Топливные системы распределительного типа

В топливных системах с многоплунжерными насосами, как известно, в процессе эксплуатации быстро нарушается равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам и измеряется угол опережения впрыска, в результате чего ухудшаются показатели рабочею процесса в отдельных цилиндрах дизеля. Постоянная регулировка топливных насосов высокого давления этих систем усложняет техническую эксплуатацию дизеля и его обслуживание. Кроме того, стоимость изготовления многоплунжерных топливных насосов довольно высокая. По каталожным данным, затраты на изготовление плунжерных пар и других прецизионных деталей составляют 25—30% всех затрат на производство топливной аппаратуры.

Поэтому проводятся работы по созданию топливных систем с минимальным количеством плунжерных пар. К таким системам относятся системы распределительного типа. Основным элементом их является распределительный топливный насос высокого давления, в котором используют одну плунжерную прецизионную пару для обслуживания ряда, а иногда и всех цилиндров дизеля.

Конструктивное выполнение распределительных насосов разнообразно. Оно обусловлено схемой распределения топлива, способами привода плунжера, дозирования и регулирования подачи топлива. Общим для всех распределительных насосов является наличие плунжера и распределителя. Распределитель изготовляют отдельно или как одно целое с плунжером насоса. Наличие установки отдельного распределения усложняет общую схему насоса, и для нее необходима дополнительная прецизионная пара. Приводом плунжера распределительных насосов служат кулачковые механизмы с внешним, внутренним и торцовым расположением профилей.

Рис. Схема распределительного топливного насоса с внешним расположением профилей кулачка:
1 — пружина, 2 — дополнительный плунжер, 3 — игла, 4 — основной плунжер; 5 — распределительный паз; 6 — втулка; 7 — штифт; 8 — толкатель, 9 — кулачок, 10 — вал, 11 — шестерня, 12 — пружина, 13 — нагнетательный клапан

Принципиальная схема распределительного топливного насоса с внешним расположением профилей приведена на рисунке. Толкатель 8 насоса совершает поступательное движение под воздействием кулачка 9, вала 10 и пружины 12, а его вращательное движение осуществляется шестерней 11 через втулку 6 с торцовым зубчатым венцом и штифт 7. Оба движения передаются основному плунжеру 4 насоса, имеющему распределительный паз 5. Топливо дозируют дросселирующей иглой 3, связанный с регулятором. Максимальную подачу устанавливают дополнительным плунжером 2, нагруженным пружиной 1. Плунжер 2 перемещается вверх под действием давления топлива, сжимаемого основным плунжером 4. С уменьшением натяжения пружины 1 плунжер поднимается на большую высоту, объем, в котором сжимается топливо, увеличивается, в результате максимальная цикловая подача уменьшается. Количество профилей на начальной окружности определяется числом цилиндров, обслуживаемых насосом. Насос имеет один нагнетательный клапан 13, после которого топливо поступает по специальным каналам в корпусе втулки в кольцевую выточку на основном плунжере и по пазу 5 поочередно подводится к каналам, соединенным нагнетательными топливопроводами с форсунками.

Рис. Схема распределительного топливного насоса с внутренним расположением профилей:
1 — канал нагнетания топлива, 2 — нагнетательный клапан; 3 — вал распределитель, 4 — канал вала; 5 — золотник, 6 — кольцо, 7 — ролик; 8 — толкатель, 9 — плунжеры, 10 — пружина, 11 — канал корпуса насоса; 12 — камера; 13 — поршенек, 14, 15 — иглы, 16 — рычаг

В распределительном насосе с внутренним расположением профилей вал-распределитель 3 получает вращение от коленчатого вала дизеля через шестерню, закрепляемую на его конической части. В тщательно обработанных цилиндрических каналах этого вала расположены встречно движущиеся плунжеры 5, распираемые пружиной 10. Плунжеры кинематически связаны с толкателями 8, в которых установлены ролики 7, движущиеся по поверхности профилированного кольца 6.

При сбегании роликов с выступающих профилей кольца 6 пружина 10 раздвигает плунжеры 9, в результате чего под ними и в центральном канале вала создается разрежение. Топливо от шестеренного насоса поступает по каналу 11 корпуса насоса в камеру 12, а оттуда через дросселирующий золотник 5, каналы в корпусе и канал 4 вала в осевое сверление.

При набегании роликов на профильные выступы плунжеры сближаются, сжимают в осевом канале топливо и нагнетают его через клапан 2 в канал 1, соединенный с форсункой.

Цикловую подачу регулируют положением дросселирующего золотника 5, связанного с регулятором. Осевое передвижение золотника приводит к изменению проходного сечения дросселирующего устройства и, следовательно, обусловливает количество топлива, поступающего через него в осевой канал распределителя.

Дозирование топлива можно осуществлять и при помощи устройства, показанного с правой стороны схемы. Доступ топлива в осевой канал вала-распределителя ограничивает дросселирующая игла 14, нагруженная с одной стороны пружиной, натяжение которой изменяется при помощи рычага 16, а с другой — давлением топлива, поступающего от подкачивающего насоса через иглу 15 под поршенек 13.

При увеличении скоростного режима работы дизеля регулятор передвигает иглу 15 вверх, при этом увеличивается проходное сечение, через которое топливо поступает под поршенек 13, усилие возрастает, игла прикрывается. Полное закрытие иглы предотвращается пружиной, натяжение которой увеличивается одновременно с ростом давления на поршенек 13. Наоборот, увеличение нагрузки дизеля приводит к уменьшению частоты вращения вала и перемещению иглы 15 в сторону уменьшения проходного сечения. Давление на поршенек как со стороны топлива, так и со стороны пружины уменьшается, а игла 14 увеличивает сечение, через которое топливо поступает в полость насоса.

В процессе работы топливного насоса вал-распределитель поочередно сообщает внутреннюю полость то с всасывающим каналом, то с нагнетательным, выполненным в самом корпусе.

Торцовое расположение профилей встречается во многих насосах распределительного типа.

Конструктивное выполнение насосов распределительного типа можно уяснить на примере насоса НД-21/4 семейства НД.

Рис. Распределительный насос НД-21/4:
1, 3 — конические шестерни привода; 2 — вал привода подкачивающего насоса, 4 — кулачковый вал; 5, 6, 11 — цилиндрические шестерни; 7 — муфта, 8 — плунжер распределитель; 9 — головка; 10 — втулка

Плунжер-распределитель 8 имеет отсечные пазы, выходящие в муфту 7. Вращательное движение плунжера осуществляется при помощи конических шестерен 1 и 3, одна из которых установлена на кулачковом валу 4, цилиндрических шестерен 11, 6 и 5, а возвратно-поступательное при помощи кулачка, имеющего выступы вогнутого профиля. Втулка 10 плунжера имеет два всасывающих отверстия и нагнетательные каналы. Головка 9 насоса выполнена отдельно от втулки и содержит штуцеры нагнетательных топливопроводов. Топливоподающий насос приводится в действие от вала 2.

На базе насоса низкого давления НД-21/4 разработан унифицированный ряд распределительных насосов для дизелей с различным числам цилиндров: НД-21/2, НД-21/3, НД-21/6. Насосы НД имеют высокую долговечность (до 5000 ч) прецизионных пар и хорошую равномерность распределения по цилиндрам, В насосах можно применять плунжеры диаметром 8, 9 и 10 мм.