Матеріал з Енциклопедія журналу "За кермом"
Найскладнішим і дорогим пристроєм системи живлення дизеля є паливний насос високого тиску (ТНВД). При створенні перших стаціонарних двигунів Рудольф Дизель з'ясував, що для надійного самозаймання палива воно повинне подаватися в циліндр під високим тиском. У його конструкціях для цього використовувався потужний і громіздкий компресор. У 20-і роки. Роберт Бош розробив компактний і надійний ТНВД. Перший серійний ТНВД для вантажного автомобіля був випущений фірмою Bosch ще в 1927 році, а в 1936 був налагоджений випуск ТНВД для легкових автомобілів.
ТНВД не тільки створює тиск палива, але і розподіляє його по форсунках відповідних циліндрів відповідно до порядку роботи двигуна. Форсунки з'єднуються з ТНВД трубопроводами високого тиску. Форсунки входять своєю нижньою частиною - розпилювачами - в камери згоряння. Розпилювачі мають дуже маленькі отвори, необхідні для того, щоб паливо надходило в камеру згоряння в дрібно розпиленому вигляді і легко запалало.
Момент часу уприскування палива визначається кутом випередження впорскування. Форсунки і ТНВД - пристрої прецизійної точності. Штифти форсунок і плунжери ТНВД змащуються дизельним паливом, яке надходить в процесі роботи.
Регулювання подачі палива в ТНВД з рядним розташуванням плунжерних пар:
1 - з паливного каналу;
2 - до форсунки;
3 - втулка;
4 - плунжер;
5 - нижня регулююча спіральна виїмка;
6 - вертикальна канавка
Перші ТНВД були схожі на мініатюрні рядні двигуни. Кулачковий вал, що приводився в дію від колінчастого вала двигуна, з числом виступів, відповідно до кількості циліндрів, впливав на серію плунжерних пар (поршневих насосів високого тиску). З 1960 р дизелі легкових автомобілів використовують ТНВД роторного типу. Роторний ТНВД являє собою пристрій з обертовим кулачковим валом, що має один виступ, який впливає на плунжерні пари, розташовані радіально, число яких також відповідає числу циліндрів двигуна. Такі насоси називаються розподільними. Вони відрізняються від рядних компактністю і меншою собівартістю в виробництві. Механічні пристрої (а останнім часом електронні), вбудовані в насос, регулюють момент уприскування, повертаючи вперед або назад кулачковий вал, і подачу палива, за допомогою відсічних клапанів. скидають тиск, коли впорснути достатню кількість палива. Слід зазначити, що початок впорскування має бути точно встановлено за часом, в межах ± 1 ° повороту колінчастого вала, з метою підтримки оптимальної витрати палива і токсичності відпрацьованих газів.
Плунжерная пара являє собою поршень (плунжер) і циліндр (втулка) невеликого розміру. Плунжер і втулку виготовляють з високоякісної сталі з високою точністю і в процесі виготовлення індивідуально притирают один до одного, щоб забезпечити мінімальний зазор в сполученні. У втулці на різному рівні просвердлені два отвори. Через один отвір (впускний) паливо надходить, а через інше (випускне) відводиться. У многоплунжерние насосі число плунжерних пар дорівнює числу циліндрів двигуна і кожна пара постачає паливом певний циліндр.
Схема роботи плунжерній пари:
I - впуск палива (наповнення);
II - початок руху плунжера вгору;
III - момент початку нагнітання;
IV - момент відсічення подачі;
А - відсічна кромка;
Б - перепускний вікно;
В - впускний вікно;
Г - надплунжерний простір;
Д - розвантажувальний поясок;
Е - запірна частина клапана;
1 - кулачок;
2 - штовхач;
3 - плунжер;
4 - втулка плунжера;
5 - нагнітальний клапан;
6 - пружина клапана
Плунжерні пари встановлені в корпусі ТНВД, в якому є канали для підведення і відведення палива. Кожен плунжер на бічній поверхні має спеціальну спіральну канавку - відсічну кромку. У нижній частині корпусу ТНВД на підшипниках кочення встановлений кулачковий вал, який приводиться від колінчастого вала двигуна. Все плунжери за допомогою пружин притискаються до відповідних кулачкам. При обертанні кулачкового вала кулачки в певній послідовності переміщують плунжери всередині втулок. При русі плунжера вгору він спочатку закриває випускний отвір у втулці, а потім впускне.
Конструкція многодирчатий форсунки:
1 - корпус розпилювача;
2 - голка;
3 - гайка;
4 - установочні штифти;
5 - проставка;
6 - штанга;
7 - корпус форсунки;
8 - кільце ущільнювача;
9 - штуцер;
10 - фільтр;
11 - ущільнююча втулка;
12 - регулювальні прокладки;
13 - наполеглива прокладка;
14 - пружина
Під тиском палива відкривається нагнітальний клапан, що знаходиться зверху гільзи, і паливо надходить через трубопроводи високого тиску до відповідних форсунок.
Всередині форсунки розташована голка, яка зверху поджимается пружиною і закриває палива прохід до отворів розпилювача. Під дією тиску палива голка піднімається, стискаючи пружину, і паливо починає впорскуватися через розпилювач в камеру згоряння. Процес впорскування припиняється в момент, коли канавка отсечной кромки плунжера співпаде з випускним отвором в гільзі. У цей момент відбувається різке падіння тиску палива і голка форсунки закриває розпилювач, не допускаючи підтікання палива.
Якщо повертати плунжер всередині гільзи, то через нахилу отсечной кромки буде змінюватися момент закінчення подачі палива, а отже, і кількість цього палива. Для повороту плунжерів на кожному з них закріплена шестерня, яка перебуває в зачепленні із зубчатою рейкою. Рейка пов'язана механічним приводом з педаллю акселератора. Тому натиснення педалі викликає переміщення рейки, яка одночасно повертає всі плунжери і змінює кількість палива, що надходить в циліндри двигуна. Для того щоб заглушити дизель, необхідно припинити подачу палива. В цьому випадку всі плунжери повертаються в положення, при якому відсічна кромка постійно з'єднується з випускним отвором. При зміні частоти обертання колінчастого вала необхідно змінювати момент початку подачі палива в циліндри. З цією метою на кулачковому валі ТНВД встановлена відцентрова муфта випередження впорскування палива. Усередині муфти є важки, які при збільшенні оборотів колінчастого вала розходяться під дією відцентрових сил і провертають кулачковий вал по фазі щодо приводу. Збільшення частоти обертання колінчастого вала двигуна призводить до більш раннього початку впорскування, а зменшення - до більш пізнього.
Розподільчий ТНВД з аксіальним рухом плунжера і компенсатором тиску у впускному трубопроводі (LDA)
У одноплунжерний ТНВД використовується тільки одна плунжерні пара, а подача порцій палива до форсунок різних циліндрів дизеля здійснюється за допомогою спеціального обертового розподільника. Такі насоси називаються також розподільними. Розподільні ТНВД більш компактні, їх маса менше, але плунжеру доводиться працювати з більшою частотою ходів і довговічність таких насосів нижче.