Для чего к корпусу топливного насоса высокого давления прикреплен регулятор?
Регулятор топливного насоса дизеля.
В регуляторной секции топливного насоса расположен всережимный механический регулятор прямого действия с положительным корректированием и автоматическим обогатителем подачи топлива.
Он предназначен для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля при изменении нагрузки, ограничения частоты вращения в пределах заданной неравномерности и обеспечения устойчивой работы дизеля на различных режимах.
Конструкция топливной системы ЯМЗ 238
Аппаратура состоит из топливного насоса высокого давления с всережимным регулятором частоты вращения и встроенным корректором для корректирования подачи топлива, топливоподкачивающим насосом, форсунок, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, топливопроводов низкого и высокого давления.
Из бака через фильтр грубой очистки топливо (ФГОТ) засасывается топливоподкачивающим насосом и подается в фильтр тонкой очистки (ФТОТ) и далее к топливному насосу высокого давления (ТНВД).
Топливный насос в соответствии с порядком работы цилиндров подает топливо по топливопроводам высокого давления к форсункам, которые распыляют его в цилиндрах двигателя.
Через перепускной клапан в топливном насосе и жиклер в ФТОТе излишки топлива, а вместе с ними и попавший в систему воздух отводятся по топливопроводу в топливный бак.
Просочившееся в полость пружины форсунки топливо отводится по сливному трубопроводу в бак.
Топливный насос высокого давления
Насос расположен в развале двигателя между рядами цилиндров и имеет шестеренчатый привод.
Топливный насос высокого давления – восьмисекционный, по числу цилиндров двигателя.
На двигатели устанавливаются топливные насосы высокого давления различных моделей, имеющие конструктивные и регулировочные отличия (статья «Техническая характеристика»).
Топливный насос высокого давления модели 173
ТНВД в сборе на рис. 2.
С топливным насосом высокого давления в одном агрегате объединены регулятор частоты вращения 5, топливоподкачивающий насос 9 и демпферная муфта 3.
Устройство и работа ТНВД ЯМЗ
Топливный насос высокого давления состоит из секций, отдельных насосных элементов, размещенных в общем корпусе.
Число секций равно числу цилиндров двигателя.
Устройство секции насоса высокого давления представлено на рис. 3.
В корпусе 1 насоса установлены корпуса секций 15 с плунжерными парами, нагнетательными клапанами и штуцерами 11, к которым присоединяются топливопроводы высокого давления.
Нагнетательный клапан 9 и седло клапана 8, а также плунжер 6 с втулкой 7 являются прецизионными парами, которые могут заменяться только комплектно. Втулка плунжера стопорится в определенном положении штифтом, запрессованным в корпус секции.
Плунжер 6 приводится в движение от кулачкового вала 19 через роликовый толкатель 17. Пружина 3 через нижнюю тарелку 2 постоянно прижимает ролик толкателя к кулачку
От разворота толкатели, имеющие лыски на боковых поверхностях, удерживаются фиксаторами, запрессованными в корпус насоса.
Конструкция плунжерной пары позволяет дозировать топливо изменением момента начала и конца подачи,
Для изменения количества и момента начала подачи топлива плунжер во втулке поворачивается поворотной втулкой 5 (рис. 3), входящей в зацепление с рейкой 16.
Регулировка равномерности подачи топлива на максимальном режиме каждой секцией насоса производится разворотом корпуса секции при ослабленных гайках крепления секций.
Изменение геометрического начала нагнетания в зависимости от величины подачи (нагрузки двигателя) обеспечивается управляющими кромками, выполненными на торце плунжера.
Работа секции протекает следующим образом
При движении плунжера 6 вниз под действием пружины 3 топливо под небольшим давлением, создаваемым топливоподкачивающим насосом, поступает через продольный канал в корпусе в надплунжерное пространство.
При движении плунжера вверх топливо через нагнетательный клапан поступает в топливопровод высокого давления и перепускается в топливоподводящий канал до тех пор, пока торцовая кромка плунжера не перекроет впускное отверстие втулки.
При дальнейшем движении плунжера вверх давление в надплунжерном пространстве резко возрастает.
Когда давление достигнет такой величины, что превысит усилие, создаваемое пружиной форсунки, игла форсунки поднимется и начнется процесс впрыскивания топлива в цилиндр двигателя.
При дальнейшем движении плунжера вверх отсечные кромки плунжера открывают отсечные отверстия во втулке, что вызывает резкое падение давления топлива в линии нагнетания, посадку иглы форсунки на запирающий конус распылителя и прекращение подачи топлива в камеру сгорания.
На внутренней поверхности втулки 7 плунжера имеется кольцевая канавка, а в стенке отверстие для отвода топлива, просочившегося через зазор в плунжерной паре.
Уплотнение между втулкой плунжера и корпусом секции, корпусом секции и корпусом насоса осуществляется резиновыми кольцами.
Из полости вокруг втулки плунжера просочившееся топливо поступает по пазу на втулке плунжера в полость низкого давления корпуса насоса и далее через перепускной клапан и трубопровод в топливный бак.
В нижней части корпуса топливного насоса расположен кулачковый вал.
Кулачковый вал вращается в роликовых конических подшипниках и промежуточной опоре.
Кулачковый вал установлен с натягом 0,01 – 0,07 мм, который обеспечивается регулировочным и прокладками, установленными между крышкой подшипника и корпусом насоса.
Связь секций с регулятором частоты вращения насоса осуществляется через рейку.
Рейка топливного насоса перемещается в направляющих втулках, запрессованных в корпусе насоса. На выступающем из насоса конце рейки имеется болт 10 (рис. 2), которым она упирается в защитный колпачок при положении рейки перед пуском двигателя.
При вывертывании болта из рейки пусковая подача уменьшается.
Смазка топливного насоса — централизованная, от масляной системы двигателя. Масло подводится к корректору по наддуву, откуда, сливаясь в полость регулятора, поступает в полость кулачкового вала насоса.
Регулятор частоты вращения
Регулятор частоты вращения 5 (рис. 2) механический всережимный прямого действия с повышающей передачей на привод грузов, предназначен для поддержания заданного водителем скоростного режима работы двигателя путем автоматического изменения количества подаваемого топлива в зависимости от изменения нагрузки на двигатель.
Кроме того, регулятор ограничивает максимальную частоту вращения двигателя и обеспечивает работу двигателя в режиме холостого хода.
Регулятор имеет устройство для выключения подачи топлива в любой момент независимо от режима работы двигателя. Автоматически поддерживая скоростной режим при изменяющихся нагрузках, регулятор обеспечивает экономичную работу двигателя.
Устройство регулятора частоты вращения представлено на рис. 4.
Регулятор расположен на заднем торце топливного насоса высокого давления.
На конусе кулачкового вала находится ведущая шестерня 27 с демпфирующим устройством.
Вращение от вала насоса на ведущую шестерню передается через резиновые сухари 28.
Ведомая шестерня выполнена как одно целое с валиком 29 державки грузов и установлена на двух подшипниках в стакан 30.
На валик напрессована державка грузов 25 (рис. 4), на осях 26 которой находятся грузы 24.
Грузы своими роликами упираются в торец муфты 23, которая через упорный подшипник и пяту 22 передает усилие грузов рычагу регулятора 17, подвешенному вместе с двуплечим рычагом 5 на общей оси 2.
Муфта 23 с упорной пятой 22 в сборе одним концом опирается на направляющую поверхность державки, а за второй конец подвешена на рычаге 18 отрицательного корректора, закрепленном на втулке 16 отрицательного корректора.
Пята муфты грузов связана через узел отрицательного корректора с рычагом рейки 20 и через тягу 32 с рейкой топливного насоса.
К верхней части рычага рейки присоединена пружина 6 рычага рейки, удерживающая рейку насоса в положении, соответствующем максимальной подаче, что обеспечивает увеличенную подачу топлива при пуске двигателя.
В нижнюю часть рычага рейки запрессован палец, который входит в отверстие ползуна кулисы 21.
Вал 11 рычага регулятора жестко связан с рычагом управления 6 (рис. 2) и рычагом пружины 31 (рис. 4).
Перемещение рычага управления регулятором ограничивается двумя болтами 4 и 7 (рис. 2).
За рычаг пружины 31 (коротким зацепом) (рис. 4) и двуплечий рычаг 5 (длинным зацепом) зацеплена пружина регулятора 4, усилие которой передается с двуплечего рычага на рычаг регулятора через винт — 7 двуплечего рычага.
В рычаг регулятора ввернут регулировочный болт 10, который упирается в вал рычага пружины и служит для регулировки номинальной подачи топлива.
В нижней части рычага регулятора расположено корректирующее устройство (12,13,14,16,18) с отрицательным корректором, предназначенного для формирования внешней скоростной характеристики ТНВД и крутящего момента двигателя.
Рычаг регулятора снабжен боковой накладкой, удерживающей втулку 16 обратного корректора и упорную пяту 22 от проворота.
Кроме того, хвостовик болта крепления боковой накладки, входя в боковой продольный паз втулки предохраняет ее от выпадания из расточки рычага.
Упор 34, закрепленный на корпусе регулятора, не позволяет рычагу пружины 31 опасно приближаться к вращающимся грузам. Для полного выключения подачи топлива служит механизм останова, состоящий из кулисы 21, скобы 15 и возвратной пружины.
Во время работы кулиса прижата усилием возвратной пружины к регулировочному винту 19.
Сзади крышка регулятора закрыта крышкой 3 смотрового люка с буферным устройством, состоящим из корпуса 9 и пружины 8, которая, сглаживая колебания рычага 17 регулятора, обеспечивает устойчивую работу двигателя на холостом ходу.
Принцип действия регулятора частоты вращения основан на взаимодействии центробежных сил грузов и усилий пружин с различной предварительной деформацией.
На неработающем двигателе грузы регулятора находятся в сведенном положении, а рейка 33 под действием пружины 6 рычага рейки находится в положении максимальной подачи (крайнее левое положение).
При пуске двигателя, когда частота вращения коленчатого вала достигнет 460. 500 мин -1 (рычаг управления упирается в болт ограничения минимального скоростного режима), грузы регулятора под действием центробежной силы преодолевают сопротивление пружины рычага рейки и сдвигают через муфту грузов 23 рычаг рейки 32 до упора втулки 16 отрицательного корректора в рычаг регулятора.
Далее, преодолевая сопротивление буферной пружины 8, грузы перемещают вправо всю систему рычагов и рейку ТНВД до установления цикловой подачи секции ТНВД, соответствующей минимальному скоростному режиму (режиму минимальной частоты вращения холостого хода).
При нажатии на педаль управления рычаг управления регулятором и жестко связанный с ним рычаг 31 пружины поворачиваются на определенный угол, что приводит к увеличению натяжения пружины регулятора.
Под воздействием пружины рычаг 17 регулятора перемещает систему рычагов, муфту грузов и рейку в сторону увеличения подачи, и обороты коленчатого вала двигателя возрастают.
Это происходит до тех пор, пока центробежная сила грузов не уравновесит силу натяжения пружины 4, т.е. до устойчивого режима работы двигателя.
Таким образом, каждому положению рычага управления регулятором соответствует определенное число оборотов двигателя.
При уменьшении суммарного момента сопротивления движению автомобиля, частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается. В этом случае центробежная сила грузов возрастает.
Грузы расходятся и, преодолевая усилие пружины регулятора, перемещают муфту грузов 23 и пяту 22.
При этом система рычагов и рейка перемещаются в сторону уменьшения подачи (вправо) до тех пор, пока не установится число оборотов двигателя, заданное положением рычага управления, т.е. пока не наступит равновесие между центробежной силой грузов и силой пружины регулятора.
При увеличении суммарного момента сопротивления движению автомобиля частота вращения коленчатого вала уменьшается, следовательно, уменьшается и центробежная сила грузов регулятора.
Усилием пружины 4 регулятора система рычагов, пята и муфта грузов переместятся влево и передвинут рейку влево, в сторону увеличения подачи.
Подача топлива секциями увеличивается до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала двигателя не достигнет величины, заданной положением рычага управления регулятором.
Остановка двигателя осуществляется поворотом скобы кулисы 15 вниз. При этом кулиса 21 и нижний конец рычага 20 рейки поворачиваются влево, рейка насоса выдвигается в крайнее положение, и подача топлива прекращается.
Отрицательный корректор (12, 13, 14, 16, 18) обеспечивает постепенное уменьшение цикловой подачи топлива при уменьшении частоты вращения кулачкового вала насоса до 500 мин -1 и тем самым обеспечивает бездымную работу двигателя.
При частоте вращения коленчатого вала, соответствующей номинальной, центробежная сила грузов превышает усилие предварительной затяжки пружины 14 корректора, и пята через корректор 12 и втулку 16 упирается в главный рычаг регулятора.
При снижении частоты вращения кулачкового вала ТНВД усилие пружины корректора становится достаточным для преодоления силы грузов.
При этом корректор 12 выдвигается из втулки 16 и, перемещая муфту грузов и систему рычагов, сдвигает рейку ТНВД в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.
Частота вращения кулачкового вала, соответствующая моменту начала работы корректора, т.е. моменту начала выдвижения корректора из втулки, регулируется предварительным сжатием пружины 14.
Чем меньше частота вращения, тем больше величина выступания корректора из втулки и тем больше величина ограничения цикловой подачи топлива.
При 500 мин -1 величина ограничения цикловой подачи топлива наибольшая, ее значение определяется максимальной величиной выступания корректора.
Регулятор частоты вращения оснащен корректором подачи топлива по наддуву 1 для снижения теплонапряженности и дымности отработавших газов дизеля на малых частотах вращения и переходных режимах.
Кроме того, корректор защищает двигатель в аварийных ситуациях, возникающих при отказах системы турбонаддува.
Принцип действия корректора по наддуву заключается в том, что при снижении давления наддувного воздуха, он воздействует на рейку топливного насоса, уменьшая подачу топлива.
Корректор подачи топлива по наддуву (рис. 5) установлен на верхней части корпуса регулятора. К проставке 20 с помощью болтов крепятся корпус корректора 16, корпус мембраны 5 и крышка корректора 14.
Внутри корпуса корректора расположена пара поршень 13 и золотник 12. Через упор 2 поршень поджимается пружиной 4 к корпусу корректора.
На упоре установлена гильза 1 упора, которая пружиной 3 постоянно поджимается к регулировочному болту 21 рычага 19.
Рычаг установлен на оси 18 в проставке. На одном конце рычага расположен регулировочный болт с гайкой, а другой конец при работе корректора непосредственно воздействует на рейку ТНВД.
В корпусе мембраны располагается выполненная из специальной ткани мембрана в сборе со штоком 9, закрытая крышкой 6.
В крышке выполнено отверстие для подвода воздуха от впускного коллектора двигателя.
Рычаг 17, установленный на оси, служит для передачи движения от штока к золотнику 12.
В золотник упирается пружина корректора 11.
Для изменения ее предварительного сжатия в крышку 14 корректора ввернут корпус 10 пружины.
На корпус навернута контргайка и колпачок.
В корпус корректора ввернут штуцер 15 подвода масла из системы смазки двигателя.
Уплотнение сопряженных деталей корректора по наддуву осуществляется с помощью паронитовых прокладок.
При неработающем двигателе давление масла в системе смазки и воздуха во впускных корректорах отсутствует.
Пружина 4 поджимает поршень 13 с упором 2 к корпусу корректора 16.
Пружина корректора 11 поджимает золотник 12 и шток 9 с мембраной до упора в крышку мембраны.
При пуске двигателя масло из системы смазки двигателя через ввертыш 15 начинает поступать в поршневую полость корректора и через открытые сливные окна поршня, осевые каналы золотника, поршня и упора сливается в полость регулятора.
При выходе двигателя на режим холостого хода рейка ТНВД перемещается из стартового положения в сторону уменьшения подачи.
Вслед за рейкой под действием пружины 3 перемещается гильза 1, поворачивая рычаг 19.
Перемещение гильзы относительно упора приводит к перекрытию сливных окон упора, в результате чего свободный слив прекращается, давление масла в подпоршневой полости увеличивается; и поршень начинает перемещаться влево в свое рабочее положение.
Перемещение поршня продолжается до момента открытия сливных окон поршня торцовой рабочей кромкой золотника.
При работе двигателя под нагрузкой и увеличении частоты вращения коленчатого вала давление воздуха в полости мембраны увеличивается.
Мембрана деформируется, шток перемещает рычаг 17 корректора, который в свою очередь сдвигает золотник корректора вправо.
При этом площадь проходного сечения, через которые происходит перетекание масла из подпоршневой полости в осевой канал поршня увеличивается, давление масла в подпоршневой полости уменьшается, и поршень вместе с упором под действием пружины смещается вправо, восстанавливая свое положение относительно золотника.
Вслед за поршнем и упором под действием стартовой пружины, перемещается рейка ТНВД.
Таким образом, увеличение давления воздуха в полости мембраны приводит к увеличению цикловой подачи топлива.
Перемещение рейки сопровождается поворотом рычага 19, при этом величина перемещения рейки и изменения цикловой подачи определяется величиной перемещения поршня и упора.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала давление турбокомпрессора падает, уменьшается давление в полости мембраны, золотник 12 под действием пружины 11 смещается влево и рабочая кромка торцевой поверхности золотника перекрывает сливные окна поршня.
В подпоршневой полости давление масла растет, поршень сдвигается влево до момента открытия сливных окон и через упор 2 и рычаг 19 сдвигает рейку в сторону уменьшения подачи.
Таким образом, изменение давления воздуха в полости мембраны приводит к изменению положения золотника, поршень автоматически отслеживает положение золотника и обеспечивает соответствующее перемещение рейки ТНВД.
Величина перемещения рейки и изменение цикловой подачи определяется величиной перепада давления в полости мембраны и характеристикой пружины корректора.
При увеличении давления надува около 0,06 МПа (0,6 кгс/см 2 ) ограничение подачи корректором снимается.
При останове двигателя корректор обеспечивает автоматическое включение пусковой подачи.
Демонтаж корректора по наддуву вместе с проставкой 20 в эксплуатации не рекомендуется, так как затем возможна неправильная установка рычага 19 относительно рейки, ведущая к разносу двигателя.
В случае необходимости демонтажа (например, при ремонте) при последующей установке корректора на регулятор отвести скобой кулисы останова рейку насоса в положение выключенной подачи и вставить корректор проставкой в корпус регулятора.
Затем отпустить скобу кулисы. После этого необходима проверка регулировки корректора по наддуву, а также проверка регулятора на выключение подачи топлива.
Основные регулировки, предусмотренные конструкцией регулятора
- Минимальная частота вращения холостого хода регулируется болтом 7 (рис. 2) и корпусом буферной пружины 9 (рис. 4);
- Максимальная частота вращения холостого хода (начало выброса рейки) регулируется болтом 4 (рис. 2).
- Номинальная мощность (подача) регулируется болтом 10, подрегулируется винтом 19 (рис. 4).
- Предварительное натяжение пружины (разность оборотов конца и начала выброса рейки) регулируется винтом 7 (рис. 4).
- Подача топлива при 500 мин -1 регулируется гайкой обратного корректора 12 (рис. 4):
- Предварительное натяжение пружины обратного корректора (обороты начала срабатывания корректора) регулируется корпусом корректора 13 (рис. 4).
К особенностям регулировки следует отнести то, что для обеспечения уменьшенного усилия на рычаге управления рычаг пружины при регулировке частоты вращения начала действия регулятора должен быть максимально приближен к упору в корпусе регулятора, ограничивающему его поворот.
Подрегулировку начала действия регулятора производить винтом двухплечего рычага
Демпферная муфта
Топливный насос высокого давления комплектуется демпферной муфтой, которая устанавливается на конической поверхности переднего конца кулачкового вала с натягом, создаваемым кольцевой гайкой и фиксируется от проворота шпонкой.
Демпферная муфта предназначена для защиты механизмов от разрушения.
Демпферная муфта представляет собой неразборную конструкцию со свободно вращающимся маховиком в специальной высоковязкой жидкости.
Назначение всережимного регулятора топливного насоса высокого давления дизеля
Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).
Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.
Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.
Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)
Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.
Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения , предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.
Регуляторы частоты вращения классифицируют:
- по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
- по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.
Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.
Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.
На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.
Всережимный регулятор частоты вращения
Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).
На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.
Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.
Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.
Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.
Читайте также: Топливный насос шанкси f2000
Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.
Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.
При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.
Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.
Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.
Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.
Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.
Читайте также: Коаксиальный зонд теплового насоса своими руками
Регулятор ТНВД серии 33
Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора (рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.
Двухрежимный регулятор частоты вращения
Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения (рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.
При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.
На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.
Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.
При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.
Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.
Читайте также: Vodotok автоматика для насоса
При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.
Источник статьи: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/69-dizel_regulyator/index.shtml
17. Назначение принцип действия конструкция всережимного регулятора.
Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя.
Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холстом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.
Педаль 6 (рис. 4) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой / насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр. При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Qгр. от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления.
Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Qгр. грузов 8 уравновешивается усилием Рпр пружины 3.
При увеличений частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6.
1 — рейка; 2 — рычаг; 3 — пружина; 4, 5 — упоры; 6 — педаль; 7— подпятник; 8 — груз; 9 — вал; Рпр — усилие пружины; Qгр. — сила грузов.
Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4.
18. Назначение принцип действия конструкция муфты автоматического изменения угла опережения впрыска топлива.
Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск.
Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления, и с помощью нее насос приводится в действие.
На взаимное положение ведущих и ведомых частей муфты оказывают влияние грузы 2 (рис. 3), находящиеся в корпусе 1. Грузы установлены на осях 3 и поджимаются пружинами 4, которые упираются в проставки 5.
При работе двигателя и увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин и расходятся, поворачивая при этом кулачковый вал насоса высокого давления по ходу его вращения. В результате этого увеличивается угол а опережения впрыска топлива, и топливо поступает в цилиндры раньше. При Уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин и поворачивают кулачковый вал насоса в сторону, противоположную его вращению, что уменьшает угол а опережения впрыска топлива.
1 — корпус; 2 — груз; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — проставка; а — угол опережения впрыска топлива.
Как работает регулятор давления топлива (проверка и замена РТД)
В системе управления автомобильного двигателя заложена определённая математическая модель, где рассчитываются выходные величины на основании измерения входных. Например, длительность открытия форсунок зависит от количества воздуха и многих других переменных. Но кроме них существуют и константы, то есть характеристики топливной системы, прописанные в памяти и управлению не подлежащие. Одной из них является давление топлива в рампе, а точнее, перепад его между входами и выходами форсунок.
Для чего нужен регулятор давления топлива
Топливо к форсункам поступает из бака путём перекачки его расположенным там электрическим бензонасосом. Возможности его избыточны, то есть рассчитаны на максимальное потребление в самом тяжёлом режиме плюс значительный запас на ухудшение со временем характеристик в процессе длительной эксплуатации.
Но насос не может постоянно качать во всю мощь своих изменяющихся возможностей, давление надо ограничить и застабилизировать. Для этого и применяются регуляторы давления топлива (РДТ).
Они могут устанавливаться как непосредственно в модуле насоса, так и на топливной рампе, питающей форсунки впрыска. В этом случае приходится сбрасывать излишки через сливную магистраль (обратку) снова в бак.
Устройство
Регулятор может быть механическим или электронным. Во втором случае это классическая система регулирования с датчиком давления и обратной связью. Но простой механический не менее надёжен, при этом дешевле.
Установленный на рампе регулятор состоит из:
- двух полостей, в одной находится топливо, в другой – воздушное разрежение из впускного коллектора;
- эластичной диафрагмы, разделяющей полости;
- подпружиненного регулирующего клапана, соединённого с диафрагмой;
- корпуса со штуцерами обратки и вакуумного шланга от впускного коллектора.
Иногда в составе РДТ имеется сетчатый фильтр грубой очистки проходящего бензина. Весь регулятор установлен на рампе и сообщается с её внутренней полостью.
Принцип работы
Чтобы зафиксировать давление между входами и выходами форсунок, необходимо к его величине в рампе добавить отрицательное разрежение в коллекторе, куда выходят распылители форсунок. А поскольку глубина вакуума меняется в зависимости от нагрузки и степени открытия дроссельной заслонки, то отслеживать перепад нужно непрерывно, стабилизируя разницу.
Только тогда форсунки будут работать со штатными значениями своей производительности, и состав смеси не потребует глубокой и частой коррекции.
По мере увеличения разрежения на вакуумном патрубке РДТ, клапан будет приоткрываться, сбрасывая дополнительные порции бензина в обратку, стабилизируя зависимость от состояния атмосферы в коллекторе. Это дополнительная коррекция.
Основное регулирование происходит благодаря пружине, поджимающей клапан. По её жёсткости нормируется главная характеристика РДТ – стабилизируемое давление. Работа идёт по тому же принципу, если насос давит с избытком, то гидравлическое сопротивление клапана уменьшается, большее количество топлива сливается обратно в бак.
Признаки и симптомы неисправности РДТ
В зависимости от характера неисправности, давление может или увеличиваться, или уменьшаться. Соответственно, смесь, поступающая в цилиндры обогащается или обедняется.
Блок управления пытается откорректировать состав, но его возможности ограничены. Нарушается горение, мотор начинает работать с перебоями, пропаданиями вспышек, тяга ухудшается, а расход растёт. Причём в любом случае, обеднена смесь, или обогащена. Горит она при этом одинаково плохо.
Как проверить устройство на работоспособность
Для проверки производится замер давления в рампе. Она снабжена вентилем, к которому можно подключить тестовый манометр. Прибор покажет, укладывается значение в норму, или нет. А на конкретную вину регулятора укажет характер реакции показаний на открытие дроссельной заслонки и отключение магистрали обратки, для чего достаточно пережать или заглушить её гибкий шланг.
Снятие вакуумного шланга со штуцера РДТ также продемонстрирует адекватность реакции по давлению. Если двигатель работал на минимальных оборотах, то есть разрежение было высоким, то исчезновение вакуума должно вызвать рост давления в рампе. Если нет – регулятор работает неправильно.
Как почистить РДТ
Ремонту регулятор не подлежит, при неисправности заменяется на новый, цена детали невысока. Но иногда удаётся восстановить работоспособность прочисткой встроенного фильтра-сетки. Для этого регулятор демонтируют и промывают очистителем карбюраторов с последующей продувкой.
Операцию можно повторять для лучшего результата. Возможно также применение ультразвуковой ванны с сольвентом, которая используется для чистки форсунок, где возникают аналогичные проблемы из-за грязного топлива.
Особого смысла в данных процедурах нет, тем более если деталь уже много прослужила. Затраты времени и средств вполне сравнимы с ценой нового РДТ, при том, что в старом уже изношен клапан, состарилась диафрагма, а едкие чистящие составы могут вызвать окончательный отказ.
Инструкция по замене регулятора давления топлива на примере Ауди А6 С5
Доступ к регулятору на этих машинах прост, установлен он на топливной рампе форсунок.
- Снять декоративную пластиковую крышку с верхней части двигателя, отвернув против часовой стрелки поворотные защёлки.
- Отвёрткой поддевается и удаляется фиксирующая пружинная скоба на корпусе регулятора.
- Отсоединяется вакуумный шланг со штуцера регулятора.
- Остаточное давление в рампе можно сбросить различными способами, дав двигателю поработать с отключённым бензонасосом, надавить на золотник вентиля манометра на рампе или просто рассоединив половинки корпуса регулятора. В последних двух случаях надо применить ветошь для впитывания выходящего бензина.
- При снятом фиксаторе регулятор просто вынимается из корпуса, после чего его можно промыть, заменить на новый, и собрать всё в обратном порядке.
Перед установкой рекомендуется смазать уплотнительные резиновые кольца, чтобы не повредить их при погружении в гнездо.