2327

Электронно&управляемый блок насос&форсунки представляет собой одноцилиндровый ТНВД. Этот блок характеризуется интеграль& ным соленоидным клапаном и предназначен для установки непосред& ственно на головке цилиндров дизеля. Кронштейны, работающие на растяжение, удерживают отдельные модули, которые имеют раздель& ные цепи подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя. Кула& чок на распределительном валу приводит в действие индивидуальную для каждого цилиндра насос&форсунку непосредственно через коро& мысло или косвенно посредством штанги толкателя и коромысла.

Быстродействующий соленоидный клапан в соответствии с пара& метрами, определяемыми в программной карте двигателя, обеспечивает точную регулировку времени начала впрыска топлива и скорости потока.

В отключенном положении соленоидный клапан обеспечивает неограниченный проход потока топлива от насоса к цепи низкого давления системы. Соленоидный клапан включается во время хода подачи плунжера насоса, перекрывая перепускной клапан и таким образом герметизируя цепь высокого давления. Топливо подается к форсунке как только превышается давление открытия распылителя, то есть впрыск топлива начинается, когда соленоидный клапан закры& вается.

Насос&форсунка используется при давлениях впрыскивания топлива до 160 МПа (180 МПа для перспективных моделей). Эта кон& струкция также может применяться для выборочного индивидуального отключения цилиндра (при частичных нагрузках).

ТНВД, встроенный в блок цилиндров, система единичного насоса, объединенного с форсункой, также являются модульной конструкцией с устройством впрыскивания топлива и управлением по времени. Каждый цилиндр двигателя питается отдельным модулем со следующими компонентами:

–выполненный как одно целое насос высокого давления;

–быстродействующий соленоидный клапан;

–короткая линия высокого давления;

–комплект распылителя.

Элемент насоса обычно устанавливается как неотъемлемая часть блока цилиндров (рис. 4.31; 4.32.) дизеля, где он приводится в движение кулачком основного распределительного вала. Электромаг& нитный клапан осуществляет точное управление временем начала и продолжительностью впрыскивания топлива в соответствии с программой.

151

ряет строгим требованиям надежности работы компенсацией и выявле& нием неисправностей функционирования отдельных составных частей.

Он также предназначен для облегчения диагностики неисправ& ностей работы дизеля и его системы топливоподачи.

Производитель может использовать программирование в целях на& копления данных для специфических компоновочных схем двигателя и автомобиля.

ЕСU удовлетворяет строгим требованиям противодействия поме& хам от системы электрооборудования автомобиля и других источников. Фильтры и экраны защищают от воздействия электромагнитных помех

ив то же время уменьшают распространение его собственных помех. Шина (контроллер местной связи) может использоваться для сети

связи системы с другими компонентами автомобиля, например, антиблокировочной системой тормозов, системой контроля силы тяги или коэффициента сцепления и электронной системой управления переключением в коробке передач.

Аккумуляторная топливная система типа «Соmmon Rail». Сис& темы с аккумулятором делают возможным объединение системы впрыскивания топлива дизеля с различными дистанционно выпол& няемыми функциями и в то же время позволяют повышать точность управления процессом сгорания топлива (рис. 4.33).

Рис. 4.33. Схема системы впрыскивания с общей рейкой

иаккумулятором давления типа «Соmmon Rail»:

1 – топливный бак; 2 – фильтр; 3 – топливоподкачивающий насос; 4 – насос высокого давления; 5 – редукционный клапан;

6 – датчик давления; 7 – аккумулятор: 8 – форсунки; 9 – ввод данных от измерительных датчиков; 10 – ЕСU

154

Отличительная характеристика системы с общим трубопроводом заключается в разделении узла, создающего давление, и узла впрыски& вания. Это делает возможным повышение величины давления впрыскивания топлива.

Конструкция системы составляет резервуар (аккумулятор), кото& рый включает компоненты распределительного трубопровода (общая рейка), линии подачи топлива и форсунки.

Плунжерный насос высокого давления (линейный насос на грузо& вых автомобилях, радиальное плунжерное устройство на легковых автомобилях) создает давление; этот насос может предназначаться для работы при низких значениях крутящего момента в целях существен& ного уменьшения потребности в тяговом усилии.

Давление системы, создаваемое ТНВД, распространяется через аккумулятор и топливопроводы к форсунке. Форсунка обеспечивает подачу нужного количества топлива в камеру сгорания. В точно установленный момент ЕСU передает сигнал возбуждения к соленоиду форсунки, означающий начало подачи топлива. Количество впрыски& ваемого топлива определяется периодом открытия распылителя и давлением в системе.

Перспективы системы. Эта система расширяет область оптимиза& ции процесса сгорания посредством разделения функций создания давления и впрыскивания. Давление, необходимое для впрыскивания топлива, в основном, базируется на выборе какой&нибудь точки набора заданных параметров. Дополнительно давление впрыскивания остается постоянным на период продолжительности процесса впрыска топлива при давлении (с минимальными отклонениями) 1400 бар. Такая способность управлять характером сгорания может использо& ваться для многоимпульсного впрыскивания в целях уменьшения вредных компонентов отработавших газов (также это может обеспе& чить снижение шума).

Система с одной рейкой позволяет контролировать движение иглы форсунки, а вместе с ней и схему впрыскивания в пределах опреде& ленного диапазона. Для многоимпульсной подачи топлива система включает электромагнит несколько раз.

Применение системы. Для приспособления к работе системы с общей рейкой в дизеле не требуется создавать его модификации. Насос высокого давления заменяет ТНВД, а форсунка устанавливается в головке блока цилиндров так же, как и обычный комплект насоса& форсунки. Все это позволяет применять схему с общей рейкой как отдельный вариант системы впрыскивания топлива.

155

Регуляторы

Двигатели снабжены автоматическими регуляторами числа оборотов. Регулятор должен поддерживать число оборотов двигателя постоянным или изменять его в заданных пределах.

Внастоящее время на дизелях применяют гидравлические, пневматические, механические и комбинированные регуляторы.

Гидравлические и пневматические регуляторы работают по принципу использования напора жидкости или газа (в системах смазки, охлаждения, питания или впускной трубе), изменяющегося с изменением оборотов двигателя.

Механические регуляторы работают по принципу использования центробежных сил специальных грузов, приводимых в движение через систему передач от коленчатого вала двигателя.

Вкомбинированных регуляторах используется несколько указан& ных выше принципов работы.

По характеру действия регуляторы делятся на однорежимные, двухрежимные и всережимные.

Однорежимные регуляторы автоматически поддерживают скорость вращения двигателя в пределах, не превышающих максимальных оборотов, т.е. поддерживают один скоростной режим.

Двухрежимные регуляторы автоматически обеспечивают устойчи& вую работу на минимальных оборотах и ограничивают максимальные обороты двигателя, т.е. поддерживают верхний и нижний режимы работы двигателя по оборотам.

Всережимные регуляторы автоматически поддерживают устойчи& вую работу двигателя на любом заданном скоростном режиме, не выходящем за пределы максимальных и минимальных оборотов, предусмотренных конструкцией двигателя.

На отечественных тракторных дизелях устанавливают механиче& ские центробежные всережимные регуляторы. Они просты по устрой& ству и надежны в эксплуатации. В дальнейшем будет идти речь только

оцентробежных регуляторах, поэтому для краткости они будут называться просто регуляторами.

Всережимные регуляторы обладают следующими достоинствами, обеспечивающими их широкое применение: облегчают труд трактори& ста, повышают производительность тракторного агрегата: дизель работает экономичнее и удлиняется срок службы трактора. Объясняет& ся это тем, что при изменении нагрузки всережимный регулятор позволяет трактористу на ходу рычагом регулятора изменять скорость движения трактора (агрегата).

156

Экономия времени на остановки трактора для переключения передач способствует повышению производительности труда. Просто& та перехода от одной скорости к другой дает возможность полнее загружать трактор, особенно при часто меняющихся нагрузках. При комплектовании тракторного агрегата не всегда удается добиться полной загрузки трактора. Наличие всережимного регулятора позволяет поддерживать двигатель в состоянии, близком к полной загрузке. Чем полнее загружен дизель к его номинальному значению мощности, тем выше его экономичность.

Действие центробежного регулятора, работающего в комплекте с насосами типа 4ТН&8,5 10 (рис. 4.34). Вал 1 через ряд передач получает вращение от коленчатого вала двигателя. Вместе с валом вращается жестко сидящая на нем крестовина 2. На ней шарнирно укреплены два груза 3. При вращении вала грузы расходятся под действием центробежных сил. Грузы, поворачиваясь около осей, давят лапками на муфту 4. Пружины 7 и 8 сжимаются, и муфта 4 переме& щается влево. Затем наступает момент, при котором усилие, разви& ваемое центробежными силами грузов, уравновешивается сопротивле& нием пружин и сил трения в шарнирах. Муфта прекращает движение и занимает равновесное состояние.

При снижении нагрузки на валу двигателя топливо продолжает поступать в цилиндр в прежнем количестве. Поэтому механическая энергия двигателя сохраняется, а сопротивление проворачиванию коленчатого вала уменьшается. В результате образовавшегося избытка энергии возрастает скорость вращения коленчатого вала двигателя. Соответственно увеличивается скорость вращения вала регулятора. Центробежные силы грузов регулятора при этом увеличатся и муфта 4, преодолевая сопротивление пружин 7 и 8, переместится влево. Рейка насоса 15 при помощи тяги 14 тоже переместится влево, в сторону уменьшения подачи. Поступление топлива в цилиндры двигателя снизится, поэтому энергия на валу двигателя уменьшится, а скорость вращения коленчатого вала снизится. Снова наступит состояние, при котором механическая энергия двигателя будет полностью затрачиваться на преодоление сопротивления, приложенного к валу двигателя. Муфта регулятора займет новое равновесное положение. Коленчатый вал двигателя снова будет вращаться с постоянной скоростью.

При увеличении нагрузки сопротивление на валу двигателя станет выше механической энергии двигателя, а количество топлива, поступающего в цилиндры, сохранится, поэтому скорость вращения коленчатого вала снизится. Соответственно снизится и скорость

157

вращения вала регулятора. Центробежные силы грузов при этом уменьшатся и пружины регулятора переместят муфту 4 вправо на некоторую величину. Рейка топливного насоса при помощи вилки 11 и тяги 14 переместится вправо, подача топлива увеличится, благодаря чему скорость вращения коленчатого вала возрастет и достигнет прежней величины.

Рис. 4.34. Схемы действия регулятора типа РВ:

1 – вал; 2 – крестовина; 3 – груз; 4 – муфта; 5 – шпилька; 6, 7 и 8 – пружины; 9 – болт; 10 и 16 – рычаги; 11 – вилка; 12 – болт вилки

тяги регулятора; 13 – призма; 14 – тяга рейки; 15 – рейка насоса;

17 – упор; 18 и 19 – регулировочные прокладки; 20 – болт – жесткий упор; I A – номинальный режим работы двигателя; 1Б – режим перегрузки; II – режим максимальных холостых оборотов двигателя;

III – подача топлива выключена; IV – пуск двигателя

Необходимые обороты дизеля устанавливают рычагом 10. Заодно с этим рычагом изготовлен поперечный вал, на котором укреплена втулка. На ней надета спиральная пружина 6. Концами витков пружина соединена с рычагом 16, свободно сидящим на валу рычага 10. Верхний конец рычага 16 шарнирно соединен с вилкой 11. Рычаг 10 может свободно поворачиваться около своей оси из одного крайнего положения в другое. Крайние положения его ограничены шпилькой 5 и болтом 9, в которые упирается упор 17 рычага 10. Промежуточные положения он может занимать любые. Поворотом рычага 10 влево до

158

упора при помощи пружины 6 изменяется положение вилки. При этом перемещается муфта, сжимая пружины 7 и 8. Болт 12 упирается в призму 13. Тяга рейки перемещается вправо, в сторону увеличения подачи. Скорость вращения коленчатого вала при неизменной нагрузке будет увеличиваться по мере увеличения подачи топлива.

При повороте рычага 10 на некоторый угол вправо усилие затяжки пружин 7 и 8 уменьшится, а рейка топливного насоса, переместившись влево, займет положение, при котором подача топлива тоже умень& шится. Скорость вращения коленчатого вала дизеля при неизменной нагрузке по мере перемещения рычага 10 вправо будет снижаться.

Таким образом, изменяя положение рычага 10, можно установить требуемый скоростной режим работы дизеля.

При износе деталей регулятора увеличиваются зазоры и нарушаются сопряжения, поэтому двигатель хуже приспосабливается к изменениям нагрузки, экономичность его снижается, а интенсивность износа возрастает.

Корректоры характеристик топливоподачи. При выполнении сельскохозяйственный работ наибольшая производительность трак& торного агрегата достигается при работе дизеля на номинальном режиме; в связи с этим трактор желательно загружать так, чтобы его двигатель работал на полную мощность. Однако сопротивление плугов, сеялок и других прицепных машин изменяется при движении агрегата в зависимости от состояния почвы, рельефа и других факторов. Поэтому тракторный агрегат комплектуют так, чтобы двигатель имел небольшой запас мощности для преодоления временно возрастающих сопротивлений.

При перегрузках обороты коленчатого вала дизеля снижаются. Количество воздуха, поступающего в цилиндры дизеля на такте впуска, при этом возрастает. Таким образом, в дизеле заложены возможности полного сгорания большего количества топлива на пониженных оборотах, чем на номинальных. С увеличением количества сгоревшего топлива за один такт увеличивается крутящий момент двигателя. Однако топливные насосы устроены так, что (по мере снижения оборотов) подача топлива в цилиндр дизеля за один впрыск не увеличивается, как это требуется, а, наоборот, уменьшается, поэтому крутящий момент дизеля при снижении оборотов на перегрузках также уменьшается. Для исправления этого недостатка в систему топливо& подачи вводится корректирующее устройство (корректор). Действует корректор следующим образом: по мере перегрузки дизеля (обороты вала дизеля снижаются) рейка топливного насоса под действием

159

пружины регулятора дополнительно перемещается на небольшую величину в сторону увеличения подачи топлива.

В результате увеличения подачи топлива на цикл крутящий момент увеличивается и двигатель преодолевает небольшую перегрузку.

Корректирование топливоподачи насоса типа 4ТН&8,5 10 осу& ществляется следующим образом (рис. 4.35).

Рис. 4.35. Схема действия регулятора типа РВ с насосом 4ТН&8,5 10: 40 – втулка плунжера; 41 – плунжер; 42 – рейка; 43 – регулировочный болт

толкателя; 44 – корпус толкателя плунжера; 45 – хомутик рейки; 46 – кулачковый вал; 47 – шлицевая втулка; 48 – фрикционная муфта

(названия остальных позиций те же, что и на рис. 4.34)

При работе дизеля на полной нагрузке и номинальных оборотах болт вилки тяги регулятора 12 касается призмы 13. При увеличении нагрузки, когда дизель снижает обороты, центробежные силы грузов уменьшаются. Рычаг 16 под действием пружин 7 и 8, преодолевая сопротивление пружины 6, повернется вокруг оси поперечного вала рычага 10 и переместит вилку 11 из положения А в положение Б при неизменном положении рычага 10. Болт вилки тяги регулятора переместится по скосу призмы вверх и вперед. Рейка топливного насоса при этом дополнительно переместится в сторону увеличения подачи. Поэтому подача топлива за цикл увеличится и соответственно возрастет крутящий момент дизеля. Таким образом, корректирующее

160