Система питания двигателя камаз

В зависимости  от режима работы и нагрузки дизельного двигателя автомобиля ему требуются  различные объёмы топлива. За его  чёткое распределение по цилиндрам, а также за обеспечение запаса  топлива и его очистку, отвечает система питания дизельного двигателя и ТНВД. В двигателе топливо подвергается воздействию высокой температуры, превышающей температуру его возгорания. Такое нагревание возникает вследствие высокого давления,  оказываемого цилиндрами на всасываемый ими извне воздух. В этом состоит важная особенность работы дизельного двигателя и основное его отличие от карбюраторного мотора.  

Дизельное топливо состоит из смеси соляровых, керосиновых и газойлевых фракций. Эта смесь под давлением впрыскивается  в горячий сжатый воздух в момент приближения поршня к верхней  точке. Возгорание дизельного топлива  происходит без участия свечей зажигания. Нагревание сжатого воздуха до высоких  температур (около +600 °С) при холодном двигателе обеспечивается свечами накаливания, которые находятся в вихревых камерах двигателя. Существует возможность ускорить запуск двигателя в холодном состоянии либо автоматически, либо принудительно при использовании кнопки на приборной панели.  

Очистка от воды и грязи происходит в специальном  фильтре при засасывании дизельного топлива из топливного бака под высоким  давлением. Обязательным условием подачи топлива является отсутствие воздуха  в системе питания. Топливо равномерно распределяется по цилиндрам под  воздействием давления ТНВД. Нажатием на педаль газа можно контролировать объём впрыскиваемого топлива. Перед  тем, как попасть в цилиндр, дизельное топливо через форсунки поступает в предкамеру. Конструкция двигателя включает магнитный клапан. Его наличие обусловлено принципом работы дизельного двигателя – ему не требуется зажигание, цикл продолжается после отключения системы накального зажигания, при этом на клапане исчезает напряжение и закрывается канал подачи топлива.  

В грузовом автомобиле, таком как КамАЗ-740, систему  питания дизельного двигателя составляют следующие элементы: топливный бак, фильтры для тонкой и грубой очистки  воздуха, насосы для подкачки и впрыска  топлива, трубопроводы высокого и низкого  давления, форсунки, воздушный фильтр, и выпускной газопровод, снабжённый глушителем шума.  

С помощью  топливоподкачивающего насоса топливо  поступает из бака в систему питания  дизельного двигателя через фильтры, в которых происходит грубая и  тонкая очистка. Для транспортировки  топлива служат магистрали низкого  и высокого давления. Первая из них  обеспечивает хранение и фильтрацию топлива, и его доставку под низким давлением к насосу более высокого давления. По второй осуществляется подача топлива в цилиндры двигателя. ТНВД подаёт топливо по соответствующей  магистрали к головкам цилиндров, в  которых расположены форсунки. Благодаря  ним в определённый момент происходит впрыскивание топлива и его распыление в камерах сгорания. При подкачке из бака топливо с избытком поступает в ТНВД. Лишнее его количество вместе с попавшим в систему питания воздухом возвращается в топливный бак по дренажным трубопроводам.   

Важнейшим элементом системы питания дизельного двигателя является топливный насос  высокого давления (ТНВД). В его задачи входит распределение топлива и  равномерная подача его к форсункам  в соответствии с режимом работы цилиндров. Подаётся топливо определёнными  порциями под высоким давлением. ТНВД состоит из секций, количество которых соответствует числу  цилиндров. Внутри корпуса каждой секции находятся поворотная втулка, плунжер  и гильза (втулка плунжера) с прижатым к ней штуцером, через прокладку, нагнетательным клапаном.  

Топливный насос высокого давления (ТНВД) работает по следующей схеме. Пружины и  кулачок вала приводят в действие плунжер. Двигаясь возвратно-поступательно, он выполняет различные функции  в зависимости от положения. При  нисходящем движении плунжера происходит заполнение топливом внутреннего пространства гильзы. Затем насос низкого давления передаёт топливо через подводящий канал и впускное отверстие корпуса  насоса в пространство над плунжером. Далее плунжер движется вверх, и  до того момента, как его верхняя  кромка перекроет впускное отверстие  втулки, топливо возвращается в подводящий канал. Как только впускное отверстие  оказывается перекрытым, топливо, вследствие возросшего давления, начинает преодолевать воздействие пружины и, проникая между гильзой и плунжером, поднимает  клапан и оказывается в топливопроводе.   

При движении плунжера вверх возникает давление, превышающее создаваемое пружиной форсунки. Это приводит к тому, что  игла форсунки смещается вверх и  происходит впрыскивание топлива в  камеру сгорания. Топливо подаётся, пока кромка плунжера не освободит  выпускное отверстие втулки. После  этого давление над плунжером  значительно снижается, действие пружины  приводит к закрытию нагнетательного  клапана, и появляется зазор между  пространством над плунжером  и топливопроводом высокого давления. Затем плунжер движется вверх, что  заставляет топливо перетекать в  сливной канал. При своём перемещении  топливо следует по винтовой кромке плунжера и продольному пазу. Подачу топлива в форсунку обеспечивают зубчатая рейка, втулка и связывающий  поводок, они же регулируют количество топлива. В соответствии с углом  поворота плунжера меняется расстояние, проходимое им между его крайними положениями (от закрытия впускного  отверстия до открытия выпускного), и, соответственно, меняется длительность впрыскивания топлива в цилиндры.   

Прекращение подачи топлива приводит к остановке  двигателя автомобиля. При этом с  помощью рейки плунжер устанавливается  в такую позицию, чтобы канавка  совместилась с выпускным отверстием, обеспечив отвод топлива в  бак при подъёме плунжера.  

Поддержка определённой частоты вращения коленчатого  вала осуществляется её регулятором  в автоматическом режиме под воздействием кулачкового валика. Регулятор расположен в развале корпуса ТНВД. При  работе двигателя с частотой вращения вала, соответствующей определённой позиции педали подачи топлива, происходит уравновешивание центробежных сил  грузиков регулятора действием пружин. При повышении частоты вращения коленчатого вала грузики регулятора начинают преодолевать сопротивление  пружины и перемещают рейку ТНВД в положение, при котором сокращается  подача топлива. Таким образом, чем  меньше нагрузка на спуске, тем выше частота вращения коленчатого вала и меньше подача топлива. Соответственно, чем ниже частота вращения вала, тем топлива поступает больше. Это объясняется тем, что при  снижении частоты вращения вала снижается  центробежная сила грузиков, и действие пружины перемещает рейку в положение, повышающее подачу топлива.  

Регулировать  момент впрыскивания топлива в соответствии с частотой вращения коленчатого  вала позволяет автоматическая муфта. Изменение момента впрыскивания топлива позволяет повысить экономичность  работы дизельного двигателя и улучшить его пусковые качества. Существуют ведомая и ведущая полумуфты. Ведомая крепится на переднем конце  кулачкового валика ТНВД. Ведущая  полумуфта установлена на ступице  ведомой и имеет возможность  поворачиваться на ней. Между полумуфтой и ступицей расположена втулка. Промежуточная  распределительная шестерня посредством  вала с эластичными соединительными  муфтами приводит в действие ведущую  полумуфту. Ведомая полумуфта соединена  с полуосями, на которых расположены  два груза. Раскачивание их в перпендикулярной оси муфт плоскости приводит к  вращению ведомой полумуфты. С двух краёв приставка ведущей полумуфты  ограничена пальцем груза и профильным выступом. Грузы удерживаются во втулке ведущей полумуфты с помощью  пружины. При повышении частоты  вращения коленчатого вала дизельного двигателя ведомая полумуфта  поворачивается в сторону вращения кулачкового валика. Это приводит к возрастанию угла опережения впрыска  топлива. Уменьшение частоты вращения приводит к обратному эффекту  

Для впрыскивания дизельного топлива в камеру сгорания и его распыления с равномерным  распределением по всему её объёму служат форсунки. Распылитель является главным их элементом. Одно или несколько  отверстий распылителя позволяют  формировать факел впрыскиваемого топлива. Форсунки бывают открытого  и закрытого типов. Отличительной  особенностью форсунок закрытого типа является закрытие сопловых отверстий  запорной иглой, из-за чего сообщение  внутренней полости в корпусе  распылителей форсунок с камерой  сгорания происходит только во время  впрыскивания топлива. Такие форсунки используются в четырёхтактных дизелях.   

Для увеличения мощности дизельного двигателя возможна подача под давлением некоторого объёма воздуха в цилиндр. Такая  процедура называется турбонаддувом, и требует установки турбокомпрессора на выхлопных газах.  

Оснащение турбокомпрессором повышает экономичность  дизельных двигателей.  

Вал турбокомпрессора размещает на себе два турбинных  колеса в отдельных корпусах. Выхлопные  газы двигателя приводят в действие турбинные колёса, которые разгоняют вал. Роторы выхлопных газов и свежего воздуха располагаются на одном и том же валу. Благодаря этому обороты нагнетания свежего воздуха в цилиндры и обороты отвода выхлопных газов совпадают. При работе турбокомпрессора с повышением мощности дизельного двигателя возрастает крутящий момент. Для максимальной эффективности работы двигателя необходима достаточная степень наполнения, которую обеспечивает вращение вала компрессора с определённой скоростью, обычно не менее 3000 об/мин.