Принципиальная схема системы питания дизелей Д-37Е (рис. 63) аналогична описанной здесь (см. рис. 34). Применение на дизелях Д-37Е неразделенной камеры сгорания вызвало необходимость использования бесштифтовых многодырчатых форсунок, отрегулированных на высокое давление впрыска. Такие форсунки хорошо работают на чистом топливе, поэтому в системе предусмотрена его многократная фильтрация.
Топливо из бака 24 поступает по топливопроводу 27 в фильтр-отстойник 28, откуда подкачивающий насос 3 засасывает его в фильтр 16 грубой очистки. По трубкам 2 и 7 из фильтра 16 через насос 3 и трубку 5 топливо нагнетается в фильтр 17 тонкой очистки, а затем по трубке 4 поступает в топливный насос 8. По трубкам 12 высокого давления насосом 8 топливо подается к форсункам 13,
которые впрыскивают его в мелкораспыленном состоянии в камеру сгорания цилиндров двигателя.
Просачивающееся из форсунок топливо по сливному топливо проводу 14 перетекает сначала в фильтр 17 тонкой очистки, а затем по топливопроводу 15 поступает в бак. Подкачивающий насос 3 подает топливо к топливному насосу 8 в количестве, большем, чем это нужно для работы двигателя. Излишки топлива возвращаются от насоса 8 к насосу 3 по трубке 7. Воздух в цилиндры двигателя подается через воздухоочиститель 9 и впускной трубопровод 11.
Фильтр-отстойник 28 состоит из корпуса, стеклянного колпака 31 и фильтрующей сетки 30. По сверлению в корпусе и направляющей трубке 29 топливо при открытии крана 26 заполняет внутреннюю полость колпака 31.
Затем топливо поднимается, проходит через сетку 30 и по каналу в корпусе поступает в топливопровод 18, соединяющий фильтр-отстойник с фильтром грубой очистки топлива. Скорость топлива в колпаке небольшая, поэтому в фильтре успевают выделиться и осесть тяжелые частицы примесей и вода. Сетку 30 поджимают через прокладку колпаком к корпусу винтом 32, который ввернут в откидной хомут.
Фильтры грубой и тонкой очистки топлива установлены в одном корпусе. Они в основном имеют такую же конструкцию, как и фильтры, описанные здесь (см. рис. 35), но отличаются размерами и устройством корпусов.
На дизелях Д-37Е устанавливают подкачивающий насос (рис. 64) повышенного давления, смонтированный совместно с ручным. Подкачивающий насос получает привод через эксцентрик 1 на кулачковом валу топливного насоса типа НД-21. В корпусе 4 подкачивающего насоса размещены рабочий плунжер 2 со всасывающим клапаном 14, нагнетательный клапан 12 и перепускной плунжер 7, пружина которого поддерживает постоянное давление нагнетания топлива 0,23 МПа при 800 об/мин.
Процесс всасывания начинается, когда эксцентрик 1 кулачкового вала поворачивается вверх. При этом пружина 3 перемещает рабочий плунжер 2 в ту же сторону. В полости Б под всасывающим клапаном создается разрежение, поэтому клапан 14 открывается, топливо поступает из полости А в полость Б.
Процесс нагнетания топлива начинается, когда эксцентрик 1 перемещает рабочий плунжер 2 вниз, создавая под всасывающим клапаном 14 давление топлива. Когда давление превышает упругость пружины 11 нагнетательного клапана, он открывается, топливо нагнетается в полость под перепускным плунжером 7. Отсюда оно отводится через отверстие 9 к фильтру тонкой очистки.
Одновременно топливо заполняет продольные канавки 8, имеющиеся на цилиндрической поверхности перепускного плунжера, и немного приподнимает его. Образуется щель, через которую топливо отводится из отсечной полости топливного насоса (путь топлива показан на рис. 64, в стрелками).
Если давление топлива, нагнетаемого к фильтру тонкой очистки, превысит нормальное (например, из-за засорения фильтра), то перепускной плунжер давлением топлива поднимается еще выше, перепуская топливо из
полости нагнетания Б в полость всасывания А. Так автоматически регулируется производительность подкачивающего насоса и поддерживается постоянное давление нагнетания.
Топливный насос УТН-5, который устанавливают на дизелях Д-37Е, состоит из плунжера 13 (рис. 65), перемещающегося в гильзе 5, и нагнетательного клапана 3 с пружиной 1. Плунжер вместе с гильзой образует плунжерную пару, являющуюся основной частью насосного элемента. Схема работы такой плунжерной пары подробно описана в здесь (см. рис. 41).
При вращении кулачкового вала 9 (см. рис. 65) толкатель 10 вместе с плунжером 13 под действием кулачка и пружины 8 совершает возвратно-поступательное движение. Толкатель состоит из корпуса, ролика с осью и регулировочного болта 11 с контргайкой. Для обеспечения резкого окончания подачи топлива в цилиндр двигателя предусмотрен нагнетательный клапан 3, который под действием пружины 1 плотно закрывает выход топлива к форсунке.
Количество топлива, подаваемого всеми секциями насоса, изменяется передвижением зубчатой рейки 16, которая зубчатыми венцами 6 и поворотными втулками 14 поворачивает все плунжеры 13 одновременно вокруг их оси. Передвигается рейка 16 регулятором.
Величину подачи топлива каждой секции регулируют поворотом втулки 14 относительно венца 6, предварительно ослабив стяжной винт 15. Обычно каждая секция насоса начинает подачу топлива к форсункам за 15° до прихода поршня в в.м.т. при такте сжатия. Момент начала подачи топлива каждой секцией насоса регулируют болтом 11, положение которого фиксируют контргайкой.
Корпус 15 (рис. 66) насоса объединен с головкой 9 в одной отливке из алюминиевого сплава. В корпусе размещены кулачковый вал 24, толкатели 1, механизм поворота плунжеров, гильзы 8, плунжеры 11 с втулками, пружины 12 и нагнетательные клапаны.
К насосу присоединены регулятор и подкачивающий насос 2. Кулачковый вал 24 изготовлен из стали, цементирован и закален.
Кулачки расположены под углом 90° согласно порядку работы цилиндров двигателя 1—3—4—2.
Вал 24 вращается в двух подшипниках 23. Гильза 8 и плунжер 11 изготовлены из высококачественной легированной стали и термически обработаны для придания рабочим поверхностям высокой твердости. Трущиеся поверхности гильзы и плунжера тщательно полируют и совместно притирают.
Нагнетательный клапан 7 прижимается к седлу пружиной 5, а седло клапана к торцу гильзы штуцером 6. Клапан и седло изготавливают из легированной стали, закаливают и тщательно обрабатывают.
К верхнему концу штуцера 6 накидной гайкой крепят трубку высокого давления, по которой подводится топливо к форсунке.
К насосу топливо поступает через штуцер 18 и далее по продольному каналу 10 в головке к гильзам 8. Верхнее боковое отверстие гильзы выходит в канал 10, а нижнее — в перепускной канал 26.
Количество подаваемого в насос топлива значительно превышает количество топлива, подаваемого им к форсункам. Избыточное топливо отводится через перепускной клапан 17 обратно к подкачивающему насосу. Постоянная циркуляция топлива способствует удалению из насоса воздуха, который может нарушить нормальную подачу топлива в камеры сгорания. Воздух из насоса удаляется также через пробку 25.
Регулятор частоты вращения , спаренный с насосом УТН-5, имеет четыре груза 20, соединенных осями со ступицей 21. Ступица грузов свободно сидит на кулачковом валу 24 топливного насоса. Вращение от вала передается ступице спиральной пружиной 22, что уменьшает неравномерность вращения грузов регулятора.
Конструкция этого регулятора (рис. 67) позволяет устанавливать его на высокооборотных двигателях. По хвостовику кулачкового вала свободно передвигается муфта 16 регулятора с упорным шарикоподшипником. В задней части регулятора на оси установлены основной 9 и промежуточный 8 рычаги. В верхней части про межуточный рычаг соединен тягой 6 с рейкой 5 насоса. На промежуточном рычаге 8 расположены ролик 15, корректор и шпилька крепления пружины 3 обогатителя. Промежуточный и основной рычаги связаны между собой болтом 14, который обеспечивает необходимый угловой люфт между рычагами.
Основной рычаг 9 соединен через пружину 7 регулятора с рычагом 4, жестко установленным на лысках рычага 2 управления.
В наружный прилив корпуса регулятора ввернут болт 1 максимальной частоты вращения, который ограничивает натяжение пружины регулятора. В заднюю стенку корпуса регулятора ввертывают болт 13, ограничивающий номинальную подачу топлива, и винт 12 прекращения подачи топлива. В регуляторе предусмотрен автоматический обогатитель топливоподачи на пусковых оборотах двигателя.
При пуске двигателя (рис. 67, а) рычаг 2 управления поворачивается до упора в болт 1 максимальной частоты вращения и через рычаг 4 растягивает обе пружины 3 и 7. Пружина 7 регулятора перемещает рычаг 9 до упора в головку болта 13, а пружина 3 обогатителя перемещает промежуточный рычаг 8 и соединенную с ней рейку насоса влево, обеспечивая увеличение подачи топлива, необходимое для пуска двигателя. В начале работы двигателя грузы регулятора под действием центробежной силы расходятся и перемещают муфту, а вместе с ней промежуточный рычаг и рейку назад, уменьшая подачу топлива.
При максимальных оборотах холостого хода (рис. 67, б) центробежная сила грузов уравновешивается усилием пружины регулятора, а рейка насоса находится в определенном промежуточном положении. При этом шток 11 корректора утоплен, его пружина сжата, а основной и промежуточный рычаги прижаты друг к другу и работают как один рычаг.
Когда двигатель нагружен полностью, частота вращения коленчатого вала снижается и соответственно центробежная сила грузов уменьшается. Под действием пружины регулятора промежуточный и основной рычаги перемещаются влево до упора основного рычага в головку болта 13. Если нагрузка постоянная, то устанавливается равновесие между усилием пружины регулятора и центробежной силой грузов, а частота вращения вала дизеля будет постоянной. В случае уменьшения нагрузки частота вращения возрастает, равновесие нарушается и рычаги перемещаются вместе с рейкой насоса вправо, уменьшая подачу топлива.
При перегрузке дизеля частота вращения коленчатого вала снижается и центробежная сила грузов уменьшается: пружина корректора начинает распрямляться, шток 11 выступает из направляющей и промежуточный рычаг с рейкой перемещается влево, увеличивая подачу топлива.
Крутящий момент двигателя возрастает и нагрузка преодолевается.
Скоростной режим двигателя регулируют перемещением рычага управления. При переводе этого рычага влево от упора до отказа пружина регулятора сначала полностью сожмется и затем, действуя как жесткая тяга, передвинет основной рычаг 9 вправо до упора в винт 12 прекращения подачи топлива. Через болт 14 промежуточной рычаг и связанная с ним рейка топливного насоса перемещаются вместе с основным рычагом. При этом подача топлива прекращается и двигатель останавливается.
На дизелях Д-37Е устанавливают также одноплунжерный топливный насос распределительного типа НД-21/4, который отличается от рассмотренных выше тем, что он имеет всего один плунжер
и распределительную головку 11 (рис. 68), направляющую подаваемое плунжером топливо по цилиндрам. В алюминиевом корпусе 22 расположены насосная секция, регулятор с механизмом управления, кулачковый вал 26 и вал 23 с эксцентриком привода подкачивающего насоса 32.
Насосная секция состоит из головки 11, закрепленной гайкой 10 совместно с втулкой 9 плунжера 6, дозатора 8, возвратной пружины 3 плунжера, зубчатой втулки 4 и тарелок 2 и 5. Сопрягаемые торцы головки 11 и втулки 9 уплотняют при помощи точной обработки (доводки) плоскостей. В головке 11 размещен штуцер 12 с нагнетательными клапанами двойного действия. Во втулке 9 сделаны два всасывающих отверстия Д, окно Б и распределительные каналы Е.
В центральном отверстии втулки установлен с очень малым зазором полированный плунжер 6. Когда пружина 3 опускает плунжер вниз, топливо из полости всасывания по двум отверстиям Д поступает в надплунжерное пространство. Когда кулачок вала 26 через толкатель 1 поднимает плунжер 6, топливо частично вытесняется из надплунжерного пространства обратно во всасывающую полость, а затем нагнетается через канал Г и распределительную канавку В в один из распределительных каналов втулки и головки насоса.
За один оборот кулачкового валика насоса плунжер совершает четыре рабочих (нагнетательных) хода и один полный оборот вокруг своей оси, во время которого он распределяет топливо по четырем форсункам.
В полости кулачкового механизма расположены кулачковый вал 26, эксцентриковый вал 23, конические шестерни 24 и 25 при вода регулятора, толкатель 1, подшипники и другие вспомогательные детали.
В третьей полости насоса расположены механизм регулятора, корректор и механизм вращения плунжера, получающего привод от вала 13 регулятора через шестерню 15, промежуточную шестерню 7 и зубчатую втулку. Подкачивающий насос 32 плунжерного типа крепят к боковой стенке насоса. В действие он приводится от эксцентрика вала 23.
Схема работы топливного насоса НД-21/4 показана на рис. 69.
При всасывающем ходе плунжера топливо через отверстие Д поступает в надплунжерное пространство. Во время нагнетающего хода плунжера и перекрытия отверстий Д топливо поступает по распределительным канавкам В в плунжере 6, по каналам Е во втулке и через отверстие Ж нагнетательного клапана к штуцеру соответствующего цилиндра. В результате вращения плунжера его распределительная канавка В последовательно соединяется с различными каналами Е и, следовательно, со штуцерами различных цилиндров.
Подача топлива плунжером продолжается до выхода его отсечных отверстий А из дозатора. Перемещая дозатор вдоль плунжера, можно изменять продолжительность нагнетания и, следовательно, регулировать количество подаваемого топлива.
В штуцере головки насоса установлены два подпружиненных клапана: верхний нагнетательный 34 (рис. 69, а) и нижний разгрузочный 36. Их опорные поверхности плоские. Когда подачи топлива нет, нагнетательный клапан опускается на седло 35, а разгрузочный закрывает калиброванное отверстие (жиклер) Ж нагнетательного клапана. При нагнетании топлива оба клапана приподнимаются на 0,5—0,6 мм и пропускают топливо к форсунке (рис. 69, б).
В момент отсечки клапаны опускаются (рис. 69, в); нагнетательный клапан садится на свое седло, не допуская обратного движения топлива. Однако по инерции немного топлива проходит через жиклер, отжимая разгрузочный клапан (рис. 69, г), поэтому давление в топливопроводе резко снижается.
Количество топлива, подаваемого насосом, регулируется перемещением дозатора 8 по плунжеру: чем выше расположен дозатор, тем позже наступает отсечка, тем больше величина подачи. Выключение подачи достигается перемещением дозатора вниз. Момент начала подачи устанавливают, изменяя зацепление цилиндрических шестерен и положение шлицевой шайбы привода насоса, как у насосов типа TH.
Регулятор топливного насоса НД-21/4 (см. рис. 68) механический, всережимный, центробежный, с пружинным корректором, без профилирующей поверхности. На валу 13 регулятора закреплена ступица 21 с грузами 19, лапки которых через шарикоподшипники передают усилия на муфту 20, а через нее — на вильчатый рычаг 27.
Вильчатый рычаг соединен через регулировочную тягу 28 с приводом 30 дозатора и с сухарем 31, размещенным в прорези дозатора.
На оси 18 вильчатого рычага закреплен и рычаг 16 корректора.
Ось 17 серьги пружины соединена с проушинами вильчатого рычага 27. Соединение выполнено с люфтом, допускающим независимое движение вильчатого рычага под действием пусковой пружины 29 обогатителя. На верхнем торце вала регулятора нанесена риска, а в крышке 14 смонтирован лимб, необходимый для установки и проверки правильности распределения.
Схема регулятора показана на рис. 70. Вал 18 регулятора при водится во вращение парой конических шестерен 15 и 16 от вала топливного насоса. Ступица двух грузов 19 соединена с валом эластично через спиральную пружину 14. На скользящую муфту 13 опирается через ролики вильчатый рычаг 20, шарнирно надетый на неподвижную ось 12.
Нa левом (по рисунку) конце этого рычага укреплена тяга 21, соединенная с рычагом 23 эксцентричного валика. Эксцентриком служит сухарь 24, входящий в прорезь дозатора 26. На другом
конце рычага 20 имеется отверстие, через которое свободно (с зазором до 1,5 мм) проходит ось 11 серьги пружины 5 регулятора.
Между вилками рычага 20 в этом месте расположен рычаг. 10 корректора. Он шарнирно надет на ось 12 вильчатого рычага и соединен с осью 11 серьги пружины. Над правым концом рычага 10 расположен корпус 8 корректора.
При заданном скоростном режиме работы двигателя центробежная сила грузов уравновешивается силой упругости пружины регулятора.
Если нагрузка уменьшается, возрастает частота вращения коленчатого вала и грузов регулятора, рычаг 20 под действием скользящей муфты 13 поворачивается на оси 12 по часовой стрелке, растягивая пружину 5. Левый конец этого рычага поворачивает тягу 21 против часовой стрелки, сухарь 24 опускает дозатор по плунжеру, отсечка топлива начинается раньше. Поэтому количество нагнетаемого топлива и мощность двигателя уменьшаются.
При повышении нагрузки регулятор переместит дозатор вверх, увеличивая рабочий ход плунжера и подачу топлива, поэтому мощность двигателя возрастет. Чтобы двигатель развивал полную мощность при номинальной частоте вращения, рычаг 3 управления поворачивают против часовой стрелки до касания головки винта 2 максимальной частоты вращения. При этом пружина 5 растягивается, а рычаг 10 касается штока 9 корректора.
В случае перегрузки двигателя частота вращения вала снижается. Пружина 5 регулятора рычагом 10 через шток 9 сожмет пружину 7 корректора. В этом случае левое плечо рычага 20 не сколько опустится и через тягу 21 и рычаг 23 поднимет сухарь с дозатором на дополнительную величину, увеличивая подачу топлива для преодоления временной перегрузки.
При запуске двигателя рабочая смесь обогащается автоматически. Это достигается благодаря тому, что пружина 22 обогатителя поворачивает рычаг 20 против часовой стрелки за счет зазора между осью 11 и отверстием в рычаге 10, Дозатор получает дополнительный ход вверх, а форсунки — увеличенный заряд топлива.
Пружина обогатителя позволяет увеличить подачу топлива и при значительной перегрузке двигателя, когда рычаг 10 упирается в корпус 8 корректора.
Форсунка дизелей Д-37Е (рис. 71) бесштифтовая с трехдырчатым распылителем. Форсунки закрепляют в гнездах головок цилиндра гайками 6, В штуцере 14 форсунки помещен сетчатый фильтр 13, в котором топливо окончательно очищается перед впрыскиванием его в цилиндр двигателя.
Корпус 1 распылителя прижимают к корпусу 7 форсунки гайкой 3. Игла распылителя своим хвостовиком упирается в штангу 5, на которую сверху давит пружина 8. Сжатие пружины регулируют винтом 10. Усилие от пружины 8 через штангу 5 передается на иглу 2 распылителя, которая конусной поверхностью 19 плотно прижимается к седлу корпуса 1 распылителя и закрывает три сопловых отверстия 20.
Из фильтра 13 по каналам 15 в корпусах форсунки и распылителя топливо поступает в полость18 и в зазор между корпусом 1 и иглой 2. Под действием давления топлива игла 2 распылителя поднимается и через отверстия 20 частицы распыленного топлива устремляются в камеру сгорания. Давление топлива в начале открытия иглы 17—17,5 МПа. Как только давление понижается, игла распылителя под действием сжатой пружины 8 опускается в седло, и впрыск топлива прекращается.
Излишки топлива, просочившиеся между иглой и корпусом распылителя, проходят под колпачок 11, откуда по сливному топливо проводу перетекают в топливный бак.
Воздухоочистители. Воздух в дизелях Д-37Е очищается с помощью комбинированного воздухоочистителя с тремя ступенями очистки. По своему устройству и принципу работы воздухоочиститель аналогичен описанному здесь (см. рис. 34).