Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

линдровому двигателю. За рабочий цикл двигателя (два оборота)

плунжер совершает один оборот и столько ходов, сколько он об-

служивает цилиндров.

Итак, подача топлива при высоком давлении обеспечивается за

счет малых зазоров в плунжерной паре и высокой скорости движе-

ния плунжера.

Цикловая подача регулируется перемещением вверх-вниз доза-

тора 2 Если передвинуть дозатор вверх, то отсечной канал плун-

жера позже выйдет из-под обреза дозатора, активный ход плунже-

ра увеличится и подача станет больше. При перемещении дозато-

ра вниз

—

наоборот. В самом нижнем положении дозатора подачи

не будет.

Момент начала подачи регулируют толкателем. Так как плун-

жер один, то перекрытие впускного окна происходит для всех ци-

линдров при одном и том же угле поворота кулачкового вала. Что-

бы изменить угол опережения начала подачи сразу для всех ци-

линдров, изменяют высоту толкателя.

Сравнение плунжерных пар двух типов. У насосов распредели-

тельного типа (одноплунжерных) меньше прецизионных пар, сле-

довательно, они проще по конструкции и дешевле. У них меньшее

число регулировок, габаритные размеры и масса.

Рядные насосы (секционного типа) обладают большей долго-

вечностью, стабильностью в работе, проще в техническом обслу-

живании.

Нагнетательные клапаны предотвращают перетекание топлива

от форсунки в плунжерную пару после окончания впрыскивания,

обеспечивая определенное давление в топливопроводе высокого

давления и форсунке.

После начала подачи топлива плунжерной парой по топливо-

проводу высокого давления к форсунке идет волна высокого дав-

ления со скоростью 1300... 1500 м/с (скорость звука в жидкости).

Она-то и открывает форсунку. Если бы в форсунке и топливопро-

воде не оставалось топлива, то скорость движения последнего от

плунжера к форсунке была бы около 30 м/с. В этом случае для

нормального впрыскивания форсункой начинать подачу нужно

было бы почти за оборот до в.м.т. (!). Регулировать угол опереже-

ния впрыскивания было бы почти невозможно. Таким образом, в

топливопроводе и форсунке после впрыскивания обязательно

должно оставаться топливо с остаточным давлением 2...4 МПа.

Различают нагнетательные клапаны грибкового типа

(рис. 8.5, а и б), золотникового типа (рис. 8.5, в) и двойного

действия (рис. 8.5, г).

Клапаны грибкового типа состоят из седла 7, клапана 2, пружи-

ны 3 и нажимного штуцера 4, которым весь клапан прижат к тор-

цу втулки плунжера. Коническая (запорная) часть клапана, раз-

грузочный поясок А и седло

являются прецизионными деталями.

Пружина создает давление на клапан до

МПа. При подаче топ-

120

О б в г

Рис. 8.5. Нагнетательные клапаны:

а, б— грибкового типа; в

—

золотникового типа; г

—

двойного действия;

7 —

седло

клапана; 2 —запорный клап^

н;

J—пружина; 4— нажимной штуцер; 5—ограни-

читель; б— пружина; разгрузочный клапан; А

—

разгрузочный поясок

лива плунжерной парой клапан поднимается и пропускает топли-

во в топливопровод к форсунке. При отсечке подачи давление под

клапаном падает. Под действием давления сверху клапан садится

конусной запорной частью в гнездо, разъединяя надплунжерную

полость и полости форсунки с топливопроводом. При этом раз-

грузочный поясок А вхо^

ит

в седло и, как плунжер, оттягивает из

топливопровода часть топлива. Вследствие этого давление в топ-

ливопроводе падает до 2^.4 МПа.

Аналогично работают клапаны, изображенные на рисунке 8.5, б

и в. Для улучшения работы на малой частоте вращения они имеют

жиклеры-демпферы, благодаря которым при малой подаче топли-

ва клапан полностью н^ поднимается и при посадке оттягивает

меньшее количество топлива, чем обеспечивается нужное оста-

точное давление.

Клапаны двойного действия (рис. 8.5, г) имеют два клапана: за-

порный 2 и разгрузочный 7. При отсечке подачи запорный клапан

перекрывает топливопровод, а разгрузочный пропускает часть топ-

лива из него в надплунжерное пространство. Количество этого топ-

лива и соответственно остаточное давление в топливопроводе и фор-

сунке определяются жиклером и усилием нажимной пружины 6.

8.4. УСТРОЙСТВО и РАБОТА НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Насосы высокого давления серии 33 (для двигателей КамАЗ).

Это насосы V-образной конструкции (рис. 8.6) с углом развала

между рядами секций 75\ Диаметр плунжера 10 мм. Его ход 11 мм.

121

Рис. 8.6. Насос серии 33 двигателя КамАЗ-740:

—

корпус; 2—кулачковый вал; J—ролик; 4 —толкатель; 5—регулировочная пята; б—та-

релка; 7— пружина; верхняя тарелка пружины; 9— плунжер; /0—поворотная втулка;

—

рейка; 12— втулка плунжера; 13

—

корпус втулки; /4

—

нагнетательный клапан; 15— гай-

ка; 16— штуцер нагнетательного клапана; 17— подкачивающий насос

В гнездах алюминиевого корпуса 7 насоса установлено восемь

насосных секций, каждая на конкретный цилиндр. Секция состо-

ит из корпуса 13, втулки 12 и плунжера Р. Корпус и втулка зафик-

сированы штифтом. В корпусе выполнены два канала, сообщаю-

щиеся с впускным А и перепускным Б окнами втулки. Штуцером

16 притягивают к корпусу нагнетательный клапан 14 золотнико-

вого типа. Корпус секции крепят к корпусу насоса гайками 75.

Плунжер установлен в поворотную втулку 10, которая через

штифт соединена с рейкой 77 управления подачей топлива. Рейки

правого и левого рядов соединены между собой двуплечим рыча-

гом и движутся синхронно в разные стороны (см. главу 9). Движе-

122

ние плунжера вверх обеспечивает кулачок кулачкового вала 2 че-

рез роликовый толкатель 4, а обратно

—

пружина 7. Пружина упи-

рается в тарелку 6, под которой находится регулировочная пята 5

толкателя.

К передней крышке ТНВД прикреплен подкачивающий топ-

ливный насос 77 низкого давления поршневого типа с приводом

от эксцентрика кулачкового вала. Крышка закрывает шестерни

привода насоса. Смазочная система насоса

—

централизованная от

смазочной системы двигателя.

Цикловая подача каждой секцией регулируется поворотом кор-

пуса секции, для чего в его фланце выполнены прорези. Изменение

подачи сразу всеми секциями производится изменением положе-

ния рейки. Угол опережения начала подачи регулируют заменой

пяты толкателя, которые выпускаются 18 размеров по толщине.

Рис. 8.7. Топливный насос

распределительного типа EP/VE

фирмы Bosch:

—

грузы; 2— вал; J—рычаг управ-

ления; 4

—

пневмокорректор; 5—

пружина регулятора; б

—

штуцер; 7—

рычаг регулятора; 8

—

фильтр; 9—

клапан; /0—плунжер; //

—

дозатор;

12 —

кулачковая шайба;

13 —

автомат

утла опережения подачи; 14

—

шес-

терня привода; 15— подкачивающий

насос

15 14

123

Особенности других насосов. На двигателе Д-245 (ЗИЛ-5301

«Бычок») установлен рядный четырехсекционный насос 4УТНМ.

Диаметр плунжеров 9 мм, ход 8 мм. Плунжерная пара устроена

аналогично паре насоса серии 33. Втулки плунжеров закреплены в

алюминиевом корпусе. Нагнетательные клапаны грибкового типа.

Толкатели роликовые с регулировочным винтом. Цикловую пода-

чу регулируют изменением положения поворотной втулки плун-

жера относительно рейки, а угол опережения подачи

—

винтом

толкателя.

Насосы распределительного типа. Насос типа EP/VE фирмы

Bosch широко применяют на двух-шестицилиндровых дизелях

легковых автомобилей. Максимальная частота вращения

2500 мин""

. Объемная цикловая подача до 80...100 мм

. Диаметр

плунжеров 8...

мм, ход плунжера 1,5...4 мм. Масса 5,2 кг.

Насос одноплунжерный с приводом плунжера 10 (рис. 8.7) от

кулачковой шайбы 72, которая скользит по роликам. Возврат плун-

жера обеспечивают пружины. В корпусе ТНВД помещен подкачи-

вающий насос. Подача топлива изменяется дозатором 11. В головку

насоса ввернуты штуцера с нагнетательными клапанами 9.

Насосы других фирм устроены аналогично описанным выше.

8.5. ПРИВОДЫ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

УСТАНОВКА УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКИВАНИЯ

Мощность и экономичность двигателя зависят от угла впрыс-

кивания. Каждый двигатель на любом нагрузочном и скоростном

режиме имеет оптимальный угол опережения впрыскивания. По-

этому в процессе работы его необходимо менять.

Способы изменения угла опережения впрыскивания. Для измене-

ния угла опережения впрыскивания меняют положение кулачко-

вого вала относительно коленчатого. Если кулачковый вал повер-

нуть вперед по ходу вращения, то кулачок набежит раньше на тол-

катель, подача топлива плунжером, а следовательно, и впрыск его

форсункой начнутся раньше. Относительный поворот кулачково-

го вала производится двумя способами: с установкой постоянного

и переменного угла опережения впрыскивания. В первом случае

находят оптимальный угол опережения на номинальном скорост-

ном режиме и жестко соединяют валы. Во втором случае в приво-

де насоса устанавливают муфту опережения угла впрыскивания,

которая в зависимости от частоты вращения двигателя меняет вза-

имное положение кулачкового и коленчатого валов (у большин-

ства автомобильных двигателей). Это обеспечивает работу двига-

теля с оптимальным углом опережения впрыскивания в широком

диапазоне частот вращения.

Муфта опережения угла впрыскивания. Привод насоса высокого

давления осуществляется через муфту опережения впрыскивания

124

17 к вал с двумя полужесткими карданными муфтами 18 от рас-

пределительных шестерен двигателя (рис. 8.8, б). Частота враще-

ния кулачкового вала в 2 раза меньше частоты коленчатого вала.

На рисунке 8.8, а показана муфта опережения двигателя

КамАЗ-740, автоматически изменяющая угол опережения начала

впрыскивания в пределах 0...12

Ведомая полумуфта

установлена на кулачковом валу насоса.

В ней закреплены оси

двух грузов 11. Пружины

<?,

упирающие-

ся через стаканы 7, находятся в сверлениях грузов и стремятся

прижать их к оси муфты.

Ведущая часть муфты соединена с валом привода насоса и со-

стоит из ведущей полумуфты

и втулки 3. На ее пальце установле-

на проставка 72, которая одной стороной упирается в палец груза,

а другой

—

в его фигурную поверхность. Последняя определяет за-

кономерность изменения угла впрыскивания в зависимости от ча-

стоты вращения.

При максимальной частоте вращения грузы под действием

центробежной силы поворачиваются на осях 16 и, преодолевая

силу пружин, прижимаются к корпусу 5. При этом они за счет

фигурной поверхности через проставку 12 воздействуют на упор-

ный палец и слегка поворачивают ведомую часть, а вместе с ней и

вал насоса вперед по ходу вращения на некоторый угол. Это при-

водит к увеличению угла опережения впрыскивания. При сниже-

нии частоты вращения проставка занимает промежуточное поло-

жение, обеспечивая соответствующий угол опережения впрыски-

вания.

Для смазывания муфты используют моторное масло, заливае-

мое через верхнее отверстие в корпусе до появления его из нижне-

го. Оба отверстия в корпусе закрывают винтами с уплотнительны-

ми шайбами.

Установка угла опережения впрыскивания. Рассмотрим установ-

ку угла для насоса двигателя КамАЗ-740. Насос приводится в дей-

ствие через две полужесткие карданные муфты 18 (рис. 8.8, б) и

муфту опережения впрыскивания 17. Для установки угла выпол-

няют следующие операции:

1) подготовляют двигатель

—

коленчатый вал вращением махо-

вика устанавливают в положение, соответствующее углу начала

впрыскивания в первом цилиндре (в конце такта сжатия фиксатор

маховика при нижнем его положении должен войти в углубление).

Метка / должна находиться в верхнем положении;

2) подготовляют насос

—

совмещают метки II и III на корпусе

насоса и муфты;

3) соединяют насос с приводом и крепят его на блоке

—

затяги-

вают болт 19 крестовины ведомого кардана, затем поворачивают

коленчатый вал на один оборот и затягивают остальные болты

карданов;

4) проверяют правильность установки

—

проворачивают колен-

125

16 15 14 13

У a

Рис. 8.8. Муфта опережения впрыскивания (а) и привод топливного насоса (б)

двигателя КамАЗ-740:

—

ведущая полумуфта; 2,4— манжеты; 3— втулка ведущей полумуфты; 5— корпус; 6— регу-

лировочные прокладки; 7— стакан пружины; 8— пружина; 9

—

шайба; 10— кольцо; //

—

груз;

12— проставка; 13— ведомая полумуфта; 14— уплотнительная прокладка; /5—кольцо; 16—

ось грузов; /7—муфта опережения впрыскивания; 18— ведомая полумуфта; 19— стяжной

болт; 20— ведущая полумуфта; /...///— метки

чатый вал до совмещения меток II и III. Затем вращают коленча-

тый вал обратно на пол-оборота, а потом вперед до фиксации ма-

ховика фиксатором (он должен быть опущен). Метки II и IIIдол-

жны совместиться. В противном случае следует ослабить болты 19

и повторить операции 3 и 4.

Угол опережения впрыскивания в других двигателях устанав-

ливают аналогично, но с учетом конструкции привода.

8.6. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Регулирование ТВНД должно производиться на специальных

стендах высококвалифицированным персоналом. При регулиров-

ке насоса следует использовать стендовые форсунки или их рабо-

чий комплект. Каждая форсунка после регулировки насоса долж-

на быть установлена на цилиндр, соответствующий секции насо-

са, на которой ее регулировали.

Регулирование цикловой подачи. Основная регулировка топ-

ливного насоса

—

регулировка количества и равномерности цик-

ловой подачи на номинальном режиме. Для этого рейку ТНВД

(или дозатор у одноплунжерного насоса) устанавливают в поло-

жение номинальной подачи (см. главу 9). При номинальной час-

тоте вращения замеряют цикловую подачу всех секций. Она дол-

жна соответствовать техническим условиям на насос и модель

двигателя. Отклонение подачи по секциям (неравномерность)

допускается не более 3...5 %. В противном случае у насосов серий

33 (КамАЗ) и 60 (ЗИЛ, КАЗ) ослабляют крепление корпуса сек-

ции и поворачивают его, переставляя на один-два зуба стопор-

ную шайбу корпуса. У насоса 4УТНМ (ЗИЛ-5301 «Бычок») ос-

лабляют зубчатый хомут поворотной втулки и поворачивают ее

на нужный угол.

Регулирование угла опережения начала подачи. На рядных насо-

сах на первую (на насосах серии 33

—

восьмую) секцию устанавли-

вают моментоскоп

—

капиллярную стеклянную трубку (с внутрен-

ним диаметром 2...3 мм) на резиновом переходнике. Проверку и

регулировку проводят на стенде, устанавливая рейку в положение

номинальной подачи. Вращая вручную вал насоса (за муфту опе-

режения), заполняют трубку моментоскопа топливом. Повернув

вал назад и затем" медленно вращая его вперед, определяют мо-

мент, когда мениск топлива в трубке дрогнет. В этот момент вра-

щение прекращают. Лимб стенда покажет угол до оси симметрии

кулачка. Он должен соответствовать техническим условиям. Для

4УТНМ этот угол равен 56°, для восьмой секции насоса 33

—

42...43°. Затем моментоскоп устанавливают на остальные секции

соответственно порядку работы цилиндров. Отклонение углов

опережения подачи по секциям допускается не более 20'. Насосы

127

серии 33 регулируют установкой пяты 5 (см. рис. 8.6) толкателя,

насосы 4УТНМ

—

вращением винта толкателя плунжера. После

регулировки винт стопорят контргайкой.

Контрольные

вопросы и задания

1. Чем отличаются по составу приборов и механизмов системы питания кар-

бюраторных двигателей и дизелей? 2. Зачем в дизелях применяют камеры сгора-

ния сложной формы? 3. Перечислите требования к системе питания дизеля.

4. Почему в дизелях применяют двухступенчатую очистку топлива? 5. Чем регули-

руется давление начала впрыскивания форсункой? 6. Что такое «момент начала

подачи», «отсечка подачи», «рабочий ход» в работе плунжерной пары? 7. Какие

существуют способы регулирования цикловой подачи, угла опережения подачи

плунжерной парой? 8. Для чего нужны нагнетательные клапаны? 9. Перечислите

порядок операций установки угла опережения впрыскивания на двигателе.

Глава 9

РЕГУЛЯТОРЫ

9.1. ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

При установившемся режиме работы вращающий момент дви-

гателя равен моменту сопротивления. Во время работы непрерыв-

но изменяется нагрузка на автомобиль, а следовательно, и на дви-

гатель. Характер изменения бывает достаточно интенсивным: от

резкого увеличения (например, при разгоне)

—

наброс нагрузки до

резкого снижения

— сброс

нагрузки. В некоторых условиях (движе-

ние по полю, разбитой дороге и т. д.) изменение нагрузки может

быть резко переменным, иногда приближающимся к случайному

процессу. Соответственно этому должны быть изменены показа-

тели двигателя (мощность, вращающий момент, частота враще-

ния). Однако водитель не всегда может среагировать на колебания

нагрузки. Для поддержания показателей двигателя (заданного

скоростного режима) в определенных пределах применяют систе-

му регулирования, основным элементом которой является регуля-

тор частоты вращения (далее

—

регулятор).

По воздействию на орган управления различают регуляторы

прямого и непрямого действия, по числу поддерживаемых режи-

мов

—

одно-, двух- и всережимные. Регуляторы прямого действия

действуют непосредственно на орган управления подачей топлива

(рейка ТНВД или дроссель), а непрямого действия

—

через допол-

нительно установленный электрический или гидравлический уси-

литель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скорос-

тной режим, чаще всего максимальный, двухрежимные

—

мини-

мальный холостого хода и максимальный, всережимные

—

любой

заданный скоростной режим.

128

Любой двигатель работает с м

определенной устойчивостью,

т.е. сохраняет частоту враще-

ния коленчатого вала при не-

котором изменении внешнего

воздействия. На рисунке 9.1

показаны скоростные характе-

ристики двух двигателей

М\ =А

)

М = Дл), которые

имеют разный характер кру-

тизны, и зависимость момента

сопротивления от частоты вра- — •

щения

АГ

=Дя)- Допустим, что

частота вращения изменилась р^

9Л График w С

ав

„

„„я

уСТ

ой-

на А П. Тогда нагрузка на пер- чивости работы двигателей

вый двигатель увеличится на

&М

а на второй

—

на AAf

Так как нагрузка на первый двигатель стала больше

(АМ

{

> АМ

)

ТО ЭТОТ двигатель быстрее вернется на прежнюю час-

тоту вращения ло>

- °н будет стабильнее держать скоростной

режим

—

его устойчивость лучше. Устойчивость оценивают фак-

тором устойчивости

Чем больше величина Ф, т. е. чем круче кривая вращающего

момента двигателя, тем устойчивее двигатель держит частоту вра-

щения. Кривая М\ является характеристикой карбюраторного

двигателя, М

—

дизеля, устойчивость которого хуже. Поэтому для

дизелей необходимы специальные регуляторы, поддерживающие

стабильную частоту вращения их коленчатого вала. На карбюра-

торных же двигателях обычно устанавливают только ограничители

частоты вращения.

По частоте вращения и нагрузке различают следующие режи-

мы работы дизелей (сравните с карбюраторными двигателями,

глава 7): рабочий режим, перегрузка, холостой ход, переходные

режимы, пуск (табл. 9.1). Рабочий режим содержит значитель-

ный диапазон скоростных и нагрузочных режимов —от отсут-

ствия нагрузки (холостой ход) до полной нагрузки (при номи-

нальной мощности). На этом режиме двигатель работает

70...90 % всего времени движения автомобиля. Перегрузка воз-

никает при моменте сопротивления, превышающем номиналь-

ный момент двигателя. Для разгона (трогания автомобиля с мес-

та, обгона и других переходных процессов) требуется обычно

полная мощность двигателя.

Ф = dM

/dn

—

dMJdn.

129