Будова і принцип дії паливних насосів високого тиску золотникового типу

Паливні насоси двигунів із запаленням від стиску (дизелів) виконують наступні функції:

а) дозування подаваного під високим тиском палива в циліндр відповідно режиму роботи двигуна;

б) забезпечення подачі палива в камеру згоряння в необхідний момент (функція фазування), за визначений період часу і по заданій характеристиці вприскування (закону подачі).

Найбільш розповсюдженими типами насосів є плунжерні. Їх розділяють на багатосекційні, у яких кожна секція подає паливо тільки в один циліндр, і розподільні. В останніх кожна секція подає паливо в декілька (до шести) циліндрів двигуна.

Рядні паливні насоси звичайно поєднують в одному корпусі кілька насосних елементів (секцій). Плунжер приводиться в рух кулачком вала через роликовий штовхальник. Зворотний рух плунжер робить під дією пружини. Робота насосної секції відбувається в такий спосіб. Коли плунжер рухається вниз, паливо через канал і вікно заповнює надплунжерний простір. При русі вгору плунжер перекриває вікно в гільзі. З цього моменту паливо в надплунжерному просторі починає стискуватися і при тиску порядку 1 МПа піднімає нагнітальний клапан, переборюючи зусилля його пружини. Коли тиск досягає 12-16 МПа, форсунка робить вприскування палива в циліндр. У той момент, коли відсічна крайка виїмки на плунжері відкриє пропускне вікно, стиснуте паливо з великою швидкістю спрямовується в пропускну порожнину. Тиск над плунжером швидко знизиться і нагнітальний клапан під дією пружини і тиску палива почне опускатися вниз. З метою різкого відсічення подачі палива, нагнітальний клапан має розвантажувальний пасок. При вході циліндричного паска в направляючий канал сідла клапана відбувається роз'єднання трубопроводів високого тиску від нагнітаючої порожнини насоса. Розвантажувальний пасок, опускаючись нижче різко знижує тиск у трубопроводах, внаслідок збільшення об'єму нагнітальної порожнини на величину об'єму, який описує циліндрична частина притертого паска клапана.

Різке відсічення подачі палива і зниження залишкового тиску в нагнітальному трубопроводі запобігають підтіканню палива із сопів форсунки і повторне вприскування.

Після закінчення вприскування замикаючий конус нагнітального клапана відокремлює об'єм трубопроводів від надплунжерного простору. Невеликий і майже постійний тиск у нагнітальних трубопроводах обумовлює ідентичну подачу палива на різних режимах роботи двигуна.

Регулювання кількості палива, що впорскується, здійснюється поворотом плунжера навколо його подовжньої осі. Звичайно це здійснюється за допомогою зубцюватої рейки. При повороті плунжера, завдяки косою відсічній крайці змінюється момент відкриття пропускного вікна, тобто змінюється подача палива насосною секцією. Відповідним профілюванням крайки, що визначає момент закриття наповнювального вікна, можна змінювати момент початку вприскування.

Збільшення швидкості руху плунжера приводить до росту тиску в надплунжерному просторі, скороченню тривалості вприскування і поліпшенню розпилювання. Однак збільшення швидкості плунжера веде до зростання інерційних сил і зносу деталей насоса. Тому прагнуть кулачку додати таку форму, при якій економічна робота виходила б при задовільній зносостійкості.

Тривалість процесу вприскування в залежності від типу двигуна і режиму його роботи лежить у межах 15-30° повороту колінчастого вала. Закон подачі палива (характеристика вприскування) вибирається виходячи з тих міркувань, щоб за період запізнювання самозапалювання в циліндр була упорснута невелика частина всієї порції палива, і до кінця вприскування швидкість подачі наростала. Друга вимога задовольняється за рахунок росту до кінця вприскування тиску чи розпилювання збільшення перетину соплових отворів (штифтовий розпилювач).

Матеріали, які використовуються для плунжерних пар, повинні мати високу зносостійкість і твердістю, зберігати розміри і геометричну форму, мати малий коефіцієнт лінійного розширення. Для втулки і плунжера використовують леговані сталі ШХ15 і ХВГ, хромомолібденові стали типу 30ХН3ВА. Високі вимоги пред'являються до якості механічної обробки цих деталей. Відібрані плунжерні пари сортують на групи по гідрощільності. У насос установлюють пари однієї групи. Після притирання і перевірки плунжерну пару не розукомплектовують. За допомогою селективної зборки вдається забезпечити діаметральний зазор у них 1-3 мкм.