Подача топлива в каждый цилиндр многоцилиндрового дизеля осуществляется отдельным насосом. Для компактности насосы всех цилиндров объединяются в общий блок.
Конструкции топливных насосов разнообразны. Наибольшее распространение получил насос золотникового типа. Четырехплунжерный насос золотникового типа устанавливается на дизеле КДМ-46.
Работает насос следующим образом. Кулачковый валик 6 (рис. 53) насоса приводится во вращение от коленчатого вала. При вращении кулачкового валика кулачок поднимает роликовый толкатель 4 и перемещает плунжер 9 вверх. При этом плунжер нагнетает топливо. При дальнейшем вращении кулачкового валика пружина 5 возвращает плунжер и толкатель в нижнее положение.
Рис. 53. Топливный насос высокого давления дизеля КДМ-46: 1 - гильза; 2 и 3 - каналы подачи топлива; 4 - толкатель; 5 - пружина; 6 - кулачковый валик; 7 - рейка; 8 - зубчатый сектор; 9 - плунжер; 10 - нагнетательный клапан; 11 - трубопровод высокого давления
Плунжер перемещается внутри гильзы 1, которая вместе с плунжером составляет так называемую плунжерную пару насоса.
В отличие от газа, жидкости под давлением изменяют свой объем ничтожно мало. Однако при таком высоком давлении, какое применяется при впрыске топлива в цилиндр, жидкость заметно сжимается. При каждом ходе плунжера в цилиндр впрыскивается очень небольшое количество топлива, но даже такое небольшое изменение объема, какое имеет место при сжатии жидкости, может нарушить правильную дозировку подачи топлива. Чтобы уменьшить влияние сжимаемости топлива и обеспечить правильный впрыск в цилиндр, нагнетательное пространство выполняется очень малым по объему. Высокое давление не допускает также применения уплотнительных устройств на плунжере. Вследствие этого детали насоса (и насос-форсунки) изготовляются из специальных сталей. Плотность соприкосновения деталей достигается индивидуальной притиркой каждой пары, при этом зазор между двумя деталями доводится до 0,001—0,002 мм.
Рис. 54. Схема работы плунжерной пары топливного насоса: а, б, в, г, д - различные положения плунжера; 1 - плунжер; 2 - винтовая кромка; 3 - вертикальный паз; 4 - левое всасывающее отверстие; 5 - гильза; 6 - надплунжерное пространство; 7 - правое всасывающее отверстие
Схема работы плунжерной пары приведена на рис. 54. На верхнем конце плунжера имеется фасонная прорезь, а в гильзе — два отверстия. Когда плунжер находится в нижнем положении (рис. 54, а), оба отверстия 4 и 7 гильзы 5 открыты. Пространство 6 над плунжером через эти отверстия заполняется топливом из специальной камеры, к которой оно подводится по каналам 2 и 3 (рис. 53) из топливоподкачивающего насоса. При движении плунжера вверх некоторое количество топлива вытесняется обратно в камеру. Вытеснение топлива продолжается до тех пор, пока плунжер не перекроет всасывающих отверстий 4 и 7 (рис. 54,6). При дальнейшем ходе плунжера вверх происходит подача топлива через нагнетательный клапан 10 (рис. 53) и трубопровод высокого давления 11 в форсунку соответствующего цилиндра. Конец подачи наступит тогда, когда винтовая кромка 2 (рис. 54, в) плунжера достигнет правого всасывающего отверстия 7. В этот момент пространство 6 над плунжером через вертикальный паз 3 и отверстие 7 окажется сообщенным с камерой для топлива, благодаря чему давление над плунжером упадет, нагнетательный клапан закроется и подача топлива прекратится. При последующем движении плунжера вверх нагнетательный клапан закрыт, происходит перепуск топлива из пространства 6 над плунжером по пазу 3 и через отверстие 1 в камеру для топлива.
Под действием возвратной пружины 5 (рис. 53) плунжер опускается. В надплунжерном пространстве создается разрежение. Когда верхняя кромка плунжера откроет всасывающие отверстия 4 и 7 гильзы (рис. 54, а), надплунжерное пространство 6 вновь заполнится топливом, подаваемым топливоподкачивающим насосом.
Таким образом, перекрытием всасывающих отверстий верхнёй кромкой плунжера определяется начало подачи топлива. Открытием правого всасывающего отверстия винтовой кромкой плунжера определяется конец подачи топлива.
Для изменения количества подаваемого топлива насос снабжен устройством, позволяющим поворачивать плунжер. При поворачивании плунжера момент перекрытия обоих всасывающих отверстий его верхней кромкой не изменяется (рис. 54, б и г), а момент открытия правого отверстия винтовой кромкой изменяется (рис. 54, в и д). Следовательно, изменяется продолжительность подачи, т. е. изменяется количество впрыскиваемого в цилиндры топлива.
Когда плунжер будет повернут настолько, что против правого всасывающего отверстия установится вертикальный паз, подача топлива прекратится. При таком положении плунжера надплунжерное пространство будет постоянно сообщаться через отверстие 7 с камерой, из которой подается топливо.
Для поворачивания плунжера 9 (рис. 53) на его нижнем конце установлен зубчатый сектор 8. С зубчатым сектором сцеплена рейка 7. Эта рейка посредством тяг и рычагов соединена с педалью, которая находится в кабине водителя, и с регулятором числа оборотов. При движении рейки плунжеры поворачиваются, меняется количество впрыскиваемого в цилиндры топлива и развиваемая двигателем мощность.
Нагнетательный клапан 10 (рис. 53) насоса отдельно показан на рис. 55. Он служит для разобщения надплунжерного пространства и форсунки. Одновременно нагнетательный клапан после впрыска разгружает от высокого давления трубопровод, идущий к форсунке.
Рис. 55. Нагнетательный клапан топливного насоса: 1 - ребристый хвостовик; 2 - канал надплунжерного пространства; 3 - цилиндрический поясок; 4 - тарелка клапана; 5 - пружина
На нагнетательном клапане имеется направляющий ребристый хвостовик 1, который может перемещаться в канале 2 над плунжером насоса. Продольные пазы заканчиваются кольцевой канавкой, над которой находится цилиндрический поясок 3. Диаметр пояска точно соответствует диаметру канала насоса. Выше цилиндрической части имеется тарелка 4 с конической поверхностью. Тарелка клапана прижимается к седлу пружиной 5. При нагнетательном ходе плунжера насоса под давлением топлива в надплунжерном пространстве клапан приподнимается (положение, показанное на рис. 55). Из надплунжерного пространства топливо через пазы и кольцевую канавку проходит в нагнетательный трубопровод к форсунке. Когда давление в надплунжерном пространстве падает, пружина 5 закрывает клапан. Перед тем как тарелка клапана опустится на седло, в канал 2 войдет цилиндрический поясок 3 клапана. Благодаря этому перед закрытием клапана объем нагнетательного трубопровода, ведущего к форсунке, увеличивается на объем цилиндрического пояска. Это резко снижает давление в трубопроводе и предупреждает подтекание топлива из форсунки.
Как указывалось, впрыск топлива в цилиндры производится с некоторым опережением, т. е. до того, как поршень подойдет к верхней мертвой точке. Величина наивыгоднейшего опережения зависит от режима, при котором работает в данный момент дизель.
Тракторные дизели обычно работают при режимах, изменяющихся в очень небольших пределах. Поэтому их топливные насосы обеспечивают постоянный угол опережения впрыска (КДМ-46). В некоторых конструкциях все же предусматривается возможность менять угол опережения впрыска. Так, в дизеле Д-35, поворачивая кулачковый валик насоса относительно его привода на постоянный угол, можно обеспечить более раннее или более позднее набегание кулачка на толкатель плунжера. Угол поворота устанавливается заранее и во время работы дизеля не изменяется.
Автомобильные дизели работают при режимах, изменяющихся в широких пределах. Поэтому их топливные насосы должны обеспечивать возможность непрерывного изменения угла опережения впрыска как по желанию водителя, так и автоматически. На автомобильном дизеле ЯАЗ-204 изменение угла опережения впрыска осуществляется при минимальных и максимальных оборотах автоматически, а при остальных режимах вручную.
Оригинал опубликован на веб-сайте (www.Autoinstruction.ru)