Опережение момента впрыска топлива

Наиболее важными критериями оптимизации работы дизельного двигателя являются:

• низкая токсичность выхлопных газов;
• низкий уровень шума процесса горения;
• низкий удельный расход топлива.

Момент, когда ТНВД начинает подавать топливо, называется началом подачи (или закрытием канала). Этот момент времени выбирается в соответствии с периодом задержки включения питания (или просто задержкой включения питания). Это переменные параметры, которые зависят от конкретного режима работы. Период задержки впрыска определяется как период между началом подачи и началом впрыска, а период задержки воспламенения определяется как период между началом впрыска и началом сгорания. Начало впрыска определяется как угол поворота коленчатого вала в области ВМТ, при котором форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания.

Начало сгорания определяется как время воспламенения воздушно-топливной смеси, на которое может влиять начало впрыска. В ТНВД регулировку начала подачи (закрытия канала) в зависимости от числа оборотов лучше всего осуществлять с помощью устройства опережения впрыска.

Назначение устройства опережения впрыска

Поскольку устройство опережения впрыска напрямую изменяет время начала подачи, его можно определить как регулятор начала подачи. Устройство опережения впрыска (также называемое муфтой опережения впрыска) эксцентрикового типа преобразует крутящий момент двигателя, подаваемый на ТНВД, выполняя при этом свои регулирующие функции. Крутящий момент, требуемый ТНВД, зависит от размера ТНВД, количества пар поршней, количества впрыскиваемого топлива, давления впрыска, диаметра плунжера и формы кулачка. Тот факт, что крутящий момент двигателя оказывает прямое влияние на характеристики момента впрыска, необходимо учитывать при проектировании наряду с потенциальной выходной мощностью.

Давление в цилиндре

Рис. Давление в баллоне: A. Начало впрыска; Б. Начало горения; C. Задержка зажигания. 1. Вступительный заезд; 2. Такт сжатия; 3. Трудовая карьера; 4. Отпустить прогон ОТ-ВМТ, УТ-НМТ; 5. Давление в цилиндре, бар; 6. Положение поршня.

Конструкция устройства опережения впрыска

Устройство опережения впрыска для рядного ТНВД установлено непосредственно на конце распределительного вала ТНВД. Принципиально различаются устройства опережения впрыска открытого и закрытого типа.

Устройство опережения впрыска закрытого типа имеет собственный резервуар для смазочного масла, что делает устройство независимым от системы смазки двигателя. Открытая конструкция напрямую связана с системой смазки двигателя. Корпус устройства крепится к редуктору винтами, а компенсирующий и регулировочный эксцентрики установлены в корпусе так, чтобы они свободно вращались. Компенсационно-регулировочный эксцентрик направляется штифтом, жестко соединенным с корпусом. Помимо того, что он дешевле, «открытый» тип имеет то преимущество, что требует меньше места и более эффективно смазывает.

Принцип работы устройства опережения впрыска

Устройство опережения впрыска приводится в действие зубчатой ​​передачей, которая установлена ​​в корпусе ГРМ двигателя. Соединение между входом и выходом для привода (ступицы) осуществляется через пары блокирующихся эксцентриковых элементов.

Самые большие из них, регулировочные эксцентрики (4), находятся в отверстиях стопорного диска (8), который в свою очередь привинчен к приводному элементу (1). Компенсирующие эксцентриковые элементы (5) установлены на регулировочных эксцентриках (4) и направляются ими и болтом на ступицах (6). С другой стороны, болт ступицы напрямую соединен со ступицей (2). Грузы (7) связаны с регулировочным эксцентриком и удерживаются в исходном положении пружинами переменной жесткости.

Рис а) в исходном положении; б) низкие обороты; в) средние обороты; г) конечное положение высокой скорости; а — угол опережения впрыска.

Размеры устройства опережения впрыска

Размер устройства опережения впрыска, определяемый внешним диаметром и глубиной, в свою очередь определяет массу устанавливаемых грузов, расстояние между центрами тяжести и возможный путь движения грузов. Эти три фактора также определяют выходную мощность и область применения.

ТНВД размера М

Рис. ТНВД размера М

Рис. 1. Предохранительный клапан; 2. Рукав; 7 распределительный вал; 8. Кам.

ТНВД типоразмера М — это самый маленький насос в линейке рядных ТНВД. Он имеет корпус из легкого сплава и крепится фланцем к двигателю. Доступ к внутренней части насоса возможен после снятия опорной плиты и боковой крышки, поэтому насос размера M определяется как открытый впрыскивающий насос. Максимальное давление впрыска ограничено 400 бар.

После снятия боковой крышки насоса количество топлива, подаваемого плунжерными парами, можно отрегулировать и установить на одном уровне. Индивидуальная регулировка осуществляется перемещением зажимных частей на тяге управления (4).

В процессе работы установка плунжеров насоса и вместе с ними количество подаваемого топлива регулируется тягой управления в пределах, определяемых конструкцией насоса. Тяга ТНВД типоразмера М представляет собой круглый стальной стержень с лыской, на котором установлены шлицевые крепления (5). Рычаги (3) жестко соединены с каждой управляющей втулкой, а клепаный стержень на своем конце входит в паз держателя управляющей тяги. Эта конструкция известна как рычажное управление.

Плунжеры ТНВД находятся в непосредственном контакте с роликовыми толкателями (6), а предварительная регулировка хода производится подбором роликов подходящего диаметра для толкателя.

Смазка ТНВД типоразмера М осуществляется обычной подачей моторного масла. ТНВД размера M доступны с 4,5 или 6 парами поршней (4-, 5- или 6-цилиндровый ТНВД) и предназначены только для дизельного топлива.

ТНВД размера А

Рис. Инъекционный насос размера А

Рядные впрыскивающие насосы типоразмера А с широким диапазоном подачи непосредственно следуют за впрыскивающим насосом типоразмера М. Этот насос также имеет корпус из легкого сплава и может устанавливаться на двигателе с фланцем или рамой. ТНВД типа А также имеет «открытую» конструкцию, и гильзы ТНВД (2) вставляются непосредственно сверху в алюминиевый корпус, при этом узел перепускной заслонки (1) запрессовывается в корпус корпуса ТНВД с помощью держателя клапана. Давление уплотнения, которое намного выше, чем давление гидравлической подачи, должно поглощаться корпусом ТНВД. По этой причине максимальное давление впрыска ограничено 600 бар.

В отличие от ТНВД типа М, ТНВД типа А оснащен регулировочным винтом (со стопорной гайкой) (7) на каждом роликовом толкателе (8) для регулировки предварительного хода.

Для регулировки количества топлива, подаваемого рейкой управления (4), ТНВД типа А, в отличие от ТНВД типа М, снабжен шестеренчатым управлением, а не рычажным. Зубчатый сегмент, закрепленный на управляющей втулке (5) плунжера, входит в зацепление с управляющей рейкой и для регулировки пар плунжеров на одинаковое опережение необходимо ослабить установочные винты и повернуть управляющую втулку по часовой стрелке относительно зубчатого сегмента и, таким образом, относительно рейки управления.

Все работы по регулировке ТНВД этого типа должны выполняться на насосе, установленном на опоре и с открытым корпусом. Как и ТНВД М, ТНВД типа А имеет подпружиненную боковую крышку, которую необходимо снять, чтобы получить доступ к внутренней части ТНВД.

Для смазки ТНВД подключается к системе смазки двигателя. ТНВД типа А выпускается в версиях до 12 цилиндров и, в отличие от ТНВД типа М, подходит для работы с различными видами топлива (не только дизельным).

ТНВД размера WM

Рис. ТНВД размер WM

Впрыскивающий насос MW, встроенный в линию, был разработан для удовлетворения потребности в более высоком давлении. Впрыскивающий насос MW представляет собой рядный впрыскивающий насос закрытого типа, максимальное давление впрыска которого ограничено 900 бар. Он также имеет корпус из легкого сплава и крепится к двигателю с помощью рамы, плоского основания или фланца.

Конструкция ТНВД MW заметно отличается от конструкции ТНВД А и М. Основное отличие состоит в использовании пары плунжеров, включающей в себя втулку (3), нагнетательный клапан и держатель нагнетательного клапана. Он установлен снаружи двигателя и вставлен сверху в корпус ТНВД. На ТНВД MW держатель нагнетательного клапана ввинчивается непосредственно в выступающую вверх втулку. Предварительный ход регулируется прокладками, которые вставляются между корпусом и втулкой с клапанным узлом. Регулировка равномерной подачи отдельных плунжерных пар производится вне ТНВД поворотом плунжерных пар. Фланцы крепления поршневой пары (1) снабжены для этого прорезями.

Рис. 1. Фланец крепления пары плунжеров; 2. Предохранительный клапан; 3. Рукав; 4. Плунжер; 5. Рельс управления; 6. Контрольная втулка; 7. Роликовый толкатель; 8 распределительный вал; 9. Кам.

Положение плунжера ТНВД остается неизменным при вращении узла втулки с нагнетательным клапаном (2). Впрыскивающий насос MW доступен в версиях с 8 гильзами (8 цилиндров) и подходит для различных способов монтажа. Он работает на дизельном топливе и смазывается через систему смазки двигателя.

ТНВД размера P

Рис. ТНВД размера P

Рис. 1. Предохранительный клапан; 2. Рукав; 3. Управление тягой; 4. Контрольная втулка; 5. Роликовый толкатель; 6 распределительный вал; 7. Камера.

Рядный впрыскивающий насос размера (типа) P также был разработан для обеспечения высокого максимального давления впрыска. Как и ТНВД MW, это насос закрытого типа, который крепится к двигателю с помощью основания или фланца. В случае ТНВД Р-типа, рассчитанных на пиковое давление впрыска 850 бар, втулка (2) вставляется во втулку фланца, которая уже имеет резьбу для держателя нагнетательного клапана (1). При таком варианте установки втулки сила уплотнения не нагружает корпус насоса. Предварительный ход устанавливается так же, как и для ТНВД MW.

Рядные ТНВД, рассчитанные на низкое давление впрыска, используют обычное заполнение топливной магистрали. При этом топливо проходит по топливопроводам отдельных втулок друг за другом и в направлении продольной оси ТНВД. Топливо поступает в магистраль и выходит через систему возврата топлива.

Если взять в качестве примера ТНВД P8000 версии P, которая рассчитана на давление впрыска до 1150 бар (со стороны ТНВД), то этот метод заполнения может вызвать чрезмерную разницу температур топлива (до 40 °C) внутри ТНВД между первый и последний шланг. Поскольку плотность энергии топлива уменьшается с повышением его температуры и, следовательно, с увеличением объема, это приведет к впрыску разного количества энергии в камеры сгорания двигателя. В связи с этим в таких ТНВД используется поперечное заполнение, то есть способ, при котором топливопроводы отдельных рукавов отделены друг от друга посредством дросселирующих отверстий).

Этот ТНВД также подключен к системе смазки двигателя для смазки. Топливный насос высокого давления типа P также доступен в версиях с количеством гильз (цилиндров) до 12 и подходит для работы как на дизельном, так и на другом топливе.