7.17. Действие топливного насоса высокого давления (ТНВД)

На рисунке слева изображен ТНВД Bosch, справа — ТНВД Roto. Устройство отключения соленоидного управления (2) прерывает подачу топлива к насосу при выключенном зажигании. Если Вы хотите провернуть двигатель стартером, то нужно разъединить электрический контакт (1), чтобы двигатель не завелся. Далее цифрами обозначены:

3 — кулачковый диск «тяги ручного управления акселератором» для включения микропереключателей рециркуляции отработанных газов и полной нагрузки;
4 — микропереключатель рециркуляции отработавших газов;
5 — переключатель полной нагрузки.

Лопастной топливо-подкачивающий насос

Главным элементом в распределительном ТНВД является лопастной топливоподкачивающий насос. Он всасывает топливо из идущего от фильтра трубопровода. Колесо насоса, в которое вставлены передвижные ползуны, расположено в круглом отверстии корпуса. При повороте звездочки насоса между ползунами всегда остается некоторый объем, который затем уменьшается в сторону нагнетания насоса, то есть к выходу. Находящаяся в этом объеме жидкость, таким образом, принудительно выдавливается.

Лопастным топливоподкачивающим насосом топливо подается под давлением в корпус топливного насоса высокого давления. Там находится на том же вале, что и лопастной топливоподкачивающий насос — распределительный плунжер ТНВД, от названия которого распределительный топливный насос высокого давления и получил свое имя.

Распределительный плунжер ТНВД и кулачковый диск

Секрет распределительного плунжера ТНВД состоит в том, что он имеет множество отверстий и выемок. Таким образом, он может осуществлять две свои основные функции — наполнение и разбрызгивание.

Принцип действия: во время наполнения щелевой шлиц распределительного плунжера располагается напротив наполнительного отверстия. Топливо от лопастного насоса под давлением поступает в свободное место в поршне и перед поршнем. Распределительный плунжер ТНВД проворачивается далее. Наполнительное отверстие снова закрывается. Наполнение закончено.

Теперь в действие вступают 2 других элемента конструкции. Распределительный плунжер ТНВД связан со шкивом, на котором расположены 4 выступа. Это кулачковый диск; он движется против контр-опоры, которая несет 4 обката на таком же интервале, что и выступы на дисковом кулачке, для уменьшения трения. Это роликовое кольцо. Затем происходит разбрызгивание: кулачковый диск движется по роликовому кольцу. Если его выступы достигли обкатов, то кулачковый диск выжимает распределительный плунжер ТНВД вперед. Это происходит в тот момент, когда следующее отверстие в распределительном плунжере совпадает с каналом выпускного отверстия к форсунке. Топливо может вытекать только в направлении того цилиндра, в котором происходит сжатие и воспламенение. Благодаря движению распределительного плунжера ТНВД вперед уменьшается объем свободного пространства перед ним. Уже находящееся под давлением топливо и поступает к форсунке. Процесс впрыска в цилиндре закончен. Коленчатый вал и топливный насос высокого давления (ТНВД) проворачиваются дальше. Распределительный плунжер ТНВД скользит назад, и из наполнительного отверстия поступает топливо.

Распределительный плунжер ТНВД поворачивается к каналу выпускного отверстия для следующего цилиндра. Выступы кулачкового диска снова зацепляются за ролики кольца обката. Распределительный плунжер ТНВД нажимается вперед, и топливо впрыскивается под давлением.

Устройство отключения соленоидного управления

Прежде чем дизельное топливо поступит в наполнительное отверстие распределительного плунжера ТНВД, оно проходит электрический клапан с электромагнитным переключением — устройство отключения соленоидного управления. Оно включается при повороте ключа зажигания в первую позицию и освобождает путь для топлива. При выключении двигателя поступление электричества прерывается пусковым выключателем. Устройство отключения соленоидного управления закрывает при этом канал поступления топлива, и двигатель останавливается. Другой возможности для выключения дизеля, кроме глушения или закупоривания шноркеля воздушного фильтра или выхлопа, не существует.

Центробежный регулятор

Чтобы регистрировать различные рабочие режимы двигателя и создавать таким образом возможность для подачи необходимого количества топлива для впрыска, в топливном насосе высокого давления установлен центробежный регулятор, который также иногда называют всережимным регулятором частоты вращения. Его грузы отжимаются в зависимости от частоты оборотов двигателя наружу. Грузы воздействуют через рычажный механизм на регулирующую втулку, которая открывает отверстие в распределительном плунжере ТНВД для отвода лишнего топлива. Если частота оборотов двигателя резко увеличивается по отношению к положению педали газа, то регулятор открывает упомянутое отверстие, и частота оборотов снова уменьшается. При пуске двигателя это отверстие полностью закрыто. Двигатель получает максимальное количество топлива, но только до тех пор, пока не будет достигнута заданная частота оборотов холостого хода. Затем регулятор снова начинает работать.

То же самое происходит на холостом ходу и при неполной нагрузке. Центробежный регулятор уравнивает положение педали управления подачей топлива и частоту вращения двигателя посредством описанной выше механики. Если соотношение между положением педали газа и частотой оборотов достигнуто, то начинается отвод излишков топлива. Максимальное количество оборотов двигателя также ограничивается центробежным регулятором. Если обороты двигателя превышают максимально допустимый предел, то центробежный регулятор открывает отверстие для отвода излишка топлива. Двигатель благодаря этому работает, не превышая максимально допустимый предел.

Электромагнитная муфта опережения впрыска топлива

С увеличением частоты оборотов топливо должно впрыскиваться раньше, чтобы своевременно произошло зажигание. Это опережение момента зажигания осуществляет муфта опережения впрыска топлива. Она также установлена в топливном насосе высокого давления .
Если частота оборотов двигателя увеличивается, то лопастной топливоподкачивающий насос также вращается с увеличением оборотов в топливном насосе высокого давления. Благодаря этому давление топлива повышается, и это используется муфтой опережения впрыска топлива. Давление топлива воздействует на плунжер и двигает его, сжимая пружину. Роликовое кольцо жестко связано с этим плунжером. При увеличении давления топлива — при более высокой частоте вращения — плунжер проворачивает роликовое кольцо вокруг его оси. Кулачки кулачкового диска вследствие этого раньше воздействуют на ролики; таким образом, впрыск происходит раньше. При уменьшении частоты вращения плунжер немного отстает и, соответственно, вместе с ним роликовое кольцо.

Устройство пуска холодного двигателя

Гидравлический акселератор пуска холодного двигателя на топливном насосе высокого давления Bosch состоит из ограничительного клапана (1), редукционного клапана (3) и нагреваемого с помощью электричества термоэлемента с расширяющимся материалом (4). Если частота оборотов непрогретого двигателя превышает 2000 об/мин., то открывается шариковый клапан (2) и нормализует повышенное давление топлива.

Холодный двигатель заводится лучше, если топливо будет раньше впрыскиваться в горячий сжатый воздух. При этом машина лучше ускоряется в первой фазе работы непрогретого двигателя, и благодаря этому устройству практически полностью отсутствует надоедливый синий выхлопной дым при запуске. Упомянутый акселератор пуска холодного двигателя работает в топливном насосе высокого давления, как муфта опережения впрыска топлива. Он воздействует посредством давления топлива на плунжер муфты опережения впрыска топлива и отжимает его назад. Роликовое кольцо поворачивается вследствие этого примерно на 2,5 ° в направлении «опережения». Устройство пуска холодного двигателя состоит из установленного сбоку в ТНВД клапана, который непосредственно связан с ввинченным в корпус клапана, нагреваемым с помощью электричества, термоэлементом. После пуска двигателя термоэлемент увеличивается в размере и открывает клапан. Вследствие этого давление впрыска снижается до средней нормы, и акселератор пуска холодного двигателя после этого уже не работает. Это происходит в зависимости от температуры окружающего воздуха через 30—180 секунд.

При температуре охлаждающей жидкости более 65 °C и, соответственно, температуры топлива более 45 °C или 67 °C (в зависимости от типа топливного насоса высокого давления акселератор пуска холодного двигателя остается выключенным. Если обороты увеличиваются больше 2000 об/мин., то клапан открывается уже без участия акселератора пуска холодного двигателя.

Регулятор «быстрого» холостого хода

Для комфорта топливный насос высокого давления дополнительно к акселератору пуска холодного двигателя имеет устройство для увеличения частоты оборотов. Таким образом, удается избежать надоедливого биения и вибрации на холостом ходу у холодного двигателя.

Для этого ограничитель оборотов холостого хода снабжен вторым рычагом, который связан через маленький тросик Боудена с винченным в корпус двигателя, обогреваемым охлаждающей жидкостью, восковым термостатом. На холодном двигателе (температура охлаждающей жидкости ниже 15 °C) с помощью этого рычага частота вращения на холостом ходу увеличивается до 1100—1200 об/мин. С нагревом двигателя воск в термостате расплавляется и расширяется. Натяжение тросика ослабевает, и рычаг холостого хода подходит к ограничителю нормального количества оборотов холостого хода.