных топливных насосов по-разному. У одних масло заливают через отверстие, закрываемое пробкой А, до уровня отверстия, закрываемого пробкой Б. У других насосов масло (см. рис. 24, б) из масляной магистрали двигателя по сверлениям в установочном фланце и в корпусе насоса под давлением попадает в зазор между корпусом и толкателем и заполняет полость насоса. Из этой полости по специальному каналу масло перетекает в полость регулятора. По достижении нужного уровня масло по продольному каналу в корпусе насоса сливается через картер распределительных шестерен в картер двигателя.

Секционные топливные насосы со сложными секциями называют насосами распределительного типа, а иногда и одноплунжерными. Предприятия-изготовители обозначают их двояко, например 211.1111004 или НД21/41, 212.111104 или НД21 /2—4: НД — насос дизельный, 21 — индекс обозначения односекционной модели насоса, 211 или 212 — индекс обозначения модификации односекционной модели, 1111 —номер типовой подгруппы (топливный насос), 004 — порядковый номер в пределах типовой подгруппы, 41—для четырехцилиндровых двигателей, 2—4 для двухцилиндровых двигателей.

Устройство секции. Насосный элемент состоит из головки (рис. 25), в центральном отверстии которой установлен плунжер с осевым и радиальным каналами для прохода топлива.

Рис. 25. Сложная секция топливного насоса:

1, 19 — кулачки; 2 — ролик; 3 — пружина; 4 — зубчатая втулка; 5 — плунжер; 6 — дозатор; 7, 11, 14, 15 — каналы; 8 — штуцер; 9 — нагнетательный клапан; 10 — головка; 12 — привод дозатора; 13 — толкатель; 16 — обратный клапан; 17, 18 — шестерни.

Головка и плунжер изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны один к другому с зазором 0,0010…0,0022 мм.

В верхней части головки сделаны каналы для подвода топлива и для отвода его в штуцеры, в которых расположены нагнетательный и обратный клапаны. В средней части головки в специальном окне на плунжер надет дозатор. Дозатор при помощи привода можно в некоторых пределах передвигать вверх и вниз по плунжеру.

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и зубчатой втулки, получающей вращение от промежуточной шестерни, приводимой во вращение шестерней, жестко сидящёй на валике регулятора.

Форма кулачка зависит от числа цилиндров, которые обслуживает данная секция. Например, кулачок устанавливают на насосе, обслуживающем четырехцилиндровые двигатели, а кулачок — на насосах односекцион-ных для трехцилиндровых двигателей и на двухсекционных для шестицилиндровых двигателей.

Действие секции. При вращении кулачкового вала кулачок поднимает толкатель, а вместе с ним и плунжер. Пружина при этом сжимается. После того как выступ кулачка пройдет в. м. т., пружина 3, распрямляясь, заставит опускаться и плунжер с толкателем. Одновременно с этим под действием зубчатой втулки плунжер совершит поворот на 1/4 оборота.

Когда плунжер (рис. 26, а) находится в н. м. т., топливо через впускное отверстие заполнит внутреннюю полость втулки. При вращении кулачка плунжер толкателем перемещается вверх и одновременно под действием зубчатой муфты поворачивается вокруг своей оси. В тот момент, когда верхний конец плунжера перекрывает впускное отверстие втулки (см. рис. 26, 11, а), радиальное отверстие плунжера устанавливается против одного из отверстий во втулке. Через это отверстие топливо проходит в канал 6 и, открывая своим давлением нагнетательный и обратный клапаны, направляется по топливопроводу к форсунке, которая подает его в распыленном виде в камеру сгорания первого цилиндра двигателя (см. рис. 26, б).

Когда радиальный канал плунжера выходит из дозатора (см. рис. 26, III , а), начинается слив топлива в подкачивающий насос. Давление в каналах падает, клапан закрывает проход топливу, а клапан немного приоткрывается и тем самым разгружает трубопровод от избыточного давления. Подача топлива в цилиндр прекращается.

Рис. 26. Секционный сложный топливный насос:

а —схема действия секции; б — схема действия насоса; 1 — плунжер; 2 — дозатор; 3,6 — каналы; 4,9 — отверстия; 5 — полость; 7, 8 — клапаны; 10 — толкатель; II — кулачок; 1, II, III , IV — отдельные моменты работы секции.

При дальнейшем вращении кулачкового вала и набегании на ролик толкателя следующего выступа кулачка процесс повторяется с той только разницей, что плунжер за это время успевает повернуться на ‘Д оборота вокруг своей оси и верхнее радиальное отверстие 9 в плунжере разместится против отверстия в гильзе, соединенного со следующим каналом. По этому каналу топливо поступает к форсунке третьего цилиндра (см. рис. 26, б). При набегании третьего выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке четвертого цилиндра. И, наконец, при набегании четвертого выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке второго цилиндра. Этим обеспечивается своевременная и правильная подача топлива в цилиндры дизеля с порядком работы 1—3—4—2.

Если дозатор поставить в самое низкое положение (см. рис. 26, IV, а), то отсечное отверстие не будет закрываться и насос прекратит подачу топлива к форсункам — дизель остановится. Во время работы дизеля перемещением дозатора управляет регулятор частоты вращения, поддерживающий режим работы дизеля, установленный трактористом при помощи рычага акселератора.

Устройство топливного насоса с такими секциями рассмотрим на примере насоса НД-21/41 односекционного, распределительного типа, предназначенного для установки на четырехцилиндровые дизели.

Основной частью насоса служит алюминиевый корпус (рис. 27, а), в нижней части которого на шариковых подшипниках укреплен кулачковый вал с кулачком, имеющим четыре выступа. Над кулачком расположен толкатель, приводящий в действие насосную секцию насоса. Вращение плунжера секции осуществляется через вал регулятора. С кулачковым валом соединен вал с эксцентриком для привода в действие топливного насоса низкого давления. На боковой стенке корпуса насоса укреплен механизм управления подачей топлива путем передвижения дозатора на плунжере вверх или вниз.

В насосах этого типа, устанавливаемых на дизели с турбокомпрессором, дополнительно используют специальное устройство — ограничитель дымления (ОД).

Ограничитель дымления. Назначение. Во время пуска и набора нужной частоты вращения в цилиндры дизеля поступает воздуха значительно меньше, чем при работе дизеля, когда турбокомпрессор направляет в цилиндры достаточное количество воздуха. Это приводит к тому, что топливный насос, отрегулированный на подачу топлива в цилиндры, заполненные большим количеством воздуха, подает топлива больше, чем оно может там сгореть, а это, в свою очередь, вызывает появление из выпускной трубы черного дыма и перегрев деталей дизеля. Чтобы избежать этого, необходимо в момент пуска и набора оборотов коленчатым валом дизеля и турбокомпрессора снижать количество топлива, подаваемого насосом в цилиндры. Эту задачу и выполняет огра-ничитель дымления.

Устройство и действие. ОД состоит из коробки (см. рис. 27,6), внутри которой находится диафрагма, подвижного упора, штока и пружины. Полость А внутри коробки соединена трубкой с впускным коллектором дизеля.

Рис. 27. Секционный топливный насос со сложными секциями:

а — общий вид; б — ограничитель дымления; 1 — механизм управления подачей топлива; 2 — дозатор; 3— корпус; 4 — насосная секция; 5 — регулятор; 6, 8 — валы; 7— эксцентрик; 9 — кулачок; 10 — кулачковый вал; 11, 17 — штоки; /2 —упор; 13 — коробка; 14 — трубка; 15 — диафрагма; 16 — пружина; 18 — рычаг; 19 — впускной коллектор дизеля; А — полость.

Когда дизель не работает, пружина через шток ставит упор в такое положение, при котором он упирается в рычаг и удерживает его, не позволяя тем самым корректору увеличить цикловую подачу топлива. Когда же работающий дизель установится на заданный режим, турбокомпрессор наберет нужные обороты, давление в коллекторе повысится и передастся по трубке в полость А ограничителя дымления. Воздух при этом будет давить на диафрагму, сожмет пружину и через шток повернет упор так, что он освободит рычаг, который после этого войдет в соприкосновение со штоком корректора и обеспечит нормальную (более высокую) подачу топлива насосом.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Разделы

Остались вопросы по теме:

"Топливный насос высокого давления"

© 2007-2017 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

Материалы: http://stroy-technics.ru/article/toplivnyi-nasos-vysokogo-davleniya

Рядные ТНВД относятся к классической аппарату ре впрыскивания дизельного топлива. Эти надежные агрегаты используются на дизелях с 1927 г. Рядные ТНВД устанавливаются на стационарные дизели, на двигатели грузовых автомобилей, строительных и сельскохозяйственных машин. Они позволяют получать высокие цилиндровые мощности у двигателей с числом цилиндров от 2 до 12. В сочетании с регуляторами частоты вращения коленчатого вала, устройствами для изменения угла опережения впрыскивания и различными дополнительными механизмами они обеспечивают потреби гелю возможность широкого выбора режимов эксплуатации. Рядные ТНВД для легковых автомобилей сегодня не производятся. Мощность дизеля существенно зависит от количества впрыскиваемого топлива. Рядный ТНВД всегда должен дозировать количество подаваемого топлива

в соответствии с нагрузкой. Для хорошей подготовки смеси ТНВД должен дозировать топливо максимально точно, впрыскивая его под очень высоким давлением в соответствии с процессом сгорания. Оптимальное соотношение расхода топлива, уровней шума работы и эмиссии вредных веществ в ОГ требует точности порядка 1° угла поворота коленчатого вала по моменту начала

впрыскивания. Для управления моментом начала впрыскивания и компенсации времени на проход волны давления топлива через подводящую магистраль в стандартном рядном ТНВД используется муфта 3 опережения впрыскивания см. на рис. ниже, которая с увеличением частоты вращения коленчатого вала изменяет момент начала подачи топлива в направлении «раньше». В особых случаях предусмотрено управление опережением впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала регулируются изменением величины цикловой подачи топлива. Рядные ТНВД делятся на два типа: стандартные и с дополнительной втулкой.

1. Дизель
2. Стандартный рядный ТНВД
3. Муфта опережения впрыскивания
4. Топливоподкачивающий насос
5. Регулятор частоты вращения коленчатого вала
6. Установочный рычаг с тягой от педали газа
7. Ограничитель полной подачи, зависимый от давления наддува
8. Фильтр тонкой очистки топлива
9. Магистраль высокого давления
10. Форсунка о сборе
11. Магистраль обратного слива топлива

Рядные ТНВД серии РЕ имеют собственный кулачковый вал 14, который установлен в алюминиевом корпусе. Он

соединяется с двигателем либо непосредственно, либо через соединительный узел и муфту опережения впрыскивания.

Количество кулачков на кулачковом валу TНВД соответствует числу цилиндров двигателя. Над каждым кулачком находится роликовый толкатель 13 с тарелкой 12 пружины 11. Тарелка передает усилие от толкателя на плунжер 8, а пружина возвращает его в исходное положение. Гильза 4 плунжера является направляющей, в которой плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Сочетание втулки и плунжера образует насосный элемент, или плунжерную пару.

1. Корпус нагнетательного клапана
2. Проставка
3. Пружина нагнета тельного клапана
4. Гильза плунжера
5. Конус нагнетательного клапана
6. Впускное и распределительное отверстия
7. Регулирующая кромка плунжера
8. Плунжер
9. Регулирующая втулка плунжера
10. Поводок плунжера
11. Пружина плунжера
12. Тарелка пружины
13. Роликовый толкатель

П лунжерная пара состоит из плунжера 9 и гильзы 8. Гильза имеет один или два подводящих канала (при двух каналах один из них выполняет функции подводящего и перепускного), которые соединяют полость всасывания с камерой высокого давления плунжерной пары. Над плунжерной парой находится штуцер 5 с посадочным конусом 7 нагнетательного клапана. Двигающаяся в корпусе TНВД рейка 10 вращает зубчатый сектор 2, управляя тем самым регулирующей втулкой 3 плунжера. Перемещение самой рейки определяется регулятором частоты вращения коленчатого вала. Это позволяет точно дозировать величину цикловой подачи. Полный ход плунжера неизменен. Активный ход и связанная с ним величина цикловой подачи могут изменяться поворотом плунжера, который совершается при помощи регулирующей втулки.

1. Полость всасывания
2. Зубчатый сектор
3. Регулирующая втулка плунжера
4. Боковая крышка
5. Штуцер нагнетательного клапана
6. Корпус нагнета тельного клапана
7. Конус нагнетательного клапана
8. Гильза плунжера
9. Плунжер
10. Рейка ТНВД
11. Поводок плунжера
12. Возвратная пружина плунжера
13. Нижняя тарелка возвратной пружины
14. Регулировочный винт
15. Роликовый толкатель
16. Кулачковый вал ТНВД

Плунжер имеет наряду с продольной канавкой 2 еще и спиральную канавку 7. Получаемая таким образом косая кромка на поверхности плунжера называется регулирующей кромкой 6. Если величина давления впрыскивания не превышает 600 бар, то достаточно одной регулирующей кромки, для больших значений давления впрыскивания необходим плунжер с двумя регулирующими кромками, отфрезерованными с противоположных сторон плунжера. Их наличие снижает износ плунжерной пары, поскольку плунжер с одной регулирующей кромкой под давлением прижимается к одной стороне гильзы, увеличивая ее выработку.В гильзе плунжера размещены одно или два отверстия для подвода и обратного слива топлива.

Плунжер притерт к гильзе так плотно, что пара герметична без дополнительных уплотнений даже при очень высоких давлениях и низких частотах вращения коленчатого вала. Из-за этого замене могут подвергаться только комплектные плунжерные пары.

Величина возможной подачи топлива зависит от рабочего объема пары. Максимальное значение давления впрыскивания у форсунки может составлять, в зависимости от конструкции, 400. 1350 бар. Угловой сдвиг кулачков на кулачковом валу гарантирует точное совмещение впрыскивания с фазовым сдвигом процессов по цилиндрам двигателя в соответствии с порядком его работы.

а - гильза с одним подводящим каналом

b - гильза с двумя подводящими каналами

1. Подводящий канал
2. Продольная канавка
3. Гильза плунжера
4. Плунжер
5. Перепускном канал
6. Регулирующая кромка
7. Спиральная канавка
8. Кольцевая канавка для смазки

ПЛУНЖЕРНАЯ ПАРА С ПРИВОДОМ

а - НМТ плунжера

б - ВМТ плунжера

1. Кулачок
2. Ролик
3. Роликовый толкатель
4. Нижняя тарелка возвратной пружины
5. Возвратная пружина плунжера
6. Верхняя тарелка возвратной пружины
7. Регулирующая втулка плунжера
8. Плунжер
9. гильза плунжера

Вращение кулачкового вала ТНВД преобразуется непосредственно в возвратно-поступательное движение роликового толкателя, приводящего в действие плунжер Движение плунжера в направлении к его ВМТ называется ходом нагнетания.

Возвратная пружина возвращает плунжер к его НМТ. Пружина рассчитана так, что даже при максимальных частотах

вращения кулачкового вала ТНВД ролик не отходит от кулачка; отскок и вместе с ним удар ролика по кулачку при длительной эксплуатации привели бы к разрушению поверхностей кулачка или ролика. Плунжерная пара работает по принципу перетока топлива с управлением регулирующей кромкой 5. Этот принцип используется в рядных ТНВД серии РЕ и индивидуальных ТНВД серии PF. В НМТ плунжера подводящий канал 2 гильзы 3 и канал 6 слива топлива открыты. Благодаря им топливо может перетекать под давлением подкачки из полости впуска в камеру 1 высокого давления. При движении вверх плунжер закрывает отверстие подводящего канала своим верхним торцом. Этот ход плунжера называется предварительным. При дальнейшем движении плунжера вверх давление

растет, что приводит к открытию нагнетательного клапана над плунжерной парой. При применении нагнетательного клапана постоянного объема плунжер дополнительно совершает втягивающий ход. После открытия нагнетательного клапана топливо во время активного хода через магистраль высокого давления направляется к форсунке, которая впрыскивает точно дозируемое количество топлива в камеру сгорания двигателя. Когда регулирующая кромка плунжера открывает перепускной канал, активный ход плунжера завершается. С этого момента топливо в форсунку не нагнетается, поскольку во время остаточного хода оно через продольную и спиральную канавки из камеры высокого давления направляется в перепускной канал. Давление в плунжерной паре при этом падает. По достижении ВМТ плунжер меняет направление своего движения на противоположное. Топливо при этом через спиральную и продольную канавки поступает обратно из перепускного канала в камеру высокого давления. Это происходит до тех пор, пока регулирующая

кромка вновь не перекроет перепускной канал. При продолжении обратного хода плунжера над ним возникает область низкого давления. С освобождением подводящего канала верхним торцом плунжера топливо вновь поступает в камеру высокого давления. Цикл начинается снова.

Последовательность работы плунжерной пары

1. Камера высокого давления
2. Подводящий канал
3. Гильза плунжера
4. Плунжер
5. Регулирующая кромка
6. Перепускной капал А полный ход плунжера

Величину цикловой подачи топлива можно регулировать изменением активного хода кромки. Для этого рейка 5 через регулирующую втулку плунжера поворачивает сам плунжер 3 таким образом, что регулирующая кромка 4 может изменять момент конца нагнетания и

вместе с тем величину цикловой подачи (регулирование по концу впрыскивания). В крайнем положении, соответствующем нулевой подаче (а), продольная канавка находится непосредственно перед перепускным каналом. Вследствие этого давление в камере высокого давления плунжерной пары во время всего хода плунжера равняется давлению в полости всасывания и нагнетания топлива не происходит. В это положение плунжер приводится, если двигатель должен быть остановлен. При средней подаче (Ь) плунжер устанавливается в промежуточное положение (по регулирующей кромке). Полная подача (с) становится возможной только при установке максимального активного хода плунжера. Передача движения от рейки на плунжер может производиться либо через

зубчатую рейку на зубчатый сектор , закрепленный на регулирующей втулке плунжера либо через рейку с направляющими шлицами на штифт или сферическую головку на регулирующей втулке плунжера .

а - нулевая подача

b - средняя подача

с - полная подача

1. Гильза плунжера
2. Подводящий канал
3. Плунжер
4. Регулирующая кромка плунжера
5. Рейка ТНВД

Материалы: http://www.carluck.ru/mehtnvd

Неисправности в механизмах, узлах топливных насосов и регуляторов проявляется в

нарушении исходных регулировок от износа деталей в возникновении посторонних

шумов, перегреве подвижных сопряжений и утечке топлива.

Основной причиной неисправности насоса является износ его деталей. При этом ослабляются натяги в неподвижных посадках и увеличивается зазор в подвижных сопряжениях, нарушается правильное взаимное расположение деталей, изменяется поверхностная твёрдость деталей, накапливаются посторонние отложения в виде грязи, нагара и др.

Одна из часто встречающихся неисправностей насоса - уменьшение подачи топлива и возрастание её неравномерности. Нарушение топливоподачи вызывается износом плунжерных пар, нагнетательных клапанов, поводков плунжеров и сопряжённых с ними хомутиков рейки, зубьев рейки и зубчатого венца втулки (насосы типа УТН-5, ЯМЗ-238 НБ), изменением пропускной способности форсунок и другими факторами. При этих нарушениях снижается мощность и экономичность двигателя.

Неравномерная подача топлива в цилиндры двигателя приводит к неустойчивой работе его на малых оборотах, перебоям в работе отдельных цилиндров, значительной вибрации блока двигателя.

Другая неисправность топливного насоса проявляется в запаздывании момента впрыска и неравномерности начала впрыска у многосекционного насоса.

Запаздывание момента впрыска - следствие износа целого ряда деталей. Из простых деталей к ним относятся: плоскость регулировочного болта толкателя; ось ролика и сопрягаемые с ней корпус толкателя и ролик; шарикоподшипники и сопрягаемые с ним гнёзда корпуса насоса ; кулачковый вал.

На изменение угла опережения впрыска топлива существенное влияние оказывает износы плунжерных пар и нагнетательных клапанов.

Рассмотрим основные эксплуатационные неисправности деталей и узлов насоса и регуляторов.

У кулачкового вала и сопрягаемых с ним деталей наиболее часто встречаются следующие неисправности:

- срез шпонки шлицевой втулки привода насоса;

- срез шпонки шлицевой шестерни привода регулятора;

- поломка кулачкового вала;

- поломка подшипников кулачкового вала;

- поломка шпонки и валика кулачкового вала насоса (НД-21, НД-22).

Как правило перечисленные неисправности вызывают полный отказ насоса или значительное отклонение его функциональных характеристик.

При недостаточном моменте затяжки гайки кулачкового вала посадка шлицевой втулки привода насосов типа УТН-5,ЦТН-8,5,-10 и муфты автоматического опережения впрыска у насосов типа ЯМЗ может ослабнуть и вызвать срезание шпонки.

Другая причина среза шпонки - повышенное сопротивление проворачивания кулачкового вала насоса из за заклинивания плунжерных парили толкателей, которое вызвано попаданием посторонних частиц и воды в насос и регулятор, также неправильной сборки и установки секций высокого давления. Привод насоса нарушается, подача топлива прекращается , а двигатель не заводится .

Если срез шпонки не определить вовремя, то при дальнейших попытках завести двигатель от трения может произойти сваривание шлицевой втулки или автоматической муфты опережения впрыска с кулачковым валом. При этом подача топлива насоса восстанавливается , но будет нарушена установка угла опережения подачи топлива. Возникает дым от выхлопных газов и в некоторых случаях определенные вспышки в цилиндрах. Последнее зависит от того , в каком положении произошло схватывание шлицевой втулки и кулачкового вала.

Обнаружить поломку шпонки можно, не разбирая данного сопряжения. Для этого у двигателя (насосы типа УТН-5, НД-21) снимают на крышке распределительных шестерён лючок, через который регулируют угол опережения подачи топлива. Повернув кулачковый вал насоса в положение начала подачи первой секцией, обращают внимание на положение слепого шлица шлицевой втулке. При целой шпонке пропущенный шлиц должен находиться в середине нижней левой четверти окружности (если смотреть со стороны привода).

Из-за этого же возникает поломка шпонки шестерни привода регулятора, что приводит к отказу регулятора. Если при этом рычаг находится в положении максимальных оборотов коленчатого вала, а нагрузка на двигатель не значительна, то двигатель пойдёт в разнос. Повышение частоты вращения коленчатого вала можно предотвратить, перемещая рычаг регулятора или скобу кулисы в положение подача выключена. Поломка кулачкового вала наиболее часто бывает у насосов ЯМЗ-240Б. Поломка происходит в наиболее нагруженных местах автоматической муфты опережения впрыска топлива, значительно реже - в средней части.

Поломка подшипников кулачкового вала наиболее часто происходит из за повышенной загрязненности масла. В картере насоса высокого давления скапливаются металлические стружки, опилки частицы кремнезёма и окиси алюминия , а так же воды. При отсутствии масла в картере возрастает интенсивность износа подшипников, толкателей и других деталей.

При значительном износе подшипников нарушается чередование подачи и впрыска топлива по отдельным секциям. Угол опережения впрыска топлива по всем секциям запаздывает. Снижается мощность двигателя, возникает дымность выхлопа. Двигатель на малой частоте коленчатого вала работает неустойчиво (рычит). Из сапуна и сливной трубки насоса может пойти дым, при этом в местах расположения подшипников наблюдается сильный нагрев корпуса насоса.

Износ и разрушение подшипников наблюдают следующим способом:

- снимают подкачивающий насос низкого давления;

- через окно в корпусе вставляют под кулачковый вал -небольшой жесткий пруток;

- покачивая вал вверх вниз, оценивают техническое состояние подшипников. Заметного перемещения вала не должно быть.

У насосов типа НД подкачивающая помпа приводится в движение отдельным эксцентриковым валом, который стоит соосно с кулачковым валом и соединен с ним через шпонку и коническую шестерню. Так как давление топлива подаваемого в головку распределительных насосов может достигать 0,35 Мпа, то встречаются случаи срезания шпонки привода эксцентричного вала, а так же его поломки.

У толкателя помимо износов рабочей поверхности, встречаются следующие неисправности:

- заклинивание роликов, втулок, осей;

- срыв резьбы регулировочного болта;

- отворачивание гайки и регулировочного болта.

Заклинивание роликов, втулок, осей толкателя происходит, как правило при отсутствии смазки и загрязнённости масла. Большие нагрузки на эти детали и трение вызывают их нагрев и схватывание. Ролики перестают вращаться, а на их поверхности образуются лыски. Кулачки вала насоса при этом интенсивно изнашиваются.

Обнаружить заклинивание роликов можно при разборке топливного насоса, косвенным признаком этой неисправности является местный нагрев корпуса насоса. Лыски на ролике могут возникнуть при проворачивании толкателя относительно корпуса. Образование лысок на роликах приводит к запаздыванию угла опережения впрыска топлива у неисправной секции. Если между осью, роликом и втулкой толкателя происходит частичное схватывание, то с проворачиванием на поверхности ролика образуется несколько лысок. При каждом новом ходе толкателя ролик поворачивается , а угол опережения впрыска топлива изменяется. Двигатель начинает работать не устойчиво, наблюдается его повышенная вибрация.

Появление лысок можно по высоте выступания толкателя относительно корпуса насоса.

Иногда происходит заклинивание (заедание) толкателя в направляющем отверстии корпуса насоса, часто заканчивающееся поломкой деталей. Заклинивание толкателя в верхнем положении приводит к отказу секции, т. е. к прекращению подачи топлива.

Срыв резьбы регулировочного болта толкателя, его отворачивание приводит к тому, что высота толкателя в сборе изменяется.

Вворачивание болта вызывает запаздывание угла опережения впрыска топлива. При ослаблении гайки болта толкателя может произойти его самопроизвольное выворачивание. При достижении критической высоты толкателя происходя удары плунжера о корпус нагнетательного клапана. Если не устранить эту неисправность, возможно появление других неисправностей и поломок. В частности может произойти поломка подшипника кулачкового вала, привода плунжера и т. д. Состояние затяжки регулировочного болта, его положение относительно толкателя можно проверить осмотром, пробуя провернуть его рожковым ключом, а так же проворачивания кулачкового вала насоса.

Одна из причин неисправности насоса - заклинивание плунжерных пар.

Зависание плунжера относительно втулки вызывает заклинивание рейки. Двигатель не заводится . При частичном схватывании наблюдается неустойчивая частота вращения коленчатого вала.

Встречаются случаи отказов плунжеров насоса 240Б засчёт увеличения размера штифта или хвостовика стопорного винта или больших усилий его затяжки.

Наиболее частой причиной заедания и нарушение подвижности плунжерных пар является попадание в зазор прецизионных деталей воды. При этом на трущихся поверхностях нарушается смазывающая топливная плёнка, плунжер начинает работать без смазки. От трения происходит задир прецизионных поверхностей, их нагрев и заклинивание. Присутствие в топливе воды вызывает коррозию плунжера и гильзы.

По этим же причинам происходит заклинивание дозатора в плунжерной паре распределительных насосов типа НД. При заклинивании плунжера в насосах типа НД происходит поломка промежуточной щестерни, валика, регулятора, шпоночных соединений.

Обнаружить зависание плунжера можно при частичной разборке насоса. Для этого снимают крышку насоса и наблюдая за положением плунжеров проворачивают несколько раз кулачковый вал. Труднее определить частичное зависание плунжерных пар. У насосов типа ТН нарушение подвижности плунжера можно обнаружить , отворачивая по очереди хомутики поводков. Проворачивая кулачковый вал насоса, контролируют лёгкость поворота плунжера относительно гильзы. Частичное заклинивание плунжера во втулке выражается в виде перебоев подачи топлива отдельными секциями и не устойчивой работе регулятора.

Основной неисправностью пружин возврата плунжеров является их поломка, которая приводит к частичному, и если поломка произошла в нескольких местах ,к полному отказу секции насоса.

У нагнетательного клапана заклинивание встречается довольно редко. Потеря подвижности клапанов, так же как и плунжерных пар, происходит от попадания в зазор крупных механических частиц; деформации корпуса клапана от повышенных монтажных усилий, температуры топлива, динамических нагрузок, возникающих при работе клапана, коррозии его деталей, перекосе клапана относительно гнезда.

Заедание клапана в гнезде при верхнем его положении приводит к отказу топливной секции, а при заклинивании клапана в нижнем положении слышны гидравлические удары. Иногда в зазор между запорным конусом и гнездом корпуса попадают крупные механические частицы. Поломка хвостовика клапана вызывает прекращение подачи топлива.

Причинами отказа нагнетательного клапана так же могут быть так же снижение жесткости, поломка пружины клапана, отсутствие в штуцере ограничителя хода клапана. Отказ клапана при его перекосе, попадание в него грязи, зависание в верхнем положении можно легко обнаружить, не разбирая топливный насос высокого давления.

Для проверки герметичности клапана:

- отворачивают от неисправной секции трубку высокого давления,

- рейку насоса передвигают в положение выключенной подачи,

- ручным подкачивающим насосом создают избыточное давление топлива.

Утечка топлива через отверстие нажимного штуцера свидетельствует о неисправности нагнетательного клапана.

У нажимного штуцера бывают срывы резьбы, в основном под трубки высокого давления, а также износ в виде смятия и углубления посадочного места под наконечник трубки высокого давления.

При значительном углублении посадочного места надежность уплотнения и нажимного штуцера не обеспечивается, через это соединение подтекает топливо, наблюдается частичный или полный отказ этой секции.

Дефектные штуцера заменяют или восстанавливают за счет незначительного укорачивания уплотнительной поверхности на токарном или шлифовальном станке.

При смятии посадочного места уменьшается проходное сечение отверстия, увеличивается сопротивление движению и в результате снижается цикловая подача. Для устранения этого дефекта просверливают отверстие нажимного штуцера.

Неисправности рейки топливного насоса и сопряжённых с ней деталей бывают следующие: заклинивание, самоотворачивание хомутиков поводков плунжеров, стяжных винтов зубчатых венцов, отсоединение рейки от деталей регулятора.

Наиболее опасная неисправность насоса высокого давления возникает из за нарушения подвижности рейки.

При заклинивании рейки в положении максимальной подачи, если усилия регулятора не хватает на её перемещение, происходит аварийное увеличение оборотов коленчатого вала, двигатель идёт в разнос. Если прихватывание произошло в положении выключенной подачи, то двигатель не удаётся запустить.

Встречаются случаи частичного заедания рейки на определённых режимах работы или повышенного сопротивления её движению. В этих случаях рейка движется резко в виде скачка, соответственным образом меняется подача топлива. Двигатель работает неустойчиво "рычит". Заклинивание рейки происходит от высокой загрязнённости картерного масла ( в насосах УТН-5, ЯМЗ ). Абразивные частицы, попадая в зазор между рейкой и зубчатым венцом, вызывают нарушение её подвижности.

Другой причиной заедания рейки является попадание воды, особенно в зимнее время. При работе двигателя вода вместе с воздухом попадает в насос и осаждается в виде росы на его стенках, рейке , венцах во время стоянки. При низких температурах происходит замораживание воды, рейка оказывается смёрзшаяся вместе с зубчатыми венцами. Двигатель не пускается или идёт в разнос. Наиболее часто встречается эта неисправность у многоцилиндровых двигателей ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б.

Попадание влаги в насос может происходить при отогревании двигателя в зимнее время горячей водой. Наличие воды вызывает коррозию зубьев рейки и венцов, которая приводит к повышенному сопротивлению, перемещению рейки и в неблагоприятных случаях к заклиниванию.

Заедание рейки у насосов типа ТН может возникнуть за счёт закусывания в хомутиках поводков плунжеров в их крайних положениях. Чтобы устранить этот дефект, надо ограничить перемещение рейки. Для этого на рейку насоса типа ТН между хомутиком и корпусом ставят разрезное кольцо, которое после установки отгибают в нормальное положение. Обычно установки одной-двух старых уплотнительных шайб достаточно для того чтобы устранить заедание рейки.

При попадании грязи в сопряжение рейка-венец для устранения закусывания достаточно промыть насос.

У насосов типа УТН-5 и ЯМЗ возможно заклинивание сопряжения поворотной гильзы-втулки плунжера, в результате которого так же происходит отказ рейки и насоса в целом.

Косвенными причинами потери подвижности рейки является так же заклинивание плунжерных пар, дозатора , его привода(у насосов типа НД), неисправности регулятора, 15% отказа насоса НД приходится на заедание и поломку привода дозатора.

Для того что бы обнаружить схватывание рейки, тяги отсоединяют от рычага регулятора и скобы останова. Затем, действуя рычагами управления насоса, передвигают рейку в крайнее положение. Перемещение рейки определяют по характерным щелчкам в крайних её положениях. Желательно при этом несколько раз провернуть кулачковый вал. Заеданий и повышенного сопротивления движению деталей не должно быть.

Движение рейки насосов можно увидеть непосредственно, если отвернуть корпус ограничителя ЯМЗ или пробку. У других марок насосов для этого надо снять крышку. Для устранения заедания рейки необходимо найти место прихватывания. Определить заедающую секцию можно, подкачиваю зубчатый венец относительно рейки. В исправном сопряжении должен ощущаться небольшой зазор.

При замораживании насос снимают с двигателя, вносят в тёплое помещение, снимают крышки. После оттаивания и восстановления подвижности рейки сливают масло и промывают насос дизельным топливом. Залив свежее масло в картер насос устанавливают на двигатель. В более сложных случаях требуется последовательная разборка насоса.

Самоотворачивание хомутиков, стяжных винтов, зубчатых венцов приводит к отказу секции, выражающемуся в нерегулярной подаче топлива. Цикловая подача в отказавшей секции меняется произвольно, цилиндр работает неустойчиво. При выключении подачи топлива двигатель может продолжать работать на одном из цилиндров. Отворачивание винтов происходит из за их недостаточной затяжки.

Определить отворачивание стяжных винтов можно, сняв крышки насоса. В исключительных случаях можно восстановить регулировку приблизительно. Для этого фиксируют положение плунжера относительно гильзы идентично с другими, исправно работающими парами. При наличии на зубчатом венце и поворотной втулке совпадающих рисок устранение неисправности упрощается. Точную регулировку можно производить только на топливном стенде.

Отсоединение рейки насоса от регулятора может привести к аварийным ситуациям. В случае значительных износов кулачка тяги и отверстия рейки (в насосе типа НД) возможно разъединение этих сопряжённых деталей, тогда работающий двигатель резко увеличивает частоту вращения коленчатого вала, что так же приводит к разносу двигателя. Отсоединение рейки у насосов УТН-5 и ЯМЗ возникает при выпадании и поломки шплинтов .Обнаружить эту неисправность можно таким же образом как и заедание рейки.

Один из уязвимых узлов топливной аппаратуры типа ТН8,5+10 - регулятор. Наличие в кинематической цепи регулятора большого количества подвижных сопряжений, имеющих малые опорные поверхности и воспринимающих значительные давления переменной величины, приводит к быстрому износу деталей и следовательно к увеличению зазоров в их сопряжениях. Односторонние и увеличенные зазоры во всех сопряжениях способствуют возникновению осевого люфта(мёртвый ход рейки), достигающего 3….5 мм.

Вследствие неравномерных износов деталей, например направляющих пазов подвижной муфты и штифтов вилки регулятора, рейки и её направляющих, втулок и других, сопряжённые детали иногда заедают. При этом если двигатель работает при большой подаче топлива и внезапно нагрузка снимается, коленчатый вал развивает большую частоту вращения, что может привести к поломке двигателя.

Повышенный шум, нехарактерные стуки возникают при поломке деталей регулятора. В случаи значительного увеличения в подвижных и ослабление натягов в неподвижных сопряжениях в регуляторе увеличивается вибрация и перемещение движущихся деталей, происходит перегрев трущихся поверхностей, который вызывает ещё большее изнашивание. Внешне эти неисправности выражаются появлением дыма из регулятора и насоса. Колебание рейки приводит к неустойчивой работе двигателя как на постоянных оборотах, так и при изменении нагрузки. Перегреву деталей способствует сильно загрязнённое масло или его отсутствие.

"Вождение" рейки и повышенный шум, как следствие неустойчивой работы дизеля, возможны в случае неправильной регулировке регулятора, например при излишне вывернутом винте кулисы (насос ЯМЗ), малом диапазоне между оборотами начала и конца действия регулятора.

В регуляторах возможны поломки и деформации следующих деталей:

- зубьев шестерён привода и валика регулятора;

- зубьев конической шестерни привода подкачивающего насоса и регулятора (насосы НД);

- зубьев промежуточной шестерни (насосы НД);

- валика регулятора, шпонки, зубьев (насосы НД);

- подшипников валиков (упорный и др.);

- спиральных и цилиндрических пружин.

Поломка зубьев шестерён вызывает повышенный шум, стук, биение, вибрацию рейки насоса. В большинстве случаев дальнейшая эксплуатация невозможна.

При поломке привода регулятора у рядных насосов нарушается поддерживаемая регулятором взаимная связь: подача и частота вращения. Если не уменьшить максимальную подачу номинального или пускового режима вручную, произойдёт аварийное повышение оборотов двигателя.

Попадание в насос воды, крупных абразивных частиц, вызывает заклинивание прецизионных пар и как следствие, поломку деталей регулятора.

Поломка зубьев конических и промежуточных шестерён в регуляторе насоса НД, а так же деформация валика регулятора, срез шпонок, поломка привода дозатора приводит к прекращению подачи топлива секцией высокого давления. Двигатель глохнет и не запускается. Выход из строя подшипников валика регулятора (насос типа ТН) вызывает биение рейки, при этом происходит нарушение основных характеристик регулятора. При снижении жесткости пружины снижается чистота вращения начала действия регулятора на выключение подачи, а так же изменяется коэффициент корректирования подачи.

К серьёзным нарушениям работы регулятора приводит износ лапок грузов и выжимного подшипника. При этих неисправностях увеличиваются зазоры в кинематической цепи регулятора, возрастает "мёртвый ход" рейки. Грузы разворачиваются на больший угол, центробежная сила их возрастает, в результате чего быстрее происходит выключение подачи топлива.

Степень неравномерности регулятора для номинального режима можно определить по формуле:

Q- степень неравномерности регулятора;

Пм хх -максимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу;

Пп - номинальная частота вращения коленчатого вала;

У нового насоса степень неравномерности регулятора на номинальном режиме не должна превышать 10%. В процессе работы степень неравномерности регулятора увеличивается за счёт повышения частоты вращения холостого хода при одновременном снижении номинальных оборотов двигателя.

Изменение подачи топлива осуществляется при повышенных усилиях в регуляторе. Увеличенные зазоры и сила трения в сопряжениях приводит к тому, что регулятор не успевает реагировать на изменение нагрузки и частоты вращения коленчатого вала, в результате чего двигатель работает неустойчиво, а диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала увеличивается. Работая на холостом ходу двигатель "рычит".

Другая часто встречающаяся неисправность ТНВД - не герметичность уплотнений, выражается в подтекании топлива и масла.

При прохождении топлива через передний сальник масло в двигателе разжижается. Подтекание топлива может вызвать переполнение картера насоса и регулятора и как следствие разнос двигателя.

Переполнение картера насоса высокого давления может происходить по следующим причинам:

- повышенный износ подкачивающего насоса;

- разрушение уплотнительного кольца или не соответствующие его размеры (насос НД);

- предельный износ плунжерных пар;

- дефект посадочного места плунжерной пары;

- трещина в корпусе.

Чтобы определить причину подтекания топлива, необходимо найти место утечки. Для этого надо снять боковую крышку и создать подкачивающим насосом в головке насоса избыточное давление топлива.

У насосов типа ТН и УТН-5 чаще всего подтекание топлива наблюдается в посадочных местах плунжерных пар, что вызывается отсутствием медного уплотнительного кольца или попаданием посторонних частиц между гильзой и посадочным гнездом, а так же рисками и заусенцами на посадочном месте.

У насосов распределительного типа переполнение топливом картера происходит через привод дозатора, а уплотнение плунжерной пары - при нарушении герметичности их посадки. Кроме попадания топлива в насос, возможна его утечка наружу в местах между секциями высокого давления и корпусом (насоса НД) по резьбе нажимного штуцера. Причиной утечки топлива у насоса НД является малая затяжка шпилек, недостаточная толщина резинового уплотнительного кольца.

Можно заменить как верхнее , так и нижнее резиновые уплотнительные кольца на резиновом насосе не нарушая его регулировок. Для этого снимают привод дозатора, отворачивают четыре гайки стяжных шпилек и осторожно выпрессовывают гильзу секции. Плунжер и приводные шестерни остаются на месте. Заменив уплотнительные кольца, осторожно запрессовывают гильзу в корпус. При этом обращают особое внимание на то, что бы плунжер, гильза и дозатор заняли правильное рабочее положение. Затем ставят на насос привод дозатора, проверяют лёгкость его движения и затягивают гайки стяжных шпилек.

Негерметичность уплотнений может быть причиной подсоса воздуха в систему. Чаще местами подсоса воздуха являются штуцера топливо подводящей трубки низкого давления, идущей к подкачивающему насосу со стороны всасывания, перепускной клапан, лопнувший перепускной трубопровод. В этих случаях происходят отказы некоторых насосных элементов, перебои подачи топлива отдельными секциями. При заводе двигателя наблюдаются пропуски вспышек, не все его цилиндры работают.

При потере герметичности перепускного клапана в головке насоса снижается давление в П-образном канале, и как следствие уменьшается давление наполнение надплунжерной камеры. Эта не исправность насоса проявляется в снижении мощности, трудной заводке, перебоях в работе двигателя.

Нарушение нормальной работы перепускного клапана происходит при попадании в него грязи, поломке пружины.

Материалы: http://vsdi.ru/neispravnosti_tnvd_i_pri