Конструкции топливных насосов высокого давления (ТНВД)

Конструкция топливного насоса высокого давления обусловлена цикловой подачей, конструкцией дизеля, типом топливной системы, способом регулирования цикловой подачи и другими факторами.

Насосы высокого давления быстроходных дизелей массового производства стремятся выполнить более универсальными с тем, чтобы их можно было при небольших изменениях использовать на всех двигателях определенного класса. В корпусе таких насосов можно устанавливать плунжерные пары разных размеров при использовании одного и того же кулачка. В результате образуется размерный ряд насосов высокого давления. Чтобы расширить диапазон изменения цикловых подач, создают несколько размерных рядов насосов.

Конструкции насосов высокого давления для больших тихоходных дизелей единичного или мелкосерийного производства имеют особенности, зависящие от конструкции дизеля.

Насосы высокого давления конструируют как с собственным кулачковым валом, так и без него. Собственный кулачковый вал имеют многосекционные (блочные) насосы, устанавливаемые в основном в быстроходных дизелях, а без кулачкового вала обычно выполняют односекционные насосы с большими цикловыми подачами.

Рис. Многосекционный насос высокого давления быстроходною дизеля:
1 — корпус; 2 — кулачковый вал, 3 — толкатель, 4 — регулировочный винт, 5 — поворотная втулка, 6 — зубчатый сектор, 7 — отсечной канал, 8 — упор; 9 — штуцер, 10 — нагнетательный клапан; 11 — впускной канал; 12 — плунжер; 13 — рейка, 14 — центробежная муфта, 15 — поперечный канал, 16, 21 — сальники, 17, 20 — шарикоподшипники, 18 — крышка; 19 — топливоподкачивающнй насос

Блочный шестисекционный насос высокого давления с собственным кулачковым валом, устанавливаемый на автомобильных дизелях ЯМЗ-238, имеет корпус насоса 1, который отлит из алюминиевого сплава. В нем на двух шарикоподшипниках 17 и 20, уплотненных резиновыми самоподвижными сальниками 16 и 21, установлен кулачковый вал 2 с шестью кулачками тангенциального профиля и одним эксцентриком привода поршневого топливоподкачивающего насоса 19. На одном конце вала имеется центробежная муфта 14 автоматического изменения угла опережения впрыска топлива, а на другом — шестерня привода регулятора. В горизонтальной стенке блока, отделяющей полость кулачкового вала от полости пружин, выполнены отверстия, в которых установлены роликовые толкатели 3. Концы оси толкателя, имеющие лыски, входят в вертикальные пазы отверстия, предотвращая тем самым проворачивание толкателя и обеспечивая постоянный контакт трущейся поверхности ролика и кулачка по всей образующей.

В верхней части корпуса в специальных расточках установлены плунжерные пары и нагнетательные клапаны, а также выполнены впускной 11, отсечной 7 и соединительные (поперечные) 15 каналы. Продольные каналы 7 и 11 с одной стороны заглушены пробками, а с другой соединены штуцерами соответственно с отводящим и подводящим топливопроводами. Поперечные каналы 15 соединяют продольные и имеют втулки для выпуска воздуха. Втулки плунжеров прижимаются к выступам расточек корпуса штуцерами 9 через корпусы нагнетательных клапанов. Впускное и отсечное окна втулки расположены под углом 180° и смещены одно относительно другого по высоте. Плунжер имеет симметричные спиральные пазы, наличие которых обеспечивает выравнивание боковых сил, действующих на него в процессе работы, и уменьшение износа. Выточки сообщаются с надплунжерной полостью осевым и поперечным каналам плунжера. Одну из них используют для изменения цикловой подачи, которое осуществляется проворачиванием плунжера при помощи разрезного зубчатого сектора 6 и поворотной втулки 5 Правильная установка верхней кромки плунжера относительно окон втулки достигается регулировочным винтом 4, который фиксируют в корпусе толкателя контргайкой.

Рейка 13, обеспечивающая поворот плунжеров, установлена в расточках торцовых стенок блока на бронзовых втулках. От проворота ее фиксируют при помощи винта, входящего в ее продольный паз и ввернутого в стенку блока насоса Один конец рейки соединен тягой с центробежным регулятором, а другой остается свободным.

Нагнетательный клапан тарельчатого типа имеет отсасывающий поясок и ограничивается в движении упором 8. Для доступа к деталям движения насоса в передней стенке блока насоса выполнен люк, закрываемый крышкой 18. Снизу блок имеет шесть люков, которые расположены против отверстий толкателей. Они необходимы для обработки этих отверстий, и их закрывают общей плоской стальной крышкой с прокладками. Насос на дизеле крепят болтами, проходящими через отверстия в специальных выступах блока насоса.

Рис. Односекционный топливный насос без кулачкового вала:
1 — корпус; 2 — пружина, 3 — рейка насоса, 4 — шестерня, 5 — втулка плунжера, 6 — плунжер, 7 — стопорный винт, 8 — седло клапана, 9 — нажимной штуцер, 10 — фланец

Односекционный насос без собственного кулачкового вала устанавливают на дизелях семейства Д-100. В чугунном корпусе 1 насоса размещены пружина 2 плунжера, втулка 5 с плунжером 6 и седло 8 нагнетательного клапана. Втулка плунжера имеет одно отверстие для подвода и отвода топлива и прижимается к бурту блока нажимным штуцером 9 при помощи фланца 10 и двух шпилек с гайками. Стопорный винт 7 фиксирует втулку относительно кромок плунжера.

Рис. Односекционный клапанный топливный насос:
1 — роликовый толкатель, 2 — рычаг, 3 — эксцентриковая ось, 4 — регулировочным винт толкателя клапана, 5 — шток, 6 — впускной клапан; 7 — нагнетательный клапан, 8 — втулка; 9 — плунжер, 10 — гайка крепления втулки; 11 — пружина

Нагнетательный клапан (цилиндрической формы) имеет над запорным конусом четыре отверстия, через которые топливо поступает во внутреннюю его полость в процессе нагнетания.

Подачу топлива регулируют поворотам плунжера, в результате которого изменяется взаимное расположение отсечной кромки и отверстия втулки. Шестерня поворота плунжера установлена на трех шлицах, выполненных как одно целое с плунжером. Она находится в зацеплении с зубьями рейки, которую устанавливают в гнездах корпуса насоса и перемещают регулятором через систему рычагов.

Односекционный топливный насос без кулачкового вала, но с толкателем показал на рисунке. Роликовый толкатель 1 насоса контактирует с торцом плунжера 9, расположенного во втулке 8 и нагруженного пружиной 11. Втулку крепят в корпусе насоса при помощи гайки 10.

Цикловую подачу регулируют воздействием на толкатель и шток 5 впускного клапана 6. Толкатель клапана приводится в движение от толкателя плунжера через двуплечий рычаг 2, установленный на эксцентриковой оси 3. При повороте эксцентриковой оси изменяется длина плеч рычага 2, а следовательно, и момент посадки впускного клапана на седло. Равномерность подачи топлива по отдельным секциям насоса регулируют при помощи регулировочного винта 4 толкателя клапана. Конструкция нагнетательного клапана 7 аналогична конструкции впускного.

Рис. Топливный насос УТН-5:
1 — нагнетательный клапан, 2 — втулка плунжера, 3 — подводящий канал, 4 — пружина, 5 — роликовый толкатель, 6 — кулачок

Конструкция насоса высокого давления тракторного дизеля приведена на рисунке. Тангенциальный кулачок 6 передает движение роликовому толкателю 5, а затем плунжеру. Контакт толкателя с плунжерам обеспечивается пружиной 4 Топливо поступает во втулку 2 плунжера из подводящего канала 3, а подается в цилиндр через нагнетательный клапан 1.