Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД) распределительного типа дизельного двигателя

По курсу «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий»

Красноярск-2002

УДК 629.083.

 

 

Методические указания по выполнению лабораторных и контрольных работ по курсу «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий»/ сост. Евсеев П.П. Красноярск: изд-во КГТУ. 2002, 33 с.

авторская редакция

Печатается по решению

редакционно-издательского совета университета

Настоящие методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий» студентами дневной и заочной форм обучения специальности 2301.02. Дано задание для выполнения контрольных работ для студентов, обучающихся по заочной форме обучения. Пособие может быть полезно инженеро - техническим работникам автотранспортных и автосервисных предприятий.

 

 

ISBN 5-230-08338-7

© КГТУ

Общие сведения

В настоящее время автомобильный парк страны активно растет количественно и развивается качественно. Наряду с автомобилями отечественного производства на дорогах становится существенно больше автомобилей иностранного производства. Да и автомобили отечественного производства совершенствуются с каждым годом. Появляются легковые автомобили с системой впрыска топлива, с дизельными двигателями, то есть те типы автомобилей, которые раньше отечественному автомобилисту встречать не доводилось. Активно развиваются предприятия автомобильного сервиса различных форм собственности. Это требует подготовки специалистов с качественно новыми знаниями. Не следует сбрасывать со счетов и фундаментальные знания, накопленные многими поколениями автомобилистов. Эту задачу в определенной степени решает данное методическое издание.

Настоящие методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по первой части дисциплины «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий» студентами 4 курса дневной и заочной форм обучения специальности 2301.02. Лабораторные занятия проводятся в условиях специализированной лаборатории «Силовых Агрегатов и Трансмиссий, Оборудованных Компьютерными Системами» (САТОКС), в которых студентам даётся полная информация о реальной ситуации, возникающей при обслуживании автомобилей на предприятиях автосервиса.

Методические указания разделены на шесть тем, касающихся различных аспектов организации обслуживания и ремонта автомобильных двигателей. Каждая тема лабораторных занятий имеет несколько вариантов заданий, которые студенты решают по выбору преподавателя, либо по номеру зачетной книжки. Перед началом выполнения задания студент должен ознакомиться с инструкцией по технике безопасности на рабочем месте и расписаться в журнале за проведенный инструктаж, далее для оформления отчёта взять двойной тетрадный лист и заполнить титульный лист в соответствии со стандартом предприятия СТП 3.1- 01 КГТУ. На следующей странице после условия задания необходимо оформить содержательную часть отчета. Все ссылки на техническую документацию надо цитировать, с указанием названия источника. Не принимаются краткие ответы, вроде «да» или «нет». Работы с подписью преподавателя хранятся у студента до зачетной недели. По предъявлении всех работ, преподаватель проводит зачет. В случае утери работы студентом, он обязан оформить её заново по своему варианту. В случае отсутствия студента на лабораторной работе он может либо выполнить работу в дополнительное время, либо написать реферат на данную тему.

Лабораторная работа №1

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД) распределительного типа дизельного двигателя

Цель работы:

Изучение принципа работы топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя. Расчет максимальной цикловой подачи на определенный частоте вращения приводного вала ТНВД.

Оборудование и материалы: ТНВД BOSCH EP/VE, набор гаечных и торцевых ключей размером 8-14 мм, отвертка, пинцет, штангенциркуль, калькулятор.

Выбор исходных данных:

Две последние цифры номера в зачетной книжке будут означать частоту вращения вала привода насоса в сотнях оборотов в минуту.

Теоретические сведения: ТНВД распределительного типа отличается от многоплунжерных (все двигатели ЯМЗ) тем, что один плунжер обеспечивает подачу топлива поочередно во все цилиндры [1-5,9,15]. С одной стороны это позволяет достичь равномерной подачи топлива, но с другой – плунжер изнашивается интенсивнее в несколько раз (исходя из числа цилиндров двигателя).

Топливо поступает из топливного бака через топливозаборник в электрический топливоподкачивающий насос, топливный фильтр, на топливный насос низкого давления. Насос низкого давления расположен внутри ТНВД и вращается от вала привода. На входе в ТНВД стоит клапан, управляемый электромагнитом ESO. Клапан перекрывает подачу топлива в ТНВД при глушении двигателя. Из ТНВД топливо под давлением, проходя через роторный распределитель, впрыскивается в форсунку цилиндра.

Работа системы питания условно может быть поделена на 4 стадии:

-нагнетание топлива;

-распределение и калибрование;

-смазка;

-определение момента впрыска.

Топливо под давлением поступает от механического насоса в кольцеобразную камеру с 4 отверстиями. Оттуда топливо поступает в два места:

-во внутренние полости корпуса ТНВД для смазки трущихся деталей;

-к нагнетающему плунжеру.

Способ подачи топлива к плунжерам интересен с точки зрения понимания принципа работы системы впрыска. Топливо поступает к плунжеру по каналу, просверленному в корпусе.

Дозировка проходит в четыре стадии:

-наполнение;

-окончание наполнения;

-впрыск;

-момент отсечки впрыска;

Эти стадии являются следствием взаимодействия кулачковой шайбы, плунжера и клапана отсечки впрыска – механического дозатора (см. поз. 11, Рисунок 1). Плунжер вращается заодно с приводным валом, одновременно совершая возвратно-поступательные движения. Кулачковая шайба находится снаружи приводного вала. Торцевая поверхность кулачковой шайбы имеет четыре выступа и впадины.

Плунжер не контактирует непосредственно с поверхностью кулачковой шайбы, усилие от набегающего выступа передаётся на плунжер через опору с катящимся роликом. Для поступления топлива и его выхода из плунжерной камеры в роторе имеется одно входное и выходное отверстия.

Дозировка происходит 4 раза за один оборот ротора. Каждая пара входных каналов проходит полный цикл дозировки один раз за оборот.

Наполнение. Входное отверстие ротора оказываются напротив топливоподающего одного из четырех каналов кольцевой камеры, топливо поступает в плунжерное пространство;

-электромагнитный клапан отсечки топлива включен (см. поз. 8., Рисунок 1), топливо свободно проходит через клапан;

-ролик привода плунжера начинает съезжать с верха выступа во впадину кулачкового диска. Топливо заполняет под давлением от перекачивающего насоса высвобождающийся объём надплунжерного пространства.

Окончание наполнения. Входное отверстие ротора оказывается в стороне от топливоподающих каналов кольцевой камеры, топливо прекращает поступать в плунжерное пространство. Ролики привода плунжера полностью съехали во впадину кулачковой шайбы, плунжер находятся в максимально левом положении. Топливо находится в состоянии готовности устремиться в форсунку цилиндра.

Впрыск. Ролик привода плунжера начинает наезжать из впадины на верх выступа кулачковой шайбы, заставляя плунжер двигаться вправо, вытесняя топливо в форсунку, при этом создается давление топлива в плунжерной паре более 100 кг/см². Топливо устремляется через выходное отверстие ротора в форсунку именно того цилиндра, отверстие магистрали высокого давления которого оказалось напротив выходного отверстия в роторе.

Момент отсечки впрыска. Плунжер переместился вправо настолько, что выход из сквозного сверления в плунжере не закрыт более шайбой дозатора. Открывается еще один, более легкий путь для движения топлива и все оставшееся топливо выдавится в полость ТНВД, а не в цилиндр. Этот момент называется отсечкой подачи. Вскоре выходное отверстие при повороте плунжера уже не будет совпадать с отверстием в корпусе ТНВД и канал перекроется. Роликовая опора находится вблизи верха кулачка и плунжер находятся в максимально правом положении.

Рисунок 1. ТНВД распределительного типа Bosch EP/VE: 1 – грузы регулятора; 2 – опора штока грузов регулятора; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – автомат ограничения подачи топлива по наддуву; 6 – пружина регулятора; 6 – жиклер слива топлива из корпуса; 7 – рычаг регулятора; 8 – устройство отключения подачи топлива; 9- нагнетательный клапан; 10 – плунжер; 11 – дозатор; 12 – кулачковая шайба; 13 – привод автомата угла опережения впрыскивания; 14 – шестеренная передача; 15 – подкачивающий насос.

Происходит отсечка в тот момент, когда в цилиндр двигателя впрыснуто достаточно топлива. Сильнее нажмёте на педаль акселератора - шайба дозатора переместится правее и за один ход будет больше впрыснуто топлива. Крайнее правое положение шайбы называется положением максимальной подачи, левое – нулевой подачи. Нетрудно заметить, что это расстояние равно ходу плунжера за вычетом диаметра отверстия в плунжере. Управляет работой дозатора всережимный механический регулятор с центробежными грузами.

Можно рассчитать объем максимальной цикловой подачи ТНВД в соответствии по формуле:

( 1.1)

где: h - высота кулачка (что определяет ход плунжера), мм;

d - диаметр плунжера, мм;

V_n - максимальной цикловой подачи ТНВД, мл.

После этого можно рассчитать максимальный часовой расход топлива для этого режима работы двигателя по формуле:

( 1.2)

 

где: Q – часовой расход топлива, л/час;

n – частота вращения коленвала, об/мин;

z – количество цилиндров двигателя, в данном случае z=4.

Определить мощность двигателя на этой частоте вращения по формуле:

 

( 1.3)

где N – мощность двигателя, л.с;

g -плотность дизельного топлива, г/см³, для дизтоплива марки З g=0,84 г/см³;

g_e – удельный расход топлива для данного типа двигателя, г/л.с×час. В среднем для дизелей составляет около 170 г/л.с×час. Меньшие значения свойственны для дизелей с турбонаддувом, большие для атмосферных дизелей. Абсолютные размеры двигателя (литраж) также влияют на этот показатель. Чем крупнее дизель, тем лучшие показатели он имеет.

Необходимо напомнить, что при сравнении результата расчета со справочными данными надо учитывать, что частота вращения приводного вала ТНВД в два раза меньше частоты вращения коленвала.

Порядок выполнения работы:

Варианты выполнения работы для всех студентов определяются по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Различаются и вопросы на защиту работ.

Задание:

1. Разобрать топливный насос высокого давления (ТНВД), разложив все детали по порядку.

2. Изучить конструкцию узла и сделать эскиз его продольного разреза [15, рис. 2.31, с 161].

3. Выяснить, за счёт перемещения какой детали меняется цикловая подача топлива.

4. Измерить диаметр плунжера, измерить высоту кулачка (что определяет ход плунжера)

5. В соответствии с формулой 1.1 рассчитать объем максимальной цикловой подачи ТНВД:

6. Исходя из частоты вращения приводного вала, рассчитать максимальный часовой расход топлива для этого режима работы двигателя по формуле 1.2. Определить мощность двигателя на этой частоте вращения по формуле 1.3 и сравнить ее со справочными данными.

7. Собрать топливный насос высокого давления (ТНВД).

8. Составить техпроцесс сборки топливного насоса высокого давления (ТНВД).

 

Отчет должен содержать титульный лист, эскиз насоса, техпроцесс в виде таблицы, выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

1. При износе детали № 12 как изменится опережение впрыска – позднее или раньше?

2. Что произойдет, если прекратится отток дизельного топлива из дренажного канала ТНВД?

3. Почему усилие с педали акселератора передается на дозатор топлива не жесткой связью, а посредством гибкой связи?

4. Для чего предназначен дроссельный клапан на выходе дренажной системы из ТНВД?

5. Что произойдет при засорении отверстия, обозначенного позицией №8?

6. Почему все трубопроводы к форсункам делаются одинаковой длины?

7. Почему зубчатая передача (поз. 14) сделана ускоряющей?

8. Для чего установлен обратный клапан перед трубопроводом высокого давления?

9. Возможна ли работа ТНВД на другом двигателе при вращении в обратном направлении?

10. При отключении подачи топлива клапаном поз.8 открывается или закрывается проходное сечение клапана?

11. Для чего предназначен болт на торцевой крышке вблизи плунжеров?

12. При перегорании обмотки электромагнита будет работать ТНВД или нет?

13. Почему уплотнительные кольца под форсунками изготавливаются из меди и используются однократно?

14. Для чего на корпусе ТНВД присутствуют многочисленные заглушки?

15. Почему вал привода ТНВД вращается в бронзовых втулках, а не подшипниках?

16. Почему корпус ТНВД изготовлен из алюминиевого сплава, а не чугуна?

17. Какая деталь ТНВД лимитирует ресурс всего узла топливоподачи?

18. Почему трубки высокого давления не изготавливают из меди?

19. Почему не делают многоплунжерные ТНВД с электронным управлением топливоподачей?

20. Почему все дизельные автомобили в СССР имели многоплунжерные ТНВД?

21. Каково преимущество насосов распределительного типа?

22. Из-за чего возможна работа ДВС с белым дымом на выпуске после длительной эксплуатации, хотя регулировки ТНВД не корректировались?