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; h₁ и h₂ – 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.