Peugeot-Citroen Club Belarus

• устройства топливоподачи;
• устройства регулирования;
• дополнительные регулирующие устройства.

Рассмотрим общий вид насоса. Вид данного насоса представлен на рисунке 1.

Основные функциональные блоки ТНВД показаны нарисунке 2:

• Топливный насос низкого давления (ТННД) лопастного типа с регулирующим перепускным клапаном;
• блок высокого давления с распределительной головкой и дозирующей муфтой;
• автоматический регулятор частоты вращения с системой рычагов и пружин;
• автоматическое стоп-устройство - электро-магнитный клапан для перекрытия входного окна;
• автоматическое устройство изменения углов опережения впрыска топлива.

Вал привода 2 (рис.1) ТНВД расположен внутри корпуса насоса. На валу устанавливается рабочее колесо 1 ТННД и шестерня привода регулятора с грузами 4. За валом 2, неподвижно в корпусе насоса, устанавливается кольцо с рамками 11 и штоком 12 привода автомата опережения впрыска топлива 13. Привод вала ТНВД осуществляется передачей от коленчатого вала. Поступательное движение плунжера обеспечивается кулачковыми дисками 10, а вращательное - валом ТНВД.

Автоматический регулятор частоты вращения (блок 3 на рис.2) включает в себя центробежные грузы 4 (рис.1), которые через муфту регулятора и систему рычагов воздействуют на дозатор 9 (рис.1), изменяя, таким образом, величину топливоподачи в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов.

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

Устройства топливоподачи и принцип подачи топлива в цилиндры

Общая схема топливоподачи

Схема системы топливоподачи показана на рисунке 3.

Топливо из бака 1 подкачивающим насосом подается по трубопроводу 2 в фильтр тонкой очистки 3, откуда засасывается топливным насосом низкого давления ТННД и, затем, направляется во внутреннюю полость ТНВД 4, где создается давление порядка 0,2 - 0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и, с помощью плунжера - распределителя, в соответствии с порядком работы цилиндров, подается в форсунки по трубопроводам 5. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунок и топливного фильтра сливается по трубопроводам 7 в топливный бак.

Охлаждение и смазка осуществляется самим топливом, поэтому фильтр должен задерживать частицы размером 3-5 мкм.

ТНВД подает в цилиндры дизеля строго дозированное количество топлива в определенный момент, в зависимости от нагрузки и скоростного режима.

Лопастной подкачивающий насос и система низкого давления

ТННД расположен в корпусе ТНВД на приводном валу и служит для забора топлива из топливного бака и подачи его во внутреннюю полость ТНВД. Схема устройства ТННД показана на рисунке 4.

Насос состоит из ротора 2 с 4-мя лопастями 3 и кольца 1 в корпусе ТНВД, расположенного эксцентрично по внешней стороне ротора. При вращении последнего, лопасти, под воздействием центробежной силы, прижимаются к внутренней поверхности кольца и создают камеры. Из данных камер топливо, также под давлением, по каналу поступает во внутреннюю полость корпуса ТНВД. Однако, часть топлива поступает на вход перепускного регулирующего клапана 5, который открывается и перепускает часть топлива на вход насоса, при давлении выше установленного.

Корпус 6 перепускного регулирующего клапана завернут по резьбе в корпус ТНВД. Внутри корпуса имеется поршень 9, нагруженный тарированной на определенное давление пружиной 8, второй конец которой упирается в пробку 7. Если давление топлива оказывается выше установленного значения, поршень 9 клапана открывает канал для перепуска части топлива на всасывающую часть насоса. Давление начала открытия перепускного клапана регулируется изменением положения пробки 7, т.е. величиной предварительной затяжки пружины 8.

Важную роль в обеспечении нормальной работы насоса играет сливной дроссель, установленный в выходном штуцере корпуса ТНВД. Жиклер диаметром 0,6 мм, через который топливо идет на слив, обеспечивает поддержание требуемого давления топлива во внутренней полости.

Перепускной клапан 5 в сочетании со сливным дросселем 5 (рис.1) обеспечивает заданную зависимость разности давлений в корпусе и на выходе насоса ТННД от частоты вращения вала ТНВД. Давление топлива во внутренней полости влияет на положение поршня автомата опережения впрыска.

Плунжер - распределитель и линия высокого давления.

Основным элементом, создающим высокое давление и распределяющим топливо по цилиндрам, является плунжер 7 (рис.1), который совершает возвратно-поступательное и вращательное движение по схеме: двигатель- вал ТНВД- кулачковая шайба- плунжер.

Путь топлива по насосу и элементы, обеспечивающие работу плунжера, показаны на рисунке 5.

Выступы-кулачки кулачковой шайбы 4 находятся в постоянном контакте с рамками, установленными на осях в неподвижном кольце 2. При вращении кулачковой шайбы каждый выступ, набегая на ролик, толкает плунжер вправо, а возвращение его обратно осуществляется двумя пружинами 5 (рис.6). Количество кулачков на кулачковой шайбе, как и число штуцеров 2 (рис.6) линии высокого давления с нагнетательными клапанами 4, соответствует количеству цилиндров.

Возвратные пружины, кроме того, препятствуют разрыву кинематической связи кулачок-ролик толкателя при больших ускорениях.

Форма кулачков-выступов шайбы определяет ход плунжера и скоростьего перемещения и, следовательно, характеристику давления и продолжительность впрыска.

Плунжер ТНВД создает давление топлива и распределяет его по цилиндрам при осуществлении следующих функциональных этапов процесса топливоподачи:

• впуск топлива;
• активный ход плунжера и впрыскивание;
• отсечка подачи;
• процесс закрытия нагнетательного клапана;
• разгрузка линии высокого давления.

Данные процессы топливоподачи в плунжере целесообразно проанализировать с помощью комплексной схемы (рисунок 7).

На верхней схеме (рис.а) показан процесс впуска, когда плунжер 1 находится в нижней мертвой точке. Затем осуществляется процесс сжатия и подачи топлива в линию высокого давления через распределительный паз 2 в плунжере (рис.б). Впускное отверстие при этом закрыто плунжером.

Конец активного хода определяется моментом открытия отверстий канала 6, т.е. положением дозирующей муфты (рис.в). Топливо при этом выходит во внутреннюю полость ТНВД и нагнетание прекращается. При дальнейшем повороте плунжера и его движении к НМТ впускное отверстие совмещается с соответствующей прорезью в плунжере, и топливо поступает в камеру высокого давления и центральный канал (рис.г.). Процесс формирования заряда топлива и последующего впрыскивания происходит в течении поворота плунжера на 90 градусов в 4-х цилиндровом двигателе.

Для осуществления процесса топливоподачи в плунжере выполнены впускные прорези и центральный канал для прохода топлива, распределительный паз и отверстие отсечки подачи, канал для переполнения топлива (для разгрузки линий ВД).

Автоматические регуляторы частоты вращения

АРЧВ (блок 3, рисунок 2) включает в себя собственно механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов, обеспечивающих связь регулятора и элементов настройки с дозирующей муфтой. Он служит для поддержания заданного регулируемого скоростного режима с заданной точностью.

Режим холостого хода означает работу двигателя без нагрузки. Таким образом, работа АЧРВ заключается в изменении величины топливоподачи при изменении нагрузки и постоянном положении рычага управления, т.е. педали акселератора. При этом формируется регуляторная характеристика данного скоростного режима. Всережимный автоматический регулятор обеспечивает регулирование двигателя во всем диапазоне рабочих режимов, а водитель задает требуемый скоростной режим, нажимая на педаль.

Всережимный регулятор

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

В верхней части силового рычага установлена пружина холостого хода 15, а между силовым и нажимным рычагом - пластмассовая пружина пусковой подачи 5. Рычаг управления 10 воздействует на рабочую пружину регулятора 13, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 14. Таким образом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирующей муфты определяется взаимодействием двух сил - силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, определяемой положением рычага управления и центробежной силы грузов, приведенной к муфте.

Корректоры топливоподачи

Корректирование топливоподачи осуществляется при необходимости увеличить максимальный крутящий момент путем увеличения подачи при уменьшении частоты вращения на так называемом режиме перегрузки (положительное корректирование) или уменьшить дымление дизеля.

Положительное корректирование необходимо для обеспечения заданного запаса крутящего момента дизеля.

Корректирование может быть осуществлено нагнетательным клапаном ТНВД или механическим корректором в регуляторе. С помощью механического корректора осуществляется также и отрицательное корректирование. Последнее обычно применяется в двигателях с целью уменьшения выброса сажи, а также в двигателях с турбонаддувом и ТНВД без корректора по давлению наддува.

Автоматические устройства в ТНВД VE

Распределительный ТНВД выполнен по модульной схеме и может быть укомплектован различными дополнительными устройствами. В соответствии с их функциями появляются дополнительные возможности для адаптации двигателя к различным условиям эксплуатации, позволяющие увеличить его приспособляемость и приемистость, снизить расход топлива и эмиссию токсичных компонентов, понизить шумность и улучшить холодный пуск.

Корректоры топливоподачи были рассмотрены выше. Кроме этого в насосах могут использоваться следующие устройства:

• LDA - корректор по давлению наддува, ограничивающий топливоподачу в зависимости от давления наддува;
• ADA - высотный регулятор, ограничивающий топливоподачу в зависимости в зависимости от атмосферного давления;
• LFB - автоматическое устройство, корректирующее угол опережения впрыска топлива в зависимости от нагрузки, для снижения шума;
• KSB - ускоритель холодного пуска;
• TAS - устройство, работающее в комбинации с KSB и препятствующее образованию дыма при пуске горячего двигателя.

Автомат опережения впрыска топлива

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

После начала впрыска требуется определенный момент времени для испарения топлива и образования горючей смеси. Таким образом, период задержки воспламенения зависит от цетанового числа топлива, степени сжатия, давления, температуры воздуха и характеристики впрыска и распыления топлива. Продолжительность периода задержки в градусах растет с увеличением частоты вращения. Следовательно, для того, чтобы обеспечить подготовку топливовоздушной смеси при увеличении скоростного режима, необходимо увеличить угол опережения впрыска. Для этого в топливном насосе устанавливается автоматическое устройство опережения впрыска (рис.9).

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

Работа происходит следующим образом. В исходном положении поршень автомата находится под действием пружины 9. Давление топлива во внутренней полости ТНВД возрастает пропорционально скоростному режиму двигателя и определяется регулировкой перепускного клапана низкого давления (3 на рис.1) и работой дросселя на выходе из насоса 5. Давление по каналу 5 (рис.9) передается в рабочий цилиндр автомата и поршень, под действием силы давления топлива, перемещается влево, преодолевая силу пружины 9. Осевое перемещение поршня, посредством шарнира 8 и стержня 4, передается кольцу с замками. Данное кольцо поворачивается и меняет свое положение относительно кулачковой шайбы 6 (рис.6), таким образом, что кулачки набегают на ролики 3 раньше, обеспечивая фазовое смещение на величину до 12 градусов по углу поворота кулачковой шайбы или до 24 градусов по углу поворота коленчатого вала.

Автоматическое устройство адаптации работы ТНВД по нагрузке

В ТНВД, оснащенных системой LFB, при уменьшении нагрузки с соответствующим увеличением частоты вращения, угол опережения впрыска уменьшается, а по мере увеличения нагрузки постепенно увеличивается. Посредством такой адаптации достигается более плавная работа двигателя, сопровождающаяся снижением шума на режимах холостого хода.

Данное устройство реализуется в ТНВД путем модификации муфты регулятора, вала регулятора и корпуса насоса (рис.10). Для этого в муфте регулятора 2 выполнено дополнительное поперечное отверстие, а в валу регулятора 7 продольный канал и два поперечных отверстия. Кроме того, в корпусе насоса выполнено сверление, посредством которого внутреннее пространство ТНВД может быть связано с линией впуска лопастного насоса низкого давления.

При увеличении скоростного режима поршень автомата опережения впрыска смещается в сторону увеличения угла подачи топлива (рис.9) из-за увеличения давления во внутреннем пространстве ТНВД, создаваемого ТННД. Посредством уменьшения давления во внутреннем пространстве ТНВД, которое обеспечивается LFB, достигается наибольшее смещение поршня автомата в сторону запаздывания угла опережения. Происходит это следующим образом.

Управляя педалью акселератора, водитель, задавая режим работы двигателя, устанавливает рычаг управления регулятора в некоторое положение. При уменьшении нагрузки частота вращения вала двигателя увеличивается, грузы регулятора 8 (рис.10) расходятся, муфта регулятора 2 перемещается вправо, воздействуя через рычаги 3 и 4, поворачивающиеся относительно оси М2, на дозирующую муфту 5, перемещая последнюю в сторону уменьшения подачи. Таким образом, образуется регуляторная характеристика с переходом на режим холостого хода при полном сбросе нагрузки.

При движении муфты регулятора 2 вправо, в определенный момент процесса регулирования, отверстие в муфте подходит к поперечному отверстию в валу и затем происходит совмещение отверстий. В результате этого часть топлива через каналы перетекает на всасывающую сторону ТННД. Из-за уменьшения давления топлива поршень автомата опережения впрыска возвращается назад поворачивая кольцо с роликами (2, 3 на рис.9) в направлении запаздывания. При увеличении нагрузки описанный выше процесс идет в обратном направлении.