С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Тнвд дизельного двигателя устройство

Тнвд дизельного двигателя устройство


Личная страница Д.В.Фокина_Устройство_Учебники

Распределительный ТНВД с аксиальным расположением плунжера

1.Общие сведения

Одноплунжерные распределительные ТНВД устанавливаются на 3, 4, 5 или 6-ти цилиндровые двигатели легковых и грузовых автомобилей с цилиндровой мощностью до 20 кВт. Отличительной особенностью таких насосов является то, что в них оси приводного вала и плунжера совпадают и вращаются с одинаковой угловой скоростью.

В отличие от рядных ТНВД, имеющих на каждый цилиндр плунжер, в распределительных ТНВД имеется всего лишь один плунжер на все цилиндры двигателя. Распределительный ТНВД выполнен по модульной схеме и может быть укомплектован различными дополнительными устройствами. В соответствии с их функциями появляются дополнительные возможности для адаптации двигателя к различным условиям эксплуатации, позволяющие увеличить его приспособляемость и приемистость, снизить расход топлива и эмиссию токсичных компонентов, понизить шумность и улучшить холодный пуск.

Основными достоинствами распределительных ТНВД являются: незначительная масса; компактная конструкция; одинаковое давление впрыска и количество подаваемого топлива для всех цилиндров.

2.Устройство распределительного ТНВД

К основным функциональным блокам распределительного ТНВД относятся (рис.1):

· Топливный насос низкого давления (ТННД) с редукционным клапаном;

· Блок высокого давления, в который входит плунжер, втулка, дозирующая муфта и распределительная головка;

· Автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин;

· Электромагнитный клапан останова двигателя;

· Автомат опережения впрыска топлива.

Рисунок 1 - Основные функциональные блоки распределительного ТНВД:

1 – топливный насос низкого давления; 2 – блок высокого давления; 3 – автоматический регулятор частоты вращения; 4 – электромагнитный клапан останова двигателя; 5 – автомат опережения впрыска топлива

Вал привода (рис.2) ТНВД расположен внутри корпуса насоса. На валу устанавливается ротор топливного насоса низкого давления, шестерня привода регулятора и кулачковый диск. За валом, неподвижно в корпусе насоса, устанавливается кольцо с роликами и штоком привода автомата опережения впрыска топлива.

Привод вала ТНВД осуществляется зубчатым ремнем от коленчатого вала, причем вал насоса вращается в два раза медленнее коленчатого вала двигателя. Поступательное движение плунжера обеспечивается кулачковым диском, а вращательное - валом ТНВД.

Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя центробежные грузы, которые через муфту регулятора и систему рычагов воздействуют на дозирующую муфту, изменяя, таким образом, величину топливоподачи в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов.

Автомат опережения впрыска является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением топлива во внутренней полости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с редукционным клапаном. Кроме того, заданный уровень давления внутри ТНВД поддерживается дросселем в штуцере для выхода избыточного топлива.

На задней стенке корпуса насоса расположена распределительная головка, в которой устанавливается электромагнитный клапан останова двигателя и штуцера с нагнетательными клапанами.

На верхней крышке ТНВД находится рычаг для изменения величины подачи топлива и регулировочные винты минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Рисунок 2 – Схема системы питания дизельного двигателя с ТНВД типа VE:

1 – топливный бак; 2 – топливный фильтр; 3 – муфта регулятора; 4 – рычаг управления подачей топлива; 5 – пружина регулятора; 6 – сливной дроссель; 7 – корректор дымности; 8 – всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала; 9 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 10 – распределительная головка; 11 – форсунка; 12 – штуцер; 13 – нагнетательный клапан; 14 – плунжер; 15 – дозирующая муфта; 16 – автомат опережения впрыска топлива; 17 – кулачковый диск; 18 – роликовое кольцо; 19 – шестерня привода регулятора; 20 – топливный насос низкого давления; 21 – вал привода; 22 - редукционный клапан; 23 – грузы регулятора

3.Принцип действия

Топливо из бака (рис.2) подкачивающим насосом подается по трубопроводу в фильтр тонкой очистки, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и, затем направляется во внутреннюю полость ТНВД, 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 в форсунки по трубопроводам. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунок и топливного фильтра сливается по трубопроводам в топливный бак. Охлаждение и смазка осуществляется самим топливом, поэтому фильтр должен задерживать частицы размером 3...5 мкм.

ТНВД подает в цилиндры дизеля строго дозированное количество топлива в определенный момент в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы двигателя.

4.Топливный насос низкого давления

Топливный насос низкого давления расположен в корпусе ТНВД на приводном валу и служит для забора топлива из топливного фильтра и подачи его во внутреннюю полость ТНВД. Детали топливного насоса низкого давления показаны на рис.3.

Рисунок 3 - Топливный насос низкого давления:

1 - вал привода; 2 - ротор с лопастями; 3 - статор; 4 - распределительный диск; 5 - шестерня привода регулятора; 6 - соединительная муфта

Насос состоит из ротора 6 (рис.4) с 4-мя лопастями 5, расположенного внутри статора, который в свою очередь помещается внутри корпуса 2 насоса. При вращении ротора, лопасти, под воздействием центробежной силы, прижимаются к внутренней эксцентрической поверхности статора и создают камеры. Из данных камер топливо, также под давлением, по каналу в распределительном диске поступает во внутреннюю полость корпуса ТНВД. Однако, часть топлива поступает на вход редукционного клапана 3, который открывается и перепускает часть топлива на вход топливного насоса низкого давления при давлении выше установленного.

Корпус 8 редукционного клапана завернут по резьбе в корпус ТНВД. Внутри корпуса имеется поршень 3, нагруженный тарированной на определенное давление пружиной 4, второй конец которой упирается в пробку 7. Если давление топлива оказывается выше установленного значения, поршень 3 клапана открывает канал для перепуска части топлива на всасывающую сторону насоса. Давление начала открытия редукционного клапана регулируется изменением положения пробки 7, т.е. величиной предварительной затяжки пружины 4.

Рисунок 4 – Схема работы топливного насоса низкого давления:

1 – вал привода; 2 – корпус насоса; 3 – редукционный клапан; 4 – пружина; 5 – лопасти; 6 – ротор; 7 – резьбовая пробка; 8 – корпус редукционного клапана

Важную роль в обеспечении нормальной работы насоса играет сливной дроссель (рис.5), установленный в выходном штуцере ТНВД. Дроссель представляет собой жиклер диаметром 0,6 мм и обеспечивает поддержание требуемого давления топлива во внутренней полости ТНВД.

Редукционный клапан в сочетании со сливным дросселем обеспечивает заданную зависимость разности давлений в корпусе и на выходе ТННД от частоты вращения вала ТНВД.

Рисунок 5 – Сливной дроссель

5.Блок высокого давления

Функцией блока высокого давления является создание высокого давления топлива и распределение его по форсункам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Детали блока высокого давления показаны на рис.6.

Рисунок 6 – Детали блока высокого давления:

1 – вал привода; 2 – соединительная муфта; 3 – роликовое кольцо; 4 – ролик; 5 – кулачковый диск; 6 – упорные шайбы; 7 – плунжер; 8 – соединительная пластина; 9 – дозирующая муфта; 10 - распределительная головка; 11 – возвратные пружины; 12 - штуцер

Основными элементами блока высокого давления являются плунжер, втулка, дозирующая муфта, распределительная головка и нагнетательный клапан, хорошо видимые на рис.7.

Основным элементом, создающим высокое давление и распределяющим топливо по цилиндрам, является плунжер 14 (рис.2), который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение по схеме: коленчатый вал – вал ТНВД – кулачковый диск – плунжер.

Путь топлива в ТНВД и элементы, обеспечивающие перемещение плунжера, показаны на рис.8.

Выступы – кулачки кулачкового диска 4 находятся в постоянном контакте

с роликами 3, установленными на осях в неподвижном кольце 2. При вращении кулачкового диска каждый выступ, набегая на ролик, толкает плунжер вправо, а возвращение его обратно осуществляется двумя пружинами 5. Возвратные пружины, кроме того, препятствуют разрыву кинематической связи кулачок - ролик при больших ускорениях.

Количество кулачков на кулачковом диске, как и число штуцеров линии высокого давления с нагнетательными клапанами 6, соответствует количеству цилиндров. Форма кулачков - выступов диска определяет ход плунжера и скорость его перемещения и, следовательно, характеристику давления и продолжительность впрыска.

Рисунок 7 – Блок высокого давления в разрезе:

1 – дозирующая муфта; 2 – распределительная головка; 3 – плунжер; 4 – пружина нагнетательного клапана; 5 – нагнетательный клапан

Рисунок 8 – Схема движения топлива в распределительном ТНВД:

1 – вал привода; 2 – роликовое кольцо; 3 – ролик; 4 – кулачковый диск; 5 - возвратная пружина; 6 – нагнетательный клапан; 7 – плунжер

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;

·        отсечка подачи;

·        закрытие нагнетательного клапана;

·        разгрузка линии высокого давления.

Данные процессы топливоподачи в блоке высокого давления целесообразно проанализировать с помощью комплексной схемы (рис.9).

Рисунок 9 – Схема процесса топливоподачи в распределительном ТНВД:

1 – плунжер; 2 – впускной канал; 3 – впускной шлиц; 4 – полость высокого давления; 5 - распределительный шлиц; 6 – нагнетательный канал; 7 – дозирующая муфта; 8 – радиальные каналы

На рис.9,а показан процесс впуска, когда плунжер 1 находится в нижней мертвой точке. При этом впускной шлиц 3 находится напротив впускного канала 2 и топливо из внутренней полости ТНВД поступает в полость высокого давления 4.

Затем плунжер, вращаясь, под воздействием кулачкового диска начинает перемещаться вправо (рис.9,б). При этом впускной канал 2 оказывается закрытым боковой поверхностью плунжера. Начинается активный ход плунжера. Топливо через центральный канал и распределительный шлиц 5 плунжера, нагнетательный канал 6 и нагнетательный клапан 6 (рис.8) подается по топливопроводу к форсунке.

Активный ход плунжера заканчивается отсечкой топлива через радиальные каналы 8 (рис.9,в), ранее закрытые дозирующей муфтой 7. Топливо при этом выходит во внутреннюю полость ТНВД и нагнетание прекращается.

При дальнейшем повороте плунжера и его движении к НМТ впускное отверстие (рис.9,г) совмещается со следующим по ходу вращения плунжера впускным шлицем, и процесс впуска повторяется.

Процесс формирования заряда топлива и последующего впрыскивания происходит в течение поворота плунжера на 90 градусов в 4-х цилиндровом двигателе.

6.Автоматический регулятор частоты вращения

Автоматический регулятор частоты вращения предназначен для изменения величины топливоподачи при изменении нагрузки и постоянном положении рычага управления, т.е. педали акселератора. При этом формируется регуляторная характеристика данного скоростного режима. Всережимный автоматический регулятор обеспечивает регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя во всем диапазоне рабочих режимов, а водитель задает требуемый скоростной режим, нажимая на педаль.

Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя собственно механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов, обеспечивающих связь регулятора и элементов настройки с дозирующей муфтой.

Схема всережимного регулятора частоты вращения представлена на рис.10.

Грузы регулятора 1 (их обычно 4) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерни. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 2, что изменяет положение пускового 4 и силового 3 рычагов регулятора, которые, поворачиваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 6, определяя тем самым активный ход плунжера 8.

В верхней части силового рычага установлена пружина холостого хода 14, а между силовым и пусковым рычагом - пластмассовая пружина пусковой подачи 5. Рычаг управления 10 воздействует на рабочую пружину регулятора 12, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 13. Таким образом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирующей муфты определяется взаимодействием двух сил - силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, определяемой положением рычага управления и центробежной силы грузов, приложенных к муфте 2.При неработающем двигателе (рис.10,а) рычаг 10 соприкасается с винтом 11. В этом случае пружина 12, действуя на рычаги 3 и 4, смещает муфту регулятора 2 в крайнее левое положение. При этом дозирующая муфта 6 устанавливается в положение, соответствующее максимальной подаче топлива. Этому также способствует пружина пусковой подачи 5, постоянно стремящаяся передвинуть дозирующую муфту в положение пуска двигателя.

После пуска двигателя (рис.10,б) державка с грузами 1 начинает вращаться. Грузы под действием центробежных сил расходятся и перемещают муфту 2 вправо.

Рычаги 3 и 4 поворачиваются по часовой стрелке, преодолевая усилие пружины 12. При этом дозирующая муфта устанавливается в положение, соответствующее минимальной подаче топлива.

Рисунок 10 – Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала:

а - пуск двигателя; б - холостой ход; в - уменьшение нагрузки; г - увеличение нагрузки;

1 – грузы регулятора; 2 – муфта регулятора; 3 – силовой рычаг; 4 – пусковой рычаг; 5 – пружина пусковой подачи; 6 – дозирующая муфта; 7 – радиальные отверстия в плунжере; 8 – плунжер; 9 - регулировочный винт минимальных оборотов коленчатого вала; 10 – рычаг управления; 11 – регулировочный винт максимальных оборотов коленчатого вала; 12 – пружина регулятора; 13 - фиксатор; 14 – пружина холостого хода; 15 – упор силового рычага; М2 – ось вращения рычагов 3 и 4; h2 и h3 – активный ход плунжера на различных режимах; а – ход пружины пусковой подачи; с  - ход пружины холостого хода

Перемещение рычажной системы продолжается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 12.

Необходимую частоту вращения коленчатого вала устанавливает водитель, нажимая на педаль подачи топлива. В этом случае рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке, вследствие чего возрастает натяжение пружины 12, действующее на рычаги 3 и 4 и муфту 2. Вследствие этого дозирующая муфта 6 перемещается в сторону увеличения подачи топлива, и частота вращения коленчатого вала повышается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 12. Установившаяся частота вращения коленчатого вала поддерживается регулятором следующим образом.

При уменьшении нагрузки на двигатель (рис.10,в) частота вращения коленчатого вала возрастает, так как в цилиндры двигателя поступает то же количество топлива. Грузы регулятора, расходясь на некоторый угол, перемещают рычажную систему в сторону, соответствующую уменьшению подачи топлива и восстанавливают нарушенную частоту вращения.

При увеличении нагрузки на двигатель (рис.10,г) (и неизменной подаче топлива насосом) частота вращения коленчатого вала снижается. Центробежные силы грузов уменьшаются, грузы сходятся, рычажная система под действием пружины 12 перемещает дозирующую муфту 6 в сторону увеличения подачи топлива до восстановления заданного скоростного режима.

На некоторых модификациях ТНВД применяются двухрежимные регуляторы частоты вращения, автоматически обеспечивающие устойчивую работу двигателя на холостом ходу в диапазоне 600...650 об/мин и ограничивающие максимальную частоту вращения коленчатого вала.

7.Автомат опережения впрыска топлива

Оптимальный угол опережения впрыска топлива позволяет обеспечить нормальное протекание процесса его сгорания.

После начала впрыска требуется определенное время для испарения топлива и образования горючей смеси. Таким образом, период задержки воспламенения зависит от цетанового числа топлива, степени сжатия, давления, температуры воздуха и характеристики впрыска и распыления топлива. Продолжительность периода задержки в градусах растет с увеличением частоты вращения. Следовательно, для того, чтобы обеспечить подготовку топливовоздушной смеси при увеличении частоты вращения, необходимо увеличить угол опережения впрыска. Для этого в топливном насосе устанавливается автомат опережения впрыска топлива (рис.12).

Рисунок 12 – Автомат опережения впрыска топлива:

1 – корпус насоса; 2 – роликовое кольцо; 3 – ролик; 4 – шток; 5  - канал в поршне; 6 – крышка; 7 – поршень; 8 – шарнир; 9 – пружина

Автомат расположен в нижней части корпуса 1 ТНВД, перпендикулярно к оси приводного вала. Поршень 7 автомата закрыт с обеих сторон крышками 6. С одной стороны в поршне просверлен канал 5 для прохода топлива под давлением из внутренней полости насоса, с другой стороны устанавливается пружина 9.  Поршень посредством шарнира 8 и стержня 4 связан с кольцом 2 несущего ролика 3.

Работа происходит следующим образом. В исходном положении поршень автомата находится в крайнем правом положении под действием пружины 9. Давление топлива во внутренней полости ТНВД возрастает пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя и определяется регулировкой редукционного клапана 22 (рис.2) и работой дросселя 6 (рис.2) на выходе из насоса. Давление по каналу 5 (рис.12) передается в рабочий цилиндр автомата и поршень, под действием силы давления топлива, перемещается влево, преодолевая силу пружины 9. Осевое перемещение поршня, посредством шарнира 8 и стержня 4, передается кольцу с роликами. Кольцо поворачивается и меняет свое положение относительно кулачкового диска 4 (рис.8), таким образом, что кулачки набегают на ролики 3 раньше, обеспечивая фазовое смещение на величину до 12 градусов по углу поворота кулачкового диска или до 24 градусов по углу поворота коленчатого вала.

8.Дополнительные модули распределительных ТНВД

Как уже говорилось выше, распределительные ТНВД типа VE выполняются по модульной схеме и могут быть укомплектованы дополнительными устройствами для адаптации двигателя к различным условиям его работы.

К устройствам адаптации относятся:

·        корректор по давлению наддува (LDA);

·        корректор атмосферного давления (ADA);

·        устройство адаптации работы ТНВД по нагрузке (LFB);

·        ускоритель пуска холодного двигателя (KSB);

·        корректор пуска прогретого двигателя (TAS);

·        ускоритель прогрева холодного двигателя (TLA);

·        электромагнитный клапан останова двигателя (ELAB);

·        гидравлический компенсатор полной нагрузки (HBA).

Структурная схема распределительного ТНВД типа VE с дополнительными устройствами адаптации показана на рис.13.

Практически все дополнительные устройства адаптации предназначены для корректирования топливоподачи. Корректирование топливоподачи чаще всего осуществляется при необходимости увеличить максимальный крутящий момент путем увеличения подачи при уменьшении частоты вращения коленчатого вала на так называемом режиме перегрузки (положительное корректирование) или уменьшить дымление двигателя (отрицательное корректирование).

Рисунок 13 – Структурная схема распределительного ТНВД типа VE

Корректирование может быть осуществлено нагнетательным клапаном ТНВД или механическим корректором в регуляторе частоты вращения. С помощью механического корректора осуществляется как положительное, так и отрицательное корректирование, которое обычно применяется в двигателях с целью уменьшения выброса сажи.

1.Корректор по давлению наддува (LDA)

Предназначен для корректирования топливоподачи в зависимости от изменения давления наддува, т.е. устанавливается данный корректор на ТНВД двигателей, работающих с наддувом. Необходимость его применения вызвана тем, что при уменьшении давления наддува уменьшается и количество воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, что, в свою очередь, вызывает необходимость уменьшения количества подаваемого топлива.

Это устройство находится в верхней части ТНВД, как показано на рис.14. Внутреннее пространство корректора разделено мембраной 5 на две полости: верхняя полость сообщается каналом 6 с нагнетателем, а нижняя – с атмосферой. На мембране при помощи двух тарелок закреплен шток 8. На нижнюю тарелку мембраны воздействует пружина 7, второй конец которой упирается в регулировочную гайку 4, с помощью которой можно изменять усилие предварительного сжатия пружины. На нижней части штока выполнен управляющий конус 9, в который упирается управляющий штифт 3. С помощью него усилие передается двуплечему рычагу 2, а от него, в свою очередь, регулятору частоты вращения коленчатого вала.

Рисунок 14 – Корректор по давлению наддува:

1 – пружина регулятора; 2 – двуплечий рычаг; 3 – управляющий штифт; 4 – регулировочная гайка; 5 – мембрана; 6 – канал от нагнетателя; 7 – пружина; 8 – шток; 9 – управляющий конус

Работает корректор следующим образом. Когда давление наддува низкое, то его недостаточно, чтобы преодолеть усилие пружины 7, и мембрана 5 находится в своем исходном верхнем положении. В случае возрастания давления наддува мембрана и шток 8 перемещаются вниз. Вследствие этого вертикального перемещения штока штифт 3 меняет свое положение, что ведет к повороту двуплечего рычага 2 относительно его оси по часовой стрелке. Это приводит к тому, что силовой рычаг 3 (рис.10) регулятора частоты вращения поворачивается относительно оси М2 и смещает дозирующую муфту 6 в сторону увеличения подачи топлива, т.е. большей подаче воздуха соответствует большая подача топлива. Если давление наддува снижается, то пружина 7 (рис.14) перемещает шток 8 вверх. Силовой рычаг регулятора частоты вращения поворачивается в обратную сторону, что приводит к уменьшению количества подаваемого топлива.

2.Корректор атмосферного давления (ADA)

Предназначен для корректирования топливоподачи в зависимости от изменения атмосферного давления. Необходимость его применения вызвана тем, что при уменьшении атмосферного давления уменьшается и наполнение цилиндров воздухом, что, в свою очередь, может повлечь за собой повышенную дымность работы дизельного двигателя.

Располагается корректор, также как и корректор по давлению наддува, на верхней части крышки ТНВД, только вместо мембраны в нем устанавливается барометрическая камера, внутренняя полость которой сообщается с атмосферой.

Работа корректора атмосферного давления полностью аналогична работе корректора по давлению наддува, рассмотренному выше.

3.Ускоритель пуска холодного двигателя (KSB)

С целью облегчения запуска дизельного двигателя при низких температурах окружающего воздуха необходимо изменять начало впрыска топлива, т.е. подавать его в цилиндры двигателя раньше.

Ускоритель запуска холодного двигателя устанавливается на внешней стороне корпуса ТНВД. Задачей ускорителя является увеличение угла опережения впрыска топлива, что реализуется ручным приводом (с помощью тяги из кабины водителя) (рис.16,а) или автоматически в зависимости от температуры двигателя (рис.16,б).

Рисунок 16 – Схемы привода ускорителя пуска холодного двигателя:

а) – ручного; б) – автоматического; 1 – буфер рычага ускорителя; 2 – тяга; 3 – фиксатор; 4 – возвратная пружина ускорителя; 5 – рычаг ускорителя; 6 – автоматическое устройство включения ускорителя

Рычаг ускорителя устанавливается на оси 10 (рис.17). На оси имеется шток с шаровой головкой 1, входящей в продольную канавку 2 роликового кольца 4. (Существует также модификация, в которой ускоритель действует на поршень автомата опережения впрыска топлива). В начальном положении рычаг ускорителя удерживается с помощью пружины 11. На верхней части рычага закрепляется фиксатор 3 (рис.16,а), который соединяется с ручным или автоматическим приводом.

Рисунок 17 – Ускоритель пуска холодного двигателя

1 – шток с шаровой головкой; 2 – продольная канавка; 3 – корпус насоса; 4 – роликовое кольцо; 5 – ролик; 6 – шток; 7 – поршень; 8 – шарнир; 9 – пружина; 10 – ось; 11 – возвратная пружина

При ненатянутой тяге 2 пружина 4 выключает ускоритель посредством поворота рычага 5 в направлении буфера 1. Подтягивание тяги вызывает поворот рычага ускорителя, и, как следствие, поворот роликового кольца 4 (рис.17) в направлении ранней подачи топлива.

Автоматический привод реализуется с помощью дополнительного устройства 6 (рис.16,б), взаимодействующего с ускорителем запуска. Это дополнительное устройство воздействует на рычаг ускорителя, поворачивая его в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя, т.е. от температуры двигателя. Достоинством автоматического ускорителя запуска холодного двигателя является то, что он устанавливает рычаг ускорителя в оптимальных положениях по отношению к температуре двигателя.

9.Электронное регулирование ТНВД

Электронное регулирование работы дизеля по сравнению с механическим предусматривает дополнительные возможности. Благодаря электрическим измерениям оно позволяет осуществить гибкую электронную обработку сигналов и создание контура регулирования с электрическими исполнительными механизмами. Дополнительно может учитываться ряд специальных параметров, что невозможно при механическом регулировании.

На рис. 18 показаны агрегаты системы впрыска, собранной на основе распределительного ТНВД с аксиальным движением плунжера, работа которой регулируется электронным блоком управления. В зависимости от вида установки и типа автомобиля отдельные компоненты могут отсутствовать. Система состоит из четырех элементов:

• контур снабжения топливом (магистраль низкого давления);

• ТНВД;

• электронная система регулирования работы дизеля с системными блоками датчиков, блоком управления и исполнительными механизмами;

• периферия (например, турбонагнетатель, системы рециркуляции ОГ и управления временем работы свечей накаливания).

Рисунок 18 – Система впрыска с распределительным ТНВД с электронным управлением:

1 – топливный бак; 2 – топливный фильтр; 3 – распределительный ТНВД; 4 - электромагнитный клапан остановки двигателя; 5 – электромагнитный клапан опережения впрыска; 6 - форсунка с датчиком хода иглы; 7 – штифтовая свеча накаливания; 8 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 9 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 10 – двигатель; 11 – блок управления работой двигателя; 12 – блок управления временем включения свечей накаливания; 13 – датчик скорости автомобиля; 14 – датчик положения педали подачи топлива; 15 – дополнительные элементы регулятора скорости автомобиля; 16 – выключатель свечей накаливания и стартера; 17 – аккумуляторная батарея; 18 – штекер подключения системы диагностики; 19 – датчик температуры воздуха; 20 – датчик давления наддува; 21 – турбонагнетатель; 22 – датчик массового расхода воздуха

Исполнительный механизм с электромагнитом на распределительном ТНВД (так называемое управление поворотом) используется вместо механического регулятора и узлов привода. Он воздействует на параметры цикловой подачи через вал управления регулирующей втулкой. Как и при механическом регулировании, величина проходного сечения канала подачи топлива зависит от положения регулирующей втулки, которая изменяет также угол опережения впрыскивания. Блок управления в зависимости от заложенных него характеристик и истинных показаний датчиков выдает управляющий сигнал для электромагнитного исполнительного механизма на ТНВД.

Датчик угла поворота исполнительного механизма (например, полудифференциальный короткозамкнутый кольцевой датчик) с помощью блока управления также определяет положение регулирующей втулки.

Зависимое от частоты вращения внутреннее давление в ТНВД через электромагнитный клапан управляет муфтой опережения впрыскивания, которая изменяет момент начала впрыскивания.

Рисунок 19 – Распределительный ТНВД с аксиальным расположением плунжера с электронным управлением:

1 – приводной вал ТНВД; 2 – подвод топлива; 3 – исполнительный механизм регулировки цикловой подачи; 4 – датчик температуры топлива; 5 – датчик угла поворота исполнительного механизма регулировки величины цикловой подачи топлива; 6 – штуцер магистрали обратного слива топлива; 7 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 8 – штуцер магистрали высокого давления; 9 – колодка проводов электромагнитного клапана механизма регулирования момента начала впрыскивания; 10 – колодка проводов исполнительного механизма регулирования величины подачи; 11 – гидравлическое устройство опережения впрыскивания

Электромагнитный поворотный исполнительный механизм 2 (рис.20) действует через валик на регулирующую втулку. Управляющий канал, как и в механически регулируемом ТНВД, в зависимости от режима работы ТНВД может открываться раньше или позже.

Рисунок 20 - Распределительный ТНВД с аксиальным расположением плунжера с электронным управлением:

1 – кольцевой датчик; 2 – электромагнитный поворотный исполнительный механизм регулировки цикловой подачи; 3 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 4 – плунжер; 5 – электромагнитный клапан регулирования момента начала подачи; 6 – дозирующая муфта

Величина цикловой подачи постоянно изменяется в пределах между нулевым и максимальным значениями (например — для холодного пуска двигателя). Управление изменением этой величины происходит в зависимости от ширины модулируемых импульсных сигналов (широтно-импульсная модуляция). В обесточенном состоянии возвратные пружины исполнительного механизма переводят его в «нулевое» положение.

Благодаря использованию кольцевого короткозамкнутого датчика, подсоединенного по полудифференциальной схеме, угол поворота исполнительного механизма и, тем самым, положения регулирующей втулки, определяются датчиком 1. В соответствии с его сигналами и частотой вращения определяется требуемая величина цикловой подачи.

Как и в механическом устройстве, давление внутри ТНВД, пропорциональное частоте вращения, действует на поршень установки момента начала подачи и регулируется специальным электромагнитным клапаном 5. Этот клапан управляется также с помощью импульсных сигналов.

При длительно открытом электромагнитном клапане, когда давление понижается, устанавливается более поздний, при полностью закрытом клапане (повышение давления) — более ранний момент начала подачи. Между этими крайними значениями характеристика скважности сигналов (отношение времени открытия ко времени закрытия клапана) может постоянно изменяться с помощью электронного блока управления.

ТНВД дизельного двигателя: устройство, работа и схема топливного насоса высокого и низкого давления

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Сегодня все машины оснащены топливным насосом высокого давления. Он служит для того, чтобы вовремя подать дизель в камеру сгорания в нужный момент цикла. Существует несколько видов устройства, подкачивающего топливо. Насос высокого давления бывает нескольких видов.

Назначение

Такой насос требуется для того, чтобы регулировать своевременную подачу солярки в камеру сгорания дизельного двигателя, а еще – чтобы определить нужный момент впрыска. После того, как появились аккумуляторные системы впрыска, функцию определения нужного момента впрыска стали выполнять форсунки, которые управляются электронным блоком дизельного двигателя.

Чтобы ТНВД подавал горючую смесь, требуется насос низкого давления. Устройство, подкачивающее топливо низкого давления, устанавливается либо на коробку помпы высокого давления, либо рядом с ним. Топливный насос низкого давления (подкачивающий) осуществляет перекачку топлива к распределителю под высоким давлением.

Соединяются ТННД и ТНВД посредством специальных патрубков, в которых установлены небольшие фильтры грубой очистки топлива.

Насос низкого и высокого давления (подкачивающий) может работать в двух режимах. Первый режим – это подготовительный. В начальной фазе, поршень опускается и набирает топливо. На второй фазе клапан подачи солярки закрывается, и поршень выдавливает топливо прямо на ТНВД.

Устройство помпы низкого давления состоит из нескольких частей:

  • кулачковый вал;
  • вал ротора;
  • диск распределения;
  • соединительная муфта;
  • приводная шестеренка;
  • главный корпус – статор.

Устройства, подкачивающие топливо низкого давления, бывают двух видов схем, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

  • Первый тип – это механический подкачивающий насос низкого давления. Принцип работы этого вида основан на том, что коленчатый вал дизельного двигателя при вращении нажимает на специальный кулачок, нажатие на который приводит в движение поршень высокого давления. Работа этого механизма полностью обеспечивает мотор необходимым количеством топлива.
  • Существует еще один вид устройства низкого давления, подкачивающее топливо – это электрический элемент. Появление этого вида помп произошло по причине того, что со временем в автомобилях стало появляться все больше электроники. Поэтому механический тип не создавал нужного высокого давления. Принцип работы основан на том, что внутри насоса установлен специальный двигатель. Чаще всего такой вид ТННД устанавливается на дизельные двигатели.
к содержанию ↑

Виды ТНВД

Существует три вида ТНВД для дизельного двигателя, каждый из них имеет свои определенные характеристики и качества.

Первый вид ТНВД – это рядный. На таком типе ТНВД, количество плунжерных пар равняется количеству цилиндров двигателя. Плунжерные пары устанавливаются в корпусе ТНВД там же, где проходят каналы, по которым движется дизель. В движение плунжерные пары приводятся посредством работы кулачкового вала, его вращение напрямую зависит от коленчатого вала дизельного двигателя. Во время оборота вала двигателя кулачок толкает плунжеры и заставляет его двигаться. Когда плунжер движется вверх, закрываются отверстия. Благодаря этому образуется давление, из-за чего открывается нагнетатель, и дизель попадает в нужную форсунку. Количество дизеля, которое будет попадать в форсунки можно регулировать механическим способом. Сделать это можно с помощью вращения плунжера внутри втулки.

Существует еще один способ регулировки – это с помощью специального блока. На этом виде ТНВД можно регулировать момент, когда топливо попадает в форсунки дизельного двигателя. Воспользовавшись центробежной муфтой, можно выбрать момент впрыска топлива механическим способом. Неоспоримым преимуществом рядного насоса считается то, что его работа, даже на дизеле низкого качества, вполне возможна. Происходит это потому, что смазывается он моторным маслом. Такой тип сегодня применяется на дизельных моторах, предназначенных для тяжелых нагрузок.

На легковые машины с дизельным двигателем рядный насос перестали устанавливать уже в 2000 годах.

Второй тип ТНВД – это распределительный. Этот насос оснащен лишь двумя плунжерами, которые работают со всеми камерами сгорания. Преимущество – то, что распределительный насос имеет меньшие габариты и вес. Вторым плюсом считается то, что такой тип распределяет горючую смесь равномерней.

Однако есть минусы и у него. Главным минусом является то, что такое устройство относительно недолговечно. Из-за того, что на мощных моторах быстро изнашивается распределительный и подкачивающий насос, его ставят на дизельные двигатели для легковых автомобилей. Устройство распределительной помпы высокого давления позволяет во время работы заливать дизель в пространство, которое расположено над плунжерами, а затем отправлять его в цилиндры. Самую главную работу, а именно подачу топлива, устройство осуществляет посредством низкого давления. Низкое давление для подачи топлива создает насос, который подкачивает дизель. Смазывание этого насоса производится дизелем, которое заливается автоматически в корпус.

Третий тип ДНВД для дизельного двигателя называется магистральным. Этот тип используется на двигателях с автоматическим впрыском дизельного топлива. Чаще всего такая конструкция оснащается форсунками Common Rail. Магистральные насосы обеспечивают достаточно высокую силу относительно других ТНВД.

Сила, которую создает этот топливный насос высокого давления, достигает 180МПА. Конструкция позволяет устанавливать от одного до трех плунжеров в это устройство.

Привод плунжеров, как и в других устройствах, осуществляется посредством распределительного вала. Плунжеры крепятся к данному валу при помощи жестких пружин, которые сжимаются, вследствие чего топливный плунжер движется вниз и отправляет соляру в цилиндры. Количество кратной подачи топлива корректируется автоматически с помощью клапана дозировки топлива, который открывается в нужный момент, и соляра поступает в цилиндры. На самом деле клапан здесь играет роль исполнителя, все основное управление узлами устройства на себя берет электронный блок управления. На схеме из Интернета можно рассмотреть, что сигнал с датчика идет на блок управления, а тот в свою очередь устанавливает клапан в нужное положение.

Ремонт и замена

Нередко ТНВД приходит в негодность, и его требуется заменить. Исходя из того, что он бывает нескольких видов, то и ремонт всегда разный. Механический насос можно починить своими силами. Главное, чтобы починить его, нужно найти схему в Интернете.

После того, как будут произведены работы по снятию насоса, требуется найти неисправную деталь и заменить ее новой. Затем, воспользовавшись той же схемой, нужно собрать его обратно и установить на автомобиль. Если с механическим насосом все просто, то остальные два самостоятельно починить уже возможно не получится. Некоторые автосервисы берутся за такой ремонт, который обходится в копеечку. Нередко сломанные подкачивающие и распределительные топливные насосы просто выкидывают и покупают новые.

Резюме

Одной из важных составляющих топливной системы автомобиля считается ТНВД. Существует три вида топливных насосов высокого давления, каждый из которых имеет свои особенности. Каждая помпа высокого давления имеет свои характеристики и устанавливается на двигатель, рассчитывается на определенные нагрузки.

Все насосы высокого давления оснащены подкачивающими помпами низкого давления. Они нужны для того, чтобы подавать дизель в ТНВД. Чаще всего ТНВД устанавливаются на автомобили с дизельными моторами. Несмотря на то, что существует несколько видов помп для двигателей, все они обладают одинаковой целью, и схема их работы практически не различается.

http://portalmashin.ru

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД) распределительного типа дизельного двигателя

По курсу «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий»

Красноярск-2002

УДК 629.083.

Методические указания по выполнению лабораторных и контрольных работ по курсу «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий»/ сост. Евсеев П.П. Красноярск: изд-во КГТУ. 2002, 33 с.

авторская редакция

Печатается по решению

редакционно-издательского совета университета

Настоящие методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий» студентами дневной и заочной форм обучения специальности 2301.02. Дано задание для выполнения контрольных работ для студентов, обучающихся по заочной форме обучения. Пособие может быть полезно инженеро - техническим работникам автотранспортных и автосервисных предприятий.

ISBN 5-230-08338-7 © КГТУ

Общие сведения

В настоящее время автомобильный парк страны активно растет количественно и развивается качественно. Наряду с автомобилями отечественного производства на дорогах становится существенно больше автомобилей иностранного производства. Да и автомобили отечественного производства совершенствуются с каждым годом. Появляются легковые автомобили с системой впрыска топлива, с дизельными двигателями, то есть те типы автомобилей, которые раньше отечественному автомобилисту встречать не доводилось. Активно развиваются предприятия автомобильного сервиса различных форм собственности. Это требует подготовки специалистов с качественно новыми знаниями. Не следует сбрасывать со счетов и фундаментальные знания, накопленные многими поколениями автомобилистов. Эту задачу в определенной степени решает данное методическое издание.

Настоящие методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по первой части дисциплины «Техническая эксплуатация силовых агрегатов и трансмиссий» студентами 4 курса дневной и заочной форм обучения специальности 2301.02. Лабораторные занятия проводятся в условиях специализированной лаборатории «Силовых Агрегатов и Трансмиссий, Оборудованных Компьютерными Системами» (САТОКС), в которых студентам даётся полная информация о реальной ситуации, возникающей при обслуживании автомобилей на предприятиях автосервиса.

Методические указания разделены на шесть тем, касающихся различных аспектов организации обслуживания и ремонта автомобильных двигателей. Каждая тема лабораторных занятий имеет несколько вариантов заданий, которые студенты решают по выбору преподавателя, либо по номеру зачетной книжки. Перед началом выполнения задания студент должен ознакомиться с инструкцией по технике безопасности на рабочем месте и расписаться в журнале за проведенный инструктаж, далее для оформления отчёта взять двойной тетрадный лист и заполнить титульный лист в соответствии со стандартом предприятия СТП 3.1- 01 КГТУ. На следующей странице после условия задания необходимо оформить содержательную часть отчета. Все ссылки на техническую документацию надо цитировать, с указанием названия источника. Не принимаются краткие ответы, вроде «да» или «нет». Работы с подписью преподавателя хранятся у студента до зачетной недели. По предъявлении всех работ, преподаватель проводит зачет. В случае утери работы студентом, он обязан оформить её заново по своему варианту. В случае отсутствия студента на лабораторной работе он может либо выполнить работу в дополнительное время, либо написать реферат на данную тему.

Лабораторная работа №1

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД) распределительного типа дизельного двигателя

Цель работы:

Изучение принципа работы топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя. Расчет максимальной цикловой подачи на определенный частоте вращения приводного вала ТНВД.

Оборудование и материалы: ТНВД BOSCH EP/VE, набор гаечных и торцевых ключей размером 8-14 мм, отвертка, пинцет, штангенциркуль, калькулятор.

Выбор исходных данных:

Две последние цифры номера в зачетной книжке будут означать частоту вращения вала привода насоса в сотнях оборотов в минуту.

Теоретические сведения: ТНВД распределительного типа отличается от многоплунжерных (все двигатели ЯМЗ) тем, что один плунжер обеспечивает подачу топлива поочередно во все цилиндры [1-5,9,15]. С одной стороны это позволяет достичь равномерной подачи топлива, но с другой – плунжер изнашивается интенсивнее в несколько раз (исходя из числа цилиндров двигателя).

Топливо поступает из топливного бака через топливозаборник в электрический топливоподкачивающий насос, топливный фильтр, на топливный насос низкого давления. Насос низкого давления расположен внутри ТНВД и вращается от вала привода. На входе в ТНВД стоит клапан, управляемый электромагнитом ESO. Клапан перекрывает подачу топлива в ТНВД при глушении двигателя. Из ТНВД топливо под давлением, проходя через роторный распределитель, впрыскивается в форсунку цилиндра.

Работа системы питания условно может быть поделена на 4 стадии:

-нагнетание топлива;

-распределение и калибрование;

-смазка;

-определение момента впрыска.

Топливо под давлением поступает от механического насоса в кольцеобразную камеру с 4 отверстиями. Оттуда топливо поступает в два места:

-во внутренние полости корпуса ТНВД для смазки трущихся деталей;

-к нагнетающему плунжеру.

Способ подачи топлива к плунжерам интересен с точки зрения понимания принципа работы системы впрыска. Топливо поступает к плунжеру по каналу, просверленному в корпусе.

Дозировка проходит в четыре стадии:

-наполнение;

-окончание наполнения;

-впрыск;

-момент отсечки впрыска;

Эти стадии являются следствием взаимодействия кулачковой шайбы, плунжера и клапана отсечки впрыска – механического дозатора (см. поз. 11, Рисунок 1). Плунжер вращается заодно с приводным валом, одновременно совершая возвратно-поступательные движения. Кулачковая шайба находится снаружи приводного вала. Торцевая поверхность кулачковой шайбы имеет четыре выступа и впадины.

Плунжер не контактирует непосредственно с поверхностью кулачковой шайбы, усилие от набегающего выступа передаётся на плунжер через опору с катящимся роликом. Для поступления топлива и его выхода из плунжерной камеры в роторе имеется одно входное и выходное отверстия.

Дозировка происходит 4 раза за один оборот ротора. Каждая пара входных каналов проходит полный цикл дозировки один раз за оборот.

Наполнение. Входное отверстие ротора оказываются напротив топливоподающего одного из четырех каналов кольцевой камеры, топливо поступает в плунжерное пространство;

-электромагнитный клапан отсечки топлива включен (см. поз. 8., Рисунок 1), топливо свободно проходит через клапан;

-ролик привода плунжера начинает съезжать с верха выступа во впадину кулачкового диска. Топливо заполняет под давлением от перекачивающего насоса высвобождающийся объём надплунжерного пространства.

Окончание наполнения. Входное отверстие ротора оказывается в стороне от топливоподающих каналов кольцевой камеры, топливо прекращает поступать в плунжерное пространство. Ролики привода плунжера полностью съехали во впадину кулачковой шайбы, плунжер находятся в максимально левом положении. Топливо находится в состоянии готовности устремиться в форсунку цилиндра.

Впрыск. Ролик привода плунжера начинает наезжать из впадины на верх выступа кулачковой шайбы, заставляя плунжер двигаться вправо, вытесняя топливо в форсунку, при этом создается давление топлива в плунжерной паре более 100 кг/см2. Топливо устремляется через выходное отверстие ротора в форсунку именно того цилиндра, отверстие магистрали высокого давления которого оказалось напротив выходного отверстия в роторе.

Момент отсечки впрыска. Плунжер переместился вправо настолько, что выход из сквозного сверления в плунжере не закрыт более шайбой дозатора. Открывается еще один, более легкий путь для движения топлива и все оставшееся топливо выдавится в полость ТНВД, а не в цилиндр. Этот момент называется отсечкой подачи. Вскоре выходное отверстие при повороте плунжера уже не будет совпадать с отверстием в корпусе ТНВД и канал перекроется. Роликовая опора находится вблизи верха кулачка и плунжер находятся в максимально правом положении.

Рисунок 1. ТНВД распределительного типа Bosch EP/VE: 1 – грузы регулятора; 2 – опора штока грузов регулятора; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – автомат ограничения подачи топлива по наддуву; 6 – пружина регулятора; 6 – жиклер слива топлива из корпуса; 7 – рычаг регулятора; 8 – устройство отключения подачи топлива; 9- нагнетательный клапан; 10 – плунжер; 11 – дозатор; 12 – кулачковая шайба; 13 – привод автомата угла опережения впрыскивания; 14 – шестеренная передача; 15 – подкачивающий насос.  

Происходит отсечка в тот момент, когда в цилиндр двигателя впрыснуто достаточно топлива. Сильнее нажмёте на педаль акселератора - шайба дозатора переместится правее и за один ход будет больше впрыснуто топлива. Крайнее правое положение шайбы называется положением максимальной подачи, левое – нулевой подачи. Нетрудно заметить, что это расстояние равно ходу плунжера за вычетом диаметра отверстия в плунжере. Управляет работой дозатора всережимный механический регулятор с центробежными грузами.

Можно рассчитать объем максимальной цикловой подачи ТНВД в соответствии по формуле:

( 1.1)

где: h - высота кулачка (что определяет ход плунжера), мм;

d - диаметр плунжера, мм;

Vn - максимальной цикловой подачи ТНВД, мл.

После этого можно рассчитать максимальный часовой расход топлива для этого режима работы двигателя по формуле:

( 1.2)

где: Q – часовой расход топлива, л/час;

n – частота вращения коленвала, об/мин;

z – количество цилиндров двигателя, в данном случае z=4.

Определить мощность двигателя на этой частоте вращения по формуле:

( 1.3)

где N – мощность двигателя, л.с;

g -плотность дизельного топлива, г/см3, для дизтоплива марки З g=0,84 г/см3;

ge – удельный расход топлива для данного типа двигателя, г/л.с×час. В среднем для дизелей составляет около 170 г/л.с×час. Меньшие значения свойственны для дизелей с турбонаддувом, большие для атмосферных дизелей. Абсолютные размеры двигателя (литраж) также влияют на этот показатель. Чем крупнее дизель, тем лучшие показатели он имеет.

Необходимо напомнить, что при сравнении результата расчета со справочными данными надо учитывать, что частота вращения приводного вала ТНВД в два раза меньше частоты вращения коленвала.

Порядок выполнения работы:

Варианты выполнения работы для всех студентов определяются по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Различаются и вопросы на защиту работ.

Задание:

1. Разобрать топливный насос высокого давления (ТНВД), разложив все детали по порядку.

2. Изучить конструкцию узла и сделать эскиз его продольного разреза [15, рис. 2.31, с 161].

3. Выяснить, за счёт перемещения какой детали меняется цикловая подача топлива.

4. Измерить диаметр плунжера, измерить высоту кулачка (что определяет ход плунжера)

5. В соответствии с формулой 1.1 рассчитать объем максимальной цикловой подачи ТНВД:

6. Исходя из частоты вращения приводного вала, рассчитать максимальный часовой расход топлива для этого режима работы двигателя по формуле 1.2. Определить мощность двигателя на этой частоте вращения по формуле 1.3 и сравнить ее со справочными данными.

7. Собрать топливный насос высокого давления (ТНВД).

8. Составить техпроцесс сборки топливного насоса высокого давления (ТНВД).

Отчет должен содержать титульный лист, эскиз насоса, техпроцесс в виде таблицы, выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. При износе детали № 12 как изменится опережение впрыска – позднее или раньше?

2. Что произойдет, если прекратится отток дизельного топлива из дренажного канала ТНВД?

3. Почему усилие с педали акселератора передается на дозатор топлива не жесткой связью, а посредством гибкой связи?

4. Для чего предназначен дроссельный клапан на выходе дренажной системы из ТНВД?

5. Что произойдет при засорении отверстия, обозначенного позицией №8?

6. Почему все трубопроводы к форсункам делаются одинаковой длины?

7. Почему зубчатая передача (поз. 14) сделана ускоряющей?

8. Для чего установлен обратный клапан перед трубопроводом высокого давления?

9. Возможна ли работа ТНВД на другом двигателе при вращении в обратном направлении?

10. При отключении подачи топлива клапаном поз.8 открывается или закрывается проходное сечение клапана?

11. Для чего предназначен болт на торцевой крышке вблизи плунжеров?

12. При перегорании обмотки электромагнита будет работать ТНВД или нет?

13. Почему уплотнительные кольца под форсунками изготавливаются из меди и используются однократно?

14. Для чего на корпусе ТНВД присутствуют многочисленные заглушки?

15. Почему вал привода ТНВД вращается в бронзовых втулках, а не подшипниках?

16. Почему корпус ТНВД изготовлен из алюминиевого сплава, а не чугуна?

17. Какая деталь ТНВД лимитирует ресурс всего узла топливоподачи?

18. Почему трубки высокого давления не изготавливают из меди?

19. Почему не делают многоплунжерные ТНВД с электронным управлением топливоподачей?

20. Почему все дизельные автомобили в СССР имели многоплунжерные ТНВД?

21. Каково преимущество насосов распределительного типа?

22. Из-за чего возможна работа ДВС с белым дымом на выпуске после длительной эксплуатации, хотя регулировки ТНВД не корректировались?

Устройство и принцип действия ТНВД механического типа

Адреса:

Рядные ТНВД относятся к классической аппарату ре впрыскивания дизельного топлива. Эти надежные агрегаты используются на дизелях с 1927 г. Рядные ТНВД устанавливаются на стационарные дизели, на двигатели грузовых автомобилей, строительных и сельскохозяйственных машин. Они позволяют получать высокие цилиндровые мощности у двигателей с числом цилиндров от 2 до 12. В сочетании с регуляторами частоты вращения коленчатого вала, устройствами для изменения угла опережения впрыскивания и различными дополнительными механизмами они обеспечивают потреби гелю возможность широкого выбора режимов эксплуатации. Рядные ТНВД для легковых автомобилей сегодня не производятся. Мощность дизеля существенно зависит от количества впрыскиваемого топлива. Рядный ТНВД всегда должен дозировать количество подаваемого топливав соответствии с нагрузкой. Для хорошей подготовки смеси ТНВД должен дозировать топливо максимально точно, впрыскивая его под очень высоким давлением в соответствии с процессом сгорания. Оптимальное соотношение расхода топлива, уровней шума работы и эмиссии вредных веществ в ОГ требует точности порядка 1° угла поворота коленчатого вала по моменту начала

впрыскивания. Для управления моментом начала впрыскивания и компенсации времени на проход волны давления топлива через подводящую магистраль в стандартном рядном ТНВД используется муфта 3 опережения впрыскивания см. на рис. ниже, которая с увеличением частоты вращения коленчатого вала изменяет момент начала подачи топлива в направлении «раньше». В особых случаях предусмотрено управление опережением впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала регулируются изменением величины цикловой подачи топлива. Рядные ТНВД делятся на два типа: стандартные и с дополнительной втулкой.

  1. Дизель
  2. Стандартный рядный ТНВД
  3. Муфта опережения впрыскивания
  4. Топливоподкачивающий насос
  5. Регулятор частоты вращения коленчатого вала
  6. Установочный рычаг с тягой от педали газа
  7. Ограничитель полной подачи, зависимый от давления наддува
  8. Фильтр тонкой очистки топлива
  9. Магистраль высокого давления
  10. Форсунка о сборе
  11. Магистраль обратного слива топлива 

Конструкция и принцип действия

Рядные ТНВД серии РЕ имеют собственный кулачковый вал 14, который установлен в алюминиевом корпусе. Онсоединяется с двигателем либо непосредственно, либо через соединительный узел и муфту опережения впрыскивания.

Количество кулачков на кулачковом валу TНВД соответствует числу цилиндров двигателя. Над каждым кулачком находится роликовый толкатель 13 с тарелкой 12 пружины 11. Тарелка передает усилие от толкателя на плунжер 8, а пружина возвращает его в исходное положение. Гильза 4 плунжера является направляющей, в которой плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Сочетание втулки и плунжера образует насосный элемент, или плунжерную пару.

  1. Корпус нагнетательного клапана
  2. Проставка
  3. Пружина нагнета тельного клапана
  4. Гильза плунжера
  5. Конус нагнетательного клапана
  6. Впускное и распределительное отверстия
  7. Регулирующая кромка плунжера
  8. Плунжер
  9. Регулирующая втулка плунжера
  10. Поводок плунжера
  11. Пружина плунжера
  12. Тарелка пружины
  13. Роликовый толкатель

Конструкция плунжерной пары

Плунжерная пара состоит из плунжера 9 и гильзы 8. Гильза имеет один или два подводящих канала (при двух каналах один из них выполняет функции подводящего и перепускного), которые соединяют полость всасывания с камерой высокого давления плунжерной пары. Над плунжерной парой находится штуцер 5 с посадочным конусом 7 нагнетательного клапана. Двигающаяся в корпусе TНВД рейка 10 вращает зубчатый сектор 2, управляя тем самым регулирующей втулкой 3 плунжера. Перемещение самой рейки определяется регулятором частоты вращения коленчатого вала. Это позволяет точно дозировать величину цикловой подачи. Полный ход плунжера неизменен. Активный ход и связанная с ним величина цикловой подачи могут изменяться поворотом плунжера, который совершается при помощи регулирующей втулки.

  1. Полость всасывания
  2. Зубчатый сектор
  3. Регулирующая втулка плунжера
  4. Боковая крышка
  5. Штуцер нагнетательного клапана
  6. Корпус нагнета тельного клапана
  7. Конус нагнетательного клапана
  8. Гильза плунжера
  9. Плунжер
  10. Рейка ТНВД
  11. Поводок плунжера
  12. Возвратная пружина плунжера
  13. Нижняя тарелка возвратной пружины
  14. Регулировочный винт
  15. Роликовый толкатель
  16. Кулачковый вал ТНВД

Плунжер имеет наряду с продольной канавкой 2 еще и спиральную канавку 7. Получаемая таким образом косая кромка на поверхности плунжера называется регулирующей кромкой 6. Если величина давления впрыскивания не превышает 600 бар, то достаточно одной регулирующей кромки, для больших значений давления впрыскивания необходим плунжер с двумя регулирующими кромками, отфрезерованными с противоположных сторон плунжера. Их наличие снижает износ плунжерной пары, поскольку плунжер с одной регулирующей кромкой под давлением прижимается к одной стороне гильзы, увеличивая ее выработку.В гильзе плунжера размещены одно или два отверстия для подвода и обратного слива топлива.Плунжер притерт к гильзе так плотно, что пара герметична без дополнительных уплотнений даже при очень высоких давлениях и низких частотах вращения коленчатого вала. Из-за этого замене могут подвергаться только комплектные плунжерные пары.

Величина возможной подачи топлива зависит от рабочего объема пары. Максимальное значение давления впрыскивания у форсунки может составлять, в зависимости от конструкции, 400... 1350 бар. Угловой сдвиг кулачков на кулачковом валу гарантирует точное совмещение впрыскивания с фазовым сдвигом процессов по цилиндрам двигателя в соответствии с порядком его работы.

а - гильза с одним подводящим каналомb - гильза с двумя подводящими каналами

  1. Подводящий канал
  2. Продольная канавка
  3. Гильза плунжера
  4. Плунжер
  5. Перепускном канал
  6. Регулирующая кромка
  7. Спиральная канавка
  8. Кольцевая канавка для смазки

ПЛУНЖЕРНАЯ ПАРА С ПРИВОДОМ

а - НМТ плунжераб - ВМТ плунжера

  1. Кулачок
  2. Ролик
  3. Роликовый толкатель
  4. Нижняя тарелка возвратной пружины
  5. Возвратная пружина плунжера
  6. Верхняя тарелка возвратной пружины
  7. Регулирующая втулка плунжера
  8. Плунжер
  9. гильза плунжера 

Принцип действия плунжерной пары

(последовательность фаз)Вращение кулачкового вала ТНВД преобразуется непосредственно в возвратно-поступательное движение роликового толкателя, приводящего в действие плунжер Движение плунжера в направлении к его ВМТ называется ходом нагнетания.Возвратная пружина возвращает плунжер к его НМТ. Пружина рассчитана так, что даже при максимальных частотахвращения кулачкового вала ТНВД ролик не отходит от кулачка; отскок и вместе с ним удар ролика по кулачку при длительной эксплуатации привели бы к разрушению поверхностей кулачка или ролика. Плунжерная пара работает по принципу перетока топлива с управлением регулирующей кромкой 5. Этот принцип используется в рядных ТНВД серии РЕ и индивидуальных ТНВД серии PF. В НМТ плунжера подводящий канал 2 гильзы 3 и канал 6 слива топлива открыты. Благодаря им топливо может перетекать под давлением подкачки из полости впуска в камеру 1 высокого давления. При движении вверх плунжер закрывает отверстие подводящего канала своим верхним торцом. Этот ход плунжера называется предварительным. При дальнейшем движении плунжера вверх давлениерастет, что приводит к открытию нагнетательного клапана над плунжерной парой. При применении нагнетательного клапана постоянного объема плунжер дополнительно совершает втягивающий ход. После открытия нагнетательного клапана топливо во время активного хода через магистраль высокого давления направляется к форсунке, которая впрыскивает точно дозируемое количество топлива в камеру сгорания двигателя. Когда регулирующая кромка плунжера открывает перепускной канал, активный ход плунжера завершается. С этого момента топливо в форсунку не нагнетается, поскольку во время остаточного хода оно через продольную и спиральную канавки из камеры высокого давления направляется в перепускной канал. Давление в плунжерной паре при этом падает. По достижении ВМТ плунжер меняет направление своего движения на противоположное. Топливо при этом через спиральную и продольную канавки поступает обратно из перепускного канала в камеру высокого давления. Это происходит до тех пор, пока регулирующая

кромка вновь не перекроет перепускной канал. При продолжении обратного хода плунжера над ним возникает область низкого давления. С освобождением подводящего канала верхним торцом плунжера топливо вновь поступает в камеру высокого давления. Цикл начинается снова.

Последовательность работы плунжерной пары

  1. Камера высокого давления
  2. Подводящий канал
  3. Гильза плунжера
  4. Плунжер
  5. Регулирующая кромка
  6. Перепускной капал А полный ход плунжера

Регулирование цикловой подачи

Величину цикловой подачи топлива можно регулировать изменением активного хода кромки. Для этого рейка 5 через регулирующую втулку плунжера поворачивает сам плунжер 3 таким образом, что регулирующая кромка 4 может изменять момент конца нагнетания ивместе с тем величину цикловой подачи (регулирование по концу впрыскивания). В крайнем положении, соответствующем нулевой подаче (а), продольная канавка находится непосредственно перед перепускным каналом. Вследствие этого давление в камере высокого давления плунжерной пары во время всего хода плунжера равняется давлению в полости всасывания и нагнетания топлива не происходит. В это положение плунжер приводится, если двигатель должен быть остановлен. При средней подаче (Ь) плунжер устанавливается в промежуточное положение (по регулирующей кромке). Полная подача (с) становится возможной только при установке максимального активного хода плунжера. Передача движения от рейки на плунжер может производиться либо через

зубчатую рейку на зубчатый сектор , закрепленный на регулирующей втулке плунжера либо через рейку с направляющими шлицами на штифт или сферическую головку на регулирующей втулке плунжера .

а - нулевая подачаb - средняя подача 

с - полная подача

  1. Гильза плунжера
  2. Подводящий канал
  3. Плунжер
  4. Регулирующая кромка плунжера
  5. Рейка ТНВД

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости