Механизм опережения впрыскивания в дизеле

Механизм опережения впрыскивания в дизеле

 

Благоприятное протекание процесса сго­рания топлива н более полная отдача дизе­ля достигаются тогда, когда топливо впры­скивается в цилиндр при определенном положении коленчатого вала (или порш­ня). Следовательно, момент начала подачи топлива должен варьироваться сообразно изменению частоты вращения коленчато­го вала. При этом следует учитывать два важных фактора — задержку впрыскива­ния и период задержки воспламенения.

 

Задержка впрыскивания

 

Нагнетание топлива начинается после пе­рекрытия управляющего отверстия в плунжере-распределителе (начало подачи). Создается волна давления топлива, кото­рая, дойдя до форсунки, обеспечивает впрыскивание топлива в цилиндр через распылитель (момент начала впрыскива­ния). Эта волна давления перемещается по магистрали высокого давления со скоро­стью звука, поэтому необходимое время распространения давления зависит не от частоты вращения коленчатого вала, а от длины магистрали и скорости распростра­нении звука в дизельном топливе (около 1500 м/с). Бее вместе взятое определяет требуемое время между моментом начала подачи и моментом начала впрыскивания и называется задержкой впрыскивания.

Естественно, что начало впрыскива­ния происходит после начала подачи. Из-за этого эффекта форсунка (относитель­но положения коленчатого вала) при большей частоте вращения коленчатого вала открывается позже, чем при мень­шей частоте вращения. В связи с этим требуется корректировка подачи путем изменения опережения ее начала в зави­симости от частоты вращения коленчато­го вала или вала ТНВД.

 

Период задержки воспламенения

 

Пример HTML-страницы

После попадания в цилиндр топливу тре­буется определенное время, чтобы перей­ти в газообразное состояние и образо­вать пригодную для воспламенения смесь с воздухом. Необходимый для этого вре­менной интервал между началом впры­скивания и началом сгорания называется периодом задержки воспламенения.

 

Протекание тактов сжатия и рабочего хода при полной нагрузке и малой частоте вращения

рис. «Протекание тактов сжатия и рабочего хода при полной нагрузке и малой частоте вращения» 1. Давление сгорания; 2. Давление сжатия. FB — начало подачи; SB — начало впрыскивания; SV — задержка впрыскивания; VB — начало сгорания; ZV — задержка воспламенения; SE — конец впрыскивания; VE — конец сгорания; НМТ — нижняя мертвая точка поршня; ВМТ — верхняя мертвая точка поршня.

 

Период задержки воспламенения за­висит от:

  • Воспламеняемости дизельного топ­лива (что определяется цетановым числом);
  • Степени сжатия дизеля;
  • Температуры всасываемого воздуха;
  • Характеристик распыливания топ­лива.

 

Как правило, длительность периода задержки воспламенения по времени со­ставляет несколько миллисекунд.

При постоянном моменте начала впрыскивания и увеличивающейся часто­те вращения угол поворота коленчатого вала между началом впрыскивания и на­чалом сгорания растет, гак что момент на­чала сгорания топлива по отношению к положению поршня наступает при раз­ных частотах вращения не в один и тот же момент. Чтобы компенсировать задержки впрыскивания и воспламенения, момент начала подачи топлива может изменяться в зависимости от частоты вращения с по­мощью находящегося в ТНВД гидравли­ческого устройства опережения впрыски­вания. Этим достигается более благопри­ятное протекание процесса сгорания и обеспечивается более высокая мощность дизеля на всех режимах работы.

 

Конец подачи и сгорания

 

После открытия управляющего отвер­стия плунжера-распределителя высокое давление в ТНВД падает (конец подачи), и распылитель форсунки закрывается (конец впрыскивания). После этого за­канчивается сгорание топлива. Конец подачи опосредованно зависит от угла опережения впрыскивания, поскольку он связан с моментом начала подачи и положением регулирующей втулки.

 

Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и гидравлическим устройством опережения впрыскивания

рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и гидравлическим устройством опережения впрыскивания» 1. Роликовое кольцо; 2. Ролик; 3. Опора; 4. Палец; 5. Поршень устройства опережения впрыскивания; 6. Кулачковая шайба; 7. Плунжер распределитель.

 

Конструкция

 

Гидравлическое устройство опережения впрыскивания расположено в корпусе ТНВД, в нижней его части (рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и гидравлическим устройством опережения впрыскивания» и «Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания»).

 

Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания

рис. «Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания» а — исходное положение Ь — положении пои эксплуатации. 1. Корпус ТНВД; 2. Роликовое кольцо; 3. Ролик; 4. Палец; 5. Канал в поршне гидравлического устройства; 6. Крышка; 7. Поршень гидравлического устройства; 8. Опора4 9. Пружина. α — угол поворота роликового кольца.

 

 

Поршень 7 (рис. «Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания»), регулирующий момент начала впрыскивания, переме­щается по камере, расположенной попе­рек продольной оси корпуса 1 ТНВД. С обеих сторон камера закрывается крыш­ками 6. Через канал 5 в поршне проходит топливо, а с противоположной стороны поршня расположена пружина 9. Пор­шень соединен с роликовым кольцом 2 через опору 8 и палец 4.

 

Принцип действия

 

Под действием предварительного натя­жения пружины поршень гидравличе­ского устройства находится в исходном положении (рис. «Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания» а). При работе клапан регулирования давления (см. рис. «Гидравлический корректор» ниже) поддерживает внутри ТНВД давле­ние топлива, пропорциональное частоте вращения. Пружина со стороны поршня находится под воздействием давления то­плива.

Как только частота вращения при­водного вала ТНВД превысит значение 300 мин давление топлива преодоле­вает силу пружины и передвигает пор­шень в ее сторону (на рис. «Принцип действия гидравлического устройства опережения впрыскивания» Ь — влево). Осевое перемещение поршня передает­ся через опору и палец на роликовое кольцо, которое поворачивается вокруг своей оси. Благодаря этому изменяется взаимное расположение кулачковой шайбы 6 (рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и гидравлическим устройством опережения впрыскивания»), имеющей возмож­ность вращательного и аксиального пе­ремещений, и роликового кольца. Вра­щающаяся кулачковая шайба, а вместе с ней и плунжер-распределитель сдвига­ются вдоль оси, перемещаются ролика­ми кольца в сторону более раннего угла опережения впрыскивания. Таким обра­зом, роликовое кольцо поворачивается в зависимости от частоты вращения на определенный угол, а по отношению к кулачковой шайбе и плунжеру-распре­делителю. Максимально возможный угол обычно составляет примерно 12° поворота распределительного вала (24° поворота коленчатого вала).

 

Механические корректирующие устройства в дизеле

 

Распределительный TНВД спроектирован по модульному принципу и в зависимо­сти от предназначения может комплекто­ваться дополнительными устройствами (рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера с механическим корректором, потенциометром и электромагнитным клапаном установки опережения впрыскивания (внешний вид)»). Благодаря этому используются различные варианты коррекции, способ­ные оптимизировать работу дизеля по крутящему моменту, мощности, расходу топлива и уровню эмиссии отработавших газов. В обзоре эти приспособления и их влияние на работу дизеля показаны во взаимосвязи. На блок-схеме (рис. «Блок-схема распределительного ТНВД с механической/гидравлической коррекцией полной нагрузки») пока­зано взаимодействие нескольких модулей в распределительном ТНВД.

 

Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера с механическим корректором, потенциометром и электромагнитным клапаном установки опережения впрыскивания (внешний вид)

рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера с механическим корректором, потенциометром и электромагнитным клапаном установки опережения впрыскивания (внешний вид)» 1. Потенциометр; 2. Гидравлический ускоритель холодного пуска; 3. Отключаемое устройство регулирования момента начала подачи, зависящее от нагрузки на дизель; 4. Штекеры подключения; 5. Пневматическое устройство регулирования холостого хода; 6. Гидравлический корректор.

 

Коррекция

 

Под коррекцией подразумевается изме­нение потребной величины цикловой по­дачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике двигателя.

 

Блок-схема распределительного ТНВД с механической/гидравлической коррекцией полной нагрузки

рис. «Блок-схема распределительного ТНВД с механической/гидравлической коррекцией полной нагрузки» 1. Коррекция максимальной подачи топлива с помощью рычажного механизма; 2. Коррекция максимальной подачи топлива с помощью гидравлического устройства опережения впрыскивания. А — управляющее отверстие плунжера; nat — действительная частота вращеyиz (регулируемая величина) nsoll — заданная частота вращения (заданная величина); Q — цикловая подача; tM — температура охлаждающей жидкости; tLU — температура окружающей среды; pL — давление нагнетаемого воздуха; рА— атмосферное давление; рT — давление в ТНВД; I — ток в установочном клапане (пропуск сигнал)

 

Такая коррекция нужна при особых требованиях к характеристике полной нагрузки (оптимизация уровня эмиссии отработавших газов, характеристики крутящего момента и расхода топлива).

Пример HTML-страницы

LDA — компенсатор давления во впускном трубопроводе. Управление подачей топлива в зависимости от давления во впускном трубопроводе (в двигателях с турбонаддувом).

НВА — гидравлический корректор. Управление подачей топлива в зависимости от частоты вращения (в двигателях без над­дува)

LFB — устройство изменения момента начала подачи топлива в зависимости от нагрузки. Коррекция момента начала подачи топлива в зависимости от нагрузки для уменьшения шума и особенно эмиссии отработавших газов.

ADA — компенсатор атмосферного давления. Управление величиной цикловой подачи топлива в зависимости от атмосферного давления.

KSB — механический ускоритель холодного пуска. Улучшение холодного пуска путем изменения момента начала подачи топлива.

GST — ступенчатая (или регулируемая) цикловая подача топлива при пуске. Предотвращение излишнего возрастания величины цикловой подачи топлива при пус­ке прогретого дизеля.

TLA — регулирование частоты холостого хода в зависимости от температуры. Улучшение работы в зависимости от степени прогрева и условий окружающей среды пу­тем повышения частоты холостого хода на холодном двигателе.

ELAB — электромагнитный остановочный клапан. Делает возможным выключение выключателя стартера и свечей накаливания на двигателе.

Изменение величины пусковой подачи с коррекцией при полной нагрузке и без нее

рис. «Изменение величины пусковой подачи с коррекцией при полной нагрузке и без нее» а — отрицательная коррекция; b — положительная коррекция. 1. Величина максимальной цикловой подачи без коррекции; 2. Потребная двигателем величина максимальной цикловой подачи; 3. Скорректированная величина максимальной цикловой подачи. Заштрихованное поле: избыточное впрыснутое топливо.

Итак, в цилиндр необходимо впрыскивать столько топлива, сколько требуется двигателю. Цикловая потребность мотора в горючем сначала повышается с увеличением частоты вращения коленчатого вала, а затем уменьшается. На рис. «Изменение величины пусковой подачи с коррекцией при полной нагрузке и без нее» показан график 1 увеличения цикловой подачи без коррекции.

Из графика следует, что при постоянном положении регулирующей втулки по отношению к плунжеру-распределителю ТНВД при повышении частоты вращения нагнетает за цикл несколько больше топлива, чем при меньших частотах. Причиной этого является различное по частотам дросселирующее действие управляющего отверстия плунжера-распределителя.

Если величина цикловой подачи на ТНВД отрегулирована так, чтобы достигался как можно больший крутящий момент в диапазоне малых частот вращения, на больших частотах сгорание впрыснутого топлива в цилиндре происходит с повышенной дымностью. В результате впрыскивание слишком большого количества топлива приведет к перегреву двигателя, появлению дыма и повышенному расходу топлива.

Если величина цикловой подачи, на­оборот, установлена так, что соответству­ет потребностям двигателя при макси­мальной частоте вращения и полной на­грузке, при меньших частотах вращения коленчатого вала дизель не достигнет полной мощности, поскольку с падением частоты вращения величина цикловой подачи тоже будет уменьшаться и мощ­ность не будет оптимальной. Таким обра­зом, количество впрыснутого в цилиндр топлива должно соответствовать потреб­ностям двигателя.

В распределительном ТНВД коррек­ция может производиться с помощью нагнетательного клапана, управляющего отверстия плунжера-распределителя, рычажного механизма или гидравличе­ского корректора. Коррекция с помо­щью рычажного механизма регулирова­ния используется при необходимости отрицательной коррекции максималь­ной подачи.

 

Положительная коррекция максималь­ной подачи

 

Положительная коррекция максималь­ной подачи требуется для тех ТНВД, ко­торые нагнетают слишком много топли­ва в верхнем диапазоне частот вращения. Чтобы это предотвратить, необходимо понижать величину цикловой подачи при возрастании частоты вращения.

 

Положительная коррекция с помощью нагнетательного клапана

 

Такая коррекция может осуществляться в определенных границах, например, при установке мягкой пружины нагнетатель­ного клапана. При этом давление внутри ТНВД при повышении частоты враще­ния не поднимается так быстро.

 

Положительная коррекция с помощью управляющего отверстия плунжера-распределителя

 

Оптимизируя размеры и форму управля­ющего отверстия плунжера-распредели­теля, можно обеспечить дросселирующее воздействие этого отверстия таким обра­зом, что при больших частотах вращения начнется уменьшение величины цикло­вой подачи.

Отрицательная коррекция Отрицательная коррекция максимальной подачи требуется для тех двигателей, при работе которых с малой частотой враще­ния происходит дымление либо требует­ся повышение крутящего момента. Такая же коррекция необходима для двигателей с наддувом воздуха. В этих случаях с по­вышением частоты вращения коленчато­го вала возрастает величина цикловой подачи топлива (рис. «Изменение величины пусковой подачи с коррекцией при полной нагрузке и без нее», интервал Ь).

 

Отрицательная коррекция с помощью ры­чажного механизма

 

Если пусковая пружина 4 (рис. «Отрицательная коррекция с помощью рычажного механизма») давит на рычаг 9 корректора сильнее, последний упирается упором 3 в натяжной рычаг 2. Точно так же ограничитель 5 упирается в натяжной рычаг. Если сила FM воздейст­вия скользящей втулки из-за повышения частоты вращения увеличивается, рычаг корректора начинает действовать против усилия его пружины 10. В случае увеличе­ния силы воздействия скользящей втулки рычаг корректора движется в направле­нии ограничителя 5. Из-за этого изменяет свое положение ось вращения М4 на ко­торой поворачиваются пусковой рычаг 7 и рычаг 9 корректора. Одновременно пус­ковой рычаг поворачивается вокруг оси вращения М2 и перемещает регули­рующую втулку 8 в направлении большей величины подачи. Как только рычаг кор­ректора упирается в ограничитель 5, кор­рекция заканчивается.

 

рис. «Отрицательная коррекция с помощью рычажного механизма» 1. Пружина регулятора; 2. Натяжной рычаг; 3. Упор рычага корректора; 4. Пусковая пружина; 5. Ограничитель хода рычага корректора; 6. Точка контакта; 7. Пусковой рычаг; 8. Регулирующая втулка; 9. Рычаг корректора; 10. Пружина корректора; 11. Палец корректора.  М2 — ось поворота натяжного и пускового рычагов; М4 — ось попорота пускового рычага и рычага корректора; FМ — сила воздействия центробежных грузов на скользящую втулку; S — ход регулирующей втулки. рис. «Гидравлический корректор» 1. Установочный винт; 2. Пружина; 3. Штифт; 4. Крышка ТНВД; 5. Поворотный рычаг с ограничителем максимальной подачи; 6. Поршень с управляющим конусом; 7. Регулировочная шайба; 8. Упорная шайба; 9. Упорный штифт; 10. Крышка; 11. Контргайка.
р1 — давление в ТНВД

Отрицательная коррекция с помощью гидравлического корректора

 

Для того чтобы на дизелях без наддува обеспечивать максимальную цикловую подачу в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, может использо­ваться коррекция, аналогичная действию применяемого при наддуве компенсатора давления во впускном трубопроводе. Си­ла перемещения поршня 6 (рис. «Гидравлический корректор») созда­ет во внутренней камере ТНВД давление р1 пропорциональное частоте вращения коленчатого вала. В отличие от коррек­ции с помощью пружин гидравлическое устройство позволяет в определенных границах формировать кривую макси­мальной нагрузки с помощью поворот­ного рычага 5, воздействующего штиф­том 3 на управляющий конус поршня 6.

 

Коррекция по давлению во впускном трубопроводе

 

При наддуве наружный воздух подается нагнетателем во впускной тракт. Это дав­ление во впускном трубопроводе по срав­нению со свободным впуском при тех же размерах и частотах вращения коленча­того вала повышает мощность дизеля. Полезная мощность при этом возрастает в соответствии с увеличением воздушно­го заряда (рис. «Сравнение мощности и крутящего момента без наддува и с наддувом»). Кроме того, зачастую возможно снижение удельного расхода топлива. Наддув в дизелях обеспечивает­ся чаще всего с помощью турбонагнета­теля.

 

рис. «Сравнение мощности и крутящего момента без наддува и с наддувом» Синий — двигатель без наддува; Чёрный — двигатель с наддувом рис. «Рабочая зона компенсатора давления во впускном трубопроводе LDA» а — наддув; b — атмосферный впуск; p1 — нижнее давление во впускном трубопроводе; p2 — верхнее давление во впускном трубопроводе.

 

Ограничение максимальной подачи с помощью компенсатора давления во впускном трубопроводе (LDA)

 

В дизелях с наддувом воздуха величина цикловой подачи топлива определяется повышенным воздушным зарядом цилин­дра двигателя. Если двигатель с наддувом работает при меньшем наполнении возду­хом (т. е. при меньшем давлении во впуск­ном трубопроводе), следует ограничить величину цикловой подачи топлива в со­ответствии с зарядом воздуха. Эго дости­гается с помощью компенсатора давления во впускном трубопроводе, который опре­деляет величину максимальной цикловой подачи топлива при падении давления во впускном трубопроводе ниже определен­ной (заданной) величины (рис. «Рабочая зона компенсатора давления во впускном трубопроводе LDA»).

Пример HTML-страницы

 

Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)

рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)» 1. Пружина регулятора; 2. Крышка регулятора; 3. Управляющий рычаг; 4. Штифт; 5. Регулировочная гайка; 6. Установочный винт; 7. Штуцер подвода воздуха под давлением из впускного трубопровода; 8. Мембрана; 9. Возвратная пружина; 10. Канал подвода воздуха с атмосферным давлением; 11. Передвижной валик; 12. Направляющий конус; 13. Установочный винт максимальной подачи; 14. Установочный рычаг; 15. Натяжной рычаг; 18. Пусковой рычаг. pL — давление во впускном трубопроводе; M1 — ось вращения управляющего рычага.

 

Конструкция

 

Компенсатор давления во впускном тру­бопроводе расположен в верхней части ТНВД (рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)» и «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)»). Сверху расположен штуцер 7 для подвода воздуха из впуск­ного трубопровода под давлением и ка­нал 10 подвода воздуха с атмосферным давлением. Внутреннее пространство герметично разделено мембраной 8 на две камеры. Против действия мембраны работает давление возвратной пружины 9, которая установлена с противополож­ной стороны при помощи регулировоч­ной гайки 5. С помощью этой гайки мо­жет регулироваться предварительный натяг пружины. Таким способом, в зави­симости от давления во впускном трубо­проводе, определяется момент начала ре­гулирования максимальной подачи. Мембрана соединена с передвижным ва­ликом 11. На последнем имеется направ­ляющий конус 12, который связан со штифтом 4. Штифт, в свою очередь, пре­образует возвратно поступательное движение направляющего конуса в качание управляющего рычага 3, изменяющего положение ограничителя максимальной подачи. С помощью расположенного в верхней части корректора установочного винта 6 выставляется исходное положе­ние мембраны и передвижного валика.

 

Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)

рис. «Распределительный ТНВД с аксиальным движением плунжера и компенсатором давления во впускном трубопроводе (LDA)»

 

Принцип действия

 

В диапазоне малых частот вращения ко­ленчатого вала давления воздуха, создава­емого турбонагнетателем, недостаточно для того, чтобы преодолеть действие пру­жины. Мембрана находится в исходном положении. Как только давление воздуха pL, на мембрану увеличивается, последняя вместе с передвижным валиком начинает движение вниз, против действия пружи­ны. Штифт под действием направляюще­го конуса смещается по направляющей, заставляя управляющий рычаг поворачи­ваться вокруг оси М1. Благодаря силе тяги пружины 1 регулятора обеспечивается взаимодействие между натяжным и упра­вляющим рычагами, штифтом и направ­ляющим конусом. Управляющий рычаг, перемещаясь, поворачивает пусковой и натяжной рычаги вокруг их общей оси поворота так, что они передвигают регу­лировочную втулку в направлении боль­шей подачи. Таким образом, величина ци­кловой подачи топлива корректируется в соответствии с увеличением подачи воз­духа в камеру сгорания.

При снижении давления во впускном трубопроводе возвратная пружина отжи­мает мембрану вверх. Рычажный меха­низм также возвращается в исходное по­ложение, соответственно уменьшая вели­чину цикловой подачи топлива.

При падении давления компенсатор давления во впускном трубопроводе пе­реходит в исходное положение и обеспе­чивает максимальную подачу топлива в объеме, гарантирующем бездымное сго­рание. Величина максимальной цикловой подачи при наддуве ограничивается по­ложением упора в крышке регулятора.

 

Коррекция по атмосферному давлению

 

На больших высотах над уровнем моря масса потребляемого двигателем воздуха уменьшается из-за его меньшей плотности. Большая величина цикловой подачи топли­ва может привести к неполному сгоранию смеси, что послужит причиной дымления и повышения температуры охлаждающей жидкости. Для предотвращения этого явле­ния используется компенсатор атмосфер­ного давления (ADA), способный в зависи­мости от атмосферного давления изменять величину максимальной цикловой подачи.

 

Компенсатор атмосферного давления (ADA)

 

Конструктивная схема компенсатора ат­мосферного давления идентична анало­гичному компенсатору давления во впу­скном трубопроводе. К нему добавляется сильфон (анероид), который соединен с вакуумной системой (например, сервоси­стемой тормозов). Сильфон обеспечива­ет постоянное опорное давление в 700 Mбар (абсолютное давление).

 

Принцип действия

 

Мембрана ограничителя находится под давлением с двух сторон: сверху на нее действует атмосферное давление, снизу — опорное давление, постоянная величина которого поддерживается сильфоном.

Если атмосферное давление умень­шается (например, при движении на большой высоте над уровнем моря), пор­шень ограничителя движется в верти­кальном направлении от нижнего упора. С помощью управляющего рычага, как и при наддуве воздуха, происходит измене­ние величины цикловой подачи.

 

Коррекция в зависимости от нагрузки

 

Устройство изменения момента начала подачи топлива в зависимости от нагрузки (LFB)

 

Момент начала впрыскивания и момент начала подачи топлива должны варьиро­ваться между положениями «раньше» или «позже» в зависимости от нагрузки на дизель.

Устройство, способное решить эту за­дачу, выполнено так, что при уменьшаю­щейся нагрузке (например, от полной к частичной) и при неизменном положе­нии установочного рычага момент нача­ла подачи смещается в направлении по­ложения «позже». С увеличением нагруз­ки происходит смещение момента начала подачи в направлении положения «рань­ше». Такой перестановкой достигаются более мягкая работа двигателя и меньшая токсичность отработавших газов в режиме частичных на­грузок и на холостом ходу.

ТНВД с таким устройством отлича­ются тем, что один из технологических каналов в корпусе «заглушен» запрессо­ванным в него шариком 10 (рис. «Регулировочная группа, корректирующая момент начала подачи в зависимости от нагрузки (схема)»).

 

Регулировочная группа, корректирующая момент начала подачи в зависимости от нагрузки (схема)

рис. «Регулировочная группа, корректирующая момент начала подачи в зависимости от нагрузки (схема)» 1. Пружина регулятора; 2. Скользящая втулка центробежного регулятора; 3. Натяжной рычаг; 4. Пусковой рычаг; 5. Регулирующая втулка; 6. Плунжер-распределитель; 7. Вал центробежного регулятора; 8. Центробежный груз; 9. Корпус ТНВД; 10. Шарик; 11, Установочный рычаг. М2 — ось поворота натяжного и пускового рычагов.

 

Конструкция

 

Для изменения момента начала подачи то­плива в зависимости от нагрузки (рис. «Регулировочная группа, корректирующая момент начала подачи в зависимости от нагрузки (схема)») служат каналы в скользящей втулке 2 и ва­лу 7 центробежного регулятора, а также в корпусе 9 ТНВД. В скользящей втулке ре­гулятора имеется дополнительный управ­ляющий канал, а в валу центробежного регулятора — кольцевая канавка, одно продольное и два поперечных отверстия. Их совмещение с каналом в корпусе ТНВД позволяет топливоподкачивающему насо­су подавать горючее в ТНВД.

 

Принцип действия

 

Регулирование момента начала подачи в зависимости от нагрузки |принцип действия)

рис. «Регулирование момента начала подачи в зависимости от нагрузки |принцип действия)» а — положение пуска (исходное положение); Ь — положение максимальной нагрузки (перед началом регулирования); с — регулирование (снижение давления внутри ТНВД); d — момент начала подачи, зависящий от нагрузки на дизель. 1. Продольный канал вала центробежного регулятора; 2. Вал центробежного регулятора; 3. Управляющее сечение скользящей втулки центробежного регулятора; 4. Скользящая втулка центробежного регулятора; 5. Поперечный какал вала центробежного регулятора; 6. Регулирующая кромка кольцевой канавки вала центробежного регулятора; 7. Отверстие, поперечное валу центробежного регулятора; 8. Электромагнитный клапан; 9. Шиберный топливоподкачивающий насос.

При увеличении частоты вращения ко­ленчатого вала муфта опережения впры­скивания вследствие растущего давления внутри ТНВД смещает момент начала по­дачи в направлении положения «рань­ше». При ощутимом снижении давления во внутренней камере ТНВД момент на­чала подачи смещается в направлении положения «позже». Регулировка воз­можного смещения осуществляется че­рез кольцевую канавку вала центробежного регулятора и управляющий канал скользящей втулки центробежного регу­лятора.

 

С помощью установочного рычага 11 может быть выбрана определенная часто­та вращения при полной нагрузке.

Если это значение достигнуто, а нагруз­ка на двигатель меньше полной, частота вращения повышается дальше. При этом центробежные грузы расходятся и сдвига­ют скользящую втулку центробежного ре­гулятора вперед — величина цикловой по­дачи увеличивается. В то же время управля­ющее сечение скользящей втулки совме­щается с кольцевой канавкой вала центро­бежного регулятора (показана открытой на рис. «Регулирование момента начала подачи в зависимости от нагрузки |принцип действия)»). Излишек топлива через образо­вавшийся сквозной канал сбрасывается в подающую магистраль, идущую от топли­воподкачивающего насоса. Таким образом, снижается давление внутри ТНВД, благода­ря чему муфта опережения впрыскивания меняет свое положение. Соответственно, роликовое кольцо поворачивается по на­правлению вращения вала ТНВД, что приводит к смещению момента начала по­дачи в направлении положения «позже».

Если положение установочного рыча­га остается неизменным, а нагрузка на двигатель снова возрастает, то частота вращения коленчатого вала уменьшает­ся. Центробежные грузы сближаются, скользящая втулка центробежного регу­лятора возвращается к исходному поло­жению и управляющее сечение внутри нее перекрывается. В этом случае топли­во внутри ТНВД не перетекает в подаю­щую магистраль, и внутреннее давление в ТНВД повышается. Муфта опережения впрыскивания передвигается, преодоле­вая воздействие пружины, роликовое кольцо поворачивается против направле­ния вращения вала ТНВД, и момент нача­ла подачи смещается в направлении по­ложения «раньше».

 

Устройство регулирования момента начала подачи в зависимости от нагрузки

 

Оно используется для снижения уровня эмиссии СН на холодном двигателе (тем­пература охлаждающей жидкости <60°С).

Для этого электромагнитным клапан 8 (рис. «Регулирование момента начала подачи в зависимости от нагрузки |принцип действия)»), управляемый температурным датчиком, закрывается, прекращая утечку топлива. При обесточивании электромаг­нитный клапан открывается.

 

Приспособление для холодного пуска

 

Это приспособление улучшает пусковые качества дизеля благодаря принудитель­ному смещению момента начала подачи в направлении положения «раньше». При­нудительное смещение осуществляется или непосредственно водителем через пе­даль газа, или с помощью автоматическо­го устройства (рис. «Механический ускоритель холодного nускa (KSB) с автоматическим устройством перестановки (положение холодного пуска)»), зависимого от температуры.

 

рис. «Схема механического ускорителя холодного пуска (KSB)» 1. Рычаг; 2. Установочное окно; 3. Сферическая головка; 4. Продольная канавка; 5. Корпус ТНВД; 6. Роликовое кольцо; 7. Ролик; 8. Поршень установки момента начала впрыскивания; 9. Палец; 10. Опора; 11. Пружина; 12. Валик; 13. Наружная пружина. рис. «Механический ускоритель холодного nускa (KSB) с автоматическим устройством перестановки (положение холодного пуска)» 1. Клемма датчика; 2. Тяга; 3. Рычаг ограничителя; 4. Наружная пружина; 5. Установочный рычаг; 6. Автоматическое устройство.

 

Механический ускоритель холодного пуска (KSB)

 

Ускоритель холодного пуска крепится на корпусе ТНВД. Рычаг 3 (рис. «Механический ускоритель холодного nускa (KSB) с автоматическим устройством перестановки (положение холодного пуска)») через ва­лик 12 (рис. «Схема механического ускорителя холодного пуска (KSB)») связан с внутренним ры­чагом, на котором эксцентрично распо­ложена сферическая головка 3 (рис. «Схема механического ускорителя холодного пуска (KSB)»), входящая в роликовое кольцо. Исходное положение рычага ограничителя опреде­ляется регулируемым стопорным винтом и наружной пружиной 13. На верх­ней стороне рычага ограничителя кре­пится трос, идущий к ручному приводу или автоматическому устройству. Послед­нее укреплено снаружи на корпусе ТНВД (рис. «Механический ускоритель холодного nускa (KSB) с автоматическим устройством перестановки (положение холодного пуска)»), тогда как ручной привод нахо­дится в кабине водителя.

Имеется также вариант, при котором ускоритель холодного пуска совмещен с муфтой опережения впрыскивания.

 

Принцип действия

 

Автоматический и управляемый вручную ускорители холодного пуска различаются только внешними элементами привода. Принцип их работы одинаков. Если трос, идущий к ручному приводу или автома­тическому устройству, не натянут, то на­ружная пружина давит на рычаг ограни­чителя. Сферическая головка и ролико­вое кольцо 6 (рис. «Схема механического ускорителя холодного пуска (KSB)») находятся в исход­ном положении. Когда трос натягивается, рычаги поворачиваются, и сферическая головка за счет своего эксцентриситета смещает роликовое кольцо. Благодаря этому момент начала подачи сдвигается в направлении положения «раньше».

Если ускоритель холодного пуска вруч­ную приводится в действие водителем, то, независимо от муфты опережения впры­скивания (рис. «Работа механического ускорителя холодного пуска» а), перемещение ролико­вого кольца возможно в пределах порядка 2,5° угла поворота распределительного вала. При автоматическом приводе устройства эта величина зависит от температур охлаж­дающей жидкости и окружающей среды.

Ускоритель холодного пуска с автома­тическим устройством приводится в дей­ствие от специального термоэлемента пе­ременной длины с твердым наполнителем, способным менять свой объем вследствие увеличения или уменьшения температуры охлаждающей жидкости. Изменение объе­ма наполнителя (и размеров термоэлемен­та) вызывает перемещение троса, действу­ющего на рычажный механизм. Преиму­щество автоматического устройства за­ключается в том, что в зависимости от тем­пературы могут устанавливаться наиболее оптимальные моменты начала подачи или начала впрыскивания. Существуют раз­личные конструкции рычагов и рабочих механизмов, зависящие от конструкции ТНВД и направления вращения его вала.

 

рис. «Работа механического ускорителя холодного пуска» а — установка впрыскивания с помощью механического устройства; b — установка минимального опережения впрыскивания (около 2,5о угла поворота распределительного вала). рис. «Механизм изменения частоты холостого хода в зависимости от температуры (TLA)» 1. Установочный рычаг; 2. Шаровой палец; 3. Удлиненный рычаг ускорителя; 4. Ограничитель холостого хода.

 

Механизм изменения частоты холостого холодного хода в зависимости от температуры (TLA)

 

Это устройство скомбинировано с автома­тическим ускорителем холодного пуска и аналогичным образом приводится от тем­пературного элемента с твердым наполни­телем. На холодном двигателе шаровой па­лец 2 (рис. «Механизм изменения частоты холостого хода в зависимости от температуры (TLA)») удлиненного рычага 3 про­тиводействует усилию установочного ры­чага 1 ТНВД, сдвигая его от ограничителя холостого хода. Благодаря этому частота вращения коленчатого вала на холостом ходу повышается, уменьшая неравномер­ность работы двигателя. На прогретом двигателе удлиненный рычаг лежит на ог­раничителе 4. Вследствие этого установоч­ный рычаг упирается в ограничитель холо­стого хода и механизм TLA не работает.

 

Гидравлический ускоритель холодного пуска

 

Установка раннего момента начала впры­скивания с помощью перемещения муф­ты опережения применяется ограничен­но. Большее распространение получила гидравлическая система установки ранне­го момента, где важную роль играет вели­чина внутреннего давления топлива в ТНВД, зависящая от частоты вращения коленчатого вала. Чтобы сделать опереже­ние более ранним по сравнению с нор­мальной характеристикой впрыскивания, внутреннее давление топлива в ТНВД ав­томатически повышается. Его величина регулируется через перепускной канал в клапане постоянного давления.

 

Конструкция

 

Гидравлический ускоритель холодного пуска состоит из модифицированного клапана 1 регулирования давления (рис. 17), шарикового клапана 7, термоэлемен­та 6 переменной длины с твердым напол­нителем и управляющего клапана 9.

 

Гидравлический ускоритель холодного пуска

рис. «Гидравлический ускоритель холодного пуска» 1. Клапан регулирования давления; 2. Поршень клапана; 3. Дросселирующее отверстие; 4. Давление внутри устройства; 5. Топливоподкачивающий насос; 6. Термоэлемент; 7. Шариковый клапан;8. Слив топлива без давления; 9. Управляющий клапан; 10. Поршень управляющего клапана; 11. Механизм установки угла опережения впрыскивания; 12. Возвратная пружина.

 

Принцип действия

 

Топливо, нагнетаемое топливоподкачивающим насосом 5, проходит через внутреннее пространство распределительного TНВД к механизму 11 установки угла опережения впрыскивания. Последний, в соответствии с внутренним давлением топлива, устанав­ливает необходимую величину опережения впрыскивания. Давление внутри ТНВД определяется клапаном 1 регулирования давления, который повышает давление при возрастании частоты вращения коленчато­го вала и увеличении подачи топлива.

Гидравлический ускоритель холодного пуска" (принцип действия)

рис. «Гидравлический ускоритель холодного пуска» (принцип действия)»  1. Установка опере жения впрыскивания на раннее.

Увеличение давления для срабатыва­ния ускорителя холодного пуска и, соответ­ственно, более раннее начало впрыскива­ния (кривая 1, рис. «Гидравлический ускоритель холодного пуска» (принцип действия)»), достигаются благо­даря наличию дросселирующего отверстия 3 (рис. рис. «Гидравлический ускоритель холодного пуска») в поршне клапана регулирова­ния давления. При этом со стороны пру­жины клапана 1 на поршень действует по­стоянное усилие. Шариковый клапан 7 рас­считан на повышенный уровень давления и используется не только совместно с тер­моэлементом для включения или выклю­чения ускорителя в зависимости от темпе­ратуры охлаждающей жидкости, но и для аварийного перекрытия топливной маги­страли. Регулировкой винта на управляю­щем клапане ч достигается установка гид­равлического ускорителя холодного пуска на определенную частоту вращения. Давле­ние горючего, создаваемое топливоподкачивающим насосом, действует на поршень 10 управляющего клапана, преодолевая со­противление регулировочной пружины. Демпфирующий дроссель сглаживает амп­литуду пульсаций давления на поршне. С помощью управляющей кромки поршня и поперечных каналов в корпусе клапана ре­гулируется протекание давления в ускори­теле холодного пуска. Благодаря соответст­вующему подбору жесткости регулировоч­ной пружины и сечения поперечного кана­ла управляющего клапана настраивается режим работы ускорителя. При пуске про­гретого двигателя термоэлемент, в соответ­ствии с поднявшейся температурой охлаж­дающей жидкости, уже перед пуском от­крывает шариковый клапан.

 

Устройство для демпфирования впрыскивания

 

Учитывая необходимость уменьшения токсичности отработавших газов, впрыскивание топлива в камеру сгорания цилиндра производится как можно за более короткое время, т. е. система работает с очень высокой интен­сивностью.

Это приводит к тому, что в ряде слу­чаев, особенно на режиме холостого хода, начинаются нежелательные пики сгора­ния. Такое явление может быть устранено за счет увеличения времени впрыскива­ния и связанного с этим более плавного протекания сгорания.

 

Устройство для демпфирования впрыска, встроенное в плунжер распределитель (разрез)

рис. «Устройство для демпфирования впрыска, встроенное в плунжер распределитель (разрез)» 1. Регулирующая втулка; 2. Управляющее отверстие; 3. Продольное отверстие; 4. Обратный клапан к форсунке; 5. Продольное отверстие; 6. Кольцевой канал; 7. Управляющий поперечный канал. h1 — ход 1; h2 — ход 2.

 

Конструкция и принцип действия

 

Устройство для демпфирования впрыскивания (действие)

рис. «Устройство для демпфирования впрыскивания (действие)» 1 — без демпфирования; 2 — с демпфированием.

Плунжер-распределитель распределитель­ного ТНВД со встроенным устройством для демпфирования впрыскивания имеет два продольных отверстия 3 и 5 (рис. «Устройство для демпфирования впрыска, встроенное в плунжер распределитель (разрез)»), связанных друг с другом кольцевым кана­лом 6 в корпусе распределителя. Продоль­ное отверстие 3 соединено с управляю­щим поперечным каналом 7 и располо­женным под ним управляющим отверсти­ем 2 в области регулирующей втулки 1.

Когда плунжер-распределитель движет­ся в направлении своей ВМТ, то управляю­щий поперечный канал 7 отверстия 3 после прохождения хода h1, открывается регули­рующей втулкой раньше, чем управляющее отверстие 2 продольного отверстия 5.

Так как продольные отверстия 3 и 5 соединяются через кольцевой канал 6, часть топлива перетекает обратно из по­лости высокого давления во внутреннее пространство ТНВД. Это смягчает закон впрыскивания (т. е. нагнетается меньше топлива на градус поворота распредели­тельного вала). Одинаковая цикловая по­дача при этом впрыскивается примерно за вдвое больший интервал углов пово­рота кулачкового вала (рис. «Устройство для демпфирования впрыскивания (действие)»).

Пример HTML-страницы

В области больших нагрузок регули­рующая втулка находится ближе к корпу­су распределителя. Благодаря этому ход h2 меньше хода h1. При движении плунжера в направлении ВМТ кольцевой канал 6 закрывается прежде, чем управляющий поперечный канал 7 откроется регулиру­ющей втулкой, т. е. связь между отверсти­ями 3 и 5 прерывается, благодаря чему демпфирующее устройство перестает действовать в зоне больших нагрузок.

 

Пример HTML-страницы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *