Дизели с индивидуальными системами впрыска комплектуются одним впрыскивающим комплектом на каждый цилиндр. Это позволяет оптимально адаптировать подобные системы к соответствующим двигателям. Короткие магистрали высокого давления особенно хорошо способствуют протеканию впрыскивания и получению его максимальных давлений.

Постоянно растущие требования привели к развитию систем впрыска дизельного топлива, которые отвечают более жестким нормам эксплуатации дизелей. Современные двигатели должны работать экономично, с малым уровнем шума и с минимальной токсичностью отработавших газов, развивать большую номинальную мощность и высокий крутящий момент.

 

Различаются три типа индивидуальных систем впрыска: механические ТНВД серии PF с управлением регулирующей кромкой, управляемые электромагнитным клапаном насос-форсунки и механические ТНВД с электромагнитным клапаном. Эти системы отличаются не только по своей конструкции, но и по диапазону мощностей и областям применения (рис. «Конструкция и области применения индивидуальных систем впрыска»).

 

 

Индивидуальные механические ТНВД се­рии PF очень удобны в обслуживании. Они применяются чаще всего на внедо­рожной технике и разделяются на две ка­тегории:

• ТНВД для малых дизелей мощно­стью 4-75 кВт на цилиндр — для ма­лых строительных машин, тракто­ров, дизель-генераторов и насосов;
• ТНВД для больших дизелей мощ­ностью 75-1000 кВт на цилиндр, которые могут нагнетать как ди­зельное, так и тяжелое топливо вы­сокой вязкости.

 

Конструкция и принцип действия

 

Индивидуальные механические ТНВД се­рии PF по принципу действия аналогичны рядным ТНВД серии РЕ. Основу каж­дого ТНВД составляет плунжерная пара, в которой величина цикловой подачи мо­жет изменяться регулирующей кромкой.

Отдельные индивидуальные ТНВД крепятся к двигателю фланцами и приво­дятся от распределительного вала меха­низма газораспределения дизеля.

 

 

Малые ТНВД серии PF предлагаются в исполнении для двух-, трех- и четырех­цилиндровых двигателей. Подобная кон­струкция есть и в одноцилиндровой вер­сии, которая обозначается как одноци­линдровый насос.

Отдельные ТНВД, оснащенные встроенными роликовыми толкателями, имеют обозначение PFR, а версии для ма­лых двигателей, где толкатели располага­ются в двигателе, имеют обозначение PFE.

 

Регулирование индивидуальные механические ТНВД

 

Как и в рядных ТНВД, расположенная в корпусе насоса рейка входит в зацепление с плунжерной парой индивидуального ТНВД. Регулятор частоты вращения передвигает рейку, изменяя величину цикловой подачи.

В больших двигателях регулятор укреплен непосредственно на картере двигателя. Применяются гидромеханические, электронные или, реже, чисто механические регуляторы.

Между рейкой индивидуального ТНВД и переходной тягой к регулятору расположен подпружиненный промежуточный элемент, так что остается возможность регулировать работу этих ТНВД при случайной блокировке механизма управления одного из них.

 

Снабжение топливом

 

Снабжение топливом после его фильтра­ции и отделения воздуха аналогично ряд­ным ТНВД.

Топливо подводится от шестеренного топливоподкачивающего насоса к каждо­му индивидуальному ТНВД. Производи­тельность такого насоса по подаче топли­ва в 3-5 раз больше, чем максимальная суммарная цикловая подача всех ТНВД. Давление топлива в системе подачи соста­вляет 3-10 бар.

Прохождение топлива через фильтр тонкой очистки с величиной отверстий в фильтрующем элементе от 3 до 30 мкм предотвращает попадание твердых час­тиц в систему впрыска. В противном слу­чае они могли бы привести к преждевре­менному износу прецизионных деталей.

 

Эксплуатация на тяжелом топливе

 

Индивидуальные ТНВД, рассчитанные на мощность более 100 кВт на цилиндр, предназначены для нагнетания не только дизельного, но и тяжелых видов топлива, с вязкостью до 700 мм²/с при 50°С. Для того чтобы такое топливо можно было подавать к ТНВД, требуется предвари­тельный его подогрев до 150°С, чем до­стигается требуемая для впрыскивания вязкость в 10-20 мм²/с.

 

Индивидуальные механические ТНВД серии PF

 

Индивидуальные механические ТНВД серии PF чаще всего используются на двигателях сельскохозяйственных и строительных машин, на стационар­ных установках — насосах и дизель-ге­нераторах, а также на железнодорож­ных и судовых дизелях как с непосред­ственным впрыском топлива, так и с разделенными камерами сгорания. По­добные ТНВД на двигателях большого рабочего объема позволяют использо­вать тяжелые виды топлив с большой вязкостью. Индивидуальные ТНВД се­рии PF, устанавливаемые по одному на каждый цилиндр двигателя, отличают­ся долговечностью и удобством обслу­живания.

 

Конструкция и принцип действия

 

Индивидуальные ТНВД серии PF по принципу действия аналогичны рядным ТНВД серии РЕ. Расположение регулиру­ющей кромки на плунжерах обоих насо­сов одинаково. Величина цикловой пода­чи изменяется поворотом плунжера при помощи рейки.

В отличие от рядных ТНВД, имеющих собственный кулачковый вал привода плунжеров, привод индивидуальных на­сосов серии PF осуществляется от рас­пределительного вала двигателя.

Из-за широкого спектра применения индивидуальных ТНВД диапазон макси­мальных цикловых подач у этих систем впрыска особенно широк и составляет в зависимости от исполнения от 13 до 18000 мм^-1 на ход.

 

 

Корпус индивидуального TНВД отли­вается из алюминия или чугуна. Насосы на двигатель крепятся с помощью фланцев. Подобные конструкции имеют и одноци­линдровую версию. Поскольку на каждый цилиндр двигателя предусмотрено по соб­ственному ТНВД, это позволяет при необ­ходимости применять очень короткие ма­гистрали высокого давления, т. к. каждой форсунке соответствует отдельный, близ­ко расположенный ТНВД. Короткие маги­страли позволяют получить хорошие гид­родинамические параметры системы впрыска. Для одного типа дизелей исполь­зуется только один тип ТНВД и магистра­лей, что упрощает их замену.

Индивидуальные ТНВД серии PF из­готавливаются в двух-, трех- и четырех­цилиндровом исполнении.

Каждый ТНВД жестко фиксируется на двигателе, что предотвращает самопроизвольный демонтаж и упрощает рег­ламентные работы по ремонту и обслу­живанию системы впрыска.

Существуют две принципиально раз­личных модификации:

• ТНВД с обозначением PFR имеет собственный встроенный ролико­вый толкатель;
• ТНВД с обозначением PF или PFE собственного толкателя не имеет, поскольку толкатели встроены в двигатель.

 

Установка опережения впрыскивания

 

Кулачки привода индивидуальных ТНВД расположены на том же распределитель­ном валу двигателя, который приводит в действие его газораспределительный ме­ханизм. В результате изменение угла опе­режения впрыскивания посредством от­носительного поворота общего кулачко­вого вала по отношению к шестерне при­вода здесь невозможно.

Изменение угла опережения впры­скивания на несколько градусов может быть реализовано путем перемещения промежуточного элемента — например, расположенного между кулачком и роли­ковым толкателем рокера, имеющего опору с эксцентриковым валом (рис. «Установка опережения впрыскивания с помощью рокера, имеющего эксцентриковую опору»).

 

 

Таким образом, может предусматри­ваться оптимизация расхода топлива или эмиссии отработавших газов, а также приспособляемость к качеству воспламеняемости различных видов топлива.

 

Малые индивидуальные ТНВД

 

Малые индивидуальные механические ТНВД серии PF, рассчитанные на мощ­ность до 50 кВт на цилиндр, используют­ся на дизелях насосов, дизель-генераторов, малых строительных машин и тракторов.

Насосы типа PFE 1А.. и PFE 1Q.. рас­считаны на один цилиндр (рис. «Индивидуальный ТНВД модели RFE 1Q»). Роли­ковые толкатели этих насосов расположе­ны непосредственно в блоке цилиндров, в направляющих отверстиях для установ­ки ТНВД. Движущаяся в блоке рейка ТНВД находится в зацеплении с регули­рующей втулкой 6, которая поворачивает плунжер 5, изменяя нужным образом ве­личину цикловой подачи.

 

рис. «Индивидуальный ТНВД модели RFE 1Q» 1. Нагнетательный клапан; 2. Штуцер клапана; 3. Корпус ТНВД; 4. Гильза ТНВД; 5. Плунжер; 6. Регулирующая втулка; 7. Пружина плунжера.

рис. «Индивидуальный ТНВД модели PFR 1K» 1. Корпус нагнетательного клапана; 2. Нагнетательный клапан; 3. Гильза плунжера; 4. Плунжер; 5. Рейка; 6. Регулирующая втулка; 7. Выступ плунжера; 8. Роликовый толкатель.

 

ТНВД типа PFR..K с встроенными ро­ликовыми толкателями (рис. «Индивидуальный ТНВД модели PFR 1K») произво­дятся в модификациях, рассчитанных на число цилиндров от одного до четырех, причем в зависимости от исполнения они могут сочетать несколько плунжер­ных пар в общем корпусе. Эти плунжер­ные пары приводятся в движение от сво­их кулачков на распределительном валу двигателя. Изменение величины цикло­вой подачи происходит в этих ТНВД с по­мощью зубчатой регулирующей втулки, на которую воздействует рейка 5, движу­щаяся в корпусе ТНВД.

Максимальная частота вращения распределительного вала для привода малых ТНВД составляет порядка 1800 мин^-1. В зависимости от диаметра плун­жера (5-9 мм) максимальная величина полной подачи доходит до 95 мм³ на ход при максимально допустимом давлении впрыскивания до 600 бар на стороне на­соса. ТНВД этой серии снабжены нагне­тательными клапанами постоянного да­вления с дросселем обратного потока или без него.

 

Большие индивидуальные ТНВД

 

Эти индивидуальные механические ТНВД устанавливаются на дизели с мощ­ностью цилиндров от 50 до 1000 кВт. Они позволяют нагнетать как дизельное топ­ливо, так и тяжелые топлива с высокой вязкостью (рис. 3).

 

рис. «Индивидуальный ТНВД модели PFR 1CY» 1. Нагнетательный клапан; 2. Винт стравливания воздуха; 3. Гильза плунжера; 4. Плунжер; 5. Рейка; 6. Регулирующая втулка; 7. Направляющая втулка.

рис. «Индивидуальный ТНВД модели PF 1D» 1. Крышка 2. Клапан предварительного открытия; 3. Гильза плунжера; 4. Плунжер; 5. Верхняя канавка; 6. Рейка; 7. Пружина насоса; 8. Корпус насоса; 9. Роликовый толкатель; 10. Клапан поддержания давления; 11. Винт стравливания воздуха; 12. Фиксирующий болт; 13. Канавка отвода смеси топлива со смазной; 14. Регулирующая втулка.

 

Гильзы плунжера, рассчитанные на давления впрыскивания порядка 1200 бар со стороны ТНВД, изготавливаются со сквозным отверстием под плунжер. При использовании более высоких давле­ний применяются гильзы с тупиковым отверстием под плунжер, чтобы умень­шить деформацию в районе головки гильзы плунжера под действием высоких давлений топлива (рис. «Индивидуальный ТНВД модели PF 1D»).

Плунжеры выполняются с двухсто­ронними симметричными пазами, чтобы обеспечить центрированное движение в гильзе. Фиксирующие болты непосредст­венно вблизи управляющих отверстий гильзы предотвращают поломки корпуса, возможные вследствие воздействия энер­гетически емких потоков топлива, выте­кающих через упомянутые отверстия в конце подачи.

Нагнетательный клапан вместе с гильзой плунжера и крышкой плотно прижаты по притертым плоскостям. На рейке ТНВД расположен указатель ее по­ложения. В гильзе плунжера может быть несколько кольцеобразных пазов для выполнения следующих задач. Верх­няя канавка 5 предназначена для сбора топлива, просочившегося через зазор в плунжерной паре, и отправляет топливо через отверстие в гильзе плунжера обрат­но на сторону подачи. Ниже расположена запорная канавка, через которую из сис­темы смазки двигателя, сквозь фильтр тонкой очистки под давлением 3-5 бар нагнетается масло для запирания вытека­ющего топлива. Это давление при нор­мальных режимах эксплуатации выше, чем давление на стороне подачи в ТНВД, что предотвращает разжижение мотор­ного масла топливом. Между этими дву­мя канавками может быть расположена еще одна (поз. 13) — для отвода смеси то­плива и масла в специально предусмот­ренный бак.

Роликовый толкатель ТНВД серии PFR, как и направляющая втулка ТНВД серии PF, а также регулирующая втулка в насосах, используемых при эксплуатации на тяжелых топливах, смазывается мас­лом через специальный канал от системы смазки двигателя.