ТНВД (топливный насос высокого давления) является важной частью топливной системы дизельного двигателя. Он отвечает за подачу топлива в высоком давлении в форсунки, которые распыляют топливо в цилиндры двигателя.
ТНВД двигателей имеют различные характеристики, которые определяют их производительность и эффективность.
Топливный насос двигателя MAH S50 и S70MC
Насосы золотникового типаТопливные насосы золотникового типа с регулированием по концу подачи. Плунжер 8, втулка 7. Нагнетательные клапаны отсутствуют и нагнетание происходит по двум каналам на две форсунки. В крышке насоса расположен пневматически управляемый клапан быстрого останова 5 (прекращения подачи топлива).
Топливный насос двигателя MAH KSZ 105/180
Представленный на рис. 2 топливный насос имеет два плунжера 5, приводимые в движение общей кулачковой шайбой посредством ролика 1 и толкателя 2. От каждой насосной секции идут два топливопровода, соединяющиеся у одной общей форсунки.
Чтобы обеспечить меньшие цикловые подачи и более высокие давления впрыска на малых нагрузках, в двигателях более поздней конструкции введено устройство, позволяющее при достижении нагрузки в 30 % и ниже осуществлять нагнетание топлива только одной секцией. В конце топливопровода, идущего к форсунке от этой секции, установлен невозвратный клапан, уменьшающий объем системы нагнетания при работе только одной секции. При нагрузках свыше 30 % включается вторая секция и подача обеспечивается обоими плунжерами. Для предотвращения кавитации на всасывающей магистрали насоса установлен демпфер.
Топливный насос двигателей Пилстик РС2
Насос золотникового типа с регулированием по концу подачи. Для главных судовых дизелей фирмой предусмотрена поставка насосов со смешанным регулированием. Привод плунжера 8 осуществляется от кулачка распределительного вала через ролик 1 и толкатель 11. Плунжерная втулка 7 имеет два окна наполнения, через которые осуществляется и отсечка. Отсечное топливо направляется во впускной трубопровод. В корпусе насоса напротив отсечных окон вставлены специальные втулки, воспринимающие на себя удар отсечной струи и тем самым предохраняющие корпус насоса от эрозионного разрушения. Для двигателей, работающих на тяжелом топливе, предусмотрен отдельный перепускной трубопровод, в штуцере которого установлен шариковый невозвратный клапан без пружины. В верхней части насоса установлен нагнетательный клапан 5.
Отвод утечек топлива осуществляется по каналу 10. Разворот плунжера производится через рейку 4 и входящую с ней в зацепление зубчатую втулку 9.
Кавитационно-эрозионные разрушения в ТНВД
Этот вид разрушений по мере форсирования двигателей и связанным с этим ростом давлений впрыска приобрел существенные размеры. Значительное внимание этой проблеме уделяется фирмами и нашло широкое освещение в работах В. П. Шмелева. Возникновение кавитационно-эрозионных разрушений наблюдается в регулирующих органах и в приемных полостях корпусов ТНВД и связано с увеличением гидравлических нагрузок со стороны наполнения.
В насосах клапанного типа разрушениям прежде всего подвержены впускные и отсечные клапаны. При регулировании активного хода плунжера в начале подачи (см. рис. 1 в статье “ТНВД золотникового типа двигателя Вяртсиля 22HF”ТНВД судовых двигателей), когда впускной клапан 3 в конце процесса перепуска опускается, происходит разрыв потока перетекающего топлива. Под седлом клапана появляется кольцевое пространство 1, давление в котором резко падает вызывая появление пузырьков пара и растворенного в топливе воздуха.
Под воздействием волн давлений, возникающих при ударах в каналах направляющей 2 и о корпус ТНВД, пузырьки лопаются. В их разреженную зону устремляются потоки топлива, создающие точечные удары большой силы (давления до 1 000 МПа), что и вызывает эрозионное разрушение тарелок и седел клапанов (см. рис. 1, а).
В золотниковом ТНВД (см. рис. 1, б) при отсечке в конце подачи давления близки к максимуму и поэтому поток топлива в сечении открывающегося окна приобретает большую скорость. При этом направление ее по ходу потока меняется (S1, S 2, S3), что создает благоприятные условия для возникновения кавитации с образованием в углу 8 вакуумных пузырей, схлопывание которых приводит к возникновению гидравлических ударов, вызывающих эрозионное разрушение боковой поверхности плунжера. В свою очередь удар потока о корпус 5 ТНВД и его поворот по стрелке А приводят к сильной эрозии корпуса, а в некоторых случаях и поверхности 6 окна втулки 4.
Продукты износа элементов ТНВД в виде металлических частиц потоками топлива разносятся по всей системе — от насоса до форсунки, вызывая их изнашивание и нередко приводящее к заклиниванию плунжерных пар и игл. В целях защиты корпусов ТНВД в них напротив впускных и отсечных окон вворачиваются отражатели, которые периодически подлежат замене.
