Топливные насосы предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным давлением и в определенный момент цикла, точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке приложенной к коленчатому валу. По способу впрыска различают топливные насосы непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском.
В топливном насосе непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера , а процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыления создается движением плунжера насоса.
Частицы сажи будут окисляться до углекислого газа, отделяя исходный катализатор, то есть оксид меди, который останется в оболочке фильтра. Каталитическая реакция происходит автоматически и электронным путем контролируется противодавлением выхлопных газов, температурой выхлопа и рабочими сигналами двигателя.
Используется для снижения выбросов азота в этих газах, которые не могут быть ограничены катализатором. Выбросы оксидов азота увеличиваются с увеличением температуры горения, что особенно характерно для двигателей. С прямым впрыском. Если часть отработавшего газа, которая может считаться инертным газом, смешивается с всасываемым свежим воздухом, содержание кислорода будет уменьшаться при наполнении, и это произойдет. Уменьшая температуру горения.
В системах с гидравлическими аккумуляторами процессы нагнетания и впрыска протекают раздельно. Предварительно топливо под высоким давлением нагнетается насосом в аккумулятор, из которого поступает к форсункам. Эта система обеспечивает качественное распыливание и смесеобразование в широком диапазоне нагрузок дизеля, но из-за сложности конструкций такой насос широкого распространения не получил. Современные дизели используют технологию с управлением электромагнитными клапанами форсунок от микропроцессорного устройства (такое сочетание называется «common rail»).
При большом объеме рециркулированных газов или высокой нагрузке на двигатель это может произойти из-за рециркуляции. Увеличить дым двигателя. Поэтому рециркуляция применяется только тогда, когда двигатель теплый, на холостом ходу, при более низких оборотах двигателя и при частичной нагрузке. Зависимость количества рециркуляции от температуры двигателя, его скорости и нагрузки запрограммирована в памяти блока управления вместе с минимальной необходимой воздушной массой для состояния двигателя, выраженной измеряемыми величинами.
Если фактическая масса воздуха в фактическом рабочем состоянии двигателя больше минимально необходимого, запрограммированного для данного состояния в блоке управления, разница между блоком управления и выхлопными газами снижается до всасываемого воздуха. Если избыточный выхлопной газ слишком велик, масса всасываемого воздуха, измеренная метром, падает ниже минимально необходимой массы в памяти, а блок управления уменьшает количество рециркулированных газов.
Разновидности
Топливные насосы высокого давления могут быть рядными, V-образными (многосекционными) и распределительными. В рядных ТНВД насосные секции располагаются друг за другом, и каждая подает топливо в определенный цилиндр двигателя. В распределительных ТНВД, которые бывают одноплунжерными и двухплунжерными, одна насосная секция подает топливо в несколько цилиндров двигателя.
Выходной сигнал блока управления пропорционален прямоугольному и подается на электропневматический преобразователь, непосредственно подключенный к вакуумному питанию от вакуумного насоса, создающего вакуум не менее 500 гПа. Задача преобразователя - обеспечить стабильный вакуум для рециркуляции. Выхлопных газов. Этот вакуум подается в клапан рециркуляционной мембраны. Рециркуляционный мембранный клапан закрывается в остальном положении силой смещенной пружины. Как только вакуум наносится, клапан открывается, а выхлоп соединен с всасывающим каналом.
Устройство распределительного ТНВД:
- всережимный регулятор;
- дренажный штуцер ;
- корпус насосной секции высокого давления в сборе с плунжерной парой и нагнетательными клапанами;
- лючок регулятора опережения впрыска;
- корпус ТНВД;
- электромагнитный клапан выключения подачи топлива;
- кулачково-роликовое устройство привода плунжера.
Подачу топлива из бака в ТНВД обеспечивает топливоподкачивающий насос (5), а редукционный клапан (1) поддерживает стабильное давление на входе в насосную секцию ТНВД, которая расположена в корпусе (4).
Чем больше отрицательное давление, тем больше ход рециркуляционного клапана и большее количество выхлопных газов всасывается во всасывающий канал. Подача вакуума из вакуумного насоса через преобразователь необходима для обеспечения стабильного вакуума для рециркуляции. Например, для сильного торможения значение вакуума колеблется, потому что генерируемый вакуум потребляется тормозным усилителем.
Атмосферное давление от всасывающего фильтра также подается в передатчик. Он служит для сравнения фактической массы воздуха и повышения точности регулирования количества рециркулируемых газов. Датчики скорости двигателя и температуры непосредственно фиксируют эти параметры двигателя. Тем не менее, нагрузка двигателя определяется косвенно, исходя из количества впрыскиваемого топлива, необходимого для нагрузки. Эта величина может быть измерена, например, в соответствии с временем открытия инжекционного сопла с помощью датчика запуска, расположенного в сопле.
Плунжерная пара насосной секции представляет собой золотниковое устройство, регулирующее количество впрыскиваемого топлива и распределяющее его по цилиндрам дизеля в соответствии с порядком их работы. Всережимный регулятор (2) обеспечивает устойчивую работу дизеля в любом режиме, задаваемом водителем с помощью педали акселератора , и ограничивает максимальные обороты коленчатого вала , а регулятор опережения впрыска топлива (6) изменяет момент подачи топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленвала.
Предварительный подогрев всасываемого воздуха
Двигатели с прямым впрыском выполняются с помощью свечи накаливания, расположенной во впускном коллекторе в камере зажигания. В частности, горючая жидкость, подаваемая насосом в соленоидный клапан, вводится в камеру с дозирующим соплом. Широко говорят и пишут о дизельных двигателях, хотя их почти 90-летняя карьера в автомобильной промышленности во многом обязана изобретениям и конструкциям Роберта Боша.
Первый удовлетворительный прототип был построен только спустя четыре года, когда дизайнер решил изменить тип используемого топлива, заменив уголь натуральным маслом, а затем гораздо более дешевым дизелем. Во всех этих вариантах зажигание проводилось путем впрыскивания топлива в воздух, нагретый в цилиндре, в результате интенсивного сжатия с еще большим давлением воздуха, подаваемого отдельным компрессором.
Топливоподкачивающий насос подает в ТНВД топливо в гораздо большем объёме, чем требуется для работы дизеля. Излишки возвращаются в бак через дренажный штуцер (3). Что касается электромагнитного клапана (8), то он предназначен для остановки дизеля. При повороте ключа в замке зажигания в положение «выключено» электромагнитный клапан перекрывает подачу топлива к плунжерной паре, а значит, и в цилиндры дизеля, это и требуется, чтобы заглушить силовой агрегат.
По сравнению с современными дизельными двигателями внутреннего сгорания дизайн дизеля был значительно более долговечным и энергоэффективным, т.е. меньшим потреблением топлива. Это также позволило создавать приводы относительно высокой мощности. Однако эта примитивная «система впрыска» позволила разработать только небольшие скорости вращения и без возможности плавной регулировки. Поэтому, с точки зрения емкости цилиндров, первые дизельные двигатели многократно превосходили свои бензиновые или газовые эквиваленты, и все эти двигатели и дополнительное оборудование были настолько тяжелыми, что они были пригодны только для стационарных промышленных работ и для медленно движущихся судов и локомотивов.
В зависимости от давления и продолжительности впрыска, а также от величины цикловой подачи топлива существуют следующие модели рядных ТНВД:
- М (4-6 цилиндров, давление впрыска до 550 бар)
- А (2-12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
- P3000 (4-12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
- P7100 (4-12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
- P8000 (6-12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)
- P8500 (4-12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)
- R (4-12 цилиндров, давление впрыска до 1150 бар)
- P10 (6-12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
- ZW (M) (4-12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)
- P9 (6-12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)
- CW (6-10 цилиндров, давление впрыска до 1000 бар)
- H1000 (5-8 цилиндров, давление впрыска до 1350 бар)
Общее устройство ТНВД
- Корпус.
- Крышки.
- Всережимный регулятор
- Муфта опережения впрыска.
- Подкачивающий насос.
- Кулачковый вал.
- Толкатели.
- Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками,
- Гильзы плунжеров.
- Возвратные пружины плунжеров.
- Нагнетательные клапаны.
- Штуцеры.
- Рейка.
Принцип действия ТНВД
Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке.
После Первой мировой войны на колесах грузовиков и автобусов появились пневматические шины. Это позволило развивать более высокие пассажирские скорости, но требовало использования более мощных, но более экономичных двигателей. В результате, первый в мире встроенный многосекционный насос для впрыска.
Этот раствор был подходящим для сотрудничества с любым количеством цилиндров, так как каждый из них приводился в действие отдельным цилиндром для инъекций, а корпус с литым под давлением поршнем и головкой инжектора с запорным клапаном. Движение поршней в цилиндрах приводилось в движение распределительным валом, который вращается синхронно с коленчатым валом двигателя. Таким образом, может быть получено гораздо более высокое давление и, следовательно, впрыск топлива, чем с более ранними пневматическими системами.
В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса.
Правильная форма краев поршня позволяет поворачивать их в цилиндрах путем изменения скорости впрыска топлива, что означает, что мощность и скорость двигателя удобно контролируются. Постепенное усовершенствование этих прецизионных изделий позволило не только уменьшить миниатюризацию, но и повысить производительность двигателей, что привело к увеличению мощности и скорости вращения с уменьшением смещения. Он потреблял на треть меньше топлива, чем бензиновый вариант той же мощности.
Первый миллион и новая концепция. Заправленный дизельным топливом, лимузин изначально не вызывал энтузиазма потенциальных покупателей. С точки зрения производительности и так далее. Это изменилось в послевоенные годы, и не только в Германии, когда высокопроизводительные автомобили стали более популярными, особенно среди водителей такси. Они признали, что двигатель с воспламенением от сжатия должен быть меньше и дешевле для использования в более популярных легковых автомобилях, при этом менее шумный и более мощный из-за развития более высоких скоростей вращения.
Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше.
На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т-130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя.
Традиционные инжекционные насосы в линию становятся все труднее адаптироваться к этим новым требованиям. Это был более легкий и меньший двигатель, чем раньше, также открыл путь к определенному увеличению скорости дизельных двигателей и фактически способствовал лавине их популярности в середине семидесятых. Несмотря на успех, достигнутый в 1970-х годах, значения полезности двигателей токового и искрового зажигания еще не стали полностью эквивалентными. Положительные оценки смещения, мощности и скорости вращения последнего должны были быть выражены в виде «Дизель, просто отлично».
Дополнительные агрегаты ТНВД
Муфта опережения впрыска - служит для изменения угла опережения впрыска в зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим центробежную силу. Устройство:
- Ведущая полумуфта.
- Ведомая полумуфта.
- Грузы.
- Стяжные пружины грузов.
- Опорные пальцы грузов
Принцип действия муфты следующий. При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения впрыска увеличивается.
В рыночной конкуренции их технические недостатки, а также более высокие цены по сравнению с бензиновыми двигателями были компенсированы увеличением долговечности и меньшими эксплуатационными расходами. В середине 80-х годов прошлого века началась эпоха автомобильной электроники с оптимизацией процесса горения, вызванной без участия водителя с помощью запрограммированных микропроцессоров с учетом сигналов различных датчиков. По мере того, как системы впрыска топлива новых бензиновых двигателей становились все более развитыми, поэтому в своих дизельных двигателях должны появляться усовершенствованные тренажеры.
Всережимный регулятор - служит для изменения количества подачи топлива в зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство:
- Корпус.
- Крышки.
- Державка.
- Грузы.
- Муфта.
- Рычаги.
- Скоба-кулисы.
- Регулировочные винты.
- Оттяжные пружины.
Принцип действия регулятора следующий:
Он имел шестицилиндровый турбодизельный двигатель и электронный насос коллектора. Они и сами пытались изменить процессы сгорания таким образом, чтобы достичь более высоких скоростей вращения, работать молчание, легче начинать с низких температур и т.д. в старых технических руководствах эффекты этих работ можно найти, по крайней мере, в нескольких десятках запатентованных дифференциальных конструкций Расположение и форма камер сгорания, конструкция и работа инжекторов.
У каждого из них были свои преимущества и недостатки, но ни один из них не позволял ему превосходить «магический», как он показалось, предел скорости 4000 оборотов коленчатого вала в минуту. Оказалось, что скорость вращения зависит в основном от скорости процесса горения, а это, в свою очередь, от степени распыления впрыскиваемого топлива, что выше всего давления впрыска.
- Запуск двигателя: перед запуском рейка за счёт пружины находится в положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они, преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии с натягом пружин.
- Увеличение оборотов: при нажатии на педаль «газа» натягивается пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения подачи топлива, и обороты растут.
- Увеличение нагрузки - при увеличении нагрузки и неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты при этом прекращают расти.
- Остановка двигателя - при остановке двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг - на рейку. Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и двигатель останавливается
Конструкция топливного насоса BOSCH VE
В этой ситуации наиболее простым и наименее расцененным, то есть прямым впрыском топлива в однокамерную камеру сгорания, ранее использовавшимся почти исключительно в стационарных двигателях, рабочих машинах и самых дешевых сельскохозяйственных тракторах, был оптимальным. Это привело к значительному увеличению мощности, более тихой работе двигателя, низкому расходу топлива и уровням выбросов, а также простому холодному запуску. Через несколько лет прямой впрыск топлива стал стандартным решением для легковых автомобилей и автомобилей большой грузоподъемности.
Общее устройство насоса BOSCH VE
Принципиальная схема системы топливоподачи дизеля с одноплунжерным распределительным ТНВД с торцевым кулачковым приводом плунжера показана на рис. .
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; 17 – дизель
Самый старый, самый сложный и, следовательно, самый ранний заброшенный, - это упомянутый ранее многопоршневый радиальный радиальный насос. Инжектор насоса, согласно его названию, представляет собой насос с механическим приводом, встроенный в один корпус с электронным управлением инжектором. Эти сборки устанавливаются индивидуально для каждого цилиндра, и их основным преимуществом является отсутствие шлангов высокого давления, которые мешают другим системам с точным дозированием топлива. Недавно, несмотря на многие улучшения, эти устройства были отведены, возможно, окончательно, от новых дизельных двигателей.
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. Задержанная фильтром вода собирается в коллекторе, откуда должна периодически удаляться, обычно, когда ее объем достигает 140 см 3 , о чем сигнализирует контрольная лампа датчика уровня.
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. Основные функциональные блоки топливного насоса VE показаны на рис. и представляют собой:
1) роторно-лопастной топливный насос низкого давления с регулирующим перепускным клапаном;
2) блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой;
3) автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин;
4) электромагнитный запирающий клапан, отключающий подачу топлива
5) автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива.
Рис.9. Схема топливного насоса - Bosch VЕ
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. Более подробно устройство топливного насоса VE показано на рис..
Рис.10. Схема топливного насоса - Bosch VE:
1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузики 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
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 передачей от коленчатого вала дизеля, шестеренчатой или ременной. В четырехтактных двигателях частота вращения вала ТНВД составляет половину от частоты вращения коленчатого вела, 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. (блок 3 на рис.) включает в себя центробежные грузы (рис.), которые через муфту регулятора и систему рычагов воздействуют на дозатор 9 (рис.10), 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 (блок 5 на рис.9) является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением топлива во внутренней полости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с регулирующим пропускным клапаном 3 (рис.10). Кроме того, заданный уровень давления внутри корпуса ТНВД поддерживается дросселем 5 в штуцере для выхода избыточного топлива из корпуса ТНВД.
Роторно-лопастной подкачивающий насос и система низкого давления
Топливный насос низкого давления расположен в корпусе ТНВД на приводном валу и служит для забора топлива из бака и подачи его во внутреннюю полость корпуса насоса. Схема устройства топливного насоса низкого давлений с клапаном низкого давления показана на рис.11.
Рис.11 Топливный насос низкого давления
И регулирующий клапан
1-кольцевая полость; 2-ротор; 3-лопасти; 4-вал;
5-перепускной регулирующий клапан; 6-корпус клапана; 7-резьбовая пробка; 8-пружина; 9-плунжер
Насос состоит из ротора 2 с четырьмя лопастями 3 и кольца 1 в корпусе ТНВД, расположенного эксцентрично по внешней стороне ротора. При вращении последнего лопасти под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности кольца, создавая, таким образом, камеры между ними, из которых топливо под давлением по каналу поступает во внутреннюю полость корпуса ТНВД. Одновременно часть топлива поступает на вход перепускного регулирующего клапана 5 и, в случае его открытия, перепускается на вход насоса. Корпус 6 перепускного регулирующего клапана завернут по резьбе в корпусе ТНВД, внутри корпуса имеется поршень 9, нагруженный тарированной на определенное давление пружиной 8, второй конец которой упирается в пробку 7. Если давление топлива оказывается выше установленного значения, поршень 9 клапана открывает канал для перепуска части топлива на всасывающую сторону насоса. Давление начала открытия перепускного клапана регулируется изменением положения пробки 7, т.е. величиной предварительной затяжки пружины 8.
Важную роль в обеспечении нормальной работы дизеля играет сливной дроссель, установленный в штуцере в крышке ТНВД (позиция 5 на рис.10). Жиклер диаметром порядка 0,6 мм, через который топливо идет на слив, обеспечивает поддержание требуемого давления топлива во внутренней полости корпуса ТНВД. Очевидно, что размер дросселя скоординирован с работой перепускного клапана.
Перепускной клапан 5 (рис.11) в сочетании со сливным дросселем 5 (рис.10), обеспечивают заданную зависимость разности давлений топлива в корпусе ТНВД и на выходе насоса низкого давления от частоты вращения вала ТНВД. Количество топлива, подаваемого насосом низкого давления в несколько раз больше подаваемого в цилиндры дизеля. Давление топлива во внутренней полости корпуса ТНВД влияет на положение поршня автомата опережения впрыскивания, изменяя угол опережения впрыскивания пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Плунжер-распределитель и линия высокого давления
Основным элементом, создающим высокое давление топлива в ТНВД и распределяющим топливо по цилиндрам дизеля, является плунжер 7 на рис.10, который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение по схеме:
двигатель -> вал ТНВД -> кулачковая шайба -> плунжер
Путь топлива по насосу и элементы, обеспечивающие работу плунжера-распределителя, показаны на рис.12.
Принцип действия насоса поясняет рис.
Рис.12 Схема движения топлива в ТНВД:
1 – направление поворота ролика; 2 – ролик; 3 – кулачковый диск; 4 – плунжер; 5 – втулка подачи топлива; 6 – камера; 7 – канал подачи топлива к форсунке; 8 – распределительный паз
Выступы-кулачки кулачковой шайбы 3 находятся в постоянном контакте с роликами 2, установленными на осях в неподвижном кольце 1. При вращении кулачковой шайбы каждый кулачок, набегая на ролик, толкает плунжер вправо, а возвращение его в прежнее положение осуществляется двумя пружинами блока ТНВД.
Количество кулачков на кулачковой шайбе, как и число штуцеров линии высокого давления с нагнетательными клапанами, соответствует числу цилиндров двигателя, обычно четыре или шесть. Возвратные пружины плунжера кроме того препятствуют разрыву кинематической связи кулачок - ролик толкателя при больших ускорениях. Обеспечивая возвратно-поступательное движение плунжера, кулачковая шайба формой выступов-кулачков определяет также ход плунжера и скорость его перемещения и, следовательно, характеристику, давление и продолжительность впрыскивания. Все эти параметры, в свою очередь, определяются формой камеры сгорания и особенностями рабочего процесса данного дизеля и должны быть, таким образом, скоординированы. По этой причине дня каждого типа дизеля рассчитывается лента профиля куличков, которая «накладывается» на фронтальную поверхность кулачковой шайбы, установленной в ТНВД. Поэтому кулачковая шайба данного насоса является деталью невзаимозаменяемой, индивидуально соответствующей данному типу дизеля.
Муфта опережения впрыска. Более раннее зажигание при увеличении частоты вращения коленчатого вала способствует увеличению мощности дизельного двигателя. При увеличении частоты вращения коленчатого вала впрыск начинается раньше.
Рис. Муфта опережения впрыска:
Рис. а – исходное положение; b – рабочее положение; 1 – корпус ТНВД; 2 – кольцо с роликами; 3 – ролик; 4 – палец; 5 – канал; 6 – крышка; 7 – поршень; 8 – опора; 9 – пружина
Плунжер ТНВД создает высокое давление топлива и распределяет его по цилиндрам при осуществлении следующих функциональных этапов процесса топливоподачи: впуск топлива, активный ход плунжера и впрыскивание топлива (нагнетание), отсечка подачи, процесс закрытия нагнетательного клапана и разгрузка линии высокого давления.
Процессы топливоподачи в распределительной головке показаны на рис. . На верхней схеме рис. а показано положение плунжера в крайнем левом положении (мертвой точке). При этом в камере высокого давления 3 находится топливо, поступившее ранее через впускной канал.
При движении плунжера вправо рис б, топливо начинает сжиматься, при этом впускное отверстие 7 рассоединено с прорезью для впуска топлива 8, и топливо под рабочим давлением поступает через центральный канал плунжера в соответствующий выпускной канал определенного цилиндра. Под давлением открывается нагнетательный клапан и топливо по трубопроводу высокого давления поступает к форсунке.
Подача топлива заканчивается, как только поперечно расположенное в плунжере отверстие отсечки подачи 6, выйдет за пределы дозирующей муфты (рис.в) Топливо при этом выходит во внутреннюю полость насоса и нагнетание прекращается.
При дальнейшем повороте и движении плунжера влево (рис. г) происходит разобщение распределительной прорези 2 с каналом 4, впускное отверстие совмещается с соответствующей прорезью 8 в плунжере и за счет создавшегося разряжения топливо поступает в камеру высокого давления 3 и центральный канал. Процесс впуска и последующего впрыска топлива происходит в течение поворота плунжера на 90 ° в четырехцилиндровом дизеле, 72 ° в пятицилиндровом и на 60 ° в шестицилиндровом.
Фазы топливоподачи:
1 – плунжер; 2 – распределительная канавка; 3 – камера; 4 – выпускное отверстие; 5 – втулка подачи топлива; 6 – управляющее отверстие
Корректор по давлению наддува дизеля. Автоматический противодымный корректор или корректор по давлению наддува дизеля (LDA) служит для приведения в соответствие расхода топлива, подаваемого в цилиндры дизеля, величине расхода воздуха, подаваемого компрессором, исключая таким образом дымление двигателя. Необходимость установки указанного автоматического устройства определяется изменением плотности воздуха в цилиндрах дизеля с турбонаддувом в зависимости от режима работы турбокомпрессора. Особенно необходима работа корректора на режимах разгона дизеля, когда величина топливоподачи возрастает значительно быстрее, чем расход воздуха, при этом коэффициент избытка воздуха уменьшается, и работа дизеля сопровождается дымлением.
Конструктивное исполнение корректора по давлению наддува, установленного на верхней крышке корпуса насоса, показано на рис.
Рис. Схема работы корректора с турбонаддувом:
А – положение мембраны при увеличенном давлении наддува; б – положение мембраны при недостаточном давлении наддува; 1 – рычаг-упор корректора; 2 – шток; 3 – мембрана; 4 – подвод разряжения от впускного коллектора; 5 – пружина; 6 – жиклер слива топлива: 7 – стержень; 8 – регулировочный винт максимальной подачи; 9 – увеличенный ход подачи; 10 – дозирующая муфта; 11 – плунжер; 12 – пусковой рычаг; 13 – силовой рычаг
Внутренняя полость корректора разделена мембраной 3 на две камеры - верхнюю, соединенную с впускным коллектором и находящуюся под давлением наддува, и нижнюю, содержащую пружину 5, которая действует на мембрану, оказывая сопротивление ее перемещению вниз. Нижняя камера корректора находится под атмосферным давлением. Мембрана 3 соединена со штоком 2, имеющим управляющий конус, в который упирается подвижный стержень 7, передающий движение штока и, следовательно, мембраны рычагу-упору корректора 1. Шток взаимодействует с силовым рычагом 13 регулятора. Работа корректора происходит следующим образом. Если величина давления наддува недостаточна для преодоления усилия затяжки пружины 5, то мембрана 3 и шток 2 находятся в исходном положении, как это показано на рис. б. При увеличении давления воздуха (рис.а), подаваемого компрессором, мембрана, преодолевая сопротивление пружины, перемещается вниз, соответственно перемещая шток 2 с управляющим конусом, в результате чего стержень 7 изменяет свое положение и рычаг 1 поворачивается относительно оси по часовой стрелке под действием рабочей пружины регулятора. Силовой рычаг 13, следуя перемещению рычага-упора 1, также поворачивается вместе с пусковым рычагом 12 относительно их общей оси, перемещая дозирующую муфту в направлении увеличения подачи. Таким образом, величина топливоподачи оказывается в соответствии с количеством воздуха, подаваемого в цилиндры дизеля, поскольку это количество пропорционально давлению наддува. Если скоростной и нагрузочный режимы уменьшаются, то снижается и давление наддува, пружина корректора перемещает мембрану со штоком вертикально вверх, и механизм регулятора работает в направлении, обратном описанному выше, уменьшая подачу топлива в функции давления наддува (рис. б).
Если работа турбокомпрессора нарушается, то автоматическое устройство LDA, т.е. корректор по давлению наддува, оказывается в исходном положении на верхнем упоре (рис. б), обеспечивая работу дизеля без дымления. Величина максимальной подачи топлива для данного двигателя регулируется винтом 8, установленным на крышке ТНВД.
Подогрев топлива.