Топливная система дизельного двигателя — Устройство и принцип работы

Транспортные средства, оборудованные дизельными двигателями, наиболее чувствительны к качеству топлива. Топливная система дизельного двигателя занимает одно из центральных мест в конструкции силовой установки. Ремонт и восстановление системы является сложным и дорогостоящим. Конструктивно топливная система дизельного двигателя состоит из двух контуров – низкого и высокого давления. Из первого отсека подготовленное дизельное топливо переходит в следующий контур для непосредственного впрыска в камеру сгорания.

Описание устройства топливной системы дизеля

Топливная система дизельного двигателя состоит из следующих компонентов:

1. Топливный бак.
2. Основные топливопроводы.
3. Насос низкого давления.
4. Топливный фильтр грубой и тонкой очистки.
5. Насос для впрыска топлива под высоким давлением.
6. Дозаторы с распылительной форсункой.

Как упоминалось выше, система разделена на отдельные контуры, которые работают в различных условиях давления. Контур низкого давления состоит из:

• топливный фильтр;
• сепаратора;
• специальный механизм привода;
• Обогреватель;
• насоса впрыска топлива.

По мере прохождения топлива через каждый элемент происходит его преобразование:

1. При нагревании холодное, сгущенное дизельное топливо становится мягким.
2. Фильтрующий элемент очищает топливо от инородных частиц и других примесей.
3. Насос обеспечивает необходимое давление топлива для подачи во второй отсек более высокого давления.

Конструкция второй цепи включает в себя следующие устройства:

• насос впрыска топлива (высокое давление);
• мелкий фильтр;
• распылительные форсунки, обеспечивающие впрыск топлива с дозированием;
• система топливных трубопроводов.

Сжиженное топливо под давлением подается в баллоны через топливные магистрали в расчетном количестве.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Для того, чтобы двигатель внутреннего сгорания мог выдавать заявленную в технических характеристиках высокую мощность, необходимо обеспечить наиболее полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах. Основной задачей насоса впрыска топлива является подача качественного топлива в камеры сгорания. Этот прибор обеспечивает следующие условия подачи топлива:

• в нужное время;
• в необходимом количестве;
• при заданном давлении (не менее 150 МПа).

Время подачи топлива и его объем рассчитываются исходя из частоты вращения коленчатого вала. Эти параметры остаются стабильными и не зависят от условий эксплуатации и уровня нагрузки двигателя.

Конструкция топливного насоса высокого давления для дизельных двигателей:

1. Контроллер режима.
2. Выхлопное соединение.
3. Клапаны.
4. Пара поршней с приводным механизмом.
5. Насосный элемент.
6. Механизм регулировки угла опережения впрыска.

Благодаря слаженной работе компонентов, входящих в конструкцию насоса внутреннего сгорания, обеспечивается работа дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Топливный насос низкого давления дизельного двигателя

Насос для впрыска топлива также является частью дизельной топливной системы. Он устанавливается в непосредственной близости от насоса HPF и подключается к нему с помощью фитингов, через которые циркулирует топливо. Дизельное топливо выталкивается из бака специальным насосом. Насос для впрыска топлива часто называют насосом подкачки дизельного топлива и состоит из двух сервисных шестерен, которые находятся в постоянном движении. При их вращении создается поток дизельного топлива, направленный в сторону впрыскивающего насоса.

Если вы заметили, что производительность механизма впрыска топлива системы впрыска топлива снизилась, рекомендуется разобрать его для дальнейшей очистки и промывки. Более серьезный ремонт заключается в замене поврежденных элементов на новые детали, входящие в специальные ремонтные комплекты.

Особенности топливной системы дизельного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе, отличаются от своих бензиновых аналогов принципом формирования топливно-воздушной смеси. В бензиновом двигателе обогащенная кислородом топливная жидкость выдавливается в камеру сгорания, а затем зажигается свечой зажигания.

Процесс формирования топливной смеси в дизельном энергоблоке:

1. Рабочие цилиндры дизельных двигателей в разное время заполняются отдельно воздухом и топливом.
2. Воздух поступает первым, происходит сжатие.
3. При его сжатии температура кислорода значительно повышается (до более чем 700 – 800°С).
4. При достижении максимальной температуры мазут впрыскивается в камеру сгорания под очень высоким давлением (не менее 5 бар).
5. Происходит мгновенное самовоспламенение.

Интересно: конструкция дизельной топливной системы включает в себя так называемую систему предварительного подогрева со специальными свечами накаливания, выполненными в виде нагревательных элементов. Их задача – обеспечить быстрый нагрев воздушного пространства в охлаждаемом моторном отсеке. При включенном зажигании свечи накаливания на несколько секунд нагревают воздух в топливной системе дизельного двигателя. Когда дизельный двигатель без подогрева стабилизируется, свечи накаливания автоматически отключаются (через 15 секунд).

Как работает топливная система дизельного двигателя

Последовательность рабочих процессов системы может быть описана следующим алгоритмом:

• С помощью топливного насоса низкого давления топливо закачивается в систему;
• после очистки и фильтрации попадает в полость топливного насоса;
• Насос высокого давления давит топливо на распылительные форсунки;
• Когда сжатый воздух в камере сгорания достигает максимальной температуры, часть топлива, находящаяся под давлением, подается в цилиндр в виде распыленных частиц;
• зажигание с последующим сжиганием топлива.

Наиболее частые неисправности топливной системы дизельного двигателя

К наиболее распространенным неисправностям дизельной топливной системы относятся следующие:

1. Трудность с запуском двигателя.
2. Снижение мощности.
3. Увеличенный расход топлива.
4. Появление различных оттенков дыма, выходящего из вытяжной трубы.
5. Повышенная эксплуатационная жесткость.
6. Невозможность ускорения (рекомендуется увеличить ход педали акселератора, если есть задержка в ускорении).
7. Нестабильность числа оборотов на холостом ходу (колеблется).
8. Двигатель часто останавливается.

Трудный запуск

Для облегчения зимнего запуска дизельных двигателей производители выпускают специальное топливо под названием “арктическое”. Однако причиной трудного старта не всегда является замороженное дизельное топливо. Если невозможно запустить дизельный двигатель в холодном состоянии, проверьте.

• качество нагнетательных частей насоса высокого давления;
• степень износа форсунок;
• регулировка угла опережения топлива;
• свечи зажигания;
• Регулятор давления;
• Потеря топливных магистралей.

Снижение мощности

Производительность дизельного двигателя снижается при неисправности, засорении топливных фильтров и распылении отверстий форсунок. При выходе из строя фильтрующих элементов количество дизельного топлива, направляемого в топливный насос, резко снижается, что отрицательно влияет на работу двигателя.

Увеличение потребления дизтоплива

Неправильно заданный угол опережения впрыска является основной причиной высокого расхода топлива. Неправильная работа инжекторного насоса также влияет на расход топлива. Необходимо регулировать уровень давления смеси во время впрыска. Снижение сжатия в рабочих цилиндрах также может быть причиной высокого расхода дизельного топлива.

Выхлоп черного цвета

Если из вытяжной системы выходит темный дым, рекомендуется проверить качество образования смеси. Нарушения могут быть вызваны замедленным впрыском топлива, которое не успевает полностью сгореть и оседает на стенках цилиндра в виде углеродных отложений. На клапанах часто образуются отложения углерода, которые не закрываются должным образом.

Появление белого дыма в виде пара не вызывает тревоги, так как он быстро исчезает после прогрева двигателя. Это особенно распространено в дизельных двигателях, работающих в северных широтах.

Читайте также: Модель бензинового двигателя своими руками

Плавающие обороты коленчатого вала в режиме холостого хода

С этим дефектом, это необходимо:

• Замените уплотнительные элементы, расположенные под форсунками;
• Затяните топливный трубопровод, соединив фильтры с насосом для впрыска топлива;
• проверьте состояние опорной плиты насоса;
• Замените регулятор частоты вращения коленчатого вала;
• проверить работу системы вентиляции для устранения давления газа.

Двигатель глохнет

Если двигатель часто останавливается во время движения, необходимо проверить следующие пункты:

• правильный угол перемещения;
• качество соединений в точках подключения насоса;
• степень загрязнения фильтров;
• несоосность и несоосность компонентов насоса высокого давления.

Очистка топливной системы дизельного двигателя

Использование некачественного дизельного топлива с высоким содержанием серы приводит к образованию вредных отложений на действующих частях топливной системы и снижению эксплуатационных характеристик. В частности, отверстия инжекторов забиваются отложениями, которые затвердевают под воздействием высоких температур. Под влиянием перечисленных факторов происходит следующее: уменьшается пропускная способность распылителей, изменяется направление струи и т.д. Перед владельцем автомобиля встает закономерная проблема – как прокачать топливную систему дизельного двигателя.

Лучше всего доверить меры по очистке системы профессионалам. При наличии специального оборудования форсунки разбираются и проверяются на диагностических стендах. Однако этот метод является трудоемким с серьезными материальными затратами.

Опытные водители моют топливную систему дизельного двигателя собственными руками в условиях гаража. Для этого они используют упрощенный метод: добавление специальной жидкости в топливный бак. Рекомендуется выполнять эту процедуру через каждые 3-5 000 км.

Самыми популярными среди владельцев автомобилей являются дизельные инжекторные очистители:

При выборе лучшего очистителя для топливной системы вашего автомобиля, вам необходимо изучить особенности каждого продукта и прочитать отзывы потребителей. Благодаря своевременному техническому обслуживанию дизельного двигателя срок службы значительно увеличивается, а технические характеристики вашего автомобиля улучшаются.

Система питания топливом дизельного двигателя

Топливная система дизельного двигателя Предназначен для размещения, очистки и своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя в необходимом количестве и под достаточным давлением во всех режимах его работы при любой температуре окружающего воздуха.

Дизельное топливо

Дизельное топливо является одним из продуктов нефтепереработки. Содержит различные углеводороды (парафины, нафтены, ароматические и др.). Количество атомов углерода в молекулах дизеля достигает тридцати. Основным качеством дизельного топлива является легкость зажигания при контакте с горячим воздухом. Воспламеняемость топлива характеризуется количеством цетана. Чем больше это число, тем меньше устойчивость к окислению молекул топлива и тем легче воспламеняться. Дизельное топливо имеет цетановое число 40-50 (чаще 45).

Важной характеристикой топлива является также его вязкость при различных температурах. Для правильной работы двигателя топливо не должно замерзать при низких температурах (до -60 °C). Кроме того, топливо должно быть нетоксичным, обладать антикоррозионными и смазывающими свойствами, а также не должно создавать паровых замков в топливопроводах при температуре до 50 °C.

Для автомобильных дизельных двигателей используются классы топлива А (арктический), 3 (зимний) и L (летний). Наиболее распространенными марками топлива являются Z (при отрицательных температурах воздуха) и L (при температурах выше 0 °С).

Требования к агрегатам и узлам системы питания

Следующие основные требования действительны для всех блоков и узлов энергосистемы:

• поместье
• Снижение веса и габаритов
• надёжность
• коррозионная стойкость
• низкое гидравлическое сопротивление
• простота
• низкие эксплуатационные расходы

Топливные магистрали и блоки топливной системы должны располагаться в моторном отсеке транспортного средства таким образом, чтобы в случае неисправности капающее топливо не достигало частей, имеющих температуру, способную вызвать его воспламенение.

Общее устройство системы питания

На рисунке показана схема системы топливоподачи тяжелого дизельного двигателя. Как правило, система подачи топлива включает в себя агрегаты, расположенные вне двигателя (на шасси или в кузове машины) и на двигателе. К первым относятся топливный бак 7 для сбора топлива, насос подачи топлива перед пуском 10, клапан распределения топлива 77, топливопроводы низкого давления и некоторые другие узлы. К последним в основном относятся основной топливный дожимной насос 8, топливный насос высокого давления (ТНВД) 5, форсунки 4 и топливные магистрали высокого давления.

При работающем двигателе топливо из баков забирается из главного топливного насоса и под давлением 0,05…0,1 МПа подается на насос впрыска топлива. По пути от баков к насосу топливо проходит через клапан распределения топлива, предварительный насос и фильтр грубой очистки 9. Если в автомобиле только один топливный бак или несколько баков общаются друг с другом, клапан раздачи топлива отсутствует. Перед подачей топлива из насоса в инжекторный насос он очищается от мельчайших примесей в фильтре тонкой очистки 3. Впрыскивающие секции топливного насоса, приводимые в действие коленчатым валом, в определенное время в соответствии с рабочим циклом и последовательностью работы двигателя подают топливо под высоким давлением (до 50 МПа и более) в необходимом количестве к форсункам. Через форсунки, ввинченные в головку цилиндра, топливо впрыскивается в камеры сгорания в момент завершения компрессионного хода в цилиндрах.

Рис. схема системы подачи топлива тяжелого дизельного двигателя:
1 – топливные баки; 2 – воздушный клапан; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – форсунки; 5 – насос для впрыска топлива; 6 – двигатель; 7 – бак для сбора топлива; 8 – основной топливный заливочный насос; 9 – фильтр грубой очистки; 10 – насос для заливки стартового топлива; 11 – клапан распределения топлива; топливные линии обозначены сплошной линией; линии удаления воздуха из системы обозначены пунктирной линией

Перед пуском двигателя система заправляется топливом и подается в насос впрыска топлива из топливного насоса перед пуском. После запуска двигателя этот насос не работает.

Если воздух поступает в ВЧ и линии высокого давления, соединяющие его с форсунками, подача топлива в цилиндры нарушается. В результате нормальная работа двигателя также нарушается. Для предотвращения попадания воздуха в топливную форсунку на пути от топлива к форсунке установлен воздушный сепаратор, расположенный в самой высокой точке системы. Обычно воздухоотделитель располагается в крышке тонкого фильтра. Перед пуском двигателя, при необходимости, накопленный в воздухоотделителе воздух отводится в воздушные полости топливных баков 1 через клапан (клапан) 2 для выпуска воздуха. Для этого, когда двигатель выключен, откройте кран (клапан) и используйте насос для предварительного запуска системы. В этом случае топливо перемещает воздух из поддона в полость топливного бака через клапан распределения топлива (как показано на рисунке) или напрямую.

Топливный бак

Пролитое топливо в форсунках между иглой и опрыскивателем сбрасывается по сливным трубам в специальный бак 7 или какой-либо основной топливный бак.

Топливные баки используются для хранения топлива. Они могут иметь различные конфигурации и мощности в зависимости от конструкции конкретного транспортного средства. Общая вместимость топливных баков определяется дальностью полета транспортного средства (обычно не менее 500 км). Чаще всего резервуары изготавливаются из листовой стали или высокопрочной пластмассы, устойчивой к воздействию химически активного топлива. Для предотвращения коррозии внутренние поверхности стальных резервуаров покрываются бакелитовой краской, оцинкованной или луженой. Для повышения жесткости резервуаров на их стенках иногда устанавливаются литые горки, а внутри устанавливаются сплошные перегородки, которые также уменьшают свободную поверхность топлива и ослабляют его колебания Ькв во время движения автомобиля.

Горловины топливных баков обычно оборудованы фильтрами. Дно резервуаров оборудовано отстойниками. Если бак имеет значительную вместимость, топливо сливается через отверстие с крышкой и шаровым краном, расположенным над картером. В этом случае используется специальная труба со шлангом. Воздушное пространство резервуаров связано с атмосферой через дренажные трубы или другие специальные устройства, которые должны исключить возможность проникновения огня внутрь резервуара и потери топлива при внезапных ударах транспортного средства, а также (по возможности) обеспечить очистку воздуха, поступающего в резервуары. В прошлом для измерения количества топлива в баках использовались измерительные стержни. Сегодня для этой цели чаще всего используются электрические поплавковые датчики, которые посылают электрический сигнал, пропорциональный уровню топлива, на соответствующий указатель на приборной панели автомобиля.

Топливоподкачивающий насос

Главный топливный заливочный насос обеспечивает бесперебойную подачу топлива из топливных баков в насос впрыска топлива во время работы двигателя. Обычно он приводится в движение коленчатым или распределительным валом. Можно также использовать автономный электродвигатель, питающийся от моторного генератора. Электропривод обеспечивает равномерную подачу топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала и возможность аварийного отключения всей системы. Существует несколько конструкций топливных питательных насосов. Может быть:

• шестерня
• плунжер
• поворотный (тип пластины)

Как правило, используются плунжерные и роторно-лопастные насосы.

Плунжерный топливоподкачивающий насос

Поршневой топливный заливочный насос состоит из корпуса 5, плунжера 7 с пружиной 6, толкателя 10 с роликом 77, пружины 9 и штока 8, и клапанов – вход 4 и выход 1 с пружинами. Толкатель с плунжером можно перемещать вверх и вниз. Движение вверх осуществляется вращением эксцентрикового вала 72, который выполнен в одном корпусе с распределительным валом топливного насоса; движение вниз обеспечивается пружинами 6 и 9.

Когда эксцентриковый палец отклоняется эксцентриковым валиком, поршень движется вниз под действием пружины b, перемещая находящееся под ним топливо в нагнетательную линию насоса. В это время клапан нагнетания закрыт, в то время как входной клапан открыт из-за вакуума над поршнем, и топливо течет из впускной линии в полость над поршнем. При движении клапана и поршня вверх впускной клапан закрывается под давлением топлива, а выходной клапан открывается, и топливо течет из верхней камеры в нижнюю, расположенную под поршнем, камеру. Таким образом, впрыск топлива происходит только при движении поршня вниз.

Если подача топлива в цилиндры двигателя снижается, то повышается давление в выпускном трубопроводе насоса, а, следовательно, и в полости под поршнем. В этом случае поршень не может опуститься даже под действием пружины 6, а поршень и шток движутся на холостом ходу. По мере расхода топлива снижается давление в разгрузочной полости, и поршень под действием пружины 6 снова начинает двигаться вниз, обеспечивая подачу топлива.

Схема плунжерного топливного насоса:
1 – выхлопной клапан; 2 – корпус топливного насоса; 3 – поршень топливного насоса; 4 – клапан всасывания; 5 – корпус топливного заливочного насоса; 6, 9 – пружины; 7 – поршень; 8 – шток; 10 – толкатель; 11 – ролик; 12 – эксцентрик распределительного вала.

Рис. Схема роторно-лопастного топливного насоса:
1 – редукционная пружина; 2 – редукционный клапан; 3 – переливной клапан; 4 – пружина переливного клапана; 5 – поплавковый штифт; 6 – пластина; 7 – ротор; 8 – направляющая чашка; A-B – насосные камеры

Плунжерный топливный заливочный насос обычно комбинируется с ручным топливным заливочным насосом 2. Этот насос устанавливается на входе главного топливного насоса и управляется вручную путем перемещения поршня 3 со штоком поршня. При движении поршня вверх под ним создается вакуум, всасывающий клапан открывается, и топливо заполняет пространство под поршнем. Когда поршень движется вниз, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается, позволяя топливу проходить дальше по топливной магистрали.

Коловратный топливоподкачивающий насос

В высокомощных и высокоскоростных дизельных двигателях, в основном роторные топливные насосы. Ротор 7 насоса приводится в движение валом двигателя. В роторе имеются пазы, в которые вставляются пластины 6. Один конец (внешний) пластин скользит по внутренней поверхности направляющей стакана 8, а другой конец (внутренний) скользит по окружности плавающего штифта 5, расположенного эксцентрично по отношению к оси ротора. В то же время они поочередно выдвигаются из ротора и затем задвигаются в него. Ротор и пластины делят внутреннюю полость направляющей чаши на камеры A, B и C, объемы которых непрерывно изменяются по мере вращения ротора. Объем камеры А увеличивается, поэтому в ней создается вакуум, под действием которого топливо всасывается из впускной линии. Объем камеры В уменьшается, давление повышается, и топливо перемещается в нагнетательную полость насоса. Топливо в камере В поступает от входа в чашку к выходу. Когда давление в нагнетательной полости поднимается до определенного уровня, редукционный клапан 2 открывается, преодолевая усилие пружины 7, и излишки топлива возвращаются обратно во впускную полость насоса. Поэтому в выхлопной полости и на линии выхлопа поддерживается постоянное давление. Перед пуском, когда двигатель и, следовательно, главный топливный насос не работают, через него может подаваться топливо с помощью предварительного насоса. В этом случае перепускной клапан 3 открывается, преодолевая усилие пружины 4. В закрытом положении паллеты этого клапана перекрывают паллетные отверстия редукционного клапана.

Предпусковой топливоподкачивающий насос

Перед пуском двигателя система заправляется топливом и подается на инжекторный насос 70. Ранние поршневые и мембранные (мембранные) насосы с ручным управлением были популярны. Однако сегодня все чаще используются центробежные пластинчато-роторные насосы, приводимые в движение аккумуляторным электродвигателем. Они обеспечивают более быструю перекачку топлива, не требуют мускульной силы водителя и могут быть использованы в качестве аварийного насоса в случае выхода из строя основного топливного насоса.

Фильтры грубой и тонкой очистки топлива

Топливо очищается от механических примесей и воды в фильтрах грубой 9 и тонкой 3 очистки. Фильтр грубой очистки, установленный перед главным топливным насосом 8, задерживает частицы размером 20…50 мкм, которые составляют 80…90% массы всех примесей. Фильтр тонкой очистки, расположенный между основным топливным насосом и насосом впрыска топлива, задерживает примеси размером 2…20 микрон.

В настоящее время в дизельных двигателях используются следующие типы предварительных фильтров:

• сеть
• лента-слот
• полоски

В сетчатых фильтрах фильтрующий элемент представляет собой проволочную сетку. Он может быть выполнен в концентрических цилиндрах, через стенки которых проталкивается топливо, или в дискообразных секциях, навинченных на центральную трубу с отверстиями в стене, соединенную с выпускной трубой.

В пазовом фильтрующем элементе ленты фильтрующий элемент представляет собой гофрированную чашку с профилированной лентой, обернутой вокруг него. Через пазы между витками ленты, образованные ее выступами, топливо из пространства, окружающего фильтрующий элемент, попадает в полости между гофрированной чашкой и лентой, а затем – в полость между дном и крышкой чашки, откуда выводится через выпускную трубу.

Пластинчато-щелевой фильтрующий элемент представляет собой полый цилиндр из идентичных тонких круглых дисков с изгибающимися выступами. Из-за этих выступов между дисками образуются зазоры. Топливо течет по наружной и внутренней поверхностям цилиндра, а по мере прохождения через зазоры между дисками очищается. Очищенное топливо проходит через торцевые отверстия дисков в верхней части фильтра к выпускному отверстию.

Очень часто фильтр грубой очистки комбинируется с отстойником для воды в дизельном топливе. В этом случае необходимо периодически отвинчивать крышку отстойника, чтобы удалить скопившуюся воду.

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов обычно используются картонные элементы типа “многолучевая звезда” или картонные упаковки и войлочные диски. Менее распространены каркасы с набивкой, поглощающей приливы (например, из минеральной ваты), каркасы с тканевыми или нитевидными обмотками и т.д.

Читайте также: Какое давление должны иметь двигатели соляного спасателя.

В процессе эксплуатации автомобиля топливные фильтры загрязняются, что приводит к повышению их стойкости. Чтобы не прерывать подачу топлива к впрыскивающему насосу, необходимо периодически промывать фильтр грубой очистки и заменять фильтрующий элемент тонкой очистки на новый.

ТНВД. Устройство и принцип работы

Топливный насос высокого давления 5 предназначен для точного дозирования топлива и его подачи к инжекторам 4 при необходимом давлении и в определенное время. В рядных двигателях этот насос расположен на боковой стороне двигателя, на верхней половине его картера. В V-образных двигателях он устанавливается в разделение цилиндров. Существует много типов ГПУ. В частности, на относительно маломощных дизельных двигателях, предназначенных для автомобилей, как правило, устанавливается распределитель типа HPF с одним поршневым распределителем. Однако мощные многоцилиндровые дизельные двигатели чаще оснащаются многопоршневыми насосами. Пример такого инжекторного насоса для шестицилиндрового V-образного дизеля показан на рисунке.

Насос состоит из корпуса 5 с крышками, шести насосных секций, привода насосной секции и механизма вращения поршня. Каждая секция насоса включает поршень 8, возвратную пружину 11 с опорными шайбами, выпускной клапан 3 с седлом, пружину и фиксатор, а также ниппель 2 и другие вспомогательные направляющие и крепежные элементы. Механизм привода насосных секций состоит из распределительного вала 7 и роликовых толкателей 6 с регулировочными болтами. Поршневой механизм вращения состоит из штыревых втулок 10 с зубчатыми кольцами и зубчатой рейки 9 с втулками и ограничивающим винтом. Вдоль секций в корпус насоса пробурены два продольных канала 1 и 4, которые соединены между собой поперечными каналами. Каждый поршень устанавливается очень точно на футеровку, что обеспечивает высокое давление при минимальных потерях топлива через прорези.

Рис. Топливный насос высокого давления:
1, 4 – продольные каналы; 2 – всасывание; 3 – выпускной клапан; 5 – корпус насоса; 6 – роликовый толкатель; 7 – распределительный вал; 8 – поршень; 9 – зубчатая рейка; 10 – вращающаяся втулка; 11 – возвратная пружина

Насос работает следующим образом. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала двигателя через зубчатую передачу (угловая скорость распределительного вала в 2 раза меньше скорости коленчатого вала). Вращающийся распределительный вал перемещает роликовые толкатели 6 со своими кулачками, которые поднимают поршни вверх.

Обратный ход штоков и поршней обеспечивается возвратными пружинами. Канал 4 поставляется с топливом из топливного насоса, предварительно очищенным в фильтре тонкой очистки.

Когда поршень находится в нижнем положении, топливо из канала 4 поступает в полость, созданную над поршнем. При движении поршня вверх впускное отверстие закрывается, и топливо под высоким давлением поступает через выхлопной клапан, фитинг и топливный трубопровод высокого давления к насадке.

Впрыск топлива происходит до тех пор, пока полость плунжера соединена с каналом сброса 1 осевыми, радиальными и винтовыми канавками в плунжере. При постоянном ходе плунжера, определяемом высотой плеча кулачка, количество топлива, подаваемого на форсунку, регулируется поворотом плунжера с помощью стойки и вращающейся втулки с зубчатым кольцом. Резьбовая канавка в плунжере выполнена таким образом, чтобы она изменяла расстояние от края отверстия для ответвления, связанного с каналом 7, до края режущей кромки шнековой канавки. В то же время изменяется и длина рабочего хода поршня, во время которого впрыскивается топливо.

Чтобы топливо, подаваемое в цилиндры, успевало сгореть вовремя, а двигатель развивал максимальную мощность, необходимо с увеличением частоты вращения коленчатого вала слегка увеличить угол опережения впрыска топлива.

Этот угол регулируется специальной центробежной муфтой, которая установлена в корпусе насоса и перемещает распределительный вал насоса на определенный угол пропорционально скорости вращения коленчатого вала в направлении вращения.

Механизм всережимного регулятора

Механизм полнорежимного контроллера подключен к ВЧ. Он автоматически поддерживает заданную машинистом частоту вращения коленчатого вала, устанавливает минимальную холостую частоту и ограничивает максимальную частоту. Механизм регулятора представляет собой систему стержней, пружин и фиксаторов, соединенных со стойкой впрыскивающего насоса, движение которых зависит от скорости распредвала.

Форсунка

Сопло используется для подачи топлива в цилиндр двигателя под высоким давлением при мелкодисперсном распылении.

Типичная насадка включает в себя корпус 5 с распылителем 3, направляющий штифт 4 и накидную гайку 2, иглу распылителя 1 со штоком b, пружину 7 с опорной шайбой, регулировочный винт 9 и втулку 8, колпачковую гайку 10 и входной патрубок 12 с сетчатым фильтром 11. Распылитель и игла должны быть установлены очень точно друг на друга. В верхней части распылителя имеется кольцевой канал и несколько (чаще всего три) вертикальных топливных каналов, а в нижней части – центральный входной и выходной каналы с отверстиями для распыления. Диаметр этих отверстий составляет 0,2…0,4 мм. Игла с нижним коническим концом закрывает выходной канал. Распылитель прочно соединен с корпусом форсунки с помощью накидной гайки. Топливный канал в корпусе соединяется с кольцевым каналом опрыскивателя через его вертикальные каналы. Направляющий штифт обеспечивает правильное расположение распылителя относительно корпуса.

Фигурное сопло:
1 – игла для опрыскивания; 2 – накидная гайка; 3 – опрыскиватель; 4 – направляющий палец; 5 – корпус форсунки; 6 – шток; 7 – пружина; 8 – втулка; 9 – регулировочный винт; 10 – накидная гайка; 11 – сетчатый фильтр; 12 – штуцер для впуска топлива

Топливо, подаваемое в инжектор через впускной патрубок, проходит через фильтр и через топливные каналы корпуса в верхней части распылителя попадает в его кольцевую полость. Достигнув необходимого давления в этой полости, которое действует, среди прочего, на коническую полоску иглы, она поднимается, преодолевая сопротивление пружины. В этот момент открывается выходной канал и через него топливо поступает в камеру сгорания цилиндра двигателя и через распыляющие отверстия.

После прерывания подачи топлива из насосной секции ВРЧ и падения давления игла садится обратно в свое сиденье, останавливая впрыск топлива. Пролитое через утечки топливо поступает в верхнюю часть насадки, а через отверстия для винтов 9 и гайку 10 сбрасывается через специальную трубку в топливный бак 7 для сбора топлива.

Аккумуляторная система питания топливом

Сегодня жесткие требования к выбросам вредных веществ для двигателей внутреннего сгорания заставили конструкторов дизельных двигателей искать новые решения в области топливного оборудования. Дело в том, что даже самые современные инжекторные насосы не в состоянии обеспечить достаточное давление топлива, чтобы распылить его настолько мелко, что его можно было бы полностью сжечь в камере сгорания.

Неполное сгорание приводит к увеличению расхода топлива и, прежде всего, к увеличению концентрации вредных веществ, в частности сажи, в выхлопных газах. В связи с этим для дизельных двигателей с прямым впрыском все чаще используется так называемая система подачи топлива для аккумуляторов.

Основное отличие этой системы от “классической” заключается в наличии общей топливной рампы (аккумулятора давления), в которой при работе двигателя создается очень высокое давление.

Топливный рельс соединен линиями высокого давления с электронными инжекторами, иголки которых перемещаются электромагнитами по сигналам от компьютера управления двигателем (электронный блок). Эта система топливных рельсов позволяет оптимизировать работу двигателя практически по всем параметрам.