ТНВД оборудован топливоподкачивающим насосом низкого давления, автоматической муфтой опережения впрыска топлива и двухрежимным или всережимным механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя. Каждый цилиндр двигателя обслуживается отдельным ТНВД. Для удобства работы и обслуживания все они собраны в общем корпусе и именуются секциями топливного насоса высокого давления.
Общее устройство ТНВД. Основными деталями ТНВД (рис. 9.7) является корпус 16, внутри которого на шариковых подшипниках 18 и 25 установлен кулачковый вал 19. Каждая секция насоса имеет втулку плунжера 8 и плунжер 7. Над втулкой плунжера установлен нагнетательный клапан 6. Втулка плунжера, плунжер и нагнетательный клапан с седлом изготовлены с высокой точностью и представляют собой прецизионные пары, заменять одну деталь на другую в этой паре не допускается. Замену можно производить только в комплекте. К верхнему торцу втулки плунжера штуцером прижато седло нагнетательного клапана. К резьбовому концу штуцера с помощью накидной гайки прикреплен топливопровод высокого давления. Второй конец этого трубопровода соединен с форсункой. Плунжер через роликовый толкатель 15 опирается на кулачки кулачкового вала. Плунжер имеет возвратную пружину 14. Пружина своим нижним концом через разрезную шайбу действует на плунжер, а верхний конец упирается через шайбу в корпус. На втулке плунжера имеются впускное и перепускное отверстия. Для изменения количества подаваемого в цилиндр топлива на плунжере сделана винтовая проточка, а также продольное сверление с выходом радиального сверления в верхнюю часть винтовой проточки. Для управления подачей топлива имеется зубчатая рейка 12 и зубчатый сектор 11, находящиеся в зацеплении. Кулачковый вал получает вращение от муфты 29 привода топливного насоса.
Рис. 9.7. Топливный насос высокого давления: 1 - рычаг корректора пусковых подач; 2 - фирменная табличка; 3 - вытеснитель топлива; 4 - штуцер топливного насоса; 5 - пружина нагнетательного клапана; 6 - нагнетательный клапан; 7 - плунжер; 8 - втулка плунжера; 9 - винты выпуска воздуха; 10 - поворотная втулка плунжера; 11 - зубчатый сектор; 12 - зубчатая рейка; 13 - регулировочные прокладки; 14 - пружина; 15 - толкатель; 16 - корпус насоса; 17 - ролик толкателя; 18, 25 - шариковые подшипники; 19 - кулачковый вал; 20 - крышка насоса; 21 - отводящий масляный канал; 22 - опора кулачкового вала; 23 - подводящий масляный канал; 24 - топливоподкачивающий насос; 26 - уплотнительная манжета; 27 - крышка подшипника; 28 - муфта опережения впрыскивания топлива; 29 - муфта привода топливного насоса
Работа секции ТНВД
Каждая секция работает от кулачка распределительного вала 1 (рис. 9.8). На кулачок опирается ролик 3 толкателя 4, помещенного в корпус 2 насоса. На пяту 5 толкателя опирается плунжер 10. К толкателю плунжер прижимается пружиной 7. Пружина одним концом упирается в опорную шайбу 8, а через нее в опорную втулку 9. Другой конец пружины опирается на тарелку 6. Тарелка имеет разрез, а плунжер — кольцевую проточку для этой тарелки. Плунжер входит во втулку плунжера 13. Втулка имеет впускное отверстие 12 и перепускное отверстие 20.
Рис. 9.8. Секция ТНВД: 1 - кулачок распределительного вала; 2 - корпус насоса; 3 - ролик толкателя; 4 - толкатель; 5 - пята толкателя; 6 - тарелка пружины; 7 - пружина; 8 - опорная шайба; 9 - опорная втулка; 10 - плунжер; 11 - штифт; 12 - впускное отверстие; 13 - втулка плунжера; 14 - нагнетательный клапан; 15 - штуцер; 16, 21 - уплотнительные кольца секции; 17 - корпус секции насоса; 18 - шайба; 19 - спиральная канавка плунжера; 20 - перепускное отверстие; 22 - рейка; 23 - поворотная втулка плунжера
Над втулкой плунжера устанавливается штуцер 15 нагнетательного клапана 14. Плунжер имеет поворотную втулку 23 и зубчатую рейку 22. Для изменения количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, на плунжере имеется спиральная канавка 19, а также внутренний продольный канал с выходом через радиальное сверление в верхнюю часть спиральной канавки.
Для дальнейшего рассмотрения работы секции ТНВД переходим к рис. 9.9. При сбегании кулачка распределительного вала с роликового толкателя толкатель опускается. Под действием пружины вслед за толкателем опускается и плунжер. При опускании плунжер сначала открывает впускное отверстие 1 во втулке 2 плунжера, через которое за счет давления, создаваемого подкачивающим насосом, внутрь втулки поступает топливо.
Рис. 9.9. Плунжерные пары: а - схемы работы секции ТНВД; б - схемы изменения количества подаваемого топлива; I - впуск топлива; II - начало подачи; III - конец подачи; IV - максимальная подача; V - половинная подача; VI - отсутствие подачи; 1 - впускное отверстие; 2 - втулка плунжера; 3 - плунжер; 4 - надплунжерное пространство; 5 - разгрузочный поясок нагнетательного клапана; 6 - нагнетательный клапан; 7 - седло нагнетательного клапана; 8 - штуцер; 9 - пружина нагнетательного клапана; 10 - канал подвода топлива; 11 - спиральная канавка на плунжере; 12 - канал отвода топлива; 13 - перепускное отверстие; 14 - осевое отверстие в плунжере; 15 - диаметральное отверстие в плунжере
После открытия перепускного отверстия 13 излишки топлива через канал отвода топлива 12 возвращаются в топливный бак. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок начинает набегать на роликовый толкатель и поднимает его, а вместе с ним поднимается плунжер. При подъеме плунжер сначала закрывает перепускное отверстие 13, а затем и впускное отверстие 1. Моментом закрытия этого отверстия определяется начало подачи топлива к форсунке.
После закрытия впускного отверстия давление топлива в надплунжерном пространстве возрастает, и, когда оно достигает величины 1,6...1,8 МПа (16...18 кгс/см2), нагнетательный клапан 6, сжимая пружину 9, отходит от седла клапана 7, и топливо по трубопроводу высокого давления поступает к форсунке. При дальнейшем движении плунжера вверх давление в топливопроводе возрастает, и при достижении величины 16...19 МПа (160...190 кгс/см2) происходит впрыск топлива форсункой в камеру сгорания. Продолжая движение вверх, плунжер своей винтовой спиральной канавкой 11 открывает перепускное отверстие 13 во втулке, соединенное с отводным каналом 12. При открытии выходного канала топливо из надплунжерного пространства через осевое отверстие 14 в плунжере и диаметральное отверстие 15 отводится в топливный бак. Давление топлива над плунжером резко уменьшается нагнетательный клапан под действием пружины закрывается. При опускании клапана до посадки на седло происходит увеличение объема пространства за клапаном и резкое падение давления в трубопроводе. Этим обеспечивается быстрая посадка в седло иглы распылителя форсунки и резкая отсечка подачи топлива в цилиндр.
Количество подаваемого плунжером топлива определяется длиной хода нагнетания, который изменяется поворотом плунжера относительно втулки, т. е. изменением положения спиральной канавки 11 на плунжере относительно канала отвода топлива 12. Чем раньше спиральная канавка совпадает с каналом отвода топлива, тем меньше топлива будет впрыснуто в цилиндр и, следовательно, будет меньше частота вращения коленчатого вала двигателя, и наоборот.
Остановка работающего двигателя осуществляется с помощью тросика, который связан с рычагом останова и кнопкой управления, размещенной в кабине водителя. Для того чтобы остановить работающий двигатель, нужно до отказа вытянуть кнопку останова двигателя. Рычаг останова при этом поворачивается и через палец воздействует на рычаг выключения подачи. Рычаг, перемещаясь, воздействует на рычаг регулятора и рейки посредством пальцев и рычага реек. Рейки выводятся в положение выключения подачи, и двигатель останавливается.