Лабораторная работа №4
Цели работы: изучить устройство и работу приборов для подачи топлива, очистки воздуха и выпуска отработавших газов; приобрести навыки в их разборке и сборке.
Оборудование: топливный насос высокого давления (в сборе и pазрезe); секция топливного насоса (в сборе и разрезе); автоматическая муфта опережения впрыска топлива; регуляторы частоты вращения коленчатого вала; тиски; наборы рожковых, накидных и торцевых ключей.
Содержание работы: изучить устройство и работу приборов на pазрезах, так как многие детали, особенно ТНВД, представляют собой прецизионные пары и разукомплектованию не подлежат.
Описание устройства. Топливный насос высокого давления обеспечивает равномерную подачу дозированных порций топлива в каждый цилиндр двигателя в соответствии с порядком их paботы и заданным режимом.
Каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельным ТНВД. Для удобства работы и обслуживания они собраны в секцию и имеют общий корпус.
Топливный насос высокого давления имеет корпус, внутри которогo на шариковых подшипниках установлен кулачковый вал.
Каждая секция насоса имеет втулку плунжера и плунжер. Над втулкой плунжера установлен нагнетательный клапан. Втулка плунжера, плунжер и нагнетательный клапан с седлом составляют прецизионные пары, поэтому заменять только одну деталь не допускается, замена производится только в комплекте. К верхнему торцу втулки плунжера штуцером прижато седло нагнетательного клапана. К резьбовому концу штуцера с помощью накидной гайки прикреплен топливопровод высокого давления, второй конец которого соединен с форсункой. Плунжер через роликовый толкатель опирается на кулачки кулачкового вала. Плунжер имеет возвратную пружину, которая нижним концом через разрезную шайбу действует на плунжер, а верхним упирается через шайбу в корпус. На втулке плунжера имеется впускное и перепускное отверстия.
Для изменения количества подаваемого в цилиндр топлива на плунжере имеется винтовая проточка, а также выполнено продольное сверление с выходом радиального канала в верхнюю часть винтовой проточки. Для управления подачей топлива имеется зубчатая рейка и зубчатый сектор, находящиеся в зацеплении. Кулачковому валу передается вращательное движение от муфты привода топливного насоса.
Секция ТНВД работает от кулачка 1 распределительного вала (рис. 1). На кулачок опирается ролик 3 толкателя 4, находящегося в корпусе 2 насоса. На пяту 5 толкателя опирается плунжер 10. К толкателю плунжер прижимается пружиной 7, которая одним концом упирается в опорную втулку 9, а другим — в тарелку 6. В тарелке имеется разрез, а в плунжере — кольцевая проточка для тарелки. Плунжер входит во втулку 13 плунжера, в которой имеется впускное 12 и перепускное 20 отверстия. Над втулкой плунжера установлен штуцер 15 нагнетательного клапана 14.
Плунжер имеет поворотную втулку 23 и зубчатую рейку 22. Для изменения количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, на плунжере выполнены спиральная канавка 19 и продольный канал внутри плунжера с выходом через радиальный канал в верхнюю часть спиральной канавки.
Рассмотрим работу секции ТНВД. При сбегании с роликового толкателя кулачка распределительного вала толкатель опускается. Под действием пружины вслед за толкателем опускается плунжер. При опускании плунжер сначала открывает впускное отверстие 12 во втулке 13 и через него под давлением, создаваемым подкачивающим насосом, во втулку поступает топливо.
После открытия перепускного отверстия 20 излишки топлива через канал отвода топлива возвращаются в топливный бак. Продолжая вращение, кулачок распределительного вала набегает на роликовый толкатель и поднимает его, вместе с ним поднимается плунжер.
Pис. 1. Секция топливного насоса высокого давления:
1- кулачок распределительного вала; 2 — корпус насоса; 3 — ролик толкателя; 4 - толкатель; 5 — пята толкателя; 6 — тарелка пружины; 7 — пружина; 8 — опорная шайба; 9— опорная втулка; 10 — плунжер; 11 — штифт; 12 — впускное отверстие; 13 — втулка плунжера; 14 — нагнетательный клапан; 15 — штуцер; 16 и 21 — уплотнительные кольца; 17 — корпус насоса; 18 — шайба; 19 — спиральная канавка плунжера; 20 — перепускное отверстие; 22 — зубчатая рейка; 23 - поворотная втулка плунжера.
При подъеме плунжер сначала закрывает перепускное отверстие 20, а затем и впускное отверстие 12. Моментом закрытия этого отверстия определяется начало подачи топлива к
форсунке. После закрытия впускного отверстия давление топлива в надплунжерной полости возрастает. При давлении 1,6... 1,8 МПа нагнетательный клапан 14, сжимая пружину, отходит от седла клапана, топливо по трубопроводу высокого давления поступает в форсунку. При дальнейшем движении плунжера вверх давление в топливопроводе увеличивается, при давлении 16... 19 МПа происходит впрыск топлива через форсунку в камеру сгорания. Продолжая движение вверх, плунжер винтовой спиральной канавкой 19 открывает перепускное отверстие 20 во втулке, соединенное с отводным каналом. При открытии выходного канала топливо из надплунжерного пространства через осевое отверстие в плунжере 10 и диаметральное отверстие отводится в топливный бак. Давление топлива над плунжером резко уменьшается, и нагнетательный клапан под действием пружины закрывается. Во время опускания клапана на седло объем за клапаном увеличивается и давление в трубопроводе резко падает, что обеспечивает быструю посадку иглы распылителя форсунки в седло, подача топлива в цилиндр резко прекращается.
Количество подаваемого плунжером топлива зависит от поворота плунжера относительно втулки, т.е. от положения спиральной канавки 19 на плунжере относительно канала отвода топлива. Чем раньше спиральная канавка совпадает с каналом отвода топлива, тем меньше топлива будет впрыснуто в цилиндр и, следовательно, частота вращения коленчатого вала будет меньше.
Останов двигателя осуществляется с помощью тросика, который связан с рычагом останова и кнопкой управления в кабине водителя. Для этого нужно до отказа вытянуть кнопку. При этом рычаг повернется и через палец воздействует на рычаг выключения подачи топлива, который связан с рычагом регулятора и рейками посредством пальцев рычага реек. Рейки занимают положения выключения подачи топлива, и двигатель глохнет.
Автоматическая центробежная муфта прямого действия с установочным углом опережения впрыска топлива на 18° предназначена для автоматического изменения момента впрыска топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Муфта установлена на коническом конце кулачкового вала насоса высокого давления на сегментной шпонке и крепится кольцевой гайкой и пружинной шайбой. Она изменяет момент впрыска топлива путем дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время работы в ту или другую сторону относительно вала привода насоса.
Автоматическая муфта состоит из корпуса, ведущей и ведомой полумуфт, грузов муфты, осей грузов, пружин муфты, пальцев ведущей полумуфты. Корпус муфты крепится на ведомой пилу муфте. На переднем конце корпуса имеется два отверстия для заполнения муфты маслом, которое заливается через отверстие, расположенное вверху, до тех пор, пока оно не появится и другом отверстии. Отверстия закрыты винтами с уплотнительными шайбами.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы муфты под действием центробежных сил, преодолевая сопротивление пружин, расходятся. При этом грузы, поворачиваясь вокруг осей, скользят по пальцам ведущей полумуфты, Расстояние между осями ведомой полумуфты и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, в результате чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей на определенный угол. Поворот кулачкового вала насоса на такой же угол приводит к увеличению угла опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин, так как центробежная сила уменьшается. Ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей и сторону, противоположную вращению, таким образом, угол опережения впрыска топлива уменьшается.
На двигателях ЗИЛ-645 установлен двухрежимный регулятор, который определяет минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя (600 мин-1) и ограничивает максимальную частоту вращения коленчатого вала (2 800 мин-1).
Двухрежимный регулятор частоты вращения устанавливают на топливном насосе 1 высокого давления (рис. 2). К нему крепится корпус 11 регулятора. На конусном конце кулачкового вала с помощью упорной шайбы 18 и гайки 17 закреплены крестовины 14 и 16 демпфером 15. На оси 12 установлен груз 13 с угловым рычагом 10.
Принцип работы регулятора основан на действии центробежных сил грузов, которые через рычаги и шарнирные соединения ми действуют на рейку топливного насоса.
Частота вращения коленчатого вала двигателя регулируется нажатием педали подачи топлива. При частоте вращения коленчатого вала выше 2 800 мин-1 центробежные силы грузов преодолевают сопротивление сжатых пружин, рейка топливного насоса передвигается, подача топлива резко уменьшается и частота вращения коленчатого вала двигателя снижается.
Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала поддерживает любую заданную частоту вращения коленчатого вала путем автоматического изменения количества подаваемого в цилиндр топлива.
Рис. 2. Двухрежимный регулятор частоты вращения:
1 - топливный насос высокого давления; 2 - крышка; 3 — регулировочный болт; 4 — крышка регулятора; 5 - кулиса; 6 - палец направляющего ползуна; 7 — нижний ползун; 8 — ось кулисы; 9 — ползун углового рычага; 10 — угловой рычаг регулятора; 11— корпус регулятора; 12 — ось груза; 13 - груз регулятора; 14 и 16 - крестовины; 15 - демпфер; 1 7 — гайка фиксации крестовины; 18 - упорная шайба; 19 — ось крестовины; 20 — пружины; 21 — тарелка пружин; 22 — резиновое уплотнение
Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля приводится в действие от кулачкового вала 1 (рис. 3) насоса высокого давления, зубчатых колес 6 и 7. Зубчатое колесо 7 установлено на оси муфты. На крестовине 8 установлены грузы 9. Муфта 5 через упорный шариковый подшипник 4 пятой воздействует через ось 3 на рычаг 10 рейки.
При вращении валика крестовины 8 грузы 9 расходятся под действием центробежных сил, отжимая муфту 5, которая через упорный шариковый подшипник 4 и ось 3 пяты поворачивает рычаг 22. На одном валу с рычагом 22 расположен двуплечий рычаг 18, связанный через пружину 11 с рычагом 12. На ось 3 пяты надет рычаг 10 рейки, один конец которого соединен с кулисой 2, а другой с помощью тяги 13 — с рейкой 14 топливного насоса.
Если нагрузка на двигатель уменьшается, а подача топлива в цилиндр остается неизменной, то частота вращения коленчатого вала должна увеличиваться. При этом грузы 9 регулятора разойдутся и через систему рычагов переместят рейку 14 в сторону
уменьшения подачи топлива. Это будет продолжаться до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся пружиной 11. Если нагрузка на двигатель увеличивается при неизменной подаче топлива, частота вращения коленчатого вала уменьшается, грузы регулятора под действием пружины 11 сходятся и через систему рычагов воздействуют на рейку насоса, то подача топлива
увеличивается. Скоростной режим устанавливается рычагом 16, который связан посредством тяг с педалью управления топливным насосом, находящейся в кабине водителя. При нажатии на педаль рычаг 16 поворачивается на некоторый угол влево, натяжение пружины 11 увеличивается, рейка под действием пружины перемещается в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается до тех пор, пока центробежная сила грузов не уравновесит силу натяжения
пружины.
С двигателями дизеля наиболее часто выпускаются грузовые автомобили и опционально легковые автомобили автоконцернов Volkswagen, BMW, Mercedes-Benz, Toyota и некоторых других.
Увеличение
частоты
Риc. 3. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля:
1- кулачковый вал; 2 — кулиса; 3 — ось пяты; 4 — упорный шариковый подшипник; 5 — муфта; 6 и 7 — зубчатые колеса; 8 — крестовина грузов; 9 — грузы; 10- рычаг рейки; 11— пружина; 12 и 22 — рычаги; 13 — тяга; 14 — рейка; 15 - болт ограничения максимального скоростного режима; 16 — рычаг управлении, 1 7 - винт регулировки минимальной частоты вращения коленчатого вала
в режиме холостого хода; 18 — двуплечий рычаг; 19 — винт двуплечего рычага; 20- винт буферной пружины; 21 — винт регулировки подачи топлива; 23 - корректор; 24 - рычаг выключения подачи; 25 - регулировочный винт
Отчёт.
1. Тема, цель, оборудование.
2. Опишите назначение, устройство и работу топливного насоса высокого давления.
3. Опишите назначение, устройство и работу двухрежимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя.
4. Опишите назначение, устройство и работу всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя.
5. Опишите назначение, устройство и работу автоматической муфты опережения впрыска топлива.
6. Напишите вывод.
Выполняем только первый 3 пункта.
ВЫПОЛНЯТЬ В ОТДЕЛЬНОЙ ТЕТРАДИ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ.