Конструкція паливної системи ЯМЗ-238

Паливна апаратура двигуна — розділеного типу

Вона складається з паливного насоса високого тиску з всережимним регулятором частоти обертання та вбудованим коректором для коригування подачі палива, паливопідкачуючим насосом, форсунок, фільтрів грубого та тонкого очищення палива, паливопроводів низького та високого тиску.

З бака через фільтр грубого очищення паливо засмоктується паливопідкачуючим насосом і подається у фільтр тонкого очищення і далі до паливного насоса високого тиску.

Паливний насос відповідно до порядку роботи циліндрів подає паливо паливопроводами високого тиску до форсунок, які розпилюють його в циліндрах двигуна.

Через перепускний клапан у паливному насосі і жиклер у фільтрі тонкого очищення надлишки палива, а разом з ними і повітря, що потрапило в систему, відводяться по паливопроводу в паливний бак.

Паливо, що просочилося в порожнину пружини форсунки, відводиться по зливному трубопроводу в бак.

Паливний насос високого тиску

Насос розташований у розвалі двигуна між рядами циліндрів і має шестерний привід.

Паливний насос високого тиску – восьмисекційний, за кількістю циліндрів двигуна.

На двигуни встановлюються паливні насоси високого тиску різних моделей, що мають конструктивні та регулювальні відмінності (див. статтю «Технічна характеристика»).

Паливний насос високого тиску моделі 173

Паливний насос у зборі показаний на рис. 2.

З паливним насосом високого тиску в одному агрегаті об'єднані регулятор частоти обертання 5, паливопідкачувальний насос 9 і демпферна муфта 3.

Пристрій та паливний насос високого тиску

Паливний насос високого тиску складається з секцій, окремих насосних елементів, розміщених у загальному корпусі.

Кількість секцій дорівнює числу циліндрів двигуна.

Пристрій секції насоса високого тиску показано на рис. 3.

У корпусі 1 насоса встановлені корпуси 15 секцій з плунжерними парами, нагнітальними клапанами і штуцерами 11, до яких приєднуються паливопроводи високого тиску.

Нагнітальний клапан 9 та сідло клапана 8, а також плунжер 6 з втулкою 7 є прецизійними парами, які можуть замінюватись тільки комплектно.

Втулка плунжера стопориться у певному положенні штифтом, запресованим у корпус секції.

Плунжер 6 рухається від кулачкового валу 19 через роликовий штовхач 17. Пружина 3 через нижню тарілку 2 постійно притискає ролик штовхача до кулачка

Від розвороту штовхачі, що мають лиски на бічних поверхнях, утримуються фіксаторами, запресованими в корпус насоса.

Конструкція плунжерної пари дозволяє дозувати паливо зміною моменту початку та кінця подачі,

Для зміни кількості та моменту початку подачі палива плунжер у втулці повертається поворотною втулкою 5 (рис. 3), що входить у зачеплення з рейкою 16.

Регулювання рівномірності подачі палива на максимальному режимі кожної секції насоса здійснюється розворотом корпусу секції при ослаблених гайках кріплення секцій.

Зміна геометричного початку нагнітання в залежності від величини подачі (навантаження двигуна) забезпечується керуючими кромками, виконаними на торці плунжера.

Робота секції відбувається таким чином

Під час руху плунжера 6 вниз під дією пружини 3 паливо під невеликим тиском, створюваним паливопідкачуючим насосом, надходить через поздовжній канал в корпусі в надплунжерний простір.

Під час руху плунжера вгору паливо через нагнітальний клапан надходить у паливопровід високого тиску і перепускається в паливопідвідний канал доти, поки торцева кромка плунжера не перекриє впускний отвір втулки.

При подальшому русі плунжера вгору тиск у надплунжерному просторі різко зростає.

Коли тиск досягне такої величини, що перевищить зусилля, створюване пружиною форсунки, голка форсунки підніметься і розпочнеться процес упорскування палива в циліндр двигуна.

При подальшому русі плунжера вгору відсічні кромки плунжера відкривають отвори у втулці, що викликає різке падіння тиску палива в лінії нагнітання, посадку голки форсунки на замикаючий конус розпилювача і припинення подачі палива в камеру згоряння.

На внутрішній поверхні втулки 7 плунжера є кільцева канавка, а в стінці отвір для відведення палива, що просочився через зазор у плунжерній парі.

Ущільнення між втулкою плунжера та корпусом секції, корпусом секції та корпусом насоса здійснюється гумовими кільцями.

З порожнини навколо втулки плунжера паливо, що просочилося, надходить по пазу на втулці плунжера в порожнину низького тиску корпусу насоса і далі через перепускний клапан і трубопровід у паливний бак.

У нижній частині корпусу паливного насоса розташований кулачковий вал.

Кулачковий вал обертається у роликових конічних підшипниках та проміжній опорі.

Кулачковий вал встановлений з натягом 0,01–0,07 мм, який забезпечується регулювальним та прокладками, встановленими між кришкою підшипника та корпусом насоса.

З'єднання секцій із регулятором частоти обертання насоса здійснюється через рейку.

Рейка паливного насоса переміщується у напрямних втулках, запресованих у корпусі насоса. На кінці рейки, що виступає з насоса, є болт 10 (рис. 2), яким вона впирається в захисний ковпачок при положенні рейки перед пуском двигуна.

При вивертанні болта з рейки пускова подача зменшується.

Змащення паливного насоса - централізоване, від масляної системи двигуна. Олія підводиться до коректора по наддуву, звідки, зливаючись у порожнину регулятора, надходить у порожнину кулачкового валу насоса.

Регулятор частоти обертання

Регулятор частоти обертання 5 (рис. 2) механічний всережимний прямої дії з підвищувальною передачею на привід вантажів, призначений для підтримки заданого водієм швидкісного режиму роботи двигуна шляхом автоматичної зміни кількості палива, що подається в залежності від зміни навантаження на двигун.

Крім того, регулятор обмежує максимальну частоту обертання двигуна та забезпечує роботу двигуна в режимі холостого ходу.

Регулятор має пристрій для вимкнення подачі палива будь-якої миті незалежно від режиму роботи двигуна. Автоматично підтримуючи швидкісний режим при змінних навантаженнях, регулятор забезпечує економічну роботу двигуна.

Пристрій регулятора частоти обертання показано на рис. 4.

Регулятор розташований на задньому торці паливного насоса високого тиску.

На конусі до вулачкового валу знаходиться провідна шестерня 27 з демпфуючим пристроєм.

Обертання від валу насоса на провідну шестерню передається через гумові сухарі 28.

Відома шестерня виконана як одне ціле з валиком 29 державки вантажів та встановлена на двох підшипниках у склянку 30.

На валик напресовано державку вантажів 25 (рис. 4), на осях 26 якої знаходяться вантажі 24.

Вантажі своїми роликами впираються в торець муфти 23, яка через завзятий підшипник і п'яту 22 передає зусилля вантажів важелю регулятора 17, підвішеному разом з двоплечим важелем 5 загальної осі 2.

Муфта 23 з наполегливою п'ятою 22 у зборі одним кінцем спирається на напрямну поверхню державки, а за другий кінець підвішена на важелі 18 негативного коректора, закріпленому на втулці 16 негативного коректора.

П'ята муфти вантажів пов'язана через вузол негативного коректора з важелем рейки 20 і через тягу 32 з рейкою паливного насоса.

До верхньої частини важеля рейки приєднана пружина 6 важеля рейки, що утримує рейку насоса в положенні, що відповідає максимальній подачі, що забезпечує збільшену подачу палива при пуску двигуна.

У нижню частину важеля рейки запресовано палець, який входить в отвір повзуна куліси 21.

Вал 11 важеля регулятора жорстко пов'язаний з важелем управління 6 (рис. 2) та важелем пружини 31 (рис. 4).

Переміщення важеля управління регулятором обмежується двома болтами 4 та 7 (рис. 2).

За важіль пружини 31 (коротким зачепом) (рис. 4) та двоплечого важеля 5 (довгим зачепом) зачеплена пружина регулятора 4, зусилля якої передається з двоплечого важеля на важіль регулятора через гвинт - 7 двоплечого важеля.

В важіль регулятора вкручено регулювальний болт 10, який упирається у вал важеля пружини і служить для регулювання номінальної подачі палива.

У нижній частині важеля регулятора розташований коригуючий пристрій (12,13,14,16,18) з негативним коректором, призначений для формування зовнішньої швидкісної характеристики ТНВД і крутного моменту двигуна.

Важіль регулятора забезпечений бічною накладкою, що утримує втулку 16 зворотного коректора і завзяту п'яту 22 від провороту.

Крім того, хвостовик болта кріплення бічної накладки, входячи в бічний поздовжній паз втулки, захищає її від випадання з розточування важеля.

Упор 34, закріплений на корпусі регулятора, не дозволяє важелю пружини 31 небезпечно наближатися до вантажів, що обертаються. Для повного вимкнення подачі палива служить механізм зупинки, що складається з куліси 21, скоби 15 і пружини зворотної.

Під час роботи куліса притиснута зусиллям зворотної пружини до регулювального гвинта 19.

Ззаду кришка регулятора закрита кришкою 3 оглядового люка з буферним пристроєм, що складається з корпусу 9 і пружини 8, яка, згладжуючи коливання важеля регулятора 17, забезпечує стійку роботу двигуна на холостому ходу.

Принцип дії регулятора частоти обертання ґрунтується на взаємодії відцентрових сил вантажів та зусиль пружин з різною попередньою деформацією.

На двигуні, що не працює, вантажі регулятора знаходяться у зведеному положенні, а рейка 33 під дією пружини 6 важеля рейки знаходиться в положенні максимальної подачі (крайнє ліве положення).

При пуску двигуна, коли частота обертання колінчастого валу досягне 460-500 хв. зсувають через муфту вантажів 23 важіль рейки 32 до упору втулки 16 негативного коректора в важіль регулятора.

Далі, долаючи опір буферної пружини 8, вантажі переміщують праворуч всю систему важелів і рейку ТНВД до встановлення циклової подачі секції ТНВД, що відповідає мінімальному швидкісному режиму (режиму мінімальної частоти обертання холостого ходу).

При натисканні на педаль керування важіль керування регулятором та жорстко пов'язаний з ним важіль 31 пружини повертаються на певний кут, що призводить до збільшення натягу пружини регулятора.

Під впливом пружини важіль 17 регулятора переміщує систему важелів, муфту вантажів та рейку у бік збільшення подачі, і оберти колінчастого валу двигуна зростають.

Це відбувається доти, доки відцентрова сила вантажів не врівноважить силу натягу пружини 4, тобто. до стійкого режиму роботи двигуна.

Таким чином, кожному положенню важеля управління регулятором відповідає певна кількість обертів двигуна.

При зменшенні сумарного моменту опору руху автомобіля, частота обертання колінчастого валу двигуна збільшується. У цьому випадку відцентрова сила вантажів зростає.

Вантажі розходяться і, долаючи зусилля пружини регулятора, переміщують муфту вантажів 23 та п'яту 22.

При цьому система важелів та рейка переміщуються у бік зменшення подачі (вправо) доти, доки не встановиться число оборотів двигуна, задане становищем важеля управління, тобто. поки не настане рівновага між відцентровою силою вантажів та силою пружини регулятора.

При збільшенні сумарного моменту опору руху автомобіля частота обертання колінчастого валу зменшується, отже, зменшується і відцентрова сила вантажів регулятора.

Зусиллям пружини 4 регулятора система важелів, п'ята та муфта вантажів перемістяться вліво та пересунуть рейку вліво, у бік збільшення подачі.

Подача палива секціями збільшується доти, доки частота обертання колінчастого валу двигуна не досягне величини, заданої положенням важеля керування регулятором.

Зупинка двигуна здійснюється поворотом скоби куліси 15 вниз. При цьому куліса 21 і нижній кінець важеля 20 рейки повертаються вліво, рейка насоса висувається в крайнє положення, і припиняється подача палива.

Негативний коректор (12, 13, 14, 16, 18) забезпечує поступове зменшення циклової подачі палива при зменшенні частоти обертання кулачкового валу насоса до 500 хв ^-1 і тим самим забезпечує бездимну роботу двигуна.

При частоті обертання колінчастого валу, що відповідає номінальній, відцентрова сила вантажів перевищує зусилля попередньої затяжки пружини 14 коректора, і п'ята через коректор 12 і втулку 16 упирається в головний важіль регулятора.

При зниженні частоти обертання кулачкового валу ТНВД зусилля пружини коректора стає достатнім для подолання сили вантажів.

При цьому коректор 12 висувається з втулки 16 і, переміщуючи муфту вантажів та систему важелів, зсуває рейку ТНВД у бік зменшення циклової подачі палива.

Частота обертання кулачкового валу, відповідна моменту початку коректора, тобто. моменту початку висування коректора з втулки, регулюється попереднім стиском пружини 14.

Чим менше частота обертання, тим більша величина виступу коректора з втулки і тим більша величина обмеження циклової подачі палива.

При 500 хв^-1 величина обмеження циклової подачі палива найбільша, її значення визначається максимальною величиною виступу коректора.

Регулятор частоти обертання оснащений коректором подачі палива по наддуву 1 для зниження теплонапруженості та димності відпрацьованих газів дизеля на малих частотах обертання та перехідних режимах.

Крім того, коректор захищає двигун в аварійних ситуаціях, що виникають при відмови системи турбонаддуву.

Принцип дії коректора з наддуву полягає в тому, що при зниженні тиску наддувного повітря він впливає на рейку паливного насоса, зменшуючи подачу палива.

Коректор подачі палива наддувом (рис. 5) встановлений на верхній частині корпусу регулятора. До проставки 20 за допомогою болтів кріпляться корпус коректора 16 корпус мембрани 5 і кришка коректора 14.

Всередині корпусу коректора розташована пара поршень 13 і золотник 12. Через упор 2 поршень підтискається пружиною 4 до корпусу коректора.

На упорі встановлено гільзу 1 упору, яка пружиною 3 постійно підтискується до регулювального болта 21 важеля 19.

Важіль встановлений на осі 18 у проставці.

На одному кінці важеля розташований регулювальний болт з гайкою, а інший кінець під час роботи коректора безпосередньо впливає на рейку ТНВД.

У корпусі мембрани розташовується виконана зі спеціальної тканини мембрана у зборі зі штоком 9, закрита кришкою 6.

У кришці виконано отвір для підведення повітря від впускного колектора двигуна.

Важіль 17, встановлений на осі, служить для передачі руху від штока до золотника 12.

У золотник упирається пружина коректора 11.

Для зміни її попереднього стиснення у кришку 14 коректора вгорнуть корпус 10 пружини.

На корпус навернуто контргайку та ковпачок.

У корпус коректора ввернуть штуцер 15 підведення масла із системи змащення двигуна.

Ущільнення сполучених деталей коректора наддувом здійснюється за допомогою паронітових прокладок.

При непрацюючому двигуні тиск масла в системі мастила та повітря у впускних коректорах відсутній.

Пружина 4 підтискає поршень 13 з упором 2 до корпусу коректора 16.

Пружина коректнора 11 підтискає золотник 12 і шток 9 з мембраною до упору кришку мембрани.

Під час пуску двигуна масло з системи змащення двигуна через вертрів 15 починає надходити в поршневу порожнину коректора і через відкриті зливні вікна поршня, осьові канали золотника, поршня і упору зливається в порожнину регулятора.

При виході двигуна на режим холостого ходу рейка ТНВД переміщається зі стартового положення у бік зменшення подачі.

Слідом за рейкою під дією пружини 3 переміщається гільза 1, повертаючи важіль 19.

Переміщення гільзи щодо упору призводить до перекриття зливних вікон упору, внаслідок чого вільний злив припиняється, тиск олії в підпоршневій порожнині збільшується; і поршень починає переміщатися вліво у своє робоче положення.

Переміщення поршня триває до моменту відкриття зливних вікон поршня торцевою кромкою золотника.

Під час роботи двигуна під навантаженням та збільшенням частоти обертання колінчастого валу тиск повітря в порожнині мембрани збільшується.

Мембрана деформується, шток переміщає важіль 17 коректора, який у свою чергу зрушує золотник коректора праворуч.

При цьому площа прохідного перерізу, через які відбувається перетікання олії з підпоршневої порожнини в осьовий канал поршня збільшується, тиск олії в підпоршневій порожнині зменшується, і поршень разом із упором під дією пружини зміщується вправо, відновлюючи своє положення щодо золотника.

Слідом за поршнем та упором під дією стартової пружини, переміщається рейка ТНВД.

Таким чином, збільшення тиску повітря в порожнині мембрани призводить до збільшення циклової подачі палива.

Переміщення рейки супроводжується поворотом важеля 19, при цьому величина переміщення рейки та зміни циклової подачі визначається величиною переміщення поршня та упору.

При зменшенні частоти обертання колінчастого валу тиск турбокомпресора падає, зменшується тиск у порожнині мембрани, золотник 12 під дією пружини 11 зміщується вліво і робоча кромка торцевої поверхні золотника перекриває зливні вікна поршня.

У підпоршневій порожнині тиск масла зростає, поршень зсувається вліво до моменту відкриття зливних вікон і через упор 2 і важіль 19 зсуває рейку у бік зменшення подачі.

Таким чином, зміна тиску повітря в порожнині мембрани призводить до зміни положення золотника, поршень автоматично відстежує положення золотника та забезпечує відповідне переміщення рейки ТНВД.

Величина переміщення рейки та зміна циклової подачі визначається величиною перепаду тиску в порожнині мембрани та характеристикою пружини коректора.

При збільшенні тиску надування близько 0,06 МПа (0,6 кгс/см ²) обмеження подачі коректором знімається.

Під час зупинки двигуна коректор забезпечує автоматичне включення пускової подачі.

Демонтаж коректора по наддуву разом з проставкою 20 в експлуатації не рекомендується, оскільки потім можливе неправильне встановлення важеля 19 щодо рейки, що веде до рознесення двигуна.

У разі необхідності демонтажу (наприклад, при ремонті) при наступному встановленні коректора на регулятор відвести скобою куліси зупиняючи рейку насоса в положення вимкненої подачі та вставити коректор проставкою в корпус регулятора.

Потім відпустити скобу куліси. Після цього необхідна перевірка регулювання коректора наддувом, а також перевірка регулятора на вимикання подачі палива.

Основні регулювання, передбачені конструкцією регулятора

• Мінімальна частота обертання холостого ходу регулюється болтом 7 (рис. 2) та корпусом буферної пружини 9 (рис. 4);
• Максимальна частота обертання холостого ходу (початок викиду рейки) регулюється болтом 4 (рис. 2).
• Номінальна потужність (подача) регулюється болтом 10, підрегулюється гвинтом 19 (рис. 4).
• Попередній натяг пружини (різниця обертів кінця та початку викиду рейки) регулюється гвинтом 7 (рис. 4).
• Подача палива за 500 хв ^-1 регулюється гайкою зворотного коректора 12 (рис. 4):
• Попередній натяг пружини зворотного коректора (обороти початку спрацювання коректора) регулюється корпусом коректора 13 (рис. 4).

До особливостей регулювання слід віднести те, що для забезпечення зменшеного зусилля на важелі керування важіль пружини при регулюванні частоти обертання початку дії регулятора має бути максимально наближеним до упору в корпусі регулятора, що обмежує його поворот.

Підрегулювання початку дії регулятора проводити гвинтом двоплечого важеля

Демпферна муфта

Паливний насос високого тиску комплектується демпферною муфтою, яка встановлюється на конічній поверхні переднього кінця кулачкового валу з натягом, що створюється кільцевою гайкою і фіксується від провороту шпонкою.

Демпферна муфта призначена для захисту механізмів відруйнування.

Демпферна муфта є нерозбірною конструкцією з вільно маховиком, що обертається, у спеціальній високов'язкій рідині.

Вм'ятини на корпусі муфти виводять її з ладу.