Устройство ТНВД BOSCH VE

Схема топливной системы дизельного двигателя с одноплунжерным ТНВД Принципиальная схема системы топливоподачи дизеля с одно­плунжерным распределительным топливным насосом (ТНВД) с торцевым кулачко­вым при­водом плунжера показана на рисунке:
Устройство ТНВД BOSCH VE - схема
1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали; 8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – топливный фильтр; 11 – топливный бак; 12 – топливоподкачивающий насос (применяется при магистралях большой протяженности; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – замок «зажигания»; 15 – блок управления временем включения свечей накаливания Топливо из бака 11 прокачивается по топливо­проводу низкого давления в топливный фильтр тонкой очистки топлива 10, откуда засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2 … 0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжера — распреде­лителя в соответствии с порядком работы цилиндров подается по топливопроводам высокого давления 6 в форсунки 8, в результате чего осуществляется вспрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливо­проводам 7 обратно в топливный бак. Охлаждение и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом. Фильтр тонкой очистки топлива имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунки. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунки являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и выведение в осадок воды, содержащейся в топливе Попадание влаги во внутреннее пространство насоса может привести к выходу последнего из строя по причине образования коррозии. Топливный насос подает в цилиндры дизеля строго дози­рован­ное количество топлива под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от нагрузки и скоростного режима, поэтому характеристики двигателей существенно зависят от работы ТНВД.

Общий вид распределительного насоса BOSCH VE

Схема распределительного насоса VE представлена на первом рисунке, а его общий вид на следующем. Основные функциональные блоки топливного насоса VE представляют собой: ➤ роторно-лопастной топливный насос низкого давления с регулирующим перепускным клапаном ➤ блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой ➤ автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин ➤ электромагнитный запирающий клапан, отключающий подачу топлива ➤ автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива
Устройство ТНВД BOSCH VE
1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки 7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер 10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан; 12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта; 17 – топливоподкачивающий насос низкого давления
Устройство ТНВД BOSCH VE

Дополнительные устройства распределительного ТНВД BOSCH VE

Распределительный ТНВД VE может также быть оснащен различными дополнительными устройствами, например, кор­рек­торами топ­ливоподачи или ускорителем холодного пуска, которые позволяют индивидуально адаптировать ТНВД к особенностям данного дизеля. Вал привода 1 топливного насоса расположен внутри корпуса ТНВД, на валу установлен ротор 17 топливного насоса низкого давления и шестерня привода вала регулятора с грузами 4. За валом 1 неподвижно в корпусе насоса уста­новлено кольцо с ро­ли­ками и штоком привода автомата опережения впрыски­вания топлива 14. Привод вала ТНВД осу­ществляется от колен­чатого вала дизеля, шесте­ренчатой или ременной передачей. В че­тырехтактных двигателях час­тота вращения вала ТНВД составляет половину от частоты вращения коленчатого вала, и работа распределительного ТНВД осуществляется таким образом, что поступательное движение плунжера синхронизировано с движением поршней в цилиндрах дизеля, а вращательное обеспечива­ет распределе­ние топлива по цилиндрам. Поступательное движение обеспечивается кулачковой шайбой, а враща­тельное – валом топливного насоса. Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя центробежные грузы 4, которые через муфту регулятора и систему рычагов воз­действуют на дозирующую муфту 12, изменяя таким образом величину топливоподачи в зависимости от скоростного и на­грузочного режимов дизеля. Корпус ТНВД закрыт сверху крышкой, в которой установлена ось рычага управления, связанного с педалью акселератора. Автомат опережения впрыскивания топлива является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением топлива во внутренней полости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с регулирующим перепускным клапаном 2.

Электронные системы управления рядными ТНВД

Общий вид рядного ТНВД с электронным управлением показан на рисунке:
Устройство ТНВД BOSCH VE
1 – гильза; 2 – втулка управления; 3 – рейка подачи топлива; 4 –плунжер; 5 – кулачковый вал; 6 – электромагнитный клапан начала подачи топлива; 7 – вал управления регулирующей втулкой; 8 – электромагнитный регулятор количества топлива; 9 – индуктивный датчик положения рейки; 10 – вилочное соединение; 11 – диск; 12 – топливоподкачивающий насос Как и в обычном рядном ТНВД, оснащенном механическим регулятором, количество впрыскиваемого топлива является функцией положения управляющей рейки подачи топлива 3 и частоты вращения вала привода ТНВД. Управление рейкой осуществляется с помощью специального электромагнитного регулятора количества топлива 8, присоединенного непосредственно к ТНВД. Электромагнитный регулятор состоит из катушки и сердечника, воздействующего на рейку ТНВД. Положение рейки насоса определяется индуктивным датчиком положения рейки 9, закрепленным на ней. В катушку электромагнитного регулятора, в зависимости от сигналов входных датчиков температуры двигателя, частоты вращения вала насоса, положения педали управления рейкой и др. от блока управления поступает ток возбуждения различной величины. При этом сердечник регулятора, втягиваясь под воздействием магнитного поля, воздействует на рейку насоса преодолевая усилие пружины, изменяя количество впрыскиваемого топлива. С увеличением силы тока поступаемого от блока управления, сердечник, втягиваясь на большую величину и воздействуя на рейку, увеличивает подачу топлива. При отключении соленоида пружина прижимает рейку в положение остановки двигателя и прекращает подачу топлива. На кулачковом валу ТНВД устанавливается зубчатый диск 11, который при вращении подает импульсы на индуктивный измерительный преобразователь. Электронный блок управления использует импульсные интервалы для вычисления частоты вращения коленчатого вала двигателя. Датчик положения рейки подает сигналы для различных устройств на двигателе и автомобиле: ➤ сигнал о моменте переключения передач для гидравлической коробки передач ➤ сигнал для подачи максимальной порции топлива скоординированной с давлением наддува ➤ для соблюдения норм на дымность отработавших газов о нагрузке, как указание момента переключения для переключения передач в механической коробке передач ➤ сигнал для измерения расхода топлива ➤ сигнал для запуска рециркуляции отработавших газов ➤ сигнал диагностики и др.
Устройство ТНВД BOSCH VE
1 – контрольная катушка; 2 – сердечник; 3 – короткозамкнутый подвижный контур; 4 – рейка; 5 – лыска; 6 – возвратная пружина; 7 – измерительная катушка; 8 – магнитопровод; 9 – неподвижный контур Датчик состоит из пластинчатого стального сердечника 2 с двумя наружными открытыми концами. На одном конце закреплена измерительная катушка 7, которая запитывается переменным током 10 кГц, на другом конце контрольная катушка 1. Короткозамкнутый подвижный контур 3, предназначенный для регистрации хода рейки крепится к ней. Датчик хода рейки соединен с блоком управления. Принцип работы датчика состоит в том, что короткозамкнутый неподвижный контур 9, окружающий конец сердечника, экранирует переменное магнитное поле (индукцию), вырабатываемое контрольной катушкой 1. Распространение магнитного поля ограничивается пространством между катушкой и короткозамкнутым кольцом. Учитывая то, что короткозамкнутое подвижное кольцо перемещается вместе с рейкой и изменяет своё положение относительно измерительной катушки, магнитное поле воздействующее на измерительную обмотку изменяется. Реагирующая цепь преобразует отношение индукции измерительной катушки 7 к индукции контрольной катушки 1 в отношении напряжений, которые пропорциональны ходу рейки. Величина измеряемого напряжения постоянно сравнивается с напряжением контрольной катушки. Датчик информирует о текущем положении рейки с точностью 0,2 мм. Электронный блок управления сравнивает частоту вращения и другие параметры работы двигателя с целью определения оптимального количества подаваемого топлива (выражаемого как функция положения рейки). С помощью электронного контроллера сравнивается положение рейки насоса с конкретной точкой для определения значения тока возбуждения соленоида, который сжимает возвратную пружину. Когда отклонения определяются, регулируется ток возбуждения, обеспечивая смещение рейки насоса к более точному положению. Подача топлива к форсункам принципиально не отличается от механических ТНВД. Однако в насосах с электронным управлением отсутствует муфта опережения впрыска и в них угол опережения впрыска управляется по сигналам, подаваемым от блока управления в электромагнитный клапан начала подачи топлива. В зависимости от величины силы тока поступающего в катушку электромагнитного клапана начала подачи топлива 6, его сердечник, преодолевая сопротивление пружины, втягивается в катушку на определенную величину, поворачивая при этом вал управления 7 регулирующей втулкой. В свою очередь вал управления связан с втулкой управления. При повороте вала управляющая втулка может приподниматься или опускаться. При обесточивании электромагнитного клапана вал под воздействием пружины переводит втулки в верхнее положение (поздний впрыск). Начало подачи может регулироваться при изменении положения втулок в пределах до 40° поворота коленчатого вала. Принцип работы прецизионных деталей гильзы, плунжера и управляющей втулки показан на рисунке:
Устройство ТНВД BOSCH VE
a – НМТ плунжера; b – начало подачи топлива; c – завершение подачи топлива; d – ВМТ плунжера; h1 – предварительный ход; h2 – полезный ход; h3 – холостой ход; 1 – нагнетательный клапан; 2 – полость высокого давления; 3 – втулка плунжера; 4 – управляющая втулка; 5 – винтовая канавка плунжера; 6 – распределительное отверстие в плунжере; 7 – плунжер; 8 – пружина плунжера; 9 – роликовый толкатель; 10 – кулачок; 11 – разгрузочное отверстие; 12 – камера низкого давления Плунжер кроме обычной спиральной канавки изменяющей подаваемую порцию топлива к форсункам имеет распределительное отверстие 6, которое может быть закрыто или открыто управляющей втулкой 4. При движении плунжера вниз топливо поступает в надплунжерное пространство. При движении плунжера 7 вверх, до тех пор, пока распределительное отверстие 6 находится в полости всасывания камеры низкого давления 12, давление в полости нагнетания 2 выравнивается с давлением во всасывающей полости через центральный канал. Как только распределительное отверстие 6 плунжера перекрывается кромкой управляющей втулки 4 полость всасывания и полость высокого давления разобщаются и давление в полости нагнетания начинает расти. После того как под воздействием высокого давления открывается нагнетательный клапан 1, давление в трубопроводе высокого давления растет до величины открытия иглы форсунки (начало впрыска). Впрыск продолжается при движении плунжера вверх пока кромка спиральной канавки 5 не достигнет разгрузочного отверстия 11 в управляющей втулке 4. После этого давление в полостях выравнивается, и нагнетательный клапан 1 под воздействием пружины и давления топлива закрывается. Регулирование начала впрыска топлива зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки на двигатель и его температуры. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, размещенной в кольцевой выточке гильзы. Изменение начала впрыска происходит одновременно во всех секциях насоса за счет поднятия или опускания управляющих втулок. Начало впрыска топлива зависит от положения управляющей втулки, так как нагнетание может произойти только после перекрытия распределительного отверстия плунжера 6, в противном случае топливо через вертикальный канал и отверстие 6 будет вытесняться полость 12 и давление в надплунжерном пространстве возрастать не будет. В момент перекрытия отверстия 6 полость в надплунжерном пространстве становится герметичной и давление топлива начинает резко возрастать, открывая при этом нагнетательный клапан. Если втулка находится относительно отверстия плунжера 6 выше, впрыск начинается позже, так как позже будет перекрываться окно плунжера. При более низком положении втулки относительно окна плунжера перекрытие окна плунжера будет более ранним и впрыск начинается раньше. Ход втулки составляет около 5,5 мм при изменении угла опережения впрыска топлива 12° по углу поворота коленчатого вала. Регулирование количества подаваемого топлива осуществляется как и у обычных механических ТНВД поворотом плунжера 7, на котором распределительное отверстие 6 соединено с винтовой канавкой 5 плунжера. Если плунжер повернут на небольшой угол, количество подаваемого топлива будет малым, так как спиральная канавка очень быстро после закрытия распределительного отверстия в плунжере 6 управляющей втулкой достигает разгрузочного отверстия 11 втулки. При большем повороте плунжера подача топлива соответственно увеличивается. Прекращение подачи топлива осуществляется при останове двигателя. При этом плунжер устанавливается в такое положение, при котором в любой позиции между мертвыми точками полости всасывания и нагнетания соединены через центральное отверстие плунжера.

Конструкция рядных ТНВД с втулкой управления

Увеличивающееся внимание уделяется уменьшению содержания токсичных веществ в выхлопных газах грузовых автомобилей, и автомобильные инженеры работают в направлении предотвращения образования токсичных веществ в их источнике или хотя бы уменьшения их концентрации. На дизельных двигателях грузовых автомобилей высокое давление впрыска и оптимальный момент впрыска вносят основной вклад в решение этой задачи. Прямым результатом этих стараний является развитие нового поколения ТНВД — рядных ТНВД с втулкой управления.
ТНВД с втулкой управления
1. Гильза ТНВД; 2. Втулка управления; 3. Тяга управления; 4. Плунжер ТНВД; 5. Кулачковый вал; 6. Соленоид привода закрывания топливного канала; 7. Вал установки втулки управления; 8. Соленоид привода хода тяги управления; 9. Индуктивный датчик хода тяги; 10. Вилочное соединение; 11. Диск для блока закрывания канала и для насоса возврата масла. Благодаря наличию втужи управления, которая может двигать плунжер насоса вверх и вниз, ТНВД с втулкой управления отличается от обычного рядного ТНВД и по принципу работы и по конструкции. Втулка управления, используемая на этих ТНВД, заменяет устройство (муфту) опережения впрыска. Конструкция остальной части ТНВД осталось неизменной. Рядный ТНВД с втулкой управления работает при давлении впрыска примерно 1150 бар. Благодаря использованным технологиям становится возможным свободно программировать момент начала подачи топлива. Важной особенностью принципа работы такого ТНВД является то, что момент начала подачи практически не зависит от количества впрыскиваемого топлива и обеспечивается регулировками, выполняемыми одновременно у всех элементов втулки управления. Это означает что бывшее «жесткое» устройство (муфта) опережения впрыска соединяется с концом кулачкового вала и разработано так, что управление ТНВД при высоких крутящих моментах не нужно.


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Кулачковая коробка передач

Кулачковая коробка передач – это обычная механическая коробка передач с некоторыми различиями в конструкции. В ней нет синхронизаторов, а шлицевые муфты имеют не множество мелких зубцов, а 5-7 крупных кулачков, и такие же кулачки расположены на шестерне, с которой входит в зацепление муфта. Зазор ме...

Виды свечей зажигания и их особенности

Иридиевые, иттриевые, платиновые, серебряные свечи — что это? Последний писк свечной моды, стремление выделиться из общей массы или ре...

Как увеличить мощности карбюраторного двигателя

Форсирование двигателей производится с целью повышения их максимальной мощности. Наиболее часто такой дорабо...

Электронный блок управления двигателем

Современные автомобили отличаются от автомобилей 40-50-летней давности примерно так же, как человек отличается от дин...

Чистка форсунок

О качестве нашего топлива, как для дизельных двигателей, так и для бензиновых, ходят легенды. Не ругает его только немой водитель и ленивый...

Двигатель ВАЗ 341 дизель

Среди моделей отечественного автопрома не было массового выпуска дизельных двигателей. Все же некоторые транспортное средства оснащ...

Трактор ДТ-75

Трактор ДТ-75 гусеничного типа выпускается в различных модификациях с конца 1963 года и отличается среди своих собратьев по классу эконо...

Принцип работы полного привода Нивы Шевроле

Все мало-мальски знакомые с автомобилем, знают, что такое дифференциал. Это механическое устройство, которое рас...