Рядный многоплунжерный ТНВД с управляющей муфтой. Устройство и принцип действия

Рядные многоплунжерные ТНВД с управляющей муфтой отличаются от ТНВД стандартного типа именно наличием управляющей муфты (позиция 4), которая может скользить по плунжеру. Во всех других аспектах конструкция ТНВД одна и та же.

Рис. Рядный многоплунжерный ТНВД с управляющей муфтой Тип Н1000 (RP39) с электронным блоком управления (общий вид)

Управляющая муфта, которая скользит по плунжеру ТНВД 1 внутри полости 2, выполненной во втулке плунжерной пары, обеспечивает возможность изменения предварительной фазы активного хода плунжера для того, чтобы изменить момент начала подачи (то есть угол опережения впрыска) и, следовательно, начало впрыска топлива. По сравнению со стандартными рядными ТНВД в новых насосах реализуется второй регулируемый параметр впрыска топлива, который может быть с электронным управлением.

Рис. Механизм привода управляющей муфты:
1. Плунжер ТНВД; 2. Полость для управляющей муфты; 3. Сливное отверстие; 4. Управляющая муфта; 5. Рейка ТНВД (регулирование цикловой подачи топлива); 6. Вал управляющей муфты

Управляющая муфта в каждой втулке плунжерной пары имеет обычное сливное отверстие (окно) 3. Вал 6 привода муфты имеет рычаги, которые обеспечивают одновременное изменение положения управляющих муфт во всех секциях ТНВД. В зависимости от положения управляющей муфты (вверху или внизу) начало подачи топлива происходит с опережением или запаздыванием по отношению к кулачку. Величина цикловой подачи топлива затем определяется положением отсечной спиральной кромки, как и во всех стандартных рядных многоплунжерных ТНВД.

Рис. Рабочий цикл рядного многоплунжерного ТНВД с управляющей муфтой:
а. НМТ
b. Начало подачи
с. Конец подачи
d. ВМТ
1. Нагнетательный клапан; 2. Камера высокого давления (надплунжерная камера); 3. Втулка плунжерной пары; 4. Управляющая муфта; 5. Отсеченная спиральная кромка; 6. Контрольное отверстие начала подачи; 7. Плунжер ТНВД; 8. Пружина плунжера; 9. Роликовый толкатель; 10. Кулачок; 11. Сливное (отсечное) окно муфты.
h1. Предварительный ход плунжера (подъём плунжера до перекрытия контрольного отверстия)
h2. Активный ход плунжера
h3. Остаточный (холостой) ход плунжера

Начало подачи топлива

Как только плунжер (позиция 7) завершит предварительный ход h1, управляющая муфта 4 закроет контрольное отверстие 6 в плунжере. Начиная с этою момента, давление внутри камеры высокою давления 2 возрастает, и начинается геометрическая подача топлива.

Момент начала подачи и, следовательно, впрыска топлива изменяется при вертикальном перемещении управляющей муфты относительно плунжера. Когда управляющая муфта находится ближе к положению плунжера в ВМТ, ход плунжера до момента перекрытия контрольного отверстия 6 оказывается больше, и начало подачи, следовательно, происходит позднее, а когда управляющая муфта расположена ближе к НМТ плунжера, ход плунжера до перекрытия отверстия короче, и геометрическое начало подачи происходит раньше.

Форма кулачка ТНВД определяет скорость хода плунжера и, соответственно, характер подачи топлива (теоретическое количество подаваемого топлива на градус поворота кулачкового вала ТНВД), также как и давление впрыска топлива.

Отсечка подачи (слив топлива)

Активный ход плунжера h2, заканчивается, когда спиральная отсечная кромка в плунжере (позиция 5) перекроет сливное окно 11 в управляющей муфте, что приведёт к падению давления. Поворот плунжера при перемещении рейки ТНВД изменяет момент, при котором это происходит и, следовательно, количество подаваемого топлива таким же образом, как и в обычных рядных многоплунжерных ТНВД.

Электронная система управления

По входным сигналам, полученным от датчиков и генераторов импульсов, электронный блок управления (позиция 5) рассчитывает необходимые настройки ТНВД. После этого EDC посылает соответствующие электрические сигналы исполнительным механизмам (приводам) для осуществления начала подачи (1) и регулирования величины цикловой подачи ТНВД (4).

Управление моментом начала подачи топлива

Момент начала подачи топлива регулируется замкнутой электронной системой управления (системой управления с обратной связью). Датчик перемещения иглы форсунки, установленный в одной из форсунок (обычно в первом цилиндре) посылает в электронный блок управления сигнал о действительном моменте начала впрыска топлива. Эта информация используется для определения действительного момента начала впрыска в градусах поворота коленчатого вала двигателя, что в свою очередь может затем сравниваться с установочным значением этой величины с последующей регулировкой, выполняемой по электрическому сигналу, посылаемому исполнительному механизму начала подачи топлива.

Исполнительный механизм (привод) начала подачи топлива является «структурно жёстким». По этой причине можно отказаться от специального датчика обратной связи. Структурная жёсткость означает, что направления действия сил электромагнита и пружины всегда имеют точно определённую точку пересечения, то есть эти силы всегда находятся в равновесии. Таким образом, линейное перемещение якоря электромагнита пропорционально силе электрического тока, что эквивалентно действию обратной связи в замкнутой системе управления.

Рис. Рядный многоплунжерный ТНВД с управляющей муфтой Тип Н1 (RP43) с электронным блоком управления:
1. Исполнительный механизм подачи топлива; 2. Пружина сжатия; 3. Датчик перемещения рейки ТНВД; 4. Исполнительный механизм (привод) перемещения рейки ТНВД (регулирование цикловой подачи топлива); 5. Электронный блок управления; 6. Конус вала для привода от двигателя; 7. Кулачковый вал ТНВД; 8. Управляющая муфта; 9. Плунжер ТНВД; 10. Нагнетательный клапан.

Регулирование величины цикловой подачи топлива

Требуемое количество впрыскиваемого топлива, то есть величина цикловой подачи, которая рассчитывается микропроцессором в электронном блоке управления, устанавливается замкнутой системой электронного управления. Электронный блок управления точно определяет необходимую величину перемещения рейки ТНВД и получает от датчика 3 контроля хода рейки сигнал о действительной величине её перемещения. После этого электронный блок управления снова рассчитывает величину управляющего электрического сигнала, которая требуется для достижения требуемой настройки исполнительного механизма перемещения рейки. Таким образом, осуществляется постоянное корректирование действительного положения привода для согласования его с установочным значением (управление в замкнутом контуре с обратной связью). По причине обеспечения безопасности пружина сжатия 2 перемещает рейку ТНВД обратно в положение «нулевой подачи» каждый раз, когда электропитание на исполнительный механизм не подаётся.