Секционные топливные насосы с простыми секциями называются рядными или многоплунжерными и обозначаются заводами-изготовителями по-разному.

Например, буквы и цифры в марке насоса ЛСТН-49010 обозначают: Л — левое исполнение, С — скоростной, Т — топливный, Н — насос, 4 — четырехплунжер-ный, 90 — диаметр плунжера 9 мм, 10 —ход плунжера 10 мм. Буквы и цифры в марке УТН-5ПА расшифровываются так: У — унифицированный, Т — топливный, Н — насос, 5 — номер модификации, П — правого исполнения, А — модернизированный.

Устройство секции (насосного элемента). Основные детали секции — плунжер (рис. 22, а, б) и гильза — изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны одна к другой. Над гильзой 6 установлен нагнетательный клапан с пружиной.

В верхней части гильзы имеются два отверстия: впускное (верхнее), предназначенное для входа топлива вовнутрь гильзы, и перепускное (расположенное ниже, на противоположной стороне гильзы), служащее для отвода из полости гильзы излишнего топлива.

На верхнем конце плунжера сделана винтовая канавка и просверлены радиальный и осевой каналы. При помощи всех этих устройств регулируется количество топлива, подаваемого насосом.

Поворачивается плунжер вокруг своей оси гладкой рейкой через хомутик и поводок плунжера или зубчатой рейкой, воздействующей на зубчатый венец и втулку.

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и пружины.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на ролик толкателя и перемещает его вверх. Толкатель, в свою очередь, поднимает плунжер, сжимая при этом пружину. Когда кулачок опускается и тем самым прекращает подъем плунжера, сжатая пружина, распрямляясь, заставляет плунжер и толкатель также перемещаться вниз.

Таким образом, во время работы топливного насоса плунжер все время совершает возвратно-поступательное движение.

Действие секции (насосного элемента). Когда плунжер находится в н. м. т., топливо, подаваемое подкачивающим насосом через впускное отверстие, заполняет полость гильзы. При движении вверх плунжер закроет оба отверстия в гильзе и давление топлива в полости гильзы повысится. Нагнетательный клапан при этом откроет топливу выход вверх, и оно по топливопроводу через форсунку поступит в камеру сгорания дизеля.

Как только винтовая канавка плунжера откроет нижнее перепускное отверстие, топливо из надплунжерного пространства по осевому и радиальному каналам начнет перетекать через перепускное отверстие в отводящий канал. Давление над плунжером при этом упадет, нагнетательный клапан под действием пружины сядет на свое гнездо и подача топлива к форсунке прекратится. При последующем вращении кулачкового ва’ла топливного насоса процесс подачи топлива повторится.

Рис. 1. Простая секция топливного насоса высокого давления:
а, б — варианты конструкции; 1 — кулачок; 2— толкатель; 3, 16 — рейки; 4 — плунжер; 5, 8 — пружины; 6 — гильза; 7 — нагнетательный клапан; 9 — радиальный канал; 10 — хомутик; 11 — поводок; 12 — осевой канал; 13 — впускное отверстие; 14 — перепускное отверстие; 15 — винтовая канавка; 17 — зубчатый венец; 18 — втулка.

Рис. 2. Схема действия простой секции топливного насоса высокого давления:
1 — нагнетательный клапан; 2 — впускное отверстие; 3 — гильза; 4 — плунжер; 5 — поводок; 6 — винтовая кромка; 7 — радиальный канал; 8 — перепускное отверстие; I, II, III, IV и V — различные положения плунжера в гильзе.

Если плунжер повернуть по часовой стрелке до отказа, то наступит такое положение, при котором отверстие радиального канала расположится против перепускного отверстия, одновременного перекрытия обоих отверстий не произойдет и подача топлива прекратится — дизель работать не будет. Таким способом останавливают работающий дизель.

Чтобы иметь представление о том, как влияет поворот плунжера на подачу топлива насосным элементом, решим небольшую задачу.

На рисунке 2, показано, как меняется активный ход плунжера (т. е. ход, при котором происходит подача топлива). Определим количество топлива G (г), подаваемого элементом при двух различных положениях плунжера в гильзе, зависящих от положения поводка (а или б). При этих положениях, как видно из рисунка, рабочий ход плунжера изменяется от 1 = 0,2 см до / = 0,1 см.

Устройство топливного насоса рассмотрим на примере универсального топливного насоса, устанавливаемого на различных дизелях.

Основой насоса служит корпус, отлитый из алюминиевого сплава. В нижней части корпуса на шариковых подшипниках установлен кулачковый, а над ним в соответствующих гнездах — толкатели. В верхней части корпуса в соответствующих выточках помещены гильзы топливных секций с плунжерами и нагнетательные клапаны с седлами.

Рис. 3. Секционный простой топливный насос: а — общий вид; б — схема смазки насоса; 1 — толкатель; 2 — рейка; 3 — зубчатый венец; 4 — плунжер; 5 — гильза; 6 — нагнетательный клапан; 7, 13 — каналы; 8 — трубка; 9 — полый болт; Ю — корпус; 11 — регулятор; 12 — кулачковый вал; 14 — перепускной клапан; А, Б — пробки.

Поворот всех четырех плунжеров производится одновременно рейкой через зубчатые венцы. Рейка соединена с регулятором, укрепленным с правой стороны корпуса топливного насоса.

Топливо в насос поступает по трубке, а для подвода его к плунжерным парам и отвода излишнего топлива от них сделаны каналы. В каналах перепускной клапан поддерживает нужное давление в пределах от 0,07 до 0,12 МПа. При увеличении давления сверх нормы клапан открывает отверстие и перепускает топливо через полый болт и трубку в подкачивающий насос.

Над каждым из кулачков располагается толкатель с роликом. Этот ролик при вращении кулачкового вала катится по профилю кулачка и заставляет толкатель подниматься, а также опускаться в прежнее положение под действием пружины.

Смазывают подшипники кулачкового вала, толкатели и детали регулятора у разных топливных насосов по-разному. У одних масло заливают через отверстие, закрываемое пробкой А, до уровня отверстия, закрываемого пробкой Б. У других насосов масло из масляной магистрали двигателя по сверлениям в установочном фланце и в корпусе насоса под давлением попадает в зазор между корпусом и толкателем и заполняет полость насоса. Из этой полости по специальному каналу масло перетекает в полость регулятора. По достижении нужного уровня масло по продольному каналу в корпусе насоса сливается через картер распределительных шестерен в картер двигателя.

Секционные топливные насосы со сложными секциями называют насосами распределительного типа, а иногда и одноплунжерными. Предприятия-изготовители обозначают их двояко, например 211.1111004 или НД21/41, 212.111104 или НД21 /2—4: НД — насос дизельный, 21 — индекс обозначения односекционной модели насоса, 211 или 212 — индекс обозначения модификации односекционной модели, 1111 —номер типовой подгруппы (топливный насос), 004 — порядковый номер в пределах типовой подгруппы, 41—для четырехцилиндровых двигателей, 2—4 для двухцилиндровых двигателей.

Устройство секции. Насосный элемент состоит из головки, в центральном отверстии которой установлен плунжер с осевым и радиальным каналами для прохода топлива.

Рис. 4. Сложная секция топливного насоса:
1, 19 — кулачки; 2 — ролик; 3 — пружина; 4 — зубчатая втулка; 5 — плунжер; 6 — дозатор; 7, 11, 14, 15 — каналы; 8 — штуцер; 9 — нагнетательный клапан; 10 — головка; 12 — привод дозатора; 13 — толкатель; 16 — обратный клапан; 17, 18 — шестерни.

Головка и плунжер изготовлены из высококачественной стали и тщательно подогнаны один к другому с зазором 0,0010…0,0022 мм.

В верхней части головки сделаны каналы для подвода топлива и для отвода его в штуцеры, в которых расположены нагнетательный и обратный клапаны. В средней части головки в специальном окне на плунжер надет дозатор. Дозатор при помощи привода можно в некоторых пределах передвигать вверх и вниз по плунжеру.

Привод насосного элемента состоит из кулачкового вала с кулачком, толкателя с роликом и зубчатой втулки, получающей вращение от промежуточной шестерни, приводимой во вращение шестерней, жестко сидящёй на валике регулятора.

Форма кулачка зависит от числа цилиндров, которые обслуживает данная секция. Например, кулачок устанавливают на насосе, обслуживающем четырехцилиндровые двигатели, а кулачок — на насосах односекционных для трехцилиндровых двигателей и на двухсекционных для шестицилиндровых двигателей.

Действие секции. При вращении кулачкового вала кулачок поднимает толкатель, а вместе с ним и плунжер. Пружина при этом сжимается. После того как выступ кулачка пройдет в. м. т., пружина 3, распрямляясь, заставит опускаться и плунжер с толкателем. Одновременно с этим под действием зубчатой втулки плунжер совершит поворот на 1/4 оборота.

Когда плунжер находится в н. м. т., топливо через впускное отверстие заполнит внутреннюю полость втулки. При вращении кулачка плунжер толкателем перемещается вверх и одновременно под действием зубчатой муфты поворачивается вокруг своей оси. В тот момент, когда верхний конец плунжера перекрывает впускное отверстие втулки, радиальное отверстие плунжера устанавливается против одного из отверстий во втулке. Через это отверстие топливо проходит в канал и, открывая своим давлением нагнетательный и обратный клапаны, направляется по топливопроводу к форсунке, которая подает его в распыленном виде в камеру сгорания первого цилиндра двигателя.

Когда радиальный канал плунжера выходит из дозатора, начинается слив топлива в подкачивающий насос. Давление в каналах падает, клапан закрывает проход топливу, а клапан немного приоткрывается и тем самым разгружает трубопровод от избыточного давления. Подача топлива в цилиндр прекращается.

Рис. 5. Секционный сложный топливный насос:
а —схема действия секции; б — схема действия насоса; 1 — плунжер; 2 — дозатор; 3,6 — каналы; 4,9 — отверстия; 5 — полость; 7, 8 — клапаны; 10 — толкатель; II — кулачок; 1, II, III, IV — отдельные моменты работы секции.

При дальнейшем вращении кулачкового вала и набегании на ролик толкателя следующего выступа кулачка процесс повторяется с той только разницей, что плунжер за это время успевает повернуться на ‘Д оборота вокруг своей оси и верхнее радиальное отверстие 9 в плунжере разместится против отверстия в гильзе, соединенного со следующим каналом. По этому каналу топливо поступает к форсунке третьего цилиндра. При набегании третьего выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке четвертого цилиндра. И, наконец, при набегании четвертого выступа кулачка топливо подается в канал и через него к форсунке второго цилиндра. Этим обеспечивается своевременная и правильная подача топлива в цилиндры дизеля с порядком работы 1—3—4—2.

Если дозатор поставить в самое низкое положение, то отсечное отверстие не будет закрываться и насос прекратит подачу топлива к форсункам — дизель остановится. Во время работы дизеля перемещением дозатора управляет регулятор частоты вращения, поддерживающий режим работы дизеля, установленный трактористом при помощи рычага акселератора.

Устройство топливного насоса с такими секциями рассмотрим на примере насоса НД-21/41 односекционного, распределительного типа, предназначенного для установки на четырехцилиндровые дизели.

Основной частью насоса служит алюминиевый корпус, в нижней части которого на шариковых подшипниках укреплен кулачковый вал с кулачком, имеющим четыре выступа. Над кулачком расположен толкатель, приводящий в действие насосную секцию насоса. Вращение плунжера секции осуществляется через вал регулятора. С кулачковым валом соединен вал с эксцентриком для привода в действие топливного насоса низкого давления. На боковой стенке корпуса насоса укреплен механизм управления подачей топлива путем передвижения дозатора на плунжере вверх или вниз.

В насосах этого типа, устанавливаемых на дизели с турбокомпрессором, дополнительно используют специальное устройство — ограничитель дымления (ОД).

Ограничитель дымления. Назначение. Во время пуска и набора нужной частоты вращения в цилиндры дизеля поступает воздуха значительно меньше, чем при работе дизеля, когда турбокомпрессор направляет в цилиндры достаточное количество воздуха. Это приводит к тому, что топливный насос, отрегулированный на подачу топлива в цилиндры, заполненные большим количеством воздуха, подает топлива больше, чем оно может там сгореть, а это, в свою очередь, вызывает появление из выпускной трубы черного дыма и перегрев деталей дизеля. Чтобы избежать этого, необходимо в момент пуска и набора оборотов коленчатым валом дизеля и турбокомпрессора снижать количество топлива, подаваемого насосом в цилиндры. Эту задачу и выполняет огра-ничитель дымления.

Устройство и действие. ОД состоит из коробки, внутри которой находится диафрагма, подвижного упора, штока и пружины. Полость А внутри коробки соединена трубкой с впускным коллектором дизеля.

Рис. 6. Секционный топливный насос со сложными секциями:
а — общий вид; б — ограничитель дымления; 1 — механизм управления подачей топлива; 2 — дозатор; 3— корпус; 4 — насосная секция; 5 — регулятор; 6, 8 — валы; 7— эксцентрик; 9 — кулачок; 10 — кулачковый вал; 11, 17 — штоки; /2 —упор; 13 — коробка; 14 — трубка; 15 — диафрагма; 16 — пружина; 18 — рычаг; 19 — впускной коллектор дизеля; А — полость.

Когда дизель не работает, пружина через шток ставит упор в такое положение, при котором он упирается в рычаг и удерживает его, не позволяя тем самым корректору увеличить цикловую подачу топлива. Когда же работающий дизель установится на заданный режим, турбокомпрессор наберет нужные обороты, давление в коллекторе повысится и передастся по трубке в полость А ограничителя дымления. Воздух при этом будет давить на диафрагму, сожмет пружину и через шток повернет упор так, что он освободит рычаг, который после этого войдет в соприкосновение со штоком корректора и обеспечит нормальную (более высокую) подачу топлива насосом.

—

Топливный насос под большим давлением подает через форсунки в камеру сгорания необходимые порции топлива в строго определенные моменты. По принципу действия топливные насосы, применяемые на автомобильных двигателях, относятся к золотниковому типу с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один цилиндр. Топливный насос двигателя ЯМЗ-236 имеет шесть насосных секций, а топливный насос двигателя ЯМЗ-238 — восемь секций, объединенных в общем корпусе.

Топливные насосы высокого давления двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238, расположенные между рядами цилиндров, приводятся в действие от блок-шестерни распределительного вала. За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот, при этом топливо подается во все цилиндры.

На рис. 7 показан топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236. На алюминиевом корпусе насоса укреплен корпус топливоподкачивающего насоса. Муфта автоматического опережения впрыска топлива и регулятор числа оборотов коленчатого вала объединены с насосом высокого давления в один агрегат.

Корпус насоса горизонтальной перегородкой разделен на две части — верхнюю и нижнюю. В нижней части расположены кулачковый вал и толкатели, а в верхней части — насосные секции. В горизонтальной перегородке имеются шесть отверстий и пазы для установки и направления движения толкателей.

Кулачковый вал приводит в действие шток поршня топливоподкачивающего насоса и через ролики 30 толкателей — плунжеры. В толкатели ввернуты регулировочные болты, имеющие контргайки. В нижнюю часть корпуса насоса, где вращается кулачковый вал, наливается масло, уровень которого контролируется указателем.

Плунжер и гильза 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 гильзои не должен превышать 0,0015—0,0020 мм. Положение гильзы в насосе фиксируется винтом. В верхней части гильзы имеется впускное и перепускное отверстия. Плунжер может перемещаться в вертикальном направлении внутри гильзы и поворачиваться с помощью двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки. Последняя, в свою очередь, поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с рейкой. В продольный паз рейки входит стопорный винт, определяющий ее положение по отношению к зубчатому венцу.

Рис. 7. Топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236:

Головка плунжера имеет кольцевую проточку, продольный паз и спиральную отсечную кромку. На нижнем конце плунжера сделана кольцевая проточка для нижней опорной тарелки пружины. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку, установленную в кольцевой выточке корпуса.

В верхней части каждой секции насоса помещается штуцер с седлом, нагнетательным клапаном, пружиной и упором нагнетательного клапана. От штуцера через ниппель топливо поступает в топливопровод, ведущий к форсунке. Плунжер, гильза, нагнетательный клапан и его седло изготовлены из качественной стали с высокой точностью, и раскомплектовывать эти пары нельзя. Для выпуска воздуха из насоса служит отверстие, закрываемое пробкой.

Все секции топливного насоса высокого давления работают одинаково, поэтому рассмотрим работу одной из них. При вращении кулачкового вала насоса кулачок набегает на ролик толкателя, который поднимается, сжимает пружину и перемещает плунжер вверх в гильзе. 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 плунжер поворачивается на некоторый угол. Таким образом, плунжер совершает сложное движение — возвратно-поступательное и вращательное.

Топливо поступает из фильтра тонкой очистки в канал насоса высокого давления. При нижнем положении плунжера топливо через впускное отверстие поступает внутрь гильзы, заполняет надплун-жерное пространство и кольцевую проточку по продольному пазу и отсечной кромке. При подъеме плунжера топливо вначале вытесняется из надплунжерного пространства через впускное отверстие обратно в топливоподводящий канал. Затем, когда это отверстие перекроет плунжер, топливо будет сжиматься в надплунжерном пространстве. При достижении давления 10—18 кГ/см2 (1000—1800 кн/м2) нагнетательный клапан 5 поднимается вверх, сжимая пружину, и пропускает топливо из надплунжерного пространства в штуцер, откуда оно поступает к форсунке. Дальнейшее движение плунжера вверх сопровождается повышением давления до 150 кГ/см2 (15 000 кн/м2), при котором игла форсунки, приподнимаясь, открывает проход для топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания.

Рис. 8. Схема работы насосной секции:
а — впуск топлива; б — начало подачи; в — конец подачи;
1 — впускное отверстие; 2 — надплунжерное пространство; 3 — плунжер; 4 — гильза плунжера; 5 — нагнетательный клапан; 6 — штуцер; 7 — пружина нагнетательного клапана; 8 — разгрузочный поясок клапана; 9 — медно-фибро-вая прокладка; 10 — продольный паз плунжера; 11 — отсечная кромка плунжера; 12 — кольцевая проточка; 13 — перепускное отверстие

Впрыск топлива из форсунки в камеру сгорания продолжается до тех пор, пока отсечная кромка 11 движущегося вверх плунжера не начнет открывать перепускное отверстие 13 (рис. 152, в), соединяющее надплун-жерное пространство с топливоотводящим каналом. Вследствие этого давление в надплунжерном пространстве резко падает, так как топливо перетекает в этот канал, и нагнетательный клапан под действием пружины садится на седло.

Рис. 9. Схема изменения количества топлива, подаваемого насосной секцией:
а — максимальная подача; б — половинная полача; в — нет подачи; 1 — плунжер; 2 — перепускное отверстие; 3 — впускное отверстие; 4 — продольный паз на головке плунжера

Для устранения возможности 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, который при посадке клапана в седло способствует быстрому увеличению объема пространства за клапаном, что приводит к резкому падению давления между клапаном и форсункой.

Режим работы двигателя 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. 9. Если смотреть на плунжер сверху, то поворот его против часовой стрелки сопровождается увеличением количества подаваемого топлива. Вдвигая рейку в насос, плунжеры всех секций одновременно поворачиваются в положение максимальной подачи. В этом случае расстояние А от отсечной кромки плунжера до перепускного отверстия будет наибольшим, а следовательно, и ход плунжера, при котором происходит впрыск топлива через форсунку, также будет максимальным. Перепускное отверстие открывается позднее.

Выдвижение рейки из корпуса насоса сопровождается поворотом всех плунжеров по часовой стрелке и уменьшением подачи топлива в цилиндры

дизеля. На рис. 9, б показано положение плунжера, соответствующее половинной (от максимально возможной величины) подаче топлива, так как расстояние Ах от отсечной кромки плунжера до отверстия вдвое меньше расстояния А, соответствующего максимальной подаче. Следовательно, перепускное отверстие открывается раньше.

При рейке, выдвинутой из корпуса насоса до отказа, подача- топлива насосом прекратится, так как продольный паз на головке плунжера на всем протяжении его хода будет соединять надплунжерное пространство с перепускным отверстием. Впускное отверстие, 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 подачи топлива насосом остается неизменным. Он регулируется болтом, ввернутым в верхний торец толкателя. 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).

Насос начинает подавать топливо в цилиндр, когда кривошип его не доходит на некоторый угол до в. м. т. Этот угол называется углом момента начала подачи топлива насосом.