Кривошипно-шатунный механизм

Кулачковый вал 15 насоса вращается в двух роликовых конических подшипниках 17. Выходные концы вала уплотнены самоподжимными сальниками 16.

На рис. 118 изображен  поперечный разрез насоса по плунжерной паре. Корпус 4 насоса горизонтальной перегородкой разделен на две части: верхнюю и нижнюю. В нижней части расположены кулачковый вал 3 и толкатели 38, а в верхней — насосные пары. В горизонтальной перегородке имеются восемь отверстий и пазы для установки и направления движения толкателей. Кулачковый вал приводит в движение через ролики 39 толкателей 38 плунжеры 33. В толкатели ввернуты регулировочные болты 36, имеющие контргайки 37. В нижнюю часть корпуса насоса, где вращается кулачковый вал, наливают масло, уровень которого контролируют указателем 7. Излишки масла сливаются через дренажную трубку, присоединяемую при помощи ниппеля  к отверстию 5.

Плунжер 33 и гильза 28 являются основными деталями каждой отдельной секции насоса. Соединенные вместе, они называются плунжерной парой. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой не должен превышать 0,0015—0,0020 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   3.   Продольный   разрез топливного насоса высокого давления дизеля ЯМ.3-238:

1 — автоматическая муфта опережения впрыска топлива; 2 —гайка; 3 — шпонка; 4 — винт, ограничивающий мощность дизеля в период обкатки; 5 м колпачок рейки; 6 — рейка; 7 — перепускной клапан; 8 — корпус насоса; 9 — гильза плунжера; 10 — плунжер; 11 — ниппель; 12 —• пробка; 13— сапун; 14 — корпус регулятора; 15 — кулачковый вал; 16 — самоподжимной сальник; 17 — конический роликоподшипник; 18 — топливоподкачивающий насос; 19 — кулачок; 20 — уплотнительное кольцо; 21 — регулировочная прокладка; 22 — крышка подшипника

 

Положение гильзы в насосе фиксируется стопорным винтом 14. В верхней 
части гильзы 4 (рис. 119) имеются впускное / и перепускное 13 отверстия. 
Плунжер может перемещаться в вертикальном направлении внутри гильзы 
и   поворачиваться  с  помощью двух  направляющих  выступов,   входящих 
в пазы поворотной втулки 32 (см.4). Последняя, в свою очередь, 
поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом 12, находящимся 
в зацеплении с рейкой 30. В продольный паз рейки входит стопорный винт 31, определяющий ее положение по

отношению к зубчатому венцу 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.   Поперечный   разрез   насоса высокого давления:

             1 — винт; 2 — нижняя крышка; 3 кулачковый вал; 4 — корпус насоса; 5 отверстие для дренажной трубки; 6— муфта автоматического опережения впрыска топлива; 7 — указатель уровня масла в картере насоса; 8 — крышка; 9 и 25 — прокладки; 10 — болт; 11 — верхняя тарелка пружины; 12 — зубчатый венец; 13—стяжной винт зубчатого венца; 14, 31 и 40 — стопорные винты; 15 — канал отвода топлива; 16 — пробка; 17 — ввертыш; 18 — штуцер; 19 — стяжной болт; 20 — упор нагнетательного клапана; 21 —колпачковая гайка; 22 — ниппель; 23 пружина клапана; 24 — нагнетательный клапан; 25 — седло нагнетательного клапана; 27— канал подвода топлива; 28— гильза плунжера; 29 — головка корпуса насоса; 30— рейка; 32 — поворотная втулка; 33 — плунжер; 34 — пружина плунжера; 35 — нижняя тарелка пружины; 36 — регулировочный болт толкателя; 57контргайка; 38 — толкатель; 39 — ролик толкателя; 41 — промежуточная опора кулачкового вала

 

В эксплуатации находятся топливные насосы высокого давления, у которых головка плунжера имеет кольцевую проточку 12 (рис. 5, а), два симметрично расположенных продольных паза 10 и две отсечных кромки 11. При такой конструкции плунжера он меньше изнашивается и проще собирать     насосную     секцию. У новых насосов на боковой поверхности головки плунжера профрезерованы две спиральные, канавки 16 (рис. 5,6). При наличии спиральных канавок давление топлива с обеих сторон плунжера одинаковое (во время подачи топлива), и долговечность такой насосной секции больше.

На нижнем конце плунжера сделана кольцевая проточка для нижней опорной тарелки 35 (см. рис. 4) пружины 34. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку 11, установленную в кольцевой выточке корпуса. 6 верхней части каждой секции насоса помещается штуцер 18 с седлом 26 нагнетательного клапана 24, пружиной 23 и упором 20 клапана. От штуцера 18 через ниппель 22 топливо поступает в топливопровод, ведущий к форсунке. Плунжер, гильза, нагнетательный клапан и его   седло изготовлены из качественной стали с высокой точностью, т. е. это прецизионные пары, и раскомплектовывать их нельзя. Для выпуска воздуха из насоса служит отверстие, закрываемое пробкой 16.

 

Работа  насоса высокого давления. Все секции топливного насоса высокого давления работают одинаково, поэтому рассмотрим работу одной из них. При вращении кулачкового вала 3 насоса (см. рис. 4) кулачок набегает на ролик 39 толкателя, который поднимается, сжимает пружину 34 и перемещает плунжер 33 вверх в гильзе 28. Во время дальнейшего поворота вала кулачок выходит из-под ролика толкателя, и пружина опускает плунжер вниз. При движении плунжера вверх секция подает топливо; при движении плунжера вниз происходит ход всасывания.  При перемещении рейки 30 плунжер поворачивается на некоторый угол. Таким образом, плунжер совершает сложное движение — возвратно-поступательное и вращательное. Топливо поступает из фильтра тонкой очистки в канал 27 насоса высокого давления. При нижнем положении плунжера топливо через впускное отверстие 1 (рис.5, а, схема /) поступает внутрь гильзы 4, заполняет надплунжерное пространство 2 и кольцевую проточку 12 по продольному пазу 10 и отсечной кромке 11. При подъеме плунжера 3 (схема 2) топливо вначале вытесняется из надплунжерного пространства через впускное отверстие обратно в топливоподводящий канал. Затем, когда это отверстие перекроет плунжер, топливо сжимается в надплунжерном пространстве. При достижении давления 1000—1800 кН/м² (10—18 кгс/см^а) нагнетательный клапан 5 поднимается вверх, сжимая пружину, и пропускает топливо из надплунжерного пространства в штуцер 6, откуда оно поступает к форсунке. Дальнейшее движение плунжера вверх сопровождается повышением давления до 15 000+⁵⁰⁰ кН/м² (150+⁵ кгс/см²), при котором игла форсунки, приподнимаясь,   открывает   проход   топливу,   впрыскиваемому   в   камеру

сгорания.

Впрыск топлива из форсунки в камеру сгорания продолжается до тех пор, пока отсечная кромка 11 движущегося вверх плунжера не начнет открывать перепускное отверстие 13 (схема 3), соединяющее надплунжерное пространство с топливоотводящим каналом. Вследствие этого давление в надплунжерном пространстве резко падает, так как топливо перетекает в указанный канал, и нагнетательный клапан под действием пружины Садится в седло 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5 Схема  работы насосной секции:

а — плунжер с двумя продольными и отсечными кромками; б — плунжер с двумя спиральными канавками; I и IV — впуск топлива; II и V — начало подачи; 111 я VI — конец подачи; 1 — впускное отверстие; 2 — надплунжерное пространство; 3 — плунжер; 4 — гильза плунжера; 5 —нагнетательный клапан; 6 — штуцер; 7 — седло нагнетательного клапана; 8 — разгрузочный поясок клапана; 9 — прокладка; 10 — продольный паз плунжера; 11— отсечная кромка плунжера; 12 — кольцевая проточка;   13 -- перепускное отверстие;   14 — осевое отверстие  в  плунжере;   15 радиальное отверстие; 16 — спиральные канавки на плунжере

 

Для устранения подтекания топлива в камеру сгорания через  иглу форсунки необходима мгновенная посадка иглы в седло, т. е. быстрая отсечка подачи топлива в цилиндр. Это обеспечивается конструкцией нагнетательного клапана, имеющего разгрузочный поясок 8, который при посадке клапана на седло способствует быстрому увеличению объема пространства за клапаном, что приводит к резкому падению давления в пространстве между клапаном и форсункой. Поясок клапана и седло (при опускании клапана вниз) работают как поршневая пара. Топливный насос, имеющий плунжеры с двумя спиральными канавками (рис. 5, б), в основном работает так же, как и описанный выше насос, но с незначительным отличием. Подача топлива плунжером к форсунке продолжается до тех пор, пока верхняя кромка левой спиральной канавки 16 не начнет открывать перепускное отверстие 13 (схема VI). Топливо из надплунжерного  пространства по осевому   14  и радиальному  15 отверстиям и спиральной канавке 16 перетекает через отверстие 13 в топливоотводящий канал. Нагнетательный клапан работает так же, как и нагнетательный клапан насоса рассмотренной выше конструкции.

Режим работы дизеля зависит  от количества топлива, подаваемого в цилиндры секциями насоса за один ход плунжера. Это изменение в подаче топлива происходит при повороте плунжеров в гильзах на некоторый угол.

Схема изменения количества топлива, подаваемого отдельной  секцией насоса, приведена на рис. 6. Если смотреть на плунжер сверху, то поворот его против часовой стрелки сопровождается увеличением количества подаваемого топлива. При вдвижении рейки в насос плунжеры всех секций одновременно поворачиваются в положение, соответствующее максимальной подаче (рис. 6, а). В этом случае расстояние А от отсечной кромки плунжера 1 до перепускного отверстия 2 будет наибольшим, а следовательно, и ход плунжера, при котором происходит впрыск топлива через форсунку, также будет максимальным. Перепускное отверстие открывается позднее.

Выдвижение  рейки и",- корпуса насоса сопровождается поворотом всех плунжеров по часовой стрелке и уменьшением подачи топлива в цилиндры дизеля. На рис. 120, б показано положение плунжера, соответствующее половинной (от максимально возможной величины) подаче топлива, так как расстояние А _г от отсечной кромки плунжера до отверстия 2 вдвое меньше расстояния А, соответствующего максимальной подаче. Следовательно, перепускное отверстие открывается раньше.

При рейке, выдвинутой из корпуса насоса до отказа, подача топлива  насосом прекращается, так как продольный паз 4 на головке плунжера на всем протяжении его хода будет соединять надплунжерное пространство с перепускным отверстием 2 (рис. 6 в).

При повороте плунжера против часовой стрелки (см. рис. 5, б), если смотреть сверху, увеличивается количество подаваемого топлива, так как левая спиральная канавка позднее открывает перепускное отверстие 13, а при повороте плунжера по часовой стрелке подача топлива уменьшается.

При совмещении радиального отверстия 15 плунжера с перепускным 13 полностью прекращается подача топлива отдельной секцией насоса. Если рейка выдвинута из корпуса, то топливный насос высокого давления не подает топлива к форсункам, и двигатель останавливается («нулевая» подача насоса). Впускное отверстие 3 (рис. 6), через которое топливо поступает в надплунжерное пространство, плунжер всегда перекрывает в одном и том же положении по высоте.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, при повороте плунжера изменяется момент окончания подачи и количество подаваемого топлива, а момент начала под а ч и топлива насосом остается неизменным. Момент начала подачи топлива регулируют болтом 36 (см. рис. 4), ввернутым в верхний торец толкателя 38. Если болт вывертывать, то при повороте кулачкового вала толкатель раньше будет поднимать плунжер и топливо будет раньше подаваться к форсунке, т. е. угол начала подачи топлива насосом увеличится (ранняя подача). При ввертывании болта в толкатель этот угол уменьшается (поздняя подача). Так регулируют угол опережения подачи топлива для одной секции насоса.

Если поворачивать кулачковый вал 3, то можно изменять угол опережения подачи топлива для всего насоса. При повороте кулачкового вала ^-сторону вращения угол опережения подачи топлива увеличивается, а при повороте этого вала в сторону, противоположную его вращению, указанный угол уменьшается. Поворот кулачкового вала в процессе работы двигателя осуществляется автоматически центробежной муфтой опережения впрыска топлива.

Насос начинает подавать топливо в цилиндр тогда, когда  кривошип коленчатого вала не доходит на некоторый угол до в. м. т. Этот угол называется углом начала подачи топлива или углом опережения подачи топлива насосом. Момент начала подачи топлива насосом определяется нагнетательным клапаном, а момент впрыска топлива — форсункой.

Начало подачи топлива насосом и начало впрыска топлива форсункой не совпадают, так как форсунка позднее насоса начинает подавать топливо в цилиндр двигателя из-за некоторого расширения топливопроводов, незначительной сжимаемости топлива и небольших утечек топлива в насосе и форсунке.

Форсунка. Как уже известно, насос подает топливо в камеру сгорания через форсунки. Они обеспечивают поступление топлива в камеру сгорания при определенном давлении и в мелкораспыленном виде.

На дизелях применяют  форсунки нескольких типов — открытые или закрытые, с распылителем, имеющим одно отверстие (сопло) или несколько. Закрытые форсунки могут быть штифтовые или бесштифтовые.

На дизелях  ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 применяются закрытые, бесштифтовые форсунки (рис. 7). Форсунка называется закрытой, потому что отверстие в распылителе 4 закрыто иглой / и оно только в момент впрыска топлива сообщается с камерой сгорания. Для выхода топлива распылитель имеет четыре боковых отверстия диаметром 0,34 мм.

Форсунка на дизеле устанавливается  в латунный стакан 24 головки 25 блока. Под торец накидной гайки 5 крепления распылителя установлена медная шайба 2, предотвращающая прорыв газов.

Каждая форсунка укреплена  отдельной скобой, имеющей лапки, которые опираются на буртик колпака 15. В месте соединения штуцера 20 форсунки с головкой блока и колпаком головки установлен резиновый уплотнитель  19.

Накидная гайка 5 прижимает тщательно притертые поверхности торцов распылителя и корпуса 8 форсунки, обеспечивая необходимую герметичность соединения. Внутри корпуса форсунки проходит штанга 9, на верхнем конце которой закреплена тарелка 10. Пружина И, упираясь одним концом в винт 12, а другим в тарелку 10, через штангу 9 прижимает иглу / к распылителю. В штангу с нижней стороны запрессован шарик 7, с помощью которого достигается плотная посадка иглы на седло.

Винт 12, ввернутый в стакан 13 пружины, закреплен от самоотвертывания контргайкой 14 и закрыт колпаком 15. Прокладка 16 уплотняет соединение между  колпаком и корпусом форсунки.   В  корпус 8 форсунки

запрессовано два штифта б для правильной установки распылителя.

Топливо подводится к форсунке через штуцер 20 с сетчатым фильтром 18 и поступает по наклонному каналу 21 в кольцевую проточку 22 распылителя.