Топливо впрыскивается в камеры сгорания цилиндров в нужный момент и в определенном количестве в мелкораспыленном виде, обеспечивающем надежное воспламенение топлива, при помощи топливоподкачивающих устройств дизелей. К ним относятся: кулачковые валы с толкателями, топливные насосы высокого давления и форсунки. Принципиально процесс подачи топлива в цилиндры рассматриваемых дизелей осуществляется одинаково. Дизели Д100, Д49 и ПД1М имеют индивидуальные на каждый цилиндр насос и форсунку в отличие от дизелей 11Д45, 14Д40, М756, у которых топливные насосы объединены в отдельные блоки. Все насосы высокого давления реализуют большие давления впрыскивания топлива (до 80-
90 МПа), чем достигается хорошее его распыливание и смешивание с воздухом. В любом топливном насосе основным элементом, осуществляющим подачу и дозировку топлива, является насосный элемент — плунжерная прецизионная пара, состоящая из гильзы и плунжера, хорошо пригнанных и притертых друг к другу.
Принцип устройства топливоподающей аппаратуры дизелей типов Д100, Д49 и ПД1М можно уяснить из схемы, представленной на рис. 85. Плунжер 10 топливного насоса перемещается в гильзе 11 под действием толкателя 4, ролик 3 которого опирается на кулачок 2 вала топливных насосов. Ролик прижат к кулачку пружиной 5, размещенной в корпусе 6 толкателя. При вращении кулачкового вала толкатель будет совершать возвратно-поступательные перемещения. Такие же перемещения будет совершать плунжернасоса, ход вниз которого обеспечивается пружиной 7.
Топливо из топливной системы подводится в полость над плунжером насоса. При движении плунжера вверх топливо, поступившее в полость над ним, подается через нагнетательный клапан 12, прижатый к седлу пружиной, в трубопровод 13 высокого давления, идущий к форсунке. Как всякая жидкость, топливо практически несжимаемо и поэтому нагнетание его связано с повышением давления, достаточного для того, чтобы, поступив в полость форсунки, поднять иглу 18, прижатую к седлу пружиной 15 через шток 16. Порция топлива, попавшая под иглу в рыспылитель, впрыскивается в цилиндр под высоким давлением и распыливается. При падении давления игла форсунки под действием пружины 15 закрывает доступ топлива к распылителю.
Обратный ход плунжер совершает под действием пружины 7. При этом в надплунжерное пространство топливо снова поступает из топливного коллектора. Количество топлива (порция), подаваемого в цилиндры дизеля, зависит от положения плунжера, которое устанавливается зубчатой рейкой 14, входящей в зацепление с его шестерней 9. Изменение подачи топлива определяется положением винтовой кромки канавки на плунжере относительно отверстия в гильзе 1/. Канавка на головке плунжера представляет кольцевую проточку, верхняя часть кромки которой скошена по спирали (рис. 86). Кольцевая выемка а соединена с торцом плунжера в продольной канавкой б. Двигаясь вверх из крайнего нижнего положения 1 (рис. 87), плунжер вытесняет находящееся над ним топливо обратно через отверстие в гильзе до тех пор, пока верхняя кромка плунжера не перекроет это отверстие (положение 2). Положение 2 соответствует геометрическому началу подачи топлива в цилиндр. Плунжер, двигаясь далее вверх, давит на оставшееся топливо. Давление топлива быстро растет и оно через нагнетательный клапан поступает к форсунке до тех пор, пока плунжер скошенной кромкой не ПОРнс. 85. Принципиальная схема топливной аппаратуры:
1 — распределительный вал; 2 — кулачок; 3 — ролик толкателя; 4 — толкатель; 5, 7, 15 — пружины; 6 — корпус толкателя; 8 — корпус топливного иасоса; 9 — шестерня; 10 — плунжер; 11 — гильза плунжера; 12 — нагнетательный клапаи; 13 — топливопровод высокого давления; 14 — зубчатая рейка; 16 — шток; 17 — корпус форсунки; 18 — игла; 19 — сопловой наконечникдойдет к отверстию (положение 4). Это положение называют геометрическим концом подачи топлива, а ход плунжера от положения 2 до положения 4 — полезным ходом плунжера. Дальнейшее движение плунжера сопровождается падением давления в надплунжерном пространстве, так как топливо через продольную и далее че
Рис. 86. Головка плунжера: а — кольцевая канавка; б — вертикальный каиал; в — торец головки; г — отсечная винтовая кромка рез кольцевую канавки будет вытесняться обратно в топливный коллектор, и нагнетательный клапан при этом под действием пружины закроет доступ топлива к форсунке.
При обратном движении плунжера вниз из положения 6 топливо будет поступать в надплунжерное пространство по проточкам в нем до момента перекрытия головкой плунжера отверстия в гильзе (положение 4). После достижения положения 2 топливо снова поступает в надплунжерное пространство. Цикл работы топливного насоса будет повторяться при каждом обороте коленчатого вала у двухтактных дизелей и один раз за два оборота коленчатого вала — у четырехтактных.
Изменение порции топлива, подаваемого в цилиндры, достигается поворотом плунжера вокруг своей оси. При этом отсечная кромка винтовой канавки раньше или позже будет перекрывать отверстие в гильзе в зависимости от того, в какую сторону повернут Рнс. 88. Нагнетательные клапаны топливных насосов:
а — с разгрузочным пояском; б — с вытеснителем; 1 — направляющая часть; 2 — поясок; 3 — конус; 4,1 — клапаны; 5, 8, 9 — полости; 6 — упор; 10 — отверстие; 11 — поясокплунжер — на увеличение подачи топлива или на уменьшение. Если плунжер находится в таком положении, что его вертикальный паз совмещен с отверстием в гильзе, то топливо в цилиндры подаваться вообще не будет, так как надплунжерное пространство на всем ходу плунжера сообщается с топливным коллектором. Минимальная подача топлива соответствует минимальному полезному ходу плунжера, когда отверстие в гильзе перекрывается винтовой кромкой возле вертикального паза. Максимальная подача насоса обеспечивается при таком повороте плунжера, когда отверстие в гильзе перекрывается горизонтальной кромкой кольцевой проточки. Это положение соответствует максимальному полезному ходу плунжера.
Плунжер, головка которого имеет цилиндрическую верхнюю и скошенную винтовую нижнюю кромку, обеспечивает одинаковый угол начала подачи топлива независимо от того, какое количество топлива нужно подать в цилиндры дизеля. Количество подаваемого топлива в этом случае изменяют за счет конца подачи, т. е. за счет винтовой кромки. Такое регулирование имеют топливные насосы большинства дизелей, в том числе и дизели Д100 и ПД1М.
Головки плунжеров топливных насосов дизелей типа Д49 имеют скошенные кромки как у торца, так и у кольцевой канавки. Такие плунжеры обеспечивают изменение как начала, так и конца подачи топлива.
Большое значение в обеспечении нормальной работы топливного насоса имеет нагнетательный клапан, чтобы прекратить поступление топлива в конце подачи клапан выполняют с разгрузочным пояском (рис. 88, а). Такой клапан благодаря пояску 2 во время нагнетания топлива вынужден подниматься на значительную высоту. После отсечки подачи топлива клапан, садясь в свое гнездо, освобождает относительно большой объем над ним, и давление в топливопроводе к форсунке резко падает, чем устраняется подтекание.
От конструкции нагнетательного клапана зависит также появление приработе насоса так называемого под-впрыскивания, снижающего экономичность дизеля. Подвпрыскивание вызывается колебаниями давления в нагнетательном топливопроводе после посадки иглы форсунки в седло корпуса распылителя, когда амплитуда волны давления достигает значения, достаточного для отрыва иглы форсунки от седла. Для устранения под-впрыскивания стремятся к сокращению объема надклапанной полости за счет установки в нагнетательный клапан специальных вытеснителей (см. рис. 88, б). При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 7 поднимается до упора 6 и топливо поступает к форсунке. При отсеке давление падает. Топливо из полости 5 начнет перетекать в полость 9. При перекрытии пояском 11 отверстия седла полости 5 и 9 остаются сообщенными через отверстия 10 до тех пор, пока клапан не сядет в седло. При этом создаются условия более равномерной подачи топлива в цилиндры и затухание волны давления топлива в топливоподводе, что способствует устранению причин подвпрыскивания топлива форсунками. Корпусные детали насосов и толкателей изготавливают, как правило, из чугуна, а гильзы, плунжеры, нагнетательные клапаны и их седла, ролики толкателей и шпонки толкателей — из высоколегированных сталей (ШХ-15, 12ХН2, 20ХГР и др.).
⇐ | Газораспределительные механизмы | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Топливные насосы и их привод | ⇒