Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что создает давление в дизельном двигателе

Насос топливный низкого давления: первая ступень системы питания дизеля

Для работы топливного насоса высокого давления дизельных двигателей необходимо обеспечить подачу топлива в него под напором. Данную задачу решает топливный насос низкого давления — все об этом механизме, его типах, конструкции и принципе работы, а также о выборе и замене насосов рассказано в статье.

Топливоподкачивающий насос низкого давления

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается: независимость от режима работы двигателя; минимальный шум; обеспечение необходимого давления; ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

В ТНВД распределительного типа, как роторных, так и с аксиальным плунжером топливоподкачивающий насос лопастного типа (топливный насос низкого давления) интегрирован в корпус ТНВД.

В топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД топливоподкачивающие насосы забирают топливо из топливного бака автомобиля и подают его постоянно в нужном количестве в ступень высокого давления (топливо для впрыска и топливо для прокачки) с расходом 60-200 л/ч при давлении 300-700 кПа. Многие топливоподкачивающие насосы обеспечивают автоматическую собственную прокачку, так что пуск дизеля оказывается возможным, даже когда топливный бак был пустым перед новой заправкой.

Имеются три разновидности конструкций топливоподкачивающих насосов:

  • электрические топливные насосы (используются в дизелях легковых автомобилей);
  • шестеренчатые топливные насосы с механическим приводом;
  • шестеренчатые топливные насосы (тандем-насосы), использующиеся в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками.

Рис.13 Схема электрического топливоподкачивающего насоса. А — насосная секция, В — электромотор, С — крышка. 1 — сторона давления, 2 — якорь электромотора, 3 — насосный элемент, 4 — перепускной клапан, 5 — сторона всасывания, 6 — обратный клапан.

Электрические топливоподкачивающие насосы

Топливоподкачивающий насос с автономным электрическим приводом (рис. 13 и рис. 14) используются только в двигателях легковых и легких коммерческих автомобилей. Этот насос служит не только для подачи топлива в ТНВД, но и в составе системы текущего контроля прекращает подачу топлива в случае аварии.

Существуют два варианта установки топливоподкачивающих насосов с электрическим приводом — в линии низкого давления между топливным баком и фильтром тонкой очистки топлива и внутри топливного бака. Первые крепятся к кузову автомобиля снаружи топливного бака, а вторые устанавливаются на специальных опорах внутри топливного бака. Кроме наружных электрических и гидравлических соединений, на этих опорах также крепится фильтр-топливоприемник, индикатор уровня топлива и спиральная полость, служащая как резервуар топлива. Начиная с момента прокручивания двигателя стартером, электрический топливоподкачивающий насос работает с постоянной частотой вращения, независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что насос постоянно подает топливо из топливного бака в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива. Излишнее топливо направляется обратно в бак через перепускной клапан.

Контур безопасности служит для прекращения подачи топлива в случае, когда зажигание включено при неработающем двигателе.

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три представленных ниже функциональных элемента.

    Насосная секция (А на рис. 13).Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависимости от конкретной области применения насоса. В топливных системах обычно используется топливоподкачивающий насос роликового типа (RZP).
    Такой насос объемного типа (рис. 14) включает в себя эксцентрично расположенную камеру (4) с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора (2). При вращении ротора центробежная сила вместе с создаваемым давлением топлива заставляет ролики (3) перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, в результате чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса образуется камера. Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости (1) объем камеры постоянно уменьшается.

Читать еще:  Что такое двигатели с муфтой cvvt

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа

Топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа (рис. 15) используются в дизелях легковых автомобилей с одноплунжерными ТНВД и в дизелях легковых, коммерческих и внедорожных автомобилей с топливной системой Common Rail. Они могут непосредственно устанавливаться на двигатель или, в топливной системе Common Rail, интегрированы в корпус ТНВД. Обычными применяемыми типами привода являются муфты, шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Рис.15 Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа. 1 — сторона всасывания, 2 — ведущая шестерня, 3 — сторона нагнетания.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо “захватывается” в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется от стороны всасывания (1) к выходу на стороне нагнетания (3). Контактные поверхности между зубьями шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на сторону всасывания.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линиях низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

Рис.16 Схема лопастного насоса с отдельно расположенными лопатками. 1 — ротор, 2 — сторона всасывания, 3 — пружины,
4 — отдельные лопатки, 5 — сторона нагнетания.

Насос лопастного типа с отдельно расположенными лопатками

В этой конструкции подкачивающего насоса (рис. 16), применяемого в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, две отдельно расположенные лопатки прижимаются пружинами (3) к ротору (1). При вращении ротора объем на стороне всасывающей полости (2) увеличивается, и топливо попадает в две камеры. Далее, при вращении ротора, объем камеры уменьшается, и топливо выталкивается из камер в выходной канал давления (5). Такой насос подает топливо даже при очень низкой частоте вращения.

Тандем-насос

Так называемые тандем-насосы, используемые в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, представляют из себя блок, включающий топливоподкачивающий насос (рис. 17) и вакуумный насос для усилителя тормозов. Он прикрепляется к головке блока цилиндров и приводится от распределительного вала двигателя.

Собственно топливный насос может быть или лопастного типа с отдельно расположенными лопатками, или шестеренчатым (3 на рис. 17) и даже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя подает достаточно топлива, чтобы обеспечить пусковую подачу, то есть надежный пуск двигателя. Данный насос содержит в себе несколько клапанов и дроссельных устройств (рис. 17).

Дроссель (6) на впуске в насос: количество подаваемого насосом топлива пропорционально частоте вращения шестерен. В данном случае максимальная подача ограничивается дроссельным отверстием на всасывающей стороне.

Редукционный клапан (7): этот клапан служит для ограничения максимального давления на стороне нагнетания насоса.

Дроссельное отверстие (4): служит для удаления паров топлива на выходе насоса путем направления их в линию возврата топлива (1).

Рис.17 Топливный насос в тандем-насосе. 1 — линия возврата топлива в бак, 2 — вход топлива из бака, 3 — шестеренчатый насосный элемент, 4 — дроссельное отверстие, 5 — фильтр, 6 — дроссельное отверстие на стороне всасывания, 7 — редукционный клапан, 8 — штуцер для подсоединения манометра, 9 — линия нагнетания к насос-форсункам, 10 — линия возврата топлива от насос-форсунок, 11 — обратный клапан, 12 — перепуск топлива.

Читать еще:  Электрическая схема подключения двигателя через пускатель

Перепуск топлива (12): если в топливной системе имеется воздух (например, если автомобиль двигался до опустошения топливного бака), клапан-регулятор низкого давления остается закрытым. Тогда воздух удаляется из топливной системы через байпас под действием давления топлива, создаваемого насосом.

Благодаря правильному расположению топливных каналов в насосе, его шестерни никогда не остаются без топлива, даже при пустом баке. Это означает, что при пуске двигателя после заправки бака топливом насос начинает подавать топливо немедленно. Насос снабжен штуцером (8) для подключения манометра, измеряющего давление топлива на выходе, то есть давление нагнетания.

Распределительная труба. Топливная система дизелей легковых автомобилей с насос-форсунками оснащается распределительной трубой, которая, как следует из ее названия, распределяет топливо между насос-форсунками. Такая форма распределения топлива гарантирует, что все индивидуальные форсунки будут получать одинаковое количество топлива при одинаковой температуре, что в результате обеспечивает плавную работу дизеля. Топливо, поступающее к насос-форсункам, в распределительной трубе смешивается с топливом, текущим от них обратно, что и обеспечивает равномерное распределение температуры.

Топливо поступает на всасывающий фильтр (3) где из него удаляются загрязнения в 1 микрон. Калибр фильтра 10 микрон.

Продвигаясь к насосу низкого давления (5) дизельное топливо проходит через охладитель электронного блока (1), таким образом, охлаждая его. Далее топливо поступает в насос низкого давления (5).

Насос низкого давления (5) повышает давление топлива до 9-12 бар и направляет его к насосу высокого давления (7). Однако перед попаданием в насос высокого давления дизельное топливо доочищается в напорном фильтре (4) имеющем калибр 3 микрона.

Наконец топливо достигло насоса высокого давления (7). В насосе высокого давления давление топлива возрастает и может достигать 500 — 2500 бар. Рабочее давление регулируется с помощью количества топлива, которое впускной дозирующий клапан (6) пропускает к насосу высокого давления (7). Управляет дозирующим клапаном (6) электронный блок (1), постоянно измеряя давление топлива в гидроаккумуляторе (8) с помощью датчика (10).

И так вернемся к насосу высокого давления. Топливо с насоса высокого давления (7) поступает в гидроаккумулятор (8) и к форсункам (11). Благодаря этому все форсунки находятся под постоянным высоким давлением. Запаса топлива в гидроаккумуляторе всегда хватает, не зависимо от оборотов двигателя. Давление в гидроаккумуляторе, как было сказано ранее, постоянно измеряется датчиком давления (10) и корректируется электронным блоком (1) по средствам впускного дозирующего клапана (6). Если давление топлива превысит предельное значение 3000 бар откроется механический предохранительный клапан (9) и возвратит топливо обратно в бак через возвратный коллектор (12).

Управляемые электронным импульсом форсунки (11) подают порцию топлива в цилиндры двигателя. Количество впрыскиваемого топлива зависит от времени открытия и может с высокой точностью быть рассчитано блоком (1), так как у форсунки отсутствует механическая связь с распределительным валом двигателя, а давление топлива всегда прогнозируемо и измеряется датчиком (10). Это одна из отличительных особенностей системы XPI (Common Rail) перед существующими ранее дизельными топливными системами.

Еще одна особенность дизельной системы XPI (Common Rail) это многократный впрыск. Небольшое количество топлива, впрыскивается форсункой в цилиндр двигателя, непосредственно перед основным впрыском. Благодаря этому снижается шум работы двигателя. Затем происходит основной впрыск топлива в цилиндры двигателя. И завершает цикл небольшой последующий впрыск, который способствует снижению количества сажи и оксидов азота NOx.

Излишки топлива, как и в традиционных топливных системах, возвращаются обратно в бак, через возвратный коллектор (12). Если Вы внимательно знакомились с работой топливной системы, то у Вас наверное возник вопрос как через возвратный коллектор (12) может возвращаться излишки топлива с форсунок (11) с мизерным давлением и топливо с предохранительного клапана (9), которое в 1000 разы выше?
Просто эти два канала разделены внутри возвратного коллектора (12) однако имеют общий выход.

Читать еще:  Что показывает кпд теплового двигателя

Подводя итог хотелось выделить преимущества топливной системы XPI (Common Rail):

  1. Момент впрыска и длительность впрыска не зависят от положения распределительного вала;
  2. Давление впрыска можно регулировать независимо от частоты вращения двигателя и количества впрыскиваемого топлива;
  3. Клапанный механизм стал проще в виду отсутствия толкателей для форсунок;
  4. Возможность многократного впрыска.

Однако рассмотренная топливная система очень требовательна к качеству топлива. Низкого качества топливо способно повредить детали форсунки и топливного насоса. К примеру, задающий клапан форсунки имеет ход 47 микрон (0.047мм). Грязь, попавшая в него, может привести к износу или заклиниванию. Такая же ситуация и с насосом высокого давления. Зазор между плунжером и цилиндром составляет 5 микрон (0.005мм).

Многие узлы топливной системы длительное время после остановки двигателя находятся под давлением примерно 2000 бар, что очень опасно. Поэтому при ремонте подобных систем важно соблюдение техники безопасности и понимание принципа ее работы.

Схема и общий вид распределительного насоса VE

Схема распределительного насоса VE представлена на первом рисунке, а его общий вид на следующем.

Основные функциональные блоки топливного насоса VE представляют собой:

  • роторно-лопастной топливный насос низкого давления с регулирующим перепускным клапаном
  • блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой
  • автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин
  • электромагнитный запирающий клапан, отключающий подачу топлива
  • автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива

Рис. Схема топливного насоса — Bosch VE: 1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки 7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер 10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан; 12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта; 17 – топливоподкачивающий насос низкого давления

Рис. Общий вид распределительного ТНВД VE: а – ТНВД; б – блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой. Позиции соответствуют позициям на предыдущем рисунке.

Правильный выбор и замена перепускного клапана ТНВД

Редукционные клапаны имеют крайне простое устройство, однако они постоянно подвергаются высоким нагрузкам и довольно часто выходят из строя. Неисправность клапана проявляется ухудшением работы двигателя — он теряет приемистость и на некоторых режимах заметны ухудшения его характеристик. В этих случаях необходимо демонтировать и проверить клапан, и, если он неисправен — произвести замену.

Для замены необходимо выбирать перепускной клапан того же типа и модели, что установлен на ТНВД производителем — только в этом случае есть гарантии, что клапан имеет необходимые характеристики и обеспечит нормальную работу насоса. Многие клапаны допускают регулировку давления, при котором происходит перепуск топлива — данную регулировку необходимо производить в строгом соответствии с инструкцией по ТО и ремонту автомобиля/трактора. Как правило, регулировка сводится к изменению числа шайб, подкладываемых под головку клапана, хотя здесь есть и исключения — все зависит от конкретного типа устройства.

При верном выборе, замене и регулировке редукционного клапана топливный насос будет эффективно работать на всех режимах, обеспечивая нормальные рабочие характеристики силового агрегата.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector