Клапан опережения впрыска топлива тнвд – Принцип работы топливного насоса высокого давления

Устройство и принцип действия электронного ТНВД

Радиально-поршневой распределительный ТНВД представляет собой насос впрыска с электронным регулированием, имеющий собственный блок управления. Насос создаёт давление впрыска 1500 бар. Высокое давление впрыска позволяет достичь мелкодисперсного распыления топлива. Это приводит к более полному сгоранию топливно-воздушной смеси и меньшему
содержанию вредных веществ в ОГ

Основные задачи радиально-поршневого распределительного ТНВД:

• забор топлива из топливного бака
• сжатие топлива до 1500 бар
• распределение топлива по цилиндрам

Всасывание
Радиально-поршневой распределительный ТНВД расположен там, где раньше был установлен пластинчатый насос, всасывает топливо из топливного бака и создаёт давление в ТНВД.

За счёт давления, созданного в ТНВД, при открытом электромагнитном клапане топливо подаётся в камеру сжатия.

Сжатие
Топливо сжимается двумя плунжерами, которые приводятся от кулачковой обоймы через ролики. Привод осуществляется приводным валом.

 

За счёт вращательного движения приводного вала ролики нажимают на кулачки обоймы и перемещают плунжеры вовнутрь. Это приводит к сжатию топлива между плунжерами.

Распределение
Если электромагнитный клапан закрыт, топливо распределяется по отдельным цилиндрам с помощью вала распределителя и распределительной головки через обратный дроссель нагнетательного клапана и форсунку впрыска.

В распределительной головке имеются отверстия, соответствующие отдельным цилиндрам. Вал распределителя проворачивается приводным валом и соединяет камеру сжатия попеременно с каждым отверстием в распределительной головке

Радиально-поршневой распределительный ТНВД имеет собственный блок управления. Задачей блока является управление и контроль исполнительных элементов насоса впрыска. Для этого в блоке управления сохранены характеристики, точно соответствующие характеристикам насоса впрыска. Блок управления и насос впрыска образуют единый блок и прочно соединены друг с другом

 

Что чем управляет?
Датчики отправляют на блок управления двигателя информацию о режиме работы двигателя и о положении педали акселератора. Блок управления двигателя анализирует эту информацию и рассчитывает момент начала впрыска и необходимое количество подаваемого топлива. Полученные значения блок управления двигателя отправляет на блок управления топливного насоса. Блок управления топливного насоса рассчитывает команды управления для электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива и клапана управления опережением впрыска. При этом учитываются сигналы, поступающие в насос впрыска от блока управления двигателя и датчика угла поворота. Для контроля управления двигателя блок управления топливного насоса отправляет на блок управления двигателя обратное сообщение о режиме работы насоса впрыска. Передача сигналов между блоком управления двигателя и блоком управления топливного насоса осуществляется по шине CAN. Преимуществом шины CAN является то, что обмен всей информацией между блоком управления топливного насоса и блоком управления двигателя может осуществляться по двум проводам. Блок управления двигателя выполняет и другие задачи, например, управление исполнительными элементами системы рециркуляции ОГ и регулирование давления наддува.

Регулирование количества подаваемого топлива

На приведённом ниже обзоре системы показаны датчики, на основании сигналов которых определяется количество подаваемого топлива Сигнал, поступающий от блока управления двигателя, преобразуется блоком управления топливного насоса в сигнал для электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива. Задачей регулирования количества подаваемого топлива является точная адаптация количества топлива к различным режимам работы двигателя.

Принцип действия:
Процесс наполнения Если электромагнитный клапан регулирования количества подаваемого топлива открыт, топливо из внутреннего пространства насоса подаётся в камеру сжатия.

Впрыск
Блок управления топливного насоса подаёт сигнал управления на электромагнитный клапан регулирования количества подаваемого топлива, клапан перекрывает подачу топлива. Все время, пока электромагнитный клапан закрыт, топливо сжимается и подаётся на форсунки впрыска. При достижении заданного блоком управления двигателя количества топлива электромагнитный клапан открывает подачу топлива из внутреннего пространства насоса. Давление падает; впрыск завершён.

При полной нагрузке двигателя объём топлива на каждый цикл впрыска составляет ок. 50 мм3.

Это равно объёму одной капли воды.

На оборотах холостого хода на каждый цикл впрыска требуется ок. 5 мм3 топлива.
Это соответствует размеру булавочной головки диаметром 2 мм.

Дополнительной задачей электромагнитного клапана регулирования количества подаваемого топлива является остановка двигателя. При выключении зажигания электромагнитный клапан открывается, сжатие топлива не происходит.

Регулирование момента впрыска

На приведённом ниже обзоре системе представлены датчики, на основании сигналов которых определяется момент начала впрыска. Сигнал, поступающий от блока управления двигателя, преобразуется блоком управления топливного насоса в сигнал для клапана управления опережением впрыска. Задачей регулирования момента впрыска является адаптация момента впрыска к частоте вращения двигателя.

Принцип действия:

При увеличении частоты вращения впрыск должен происходить раньше. Опережение впрыска осуществляется регулятором впрыска. За счёт силы действия пружины управляющий поршень прижимается к поршню регулятора впрыска. В кольцевую полость управляющего поршня через отверстие из внутреннего пространства ТНВД поступает топливо под давлением. Клапан управления опережением впрыска определяет давление топлива в кольцевой полости управляющего поршня.

При увеличении частоты вращения клапан управления опережением впрыска увеличивает давление топлива в кольцевой полости. За счёт этого управляющий поршень отжимается от поршня регулятора впрыска, преодолевая силу действия пружины, и открывает канал. Топливо поступает в полость за поршнем регулятора впрыска.

За счёт давления топлива поршень регулятора впрыска перемещается вправо. Поршень регулятора впрыска соединён с кулачковой обоймой так, что горизонтальное движение регулятора впрыска проворачивает кулачковую обойму в направлении опережения впрыска.

www.carluck.ru

Опережение впрыска

То, что опережение впрыска топлива для дизельных двигателей очень важно, объяснять никому не надо. Естественно, для каждой частоты вращения двигателя оптимальным будет какое-то определенное значение угла опережения, например, для холостого хода 800 об/мин – это 3°, 1000 об/мин — 4°, 1500 об/мин — 5° и т.д. Для достижения такой зависимости, которая, кстати, не является линейной, в корпусе ТНВД есть специальный механизм. Впрочем, это просто поршень (иногда в литературе его именуют таймером), который перемещается внутри ТНВД давлением топлива и через специальный поводок на тот или иной угол разворачивает специальную шайбу с волновым профилем. Будет поршень задвинут дальше – волна шайбы чуть раньше набежит на плунжер, тот начнет движение и раньше начнет подавать топливо к форсунке. Другими словами, угол опережения впрыска зависит от давления топлива внутри корпуса ТНВД и от степени износа волнового профиля шайбы. С давлением топлива, как правило, никаких проблем не бывает. Ну, разве что засорится топливный фильтр, заклинит в открытом состоянии плунжерок редукционного клапана или западут лопасти питающего насоса (внутри ТНВД).

Рис. 38. Чтобы полностью проверить редукционный клапан, его можно вывернуть из ТНВД. Плунжер внутри этого редукционного клапана не должен быть заклинен. Так это или не так, можно проверить, надавив на плунжер спичкой. Под воздействием руки плунжер должен легко перемещаться, сжимая пружину.

 

Рис. 39. Выкручивать редукционный клапан на уже снятом насосе не сложно. Проделать то же, не снимая  ТНВД, уже сложнее.

Все эти проблемы возникают довольно редко и легко вычисляются. Оценить состояние топливного фильтра можно легко и однозначно, если перевести двигатель на внешнее питание, то есть под капот двигателя поместить пластиковую бутылку с дизельным топливом, а трубки питания ТНВД и «обратки» отсоединить от своих штатных мест и опустить в эту бутылку. После этого запускаем двигатель и проверяем его работу. Можно даже проехать несколько километров. Если в поведении двигателя ничего не изменилось, значит, топливный фильтр и все, что расположено дальше, к топливному баку, исправно. Кстати, если в бутылку с топливом добавить 30-50% любого моторного масла, то ТНВД будет вынужден подавать более густое топливо (смесь солярки с маслом). И если в ТНВД есть какой-то износ (например, плунжерных пар), износ этот как бы станет сказываться в меньшей степени, и работа двигателя станет лучше. Например, двигатель в горячем состоянии запускается очень тяжело. Причиной этого часто является недостаточный объем подаваемого топлива вследствие износа главной плунжерной пары. И если с густым топливом этот дефект (тяжелый запуск) почти исчезнет, можно с уверенностью снимать ТНВД и менять ему изношенную пару. Хотя в этом случае в ТНВД обычно надо менять все, и его проще выкинуть, чем чинить и потом регулировать. Впрочем, об этом уже выше писалось.

Состояние редукционного клапана (может находиться в заклиненном состоянии) и питающего насоса, можно оценить, используя насос ручной подкачки топлива. Если работа двигателя изменится после того, как вы при работающем двигателе начнете качать ручным насосом, т.е. начнете вручную поднимать давление в корпусе ТНВД, значит или клапан, или насос неисправен. Редукционный клапан легко вывернуть, не снимая ТНВД, и проверить. Только на большинстве дизельных двигателей фирмы «Mitsubishi» для этого приходится тонким зубилом удалять уголок кронштейна, после чего головка редукционного клапана становится доступной для специального ключа. Кстати, этот редукционный клапан можно вывернуть и с помощью длинного бородка (зубильца), не используя ключ.

 

Рис. 40. Поднять давление в корпусе ТНВД можно путем осаживания заглушки (1) редукционного клапана (2) тонким бородком. В результате этих ударов пружина (3) сильнее надавит на плунжер (4) и тот перекроет отверстие для  сброса топлива (5). Чтобы вернуть заглушку обратно (снизить давление в корпусе ТНВД), надо  сильнее пробить заглушку вниз, чтобы она сжала пружину полностью и надавила на плунжер таким образом, чтобы вытолкнуть стопор (6). После этого и плунжер и пружина легко вываливаются. Дальше надо перевернуть редукционный клапан и тонким бородком пробить заглушку обратно. Далее все собрать на место и повторить попытку регулировки давления.

Там все уплотнения сделаны на резиновых колечках (ториках) и сильной затяжки не требуется. Если этот клапан целый, его плунжер не заклинен в открытом положении, то следует подозревать неисправность питающего насоса. При условии, что при подкачке топлива работа двигателя становится ровнее. Правда, если из линии перелива (обратки) при работе двигателя льется топливо с пузырьками воздуха, то в первую очередь надо устранить подсос воздуха. Потому что если будет подсос воздуха, то сложно создать требуемое давление в ТНВД, даже с полостью исправным питающим насосом. Но проблемы с подсосом воздухом – это отдельная тема. Тут только заметим, что подсос воздуха, даже при внешнем питании, т.е. когда канистра с топливом находится выше ТНВД, возможен через сальник ТНВД и через не плотности центральной заглушки на чугунной части ТНВД. Эта заглушка используется для точной установки ТНВД по углу подачи топлива (ее вывинчивают, устанавливают микрометрическую головку и меряют ход плунжера, эта процедура описана почти во всех руководствах по ремонту ТНВД). При полностью исправном ТНВД, даже если он был ранее завоздушен, через 10 минут работы двигателя в линии перелива пузырьков воздуха нет. 

Итак, угол опережения впрыска зависит от оборотов двигателя. Для экономии топлива, достижения высокой мощности и в плане экологии будет лучше, если этот угол опережения будет изменяться с учетом и других условий работы двигателя, таких, как величина нагрузки на двигатель, давление наддува, температура и др. Но полностью учет всех этих условий возможен только у ТНВД с электронным управлением. У обычных механических учитывается только давление топлива в корпусе ТНВД и, на более современных агрегатах, температура охлаждающей жидкости двигателя. Поршень в нижней части ТНВД перемещается в зависимости от давления топлива и через специальный стальной «палец» немного разворачивает профильную шайбу (эту же шайбу принудительно поворачивает поводок от механизма прогревного устройства). В результате волновой выступ шайбы будет раньше набегать на плунжер, и тот раньше начнет свое движение. Вся эта система была рассчитана и сделана на заводе и худо-бедно справлялась со своими обязанностями. До тех пор, пока не начался интенсивный износ. Интенсивным он стал потому, что в ТНВД стало поступать топливо без смазки (наше «сухое» зимнее топливо, так же как и керосин, почти не содержит тяжелых фракций, которые и обеспечивают смазку всех трущихся деталей), топливо с воздухом и просто грязное топливо (с абразивом). Впрочем, обычная старость тоже делает свое дело. В результате выступ на шайбе начинает чуть позже набегать на плунжер и тот в свою очередь начинает чуть позже свое движение. Другими словами начинается более поздний впрыск. Начало этого явления выглядит так. Двигатель работает на холостом ходу и, вследствие разного износа форсунок, немного трясется. Добавляем ему оборотов. Примерно на 1000 об/мин двигатель перестает трястись и как бы замирает – работает ровненько – ровненько. Еще повышаем обороты. И вдруг в диапазоне 1500 – 2000 об/мин появляются вздрагивания. Эти вздрагивания (тряска) могут появляться как при плавном, но интенсивном, так и при медленном повышении оборотов. Во время тряски из выхлопной трубы идет синий дым. Когда двигатель полностью прогреется, тряска в районе 1500 – 2000 об/мин исчезает. Это в самом начале развития дефекта. Потом тряска не пропадает и после прогрева двигателя. Точно такая же тряска появляется, если поднять давление впрыска на форсунках. В этом случае, если ТНВД изношен, тоже получится поздний впрыск топлива. Избавляемся мы от этого явления, повернув корпус ТНВД на более ранний впрыск. Иногда приходится доворачивать ТНВД почти до упора. Но прежде чем это сделать, послушайте работу двигателя. Когда у дизельного двигателя слишком ранний впрыск, он начинает работать более жестко (еще говорят, что у него стучат клапана). И если вы убедитесь, что оборотов за 50-100 до начала тряски эта жесткая составляющая в акустическом фоне дизеля исчезла, значит точно надо поворачивать ТНВД. Тут следует заметить, что у изношенных дизелей зазор поршень – цилиндр очень большой и поэтому они начинают работать жестко даже при абсолютно правильном угле опережения впрыска. Использование для установки опережения впрыска стробоскопа в нашем случае не совсем оправдано. Не будем говорить о том, что стробоскопы более уверенно ловят своим микрофоном стук уже сильно изношенной форсунки. Если же форсунка в приличном состоянии, а трубка подачи топлива закреплена штатно, лампа стробоскопа, как правило, дает сбои. Установить с помощью стробоскопа можно опережение впрыска при холостом ходе. Именно это опережение дается в технической документации. Но износ в ТНВД неравномерный. И очень часто установив опережение по метке с помощью стробоскопа при оборотах холостого хода, мы не избавляемся от тряски на оборотах, вызванной поздней подачей топлива. Поэтому мы и рекомендуем выставлять опережение на слух. При том износе, который имеют эксплуатируемые нами дизеля, это более приемлемый способ. Ведь только таким образом можно скомпенсировать поздний впрыск, вызванный низким давлением топлива в корпусе ТНВД из-за износа питающего насоса. Это почти то же самое, что и регулировка опережения зажигания у бензинок. Вы можете с помощью приборов установить опережение зажигания только при оборотах холостого хода (а другого и не предлагается руководствами по ремонту), но из-за неисправности, например, центробежного регулятора, машина ехать не будет. Ясно дело, что его надо чинить или менять. Но можно, повернув трамблер, выставить на слух приемлемый угол опережения зажигания. Разница только в том, что у бензиновых двигателей критерием правильности установки опережения зажигания без использования приборов будут детонационные стуки и мощность двигателя, а у дизелей – тряска, дымность и стуки в двигателе.

Выше уже упоминалось, что большинство проблем ТНВД происходят из-за всяческого рода утечек и протечек. Износился, например, плунжер, возникла протечка, вот и не создает он давление. А если заменить топливо более густым? Тогда повышенные зазоры в сопрягаемых деталях как бы станут меньше. И ТНВД заработает так, будто у него и нет никакого износа. Сделать топливо густым очень просто. Добавьте, как говорилось выше, в него любого моторного масла. Конечно, ездить так не хочется – слишком дорогое топливо получается (да и хлопотно это, постоянно приготавливать густое топливо). Но для проверки состояние ТНВД (как и для успешной продажи сильно подержанного автомобиля на базаре) этот прием полезен. В холодное время года мы, из-за природной лени, для того, чтобы сделать топливо густым, просто охлаждаем ТНВД. Например, приходит машина с дизельным двигателем с жалобой на то, что плохо заводится, если постоит минут пять, но двигатель еще горячий. Мы заводим эту машину (действительно, иногда приходится крутить стартером секунд 30), прогреваем ее еще минут 10 и глушим. После этого открываем ей капот и снегом охлаждаем ТНВД. В течение тех же 5 минут. Если после этой операции двигатель запустится лучше, чем в первый раз, уже можно говорить о сильном износе ТНВД. Конечно, оба эти трюка (с густым топливом и с охлаждением ТНВД) не описываются в заводских руководствах по ремонту двигателя и, поэтому их нельзя считать очень уж научными. В тех руководствах измеряется объем подачи топлива при запуске (есть в технических данных такой параметр – объем подачи при скорости вращения 200 об/мин) и проверить этот параметр в домашних условиях тоже несложно. Для этого надо выкрутить все свечи накаливания и снять трубку с одной форсунки. Потом на эту трубку надеть корпус одноразового медицинского шприца и стартером покрутить двигатель. Естественно, считая «пшики». 200 «пшиков», это, конечно, много. Достаточно и 50, а потом полученный результат сравнить с техническими данными. При этом можно считать, что объем впрыска при 200 об/мин для всех японских дизелей, если у них одинаковый объем, будет один и тот же. Если объем вашего двигателя чуть другой, несложно составить пропорцию с объемом дизеля, данные на который у вас имеются. Все это мы тоже проделываем, когда горячий двигатель плохо заводится, хотя, как следует из практики, можно все проверить и проще. Используя снег и моторное масло. Другими словами, если работа ТНВД с густым топливом становится более приемлемой, надо проверять объем впрыска. Лучше, конечно, это все сделать на стенде (там можно провести проверить все режимы работы у ТНВД), но в режиме запуска (т.е. при 200 об/мин) проверку можно сделать и в гараже. 

Итак, если у дизельного двигателя есть тряска в районе 1500 – 2000 об/мин, сопровождаемая к тому же синим цветом выхлопных газов, надо ремонтировать топливную систему. И в частности, сделать впрыск топлива раньше. Для этого в простейшем случае надо повернуть ТНВД на более ранний впрыск.

Корниенко Сергей
© Легион-Автодата

Диагност
г. Владивосток

autodata.ru

Опережение момента впрыска топлива

Наиболее важными критериями для оптимизации работы дизельного двигателя являются следующие:

• низкая токсичность выхлопных газов;
• низкий шум от процесса сгорания;
• низкий удельный расход топлива.

Момент времени, в который ТНВД начинает подавать топливо, называется началом подачи (или закрывания канала). Этот момент времени подбирается в соответствии с периодом задержки воспламенения (или просто задержкой воспламенения). Они являются переменными параметрами, которые зависят от конкретного рабочего режима. Период задержки впрыска определяется как период между началом подачи и началом впрыска, а период задержки воспламенения — как период между началом впрыска и началом сгорания. Начало впрыска определяется как угол поворота коленчатого вала в области ВМТ, в которой форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания.

Начало сгорания определяется как момент воспламенения топливо-воздушной смеси, на который может влиять начало впрыска. У ТНВД регулировка начала подачи (закрывания канала) в зависимости от числа оборотов лучше всего осуществляется с помощью устройства опережения впрыска.

Назначение устройства опережения впрыска

Из-за того, что устройство опережения впрыска непосредственно изменяет момент начала подачи, оно может быть определено как регулятор начала подачи. Устройство опережения впрыска (называемое еще муфтой опережения впрыска) эксцентрикового типа преобразует приводной крутящий момент, поступающий к ТНВД, в то же самое время, осуществляя свои регулирующие функции. Крутящий момент, требуемый ТНВД, зависит от размера насоса, количества плунжерных пар, количества впрыскиваемого топлива, давления впрыска, диаметра плунжера и формы кулачка. Тот факт, что крутящий момент привода имеет непосредственное влияние на характеристики опережения впрыска, следует учитывать при конструировании наряду с возможной отдачей мощности.

Давление в цилиндре

Рис. Давление в цилиндре: А. Начало впрыска; В. Начало сгорания; С. Задержка воспламенения. 1. Такт впуска; 2. Такт сжатия; 3. Рабочий ход; 4. Такт выпуска ОТ-ВМТ, UT-НМТ; 5. Давление в цилиндре, бар; 6. Положение поршня.

Конструкция устройства опережения впрыска

Устройство опережения впрыска для рядного ТНВД устанавливается непосредственно на конце кулачкового вала ТНВД. В основном различаются между собой устройства опережения впрыска открытого типа и закрытого типа.

Устройство опережения впрыска закрытого типа имеет собственный резервуар для смазывающего масла, который делает устройство независимым от системы смазки двигателя. Открытая конструкция подсоединена непосредственно к системе смазки двигателя. Корпус устройства прикреплен винтами к зубчатой шестерне, а компенсирующие и регулировочные эксцентрики установлены в корпусе так, что они свободно поворачиваются. Компенсирующие и регулировочные эксцентрики направляются штифтом, который жестко соединен с корпусом. Кроме более низкой цены, «открытый» тип имеет еще преимущество в том, что ему нужно меньше места, и он более эффективно смазывается.

Принцип работы устройства опережения впрыска

Устройство опережения впрыска приводится в движение зубчатой шестерней, которая установлена в кожухе привода газораспределительного механизма двигателя. Соединение между входом и выходом для привода (ступицей) осуществляется через блокировочные пары эксцентриковых элементов.

Наибольшие из них, регулировочные эксцентриковые элементы (4) расположены в отверстиях в стопорном диске (8), который, в свою очередь, крепится болтами к элементу привода (1). Компенсирующие эксцентриковые элементы (5) установлены в регулировочные эксцентриковые элементы (4) и направляются ими и болтом в ступицы (6). С другой стороны, болт ступицы непосредственно соединен со ступицей (2). Грузики (7) соединены с регулировочным эксцентриковым элементом и удерживаются в исходных положениях пружинами с переменной жесткостью.

Рис. а) В начальном положении; b) Низкие обороты; с) Средние обороты; d) Конечное положение при высоких оборотах; а — угол опережения впрыска.

Размеры устройства опережения впрыска

Размер устройства опережения впрыска, определяемый наружным диаметром и глубиной, в свою очередь определяет массу устанавливаемых грузиков, расстояние между центрами тяжести и возможный ход грузиков. Эти три фактора также определяют отдачу мощности и область применения.

ТНВД размера М

Рис. ТНВД размера М

Рис. 1. Нагнетательный клапан; 2. Гильза; 7. Кулачковый вал; 8. Кулачок.

ТНВД размера М является самым маленьким насосом в ряду рядных ТНВД. Он имеет корпус из легкого сплава и укреплен на двигателе с помощью фланца. Доступ к внутренней части насоса возможен после снятия пластины основания и боковой крышки, и поэтому насос размера М определяется как ТНВД открытого типа. Пиковое давление впрыска ограничивается величиной 400 бар.

После снятия боковой крышки насоса количество подаваемого топлива плунжерных пар может быть отрегулировано и установлено на одинаковом уровне. Индивидуальная регулировка осуществляется перемещением зажимных деталей на тяге управления (4).

При работе установка плунжеров насоса и вместе с ними количества подаваемого топлива регулируется тягой управления в диапазоне, определяемом конструкцией насоса. Тяга управления ТНВД размера М является круглым стальным стержнем с плоскостью, на котором установлены зажимные элементы (5) с проточками. Рычаги (3) плотно соединяются с каждой втулкой управления, а стержень, приклепанный к его концу, входит в проточку зажимного элемента тяги управления. Эта конструкция известно как рычажное управление.

Плунжеры ТНВД находятся в непосредственном контакте с роликовыми толкателями (6), а регулировка предварительного хода осуществляется подбором роликов с соответствующими диаметрами для толкателя.

Смазка ТНВД размера М осуществляется путем обычной подачи масла от двигателя. ТНВД размера М выпускается с 4,5 или 6 плунжерными парами (4-, 5- или 6-цилиндровый ТНВД) и предназначен только для дизельного топлива.

ТНВД размера А

Рис. ТНВД размера А

Рядные ТНВД размера А с большим диапазоном подачи следуют непосредственно после ТНВД размера М. Этот насос также имеет корпус из легкого сплава и может быть соединен с двигателем фланцем или на раме. ТНВД типа А также имеет «открытую» конструкцию, а гильзы (2) насоса вставлены прямо сверху в алюминиевый корпус, причем нагнетательный клапан (1) в сборе запрессован в корпус ТНВД с помощью держателя клапана. Давление уплотнения, которое намного больше гидравлического давления при подаче, должно поглощаться корпусом ТНВД. По этой причине пиковое давление впрыска ограничивается величиной 600 бар.

В отличие от ТНВД типа М, ТНВД типа А снабжен регулировочным винтом (с контргайкой) (7) в каждом роликовом толкателе (8) для установки предварительного хода.

Для регулировки количества подаваемого топлива с помощью управляющей рейки (4) ТНВД типа А, в отличие от ТНВД типа М, оснащен управлением с помощью шестерни вместо рычажного управления. Зубчатый сегмент, зажатый на втулке управления (5) плунжера, находится в зацеплении с управляющей рейкой и для регулировки плунжерных пар на одинаковую подачу фиксирующие винты нужно отпустить, а втулку управления повернуть относительно зубчатого сегмента и, таким образом, относительно управляющей рейки.

Все регулировочные работы на этом типе ТНВД должны проводиться на насосе, установленном на стенде и с открытым корпусом. Подобно ТНВД М, ТНВД типа А имеет боковую подпружиненную крышку, которую для получения доступа к внутренней части ТНВД нужно снять.

Для смазки ТНВД соединяется с системой смазки двигателя. ТНВД типа А выпускается в вариантах с числом цилиндров до 12, и, в отличие от ТНВД типа М, подходит для работы на топливах различного типа (а не только на дизельном).

ТНВД размера WM

Рис. ТНВД размера WM

Рядный ТНВД размера (типа) MW был разработан для удовлетворения потребности в повышенном давлении. ТНВД MW является рядным ТНВД закрытого типа, а его пиковое давление впрыска ограничивается величиной 900 бар. Он также имеет корпус из легкого сплава и крепится к двигателю с помощью рамы, плоского основания или фланца.

Конструкция ТНВД MW заметно отличается от конструкции ТНВД типов А и М. Основная разница состоит в использовании плунжерной пары, включающей в себя гильзу (3), нагнетательный клапан и держатель нагнетательного клапана. Она собрана вне двигателя и вставлена сверху в корпус ТНВД. На ТНВД MW держатель нагнетательного клапана вкручен непосредственно в гильзу, которая выступает вверх. Предварительный ход регулируется с помощью регулировочных шайб, которые вставляются между корпусом и гильзой с клапаном в сборе. Регулировка однородной подачи отдельных плунжерных пар производится снаружи ТНВД поворотом плунжерных пар. Фланцы крепления плунжерных пар (1) для этой цели снабжены пазами.

Рис. 1. Фланец крепления для плунжерной пары; 2. Нагнетательный клапан; 3. Гильза; 4. Плунжер; 5. Управляющая рейка; 6. Втулка управления; 7. Роликовый толкатель; 8. Кулачковый вал; 9. Кулачок.

Положение плунжера ТНВД остается неизменным, когда гильза в сборе с нагнетательным клапаном (2) поворачивается. ТНВД типа MW выпускается в версиях с числом гильз до 8 (8-цилиндровый) и подходит для различных способов крепления. Он работает на дизельном топливе, а смазка осуществляется через систему смазки двигателя.

ТНВД размера P

Рис. ТНВД размера P

Рис. 1. Нагнетательный клапан; 2. Гильза; 3. Тяга управления; 4. Втулка управления; 5. Роликовый толкатель; 6. Кулачковый вал; 7. Кулачок.

Рядный ТНВД размера (типа) Р был также разработан для обеспечения высокого пикового давления впрыска. Подобно ТНВД типа MW, он является насосом закрытого типа и крепится к двигателю с помощью основания или фланца. В случае ТНВД типа Р, сконструированных для пикового давления впрыска 850 бар, гильза (2) вставляется во фланцевую втулку, которая уже снабжена резьбой для держателя нагнетательного клапана (1). При этой версии установки гильзы сила уплотнения не дает нагрузку на корпус насоса. Регулировка предварительного хода производится так же, как и у ТНВД типа MW.

Рядные ТНВД, рассчитанные на невысокое давление впрыска, используют обычное наполнение топливной магистрали. При этом топливо проходит топливные магистрали отдельных гильз одну за другой и в направлении продольной оси ТНВД. Топливо поступает в магистраль и выходит через систему возврата топлива.

Рассматривая в качестве примера версию Р8000 ТНВД типа Р, которая разработана для давления впрыска до 1150 бар (на стороне ТНВД), этот метод наполнения может привести к избыточной разнице температуры топлива (до 40°С) внутри ТНВД между первой и последней гильзами. Так как плотность энергии топлива уменьшается с увеличением его температуры и, в результате, с увеличением обьема, то это приведет к впрыску различного количества энергии в камеры сгорания двигателя. В связи с этим такие ТНВД используют поперечное наполнение, т.е. метод, при котором топливные магистрали отдельных гильз отделяются друг от друга с помощью дросселирующих отверстий. Это означает, что они могут наполняться параллельно друг другу (под прямыми углами к продольной оси ТНВД при практически идентичных температурных условиях).

Этот ТНВД также подсоединяется к системе смазки двигателя для смазки. ТНВД типа Р также выпускается в версиях с числом гильз (цилиндров) до 12 и подходит для работы как на дизельном, так и на других топливах.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Устройство ТНВД BOSCH (Бош) VE. Топливный насос высокого давления

Топливный насос высокого давления ⭐ (ТНВД) — основной конструктивный элемент системы впрыска дизельного двигателя, выполняющий две основные функции: дозированную подачу топлива в цилиндры двигателя под давлением и определение правильного момента впрыска. После появления аккумуляторных систем впрыска, задачу определения момента подачи топлива выполняет электронная форсунка.

Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД

Принципиальная схема системы топливоподачи дизеля с одно­плунжерным распределительным топливным насосом (ТНВД) с торцевым кулачко­вым при­водом плунжера показана на рисунке:

Рис. Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД: 1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали; 8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – топливный фильтр; 11 – топливный бак; 12 – топливоподкачивающий насос (применяется при магистралях большой протяженности; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – замок «зажигания»; 15 – блок управления временем включения свечей накаливания

Топливо из бака 11 прокачивается по топливо­проводу низкого давления в топливный фильтр тонкой очистки топлива 10, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2 … 0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжера — распреде­лителя в соответствии с порядком работы цилиндров подается по топливопроводам высокого давления 6 в форсунки 8, в результате чего осуществляется вспрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливо­проводам 7 обратно в топливный бак. Охлаждение и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом. Фильтр тонкой очистки топлива имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунки. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунки являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и выведение в осадок воды, содержащейся в топливе  Попадание влаги во внутреннее пространство насоса может привести к выходу последнего из строя по причине образования коррозии.

Топливный насос подает в цилиндры дизеля строго дози­рован­ное количество топлива под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от нагрузки и скоростного режима, поэтому характеристики двигателей существенно зависят от работы ТНВД.

Схема и общий вид распределительного насоса VE

Схема распределительного насоса VE представлена на первом рисунке, а его общий вид на следующем.

Основные функциональные блоки топливного насоса VE представляют собой:

• роторно-лопастной топливный насос низкого давления с регулирующим перепускным клапаном
• блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой
• автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин
• электромагнитный запирающий клапан, отключающий подачу топлива
• автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива

Рис. Схема топливного насоса — Bosch VE: 1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки  7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер  10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан; 12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта; 17 – топливоподкачивающий насос низкого давления

 

Рис. Общий вид распределительного ТНВД VE: а – ТНВД; б – блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой. Позиции соответствуют позициям на предыдущем рисунке.

Дополнительные устройства распределительного ТНВД VE

Распределительный ТНВД VE может также быть оснащен различными дополнительными устройствами, например, кор­рек­торами топ­ливоподачи или ускорителем холодного пуска, которые позволяют индивидуально адаптировать ТНВД к особенностям данного дизеля.

Вал привода 1 топливного насоса расположен внутри корпуса ТНВД, на валу установлен ротор 17 топливного насоса низкого давления и шестерня привода вала регулятора с грузами 4. За валом 1 неподвижно в корпусе насоса установлено кольцо с ро­ли­ками и штоком привода автомата опережения впрыски­вания топлива 14. Привод вала ТНВД осуществляется от колен­чатого вала дизеля, шесте­ренчатой или ременной передачей. В че­тырехтактных двигателях частота вращения вала ТНВД составляет половину от частоты вращения коленчатого вала, и работа распределительного ТНВД осуществляется таким образом, что поступательное движение плунжера синхронизировано с движением поршней в цилиндрах дизеля, а вращательное обеспечива­ет распределе­ние топлива по цилиндрам. Поступательное движение обеспечивается кулачковой шай­бой, а враща­тельное – валом топливного насоса.

Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя центробежные грузы 4, которые через муфту регулятора и систему рычагов воз­действуют на дози­рующую муфту 12, изменяя таким образом величину топливоподачи в зависимости от скоростного и на­грузочного режимов дизеля. Корпус ТНВД закрыт сверху крышкой, в которой установлена ось рычага управления, связанного с педалью акселератора.

Автомат опережения впрыскивания топлива является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением топлива во внутренней по­лости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с регулирующим перепу­скным клапаном 2.

Видео: Работа ТНВД

ustroistvo-avtomobilya.ru

Устройство и принцип работы ТНВД Denso

Со временем, из-за достаточного количества факторов, в том числе и морального устаревания. Устаревшие топливные насосы высокого давления (ТНВД), устройство которых значительно отставало от развития двигателей сталид потихоньку исчезать. По мере их исчезновения стали разрабатываться новые варианты насосов, и кампания Denso стала, и остается флагманом развития.

Denso разработали ТНВД, который подчиняется электронному блоку управлению. Благодаря такому решению удалось добиться ощутимого повышения точности дозировки топлива и значительного повышения равномерности и плавности работы двигателя.

На некоторых насосах от Denso можно найти быстродействующий клапан, устройство которого позволяет разделить на две фазы процесс впуска топлива в цилиндры, за счет чего значительно повышается качество сгорания топливной смеси. Также точная работа ТНВД способствует снижению выброса негативных веществ в атмосферу.

ТНВД denso

Электронная система

Как правило, в таких электронных системах принято использовать насосы распределительного типа так как в них установлены дополнительные устройства. Они регулируют положение дозатора и клапана автоматического опережения на впрыске топлива.

Блок управления ТНВД Denso и само его устройство очень похоже на принцип работы инжекторного двигателя и его ЭБУ. Блок управления воспринимает сигналы от большого количества датчиков, которые также присущи известному нам инжекторному двигателю. Это датчик положения педали акселератора, частоты вращение распределительного и коленчатого валов, температуры воздуха и прочие.

Зачем нужны сигналы

Эти сигналы обрабатывает блок управления и складываются в определенный посыл для топливного насоса после чего и отправляются туда. Получая сигнал, он обеспечивает соизмеримую подачу топлива в цилиндры, выбирает давление форсунки и, определяет нужный и лучший угол опережения впрыска. Система, основанная на датчиках довольно эффективна. К примеру, если на двигатель опускается дополнительная нагрузка, печка, например, или кондиционер, то ЭБУ моментально это замечает по поступающим сигналам и в режиме реального времени корректирует работу ТНВД так, чтобы компенсировать новую нагрузку.

Устройство системы

Устройство такого сложного электронного насоса начинается с самого главного – с исполнительного механизма. Принцип его основан на действии электрических магнитов, а задача заключается в изменении положения дозирующей муфты. Управляет ей непосредственно электронный блок. Теперь нужно понять устройство и разобраться в том, с каких же конкретно датчиков блок воспринимает сигналы, так как это может серьезно помочь в решении неполадок и диагностике появившихся проблем. В блок поступает информация с датчика начала впрыска, который расположен в одной из форсунок насоса Denso, с датчика ВМТ и частоты вращения коленчатого вала, он нашел себе место в головке блока. По этому же датчику водителю сообщаются и показания тахометра. Также участие принимают датчики массового расхода воздуха, температуры воздуха и температуры охлаждающей жидкости, положения педали газа. Далее, компьютер основываясь на заданных характеристиках и показаниях датчика создает сигналы, которые уходят в насос. Если конкретнее, то эти сигналы получают механизм цикловой подачи топлива и механизм контроля опережения. Таким образом, работа ТНВД Denso корректируется в зависимости от режима работы: от холостого хода до работы на полную мощность. Для большей надежности каждый из механизмов получил встроенный потенциометр, который отправляет сигнал в обратную сторону для получения надежных сведений о положениях муфты и необходимого угла опережения.

ТНВД Denso

Также в обязанности ЭБУ (электронный блок управления) на дизельном двигателем входит и контроль всех рутинных процессов. То есть его устройство позволяет с помощью тех же электронных сигналов полностью управлять, к примеру, стабилизацией частоты вращения коленчатого вала или же рециркуляцией охлаждающей жидкости. Помимо этого, в блоке также сохранены все оптимальные значения абсолютно всех показателей двигателя, сделано это для того, чтобы по мере изменения показателей в сторону от эталонных блок мог корректировать процессы, чтобы двигатель работал “идеально”. Также любопытно то, что Denso заложили в устройство ЭБУ программу быстрой диагностики всех систем мотора. Эта программа позволит контролировать и поддерживать работу двигателя при большинстве даже аварийных неполадок, чтобы машина даже в экстремальной ситуации не подвела своего хозяина. Соответственно если что-то случится с блоком управления, то тут уже ничего не поможет запустить двигатель и поехать.

Принцип роботы исполняющих механизмов

Чаще всего для ТНВД Denso устройство исполняющих механизмов представляет собой сложный электромагнит у которого поворотный сердечник. Конец этого сердечника особым образом соединяется с эксцентриком дозирующей муфты. Когда блок пускает по цепи электрический сигнал, то электромагнит его воспринимает и делает поворот сердечника на угол от 0 до 60 градусов, соответственно перемещая дозирующую муфту, которая и изменяет характеристики цикла подачи.

Опережение угла впрыска осуществляется также электромагнитом, только здесь это специальный клапан, который изменяет показатель давления топлива. Клапан работает с огромной скоростью, он всегда либо открыт, либо закрыт. На скорость движения клапана влияет частота вращения распределительного вала. Когда электромагнитный клапан полностью открывается, то давление очень низкое, соответственного и угол опережения также уменьшается. Когда клапан закрывается все происходит с точностью наоборот. На положение клапана воздействует импульс из блока, а ЭБУ формирует его в соответствии с режимом работы двигателя и его температурными показателями. Чтобы компьютер мог определять момент начала впрыска топлива в одной из форсунок есть индукционный датчик подъема иглы форсунки.

Электромагнитные движущие механизмы

В различных видах ТНВД Denso в качестве исполняющих механизмов могут применяться различные электромагнитные устройства, моментные, линейные или шаговые электродвигатели. Они выполняют роль движущего механизма, то есть привода дозатора топлива в насосах. Рассмотрим несколько иной принцип работы электромагнитного клапана, чем был приведен ранее. Для хорошей работы такой системы в корпусе каждой форсунки находится катушка возбуждения, на которую компьютер подает напряжение. Это делается для того, чтобы поддерживать постоянное напряжение в цепи независимо от остальных показателей. Ток, проходящий по этой цепи создает магнитное поле вокруг катушки возбуждения. В один момент, когда точка подъёма иглы достигает своего пика возникает мощный импульс, который сразу же передается в компьютер, который его анализирует и корректирует необходимый угол опережения впрыска. Также на коррекцию влияет и сохраненный в памяти блока эталонный сигнал, его значение учитывается при расчете соответствующих условий работы дизеля. Обработав сигнал, проанализировав и сравнив с эталонным вариантом, ЭБУ посылает обратный сигнал в форсунку. Клапан в форсунке соединён с автоматом, если конкретнее, то с его рабочей камерой. Когда автомат принимает определенный сигнал, то давление, что действует на поршень автомата повышается или уменьшается, и как результат поршень меняет свое положение вследствие чего изменяется и угол опережения.

Особенности работы ТНВД Denso

Далее, разберемся в устройстве непосредственно данного типа ТНВД от Denso. Мы уже разобрались в том, что всеми системами двигателя управляет ЭБУ, который к тому же еще и совмещен, т.е. ему подчиняются и все остальные системы мотора. Начнем с контура низкого давления. Обычно в таких системах применяется топливоподкачивающий насос шиберного типа, он также подчиняется компьютеру. В частности, давления топлива создаваемое им зависит от частоты вращения насосного колеса. Однако ЭБУ так корректирует его работу, что при увеличении частоты его вращения давление растет не пропорционально. В насосе есть отверстие, через которое топливо выходит на клапан, из чего следует, что клапан располагается в непосредственной близости от самого насоса. Клапан изменяет характер своей работы в зависимости от того, сколько топлива потребляет двигатель в данный конкретный момент времени. Соответственно при резком изменении условий работы двигателя, например, при резком разгоне, клапан четко на это отреагирует. Пройдя клапан топливо попадает в соответствующие секции ТНВД и к устройству опережения впрыска.

Также в насосе существуют специальные дренажные отверстия. То есть, если давление, что создает насос слишком высоко для потребляемого в эту секунду топлива, то торцевая кромка поршня отодвигается и открывает эти самые отверстия. Они радиально расположены и благодаря этому солярка сливается обратно по этим каналам. Также очень интересной является система удаления воздуха и охлаждения насоса. В насосе существует специальный клапан дросселирующего перепуска. Топливо проходит сквозь этот специальный канал, в нем есть специальный подпружиненный шарик, который дает вытекать топливо только при наличии определенного его объёма. Это немного похоже на работу поплавковой камеры обычного карбюратора. Далее по каналу располагается дроссель очень маленького диаметра, который обеспечивает автоматический отвод воздуха из корпуса насоса. Собственно, весь контур именно низкого давления рассчитан на то, что под определенным воздействием через него всегда протекает определенное количество солярки.

Теперь пришло время контура высокого давления. Непосредственно созданием высокого давления занимаются специальные секции ТНВД с радиальным движением плунжеров. Эта секция включает в себя: башмаки с роликами, специальную соединительную шайбу, кулачковую шайбу и нагнетающие плунжеры. Крутящий момент, воспринимаемый от приводного вала, принимают соединительная шайба и специальные шлицевые соединения. Эти шлицевые пазы служат для того, чтобы сидящие в них ролики обеспечивали работу плунжеров соответственно виду кулачковой шайбы. То есть, сколько кулачков на шайбе столько и цилиндров в двигателе. Далее с помощью вала распределителя топливо попадает в разные плунжеры. Разбивается этот процесс на фазы. Во время фазы наполнения плунжеры выдвигаются, а запирающая игла переходит в свободное состояние тем самым открывая доступ топливу в камеру высокого давления. В фазе нагнетания давления игла запирается, а плунжеры изменяют свое положение тем самым увеличивая давление в камере высокого давления.

autodont.ru

Электронные системы управления рядными ТНВД

Как и в обычном рядном ТНВД, оснащенном механическим регулятором, количество впрыскиваемого топлива является функцией положения управляющей рейки подачи топлива 3 и частоты вращения вала привода ТНВД. Управление рейкой осуществляется с помощью специального электромагнитного регулятора количества топлива 8, присоединенного непосредственно к ТНВД. Электромагнитный регулятор состоит из катушки и сердечника, воздействующего на рейку ТНВД. Положение рейки насоса определяется индуктивным датчиком положения рейки 9, закрепленным на ней. В катушку электромагнитного регулятора, в зависимости от сигналов входных датчиков температуры двигателя, частоты вращения вала насоса, положения педали управления рейкой и др. от блока управления поступает ток возбуждения различной величины. При этом сердечник регулятора, втягиваясь под воздействием магнитного поля, воздействует на рейку насоса преодолевая усилие пружины, изменяя количество впрыскиваемого топлива. С увеличением силы тока поступаемого от блока управления, сердечник, втягиваясь на большую величину и воздействуя на рейку, увеличивает подачу топлива. При отключении соленоида пружина прижимает рейку в положение остановки двигателя и прекращает подачу топлива.

Общий вид рядного ТНВД с электронным управлением показан на рисунке:

Рис. Рядный ТНВД с электронным управлением:
1 – гильза; 2 – втулка управления; 3 – рейка подачи топлива; 4 –плунжер; 5 – кулачковый вал; 6 – электромагнитный клапан начала подачи топлива; 7 – вал управления регулирующей втулкой; 8 – электромагнитный регулятор количества топлива; 9 – индуктивный датчик положения рейки; 10 – вилочное соединение; 11 – диск; 12 – топливоподкачивающий насос

На кулачковом валу ТНВД устанавливается зубчатый диск 11, который при вращении подает импульсы на индуктивный измерительный преоб­разователь. Электронный блок управления использует импульсные ин­тервалы для вычисления частоты вра­щения коленчатого вала двигателя.

Датчик положения рейки подает сигналы для различных устройств на двигателе и автомобиле:

• сигнал о моменте переключения передач для гидравлической коробки передач
• сигнал для подачи максимальной порции топлива скоординированной с давлением наддува для соблюдения норм на дымность отработавших газов
• сигнал о нагрузке, как указание момента переключения для переключения передач в механической коробке передач
• сигнал для измерения расхода топлива
• сигнал для запуска рецеркуляции отработавших газов
• сигнал диагностики и др.

Рис. Датчик положения рейки:
1 – контрольная катушка; 2 – сердечник; 3 – короткозамкнутый подвижный контур; 4 – рейка; 5 – лыска; 6 – возвратная пружина; 7 – измерительная катушка; 8 – магнитопровод; 9 – неподвижный контур

Датчик состоит из пластинчатого стального сердечника 2 с двумя наружными открытыми концами. На одном конце закреплена измерительная катушка 7, которая запитывается переменным током 10 кГц, на другом конце контрольная катушка 1. Короткозамкнутый подвижный контур 3, предназначенный для регистрации хода рейки крепится к ней. Датчик хода рейки соединен с блоком управления.

Принцип работы датчика состоит в том, что короткозамкнутый неподвижный контур 9, окружающий конец сердечника, экранирует переменное магнитное поле (индукцию), вырабатываемое контрольной катушкой 1. Распространение магнитного поля ограничивается пространством между катушкой и короткозамкнутым кольцом. Учитывая то, что короткозамкнутое подвижное кольцо перемещается вместе с рейкой и изменяет своё положение относительно измерительной катушки, магнитное поле воздействующее на измерительную обмотку изменяется. Реагирующая цепь преобразует отношение индукции измерительной катушки 7 к индукции контрольной катушки 1 в отношении напряжений, которые пропорциональны ходу рейки. Величина измеряемого напряжения постоянно сравнивается с напряжением контрольной катушки.

Датчик информирует о текущем положении рейки с точностью 0,2 мм.

Электронный блок управления сравнивает частоту вращения и другие параметры работы двигателя с целью определения оптимального ко­личества подаваемого топлива (выра­жаемого как функция положения рей­ки). С помощью электронного контрол­лера сравнивается положение рейки насоса с конкретной точкой для опре­деления значения тока возбуждения соленоида, который сжимает возврат­ную пружину. Когда отклонения опре­деляются, регулируется ток возбужде­ния, обеспечивая смещение рейки насо­са к более точному положению.

Подача топлива к форсункам принципиально не отличается от механических ТНВД. Однако в насосах с электронным управлением отсутствует муфта опережения впрыска и в них угол опережения впрыска управляется по сигналам, подаваемым от блока управления в электромагнитный клапан начала подачи топлива. В зависимости от величины силы тока поступающего в катушку электромагнитного клапана начала подачи топлива 6, его сердечник, преодолевая сопротивление пружины, втягивается в катушку на определенную величину, поворачивая при этом вал управления 7 регулирующей втулкой. В свою очередь вал управления связан с втулкой управления. При повороте вала управляющая втулка может приподниматься или опускаться. При обесточивании электромагнитного клапана вал под воздействием пружины переводит втулки в верхнее положение (поздний впрыск).

Начало подачи может регулироваться при изменении положения втулок в пределах до 40° поворота коленчатого вала.

Принцип работы прецизионных деталей гильзы, плунжера и управляющей втулки показан на рисунке:

Рис. Принцип работы плунжерной пары с управляющей втулкой:
a – НМТ плунжера; b – начало подачи топлива; c – завершение подачи топлива; d – ВМТ плунжера; h2 – предварительный ход; h3 – полезный ход; h4 – холостой ход; 1 – нагнетательный клапан; 2 – полость высокого давления; 3 – втулка плунжера; 4 – управляющая втулка; 5 – винтовая канавка плунжера; 6 – распределительное отверстие в плунжере; 7 – плунжер; 8 – пружина плунжера; 9 – роликовый толкатель; 10 – кулачок; 11 – разгрузочное отверстие; 12 – камера низкого давления

Плунжер кроме обычной спиральной канавки изменяющей подаваемую порцию топлива к форсункам имеет распределительное отверстие 6, которое может быть закрыто или открыто управляющей втулкой 4. При движении плунжера вниз топливо поступает в надплунжерное пространство.

При движении плунжера 7 вверх, до тех пор, пока распределительное отверстие 6 находится в полости всасывания камеры низкого давления 12, давление в полости нагнетания 2 выравнивается с давлением во всасывающей полости через центральный канал.

Как только распределительное отверстие 6 плунжера перекрывается кромкой управляющей втулки 4 полость всасывания и полость высокого давления разобщаются и давление в полости нагнетания начинает расти. После того как под воздействием высокого давления открывается нагнетательный клапан 1, давление в трубопроводе высокого давления растет до величины открытия иглы форсунки (начало впрыска).

Впрыск продолжается при движении плунжера вверх пока кромка спиральной канавки 5 не достигнет разгрузочного отверстия 11 в управляющей втулке 4. После этого давление в полостях выравнивается, и нагнетательный клапан 1 под воздействием пружины и давления топлива закрывается.

Регулирование начала впрыска топлива зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки на двигатель и его температуры. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, размещенной в кольцевой выточке гильзы. Изменение начала впрыска происходит одновременно во всех секциях насоса за счет поднятия или опускания управляющих втулок. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, так как нагнетание может произойти только после перекрытия распределительного отверстия плунжера 6, в противном случае топливо через вертикальный канал и отверстие 6 будет вытесняться полость 12 и давление в надплунжерном пространстве возрастать не будет. В момент перекрытия отверстия 6 полость в надплунжерном пространстве становится герметичной и давление топлива начинает резко возрастать, открывая при этом нагнетательный клапан. Если втулка находится относительно отверстия плунжера 6 выше, впрыск начинается позже, так как позже будет перекрываться окно плунжера. При более низком положении втулки относительно окна плунжера перекрытие окна плунжера будет более ранним и впрыск начинается раньше. Ход втулки составляет около 5,5 мм при изменении угла опережения впрыска топлива 12° по углу поворота коленчатого вала.

Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется как и у обычных механических ТНВД поворотом плунжера 7, на котором распределительное отверстие 6 соединено с винтовой канавкой 5 плунжера. Если плунжер повернут на небольшой угол, количество подаваемого топлива будет малым, так как спиральная канавка очень быстро после закрытия распределительного отверстия в плунжере 6 управляющей втулкой достигает разгрузочного отверстия 11 втулки. При большем повороте плунжера подача топлива соответственно увеличивается.

Прекращение подачи топлива осуществляется при останове двигателя. При этом плунжер устанавливается в такое положение, при котором в любой позиции между мертвыми точками полости всасывания и нагнетания соединены через центральное отверстие плунжера.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Нагнетательные клапаны в линии высокого давления ТНВД

Нагнетательный клапан разъединяет линию высокого давления (штуцер ТНВД, топливная трубка высокого давления и форсунка) и полость высокого давления в насосе. Нагнетательный клапан обеспечивает разгрузку линии высокого давления сразу после окончания впрыскивания топлива, предотвращая тем самым подвпрыски топлива, регулирует остаточное (начальное) давление в нагнетательном топливопроводе и корректирует скоростную характеристику топливоподачи. Схема нагнетательного клапана показана на рисунке.

Рис. Штуцер ТНВД в сборе с нагнетательным клапаном и клапаном-дросселем обратного потока: а — нагнетательный клапан в сборе; б — фаза впрысха; в — процесс разгрузки; г — посадка клапана в седло; 1 — нагнетательный клапан; 2 — пружина клапана; 3 — корпус нагнетательного клапана; 4 — пружина клапана-дросселя обратного потока; 5 — клапан-дроссель обратного хода; 6 — посадочные поверхности клапана; 7 — разгрузочный поясок

Нагнетательный клапан 1 грибкового типа открывается давлением топлива во время активного хода плунжера и прижимается к седлу пружиной 2 во время процессов слива топлива из ЛВД и наполнения.

В конце процесса впрыскивания топлива при посадке иглы форсунки на седло в линии высокого давления возникают прямые и отраженные волны давления, которые могут приводить к повторным впрыскиваниям. Негативные последствия этого явления заключаются в закоксовывании сопловых отверстий форсунки из-за появления капель топлива с последующим нарушением процесса сгорания и в появлении дыма и токсичных составляющих в отработавших газах двигателя. С целью устранения подвпрыскиваний нагнетательный клапан имеет разгрузочный поясок 7. При отсечке подачи клапан начинает садиться на седло и в положении, показанном на рисунке в разгрузочный поясок 7 отсасывает топливо из линии высокого давления, обеспечивая тем самым быстрое прекращение впрыскивания, отсутствие подвпрысков и формируя определенный уровень остаточного (начального) давления в линии высокого давления. На рисунке г клапан показан в закрытом положении, стрелками обозначен ход клапана от начала действия разгрузочного пояска, т.е. ход разгрузки В простейшем исполнении штуцер ТНВД не включает в себя клапан-дроссель обратного потока (5 рисунке) и состоит только из собственно клапана 1 и пружины 2. установленных внутри корпуса штуцера 3.

Необходимость установки клапан-дросселя обратного потока возникает в тех случаях, когда действия разгрузочного пояска нагнетательного клапана бывает недостаточно для устранения подвпрыскивания топлива (как правило, при высоких частотах вращения в сочетании с увеличенным остаточным давлением) В этих случаях быстрая посадка нагнетательного клапана генерирует волну сжатия, которая, несмотря на действия разгрузочного пояска, может сформировать дополнительное впрыскивание топлива. Для предотвращения этих явлений в корпус 3 штуцера устанавливается клапан с дросселем 5 и с пружиной 4. составляющие клапан-дроссель обратного потока (рис. а). Наличие такого демпфирующего клапана делает процесс разгрузки линии высокого давления более плавным, исключающим указанные выше негативные явления.

Топливные трубки высокого давления подобраны к данному типу насоса и к данному дизелю в соответствии с требованиями к процессу топливоподачи и не должны меняться местами при проведении технического обслуживания, также должны быть исключены резкие изгибы трубопровода. Радиус кривизны в любом месте не должен быть меньше 25 мм. Топливные трубки высокого давления изготовляется из стальных толстостенных труб без применения сварки.

На рисунках ниже представлены общий вид топливного насоса VE и детали привода и блока высокого давления, дающие, с учетом всего рассмотренного выше, достаточное представление о конструкции ТНВД Bosch VE.

Рис. Общий вид топливного насоса BOSCH VE: 1 — клапан-регулятор низкого давления; 2 — регулятор частоты вращения; 3 — штуцер с дросселем для выхода топлива; 4 — распределительная головка; 5 — насос низкого давления; 6 — автомат опережения впрыскивания топлива; 7 — внутренняя полость насоса; 8 — электромагнитный клапан остановки дизеля

Рис. Детали привода ТНВД и блока высокого давления: 1 — муфта крестообразная; 2 — кольцо с роликами; 3 — кулачковая шайба; 4 — регулировочные шайбы; 5 — плунжер; 6 — фланец; 7 — дозирующая муфта; 8 — распределительная головка; 9 — штуцер; 10 — возвратная пружина

ustroistvo-avtomobilya.ru