Топливная система двигателя CAT C32. Схема топливоподачи двигателя С32. Электронно-управляемая насос-форсунка

4  КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА

В данном разделе описывается топливная система двигателя CAT C32, проектируемый стенд, его описание, принцип работы.

Двигатель CAT C32 является новым в линейке дизельных двигателей CAT. Он имеет существенные преимущества по сравнению с двигателями серий 3000 и др. Благодаря внедрению системы ACERT снижена токсичность, в топливной системе ТНВД заменен на электронно-управляемые насос-форсунками с механическим приводом.

4.1  Топливная система

Схема топливоподачи двигателя С32, представленная на рисунке 4.1, состоит из следующих основных компонентов, которые используются для подачи топлива низкого давления к топливным насос-форсункам:

- топливный бак;

- топливоподкачивающий насос для удаления воздуха из топливной системы и заполнения ее топливом;

- топливные фильтра (первичный и вторичный);

- трубопроводы подачи и возврата топлива.

1 – топливный канал; 2 – электронная насос-форсунка; 3 – возвратная топливная линия; 4 – вторичный топливный фильтр; 5 – топливный перекачивающий насос; 6 – обратный клапан; 7 – база топливного фильтра; 8 – первичный топливный фильтр; 9 – трубопровод подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – электрический топливо подкачивающий насос; 12 – топливный бак; 13 - регулирующий клапан

Рисунок 4.1 – Схема системы топливоподачи двигателя CAT C32

Назначение топливоподачи низкого давления состоит в том, чтобы топливо до того как поступит к насос-форсункам фильтровалось и поступало в равных количествах и при постоянном давлении. Топливо также является охладителем для элементов системы.

Сначала топливо низкого попадает к форсункам, затем насос-форсунка создает давление, которое может превысить 200000 кПа [7].

Контроль за подачей топлива осуществляет электронный блок управления (ЭБУ) двигателя. Данные со всех систем двигателя поступают в ЭБУ и обрабатываются в целях управления следующими аспектами топливоподачи:

- время впрыска;

- время опережения впрыска;

- длительность впрыска;

- состояние двигателя в режиме «Холод».

Традиционными топливными насосами для дизельных двигателей CAT были топливные насосы высокого давления (ТНВД). На данном двигателе ТНВД был заменен механически-приводными и электронно-управляемыми насос-форсунками (рисунок 4.2) для каждого цилиндра. Соленоид на каждой форсунке контролирует количество топлива, которое подается на данный элемент. ЭБУ подает сигнал на каждый соленоид в определенном порядке для обеспечения полного контроля за двигателем.

1 – пружина; 2 – контакты для соединения с ЭБУ; 3 – соленоид в сборе; 4 – плунжер в сборе; 5 – втулка; 6,7 – пазы для уплотнительных колец; 8 – пружина; 9  шайба; 10 – корпус; 11 - клапан

Рисунок 4.2 – Электронно-управляемая насос-форсунка

Механизм электронно-управляемой насос форсунки приведен на рисунке 4.3.

Данный механизм обеспечивает необходимое усилие для создания высокого давления топливной форсункой. Насос-форсунка (1) впрыскивает топливо в камеру сгорания в правильный момент времени. Движение передается от кулачкового вала (4) к насос-форсунке через коромысло (3). Регулировочный болт (2) позволяет регулировать высоту пружины насос-форсунки.

1 – насос-форсунка; 2 – регулировочный болт; 3 – коромысло; 4 - распределительный вал

Рисунок 4.3 - Механизм электронно-управляемой насос форсунки

Проверку правильности работы насос-форсунок сервисные механики проверяют при помощи «Электронного техника» - программы компании Катерпиллар. Проверка происходит непосредственно на машине.

Однако нет такого стенда для проверки работы насос-форсунок, снятых с двигателя. Поэтому решение данной проблемы актуально в настоящее время.

В данном дипломном проекте в учебных целях проектируется стенд для проверки снятых с двигателя насос-форсунок.

4.2  Описание проектируемого стенда

Проектируемое устройство предназначено для проверки работоспособности насос-форсунок, снятых с двигателя (чертеж общего вида ДП.017.01.00.00 ВО).

Устройство приводится в действие электродвигателем, который соединен с кулачковым валом муфтой. Также с кулачковым валом соединяется при помощи муфты топливный насос. Насос-форсунка и коромысло являются стандартными изделиями CAT. Смазывание оси коромысел и коромысла происходит через воронку с маслом и фетровой пробкой, которая зафиксирована в верхнем отверстии коромысла.

Топливная схема стенда представлена на рисунке 4.4. Топливо из бака посредством топливного насоса поступает к устройству через фильтр. Далее в устройстве происходит забор необходимого количества топлива насос-форсункой, а излишнее топливо поступает в сливное отверстие и через теплообменный аппарат сливается в бак.

При превышении давления в топливных линиях предусмотрен настраиваемый предохранительный клапан.

Н – насос топливный; КП – клапан предохранительный; Ф – фильтр; Т – термометр; АТ – аппарат теплообменный; Б – бак

Рисунок 4.4 – Топливная схема стенда для проверки насос-форсунок

Электрическая схема следующая (рисунок 4.5). На стенде установлен ЭБУ, на который поступает информация с датчиков температуры топлива на выходе, давления на выходе, индуктивного датчика контроля скорости вращения и положения кулачкового вала. От ЭБУ сигнал поступает на соленоид насос форсунки. Снятие показаний происходит при помощи персонального компьютера с установленной программой «Электронный техник». Компьютер подключается к ЭБУ через коммутатор.