ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Устройство и принцип действия ТНВД механического типа

Стандартные рядные ТНВД

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 топлива
в 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. Он
соединяется 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 каналом
b — 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 плунжера
б — 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 частотах
вращения 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 давление
растет, 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 и

вместе 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 подача
b — средняя подача 
с — полная подача

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

Насосы с рядным расположением плунжерных пар

Подкачивающий насос. Плунжерный насос подает топливо к ТНВД под давлением порядка 1….2,5 бар. Плунжер подкачивающего насоса, приводимый в действие от распределительного кулачка, при каждом такте перемещается в верхнюю мертвую точку. Возвратное движение осуществляется пружиной во время обратного такта — происходит впуск топлива. Чем больше давление в топливопроводе, тем меньше ход плунжера, подающего топливо.

Насос с рядным расположением плунжерных пар: 1- втулка нагнетательного клапана: 2 — опорный торец пружины: 3 — нагнета- тельный клапан: 4 — втулка плунжера: 5 — плунжер насоса; 6 — рычаг со сфери- ческой головкой; 7 — управляющая рейка; 8 — поворотная втулка; 9 — управляющий пояс плунжера: 10 — пружина плунжера: 11 — седло пружины: 12 — роликовый тол- катель; 13 — кулачковый вал

Топливный насос высокого давления. Каждый насос высокого давления с рядным расположением плунжеров имеет плунжерную пару для каждого цилиндра двигателя. Приводимый в движение двигателем кулачковый вал вызывает движение плунжера, повышающего давление топлива. Возврат его в первоначальное положение осуществляется пружиной. Плунжер подгоняется к втулке с такой точностью (зазор составляет 3. ..5 мкм), что он фактически работает без утечек даже при высоком давлении и на любых частотах вращения коленчатого вала двигателя. Рабочий ход плунжера является постоянным.

Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением плунжерных пар: 1 — из топливного канала: 2 — к форсунке: 3 — втулка: 4 — плунжер: 5 — нижняя регулирующая спиральная выемка: 6 — вертикальная канавка.

Количество подаваемого топлива регулируется посредством поворота плунжера — спиральная выемка изменяет его действительный рабочий ход. Активная работа насоса начинается, когда верхняя кромка плунжера закрывает впускное отверстие. Прорезь соединяет камеру выше плунжера с зоной ниже пространственной спиральной выемки.

ТНВД с рядным расположением плунжерных пар с механическим регулятором (центробежного типа): 1- топливный бак: 2 — регулятор: 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — ТНВД; 5 — муфта опережения впрыскивания: 6 — привод от двигателя; 7 — топливный фильтр: 8 — перепускной канал: 9 — форсунка: 10 — линия возврата топлива; 11- линия избыточного потока.

Для регулирования подачи топлива используются плунжеры с различными типами спиральных канавок. В плунжерах только с нижней спиральной канавкой начало подачи топлива всегда происходит при том же такте сжатия, а при вращении плунжера может изменяться опережение или запаздывание впрыска топлива. При верхнем расположении спиральной канавки изменяется начало впрыска топлива. Имеются также плунжеры с верхним и нижним расположением спиральных канавок.

Для ТНВД используются следующие типы нагнетательных клапанов: клапан с объемной разгрузкой; клапан-дроссель обратного хода: клапан постоянного давления.

Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном: а — с клапаном объемного течения и ограничением обратного течения: b — с клапаном постоянного давления; 1 — корпус нагнетательного клапана; 2 — обратный клапан; 3 — промежуточный объем; 4 — разгрузочный поясок; 5 — сферический клапан; 6 — втулка клапана; 7 — нагнетательный клапан; 8 — жиклер; 9 — обратный клапан.

Для ряда случаев применяются специально разработанные нагнетательные клапаны постоянного давления, которые используются в целях гашения волновых явлений при отражении от сопла форсунки, предупреждая, таким образом, повторное впрыскивание топлива. Клапан постоянного давления используется для поддержания стабильных гидравлических характеристик в системах впрыска топлива высокого давления и в небольших двигателях непосредственного впрыска, работающих на высоких частотах вращения коленчатого вала. В ТНВД, в которых средние величины давлений впрыскивания достигают 600 бар (например, в ТНВД размерностью М, А), плунжерно-втулочный комплект устанавливается в корпусе насоса. В насосах с давлением впрыскивания топлива, превышающим 600 бар, плунжерно-втулочный комплект, нагнетательный клапан и втулка нагнетательного клапана образуют единое устройство в целях исключения высоких усилий на корпусе насоса (например, в ТНВД размерностью MW, Р). ТНВД с рядным расположением плунжерных пар и присоединенный к нему регулятор подсоединяются к системе смазки двигателя.

Регулирование частоты вращения. Существуют регуляторы, поддерживающие заданные частоты вращения коленчатого вала двигателя, например, на холостом ходу или всережимные регуляторы, действующие в диапазоне между холостым ходом и максимальной частотой вращения. Есть регуляторы, управляющие режимом топливоподачи при полной нагрузке в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, давлением воздуха, а также использующиеся для подачи дополнительного количества топлива, необходимого при пуске двигателя. Регулятор устанавливает количество подаваемого топлива посредством изменения положения рейки топливного насоса.

Характеристики работы регулятора: а — прямая коррекция момента ; b — нерегулируемый диапазон; с — обратная коррекция крутящего момента; 1 — установочная точка частоты вращения на холостом ходу; 2 — внешняя скоростная характеристика; 3 — внешняя скоростная характеристика двигателя с турбонаддувом; 4 — внешняя скоростная характеристика двигателя без турбонаддува; 5 — внешняя скоростная характеристика двигателя без турбонаддува с относительной компенсацией; 6 — промежуточный контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя; 7 — количество топлива для запуска

Механические (центробежные) регуляторы. Такие регуляторы приводятся во вращение от кулачкового вала ТНВД. Грузы под действием центробежных сил, преодолевая усилия пружины регулятора, воздействуют посредством системы рычагов на рейку насоса. Центробежная сила и сила упругости пружины находятся в состоянии равновесия, устанавливая рейку в положение, соответствующее подаче топлива для заданной мощности. Уменьшение частоты вращения при повышении нагрузки приводит к соответствующему уменьшению центробежной силы, и пружина регулятора перемещает вращающиеся грузы, а вместе с ними и рейку насоса в направлении повышения количества подаваемого топлива до тех пор, пока не восстановится равновесие.

Регулятор типа RQ: 1 — плунжер насоса; 2 — рейка насоса; 3 — остановка при полной нагрузке; 4 — регулирующий рычаг; 5 — кулачковым вал ТНВД; 6 — вращающиеся грузы; 7 — пружина регулятора; 8 — скользящий шток

Всережимные регуляторы. Они поддерживают фактически постоянную частоту вращения в соответствии с положением рычага управления. Применяются в дизелях грузовых автомобилей, строительной техники, тракторов.

Регулятор типа RSV: 1 — плунжер насоса; 2 — рейка насоса; 3 — ограничитель максимальной частоты вращения; 4 — рычаг управления; 5 — пружина пуска; 6 — шток остановки двигателя: 7 — пружина регулятора; 8 — вспомогательная пружина режима холостого хода; 9 — кулачковый вал ТНВД; 10 — центробежные грузы; 11 — шток; 12 — пружина регулирования крутящего момента; 13- ограничитель полной нагрузки

Двухрежимные регуляторы (минимальной и максимальной частот вращения) Этот тип регулятора эффективен только на холостом ходу, когда двигатель достигает максимальных оборотов. Крутящий момент между этими крайними величинами определяется положением педали управления подачей топлива.

Комбинированные регуляторы. Комбинированные регуляторы представляют собой синтез двух описанных выше типов регуляторов. В зависимости от специфики использования, активный контроль может осуществляться как в верхнем, так и в нижнем диапазонах частот вращения коленчатого вала двигателя.

Типы регуляторов. Регуляторы типа RQ и RQV включают работу центробежных масс, которые действуют на пружину регулятора; движения рычага управления изменяются в соответствии с передаточным отношением точки опоры рычага. В регуляторах типа RSV и RSF пружина регулятора находится вне вращающихся масс, поэтому передаточное отношение в точке опоры рычага остается в основном постоянным.

Уменьшение частоты вращения. Работа регулятора характеризуется степенью неравномерности частоты вращения 6: 6= (nLO — nVO)/nVO * 100% где nLO — верхняя безнагрузочная частота вращения; nVO — верхняя полнонагрузочная частота вращения коленчатого вала. Чем меньше разность между nLO и nVO, тем меньше снижение частоты вращения, другими словами — тем выше степень точности, с которой регулятор поддерживает конкретную частоту вращения коленчатого вала. Всережимные регуляторы, устанавливаемые на небольших высокооборотных двигателях, позволяют поддерживать частоту вращения коленчатого вала в пределах 6. ..10%.

Дополнительное оборудование Регулирование крутящего момента. Вспомогательная пружина (пружина регулирования крутящего момента) точно подстраивается на режим работы двигателя, обеспечивая необходимую подачу топлива на режиме полной нагрузки, только при немного пониженных показателях. При достижении заданной частоты вращения коленчатого вала пружина сжимается и вызывает перемещение рейки насоса в направлении уменьшения цикловой подачи (положительный контроль крутящего момента). Также возможен отрицательный контроль, который соответствует повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя посредством увеличения количества подаваемого топлива.

Компенсатор давления во впускном патрубке (LDA): 1 — подсоединение усилителя давления; 2 – диафрагма Компенсатор давления во впускном патрубке (LDA)

В дизелях с турбонаддувом необходимо повышать цикловую подачу топлива. Для повышения крутящего момента подпружиненная диафрагма увеличивает топливоподачу при возрастании давления наддува при полной нагрузке. Диафрагма воздействует на рейку насоса, к которой она подсоединяется, в целях обеспечения соизмеряемого увеличения количества подаваемого топлива.

Компенсатор абсолютного давления (ADA): 1 — мембранный датчик давления; 2 — соединение с атмосферой

Компенсатор абсолютного давления (ADA) Такой компенсатор подобен компенсатору LDA. Он уменьшает цикловую подачу топлива на полной нагрузке в случае снижения атмосферного давления (в высокогорных условиях). Мембранный датчик давления смещает рейку насоса в направлении снижения цикловой подачи, как только уменьшается атмосферное давление.

Устройство пуска, учитывающее температуру: 1 — рейка насоса; 2 — механизм прекращения пуска двигателя, действующий с помощью элемента расширения

Устройство холодного пуска (TAS). Двигатель в холодном состоянии для нормального пуска требует увеличенной цикловой подачи топлива. При высоких температурах атмосферного воздуха и прогретом двигателе обогащение смеси может привести к повышенной дымности отработавших газов. В этих условиях применяется устройство холодного пуска (ТАS), использующее термодатчик для предупреждения переобогащения смеси во время пуска прогретого двигателя.

Датчик перемещения рейки (RWG): 1 — пластинчатый стальной сердечник; 2 — контрольная катушка; 3 — фиксированное кольцо закорачивания; 4 — рейка насоса; 5 — измерительная катушка; 6 — подвижное кольцо закорачивания

Датчик перемещения рейки (RWG). В датчике RWG применяются индукционные катушки. После обработки данных сигнал используется для выполнения управления механической или гидравлической коробкой передач, обеспечения более низких величин расхода топлива, рециркуляции отработавших газов и диагностики

Датчик перемещения рейки (RWG). В датчике RWG применяются индукционные катушки. После обработки данных сигнал используется для выполнения управления механической или гидравлической коробкой передач, обеспечения более низких величин расхода топлива, рециркуляции отработавших газов и диагностики

Датчик закрытия отверстия (FBG). Датчик FBG представляет собой индукционное устройство для управления двигателем при помощи закрытия отверстия ТНВД. Устройство синхронизации (положение отключения)

Устройство опережения впрыскивания Размещается на приводе между двигателем и ТНВД. Центробежные грузы реагируют на повышающуюся частоту вращения коленчатого вала двигателя посредством поворота кулачкового вала ТНВД по отношению к ведущему валу в направлении «опережения подачи».

Выключение работы насоса. Используется механическое (рычаг остановки), электрическое или пневматическое устройство для остановки дизеля прекращением подачи топлива.

Электронный регулятор (EDC). Вместо регулятора центробежного типа может использоваться электронный регулятор для ТНВД с рядным расположением плунжерных пар, в котором имеется соленоидный привод с бесконтактным индуктивным датчиком, определяющим положение рейки насоса. Соленоидный исполнительный механизм приводится в действие с помощью ECU, который сравнивает положение дроссельной заслонки, частоту вращения и некоторое число дополнительных факторов с рабочими характеристиками с целью определения правильного 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. Индуктивный измерительный преобразователь частоты вращения коленчатого вала управляет положением колеса, устанавливаемого на кулачковом валу; ECU использует импульсные интервалы для вычисления частоты вращения коленчатого вала двигателя. Преимущества электронного регулятора: двигатель может пускаться и останавливаться при помощи ключа зажигания; свободный выбор внешних скоростных характеристик; максимальное количество впрыскиваемого топлива точно скоординировано с давлением наддува для соблюдения норм на дымность отработавших газов; возможность корректировки в зависимости от температур воздуха и топлива; обогащение смеси во время пуска; контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя для вспомогательных устройств; средство управления движением на маршруте; регулирование максимальной скорости движения автомобиля; стабилизация частоты вращения на холостом ходу двигателя; регулирование силы тяги (ASR) при автоматической коробке передач; передача сигнала для тахометра и дисплея расхода топлива; интегральная диагностика отказов.

Рядный ТНВД с дополнительной втулкой. Такой насос для управления углом опережения впрыскивания осуществляет регулировку закрытия отверстия (начало подачи топлива). Выпускное отверстие в корпусе насоса включено в золотник каждого плунжерно-втулочного комплекта. Управляющий вал с рычагами регулирует положение всех скользящих контактов одновременно посредством смещения скользящего контакта вверх или вниз, вводя опережение или запаздывание начала подачи топлива. Поворот вала производится электромагнитным механизмом. Датчик перемещения иглы контролирует начало впрыскивания непосредственно в форсунке. Он передает соответствующий сигнал к ECU в целях регулирования тока возбуждения соленоида для достижения совместимости с заданными исходными величинами. Датчик частоты вращения коленчатого вала подает точную информацию о продолжительности впрыскивания топлива по отношению к ВМТ посредством импульсов от контрольных меток на маховике.

Рядный ТНВД с электронным управлением цикловой подачей топлива: 1 — рейка; 2- исполнительный механизм; 3 — кулачковый вал; 4 — датчик частоты вращения коленчатого вала; 5 — ECU. Входные/выходные величины: а — отключение при избыточной подаче; b — повышение давления; с — скорость движения автомобиля; d — температура (вода, воздух, топливо): е — изменение впускаемого количества топлива; f — скоростной режим: g — перемещение рейки; h — положение соленоида; i — индикатор расхода топлива и частоты вращения; к — диагностика; i- положение дросселя; m — заданный скоростной режим; n — сцепление, тормоза, торможение двигателем

Рядный ТНВД

Рядный ТНВД Топливный Насос Высокого Давления (Рус.) Топливный насос для дизельных двигателей (преимущественно грузовиков и автобусов) имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Плунжерные пары установлены в корпусе насоса, в котором выполнены каналы для подвода и отвода топлива. Движение плунжера осуществляется от кулачкового вала, который в свою очередь имеет привод от коленчатого вала двигателя. Плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам с помощью пружин.

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель плунжера. Плунжер двигается вверх по втулке, при этом последовательно закрываются выпускное и впускное отверстие. Создается давление, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливо по топливопроводу поступает к соответствующей форсунке.

Регулирование количества подаваемого топлива и момента его подачи может осуществляться механическим путем или с помощью электроники. Механическое регулирование количества подаваемого топлива осуществляется поворотом плунжера во втулке. Для поворота на плунжере выполнена шестерня, которая соединена с зубчатой рейкой. Рейка связана с педалью газа. Верхняя кромка плунжера имеет наклонную поверхность, поэтому при повороте отсечка топлива и соответственно его количество будет изменяться.

Изменение момента начала подачи топлива требуется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Механическое регулирование момента подачи топлива производится с помощью центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Внутри муфты находятся грузики, которые при увеличении оборотов двигателя расходятся под действием центробежных сил и поворачивают кулачковый вал относительно привода. При увеличении оборотов двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, при уменьшении – поздний.

Конструкция рядных ТНВД обеспечивает высокую надежность. Насосы смазываются моторным маслом системы смазки двигателя, поэтому могут работать на топливе низкого качества. Рядные топливные насосы высокого давления применяются на двигателях с раздельными камерами сгорания и непосредственным впрыском средних и тяжелых грузовых автомобилей. На легковых дизелях данный вид насоса применялся до 2000 года.

Топливный насос высокого давления (ТНВД): виды, устройство, принцип работы

Топливный насос (сокращенно ТНВД) предназначен для выполнения следующих функций —  подачи горючей смеси под высоким давлением в топливную систему ДВС, а также регулирования его впрыска в определенные моменты. Именно поэтому топливный насос считается наиболее важным устройством для дизельных и бензиновых двигателей.

Преимущественно ТНВД применяются, конечно же, в дизельных двигателях. А в бензиновых двигателях ТНВД встречаются лишь в тех агрегатах, на которых используется система непосредственного впрыска топлива. При этом насос в бензиновом двигателе работает куда с меньшей нагрузкой, поскольку такое высокое давление, как в дизеле не требуется.

Основные конструктивные элементы топливного насоса — плунжер (поршень) и цилиндр (втулка) малого размера, которые объединяются в единую плунжерную систему (пару), изготовленную из высокопрочной стали с большой точностью.

На самом деле изготовление плунжерной пары довольно трудная задача, требующая специальных высокоточных станков. На весь Советский союз был, если не изменяет память, всего один завод, на котором изготавливались плунжерные пары.

Как делают плунжерные пары в нашей стране сегодня можно увидеть в этом видео:

Между плунжерной парой предусматривается очень маленький зазор, так называемое прецизионное сопряжение. Это отлично показано в видео, когда плунжер очень плавно, с зависанием под действием собственного веса входит в цилиндр.

Итак, как мы уже сказали ранее, топливный насос применяется не только для своевременной подачи горючей смеси в топливную систему, но и для распределения его через форсунки в цилиндры в соответствии с типом двигателя.

Форсунки – связующее звено в этой цепи, поэтому они соединены с насосом трубопроводами. С камерой сгорания форсунки соединяются нижней распылительной частью, оснащенной небольшими отверстиями для эффективного впрыска топлива с дальнейшим его воспламенением.  Определить точный момент впрыска ТС в камеру сгорания позволяет угол опережения.

Типы топливных насосов

В зависимости от особенностей конструкции различают три основных типа ТНВД – распределительный, рядный, магистральный.

Рядный ТНВД

Этот тип топливного насоса высокого давления оснащается плунжерными парами, расположенными рядом друг с другом (потому и такое название). Их количество строго соответствует количеству рабочих цилиндров двигателя.

Таким образом, одна плунжерная пара обеспечивает подачу топлива в один цилиндр.

Пары устанавливаются в насосном корпусе, в котором предусмотрены каналы входа и выхода. Запускается плунжер при помощи кулачкового вала, соединенного, в свою очередь, с коленвалом, от которого и передается вращение.

Кулачковый вал насоса, при вращении кулачками воздействует на толкатели плунжеров, заставляя их двигаться внутри втулок насоса. При этом поочередно открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия. При движении плунжера вверх по втулке создается давление, необходимое для открывания нагнетательного клапана, через который топливо под давлением направляется по топливопроводу к определенной форсунке.

Момент подачи топлива и регулировка его количества, необходимого в конкретный момент времени может осуществляться либо с помощью механического устройства, либо с помощью электроники. Такая регулировка нужна для корректировки подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (оборотов двигателя).

Механическое управление обеспечивается за счет использования специальной муфты центробежного типа, которая закреплена на кулачковом валу. Принцип действия такой муфты заключен в грузиках, которые находятся внутри муфты и имеют возможность перемещаться под действием центробежной силы.

Центробежная сила изменяется с ростом (или уменьшением) величины оборотов двигателя, благодаря чему грузики либо расходятся к внешним краям муфты, либо снова сближаются к оси. Это приводит к смещению кулачкового вала относительно привода из-за чего и изменяется режим работы плунжеров и, соответственно, при увеличении частоты вращения коленвала двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, а поздний, как вы догадались, при снижении оборотов.

Рядные топливные насосы весьма надежны. Их смазка осуществляется моторным маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Они совершенно не привередливы к качеству топлива. На сегодняшний день применение таких насосов из-за их громоздкости ограничено грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъемности. Примерно до 2000 года они применялись и на легковых дизельных моторах.

Распределительный ТНВД

В отличие от рядного насоса высокого давления, у распределительного ТНВД может быть либо один, либо два плунжера в зависимости от объема двигателя и, соответственно, необходимого объема топлива.

И эти один или два плунжера обслуживают все цилиндры двигателя, которых может быть и 4, и 6, и 8, и 12. Благодаря своей конструкции, в сравнении с рядными ТНВД, распределительный насос более компактен и меньше весит, и при этом способен обеспечить более равномерную подачу топлива.

К основному недостатку данного типа насосов можно отнести их относительную недолговечность. Распределительные насосы устанавливаются только в легковые автомобили.

Распределительный ТНВД может оснащаться различными типами приводов плунжера. Все эти типы привода являются кулачковыми и бывают: торцевыми, внутренними, внешними.

Наиболее эффективными считаются торцевые и внутренние приводы, которые лишены нагрузок, создаваемых давлением топлива на приводной вал, вследствие чего они служат несколько дольше, нежели насосы с внешним кулачковым приводом.

Кстати, стоит отметить, что импортные насосы фирм Bosch и Lucas, наиболее часто использующиеся в автомобилестроении оснащены именно торцевым и внутренним приводом, а внешний привод имеют насосы серии НД отечественного производства.

Торцевой кулачковый привод

В этом типе привода, используемом в насосах Bosch VE, основным элементом является распределительный плунжер, предназначенный для создания давления и распределения топлива в топливных цилиндрах. При этом плунжер-распределитель совершает вращательные и возвратно-поступательные перемещения при вращательных движениях кулачковой шайбы.

Возвратно-поступательное перемещение плунжера осуществляется одновременно с вращением кулачковой шайбы, которая, опираясь на ролики, перемещается вдоль неподвижного кольца по радиусу, то есть, как бы обегает его.

Воздействие шайбы на плунжер обеспечивает высокое давление топлива. Возврат плунжера в исходное состояние осуществляется благодаря пружинному механизму.

Распределение топлива в цилиндрах происходит за счет того, что приводной вал обеспечивает вращательные движения плунжера.

Величина подачи топлива может быть обеспечена с помощью электронного (электромагнитный клапан) или механического (центробежная муфта) устройства. Регулировка осуществляется за счет поворота на определенный угол неподвижного (не вращающегося), регулировочного кольца.

Цикл работы насоса состоит из следующих стадий: закачка порции топлива в надплунжерное пространство, нагнетание давления за счет сжатия и распределение топлива по цилиндрам. Затем плунжер возвращается в исходное положение и цикл повторяется заново.

Внутренний кулачковый привод

Внутренний привод применяется в распределительных ТНВД роторного типа, например, в насосах Bosch VR, Lucas DPS, Lucas DPC. В таком типе насоса подача и распределение топлива осуществляется посредством двух устройств: плунжера и распределительной головки.

Распределительный вал оснащается двумя противоположно-расположенными плунжерами, которые обеспечивают процесс нагнетания топлива, чем меньше расстояние между ними, тем выше давление топлива. После нагнетания давления топливо устремляется к форсункам по каналам распредголовки через нагнетательные клапана.

Подачу топлива к плунжерам обеспечивает специальный подкачивающий насос, который может отличаться в зависимости от типа своей конструкции. Это может быть либо шестеренчатый насос, либо роторно-лопастной. Подкачивающий насос находится в корпусе насоса и приводится в действие приводным валом. Собственно, он прямо на этом валу и установлен.

Распределительный насос с внешним приводом рассматривать не будем, поскольку, скорее всего, их звезда близка к закату.

Магистральный ТНВД

Такой вид топливного насоса применяется системе подачи топлива Common Rail, в которой топливо перед тем, как поступить к форсункам сначала накапливается в топливной рампе. Магистральный насос способен обеспечить высокую подачу топлива — свыше 180 МПа.

Магистральный насос может быть одно-, двух- или трехплунжерным. Привод плунжера обеспечивается кулачковой шайбой или валом (тоже кулачковым, разумеется), которые в насосе совершают вращательные движения, проще говоря, крутятся.

При этом в определенном положении кулачков, под действием пружины плунжер перемещается вниз. В этот момент происходит расширение компрессионной камеры, за счет чего в ней снижается давление и образуется разряжение, которое заставляет открыться впускной клапан, через который топливо проходит в камеру.

Поднятие плунжера сопровождается увеличением внутрикамерного давления и закрытием клапана впуска. При достижении давления, на который настроен насос, открывается выпускной клапан, через который топливо нагнетается в рампу.

В магистральном насосе управление процессом подачи топлива реализуется дозирующим топливным клапаном (который приоткрывается или закрывается на необходимую величину) при помощи электроники.

Устройство и принцип работы насосов высокого давления (ТНВД)

На чтение 5 мин. Просмотров 538

ТНВД устройство и принципы работы насосов. Различные виды топливных насосов высокого давления их классификация особенности и виды неисправностей.

Дизельный двигатель весьма сложный механизм. Его работа во многом напоминает современные инжекторные системы, которые пришли на смену карбюраторам. Однако работа дизеля невозможна без топливного насоса высокого давления, или как его называют опытные водители ТНВД. В дизельных двигателях насос выполняет сразу 2 важнейшие функции:

  • Устройство нагнетает топливо под необходимым давлением.
  • Регулирует момент начала впрыска.
ТНВД устройство

Последняя функция, правда, с тех пор как появились аккумуляторные системы впрыска, досталась форсункам, которые управляются уже с помощью электроники. Чтобы понять принцип по которому работает топливный насос высокого давления, давайте подробно разберем устройство этого механизма.

Конструктивные особенности ТНВД

Практически все ТНВД имеют примерно одинаковую конструкцию. Основой механизма является плунжерная пара, объединяющая в себе цилиндр и поршень. Делают ее из прочнейшей стали, способной выдерживать очень сильные нагрузки.

В остальном насосы в зависимости от конструкции делятся на несколько видов:

  • Рядный. Топливо в этом случае, в цилиндр нагнетается с помощью отдельной плунжерной пары.
  • Распределительный. В этом случае с помощью нескольких плунжерных пар топливо распределяется сразу по всем цилиндрам.
  • Магистральный. Устройство служит исключительно для подачи топлива на аккумулятор.

В зависимости от вида принцип работы каждого из устройств совершенно различен, поэтому остановимся на них более подробно.

Рядный ТНВД

А легковые автомобили насосы такого вида перестали устанавливать еще в 2000 году. Однако. Однако сама конструкция устройства настолько надежна, что для грузового транспорта их используют, и по сей день. Рядный топливный насос высокого давления, можно смазывать маслом из системы смазки дизельного двигателя, что позволяет устройству работать даже на самом низкокачественном топливе.

Что касается внутреннего устройства рядного насоса, то он имеет количество плунжерных пар, аналогичное количеству цилиндров. Плунжеры установлены в самом корпусе, в нем же есть и топливные каналы. Плунжерные пары движутся от усилия кулачкового вала, который, в свою очередь, приводится в движение коленвалом автомобиля. Выглядит это следующим образом: кулачок набегает на толкатель плунжерной пары, которая, в свою очередь, двигается вверх по втулке, закрывая и открывая впускное и выпускное отверстие. В результате этих действий возникает давление, которое открывает клапан нагнетания и через него топливо подходит к нужной форсунке.

Регулировка рядного ТНВД, возможна как механическим способом, так и с применением электроники. В первом случае регулировка производится при помощи поворота плунжерной пары во втулке. Делается это при помощи шестерни, соединенной, с зубчатой рейкой. Что касается электронной регулировки, тут понадобится специальное дорогостоящее оборудование, которое можно найти только в автосервисе.

Распределительный ТНВД

Топливный насос высокого давления

В случае с ТНВД такого вида, всю работу выполняют один или максимум два плунжера, обслуживающие одновременно все цилиндры двигателя.  Подобная конструкция в отличие от предыдущих дает таким насосам ряд преимуществ:

  • Насосы такого вида гораздо легче и меньше по размерам.
  • Они обеспечивают равномерность подачи топлива, что положительно сказывается на работе двигателя.

Однако главный недостаток заключается в том, что такие ТНВД, крайне недолговечны и неустойчивы к повышенным нагрузкам. Фактически вышеперечисленные свойства влияют на то, что распределительные насосы высокого давления ставят только на легковые автомобили с гораздо меньшей, чем у грузовиков мощностью двигателя.

Магистральные ТНВД

Пожалуй, самые современный топливный насос высокого давления. Он идеально подходит для нового дизельного двигателя. Используются они исключительно в аккумуляторной системе впрыска топлива. Устройство фактически делает работу инжекторного двигателя и нагнетает топливо в  рампу. Принцип работы таких насосов обеспечивает максимально, возможно, давление топлива, вплоть до 180 МПА, что необходимо для современного дизельного двигателя.

Количество плунжеров в магистральных насосах варьируется от 1 до 3, в зависимости от двигателя. В действие они приводятся также при помощи кулачкового вала или шайбы. На практике это выглядит следующим образом:

  • Под действие возвратной пружины, которая двигается при вращении кулачкового вала, плунжер начинает движение вниз.
  • Вследствие этого уменьшается давление в компрессионной камере и увеличивается ее объем.
  • После открывается впускной клапан и в камеру начинает поступать топливо.

Подачей топлива управляет электронный блок ТНВД. Тут все зависит от потребности дизельного двигателя. Обычно клапан открыть полностью, однако, при необходимости электронный блок подает сигнал, и с помощью клапана регулирует количество поступающего топлива.

Неисправности ТНВД

Независимости от вида установленного ТНВД или надежности самого дизельного двигателя рано или позже – устройство начинает барахлить.

ТНВД Bosh

Несмотря на то что принцип работы у различных видов ТНВД в каждом случае иной, признаки неисправности устройство имеет практически аналогичные:

  • Увеличивается расход топлива.
  • Подача топлива к форсунке от ТНВД нарушена.
  • Ремень ГРМ соскальзывает с шестерни ТНВД.
  • Протекает топливо из насоса.
  • Двигатель плохо заводится.
  • Автомобиль сильно дымит при движении.

Главное, прежде чем приступить к ремонту топливного насоса следует исключить другие виды неисправностей. Вышеперечисленные признаки лишь намек и на самом деле могут говорить о чем угодно, вплоть от неисправности самих форсунок. Именно поэтому первым делом следует провести полную диагностику дизельного двигателя. Желательно сделать это с применением современной электроники – тогда результат будет гарантированно точен, вам не придется тратиться на ненужный ремонт, а неполадки двигателя будут устранены на 100%.

Топливный насос высокого давления: устройство и назначение

Топливный насос высокого давления в инжекторном двигателе выполняет функцию по поддержанию высокого давления для обеспечения полноценного впрыска топлива в камеры сгорания цилиндров.

Если же не знаете и двигатель машины для вас это очень сложное устройство, состоящее из тысяч различных деталей и узлов, которые трудятся в унисон, останьтесь и  получите удовольствие от новой информации.

Топливный насос высокого давления можно встретить и у дизелей, и у бензиновых агрегатов.

Устройство насоса сложное, но крайне важное для функционирования силового агрегата, поэтому мы постараемся поговорить о реальных разновидностях этого узла, встречающиеся под капотами наших авто.

Наверное, заядлые дизелисты с ревностью скажут, что топливный насос высокого давления – это прерогатива исключительно двигателей на солярке. Так и есть, вернее, было до изобретения бензиновых моторов с непосредственным впрыском, где также необходимо создавать высокое давление для инжекции горючего.

Но стоит отметить, что бензиновым двигателям нужно гораздо меньшее давление, развиваемые насосами двух типов моторов, и отличаются они примерно в 10 раз.

Топливный насос высокого давления

Какой бы ни была разновидность ТНВД, главным элементом его схемы в любом случае остаётся плунжерная пара.

Что же это за штуковина? Проще говоря, она представляет собой поршень (плунжер), вставленный в цилиндр (втулку). Но не думайте, что это такая уж простая деталь. На самом деле плунжерная пара крайне прецизионное устройство, изготовить которое можно только на высокоточном оборудовании.

Только представьте себе, расстояние между поршнем и втулкой должно составлять микроны! Кстати, это одна из причин, по которой дизельные моторы выходят из строя – некачественное топливо, имеющее в составе микрочастицы грязи, пагубно влияют на работоспособность плунжеров, царапая и загрязняя их.

Такие разные и одинаковые ТНВД

Переходим к разновидностям ТНВД. Так как инженерная мысль находится в постоянном поиске и попытках сделать мир лучше, появляются всё новые и новые технические решения.

В современном автомобилестроении топливный насос высокого давления представлен в трех основных типах:

  • рядные;
  • распределительные;
  • магистральные.

Давайте попробуем разобраться, зачем их столько навыдумывали.

Рядный

Итак, рядный топливный насос высокого давления. В принципе, название этого типа насосов говорит само за себя. В них плунжерные пары расположены в один ряд, причём их количество равно количеству цилиндров мотора.

В одном корпусе с плунжерами расположен кулачковый вал, который и приводит их в действие, а сам вал имеет привод от коленвала двигателя. Такая вот система.

 

Управление подачей дизтоплива к форсункам может происходить как механически, так и при помощи электронных блоков управления.

Считается, что рядные ТНВД очень надёжны и неприхотливы к качеству горючего. Тем не менее, из-за своих внушительных габаритов они перестали использоваться на легковых авто с начала 2000-х годов.

Распределительный

Следующий топливный насос высокого давления, о которых мы вспомнили – распределительный.

Главным его отличием от предыдущей разновидности является наличие всего лишь одного или двух плунжеров. Чтобы обеспечить питание для всех цилиндров и никого не обидеть, плунжер вращается, попеременно подавая горючее в магистраль каждого.

Грубо говоря, его работу можно сравнить с револьвером, в котором бы по кругу вращался не барабан, а ствол.

Регулировка подачи солярки может быть и механической и электронной при помощи клапана, работающего под руководством блока управления двигателя.

Сам плунжер в распределительных ТНВД может иметь несколько вариантов привода:

  • торцевой кулачковый;
  • внутренний кулачковый;
  • внешний кулачковый.

Первые два варианта из списка считаются наиболее оптимальными, так как меньше изнашивают механизмы насоса, хотя, в целом, данный топливный насос высокого давления нельзя назвать долговечным.

Магистральный

Ну и наконец, третий тип насосов – магистральный. В его составе может быть до трёх плунжеров, привод которых обеспечивается кулачковым валом или кулачковой шайбой, движущихся внутри ТНВД.

В отличие от своих собратьев, этот насос может развить очень высокое давление, а его главная задача заключается в нагнетании горючего в топливную рампу (аккумулятор), которое потом при помощи форсунок распределяется по цилиндрам.

Контролирует подачу горючего электронный клапан дозировки, находящийся в ведении блока управления мотором. Нужный объём топлива рассчитывается на основе информации, поступающей от многочисленных датчиков, разбросанных по силовому агрегату.

Кстати, о системе подачи топлива дизелей, в которой используются магистральные ТНВД, мы уже говорили в предыдущих статьях – это Common Rail, наиболее любимая технология у автопроизводителей.

Вот так всё просто. Надеюсь, дорогие читатели, эта статья раскрыла определённые секреты в строении автомобилей.

Подписывайтесь на рассылку, и вы никогда не пропустите свежие и полезные публикации.

Пока!

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Способ пожога топливовоздушной смеси в дизельном двигателе кардинально отличается от принятого в бензиновых. Во время такта сжатия поршень цилиндра движется вверх и сжимает воздух, который заполнил камеру сгорания. Чем ближе поршень к верхней мертвой точке (ВМТ), тем выше температура воздуха (до 1000 градусов). Незадолго до достижения поршнем ВМТ в камеру сгорания под давлением в сотни атмосфер выпрыскивается распыленная в туман солярка.

При контакте с раскаленным воздухом она воспламеняется и энергия, которая выделяется при горении, толкает поршень вниз. Задача топливного насоса высокого давления (ТНВД) обеспечить подачу строго определенного количества топлива в необходимое время и создать достаточное давление для того, чтобы горючее не втекло в цилиндр, а распылилось туманом.

Видео — Как устроен топливный насос

Основа ТНВД – плунжерная пара, которая обеспечивает дозирование топлива и создание необходимого давления. Плунжерная пара состоит из цилиндра и поршня, зазор между ними составляет тысячные доли миллиметра. Благодаря такой точности изготовления плунжерная пара создает давление до сотен и тысяч атмосфер. В зависимости от типа насоса, в нем устанавливают различное число плунжерных пар, от одной на все цилиндры, до одной на каждый цилиндр.

Система впрыска насос-форсунка

Система впрыска насос-форсунка

Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : В системах впрыска дизельного топлива насос-линия-форсунка (P-L-N) насос соединен с форсункой через топливопровод высокого давления. В системе P-L-N могут использоваться линейные, распределительные / роторные и блочные насосы впрыска.В «классическом» варианте система управляется механически с помощью специализированных компонентов, таких как регулятор. В более новых версиях ряд параметров контролируется электронным способом. Система P-L-N заменяется другими типами систем впрыска топлива в новых конструкциях двигателей.

Введение

Система насос-линия-форсунка (P-L-N), также называемая системой насос-труба-форсунка, в течение многих десятилетий была доминирующим типом системы впрыска дизельного топлива практически во всех дизельных двигателях.Хотя система P-L-N была вытеснена системами впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой и насос-форсунками в новых конструкциях двигателей для рынков с наиболее строгими стандартами выбросов, эта топливная система остается популярной на рынках с менее строгими стандартами выбросов. Из-за ее исторического значения знание системы P-L-N необходимо для понимания принципов и постоянного развития системы впрыска дизельного топлива.

Система впрыска насос-линия-форсунка так называемая для создания высокого давления топлива в насосном элементе, передачи импульса давления топлива через линию впрыска высокого давления и затем распыления этого топлива в цилиндр через форсунку форсунки [ 113] .Было разработано множество конфигураций P-L-N с различным техническим и / или экономическим обоснованием. Большинство систем P-L-N можно разделить на три категории в зависимости от типа нагнетательного насоса:

  • Насосы проточные
  • Агрегатные насосы
  • Распределительные (роторные) насосы

Рядные насосы , обслуживающие многоцилиндровые двигатели, содержат столько насосных элементов, сколько цилиндров в двигателе. Насос обычно приводится в действие зубчатым колесом от коленчатого вала и расположен в центральном месте относительно двигателя в сборе. Разработчики двигателя и топливной системы стремятся к тому, чтобы расположение насоса было таким, чтобы все линии впрыска были одинаковой длины между насосом впрыска и входом в форсунки. Из-за сильно пульсирующих систем и волн давления, распространяющихся по узким трубам, управление динамикой линии может быть затруднено и может вызвать неустойчивое поведение впрыска в сопле. Пытаясь свести к минимуму сложности, связанные с динамикой линии, дизайнеры стремятся сделать общую длину линии как можно короче. В некоторых случаях кратчайшая из возможных линий может оказаться слишком длинной для эффективной работы встроенного насоса.Это имеет место на крупных морских и стационарных электростанциях, где огромный размер двигателя не позволяет использовать короткие линии впрыска. Примеры применения этого типа включают двигатели DDC / MTU Series 2000 и MTU / DDC Series 4000. В более старых версиях этих двигателей использовались системы насосов для поддержания коротких линий впрыска между насосом и форсункой. Каждый насос-агрегат устанавливается на двигателе в непосредственной близости от обслуживаемого цилиндра и приводится в действие распределительным валом двигателя.Поскольку в системе блочного насоса для каждого цилиндра используется отдельный насос, эта конфигурация фактически находится где-то между P-L-N и системами насос-форсунок; мы обсудим систему блочного насоса в статье «Насос / насос».

Насосные элементы высокого давления, состоящие из плунжера и цилиндра, изготовлены из высокопрочной инструментальной стали, и между скользящими / вращающимися частями соблюдаются очень жесткие допуски. Эта высокоточная обработка требуется во всех механических компонентах системы впрыска, чтобы обеспечить точное дозирование и синхронизацию впрыска в пределах угла поворота коленчатого вала 1 °.Стоимость таких топливных систем довольно высока, и их трудно оправдать, особенно в двигателях небольших легковых автомобилей. Решением этой проблемы является распределительный насос , в котором один центральный насосный элемент используется для создания высокого давления впрыска. Это топливо высокого давления затем вводится в коллекторную головку или распределительный узел, который направляет его в соответствующий инжектор и цилиндр в соответствии с порядком зажигания двигателя. Уменьшение количества насосных элементов для многоцилиндрового дизельного двигателя до одного снижает стоимость дорогих высокоточных деталей насосного элемента и делает его стоимость более подходящей для рынка небольших автомобилей.

В течение нескольких десятилетий в системах впрыска P-L-N использовалось механическое управление. Были разработаны сложные механические устройства, такие как регуляторы и устройства синхронизации, наддува и управления крутящим моментом, для управления скоростью двигателя и рядом других параметров. С конца 1970-х годов система P-L-N была модернизирована в ходе эволюционного процесса, в котором начальные шаги заключались в простом использовании электрических компонентов для воспроизведения функций, которые ранее выполнялись механическими компонентами. Внедрение электроники в промышленность по производству дизельных двигателей шло медленно, в основном из-за отрицательных финансовых последствий, а также из-за сомнений в надежности электроники в тяжелых условиях применения дизельных двигателей.Неуверенность в том, действительно ли электроника потребуется для соответствия нормам по выбросам, помогая при этом поддерживать хорошие характеристики двигателя, еще больше замедлила продвижение к внедрению электроники в тяжелых дизельных топливных системах. Тем не менее, нормы выбросов продолжали становиться все более жесткими, что вынуждали повышать требования к системе впрыска топлива. Более того, первые демонстрации возможностей электроники помогли сосредоточить внимание на этих разработках и направить больше ресурсов на исследовательские работы.Несколько подробное описание «электронизации» линейных и распределительных / роторных насосных систем с особым вниманием к некоторым из их основных, а также новых функций дается в последнем разделе этой статьи.

###

Встроенный топливный насос высокого давления (Дизель)

Впервые рядные топливные насосы Bosch были представлены в 1927 году. С момента своего появления они поддерживали в рабочем состоянии бесчисленное количество дизельных двигателей. Прямые насосы по-прежнему широко используются в большом количестве дизельных двигателей, в основном из-за их долговечности и простоты обслуживания.

Требования:

Топливный насос высокого давления используется для подачи топлива в двигатель под определенным давлением. Насос создает давление и подает топливо в нужном количестве в нужное время. Топливо под давлением подается в форсунку по магистрали высокого давления. Форсунка впрыскивает топливо внутрь камеры сгорания. Рядный насос должен соответствовать различным требованиям, например:


  • Время и продолжительность впрыска топлива

  • Общий объем впрыскиваемого топлива

  • Величина создаваемого давления

КОНСТРУКЦИЯ:

Линейная система впрыска топлива состоит из следующих компонентов:


  • Топливный бак

  • Подающий насос для подачи топлива из топливного бака в насос высокого давления через фильтр

  • Прямоточный насос высокого давления для нагнетания топлива

  • Форсунки для впрыска топлива в камеру сгорания

  • Регулятор для изменения количества топлива при различных скоростях (обычно регулятор RSV)
Рядные насосы

могут иметь комплект от 2 до 12 цилиндров. Он используется в различных коммерческих транспортных средствах, сельскохозяйственной и строительной технике. Максимальное давление впрыска может варьироваться от 400 до 1350 бар в зависимости от конструкции насоса.

Конструкция проточного насоса:

Это алюминиевый корпус с внутренним распределительным валом. Распределительный вал приводится в действие через синхронизатор или напрямую от двигателя. Распределительный вал рядного насоса вращается с той же скоростью, что и распредвал двигателя (т.е. частота вращения распределительного вала составляет половину скорости коленчатого вала.

Роликовые толкатели сидят на кулачках. Количество толкателей роликов равно количеству цилиндров. Над каждым роликовым толкателем расположены возвратные пружины плунжера, чтобы помочь плунжерам возвращаться в нижнюю мертвую точку (НМТ) после каждого хода. Плунжер направляется внутрь цилиндра, где топливо находится под давлением. Плунжер имеет вертикальную канавку и спиральную канавку, которые помогают изменять количество топлива. Плунжер и цилиндр вместе называются плунжерно-цилиндрическим узлом.

Нагнетательные клапаны установлены между цилиндро-плунжерным узлом и держателем нагнетательного клапана.В случае хода нагнетания конус нагнетательного клапана поднимается из седла клапана из-за высокого давления, создаваемого в цилиндре. Конус нагнетательного клапана прижимается к пружине в держателе нагнетательного клапана. Топливо выходит через держатель к форсунке по трубопроводу подачи топлива.

РАБОЧИЙ:

Топливная система состоит из подающего насоса, который всасывает топливо из топливного бака, а затем подает его в линейный насос высокого давления при низком давлении.Распределительный вал снабжен отдельным кулачком, который приводит в действие подающий насос. Затем дизельное топливо отправляется на фильтр для удаления нежелательных примесей, таких как пыль, корродированные частицы, вода и т. Д.



Топливо попадает в топливный канал, предусмотренный в рядном насосе. Топливный канал напрямую связан с впускными отверстиями для топлива в цилиндрах всех цилиндров.

Фазы хода плунжера:

Положение плунжера приводит к различным функциям:

Фаза всасывания

Предварительная
Фаза доставки


  1. Фаза всасывания: Когда плунжер находится в нижней мертвой точке (НМТ), входной канал для топлива бочки открыты, и топливо поступает в бочку.Эта фаза называется фазой приема.

  2. Предварительная фаза: Когда плунжер начинает движение к верхней мертвой точке (ВМТ), он закрывает впускной канал для топлива, и это называется предварительной фазой. Теперь топливо находится внутри ствола.

  3. Фаза подачи: Когда плунжер продолжает двигаться дальше в направлении ВМТ, захваченное топливо сжимается. Это увеличивает давление внутри узла цилиндр-плунжер, и конус нагнетательного клапана поднимается со своего седла, чтобы топливо под давлением могло выйти через держатель нагнетательного клапана.

Вариант подачи топлива:

Количество топлива может варьироваться в зависимости от положения вертикальных и винтовых канавок. Положение этих канавок можно изменять с помощью узла управляющей рейки и управляющей втулки.



Втулка управления зацеплена со стойкой управления. Поступательное движение стойки управления преобразуется во вращательное движение муфтой управления. Плунжер сидит в канавке гильзы, поэтому плунжер вращается вместе с гильзой.

Нулевая доставка

9118
Низкая скорость доставки

  • Нулевая подача: Для достижения нулевой подачи вертикальная канавка плунжера должна совпадать с входным отверстием цилиндра. В этом положении напорная камера в стволе напрямую соединена с топливным каналом на протяжении всего хода от НМТ до ВМТ. Таким образом, топливо из бочки уходит обратно в топливный канал, не доставляя его.

  • Частичная подача: Частичная подача топлива может быть достигнута путем изменения положения винтовой канавки на одной линии с впускным отверстием для топлива. Различное количество может быть достигнуто в разных положениях винтовой канавки.

  • Максимальная подача: Максимальная подача топлива может быть достигнута, если ни вертикальная канавка, ни спиральная канавка не находятся на одной линии с впускным отверстием для топлива.

ГУБЕРНАТОР:

Главным приоритетом топливного насоса высокого давления является подача топлива в двигатель в нужное время при любых рабочих условиях и при любых рабочих нагрузках. Губернатор должен постоянно изменять положение стойки управления, поскольку условия продолжают меняться. Некоторые из функций регулятора:


  • Для точного дозирования количества топлива при различных нагрузках двигателя

  • Для подачи топлива в форсунки в нужный момент

  • Для подачи топлива на определенный период времени

Требования к регулятору:

Основная функция регулятора — предотвращение превышения максимальной скорости вращения двигателя.Дизельные двигатели могут набирать обороты из-за избыточного количества воздуха, и можно использовать регулятор для прекращения подачи топлива до тех пор, пока частота вращения двигателя не упадет ниже максимальной скорости вращения.

Регулятор переменной скорости (RSV):

Регулятор RSV используется для управления количеством топлива при различных скоростях между скоростью холостого хода и максимальной скоростью. К одному концу распредвала прикреплен грузик. Он также имеет регулирующую пружину, которая поворачивается к натяжному рычагу, который действует против силы грузиков. Когда скорость двигателя изменяется, натяжение пружины регулятора также изменяется соответствующим образом, так что поворот натяжного рычага поддерживается в равновесии с противодействующими силами грузиков.

Изменение угла рычага управления передается на стойку управления через шарнирные соединения и направляющие рычаги. Это помогает варьировать количество топлива. Путем изменения движения стойки управления можно достичь различных скоростей:


  • Запуск: Стойка управления удерживается в исходном положении с помощью пусковой пружины, один конец которой зацеплен за стойку управления, а другой конец — в исходном положении. зацепился за верхний конец рычага опоры.Это устанавливает топливный насос высокого давления на начальное количество.

  • Скорость холостого хода: Для достижения скорости холостого хода рычаг управления отпускается и прижимается к упорному винту холостого хода. В этом случае пружина регулятора не натягивается и находится в вертикальном положении. Фактически нет силы, действующей на противовесы, поэтому они начинают открываться на небольшой скорости. Скользящий болт вынужден перемещаться наружу в правильном направлении, в результате чего направляющий рычаг также смещается вправо.Рычаг поворачивает рычаг опоры, чтобы двигаться вправо, и это подтягивает управляющую рейку к ограничителю холостого хода. Натяжной рычаг входит в контакт со вспомогательной пружиной холостого хода, которая регулирует холостой ход двигателя.

  • Низкая скорость: Рычаг управления нажат под определенным углом. Это приводит к увеличению натяжения пружины регулятора и, таким образом, действует против противовесов, заставляя скользящий болт скользить влево. Это приводит к тому, что управляющая рейка перемещается влево, увеличивая количество топлива, тем самым увеличивая частоту вращения двигателя.Это происходит на короткое время, так как увеличение скорости двигателя приводит к тому, что маховик вращается быстрее и генерирует больший центробежный механизм, действующий против пружины регулятора. Достигается равновесие между пружиной регулятора и силой грузиков. Рейка управления снова перемещается вправо, и частота вращения двигателя остается под контролем.

  • Максимальная скорость: Рычаг управления полностью прижат к стопорному винту максимальной скорости. Работа аналогична описанной на низкой скорости.В этот момент пружина регулятора находится в максимальном напряжении.

Детали системы впрыска дизельного топлива | Топливные насосы

Наше предложение включает широкий ассортимент рядных топливных насосов типоразмера A, B, P, ZW и ТНВД моноцилиндровые типоразмеры Q, K, A, B, Z, X, CQ;

Проточные насосы имеют одинаковый основной принцип работы и конфигурацию, насосный элемент и нагнетательный клапан для каждого цилиндр двигателя, расположенный по прямой линии до 12 цилиндров.Подъем плунжера насоса постоянный, и производительность за один ход. контролируется синхронизацией дозирующей спирали на плунжере. Дозирование топлива регулируется в зависимости от частоты вращения двигателя с помощью механического регулятора. Каждый размер и индивидуальный насос в пределах размерного диапазона задуман, спроектирован и откалиброван в соответствии с требованиями конкретный двигатель, для которого он предназначен.

Оборудование для прямого впрыска топлива — размер A

Линейное оборудование для впрыска топлива размера A включает следующее:
* ТНВД (размер A, рядный) с собственным распределительным валом, снабженным фланцем для установки на двигатель;
* Подающий насос с поршнем одностороннего действия, с ручным приводом и в некоторых случаях с отстойником;
* Центробежный регулятор скорости Тип RSV и тип RQV для всех диапазонов скоростей или тип RQ для двух диапазонов скоростей.

Оборудование для прямого впрыска топлива — размер P

Линейное оборудование для впрыска топлива типоразмера P включает следующее:
* ТНВД (размер P, рядный) с собственным распределительным валом, снабженным фланцем или основанием для установки на двигатель;
* Подающий насос с поршнем одностороннего действия, с ручным приводом и в некоторых случаях с отстойником;
* Центробежный регулятор скорости типа RQ для двух диапазонов скоростей или RQV для всех диапазонов скоростей.

Оборудование для прямого впрыска топлива — размер ZW

Линейное оборудование для впрыска топлива типоразмера ZW включает следующее:
* ТНВД (типоразмер ZW, рядный) с собственным распределительным валом, снабженным фланцем или основанием для установки на двигатель;
* Подающий насос с поршнем двустороннего действия, насосом с ручным приводом и в некоторых случаях с отстойником;
* Центробежный регулятор скорости типа RQU для двух диапазонов скоростей или RQUV для всех диапазонов скоростей.

Насосы для перекачки топлива с поршнем

Насосы питательные с поршневыми насосами для подачи топлива в дизельные ТНВД. Они устанавливаются непосредственно на ТНВД и они приводятся в движение эксцентриковым кулачком, расположенным на распредвале топливного насоса. Подающие насосы снабжены ручным заправочным насосом. который активируется вручную перед запуском двигателя и удаляет воздух из системы подачи и заполняет ее топливом

Эти подающие насосы имеют механический плунжерный тип одинарного действия (KS, KE) или двойного действия (KD), нормальной конструкции (KE) или узкого конструкция (KS), с корпусом фильтра или без него.Правильный выбор подающего насоса зависит от: типа ТНВД, места установки, положение всасывания, сечение трубы, допустимая максимальная скорость, требуемый объем топлива и максимально допустимый объем перед подающим насосом.

Корпуса насосов изготовлены из серого чугуна, обработаны с использованием передовых методов производства на высокоавтоматизированном оборудовании. Контроль качества начинается с каждого отдельного компонента.

Система прямого впрыска дизельного двигателя

— MATLAB и Simulink

Этот пример показывает рядную многоэлементную систему впрыска дизельного топлива.Он содержит кулачковый вал, подъемный насос, 4 рядных инжекторных насоса и 4 инжектора.

Модель

Описание системы впрыска

Система впрыска дизельного топлива, смоделированная этой моделью, показана на схематической диаграмме ниже.

Рисунок 1. Принципиальная схема системы впрыска

Структура системы воспроизведена из H. Heisler, Vehicle and Engine Technology (второе издание), 1999 г., и относится к категории рядных многоэлементных систем впрыска.Он состоит из следующих основных узлов:

Кулачковый вал имеет пять кулачков. Первый — эксцентриковый кулачок для приведения в действие подъемного насоса. Остальные четыре предназначены для привода плунжеров насоса. Кулачки установлены таким образом, что насосные элементы подают топливо в порядке зажигания и в нужный момент рабочего цикла двигателя. Подъемный насос подает жидкость на вход элементов насоса форсунки. Каждый элемент насоса состоит из плунжера с кулачковым приводом, нагнетательного клапана и узла регулятора.Назначение регулятора — контролировать объем топлива, подаваемого плунжером в цилиндр. Это достигается вращением плунжера с винтовой канавкой по отношению к отверстию для разлива. Более подробно все системные блоки будут описаны в следующих разделах.

Целью моделирования является исследование работы всей системы. Цель диктует степень идеализации каждой модели в системе. Если бы целью был, например, нагнетательный клапан или исследование инжектора, количество принимаемых во внимание факторов и объем рассматриваемого элемента были бы другими.

Примечание: Модель системы не представляет собой какую-либо конкретную систему впрыска. Все параметры были назначены исходя из практических соображений и не отражают каких-либо конкретных параметров производителя.

Кулачковый вал

Модель кулачкового вала состоит из пяти моделей кулачков. Есть четыре кулачка с параболическим профилем и один эксцентриковый кулачок. Каждый кулачок содержит замаскированную подсистему Simulink®, которая описывает профиль кулачка и генерирует профиль движения для источника положения, который построен из блоков Simscape ™.

Моделирование профиля кулачка

Профиль движения создается как функция угла вала, который измеряется с помощью блока Angle Sensor из библиотеки Pumps and Motors. Датчик преобразует измеренный угол в значение в диапазоне от нуля до 2 * пи. После того, как угол цикла определен, он передается в подсистему Simulink IF, которая вычисляет профиль. Кулачок, который приводит в движение плунжер насосного элемента, должен иметь параболический профиль, под которым толкатель движется вперед и назад с постоянным ускорением, как показано ниже:

В результате, при начальном угле выдвижения толкатель начинает движение вверх и достигает своего верхнего положения после того, как вал поворачивает дополнительный угол выдвижения .Следящее устройство начинает обратный ход при начальном угле втягивания , и требуется угол втягивания , чтобы завершить это движение. Разница между начальным углом втягивания и ( начальным углом выдвижения + углом выдвижения ) устанавливает угол остановки в полностью выдвинутом положении. Профиль реализован в подсистеме Simulink IF.

Предполагается, что последовательность запуска имитируемого дизельного двигателя составляет 1-3-4-2. Последовательность работы кулачка показана на рисунке ниже.Углы выдвижения и возврата установлены на pi / 4. Угол задержки при полностью выдвинутом толкателе установлен на 3 * пи / 2 рад.

Профиль эксцентрикового кулачка рассчитывается по формуле

, где e — эксцентриситет.

Источник положения

Модель источника положения, которая генерирует положение в механическом поступательном движении после сигнала Simulink на его входе, построена из блока Ideal Translational Velocity Source, блока PS Gain и установленного блока датчика поступательного движения в отрицательной обратной связи.Передаточная функция источника положения —

.

, где

T — Постоянная времени, равная 1 / Gain,

Gain — Коэффициент усиления блока PS Gain.

Коэффициент усиления установлен на 1e6, что означает, что сигналы с частотами до 160 кГц проходят практически без изменений.

Подъемный насос

Модель подъемного насоса, который представляет собой поршневой и диафрагменный насос, состоит из блока гидроцилиндров одностороннего действия и двух блоков обратных клапанов.Обратные клапаны имитируют впускной и выпускной клапаны, установленные с обеих сторон подъемного насоса (см. Рисунок 1). Контакт между роликом штока насоса и кулачком представлен блоком Translational Hard Stop. Блок «Трансляционная пружина» имитирует две пружины в насосе, которые должны поддерживать постоянный контакт между роликом и кулачком.

Впрыскивающий насос

Прямоточный впрыскивающий насос представляет собой четырехэлементный насосный агрегат. Каждый элемент подает топливо в свой цилиндр.Все четыре элемента идентичны по конструкции и параметрам и моделируются с помощью одной и той же модели, называемой элементом нагнетательного насоса. Каждый элемент нагнетательного насоса Модель элемента нагнетательного насоса содержит две подсистемы, названные, соответственно, «Насос» и «Инжектор». Насос представляет собой плунжер насоса и механизм управления насосом, а Инжектор имитирует инжектор, установленный непосредственно на цилиндре двигателя (см. Рисунок 1).

Плунжер насоса колеблется внутри цилиндра насоса, приводимого в движение кулачком (см. Рисунок 1).Плунжер моделируется с помощью блока цилиндров одностороннего действия. Блоки Translational Hard Stop и Mass представляют собой контакт между роликом плунжера и массой плунжера, соответственно. Контакт поддерживается пружиной TS.

Когда плунжер движется вниз, камера плунжера заполняется топливом под давлением, создаваемым подъемным насосом. Жидкость заполняет камеру через два отверстия, называемых впускным портом и сливным портом (см. Рисунок 2, а ниже).

Рисунок 2.Взаимодействие поршня с регулирующими отверстиями в цилиндре

После того, как поршень переместится в свое верхнее положение, достаточно высоко, чтобы отрезать оба отверстия от входной камеры, давление на выходе начинает расти. При некотором подъеме форсунка в цилиндре двигателя принудительно открывается и топливо начинает впрыскиваться в цилиндр (рис. 2, б).

Впрыск прекращается, когда спиральная канавка, образованная на боковой поверхности плунжера, достигает отверстия для разлива, которое соединяет верхнюю камеру с камерой низкого давления через отверстие, просверленное внутри плунжера (рис. 2, c).Вы можете контролировать положение винтовой канавки по отношению к отверстию для разлива, вращая плунжер с помощью управляющей вилки, регулируя таким образом объем топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

Модель механизма управления плунжером основана на следующих предположениях:

1. В цепи управления есть три регулируемых отверстия: впускной порт, сливной порт и отверстие, образованное спиральной канавкой и сливным отверстием. Отверстия впускного и сливного отверстий зависят от движения плунжера, в то время как открытие отверстия канавка-сливное отверстие является функцией движения плунжера и вращения плунжера.Для простоты смещение, создаваемое вращением плунжера, представлено как источник линейного движения, которое сочетается со смещением плунжера.

2. На рисунке ниже показаны все размеры, необходимые для параметризации отверстий:

— Диаметр отверстия впускного порта

— Диаметр отверстия сливного порта

— Ход поршня

— Расстояние между входным отверстием и верхним положением поршня

— Расстояние между отверстием сливного порта и верхним положением поршня

— Расстояние между отверстие сливного порта и верхний край спиральной канавки

3.При назначении начальных отверстий и ориентаций отверстий верхнее положение плунжера принимается за начало , и движение в восходящем направлении рассматривается как движение в положительном направлении. Другими словами, ось X направлена ​​вверх. При этих предположениях направления впускного и сливного отверстия должны быть установлены на Открывается в отрицательном направлении , в то время как отверстие канавочного сливного порта должно быть установлено на Открывается в положительном направлении , поскольку оно открывается, когда плунжер движется вверх.В таблице ниже показаны значения, присвоенные начальным отверстиям и диаметрам отверстий.

 Обозначение Имя в файле параметров Значение Примечания
S ход 0,01 м
D_in впускной_или_диаметр 0,003 м
D_s spill_or_diameter 0,0024 м
h_in -stroke + inlet_or_diameter + 0,001 Впускное отверстие смещено вверх на 1 мм по отношению к отверстию для разлива
h_s -stroke + spill_or_diameter
h_hg spill_or_diameter Предполагается, что сливное отверстие полностью открыто в верхнем положении поршня 

4.Эффективный ход плунжера равен

Впускное отверстие обычно располагается выше отверстия для разлива. В примере это расстояние установлено на 1 мм. Вращая плунжер, вы изменяете начальное открытие отверстия отверстия для слива канавки. Поскольку начальное открытие является параметром и не может быть изменено динамически, смещение начального отверстия моделируется добавлением эквивалентного линейного смещения элемента управления отверстием. Чем больше эквивалентный сигнал, тем раньше открывается сливное отверстие, тем самым уменьшая объем топлива, подаваемого в цилиндр.Максимальное значение эквивалентного сигнала равно эффективному ходу. При этом значении сливное отверстие все время остается открытым.

Инжектор

Модель инжектора основана на блоке гидроцилиндров одностороннего действия и блоке игольчатого клапана. Игольчатый клапан закрывается в исходном положении за счет усилия, создаваемого предварительно натянутой пружиной. Когда сила, развиваемая цилиндром, преодолевает силу пружины, форсунка открывается и позволяет впрыскивать топливо в цилиндр.В этом примере форсунка открывается при давлении 1000 бар.

Результаты моделирования из журнала Simscape

На графиках ниже показаны положения и скорости потока на выходе инжекторного насоса 1 и инжектора 1. Влияние профиля кулачка показано на смещении инжекторного насоса 1. Во второй половине кулачка во время такта топливо выходит из насоса форсунки и попадает в форсунку. Топливо выходит из форсунки через игольчатый клапан. Инжектор имеет камеру с предварительно нагруженной пружиной, которая временно удерживает жидкость из насоса и более плавно выталкивает ее из инжектора.

Дизельные насосы — Denso

Наши дизельные компоненты обеспечивают стабильную подачу топлива под высоким давлением в нужное время.

Типы

Два типа топливных насосов с электронным управлением предлагают способ впрыска, совершенно отличный от обычных топливных насосов высокого давления.

Распределительный (роторный) ТНВД

Электронная система управления насосом распределительного типа состоит из различных датчиков, ЭБУ (электронного блока управления) и исполнительного механизма.Датчики определяют состояние двигателя и отправляют сигналы в ЭБУ. Привод регулирует как количество впрыска, так и синхронизацию в соответствии с сигналом, который он получает от ЭБУ, который вычисляет оптимальные уровни для текущего рабочего состояния двигателя.

ТНВД Common Rail (подающий насос)

Насос с общей топливораспределительной рампой был разработан в соответствии со строгими требованиями к выхлопным газам 21 века. Эта система состоит из подающего насоса, Common Rail, форсунок с электронным управлением, различных датчиков для определения рабочего состояния двигателя и компьютера (ЭБУ) для управления этими устройствами.Подающий насос приводится в действие двигателем и вырабатывает топливо под высоким давлением. Форсунка установлена ​​на каждом цилиндре двигателя, и топливо высокого давления от подающего насоса распределяется по общей магистрали

к каждой форсунке.

ТНВД с механическим управлением делятся на две категории:

ТНВД рядный

Рядный топливный насос высокого давления имеет такое же количество механизмов (элементов) давления топлива, что и цилиндры двигателя.Этот тип насоса, включая регулятор, таймер и подающий насос на корпусе насоса, в основном используется для средних и больших грузовиков и строительной техники. Корпус насоса оборудован механизмами подачи и давления топлива, а также механизмами регулирования количества впрыскиваемого топлива с приводом от распределительного вала. Элементы в корпусе насоса подают топливо в каждый цилиндр двигателя в соответствии с порядком впрыска.

Распределительный ТНВД

ТНВД распределителя имеет только один механизм давления топлива, независимо от количества цилиндров двигателя.Вместо этого у него есть распределитель, предназначенный для распределения топлива под давлением в каждый цилиндр в соответствии с порядком впрыска. Все компоненты, включая регулятор, таймер и подающий насос, встроены в корпус насоса. Небольшой легкий насос может работать на высоких оборотах, что делает его идеальным для небольших двигателей.

(PDF) Влияние фазирования ТНВД на ударный шум трансмиссии дизельных двигателей

ICSV24, Лондон, 23-27 июля 2017 г.

8 ICSV24, Лондон, 23-27 июля 2017 г.

Расчетный импульс

рассчитан для различных значений топлива фазовый угол ТНВД.Эти результаты

используются для прогнозирования наилучшего и наихудшего фазовых углов как 12 и 72 градуса соответственно.

Экспериментальные исследования включали вибрационные и акустические измерения на том же двигателе

в полубезэховой испытательной камере двигателя. Двигатель работает с полной нагрузкой при различном угле фаз впрыска топлива

. Диаграммы Кэмпбелла, соответствующие различным фазовым углам топливного насоса высокого давления, составляют

, полученные с использованием как вибрационных, так и акустических измерений.Результаты экспериментов полностью подтвердили предсказанные

значения наилучшего и наихудшего фазовых углов ТНВД. Влияние фазового угла на резонансных частотах

также четко наблюдается на диаграммах Кэмпбелла. Как численные, так и экспериментальные

ментальные результаты показывают, что фазирование топливного насоса высокого давления может значительно изменить шум при ударе зубчатой ​​передачи

, а также общий уровень шума двигателя.

БЛАГОДАРНОСТИ

Это исследование проводится в Турции при поддержке Ford OTOSAN.Авторы, поэтому

благодарят Центр исследований и разработок Ford OTOSAN за предоставленную возможность.

ССЫЛКИ

1 Эсмаэли М. и Субраманиам А. (2011). Концепции привода ГРМ и предложения для редуктора

Снижение шума дребезжания в коммерческих транспортных средствах, M.Sc. Диссертация, Технологический университет Чалмерса,

Гетеборг, Швеция.

2 Крокер М. Д., Амфлетт С. А. и Барнард А. И. (1995). Редукторная передача для сверхмощного дизельного двигателя — модель

для уменьшения излучаемого шума, Технический документ SAE, №: 951315.

3 Вильгельм М., Лаурин С., Шмиллен К. и Спессерт Б. (1990). Возбуждение вибрации конструкции по времени

Удары зубчатой ​​передачи, Технический документ SAE, №: 1.

4 Гао, З., Сэйн, К., и Воллстрём, М. (2009). Анализ шума зубчатых передач для большого дизельного двигателя, 16-й Международный конгресс по звуку и вибрации

, Краков, Польша, 5-9 июля.

5 Сахип Ю. (2012). Оценка NVH модели MBD топливного насоса высокого давления с внутренними гидравлическими эффектами

и параметрами возбуждения клапанной системы, M.Sc. Диссертация, Стамбульский технический университет, Is-

, Танбул, Турция.

6 Сингх Р., Хаузер Д. Р. и Кахраман А. (1990). Нелинейный динамический анализ редукторных систем,

Отчет подрядчика НАСА, Университет штата Огайо, Колумбус, Огайо, США, №: 4338.

7 Родригес, Дж., Керибар, Р., и Фиалек, Г. (2005) . Модель Geartrain с динамической или квазистатической формулой

для переменной жесткости сетки, Технический документ SAE, №: 2005-01-1649.

8 Ривола, А., Миландри, М., Мукчи, Э. (2006). Модель Geartrain для динамического анализа системы синхронизации торбайка Mo-

, Труды ISMA 2006 Multi-Body Dynamics and Control, стр. 2689–2703.

9 Карбонелли, А., Перре-Лиоде, Дж., И Риго, Э. (2014). Моделирование ударного шума — Нелинейная динамика dy-

многоступенчатой ​​зубчатой ​​передачи, Международная конференция по зубчатым передачам, Лион, Франция, стр. 447–456.

10 Доган, С. Н. (1999). Вибрация незакрепленных деталей в трансмиссии автомобиля — Дребезжание шестерен, Тр.J. of Engineering и

Науки об окружающей среде, Vol. 23. С. 439-454.

11 Руст А., Брандл Ф. К. и Тхиен Г. Э. (1992). Исследование явлений грохота шестерен, AVL List

GmbH, Грац, Австрия.

12 AVL Acoustics (2005 г.). Тренинг по шуму и вибрации, Грац, Австрия.

13 Хурми Р. С. (2012). Теория машин. 14-е изд .; S. Chand & Company Ltd., Нью-Дели.

14 AVL List GmbH (2012). Excite Timing Drive Training, Грац, Австрия.

15 Кларин, Б., Вок, К., Нольф, К., Де Стефанис, Д., Кардоне, К., Паппалардо, Т., и Грассо, К. (2005). En-

Имитация шумового потока в энергоблоке с помощью MBD-решателя AVL EXCITE, Технический документ SAE, №: 2005-

24-016

Причины, по которым ваш топливный насос форсунки выходит из строя и как это исправить

Производительность топливного насоса форсунки ниже тесно связан с производительностью вашего двигателя. Если у вашего дизельного автомобиля проблемы с подачей топлива, он умрет от голода. Поэтому проблемы с впрыском топлива — самые сложные проблемы.Независимо от того, испытываете ли вы проблемы с двигателем или нет, это поможет узнать о топливных насосах форсунок, о том, как они влияют на производительность вашего двигателя и как их обслуживать, чтобы избежать проблем в будущем.

Подпишитесь на NewsGram на Quora Space, чтобы получить ответы на все свои вопросы.


Что такое ТНВД для дизельного топлива?

Насос для форсунки дизельного топлива — это механическое устройство, которое обычно нагнетает дизельное топливо в камеру внутреннего сгорания автомобильных двигателей.Это сердце дизельного двигателя, в котором он поддерживает свой ритм, чтобы обеспечить его эффективную работу на десятилетия вперед. Топливо для дизельных форсунок важно, потому что:

  • Оно подает топливо в двигатель, чтобы он продолжал работать. Это достигается путем сжатия топлива до высокого давления, где оно поднимается к плунжеру, а затем направляется к форсункам.
  • Регулирует количество топлива. Когда количество впрыскиваемого топлива регулируется в соответствии с частотой вращения двигателя, а время остается прежним, результат и расход топлива изменятся.Ускоритель регулируется, когда мощность двигателя прямо пропорциональна количеству впрыскиваемого топлива.
  • Используется для регулировки момента впрыска. Насосы для впрыска дизельного топлива регулируют время впрыска, воспламенения и сгорания топлива при достижении максимального сгорания.
  • Он также используется для распыления топлива для улучшения воспламенения, что обычно приводит к полному сгоранию.

Высокопроизводительные автомобили обычно имеют по одной топливной форсунке на цилиндр.Pixabay

Высокопроизводительные автомобили обычно имеют по одной топливной форсунке на цилиндр, а насос впрыскивает дизельное топливо в камеру сгорания, отсюда и название топливная форсунка. Затем топливо (дизельное топливо) диспергируется из впрыскивающего насоса в камеру сгорания посредством другого процесса. Во время этого процесса топливо под давлением поступает в топливную форсунку по сигналу от клапана с электронным управлением, затем к плунжеру, который подготавливает топливо к окончательному выходу. Когда топливо выходит из топливной форсунки, распылительный наконечник распределяет топливо в виде мелкого тумана.

Насосы для впрыска дизельного топлива работают при более высоком давлении, чем десять лет назад. Типичным для топливных насосов форсунок было перерабатывать топливо в топливной системе при давлении от 10 000 до 15 000 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм). По сравнению с тем, как работают двигатели сегодня, это лишь половина работы. Сегодня дизельные топливные насосы работают под давлением от 30 000 до 40 000 фунтов на квадратный дюйм.

Высокопроизводительные характеристики двигателя во многом зависят от того, сколько топлива может переработать двигатель. Это означает, что более совершенный двигатель будет обрабатывать воздух и топливо намного лучше, чем средний двигатель — это одна из причин, по которой люди также используют турбокомпрессоры для увеличения мощности.Это также объясняет более высокое давление на выходе современных топливных насосов высокого давления, чем 10–15 лет назад.

Распространенные отказы дизельного топливного насоса высокого давления и способы их предотвращения

Существуют две важные причины отказа дизельных форсунок, и 90% проблем могут быть связаны с качеством используемого вами топлива, или, скорее, некачественные и неисправные механические проблемы в корпусе топливной форсунки. Из этих двух вещей может возникнуть несколько проблем. Давайте посмотрим на распространенные проблемы с топливным насосом-форсункой.

Грязное топливо

Использование некачественного или грязного топлива является одной из распространенных причин, по которым насосы топливных форсунок могут перестать работать эффективно или полностью. Остатки сверхурочного времени, такие как мусор и жир, могут накапливаться внутри топливной системы и засорить весь топливный насос форсунки. Область, на которую следует обратить внимание, поскольку она наиболее подвержена засорению, — это наконечник распылителя, который представляет собой область, где топливо выходит из инжектора в камеру сгорания.

Если вы замечаете, что ваш двигатель колеблется и разбрызгивается при попытке ускориться, это признак того, что ваши насосы-форсунки могут быть забиты.

Езда на низком уровне топлива

Езда с почти пустым топливным баком очень плохо сказывается на вашем дизельном двигателе. По крайней мере, вы должны стараться, чтобы все время оставалось заполненным хотя бы треть бака, поскольку топливо обеспечивает смазку топливных насосов. Когда в вашем баке достаточно дизельного топлива, подшипники топливного насоса смазываются должным образом.

Если бак работает пустым, воздух попадает в бак и может быстро изнашивать подшипники и препятствовать подаче топлива в насос-форсунку при надлежащих уровнях давления.

Езда с почти пустым топливным баком очень плохо сказывается на вашем дизельном двигателе. Pixabay

Отложения в насосе-форсунке

Одной из основных причин отказа насоса-форсунки является чрезмерное накопление отложений. Есть два типа отложений — внутренние отложения инжектора и внешние отложения инжектора.

Отложения на внешней форсунке вызваны не полностью сгоревшим топливом, которое часто скапливается вокруг отверстий форсунок. Эти отложения называются отложениями коксования.

Хотя в некоторых случаях эти отложения не приводят к отказу форсунки, они могут накапливаться достаточно, чтобы затруднить распыление топлива, что приведет к менее эффективному сгоранию топлива. Вы заметите это, если у вашего автомобиля заметная потеря мощности или очень высокий расход топлива. Чтобы успешно избавить ваш дизельный двигатель от этих внешних отложений, вы можете использовать моющие присадки, которые отлично подойдут. Они помогут восстановить наиболее эффективную работу вашего инжекторного насоса, восстановив как потерянную мощность, так и увеличенный расход топлива, вызванный накоплением внешних отложений.

В предыдущие годы появился новый тип отложений на насосах-форсунках — внутренние отложения в дизельных форсунках. Эти отложения не накапливаются на внешних концах инжектора, а образуются на внутренних частях, таких как пилотные клапаны и иглы инжектора. Они похожи на коксующиеся отложения, которые обычно имеют темно-коричневый и светлый или почти не совсем белый или сероватый цвет. Хотя они могут накапливаться в любом дизельном двигателе, они более склонны к образованию в более новых двигателях с высокотехнологичными системами впрыска.

По мере того, как эти внутренние отложения накапливаются, они создают те же проблемы, что и внешние отложения — потерю мощности и высокий расход топлива. В тяжелых случаях, когда форсунки начинают полностью заедать, это может привести к высоким затратам на техническое обслуживание и чрезмерному простою автомобиля.

Чрезмерный износ

Насос топливной форсунки также может выйти из строя из-за чрезмерного износа. До 2006 года дизельное топливо, обнаруженное в Соединенных Штатах, содержало высокий уровень серы; сера поступала из очищенной сырой нефти.Сера в масле действует как смазка для топливной системы. Дизельное топливо с относительно низким содержанием серы постепенно выводилось на рынок под названием «Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы» (ULSD), и теперь оно используется во всех сегментах дизельного топлива, включая железные дороги, шоссейные дороги и внедорожники.

По мере того, как нефтепереработчики удалили серу из дизельного топлива, исчезли и преимущества смазки. Теперь присадки используются для восстановления смазывающей способности дизельного топлива. Чем меньше смазки обеспечивает дизельное топливо, тем больше следы износа.Стандарт для измерения смазывающей способности дизельного топлива — это тест HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), который измеряет размер пятна износа между двумя металлическими поверхностями, смазываемыми топливом. Многие дистрибьюторы дизельного топлива теперь добавляют дополнительные присадки, улучшающие смазывающую способность, чтобы уменьшить преждевременный износ.

Важно поддерживать точное время каждый раз, когда ремень ГРМ вашего дизельного двигателя был отрегулирован или заменен. Pixabay

Истирание

Хотя смазывающая способность топлива является жизненно важным фактором в определении чрезмерного износа топливных насосов высокого давления, это не единственная причина чрезмерного износа, связанная с топливом.Другой основной причиной преждевременного выхода из строя топливного насоса форсунки является истирание. Все виды топлива, включая дизельное топливо высочайшего качества, содержат небольшое количество примесей.

Некоторые из этих примесей могут включать микроскопические частицы, которые могут проходить даже через самые плотные бортовые топливные фильтры. Если ваше дизельное топливо содержит эти мелкие нерастворимые частицы, со временем они могут истирать форсунки при прохождении через них при нормальной работе двигателя.

В крайних случаях истирание может значительно изменить форму распыления топлива, что приведет к снижению производительности двигателя, высоким затратам на техническое обслуживание из-за сильного истирания и даже увеличению времени простоя двигателя.Безупречная уборка, проводимая поставщиком топлива, и надлежащая фильтрация топлива могут отрицательно снизить ущерб, вызванный истиранием.

Также читайте: Восстановление внутренних поездок в условиях пандемии

Неправильная синхронизация форсунок

Идеальное количество топлива и его синхронизация исключительно важны, поскольку они регулируют сгорание топлива и ускорение двигателя. Важно поддерживать точное время каждый раз при регулировке или замене ремня ГРМ вашего дизельного двигателя.

Неправильная синхронизация впрыска топлива может привести к снижению производительности двигателя и вызвать пропуски зажигания. Это также может вызвать перерасход топлива, потерю мощности и избыточное дымообразование. Серьезность проблемы также будет зависеть от того, насколько далеко от графика. Если время немного отклонено, проблем может быть минимально или вообще нет. Если вам необходимо проверить топливный насос-форсунку, не делайте этого самостоятельно, а вместо этого обратитесь к профессионалам, знакомым с дизельными двигателями и насосами-форсунками для дизельного топлива, таким как Goldfarb inc.

Заключение

Отличная производительность топливного насоса высокого давления имеет решающее значение для поддержания исправного двигателя. Двигатель, который длительное время испытывал трудности с впрыском топлива, быстро выйдет из строя и в конечном итоге выйдет из строя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *