Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Топливные насосы высокого давления (ТНВД)



Топливный насос высо­кого давления дозирует топливо в соответствии с рабочим режи­мом двигателя и подает топливо к форсунке. При этом одна нагнетательная секция топ­ливного насоса может подавать топливо только в один цилиндр ди­зеля. Поэтому число нагнетательных секций соответствует количеству цилиндров. Если нагнетательные секции размещаются в одном корпусе, то такой топливный насос называют многосекционным. Другой тип ТНВД— распре­делительные насосы одно- или двухсекционные, а также роторные. У этих насосов каждая нагнетательная секция подает топливо в не­сколько цилиндров двигателя (до шести цилиндров). Многосекцион­ные и распределительные насосы широко применяют на дизелях строительных машин.

Топливные насосы высокого давления различаются также по ме­тодам дозирования топлива. На дизелях дорожных машин, трактор­ных и автомобильных в основном применяют два способа измене­ния цикловой подачи: отсечкой у насосов золотникового типа и дросселированием на впуске – у насосов распределительного типа. Рассмотрим принцип работы нагнетательной секции топливного насоса золотникового типа. На рис. 2 стрелками показаны направления движения плунжера и топлива во втулке при работе нагнетательной секции такого насоса.

Рис. 34. Схема работы топливного насоса высокого давления золотникового типа.

При движении плунжера 3 во втулке 2 происходит: 1) вытесне­ние топлива (рис.34, а) из объема Vн во втулке насоса через впускное отверстие 1 в подводящий канал в корпусе насоса; 2) по­дача топлива (рис.34, б) плунжером при перекрытом отверстии 1, после открытия нагнетательного клапана 5, в объем V'н штуцера 4насоса. При этом резко нарастают давления рн и р'н; 3) отсечка и перепуск топлива (рис. 34, в)через отверстия 6и 7 в отводящий канал. При отсечке давления рн и р'н снижаются, а нагнетательный клапан под действием пружины и перепада давлений р'н рк са­дитсяна седло. Подача может происходить одновременно с вытес­нением топлива в подводящий канал или с перепуском. Заполнение объема во втулке топливом осуществляется при дви­жении плунжера вниз вначале через отверстие 7, а затем через от­верстие 1 (рис. 34,г).Таким образом плунжер подает топливо и управляет закрытием и открытием впускных и выпускных окон втулки, т. е. выполняет роль золотника, поэтому топливные насосы с такой плунжерной парой называют золотниковыми.

Геометрические начало и конец подачи топлива соответствуют момен­там полного перекрытия торцовой кромкой плунжера впускного от­верстия 1 и начала открытия отсечной кромкой 8отверстия 7. При этом плунжер совершает активный ход Sа и описывает объем во втулке, который называют геометрической подачей насоса

Vгп = ƒ пл Sа

где ƒ пл — площадь плунжера.

Из приведенного выражения следует, что подачу насоса можно изме­нять, уменьшая или увеличивая величину активного хода или пло­щадь плунжера. У плунжерной пары (рис. 34) для изменения Sа отсечную кромку выполняют в форме винтовой линии. При поворо­те плунжера изменяются активный ход, геометрическая и действи­тельная цикловые подачи топлива. Одновременно при уменьшении Vц изменяются и фазы впрыска: момент начала подачи остается примерно постоянным, конец подачи наступает раньше, продолжи­тельность впрыска сокращается. Можно выполнить по винтовой ли­нии кромку, определяющую момент закрытия впускного окна, со­хранив при этом начало отсечки постоянным. С уменьшением Vц впрыск наступает позже. Наконец, обе кромки можно выполнить по винтовой линии так, чтобы с уменьшением Vц начало впрыска за­паздывало, а конец впрыска наступал-раньше. В последнем случае усложняется конструкция плунжерной пары и повышается стои­мость ее изготовления. Из-за технологичности изготовления,как правило, применяют золотниковые насосы с плунжерными пара­ми, показанными на рис. 34 (постоянное геометрическое начало и

и переменный конец подачи).

У насосов распределительного типа ре­гулирование подачи топлива осуществляется изменением наполнения топливом объема Vн во втулке. Для этого в канале, подводящем топливо к плунжер­ным парам, устанавливают специальное дроссели­рующее устройство. Схематически секция на­соса с дросселированием на впуске показана на рис. 35.

Рис. 35. Схема работы ТНВД распределительного типа.

При движении плунжера 1 вниз в объ­еме Vн втулки 2происходит частичное испарение топлива. Объем заполняется парами, имеющими давление рп (рис. 35, а). При открытии торцом плунжера впускного отверстия во втулке в объ­ем Vн через проходные сечения ƒдр дроссельного золотника 3и окна ƒок во втулке 2 начинает по­ступать топливо (рис. 35, б). Скорость втекания определяется постоянным перепадом давлений рвп - рп. В начале хода нагнетания происходит конденсация паров топлива; давление в объеме Vн при этом не повышается (рис. 35, в).Подача нагнетательной секцией начинается, когда все пространство во втулке окажется заполненным топливом (рис. 35, г).

По мере перекрытия сечения ƒдр или снижения давления рвп, ве­личину которого можно менять, перепуская часть топлива из поло­сти всасывания в бак, уменьшается количество топлива, поступив­шего в объем Vн, и соответственно цикловая подача. При этом с уменьшением Vц впрыск начнется позже, а конец подачи изменит­ся незначительно.

При изменении цикловой подачи дросселированием на впуске плунжер не имеет быстро изнашивающихся отсечных кромок и отверстий,

что обеспечивает стабильность регулировочных парамет­ров насоса. Топливоподающие системы с такими насосами, обеспечивают лучшее протекание скоростных характеристик подачи по сравнению с насосами дроссельного типа.

Для перемещения плунжера в топливных насосах применяют кулачки с различной формой профиля, от которой зависит величи­на и характер изменения скорости плунжера на участке активного хода. Наиболее широко в топливных насосах дизелей рассматрива­емого класса используют тангенциальный и выпуклый профили ку­лачков, что объясняется более простой технологией их изготовления. В случае применения тангенциального профиля по сравнению с вы­пуклым повышается скорость движения плунжера и сокращается геометрическая и действительная продолжительности подачи топ­лива.

5.1.2. Нагнетательный клапан. Между плунжерной парой и нагнетательным топливопроводом устанавливают нагнетательный клапан, который обеспечивает по­лучение идентичных условий в объемах нагнетательного штуцера Vн, топливопровода Vт и форсунки Vф перед началом каждого впрыска и оказывает существенное влияние на величину остаточно­го давления в этих объемах. Он разъединяет также объемы V'н, Vт и Vф с объемом во втулке Vн, препятствуя обратному перетека­нию топлива при возвратном ходе плунжера и проникновению воз­духа в нагнетательный штуцер, топливопровод и форсунку. С по­мощью нагнетательного клапана можно, как будет показано далее, корректировать скоростные характеристики подачи топлива.

Рис.36. Конструкции нагнетательных клапанов ТНВД.

В топливоподающей аппаратуре рассматриваемых дизелей при­меняют нагнетательные клапаны различной конструкции. Нагнета­тельный клапан грибкового типа (рис. 36, а) в верхней части имеет грибок 4 и разгрузочный поясок 3, в нижней — хвостовик 2 с четырьмя канавками для прохода топлива. В начале движения от седла клапан занимает часть объема штуцера, вытесняя топливо. Давление в штуцере повышается и топливо перетекает в нагнета­тельный топливопровод.

Топливо из объема Vн начинает поступать в объем V'н после выхода пояска 3 из канала седла 1. При отсечке давление рн умень­шается и величина р'н станет больше рн, поэтому топливо будет пе­ретекать обратно в объем во втулке, а клапан — двигаться к седлу.

По мере опускания нагнетательного клапана с момента, когда цилиндрический поясок 3 нижней кромкой войдет в направляющий канал седла 1 и до посадки на седло, в штуцере насоса освобожда­ется объем, называемый разгрузочным

Vраз = ƒкл·hкл

где ƒкл — площадь поперечного сечения разгрузочного пояска кла­пана; hкл — разгрузочный ход нагнетательного клапана.

При этом давление р'н в штуцере резко снижается и подача топлива насосом прекращается. Увеличение объема Vраз ведет к большему снижению давления р'н и тем самым к уменьшению ос­таточного давления рт.о в полости штуцера, нагнетательного топ­ливопровода и форсунки. В некоторых случаях при больших вели­чинах объема Vраз остаточное давление снижается до давления уп­ругости паров топлива, что приводит к разрывам сплошности в рас­сматриваемых полостях линии нагнетания. При этом образуются свободные объемы, заполненные парами и выделившимся из топ­лива воздухом.

На рис. 36, б показан клапан грибкового типа, имеющий цент­ральное 5 и радиальное 6 отверстия для прохода топлива, минуя разгрузочный поясок. Нагнетательный клапан такого типа называ­ют корректирующим. Роль отверстий может выполнять и зазор между поверхностями разгрузочного пояска и направляющего от­верстия седла.

Кроме грибковых клапанов применяют двойные нагнетатель­ные клапаны (рис. 36, в). В процессе подачи под действием дав­ления рн клапан 10 поднимается от седла 9, сжимая пружину 11. Между торцом клапана и седлом образуется зазор, через который топливо проходит из объема Vн в объем V'н. Дополнительный кла­пан 8 остается прижатым к торцу клапана 10 пружиной 7. После отсечки и посадки клапана 10 на седло 9 дополнительный клапан 8 открывается под действием давления р'н, которое снижается в ре­зультате обратного перетекания топлива. Этот же эффект может иметь место и при подходе к штуцеру волны давления, отраженной от форсунки. Двойные нагнетательные клапаны применяют в топ­ливных насосах распределительного типа.

Перетекание топлива через нагнетательный клапан влияет на цикловую подачу Vц; и величину остаточного давления. Цикловая подача определяется алгебраической суммой количеств топлива, поступившего из объема Vн в объем V'н и перетекших обратно через нагнетательный клапан за время его движения в процессе подачи топлива у насоса.

5.1.3. Нагнетательный топливопровод обеспечивает передачу энергии в виде волны давления от насоса к форсунке с минимальными потерями. Время движения волны от насоса до форсунки τв зависит от длины нагнектательного топливопровода и скорости движения волны (1200 – 1400 м/с) За это время колен­чатый вал двигателя повернется на угол

, Θз = 6n τв

где п — частота вращения, об/мин.

Увеличение длины нагнетательного топливопровода, приводит к большей затрате времени на движе­ние волны от насоса до форсунки. Поэтому стремятся устанавливать на дизеле короткие нагнетательные топливопроводы одинаковой длины. У рассматриваемых дизелей длина нагнетательного топли­вопровода обычно не превышает 1,5 м, а внутренний диаметр 1,5—3,0 мм.

Для повышения прочности нагнетательные топливопроводы вы­полняют из вязкой легированной стали с толщиной стенок 2 — 3 мм.

Внутренний объем Vт и гидравлическое сопротивление канала в топливопроводе оказывают влияние на параметры процесса впрыска. Поэтому для обеспечения идентичности подачи топлива по цилиндрам необходимо устанавливать топливопроводы с пример­но одинаковыми указанными параметрами.

5.1.4. Форсунки. Форсунка формирует окончательный вид характерис­тики впрыска и оказывает существенное влияние на распыливание топлива и распределение его по камере сгорания.

Рис.37. Конструкции распылителей закрытых форсунок.

На дизелях рассматриваемого класса применяются форсунки закрытого типа. Закрытые форсунки имеют в распылителе иглу (или клапан), нагруженную пружиной и открывающуюся под дей­ствием давления топлива. Такие форсунки называют форсунками с гидравлическим управлением.

Наиболее важный элемент форсунки — распылитель, носок ко­торого выступает в камеру сгорания и подвержен воздействию вы­соких температур.

На рис. 37, а показана конструкция закрытого многодырчатого распылителя, состоящего из корпуса 1 и иглы 2. Топливо, двигаясь в каналах распылителя, проходит два дроссели­рующих сечения ƒн и ƒс. Величина сечения ƒн изменяется при подъ­еме и опускании иглы. Распылители, показанные на рис. 5, а, применяют на дизелях с неразделенными камерами сгорания. Чис­ло распыливающих отверстий колеблется от 1 до 7, а их диаметр 0,15—0,6мм.

Штифтовый распылитель (рис. 37, б) имеет на конце иглы штифт, диаметр которого dш=1,0; 1,5 и 2,0 мм. Концевая часть штифта обычно имеет вид двух усеченных конусов, сложенных меньшими основаниями. Угол прямого конуса штифта |βш подбира­ют из условий наиболее эффективного протекания рабочего процес­са дизеля. Штифтовый распылитель имеет ряд дросселирующих се­чений, величина которых изменяется при перемещении иглы. Штиф­товые распылители используют в дизелях с разделенными камера­ми сгорания.

Подъем иглы (клапана) с седла в корпусе распылителя начи­нается под действием давления топлива рф в объеме Vф, которое пре­одолевает усилие предварительной затяжки пружины форсунки. В случае иглы оно действует на диф­ференциальную площадку, которая образуется разностью попереч­ных сечений иглы по диаметру dи и характерному диаметру dх (рис. 37,б), соответствующему уплотняющей кромке. Макси­мальное перемещение иглы (клапана) в распылителе обычно огра­ничивают величиной 0,2—0,5 мм.

Характеристики форсунок и распылителей. Под характеристиками форсунок понимают зависимости давлений рф и р'ф и перемещения иглы (клапана) у от секундного объемного расхода топлива через форсунку. Такие зависимости можно исполь­зовать для оценки и выбора конструктивных параметров форсунок по аналогии с известными прототипами. Характеристики форсунок позволяют также определять расход топлива через форсунку и дав­ление раепыливания в любой момент времени, если известно пере­мещение иглы (клапана).

Каждая точка характеристики форсунки соответствует усло­виям установившегося течения топлива и статически равновесного положения запирающего устройства. Однако в определенном диа­пазоне расходов игла (клапан), нагруженная пружиной, не имеет устойчивого положения статического равновесия и начинает совер­шать колебательные движения с высокой частотой. Это затрудняет экспериментальное определение характеристик форсунок, поэтому их применяют реже, чем характеристики распылителей.





Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 2303 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2022 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.01 с)...