2.1.4. Система питания двигателя. Устройство

Система питания двигателя (рис.19) включает узлы, детали и агрегаты, предназначенные для тщательной очистки и равномерного распределения по цилиндрам строго дозированных порций топлива.
Система питания работает следующим образом. Топливо из топливного бака 4 засасывается топливоподкачивающим насосом 5 через фильтр 3 грубой очистки топлива. Из насоса топливо поступает в фильтр 1 тонкой очистки, в котором оно окончательно очищается от мельчайших загрязнений и затем поступает в насос 6 высокого давления. Из насоса дозированные порции топлива подаются по топливопроводам высокого давления в форсунки для впрыска в цилиндры. Топливоподкачивающий насос подает к насосу высокого давления топлива больше, чем необходимо для работы двигателя. Излишки топлива отводятся через перепускной клапан топливного насоса обратно в топливный бак. Перепускной клапан, отрегулированный под давление топлива 0,5-1.0кгс/см², создаёт постоянное давление топлива в каналах насоса, что обеспечивает хорошие условия заполнения надплунжерного пространства топливом независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Кроме того, циркуляция через перепускной клапан способствует удалению пузырьков воздуха, которые при попадании в подплунжерное пространство насоса могут отрицательно на величину подачи топлива. Удалению пузырьков воздуха из топлива способствует также непрерывная циркуляция топлива через жиклёр фильтра тонкой очистки и по топливопроводу в бак. Топливо, просачивающееся в полость пружины форсунки через зазор между иглой и распылителем, отводится в топливный бак.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) (рис.20). Плунжерного типа, приводится в действие от распределительного вала через шестерню привода топливного насоса. Насос имеет восьми насосных секций, объединенных в общем, алюминиевом корпусе 10 с общим приводом их от кулачкового валика 16. Вместе с насосом высокого давления в этом агрегате объединены муфта автоматического опережения впрыска, которая закреплена на переднем конце кулачкового валика, регулятор частоты вращения, размещённый в корпусе 12, и топливоподкачивающий насос 13. Основным рабочим элементом каждой насосной секции является плунжерная пара, подающая топливо к форсунке и состоящая из плунжера 46 и втулки 52. Плунжер и втулку обрабатывают с высокой точностью и спаривают друг с другом не методом совместной притирки, а методом селективной (выборочной по размеру) сборки. Подобранную на заводе плунжерную пару в дальнейшем раскомплектовывать нельзя: детали заменяют только комплектом. Каждый топливный насос комплектуется плунжерными парами одной размерной группы.
Нижняя часть плунжера имеет два направляющих выступа, входящих в пазы поворотной втулки 45, установленной на втулке плунжере. На поворотной втулке стяжным болтом закреплён зубчатый венец 48, находящийся в зацеплении с рейкой 8 топливного насоса. Эта рейка передвигается регулятором; при этом повертываются все поворотные втулки, а, следовательно, и плунжеры во втулках всех восьми насосных секций. Таким образом, изменяется количество подаваемого топлива.
Необходимое положение рейки к зубчатому венцу определяется стопорным винтом, входящим в продольный паз рейки. Угловым смещением поворотной втулки 45 относительно зубчатого венца 43 при ослабленном винте 44 регулируется подача топлива каждой секцией насоса.
Под действием пружины 47 плунжер нижней головкой через верхнюю тарелку 26 пружины толкателя плотно прижимается к головке регулировочного болта 49, ввернутого в толкатель 51 плунжера. Другой конец пружины 47 опирается на нижнюю тарелку 48, установленную в кольцевую выточку корпуса насоса. Толкатель роликом 54 прижимается к кулачку валика 16 и от поворота фиксируется осью 52 ролика, выступы которой входят в пазы на расточках в корпусе насоса. Ролик толкателя имеет плавающую втулку. Под действием кулачка валика 16 насоса и пружины 47 плунжер совершает во втулке возвратно-поступательное движение. Регулировочный болт 49, ввернутый в толкатель, стопориться контргайкой 50 и служит для регулировки начала подачи топлива. На верхнем торце втулки 42 плунжера установлен нагнетательный клапан 39, прижимаемый к седлу 41 пружиной 38. Нагнетательный клапан служит для разобщения нагнетательного и всасывающего трубопроводов при ходе плунжера вниз. Нагнетательные клапаны так же, как и плунжерные пары, по гидравлической плотности делятся на две группы. Топливные насосы комплектуют нагнетательными клапанами только одной группы. Раскомплектовка пары клапан – седло в процессе эксплуатации недопустима так же, как и плунжерной пары.
Осевое перемещение кулачкового валика 16 в подшипниках допускается в пределах 0,01-0,07мм. Для устранения излишнего перемещения валика служит набор регулировочных прокладок 21.
Рейка 8 топливного насоса перемещается в направляющих втулках, запрессованных в корпус насоса. Выступающий из насоса конец рейки защищён втулкой 5, в которую ввернут винт 6, ограничивающий мощность двигателя во время обкатки. Этот винт законтрен проволокой и опломбирован.
В верхней части насоса имеются каналы для подвода и отвода топлива, по которым оно поступает к плунжерным парам. Избыточное количество топлива отводится через перепускной клапан 9.
Топливо, подаваемое подкачивающим насосом, поступает через входное отверстие во втулке плунжера в надплунжерное пространство. При движение плунжера вверх топливо вначале перетекает обратно в топливоподающий канал до тех пор, пока верхняя кромка торца плунжера не перекроет входное отверстие. Топливо начинает сжиматься, и при давлении 10-18кгс/см² нагнетательный клапан, преодолевая сопротивление пружины, поднимается, а топливо поступает в топливопровод высокого давления к форсунке. При дальнейшем движении плунжера 46 вверх давление в топливопроводе возрастает и при движении величины 200кгс/см² происходит впрыск топлива форсункой в камеру сгорания. Продолжая двигаться вверх, плунжер своей винтовой кромкой открывает выходное отверстие во втулке, соединенной с выходным каналом. По мере открывания выходного отверстия давление под плунжером резко уменьшается, а нагнетательный клапан под действием пружины начинает закрываться. При движении плунжера вниз под действием пружины толкателя надплунжерное пространство заполняется топливом и процесс повторяется.
Количество топлива, подаваемого каждой секцией за один ход плунжера, определяется длиной хода нагнетания. Длина хода нагнетания изменяется поворотом плунжера относительно его втулки, т.е. изменением положения винтовой отсечкой кромки плунжера относительно выходного отверстия втулки.
Таким образом, дозирование количества подаваемого топлива осуществляется изменением не начала, а конца подачи топлива.

Форсунка(рис.21). Предназначена для впрыска в камеру сгорания двигателя топлива в мелко распыленном состоянии. На двигателе установлены форсунки закрытого типа с многодырчатым распылителем и гидравлически управляемой иглой. Форсунки расположены в головке цилиндров (в латунных стаканах) против каждого цилиндра между клапанами и закреплены скобой. Конец распылителя форсунки входит в камеру сгорания.
Основные детали форсунки – распылитель 3 с иглой 4, пружина 9 и регулировочный винт 10 смонтированы в корпусе 1 форсунки. К нижнему торцу корпуса форсунки гайкой 2 присоединен корпус распылителя 3, внутри которого находится запорная игла. Уплотнение между торцами корпусов распылителя и форсунки достигается путем тщательной обработки этих поверхностей с последующей притиркой их без дополнительных уплотняющих деталей. Так же, как плунжерная пара и нагнетательный клапан топливного насоса, распылитель с иглой подбирают парами, и раскомплектовка их в процессе эксплуатации не допускается.
В нижней части корпуса распылителя имеются четыре сопловых отверстия, через которые топливо впрыскивается в камеру сгорания. Внутреннее отверстие корпуса распылителя внизу переходит в конус, который служит седлом под уплотняющий конус иглы. Распылитель зафиксирован относительно корпуса форсунки двумя штифтами 6.

В верхнюю часть корпуса форсунки ввернута гайка 11, на которую навернут колпак 13 с уплотнительной шайбой 14. В гайку снизу ввернут регулировочный винт 10, упирающийся заплечиками в пружину 9. Другой конец пружины через тарелку 9 давит на штангу 7, которая нижним концом с шариком прижимает иглу к гнезду распылителя, закрывая выходное отверстие. Усилие предварительной затяжки пружины регулируется винтом 10, фиксируемым контргайкой 12.В корпусе сбоку на резьбе ввернут штуцер 15, по которому топливо подводиться к форсунке. В конце штуцера установлен сетчатый фильтр 17 для последней очистки топлива перед поступлением к игле. Резиновое уплотнение 18 н а штуцере служит для герметизации пространства головки цилиндров в месте, где штуцер прикрывается крышкой головки. Под торец гайки распылителя подложена медная гофрированная шайба, предотвращающая прорыв газов.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала (рис.22). Всережимный, центробежного типа, изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки, поддерживая заданную водителем частоту вращения коленчатого вала двигателя. Установлен в задней части топливного насоса высокого давления и приводится в действие от кулачкового вала посредством шестерен.
На конусе кулачкового вала установлена ведущая шестерня 20. Вращение от вала насоса на ведущую шестерню передаётся через резиновые сухари 19. Ведомая шестерня выполнена как одно целое с валиком 16 державки грузов и установлена в стакан 15 на двух шарикоподшипниках. На валик 16 напрессована державка грузов 7, на осях которой качаются грузы 22. Грузы своими роликами упираются в торец муфты 27, которая через упорный подшипник и пяту 37 передаёт усилие грузов силовому рычагу 43, подвешенному вместе с двуплечим рычагом 5 на ось 11. Муфта с упорной пятой в сборе одним концом опирается через 27 шариков на направляющую поверхность державки, а за второй конце подвешена на серьге 39, закрепленной на силовом рычаге 43.

Пята регулятора связана общей осью с рычагом 35 рейки и через тягу 13 с рейкой 12 топливного насоса. К верхней части рычага рейки присоединена пружина 24 рычага рейки, а в нижнюю часть запрессован палец, который входит в паз кулисы 34.
Вал 25 жестко связан с рычагом управления 2 и рычагом 8 пружины. За рычаг пружины и двуплечий рычаг 5 зацеплена пружина 6 регулятора, усилие которой передаётся с двуплечего рычага на силовой через регулировочный винт 3. На силовом рычаге имеется регулировочный болт 40, который упирается в вал рычага регулятора.
Скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом управления 2, который посредством тяг связан с педаль управления подачи топлива. При нажатии на педаль рычаг 2 поворачивается на некоторый угол и через жестко связанный с ним рычаг 8 вызывает натяжение пружины 6, под действием которой рейка перемещается в сторону увеличения подачи топлива и частота вращения коленчатого вала двигателя возрастает. Это происходит до тех пор, пока центробежная сила грузов не уровновесит силу натяжения пружины 6, т.е до установления устойчивого режима работы двигателя.

Муфта опережения впрыска топлива (рис.23). Предназначена для автоматического изменения момента впрыска топлива в цилиндры в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Установлена на кулачкового вала насоса высокого давления и изменяет момент впрыска топлива за счёт дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время работы в ту или другую сторону относительно вала привода насоса (максимальный угол поворота ±6°). 

Топливоподкачивающий насос (рис. 24). Поршневого типа, установлен на ТНВД и приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала. В корпусе 1 насоса размещен поршень 2, пружина 3 поршня, упирающаяся одним концом в поршень, другим в пробку 5, всасывающий 25 и нагнетательный 14 клапаны, которые прижаты к сёдлам 26 пружинами 15. Полость корпуса насоса, в которой перемещается поршень, соединена каналами с полостями над всасывающим и нагнетательным клапанами.
Привод поршня осуществляется толкателем 9 через шток 7. Ролик 13 толкателя вращается на плавающей оси 12, застопорённой от продольного перемещения сухарями 11. Одновременно сухари, перемещаясь в пазах корпуса 1 насоса, предотвращают толкатель от разворота. Пружина 8, упирающаяся во втулку 6, прижимает толкатель к эксцентрику. Шток 7 перемещается в направляющей втулке 6, которая завёрнута на специальном клее в корпус насоса. Шток и втулка представляют собой прецизионную пару.
На топливоподкачивающий насос установлен ручной подкачивающий насос. Уплотнением между корпусом 18 цилиндра насоса и цилиндром 19 служит резиновая прокладка 23, которая при навёрнутой на цилиндр рукоятке 22, одновременно уплотняет зазор между поршнем 20 и корпусом 18.

Фильтр грубой очистки топлива (рис.25). Расположен непосредственно в топливном баке, состоит из корпуса 5 с крышкой 3 и фильтрующего элемента 6. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается резиновой прокладкой 1. Фильтрующий элемент 6 состоит из металлического каркаса с отверстиями, на который навит в несколько слоёв ворсистый хлопковый шнур.

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 26). Состоит из корпуса 5 с приваренным к нему стержнем 6, крышки 8 и фильтрующего элемента 4. Корпус с крышкой соединён болтом 12, под головку которого поставлена уплотнительная прокладка 12. В крышку ввёрнут жиклёр 11, через который сливается часть топлива вместе с воздухом, попавшим в топливо проводы низкого давления. Сменный фильтрующий элемент пружиной 3 прижимается к крышке. С торцевых поверхностей фильтрующий элемент укреплён прокладками.