Технология сборки и регулировки топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя
Сборка топливной аппаратуры дизельного двигателя.
К топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания относятся узлы и механизмы, обеспечивающие очистку и подачу в цилиндры топлива в количестве, соответствующем нагрузке двигателя при заданном числе оборотов.
У карбюраторных двигателей к топливной аппаратуре относятся подкачивающие насосы, фильтры и карбюраторы; у дизелей –подкачивающие насосы, фильтры, топливные насосы, форсунки и трубопроводы.
Ниже описывается сборка топливной аппаратуры дизелей.
Для нормального распыливания топливо подается к форсункам при высоком давлении, достигающем в отдельных конструкциях дизелей 800-1000 кГ/см2, что создает особые требования к герметичности соединений трубопроводов высокого давления.
Малые зазоры в сопряжении таких важных узлов, как плунжерные пары и распылители, а также небольшие сечения распыливающих отверстий требуют тонкой очистки топлива, так как даже небольшие твердые частицы в топливе могут вызвать заклинивание деталей и забивание отверстий.
Для обеспечения равномерной нагрузки всех цилиндров многоцилиндровых двигателей требуется равномерная подача топлива всеми форсунками как при максимальной так и при частичных нагрузках.
Для удовлетворения этих требований к топливной аппаратуре необходимо тщательно выполнять все сборочные операции, выдерживать установленные в чертеже зазоры, исключать заедания в подвижных соединениях. Кроме того, следует поддерживать чистоту в сборочных цехах и на рабочих местах.
Сборка и регулировка топливных насосов высокого давления.
По конструкции топливные насосы двигателей внутреннего сгорания можно разделить на две основные группы: одноплунжерные насосы, устанавливаемые на одноцилиндровых двигателях или на каждом цилиндре многоцилиндровых двигателей, и многоплунжерные (или блочные) насосы, обеспечивающие подачу топлива во все или часть цилиндров многоцилиндрового двигателя.
Во многих конструкциях двигателей регулятор числа оборотов соединен с топливным насосом в единый узел.
Топливные насосы, устанавливаемые на двигатели разной мощности, отличаются размерами, однако на технологии процесса сборки это сказывается несущественно.
В мелкосерийном производстве сборка топливных насосов производится на стационарном сборочном месте. В крупносерийном и массовом производстве сборка узлов насосов производится на специально оборудованных рабочих местах, а общая сборка – на конвейере, где на каждой рабочей позиции выполняется определенная операция.
При следующих операциях собирают основание регулятора и буксу. Сборка заключается в установке сальников и пальца крестовины регулятора.
На тех рабочих местах, где собирают узлы для сборки регулятора, производится сборка корпуса регулятора. На крышке регулятора монтируют направляющую втулку пружины, механизм, позволяющий изменять сжатие пружины, и рукоятку изменения числа оборотов; собирают сердечник регулятора с грузами и роликами, рычаг регулятора со стаканом пружины и упорным болтом со сферической головкой и тягу рейки регулятора с пружиной.
Операция установки рейки и поворотных гильз должна выполняться очень тщательно. Рейка устанавливается во втулках корпуса и от вращения стопорится винтом. Перемещение рейки во втулках должно быть плавным, без местных заеданий, которые могут нарушить нормальную работу регулятора.
Поворотные гильзы с зубчатыми венцами устанавливают на наружную цилиндрическую поверхность втулки плунжера при среднем положении рейки; при этом ось, проходящая через разрез зубчатого венца, должна быть перпендикулярна оси рейки. Зазор между зубьями венца и рейки должен быть равномерным. Величину зазора проверяют при закрепленной рейке, путем изменения свободного хода венца, который на радиусе, равном 20 мм, должен быть в пределах 0,05-0,20 мм. Для проверки зазора пользуются индикаторным приспособлением. Щуп приспособления упирается в венец; величина свободного хода отсчитывается по индикатору. Индикаторное приспособление, закрепленное в кронштейне, на ползушка, может перемещаться по штанге, которая при помощи кронштейнов, винтов и разрезной втулки крепится в лапах корпуса насоса.
Затем в выточку корпуса устанавливают верхнюю тарелку пружины, после чего ставят на место пружину. В отверстиях корпуса размещают толкатели, на головку плунжера надевают нижнюю шайбу пружины.
На следующей позиции устанавливают кулачковый вал. В торцевые отверстия корпуса устанавливают с прокладками основание регулятора и буксу, в гнезда которых входят шарикоподшипники кулачкового вала. Основание регулятора и буксу закрепляют винтами и гайками. Для установки осевого перемещения кулачкового вала между буксой и шариковым подшипником укладывают две регулировочной шайбы разной толщины. Индикатором проверяют осевое перемещение кулачкового вала, которое должно быть равно 0,2-0,4 мм. Если оно больше, буксу снимают и ставят дополнительные регулировочные шайбы. На конические концы кулачкового вала устанавливают кулачковую муфту шестерню регулятора и закрепляют их гайками.
Затем производят регулировку зазора между торцами плунжеров и седлами нагнетательных клапанов, который должен быть равен 0,4-1,0 мм. Зазор устанавливают при максимальном подъеме толкателя кулачком.
На следующей позиции производят сборку регулятора. На палец надевают сердечник с грузами и проверяют зазор между зубьями шестерни привода регулятора и сердечника. Зазор должен быть в пределах 0,15-0,3 мм при всех положениях кулачкового вала. На выступающий конец рейки помещают тягу с пружиной, в отверстие пальца крестовины – муфту регулятора. Затем к основанию регулятора крепят корпус регулятора с рычагом; между основанием и корпусом должна быть расположена прокладка. Тягу рейки соединяют с рычагом. К торцевой плоскости корпуса регулятора винтами прикрепляют крышку регулятора с механизмом регулировки числа оборотов. Во втулку, закрепленную на крышке, и стакан перед закреплением крышки устанавливают главную пружину регулятора.
На последней позиции конвейера производят установку подкачивающего насоса, боковой крышки, пробок, заглушек и других мелких деталей.
Собранный топливный насос до установки на двигатель подвергают обкатке и регулировке. Обкатку производят для приработки деталей и выявления дефектов сборки (течей, повышенного нагрева деталей, зависания плунжеров), а также для дополнительной очистки топливных каналов от металлических частиц, которые могли отделиться от поверхностей деталей при сборке. Перед обкаткой насоса в его картер и регулятор заливают масло.
Предварительную обкатку насоса производят с открытыми трубками (без форсунок) на смеси масла и дизельного топлива (1:1) при положении рейки, соответствующем средней подаче. Затем производят обкатку на дизельном топливе, прокачиваемом через форсунки, отрегулированные на рабочее давление, при положении рейки, соответствующем полной подаче. Перед этой обкаткой насос необходимо насухо протереть, чтобы легче было выявить течь в соединениях. Обкатку производят при числе оборотов кулачкового вала 500-700 в минуту в течение 20-60 мин. Режим и время обкатки оговорены техническими условиями.
В процессе обкатки устраняют обнаруженные мелкие недостатки, подтягивают штуцеры, гайки, пробки.
Стенд для обкатки должен быть оборудован топливными фильтрами, которые подвергают промывке после обкатки каждых 10-20 насосов.
После обкатки осматривают насос и регулятор при снятых крышках, проверяют плавность движения рейки и деталей регулятора, продольное перемещение кулачкового вала, крепление и шплинтовку деталей и производят промывку полостей насоса и регулятора дизельным топливом.
Обкатанный насос устанавливают на стенд для регулировки угла начала подачи, обеспечивающего впрыск топлива в цилиндр, в строго установленный момент (до прихода поршня в вмт.), одинаковый для всех цилиндров двигателя.
Начало подачи должно быть установлено с отклонением не более 0,5-1?. Начало подачи топлива определяют по положению кулачкового вала, при котором верхняя кромка плунжера перекроет впускное окно гильзы, или по началу впрыска топлива форсункой. Начало подачи определяют по мениску или по сетчатому диску, вращающемуся синхронно с кулачковым валом.
Для обеспечения равномерной нагрузки всех цилиндров двигателя производят регулировку равномерности подачи топлива всеми плунжерами топливного насоса. Допускаемая разница в подаче топлива любыми плунжерами на режиме максимальной подачи должна быть не более 3%, на режиме малых подач при малых числах оборотов – до 40 %.
Для изменения количества топлива, подаваемого каждым плунжером, при заданном положении рейки освобождают винт, стягивающий зубчатый венец на поворотной втулке, и поворачивают втулку вместе с плунжером вправо или влево. Этим изменяют момент открытия впускного отверстия гильзы кромкой спирали плунжера и соответственно длину рабочего хода плунжера.
В насосах, плунжеры которых поворачиваются не венцом, а поводком, закрепленным на плунжере, количество топлива, подаваемого плунжером, регулируют смещением хомутика, соединяющего поводок плунжера с рейкой.
Если отрегулированный при большой подаче насос не обеспечивает требуемой равномерности подачи топлива при малой подаче, производят замену отдельных плунжерных пар.
Регулирование равномерности подачи осуществляют на стенде с механическим приводом, обеспечивающим плавное изменение числа оборотов, через эталонные тарированные форсунки. Величина подачи характеризуется количеством топлива, подаваемого через форсунку за определенное число ходов плунжера (400, 500, 650, 750).
Количество впрысков отсчитывают по тахометру. Обычно стенды оборудованы механизмом, автоматически выключающий подачу топлива в мензурку после установленного количества впрысков. После регулировки подачи топлива производят регулировку регулятора. При этом проверяют начало выключения рейки и полное выключение подачи при заданном числе оборотов.
Источник
ТНВД устройство, виды, принцип работы, регулировка и ремонт
Другие способы прокачки топливной системы дизельного двигателя
Итак, выше мы рассмотрели основной способ, как прокачать топливную систему дизеля. При этом многие специалисты и опытные автолюбители отдельно указывают, что в ряде случаев подобные попытки прокачать насос могут иметь серьезные последствия для системы питания.
Обратите внимание, причина таких опасений заключается в том, что если имеются механические повреждения, прокачка таким способом может нанести непоправимый ущерб. Давайте рассмотрим другие существующие способы
Прежде всего, ослабляется болт на магистрали обратной подачи топлива (так называемая «обратка»). Далее следует внимательно следить за тем, как будет выходить топливо. Если видны пузырьки воздуха, тогда это значит, что система завоздушена.
Если это так, можно взять простой насос для накачки шин или компрессор. Далее с топливного насоса снимается шланг, вместо него ставится шланг воздушного насоса. Основная идея в том, что происходит накачка, которая позволяет повысить давление в системе. Это давление дает возможность перекачать дизтопливо в топливный насос.
Итак, сначала снимается топливный фильтр, просушивается его корпус. Затем отдельные элементы протираются, затем производится обратная сборка. Далее понадобится обнаружить два штуцера на корпусе фильтра. Один из штуцеров нужен для слива дизтоплива, а другой подойдет для прокачки.
Приготовив пылесос, также нужен обычный медицинский шприц и шланг длиной 30-40 см. Для этих целей рекомендуется использовать прозрачный тип шланга. Шприц вставляется в шланг, а другой конец шланга надевается на штуцер прокачки.
Далее из шприца вытаскивается поршень, а в шприц вставляется трубка пылесоса. Главное, добиться надежной фиксации и плотной посадки. Также места соединений можно уплотнить, надевая отрезки шлангов разного диаметра, наматывая изоленту и т.д.
Теперь можно немного открутить штуцер, после чего включается пылесос. Через несколько секунд в шприце можно будет увидеть желтоватую пену. Это и есть смесь солярки и воздуха. Дальнейшая прокачка сводится к тому, чтобы вместо пены шприц заполнило чистое дизтопливо.
Рассмотрим еще одно решение, позволяющее в некоторых случаях быстро прокачать топливную систему дизеля. Для этого достаточно полностью заполнить корпус топливного фильтра дизельным топливом, после чего двигатель запускается. Далее нужно дать мотору поработать на высоких оборотах, в результате чего происходит прокачка системы питания.
1. Общее описание сборки ТНВД
Перед началом сборки
ТНВД необходимо произвести мойку и дефектовку. Мойку деталей
топливного насоса и корпусов форсунок целесообразно производить в
мойках барабанного типа, работающих по замкнутому циклу. Автор в
течении последних 5 месяцев использует мойку Гейзер с диаметром
барабана 700 мм.
При дефектовке деталей
ТНВД и регулятора автором рекомендуется замена следующих запасных
частей при износе плунжерных пар:
2 418 455 727
– Пара плунжерная – 8шт.;
2 418 459 037
– Клапан нагнетательный – 8 шт.;
2 414 612
005 – Пружина клапана – 8 шт.;
2 410 422
013 – Втулка поворотная плунжера (при наличии износа шара,
смотреть в лупу 8х);
2 417 010 022
– Ремкомплект ТНВД полный;
2 427 010 049
– Ремкомплект регулятора ТНВД;
2 421 015
057 – Прокладка регулятора;
2 447 010
043 – Ремкомплект клапанов ТННД.
При дефектовке обратить
внимание на рабочие поверхности кулачкового вала, толкателей,
подшипников и пружин. Корпус ТНВД должен быть очищен, перед мойкой
следует удалить все кольца, оставшиеся после демонтажа втулок
плунжера
На рисунке 1.1
представлены инструменты для установки плунжера и толкателя и
фиксации толкателя.
Рисунок 1.1 –
Набор инструмента для установки и фиксации плунжера
Положение фиксатора
толкателя таково, что каталожный номер, указанный на корпусе
толкателя расположено сверху, а метка 0 на поворотной части фиксатора
– снизу. Стопоры толкателей устанавливать и демонтировать на
полностью отжатые кулачки с целью предотвращения поломки стопоров.
Кулачковый вал следует
устанавливать как указано на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 –
Положение кулачков кулачкового вала при установке и снятии стопоров
толкателей
Установку кулачкового
вала производить как указано на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 –
Установка кулачкового вала ТНВД
Следует отметить, что
на указанном на фото ТНВД кулачковый вал удобнее демонтировать и
устанавливать со стороны регулятора. В множестве моделей применяются
конические подшипники, поэтому демонтаж кулачкового вала следует
производить через переднюю часть ТНВД после снятия передней крышки
подшипника КВ.
Демонтаж и установку
кулачкового вала в корпус ТНВД производить при помощи пресса либо же
легкими ударами через медную или алюминиевую наставку.
Все ударные работы
рекомендуется производить резиновыми молотками.
Металлические заглушки
использовать однократно.
Управление моментом начала подачи топлива
Момент начала подачи топлива регулируется замкнутой электронной системой управления (системой управления с обратной связью). Датчик перемещения иглы форсунки, установленный в одной из форсунок (обычно в первом цилиндре) посылает в электронный блок управления сигнал о действительном моменте начала впрыска топлива. Эта информация используется для определения действительного момента начала впрыска в градусах поворота коленчатого вала двигателя, что в свою очередь может затем сравниваться с установочным значением этой величины с последующей регулировкой, выполняемой по электрическому сигналу, посылаемому исполнительному механизму начала подачи топлива.
Исполнительный механизм (привод) начала подачи топлива является «структурно жёстким». По этой причине можно отказаться от специального датчика обратной связи. Структурная жёсткость означает, что направления действия сил электромагнита и пружины всегда имеют точно определённую точку пересечения, то есть эти силы всегда находятся в равновесии. Таким образом, линейное перемещение якоря электромагнита пропорционально силе электрического тока, что эквивалентно действию обратной связи в замкнутой системе управления.
Начало подачи топлива
Как только плунжер (позиция 7) завершит предварительный ход h1, управляющая муфта 4 закроет контрольное отверстие 6 в плунжере. Начиная с этою момента, давление внутри камеры высокою давления 2 возрастает, и начинается геометрическая подача топлива.
Момент начала подачи и, следовательно, впрыска топлива изменяется при вертикальном перемещении управляющей муфты относительно плунжера. Когда управляющая муфта находится ближе к положению плунжера в ВМТ, ход плунжера до момента перекрытия контрольного отверстия 6 оказывается больше, и начало подачи, следовательно, происходит позднее, а когда управляющая муфта расположена ближе к НМТ плунжера, ход плунжера до перекрытия отверстия короче, и геометрическое начало подачи происходит раньше.
Форма кулачка ТНВД определяет скорость хода плунжера и, соответственно, характер подачи топлива (теоретическое количество подаваемого топлива на градус поворота кулачкового вала ТНВД), также как и давление впрыска топлива.
Работа плунжера ТНВД
При положении плунжера в нижней мертвой точке (НМТ) (1) каналы для поступления топлива в гильзе плунжера открыты. Через них топливо под давлением, создаваемым топливоподкачивающим насосом, из топливной магистрали ТНВД поступает в камеру (секцию) высокого давления (в полость гильзы над плунжером) (7). При движении плунжера вверх, он поднимается до канала для поступления топлива и перекрывает его своим верхним торцом (8). Этот ход плунжера называется предварительным ходом (2). Во время дальнейшего движения плунжера давление топлива возрастает и открывается нагнетательный клапан (9). Если используется нагнетательный клапан постоянного объема, плунжер совершает дальнейшее движение, называемое втягивающим ходом (3). Во время эффективного (рабочего) (4) хода топливо через топливопровод высокого давления подается к форсункам. Рабочий ход заканчивается сразу же, как только спиральная канавка плунжера откроет сливной канал (или входной канал поступления топлива) (10). С этого момента прекращается подача топлива к форсункам, потому что при дальнейшем движении плунжера топливо через вертикальную канавку плунжера проходит обратно в топливную магистраль (холостой ход) (5). Во время дальнейшего хода плунжера в обратном направлении (12) от верхней мертвой точки (ВМТ) (6), топливо продолжает перетекать через вертикальную канавку в гильзу, пока спиральная канавка плунжера не пройдет полностью мимо сливного канала и он не перекроется.
При дальнейшем движении плунжера вниз над ним в гильзе возникает разрежение и как только плунжер откроет впускной топливный канал, топливо заполнит гильзу над плунжером и цикл может повториться вновь. (А — общий ход).
Одним из факторов, влияющих на мощность дизеля, является количество впрыскиваемого топлива. Задачей ТНВД является всегда точно дозировать соответствующее количество топлива в зависимости от нагрузки на двигатель. Количество впрыскиваемого топлива изменяется путем изменения рабочего хода плунжера. Для этого управляющая зубчатая рейка (5) поворачивает плунжер насоса в гильзе (1) так, что спиральная канавка (4), проходящая диагональю по окружности плунжера, может открывать входной топливный канал (2) раньше или позже и, таким образом, изменять конец подачи и вместе с ним количество впрыскиваемого топлива. В положении максимальной подачи (с) топливный канал не открывается до тех пор, пока плунжер не пройдет полный ход и не обеспечит максимально возможную подачу топлива. При средней подаче (Ь) топливный канал открывается раньше в зависимости от точного положения плунжера. При положении нулевой подачи (а) вертикальная канавка плунжера находится прямо напротив входного топливного канала. При этом движении плунжера камера высокого давления постоянно соединена с магистралью подвода топлива через вертикальную канавку плунжера. Подачи топлива не происходит. Плунжер поворачивается в это положение при выключении двигателя.
Регулировка топливных насосов высокого давления
Регулирование ТНВД должно производиться на специальных стендах высококвалифицированными специалистами. При регулировке насоса следует использовать стендовые форсунки или форсунки, с которыми насос был установлен на двигателе, помечая при этом номер каждой форсунки в соответствии с цилиндром.
Перед проверкой и регулировкой насоса высокого давления все форсунки (если используются форсунки с двигателя) должны быть тщательно проверены и отрегулированы на специальном стенде в соответствии с техническими условиями для данного типа и модели форсунок.
После регулировки насоса каждую форсунку следует устанавливать на цилиндр, соответствующий секции насоса, которую регулировали совместно с этой форсункой.
Общая работоспособность плунжерных пар насоса может оцениваться при помощи стендовых форсунок, отрегулированных на давление начала впрыска, превышающее номинальное в 1,8…2 раза. Если в этом случае насос обеспечивает подачу, значит плунжерные пары в нормальном состоянии.
Регулировка цикловой подачи
Основная регулировка топливного насоса – регулировка количества и равномерности цикловой подачи на номинальном режиме. Для этого рейку ТНВД (или дозатор у одноплунжерного насоса) специальным винтом устанавливают в положение номинальной подачи. При номинальной частоте вращения замеряют цикловую подачу всех секций, контролируя уровень топлива в измерительных пробирках для каждой секции насоса.
Для контроля величины цикловой подачи по секциям насоса используются стеклянные градуированные пробирки, закрепленные на испытательном стенде и присоединенные к выпускному штуцеру секции, либо (в современных стендах) по дисплею, на котором визуально отображается цикловая подача по секциям испытываемого ТНВД. Цикловая подача должна соответствовать техническим условиям на насос и корректироваться для конкретной модели двигателя.
Отклонение по секциям (неравномерность подачи) допускается не более 3…5%. В противном случае у насосов серии 33 (КамАЗ) и 60 (ЗИЛ) ослабляют крепление корпуса секции и поворачивают его, переставляя на один-два зуба стопорную шайбу корпуса. У некоторых насосов (4УТНМ, ЯЗДА, ЧТЗ) для крепления секций предусмотрены специальные хомуты, которые при необходимости ослабляют и корректируют цикловую подачу поворотом корпуса секции.
Регулирование угла опережения начала подачи
Проверку и регулировку этого угла осуществляют на стенде. 
В рядных насосах на первую секцию, а в V-образных насосах серии 33 – на восьмую секцию устанавливают моментоскоп – стеклянную трубку, соединенную через резиновый патрубок с топливопроводом высокого давления (см. рисунок). Рейку устанавливают в положение номинальной подачи и вращая вручную вал насоса (за муфту опережения впрыска), заполняют трубку моментоскопа топливом.
Отвернув вал обратную сторону, и затем медленно вращая его вперед, определяют момент, когда поверхность топлива (мениск) в трубке моментоскопа дрогнет.
Вращение останавливают.
При этом лимб стенда покажет угол до оси симметрии кулачка привода плунжера. Этот угол должен соответствовать техническим условиям для данного конкретного насоса.
Так, для восьмой секции насоса серии 33 (КамАЗ) этот угол должен составлять 42…43˚, а для первой секции насосов 4УТНМ — 56˚.
После проверки первой (или восьмой) секции, моментоскоп устанавливают на остальные секции соответственно порядку работы цилиндров двигателя. Отклонение углов опережения впрыска по секциям не должно превышать 20′.
С целью регулировки угла опережения начала подачи в насосах серии 33 (КамАЗ) заменяют пяту толкателя, которую выпускают 18 ремонтных размеров.
В насосах типа УТНМ, ТН, ЯЗДА для этих целей перемещают винт толкателя плунжера. После регулировки секции этот винт стопорят контргайкой.
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Основные причины увеличения расхода дизельного топлива
К основным причина повышенного расхода горючего на дизеле и возникновения дымного выхлопа относят:
Часть из этих причин приводит одновременно к снижению мощности, ухудшению динамики разгона, неустойчивому функционированию двигателя на холостом ходу, проблемам с запуском.
Подведем итоги
Как видно, основной способ прокачки дизельной системы топливоподачи является трудоемкой процедурой, которая требует определенных навыков
Важно соблюдать чистоту и не допустить попадания грязи, пыли или мусора в насос
Еще нужно следить за усилием (моментом затяжки) при закручивании болтов, гаек и штуцеров
Также необходимо соблюдать повышенную осторожность при отводе топливных магистралей. Непрофессиональный подход и небрежное обращение может привести к поломкам, появлению трещин, срыву резьбы и другим последствиям.. Что касается прокачки через «обратку» при помощи компрессора или описанного выше способа с прокачкой пылесосом, эффективность таких методов в ряде случаев может оказаться низкой или вовсе ставится под сомнение
По этой причине по этой причине настоятельно рекомендуется прокачивать систему питания дизельного двигателя в специализированном автосервисе по ремонту и обслуживанию автомобилей
Что касается прокачки через «обратку» при помощи компрессора или описанного выше способа с прокачкой пылесосом, эффективность таких методов в ряде случаев может оказаться низкой или вовсе ставится под сомнение. По этой причине по этой причине настоятельно рекомендуется прокачивать систему питания дизельного двигателя в специализированном автосервисе по ремонту и обслуживанию автомобилей.
Напоследок хотелось бы отметить, что если система питания регулярно завоздушивается, при этом причину определить затруднительно, выходом из ситуации может быть решение установить дополнительный топливоподкачивающий насос на ТНВД.
Источник