Обзор систем впрыска

Дизельные двигатели отличаются высокой экономичностью. Начиная с момента создания первого серийного ТНВД фирмы Воsсh в 1927 г., системы впрыска постоянно совершенствуются.

Дизели выпускаются в различных модификациях, в числе которых:

• силовые агрегаты для мобильных дизель-генераторов (до 10 кВт/цилиндр);

• быстроходные дизели для легковых и легких грузовых автомобилей (до 50 кВт/цилиндр);

• дизели для строительных, сельскохозяйственных и лесотехнических машин (до 50 кВт/цилиндр);

• дизели для тяжелых грузовых автомобилей, автобусов и тягачей (до 80 кВт /цилиндр);

• стационарные дизели, например для аварийных систем электроснабжения (до 160 кВт/цилиндр);

• дизели для тепловозов и судов (до 1000 кВт/цилиндр).

Требования

Большие ограничения по уровню эмиссии ОГ и уровню шума работы, наряду с обеспечением более низкого расхода топлива, постоянно формируют новые требования к системе впрыска дизельных двигателей.

Принципиально система впрыска должна обеспечивать хорошее смесеобразование в соответствии с заданным процессом сгорания топлива (непосредственный впрыск или разделенные камеры сгорания) и работу с высоким давлением (в настоящее время — от 350 до 2050 бар) в камере сгорания дизеля, а также дозировать при этом подачу топлива с максимальной точностью. Регулирование нагрузки и частоты вращения коленчатого вала дизеля производится изменением величины цикловой подачи топлива без дросселирования подаваемого воздуха.

Механические регуляторы частоты вращения коленчатого вала в системах впрыска для дизелей все более вытесняются электронными системами регулирования. Новые дизели легковых и грузовых автомобилей комплектуются исключительно такими системами.

Типы конструкций

Задача системы впрыска для дизелей состоит в том, чтобы подавать топливо под высоким давлением в камеру сгорания цилиндра в нужном количестве и в нужный момент.

Форсунки в зависимости от используемого процесса впрыскивания устанавливаются в основную или дополнительную камеру сгорания. Если форсунки механические, то они открываются при определенной величине давления топлива, единой для всей системы впрыска. Закрытие форсунок происходит при падении давления топлива. Основное различие между системами впрыска состоит в механизме создания высокого давления. Из-за последнего все компоненты системы должны быть прецизионно изготовлены из высокопрочных материалов и точно подогнаны друг к другу.

Рядные ТНВД

а) Стандартные рядные ТНВД типа РЕ

Рис. 7.1 принцип работы рядного ТНВД

Рядные ТНВД 9 (Рис 7.1) комплектуются плунжерными парами, состоящими из плунжера 4 и гильзы 1, по числу цилиндров двигателя. Плунжер смещается в направлении подачи встроенным в ТНВД кулачковым валом 7, приводимым от двигателя. Возвратная пружина 5 отжимает плунжер назад. Отдельные секции таких ТНВД располагаются, как правило, в ряд (поэтому насос и носит название «рядный»).

Когда верхний торец плунжера при движении вверх перекрывает впускное окно 2, давление начинает повышаться. Этот момент называется началом нагнетания. Плунжер продолжает двигаться вверх, создавая избыточное давление, под действием которого подвижная игла в форсунке открывает отверстие распылителя и топливо впрыскивается в камеру сгорания.

Когда регулирующая кромка 3 спиральной канавки плунжера открывает впускное окно, куда топливо через канавку может перетекать обратно, давление сбрасывается. Игла распылителя форсунки перекрывает отверстие, и впрыскивание заканчивается.

Ход плунжера между закрытием и открытием впускного окна называется активным ходом. Положение регулирующей кромки плунжера относительно впускного окна меняется поворотом плунжера вокруг своей оси рейкой ТНВД. Таким образом, изменяется величина активного хода, что позволяет регулировать величину цикловой подачи. Рейка управляется механическим центробежным регулятором или электрическим приводом.

б) Рядные ТНВД с дополнительной втулкой

Эти топливные насосы отличаются от обычных дополнительной втулкой 8 (рис.7.2) подвижно размещенной на плунжере. Изменяя ее расположение (и соответственно меняя положение впускного окна) с помощью исполнительного механизма, можно обеспечить «предход» — изменять ход 9 плунжера до закрытия впускного окна. Этим достигается возможность регулирования момента начала впрыскивания независимо от частоты вращения коленчатого вала.

Рис. 7.2 Принцип работы рядного ТНВД с дополнительной втулкой