В статье авторы излагают способ модернизации топливного насоса высокого давления автомобиля КамАЗ.
Ключевые слова: КамАЗ, ТНВД, регулятор, болт ОПТ.
В настоящее время Вооружённые Силы Российской Федерации (ВС РФ) можно смело считать мобильными, так как все виды и рода войск имеют в своём распоряжении достаточное количество автомобильной и бронетанковой техники, используемой для выполнения множества задач, связанных с военной службой.
Если провести анализ всего множества автомобильной техники, можно выяснить, что преобладающим большинством являются автомобили общего назначения. Рассматривая данную технику, выясняем что задачи, стоящие перед ней непосредственно связаны с перевозкой различных грузов, личного состава, артиллерии и вооружения, а также для буксировки неисправной или повреждённой техники, в большинстве случаев, на сложных участках дороги и при плохом дорожном покрытии. То есть данные виды работ требуют повышенных тягово-скоростных характеристик, для облегчения нагрузки на элементы конструкции и сокращения времени выполнения поставленной задачи.
Рассматривая данное направление, сталкиваемся с тем, что добиться улучшения нужных характеристик можно путем повышения мощности двигателя. Используя сравнительную оценку способов повышения мощности двигателя, выясняем, что она определяется количеством сжигаемого в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топлива и степенью использования выделяющейся при сгорании тепловой энергии, то есть коэффициента полезного действия (КПД). У большинства двигателей КПД колеблется в сравнительно узких пределах. Поэтому мощность двигателя зависит главным образом от сжигаемого в единицу времени топлива.
Развивая мысль дальше, понимаем, что одним из вариантов совершения данных работ является увеличение подачи топлива. Известно, что самой ходовой техникой общего назначения в ВС РФ являются автомобили КамАЗ и УРАЛ, а также небольшое количество более старой техники, в основном на двигателях с искровым зажиганием. Рассмотрим первые две приведённые марки автомобилей, по простой причине — у них идентичная системы подачи топлива в цилиндры двигателя.
Предложением по увеличению подачи топлива в дизельных двигателях является внесение в конструкцию их топливных насосов высокого давления небольших доработок, но прежде разберёмся с самим ТНВД.
Рассматриваемые модели автомобилей имеют V-образные насосы марки КамАЗ с двурядной компоновкой и углом взаимного расположения секций, равным углу развала цилиндров двигателя. Из-за этого они имеют сокращенную длину и повышенную жёсткость короткого кулачкового вала. К корпусу ТНВД крепится топливоподкачивающий насос, который приводится в действие отдельным эксцентриком на валу насоса. Также в его корпусе монтируется регулятор частоты вращения двигателя.
Изменение цикловой подачи топлива осуществляется за счёт одновременного поворота всех плунжеров, путем воздействия рейки с прорезями на специальные поводки, соединенные с плунжерами.
Поворот плунжера изменяет расстояние между его торцевой поверхностью и спиральной кромкой, что позволяет варьировать активный ход и цикловую подачу.
В современных конструкциях ТНВД реализованы ряд направлений, обеспечивающих их эффективное функционирование. К таким направлениям можно отнести:
– повышение давления впрыскивания и оптимизация закона его изменения во времени;
– обеспечение стабильности параметров впрыскивания и равномерности подачи отдельными секциями;
– обеспечение требуемой характеристики подачи при изменении режима работы силовой установки;
– автоматическое регулирование момента впрыскивания
Далее рассмотрим метод обеспечения требуемой характеристики подачи топлива. При постоянном диаметре плунжера изменение цикловой подачи топлива при управлении дизелем может осуществляться за счёт активного хода плунжера или воздействием на коэффициент подачи. Первый способ реализуется в топливных насосах с золотниковым управлением, а второй — при дросселировании топлива на выпуске.
При работе топливных насосов высокого давления с золотниковым дозированием топлива преобладающее влияние на коэффициент подачи оказывает дросселирование топлива во выпускном и отсечном окнах. В результате этого цикловая подача с увеличением частоты вращения вала насоса возрастает. При положении рейки насоса, соответствующей полной подаче топлива, это влияние незначительно, а при частичной — увеличение цикловой подачи при повышении скоростного режима более заметно.
Для увеличения коэффициента приспособляемости двигателя желательно, чтобы цикловая подача топлива с уменьшением частоты вращения коленчатого вала увеличивалась. Поэтому в топливных насосах с золотниковым регулированием необходимо корректировать характеристики подачи топлива.
Корректирование внешней скоростной характеристики топливной аппаратуры за счёт изменения активного хода плунжеров производят с помощью механических, гидравлических или пневматических корректоров. Предлагаемое изменение будет осуществлено при помощи механического корректора.
Разобравшись с тем, что для увеличения подачи топлива плунжер поворачивается втулкой, соединённой через ось поводка с рейкой насоса. Добавим, что данная рейка перемещается в направляющих втулках и её передвижение осуществляет регулятор частоты вращения коленчатого вала. С противоположной стороны насоса находится болт регулировки подачи топлива всеми секциями насоса (ОПТ), в который и упирается регулятор частоты вращения, ограничивая ход рейки. Болт закрыт пробкой и запломбирован.
Это означает то, что, выкручивая и закручивая болт ОПТ, изменяется количество подающегося к плунжерным парам топлива.
Предлагается сделать данный болт подвижным и управляемым из кабины водителя. Изготовить данную конструкцию не тяжело. Для начала рассверливается резьба к задней крышке ТНВД, куда вкручивался болт, тем самым делая свободный его проход сквозь крышку. Для уменьшения износа алюминиевого корпуса можно использовать стальную переходную втулку. Далее заменяется заглушка болта ОПТ на задней крышке и изготавливается вал нашего механического корректора: с одной стороны он вворачивается на болт ОПТ с фиксацией гайкой, с другой на нем выполнена проточка под рычаг вала корректора. Под заглушку вала устанавливается пружина. При помощи болта рычаг фиксируется к валу корректора. Далее остаётся зажать тросик штатным фиксатором, установленным на ТНВД в передней части. С обратной стороны рычага регулятора тросик предлагается зафиксировать на пружину, для избегания слома рычага.
Теперь получилась конструкция, позволяющая кратковременно, по усмотрению водителя, увеличить подачу топлива, задействовав рычаг в кабине. Благодаря этому, увеличится мощность для преодоления сложных участков дороги, подъёмов, гололёда и буксировки других транспортных средств, либо увеличения коэффициента приспособляемости при пуске в холодную погоду.
Выходит так, что водитель заблаговременно до сложного участка дороги, не вылезая из кабины для самостоятельного физического воздействия на двигатель, механическим путем, задействовав рычаг, увеличивает мощность двигателя, тем самым и тягово-скоростные характеристики транспортного средства. А после преодоления нужного участка дороги, используя обратные действия, вернуть все в исходное состояние.
Напомним: актуальность данной полезной модели заключается в том, что в Вооруженных Силах Российской Федерации огромную роль играет своевременное выполнение поставленной задачи. На это влияет множество факторов. А такие небольшие и малозатратные нововведения в конструкцию топливных насосов помогут водителям преодолевать опасные и сложные участки дороги с преимущественным превосходством по мощности и тягово-скоростным характеристикам, нежели без них. Всё это ведёт к сокращению времени выполнения поставленной задачи, а следовательно, к её успешном выполнению.
Литература:
- В. Р. Бурячко, А. В. Гук «Автомобильные двигатели: Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования», научно-техническое издание, — СПб.: НПИКЦ, 2005
