Устройство системы питания

Топливный насос высокого давления пред­назначен для подачи в цилиндры двигателя (через форсунки) в определенные моменты времени требуемых порций топлива. Этот насос является наиболее сложным узлом системы питания дизеля.

Топливный насос дизеля КамАЗ-740 (рис.62) состоит из восьми одинаковых секций в соответствии с числом цилиндров двигателя. Секция включает в себя корпус 1, втулку плунжера 9, плунжер 6, поворотную втулку 4, нагнетательный клапан 11, который штуцером 12 прижат к втулке плунжера. Под действием кулачка вала и пружины 5 плунжер совершает возвратно-поступательное движение.

При движении (рис.63) плунжера вниз (под действием пружины) в полости втулки возникает разрежение, при этом полость будет заполняться топливом, когда откроется впускное окно 3 (рис. 63, а). При движении плунжера вверх (под действием кулачка) в надплунжерном пространстве резко повысится давление при перек­рытом впускном окне и топливо через открывшийся нагнетатель­ный клапан 2 будет подаваться в топливопровод высокого давления (рис.63, б). Минимальный зазор между втулкой и плунжером порядка одного микрометра; давление подачи топлива превышает 20 МПа. Когда косая кромка плунжера 4 откроет отсечное окно 1, давление топлива во втулке плунжера резко снизится и нагнетатель­ный клапан 2 под действием пружины быстро закроется, подача топлива прекратится. Так как в этот момент плунжер еще продолжает двигаться вверх, то вытесняемое им топливо через осевое 5 и радиальное сверления в плунжере перетекает в отсечное окно 1, минуя выточку на плунжере (рис.63, в).

Количество топлива, подаваемого секцией топливного насоса высокого давления к форсунке, регулируется поворотом плунжера с помощью зубчатой рейки 8 (см. рис.62), втулки 4 и связывающего их поводка. Обе зубчатые рейки перемещаются вдоль корпуса насоса под воздействием педали управления подачей топлива или регуля­тора частоты вращения коленчатого вала.

В зависимости от угла поворота плунжера изменяется рассто­яние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного окна 3 до момента открытия косой кромкой 4 отсечного окна 1 (см. рис.63, в). В результате изменяются продолжительность впрыскивания и, следовательно, порция топлива, подаваемого и цилиндр.

Для остановки двигателя необходимо прекратить подачу топлива. С этой целью устанавливают плунжер рейкой в такое положение, чтобы радиальное сверление в нем оказалось обращенным к отсечному окну. В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо из надплунжерного пространства по сверлению 5 и выточке на плунжере перетекает к окну 1, а затем в топливный бак; в цилиндр топливо не подается.

Всережимный регулятор частоты вра­щения автоматически поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала изменением (в зависимости от нагрузки) количес­тва впрыскиваемого в цилиндр топлива. Регулятор дизеля КамАЗ находится в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в действие от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачей топлива, центро­бежные силы грузов регулятора уравновешены усилием пружины. Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, автомобиль поедет на спуск), то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, несколько разойдутся и переместят рейку топливного насоса - подача топлива уменьшится, что не позволит дизелю заметно увеличить частоту вращения вала. При уменьшении частоты вращения вала относительно той, которая соответствует положению педали управления подачей топлива, центробежная сила грузов уменьшится и регулятор под действием усилия пружины переместит рейку в обрат­ном направлении - подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до заданного положением педали значения.

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива предназначена для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленча­того вала, что обеспечивает улучшение пус­ковых качеств дизеля, а также его экономичность. Ведомая полумуфта 13 (рис.64) крепится на конической поверхности переднего конца кулачкового валика топ­ливного насоса шпонкой и гайкой, а ведущая полумуфта 1 - на ступице ведомой (может поворачиваться на ней). Между ступицей и полумуфтой 1 установлена втулка 3. Ведущая полумуфта приводится в действие распре­делительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муф­тами. На ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами 11. Грузы качаются в плоскости, перпендикулярной оси вра­щения муфты, на осях 16, запрессованных в ведомую полумуфту. Приставка 12 ведущей полумуфты упирается одним концом в палец груза, а другим - в профильный выступ. Пружина 8 стремится удержать грузы на упоре во втулку 3 ведущей полумуфты.

При увеличении частоты вращения ко­ленчатого вала грузы под действием центро­бежных сил расходятся, в результате чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыскивания топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием пружины сходятся Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в сторону, противоположную направлению вращения валика, что уменьшает угол опережения впрыскивания топлива.

Форсунка (рис.65) служит для впрыскивания и рас­пыливания топлива. По топливопроводу высокого давления топливо поступает в штуцер 8 и, пройдя фильтр 9, по сверлениям в корпусах форсунки 6 распылителя 1 топливо попадает в полость иглы 14. Когда плунжер секции насоса создаст достаточное дав­ление, оно, действуя на иглу снизу вверх, преодолевает усилие пружины 13 и отжимает иглу, после чего начинается впрыскивание топлива через четыре отверстия в распылителе. После отсечки подачи топлива в насосе давление его в форсунке снижается и игла снова опускается, прекращая выход топлива из распылителя. Топливо, просочившееся между иглой и корпусом распылителя, отводится из форсунки по каналам в ее корпусе. Форсунку уста­навливают в головке цилиндра и закрепляют скобой.

Подкачивающие насосы служат для подачи топли­ва к насосу высокого давления в нужном количестве и поддержания перед ним достаточного давления.

Топливоподкачивающий насос поршневого типа дизеля КамАЗ (рис.66) установлен на задней крышке регулятора частоты вра­щения и приводится в действие от эксцентрика кулачкового валика насоса высокого давления. Когда толкатель 7 опускается, поршень 1 под действием пружины 5 движется вниз, создавая разрежение в полости А. Впускной клапан 4, сжимая пружину 3, поднимается и пропускает топливо в эту полость. Одновременно из полости Б топливо вытесняется в нагнетатель­ную магистраль (при закрытом кла­пане 9). При движении поршня 1 вверх топливо из полости А через нагнетательный клапан 9 поступает в полость В, впускной клапан 4 при этом закрыт.

Для заполнения системы топливом и удаления из нее воздуха на автомобиле КамАЗ имеются два ручных подкачивающих насоса: один крепится к фланцу топливоподкачивающего насоса, а другой установлен на кронштейне на кор­пусе сцепления с правой стороны автомобиля. Оба насоса ана­логичны по устройству. Для прокачивания топлива рукоятку с поршнем 2 приводят в движение от руки вверх - вниз.

Схема фильтрации воздуха. Атмосферный воздух необходимо очистить от пыли, чтобы уменьшить износ трущихся деталей, и равномерно распределить по цилиндрам.

Воздух поступает через сетки колпака 5 (рис.67) в трубу 4 воздухозаборника, а затем в воздушный фильтр. Проходя через инерционную решетку 3 и резко изменяя направление своего движения, воздух сначала освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и разрежения выбрасываются в атмосферу через эжектор 6. Затем более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе 2. Очищенный воздух по трубопроводам направляется в цилиндры 7 дизеля.

Воздушный фильтр (рис.68) автомобилей КамАЗ установлен сзади кабины и снабжен сменным картонным элемен­том 9. Воздух поступает в фильтр через входной патрубок. Внутри корпуса 3 размещаются инерционная решетка и пылесборная по­лость, соединенная с патрубками отсоса пыли. К патрубку 8 под­соединяется трубка, ведущая к эжектору, установленному в выходной трубе глушителя. Для контроля за работой воздушного фильтра на левом впускном трубопроводе установлен индикатор запыленности, который при увеличении разрежения во впускных трубопроводах сигнализирует опусканием красного сигнального флажка о необходимости промывки или замены картонного фильтрующего элемента.

Наддув. Для увеличения литровой мощности дизелей на неко­торых из них применяют так называемый наддув, т.е. подачу в цилиндры воздуха на такте впуска под давлением, создаваемым нагнетателем (компрессором). При наддуве количест­во воздуха, поступающего в цилиндры, увеличивается, что позволяет сжигать в них большее количество топлива и таким образом повышать мощность дизеля.

На автомобильных дизелях чаще всего применяют газотурбинный наддув (рис.69). Давление воздуха повышает­ся в центробежном компрессоре 6, рабо­чее колесо которого приводится во вращение турбиной 5, использующей энергию потока отработавших газов до поступления их в глушитель.

Колеса компрессора и турбины уста­новлены на общем валу и вращаются с одинаковой частотой. Этот агрегат назы­вают турбокомпрессором. На V-образном дизеле устанавливают один или два турбокомпрессора, в последнем случае каждый турбокомпрессор обслу­живает свой ряд цилиндров. Чтобы дав­ление наддува не превышало допус­тимого значения (обычно до 0,2 МПа), используют перепускной клапан 4, ко­торый при достижении требуемого дав­ления наддува (оно воздействует на мембрану 2) открывается и перепускает часть отрабо­тавших газов мимо турби­ны 5. В некоторых случаях для уменьшения темпера­туры воздуха после комп­рессора его пропускают через холодильник.

Газотурбинный наддув позволяет увеличить лит­ровую мощность дизеля до 20 - 45 кВт/л, т.е. на 20 - 40%; применяется для автомобильных дизелей ЯМЗ-238Ф, КамАЗ-7403 и др.

Раздел 11. Трансмиссия автомобиля.