7) Управление углом опережения впрыскивания топлива
Управление углом опережения впрыскивания топлива обеспечивает оптимальный угол опережения впрыскивания топлива в соответствии со всеми возможными режимами работы двигателя (частота вращения коленчатого вала, нагрузка, температура охлаждающей жидкости двигателя).
Устройство управления состоит из автомата опережения впрыскивания топлива, управляющего клапана автомата опережения впрыскивания топлива, датчика положения поршня автомата опережения впрыскивания топлива, вала тяги автомата опережения впрыскивания топлива, которые являются основными элементами устройства.
Управление углом опережения впрыскивания топлива
Электронный блок управления ТНВД содержит в памяти таблицу данных по необходимым моментам начала подачи топлива в соответствии с различными режимами работы двигателя (частота вращения коленчатого вала двигателя, нагрузка, тепловое состояние двигателя). Блок управления постоянно сравнивает оптимальное значение угла опережения впрыскивания топлива с действительной его величиной и, при наличии разницы, производит корректировку угла при помощи управляющего клапана автомата опережения впрыскивания топлива.
Действительное начало подачи топлива оценивается выходным сигналом датчика положения поршня автомата опережения впрыскивания поршня.
Автомат опережения впрыскивания топлива
Автомат опережения впрыскивания топлива передает осевое перемещение поршня автомата опережения впрыскивания топлива на кольцо с внутренним кулачковым профилем и дозирующую муфту в виде поворота стержня кольца с внутренним кулачковым профилем При повороте кольца с внутренним кулачковым профилем, изменяется и положение роликов радиальных плунжеров по отношению к кулачкам кольца, что, в свою очередь, изменяет угол опережения впрыскивания. В этот момент дозирующая муфта изменяет свою синхронизацию по отношению к кольцу с внутренним кулачковым профилем.
(1) Устройство
Автомат опережения впрыскивания топлива смонтирован на нижней части корпуса ТНВД под прямым углом по отношению к оси вала привода ТНВД В нем расположена камера низкого давления и камера высокого давления, а между ними располагается поршень автомата В камере низкого давления установлена пружина, которая всегда находится в сжатом виде.
Давление топлива во внутренней полости корпуса ТНВД поступает и в камеру высокого давления автомата опережения впрыскивания топлива. Это давление управляется управляющим клапаном автомата опережения впрыскивания топлива. Между управляющим клапаном и камерой высокого давления автомата опережения впрыскивания топлива установлен демпфирующий клапан Автомат опережения впрыскивания топлива соединяется с кольцом, имеющим внутренний кулачковый профиль, пальцем-поводком и с дозирующей муфтой валом тяги автомата опережения впрыскивания топлива.
(2) Принцип действия
Положение поршня автомата регулирования угла опережения впрыска топлива определяется перепадом давления между камерой высокого давления, которая сообщается каналом с полостью высокого давления внутри ротора, и камерой низкого давления. Со стороны камеры низкого давления на поршень еще воздействует давления пружины.
Равновесие между давлением топлива, поступающим в полость высокого давления автомата регулирования угла впрыскивания топлива и усилием пружины автомата может нарушаться. В процессе выравнивания давления поршень автомата перемещается. Перемещение поршня автомата поворачивает кольцо с внутренним кулачковым профилем посредством поводка кольца и поворачивает дозирующую муфту валом тяги автомата опережения впрыскивания топлива.
Если давление топлива из внутренней полости корпуса ТНВД, которое поступает в камеру высокого давления автомата опережения впрыскивания топлива становится больше, чем усилие пружины автомата, поршень автомата перемещается в направлении пружины и сжимает ее (направление увеличения опережения впрыскивания топлива). Это перемещение вызывает поворот кольца с внутренним профилем и дозирующей муфты в противоположном, по отношению к направлению вращения ТНВД, направлении. Вследствие этого, ролик радиального плунжера быстро достигает поверхности внутреннего кулачка кольца и, тем самым, обеспечивает более раннее опережение впрыскивание топлива.
В этом случае, автомат опережения впрыскивания топлива не управляет моментом опережения подачи топлива в соответствии с величиной давления, развиваемого в камере высокого давления автомата, которое поддерживается клапаном управления автоматом. С другой стороны, положение поршня автомата определяется датчиком положения поршня. Демпфирующий клапан прижимается к его седлу, если давление в камере высокого давления резко возрастает вследствие резкого нажатия водителем на педаль акселератора и реакции ТНВД на это воздействие.
Волна давления, проходит через калиброванное отверстие демпфирующего клапана, что защищает корпус и кольцевую уплотнительную прокладку клапана управления автоматом опережения впрыскивания топлива. Если же поршень автомата перемещается в сторону опережения впрыскивания топлива, демпфирующий клапан отходит от своего седла, что обеспечивает проход необходимого количества топлива.
Сила реакции образуется при сжатии топлива радиальными плунжерами от действия крутящего момента ТНВД и воздействует на кольцо с внутренним кулачковым профилем. Данная сила действует на поршень автомата и стремится переместить его в сторону момента запаздывания впрыскивания топлива.
Вал тяги автомата опережения впрыскивания топлива
Вал передачи временных параметров (timing link shaft) осуществляет механическую связь между кольцом с внут ренним кулачковым профилем и муфтой дозатора топлива. Таким образом осуществляется синхронизация временных параметров впрыскивания топлива.
Устройство
Вал передачи временных параметров (timing link shaft) состоит из кольца с внутренним кулачковым профилем, пластины тяги, шаровых цапф и дозирующей муфты. Две шаровых цапфы вала тяги автомата опережения впрыскивания топлива вставлены в пластину тяги и дозирующую муфту с одинаковым эксцентриситетом.
Принцип действия
Если положение кольца с внутренним кулачковым профилем изменяется (по углу) вследствие изменения положения поршня автомата опережения впрыскивания, дозирующая муфта изменяет свое положение на тот же угол посредством вала тяги автомата опережения впрыскивания. Вследствие этого, угол опережения впрыскивания изменяется только на величину (угол) смещения кольца с внутренним кулачковым профилем под действием изменения положения поршня автомата и поэтому начало и конец подачи топлива по отношению к кулачкам кольца остаются неизменными.
Если начальные положения кольца с внутренним кулачковым профилем и дозирующей муфты, связанные между собой валом тяги автомата, изменяются, начало подачи топлива по отношению к внутренним кулачкам кольца может быть изменено.
В ТНВД типа VRZ, при изменении положения прорези на пластине тяги, начальные положения кольца с внутренним кулачковым профилем и дозирующей муфты изменяются и регулирование предварительного перемещения производится на заводе-производителе топливных насосов.
Клапан управления автоматом опережения впрыскивания
Клапан управления автоматом опережения впрыскивания поддерживает высокое давление в камере автомата опережения впрыскивания посредством открытия и закрытия запорной иглы клапана.
Устройство
Клапан управления автоматом опережения впрыскивания состоит из корпуса клапана, иглы клапана, оболочки клапана, якоря магнита (подвижный железный сердечник), катушки, пластины фланца и электрического разъема; клапан устанавливается в нижней части корпуса ТНВД. В передней части клапана предусмотрено отверстие и игла клапана, имеющие устройство, сходное по конструкции, с распылителем форсунки.
Принцип действия
За счет быстро протекающих циклов открытия и закрытия отверстия иглой клапана, клапан управления автоматом опережения впрыскивания играет роль дросселирующего отверстия переменного сечения. Этот клапан постоянно следит за давлением в камере высокого давления автомата опережения впрыскивания и поэтому поршень автомата может быть установлен в любое необходимое положение от самой поздней до самой ранней подачи топлива. Клапан управления автоматом опережения впрыскивания управляется электронным блоком управления сигналом широтно-импульсной модуляции. Коэффициент заполнения - duty ratio определяется и задается электронным блоком управления двигателем.
Коэффициент заполнения (duty ratio) - есть отношение времени выключенного состояния клапана к максимально возможному времени управления (времени цикла управления).
При изменении коэффициента заполнения от 100% до 0%, угол опережения впрыска уменьшается.
Коэффициент заполнения (duty ratio) = t / Т х 100 (%)
Когда ток протекает по катушке клапана управления автоматом опережения впрыскивания, игла клапана открывается и топливо из камеры высокого давления автомата перетекает в камеру низкого давления через открывшееся отверстие клапана. В результате этого, давление в камере высокого давления падает и поршень автомата перемещается в сторону запаздывания угла опережения впрыскивания топлива до тех пор, пока не наступит равновесие между давлением в камере и силой упругости пружины автомата.
Если же ток не поступает к катушке клапана управления автоматом опережения впрыскивания, игла клапана закрыта, и проход между камерами высокого и низкого давления перекрывается.
В этом случае, давление топлива в камере высокого давления повышается, и поршень автомата перемещается в сторону увеличения угла опережения впрыскивания топлива.
Датчик положения поршня автомата регулировки угла опережения впрыскивания топлива (TPS)
Timer piston position sensor
Датчик TPS определяет положение поршня электронным способом.
Устройство
Датчик положения поршня автомата регулировки угла опережения впрыскивания топлива (TPS) состоит из стержня сердечника, катушки и каркаса катушки; весь узел устанавливается со стороны камеры низкого давления автомата опережения впрыскивания топлива ТНВД.
Принцип действия
В зависимости от положения стержня внутри катушек изменяется их индуктивность. А индуктивность катушки - одна из величин, которая определяет ее сопротивление электрическому току.
Положение сердечника (и поршня автомата) датчик определяет по изменению электрических параметров тестового сигнала, который приходит на обе катушки параллельно.