41845

Назначение и устройство узлов и агрегатов

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Назначение и устройство узлов и агрегатов Топливный насос высокого давления предназначен для подачи к форсункам двигателя порций топлива под высоким давлением в определенной последовательности. На передней части топливного насоса высокого давления установлен всережимный регулятор который изменяя количество подаваемого топлива в зависимости от нагрузки поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала двигателя. На заднем конце кулачкового вала насоса расположена муфта впрыска топлива...

Русский

2013-10-25

209.85 KB

15 чел.

Мадк им.Николаева

Лабораторная работа №10

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Сделал студент группы 2151 Гуськов К.Е


Назначение и устройство узлов и агрегатов

 Топливный насос высокого давления предназначен для  подачи  к форсункам  двигателя  порций  топлива под  высоким  давлением   в определенной последовательности. Он расположен  в  развале  блока цилиндров  и  приводится  в действие от распределительного  вала через шестерни.

Насос состоит из корпуса, кулачкового вала, секций (по  числу цилиндров) и механизма поворота плунжеров. На  передней части  топливного насоса высокого давления установлен  всережимный регулятор,  который,  изменяя  количество подаваемого  топлива  в зависимости  от нагрузки, поддерживает заданную водителем  частоту вращения коленчатого вала двигателя.

     На  заднем  конце  кулачкового вала насоса расположена  муфта впрыска топлива, которая     предназначена для изменения момента начала подачи топлива  в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

     Секция  насоса высокого давления состоит из плунжерной  пары, роликового толкателя и нагнетательного клапана.  Плунжерная   пара  представляет   собой   гильзу   с   двумя отверстиями, расположенными  на  разных  уровнях,  и  плунжер,  в верхней  части которого имеются два отверстия и винтовая  канавка. Плунжер подогнан к гильзе с высокой точностью.

     Все  приборы  системы питания дизельного двигателя  соединены топливопроводами  низкого  и высокого  давления.   Топливопроводы низкого  давления  изготовлены  из  прозрачной маслобензостойкой пластмассы,  а  высокого давления  —  из  толстостенных  стальных трубок.

Работа 

В дизельных двигателях применяются две наиболее распространенные схемы подачи топлива: разделенная и неразделенная. В разделенной топливоподающей аппаратуре топливо от отдельного насоса высокого давления подается по топливопроводам к форсункам. В неразделенной системе топливный насос высокого давления и форсунка конструктивно объединены в один узел – насос-форсунку, а топливопровод высокого давления отсутствует. Наибольшее распространение получила разделенная система питания. В этой системе топливо из топливного бака по топливопроводу низкого давления поступает к подкачивающей помпе через фильтр. Помпа нагнетает топливо к фильтру и далее к топливному насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Нагнетаемое к форсункам топливо впрыскивается в камеры сгорания цилиндров двигателя. Воздух поступает в цилиндры через впускной коллектор, пройдя предварительно воздухоочиститель. Мелкораспыленное топливо, впрыскиваемое форсунками, проникает в среду сжатого и нагретого воздуха, воспламеняется и сгорает. Отработавшие газы после сгорания отводятся из цилиндров двигателя через выпускной коллектор и выпускную трубу в окружающую среду.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) должен удовлетворять следующим требованиям:

 

Топливные насосы высокого давления классифицируются по трем основным признакам: конструктивному исполнению, методу дозирования количеств подаваемого топлива и числу секций.

По конструктивному исполнению топливные насосы бывают золотниковые (плунжерные) и клапанные. Наибольшее распространение получили двигатели с топливным насосом плунжерного типа, в которых необходимое давление создается работой плунжерной пары (плунжер-гильза).

По методу дозирования топлива или изменения цикловой подачи различают насосы с отсечкой и насосы с дросселированием на впуске. Наибольшее применение имеют насосы первого типа, в которых плунжер нагнетает топливо и управляет закрытием и открытием наполнительного и отсечного отверстий гильзы.

Топливные насосы бывают многосекционными и распределительными. У большинства многосекционных насосов секции располагаются в одном корпусе в один или два ряда. При этом одна секция топливного насоса подает топливо только в один цилиндр дизеля. Секции приводятся в действие от общего кулачкового вала, получающего вращение через шестеренный привод от распределительного вала двигателя. Распределительные насосы имеют одну или две секции (кратное числу цилиндров). Каждая секция может подавать топливо в несколько цилиндров двигателя.

Наибольшее применение находят многоплунжерные насосы с золотниковым регулированием цикловой подачи топлива и постоянным ходом плунжера.

В процессе работы двигателя кулачковый вал топливного насоса при помощи кулачка передает усилие толкателю и плунжеру, перемещающемуся в гильзе. В стенке гильзы имеется впускное окно, сообщающееся с подводящим каналом. Над гильзой расположен нагнетательный клапан. Он нагружен пружиной. Подъем плунжера происходит под действием кулачка. При этом возвратная пружина сжимается. Опускание плунжера происходит под действием разжимающейся пружины. Верхняя часть плунжера имеет продольное отверстие и кольцевую выточку. Выточка имеет верхнюю винтовую кромку (отсечную).

При опускании плунжера топливо из подводящего канала под давлением, создаваемым помпой, через окно в гильзе заполняет пространство над плунжером. При подъеме плунжера вначале топливо вытесняется через окно к гильзе. Затем с момента, когда верхняя кромка плунжера перекроет впускное окно, давление топлива начинает значительно повышаться. Когда оно станет достаточным, чтобы преодолеть сопротивление пружины, нагнетательный клапан поднимается, и топливо по топливопроводу высокого давления нагнетается к форсунке.

При дальнейшем подъеме плунжера нагнетание продолжается до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не подойдет к нижней кромке окна гильзы. С этого момента, называемого отсечкой, топливо из надплунжерного пространства начинает вытекать (перепускаться) по осевому отверстию и кольцевой выточке через окно гильзы в подводящий канал. Давление в надплунжерном пространстве понижается. Нагнетательный клапан под действием пружины садится в гнездо, разобщая полость гильзы и топливопровод высокого давления.

Нагнетание прекращается. Дальнейший подъем плунжера сопровождается перетеканием топлива через окно в подводящий канал. Этот процесс называется перепуском. В момент, когда плунжер достигнет верхнего положения, возвратная пружина начинает разжиматься, плунжер постепенно опускается, и весь процесс повторяется.

Регулирование количества подаваемого топлива производится поворотом плунжера. При повороте плунжера вокруг своей оси изменяется взаиморасположение винтовой кромки и впускного окна. Поэтому при подъеме плунжер будет раньше или позже подходить к нижней кромке впускного окна, момент отсечки топлива и прекращение нагнетания наступит раньше или позже, и количество нагнетаемого к форсунке топлива изменится.

Таким образом, при регулировании количества подаваемого топлива поворотом плунжера продолжительность нагнетания определяется расстоянием от верхнего среза плунжера до винтовой кромки, находящейся в данный момент у вершины впускного окна гильзы.

В рассматриваемой схеме регулирование количества подаваемого топлива достигается смещением конца подачи топлива. Момент начала подачи остается неизменным.

Поворот плунжера осуществляется следующим образом. На хвостовик плунжера насажен зубчатый сектор, находящийся в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой. Рейка системой тяг и рычагов связана с механизмом центробежного регулятора и тягой ручного управления. Перемещение рейки, а, следовательно, и поворот плунжера происходит под действием центробежного регулятора или тяги ручного управления.

Нагнетательный клапан обеспечивает четкую отсечку подачи топлива за счет разгрузочного цилиндрического пояска. При посадке нагнетательного клапана разгрузочный поясок сначала разъединяет топливопровод с надплунжерным пространством, а затем, при дальнейшем опускании, увеличивает объем внутренних полостей линии высокого давления. В результате резко заканчивается впрыскивание топлива в камеру сгорания и уменьшается возможность его подтекания через распыливающее устройство.

ТНВД распределительного типа (VE) 
Такой насос применяется для 3, 4, 5 и 6- цилиндровых дизельных двигателей легковых автомобилей, тракторов и грузовых автомобилей мощностью до 20 кВт на цилиндр. Насосы распределительного типа для двигателей с непосредственным впрыском обеспечивают давлениедо 700 бар при частоте вращения до 2400 мин-1. Топливоподкачивающий насос 
Этот насос лопастного типа служит для подачи топлива из бака и вместе с нагнетательным регулирующим клапаном создает давление, которое возрастает прямо пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя. Насос высокого давления Насос распределительного типа включает только один плунжерновтулочный комплект для питания всех цилиндров. Плунжер с регулирующей втулкой: а - начало подачи топлива; b- конец подачи топлива; 1 - регулирующая спиральная канавка; 2 - регулирующая втулка; 3 - выпускное отверстие; 4 - регулирующая канавка; 5 - плунжер насоса Плунжер не только создает требуемое давление топлива во время его рабочего хода, но и одновременно, вращаясь, распределяет его по отдельным выходным отверстиям. Во время одного оборота ведущего вала плунжер совершает количество тактов, равное числу цилиндров двигателя. Ведущий вал вращает кулачковую шайбу и плунжер, с которым она соединена. Выступы на кулачковой шайбе обеспечивают осевое перемещение плунжера и его вращение (распределение и подачу топлива). Насос продолжает подачу топлива во время рабочего хода до тех пор, пока выпускное отверстие плунжера остается закрытым, и 

Рядный насос с регулирующей втулкой: 1 - плунжер насоса; 2 - контрольная втулка; 3 - управляющий шток регулирующей втулки; 4 - регулирующая рейка прекращает подачу топлива, как только выпускное отверстие совмещается с отверстием в регулирующей втулке. Регулятор определяет положение регулирующей втулки, которая перемещается на плунжере.Механический регулятор Шаровая цапфа обеспечивает соединение между регулирующей втулкой и рычагами регулятора, которые, в свою очередь, перемещаются под действием центробежной силы, вызываемой вращающимися грузами с учетом противодействия пружины регулятора. Скоростной режим устанавливается регулированием натяжения пружины рычагом. Регулировочный винт полной нагрузки используется для установки системы рычаг-регулятор для получения максимальной мощности. Могут быть установлены дополнительные пружины для адаптирования к холостому ходу и переходным характеристикам. Сигнал нагрузки ТНВД распределительного типа, оснащенные двухрежимными регуляторами, управляются посредством микровы- ключателя или потенциометра. Механические вспомогательные устройства Некоторые из таких устройств управления используются в целях обработки дополнительных рабочих параметров для регулирования количества впрыскиваемого топлива(компенсатор давления во впускном патрубке, гидравлические и механические средства адаптации к полной нагрузке) и для управления закрытием отверстия (начало подачи топлива). Система впрыскивания топлива с насосом распределительного типа: 1 - топливный бак; 2 - линия подачи топлива; 3 - топливный фильтр; 4 - насос распределительного типа; 5 - трубка высокого давления; 6 - форсунка; 7 - трубка возврата топлива 
Гидромеханически регулирующее устройство угла опережения впрыскивания 
Устанавливаемое по потоку топлива после подкачивающего насоса, устройство включает нагнетательный регулирующий клапан,который обеспечивает рост давления топлива в линейной зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (1,5...8 бар). Это давление воздействует через отверстие, регулируемое дросселем, на передний конец подпружиненного плунжера. Тот, в свою очередь, поворачивает роликовое кольцо насоса в противоположном вращению насоса направлении, таким образом, увеличивая опережение начала впрыскивания топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала. 
Одноплунжерный ТНВД распределительного типа (основная версия): 1 - насос подачи топлива (лопаточного типа); 2 - привод регулятора: 3 - устройство регулирования угла опережения впрыскивания; 4 - кулачковый диск; 5 - регулирующая втулка: 6 - распределительный плунжер; 7 - нагнетательный клапан; 8 - устройство отключения соленоидного управления: 9 - рычажный механизм регулятора; 10 - перепускной дроссель; 11 - механическое устройство отключения; 12 - пружина регулятора; 13 - рычаг контроля частоты вращения; 14 - регулирующая втулка; 15 - центробежные грузы; 16 - нагнетательный клапан ограничения давления 

Отключение работы насоса 
Механическое (рычаг остановки) или электрическое (соленоидный клапан) устройство отключения прерывает ра- боту дизеля, прекращая подачу топли- ва. Электрический способ широко рас- пространен в легковых автомобилях. 

Электронный регулятор (EDC) 
Эксцентрично-установленная шаровая цапфа связывает регулирующую втулку насоса VE и соленоидный исполнительный механизм. Угловая установка исполнительного механизма определяет положение регулирующей втулки и с ее помощью активный рабочий ход насоса. К исполнительному механизму подсоединяется измерительный датчик положения (потенциометр или индуктивный измерительный преобразователь). ECU получает различные сигналы от измерительных преобразователей - положения педали управления подачей топлива, частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры воздуха, охлаждающей жидкости и топлива, давления наддува, атмосферного давления и т. п. Он использует эти входные величины, хранящиеся в его памяти, для определения правильного количества впрыскиваемого топлива. Таким образом, ECU изменяет ток возбуждения исполнительного привода до тех пор, пока не совпадут исходные данные и действительные величины для принятого положения рейки. 
Электронное управление работой дизеля (EDC) для ТНВД распределительного типа: 
1 - топливо подкачивающий насос; 2 - электромагнитный клапан; 3 - устройство синхронизации; 4 - втулка управления; 5 - вращающийся исполнительный механизм с измерительным датчиком; 6 - ECU. Входные/выходные величины: а - скоростной режим;
b - начало впрыскивания; с - температура; d - давление наддува; е - положение педали газа; f - возврат топлива; g - к распылителю 

Электронно-управляемое устройство синхронизации 
Продолжительность впрыскивания (начало впрыскивания топлива) можно также регулировать путем сравнения действительных и заранее задаваемых исходных величин. При этом сигнал от исполнительного преобразователя, с помощью которого контролируется точка, при которой открывается форсунка, сравнивается с запрограммированной исходной величиной. Электромагнитный клапан изменяет давление, прилагаемое к плунжеру, и с его помощью установку регулирования устройства синхронизации. Сигнал от измерительного преобразователя форсунки, указывающий на начало впрыскивания, сравнивается с данными, хранящимися в памяти. Тактовая частота, используемая для срабатывания электромагнита, модифицируется, пока не совпадут действительная и исходная величины. Преимущества электронного управления с обратной связью: уточненное регулирование цикловой подачи топлива; уточненное регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя; более точный угол опережения впрыскивания топлива. Устройство также может управлять рециркуляцией отработавших газов, контролировать давление наддува, управлять свечами накаливания и обеспечивать связь с другими бортовыми электрическими системами. 

ТНВД распределительного типа 

В новом поколении распределительных ТНВД основу составляет электромагнитный клапан высокого давления, позволяющий дозировать топливо посредством закрытия плунжерного втулочного комплекта насоса. Эта концепция наиболее предпочтительна как с точки зрения гибкости в измерении продолжительности впрыскивания,так и начала впрыска топлива. 

Роторный насос: 1 - кулачковое кольцо; 2 - ролик; 3 - распределительный вал; 4 - опора ролика; 5 - плунжер подачи топлива 

Распределительный насос с аксиальным плунжером 

Такой насос представляет дальнейшее развитие концепции наддува в ранее рассмотренных насосах распределительного типа с электронным управлением. В нем добавлены: соленоидный клапан высокого давления; электронной блок управления (ECU); датчик угла поворота. Соленоидный клапан закрывается, определяя начало подачи топлива. Скорость впрыскивания соответствует продолжительности закрытия клапана. Давление впрыскивания топлива достигает 1200 бар. 

Роторный ТНВД распределительного типа с электромагнитным управлением: 

1 - датчик (угла/времени); 2 - ECU; 3 - ротор; 4 - игла соленоидного клапана; 5 - кожух распределителя; 6 - соленоид управления давления: 7 - устройство для регулирования опережения впрыскивания топлива: 8 - радиально-плунжерный насос; 9 - управляющий электромагнитный клапан; 10 -обратный клапан 

Распределительный роторный ТНВД 
Такие насосы предназначены для двигателей с непосредственным впрыском топлива с высокими рабочими характеристиками. Уровни давления со стороны насоса достигают 1000 бар, хотя соответствующие величины в распылителе могут повышаться до 1500 бар. Ввиду того, что кулачковый механизм имеет непосредственный привод, отклонения от заданных законов подачи топлива минимальны. Электромагнитное управление обеспечивает быстрое реагирование на открытие и закрытие плунжерной камеры. 

Насос-форсунки с клапанным регулированием цикловой подачи 

Новое поколение систем впрыскивания топлива на основе одного насоса, регулируемого по времени, для современных легковых и грузовых автомобилей с дизелями с непосредственным впрыском характеризуется модульной конструкцией; эти системы включают электронно-управляемый блок насос-форсунки (PDE) и блок насоса (PLD). 

Блок насос-форсунки (РОЕ): 

1 - пружина; 2 - корпус насоса; 3 - плунжер насоса; 4 - головка цилиндра; 5 - держатель пружины; 6 - стяжная гайка; 7 - статор; 8 - якорная пластина; 9 - игла соленоидного клапана; .10- стяжная гайка соленоидного клапана; 11 - заглушка канала высокого давления; 12 - заглушка канала низкого давления; 13 - упор иглы соленоида; 14 - сужение; 15 - возврат топлива; 16 - подача топлива; 17 - инжектор; 18 - нажимной штифт: 19 - прокладка; 20 - распылитель 

Блок насос-форсунки (PDE) 

Электронно-управляемый блок насос-форсунки представляет собой одноцилиндровый ТНВД. Этот блок характеризуется интегральным соленоидным клапаном и предназначен для установки непосредственно на головке цилиндров дизеля. Кронштейны, работающие на растяжение, удерживают отдельные модули, которые имеют раздельные цепи подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя. Кулачок на распределительном валу приводит в действие индивидуальную для каждого цилиндра насос-форсунку непосредственно через коромысло или косвенно посредст- вом штанги толкателя и коромысла. Быстродействующий соленоидный клапан, в соответствии с параметрами, определяемыми в программной карте двигателя, обеспечивает точную регулировку времени начала впрыска топлива и скорости потока. В отключенном положении соленоидный клапан обеспечивает неограниченный проход потока топлива от насоса к цепи низкого давления системы. Соленоидный клапан включается во время хода подачи плунжера насоса, перекрывая перепускной клапан, таким образом, герметизируя цепь высокого давления. Топливо затем подается к форсунке, как только превышается давление открытия распылителя. То есть впрыск топлива начинается, когда соленоидный клапан закрывается. 
Насос-форсунка используется при давлениях впрыскивания топлива до 160 МПа (180 МПа для перспективных моделей). Эта конструкция также может применяться для выборочного индивидуального отключения цилиндра (при частичных нагрузках). 



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72077. Компенсации расходов на оплату жилых помещений и коммунальных услуг 98.15 KB
  О внесении изменений и дополнений в Закон Российской Федерации Об основах федеральной жилищной политики и другие законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования системы оплаты жилья и коммунальных услуг дополнил Основы статьями регулирующими размер оплаты жилья и коммунальных услуг...
72078. Оцінка фінансової стійкості підприємства і заходи по її підвищенню (з досвіду ЗАТ ’’Центральна районна аптека № 81’’) 930.5 KB
  Мета дослідження. Полягає в аналізі системи показників, що характеризують внутрішній фінансовий стан підприємства, необхідних для розробки програми, прийняття ділових виробничо - господарських і управлінських рішень по підвищенню фінансової стійкості та розробка пропозицій, щодо покращення фінансового стану підприємства.
72079. Проблема формирования межкультурной компетенции посредством тренинга 282.91 KB
  Актуальность исследования тенденций в существующих на сегодняшний день стратегиях управления монокультурными и поликультурными конфликтами продиктована рядом обстоятельств: Межличностные конфликты в поликультурной среде являются предметом многочисленных исследований что вызвано активными...
72080. Психологические аспекты управления процессом мотивации в системе государственной службы 156.91 KB
  Путь к эффективному управлению человеком лежит через понимание его мотивации. Только зная то, что движет человеком, что побуждает его к деятельности, какие мотивы лежат в основе его действий, можно попытаться разработать эффективную систему форм и методов управления персоналом.