Модернизация и повышение надежности топливного насоса

Результаты эксплуатации дизелей типа Д49 различного назначения показали, что конструкция насоса надежна, проста в обслуживании и ремонте обеспечивает длительную наработку до 16000 и более часов без переборки и регулировки.

По мере накопления опыта эксплуатации и производства, специалисты завода совершенствовали конструкцию насоса. Так для повышения ресурса и надежности плунжерной пары введен подвод смазки к нижней части прецизионной поверхности через сверления в толкателе и плунжере. Применена обработка плунжеров в глубоком холоде, а контроль качества структуры их материала проводится по содержанию остаточного аустенита, что позволяет обеспечить стабильную структуру материала и размеров плунжеров. Соблюдение строгой геометрии прецизионной поверхности плунжеров и втулок, а также величины зазора в паре обеспечивается парным шлифованием. Чтобы детали насоса работали дольше, втулки плунжера с объемной закалкой заменили азотируемыми. В результате снизился уровень остаточных напряжений и значительно повысилась износостойкость прецизионной поверхности. После изменения конструкции верхнего бурта втулки оптимизирован характер ее деформации и повышена надежность стыка высокого давления. Сечение и расположение дренажных каналов в направляющей толкателя изменены таким образом, чтобы исключить интенсивное наполнение маслом полости насоса и тем самым исключить течь по рейке. Снижение коэффициента трения у деталей толкателя благодаря специальному антифрикционному покрытию втулки и усовершенствованию конструкции ролика позволило почти полностью исключить задиры роликов насосов и топливных кулачков распределительного вала. Практически полностью прекратились разрушения чугунного корпуса насоса после изменения его геометрии в опасных сечениях и введения мер, исключающих ослабления крепления наcoca на лотке. Внедрение перечисленных мероприятий позволило с минимальными затратами осуществлять серийный выпуск насосов указанной конструкции для дизелей малой и средней форсировки.

Рост агрегатной и удельной мощностей дизелей, ужесточение требований к их топливной экономичности с одновременным снижением содержания вредных выбросов в отработанных газах требуют значительно увеличить цикловую подачу при сокращении её продолжительности и повышении давления впрыскивания, что приводит к резкому увеличению нагрузки на все элементы насоса.

На Коломенском заводе была разработана новая конструкция насоса у которого корпус насоса неразъемный, из антифрикционного, легированного чугуна, со специальной накаткой направляющей поверхности под толкатель. Толкатель значительно усилен. Его наружный диаметр и диаметр ролика увеличен, что обеспечивает передачу значительно больших, чем в предыдущей модификации, осевых усилий без повышения уровня контактных напряжений в паре кулачок—ролик, а также удельных нагрузок в остальных элементах толкателя. Одновременное увеличение диаметров распределительного вала и начальной окружности кулачка позволяет повысить скорость перемещения плунжера на 25 %. Резьбовое крепление нажимного штуцера заменено фланцевым с применением специальных циклических шпилек. В результате этого обеспечивается равномерное распределение монтажной нагрузки в стыках высокого давления.

Ужесточение требований к экологическим параметрам рабочего процесса дизеля и, в первую очередь к снижению содержания окислов азота привело к необходимости поиска путей уменьшения максимальной температуры и давления газов в цилиндре при сохранении термодинамического к.п.д. дизеля. Одно из направлений решения этого вопроса — двухфазная подача топлива, позволяющая перевести основную часть впрыскиваемого топлива в область управляемой фазы и тем самым исключить чрезмерно резкий рост давления и максимальной температуры газов в цилиндре. Для этого разработан вариант нового насоса с плунжерной парой, где обеспечиваются заданное соотношение подачи топлива в предварительной и основной фазах впрыскивания, оптимальная продолжительность паузы между предварительной и основной фазами, а также оптимальные величины углов опережения подачи топлива во всей области рабочих режимов двигателей. Одновременно на заводе разработана и всесторонне испытана конструкция, позволяющая еще большую форсировку процесса подачи.

Рисунок 4.1

Схема этого насоса показана на рис. 4.1

В отличие от двух предыдущих модификации насос оснащен плунжерной парой типа моноблок, без стыка высокого давления между плунжерной парой и нагнетательным клапаном. Это позволяет значительно поднять максимальное давление топлива над плунжером без опасности раскрытия стыка, а также уменьшить деформацию втулки от монтажных и рабочих нагрузок. Клапанный узел насоса включает нагнетательный 1 и обратный клапаны 2. Специальная настройка клапанного узла обеспечивает узкий диапазон остаточного давления, независимо от режима работы и уровня давления топлива, что позволяет исключить подвпрыски на режимах с большой подачей и, в то же время, сохранить благоприятные условия для стабильной подачи на режимах холостого хода и малых нагрузок.

Конструкция насоса позволяет достигать давления топлива над плунжером до 200 — 220 МПа, что открывает дополнительные возможности форсировки процесса подачи топлива.

Последовательная и направленная работа по совершенствованию характеристик узлов традиционной гидромеханической системы подачи топлива обеспечивает получение достаточно высоких результатов. Однако значительно большие возможности оптимизации процесса подачи открываются с освоением принципиально новых систем с гибким, электронным управлением.

На рис. 4.2 показан вариант конструкции такого топливного насоса.

Рисунок 4.2

Вариант конструкции рис. 4.2 достаточно широко известен и, с небольшими конструктивными отличиями, применяется на опытных дизелях ряда зарубежных фирм. Характерный его признак — гидравлически уравновешенный нормально-открытый электрогидравлический клапан с коническим затвором, жестко связанным с подвижным якорем 1 электромагнита 2. В период между впрысками электрический сигнал на обмотке магнита отсутствует, и топливо под действием перемещающегося плунжера не создает напора в магистрали, а свободно перетекает в полость низкого давления через открытое сечение под коническим запорным элементом клапана. При подаче электрического управляющего сигнала клапан перемещается усилием электромагнита и запирает дренажное сечение. В последующей фазе работа системы практически аналогична традиционной гидромеханической. Момент начала подачи определяется фазой подачи электрического сигнала, а величина подачи — его продолжительностью. Вышеизложенная схема позволяет оптимизировать один из основных параметров — угол опережения подачи — в зависимости от всех факторов, которые могут определять оптимальность настройки рабочего процесса дизеля, обеспечить различные варианты формирования закона подачи, включая многофазный и ступенчатый. Кроме того, обеспечиваются дозарядка системы до требуемого уровня остаточного давления после основного впрыска, отключение части цилиндров в любой комбинации, а также пассивная и активная коррекция по цилиндрам двигателя.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: