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

Подождите немного. Документ загружается.

9.1. Соотношение подачи топлива и воздуха на различных режимах работы двигателя

Количество

Качество

смеси (а)

Частота

Режим работы двигателя топлива, %

Качество

смеси (а)

вращения, %

Вид смеси

номинального

Качество

смеси (а)

номинальной

Рабочий при номинальной 100

мощности

Холостой ход при максималь- 25...30

ной частоте вращения

Перегрузка 120... 140

Пуск 180...250

1,3...2,2 100

6...7 106...108

Бедная

1,2...1,5 От 100 до 50 »

1...1,1 10...20 Богатая

На рабочем режиме (см. табл. 7.1) при номинальной мощности

дизеля ТНВД должен обеспечивать номинальную цикловую пода-

чу топлива q

При нагрузке меньше номинальной подача топлива уменьшается

и на холостом ходу (т. е. без нагрузки) составляет 25...30 % номи-

нальной. При работе дизеля на минимальной частоте вращения

холостого хода (800... 1000 мин

-1

) подача составляет 18...25% но-

минальной. Чем меньше дизель работает на холостом ходу, тем

больше может быть экономия топлива.

При перегрузке подача должна составлять q

= (1,25...1,4)#

При пуске подача должна быть в 1,5...2 раза больше номиналь-

ной, так как смесеобразование нарушается из-за плохого распыле-

ния форсунками ввиду малой скорости движения поршней и

плунжеров и конденсации топлива на холодных стенках камеры

сгорания.

На всех дизелях грузовых и некоторых легковых автомобилей

устанавливают регуляторы центробежного типа. При постоянной

нагрузке N

—

= &N=

ър

Асо

= 0 (здесь N

—

эффективная мощ-

ность двигателя; N

— мощность нагрузки). В этом случае при

ър

= const отсутствует изменение угловой скорости:

Асо

= 0, т. е.

со

= const. Если нагрузка уменьшилась, то AN

0 и

Асо

> 0, т. е. час-

тота вращения увеличивается. При увеличении нагрузки AN< 0 и

Асо

< 0, значит, частота вращения падает. Чтобы сохранить задан-

ную частоту вращения, нужно в первом случае уменьшить момент

двигателя, а во втором

—

увеличить его. Для этого следует соответ-

ственно уменьшить и увеличить цикловую подачу топлива, что и

выполняет регулятор, перемещая рейку топливного насоса.

9.2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РЕГУЛЯТОРА

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ. РЕГУЛЯТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ТОПЛИВНОГО НАСОСА

Однорежимный ре1улятор. Действие этого регулятора основано

на равновесии центробежной силы Р

и силы пружины Р

пр

(рис. 9.2, 7). При &N= 0, т. е.

со

= const, рычаг 3, уравновешенный

силами Р

с1

и Р

прЬ

занимает положение I, а рейка

—

положение 0.

130

Рис. 9.2. Схема работы центробежного регулятора:

/, ///—положение рычагов при номинальной частоте вращения (номинальной нагрузке); //—

положение рычагов при увеличении частоты вращения; IV— положение рычагов при частоте

вращения меньше номинальной (при перегрузке); V— положение рычагов при частоте враще-

ния больше номинальной (при пуске); / — грузы; 2—муфта; J—главный рычаг; главная

пружина; 5— рейка; 6— плунжер; 7— штифт корректора; 8— упор обогатителя; 9— пружина

корректора

В этом случае подача насоса q

. При уменьшении нагрузки

(A7V>0) частота вращения увеличивается (Асо>0), центробежная

сила Р

с2

(рис. 9.2, II) становится больше силы Р

пр1

и перемещает

рычаг 3, а вместе с ним рейку вправо. Когда сила растянувшейся

пружины достигнет величины Р

пр2

, силы уравновесятся и рычаг

остановится. Перемещение рейки на величину Дй

приведет к

131

уменьшению цикловой подачи, а соответственно и вращающего

момента двигателя. Нагрузка превысит вращающий момент двига-

теля, частота вращения уменьшится, и вся система возвратится в

первоначальное положение. При увеличении нагрузки система

сработает так же, но в обратном направлении.

Всережимный регулятор. Чтобы изменить частоту вращения, ко-

торую поддерживает регулятор, нужно изменить соотношение сил

и Р

пр

. Этого можно достичь, изменяя массу грузов или длину их

рычагов, или силу пружины. Последнее выполнить легче. Сила

пружины изменяется рычагом 3 (рис. 9.2, /), который связан с ры-

чагом (педалью) акселератора в кабине. Чтобы удержать рычаж-

ную систему в положении I при большом натяжении пружины,

требуется значительная центробежная сила, т. е. регулятор должен

поддерживать большую частоту вращения.

Таким образом, водитель, изменяя положение рычага (педали)

акселератора в кабине, изменяет натяжение пружины, т. е. дает

регулятору команду поддерживать новый

скоростной

режим. Регуля-

тор, перемещая рейку топливного насоса, обеспечивает постоянную

заданную частоту вращения.

Рассмотрим действие регулятора на основных режимах.

На номинальном режиме рычаг 3 лишь касается штифта 7 кор-

ректора. Рейка при этом находится в положении номинальной по-

дачи.

На холостом ходу рычаг регулятора занимает крайнее правое

положение, обеспечивая минимальную цикловую подачу.

При перегрузке частота вращения падает, центробежная сила

становится меньше силы пружины, которая перемещает рычаг

влево, сжимая пружину корректора 9. Рейка перемещается влево,

обеспечивая увеличение подачи больше номинальной. Коррек-

тор

—

это часть регулятора, предназначенная для увеличения цик-

ловой подачи при временной перегрузке.

При пуске частота вращения и центробежная сила незначитель-

ны. Если убрать из-под штифта корректора упор А (эту функцию

выполняет обогатитель), то пружина 4 передвинет рычаг J и рейку

5 еще дальше влево, обеспечивая максимально возможную подачу.

Обогатитель

—

это также часть регулятора, обеспечивающая пус-

ковую цикловую подачу топлива.

Регуляторная характеристика топливного насоса. Характеристи-

ка и работа дизеля почти полностью зависят от характеристики

топливного насоса. Для обеспечения эффективной работы дизеля

на всех режимах топливный насос вместе с регулятором должен

обеспечить определенную закономерность изменения цикловой

подачи. Эту закономерность называют регуляторной характерис-

тикой топливного насоса, представляющей собой зависимость

цикловой подачи от частоты вращения (рис. 9.3).

В характеристике можно выделить три зоны: / (вправо от номи-

нальной частоты вращения п

)

—

регуляторная ветвь; II (влево от*

132

) — корректорная ветвь; III

(влево от частоты вращения

при пуске л

)

—

зона работы

обогатителя.

Регуляторная ветвь

—

основ-

ная во время работы двигателя.

На номинальной частоте вра-

щения (точка А) подача насоса

номинальная q

. При увеличе-

нии частоты вращения (со > со

)

регулятор уменьшает цикловую

подачу вплоть до полного пре-

кращения подачи. На холостом

ходу (точка Б) регулятор обес-

печивает цикловую подачу на-

соса <7

Т>Х

, при нагрузке 50 %

номинальной (точка В

= 0,5 N

) - q

и т. д.

При перегрузке частота вра-

щения становится меньше но-

минальной и в работу вступает корректор, формируя ветвь AT.

При пуске начинает действовать обогатитель, обеспечивая по-

дачу топлива q

= (1,5...2)q

(точка Д).

При полном натяжении главной пружины, т. е. полном пере-

мещении рычага (педали) акселератора, регулятор обеспечивает

работу ТНВД на регуляторной ветви /. При любом другом поло-

жении рычага (педали) акселератора он поддерживает режим 2—

регуляторную ветвь частичного режима. Так как рычаг акселера-

тора может занимать много положений, то столько же будет и ре-

гуляторных ветвей на характеристике. Регуляторную характерис-

тику формируют регулировками топливного насоса и регулятора,

которые следует выполнять с высокой точностью на специальных

стендах.

9.3. РЕГУЛЯТОР НАСОСА СЕРИИ 33

В развале секций топливного насоса дизеля КамАЗ-740 уста-

новлен регулятор центробежного типа. Вал регулятора приводится

в действие от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых

соединена с валом насоса через резиновые сухарики, демпфирую-

щие удары на детали регулятора при резких изменениях частоты

вращения. На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 9.4), на

которой шарнирно закреплены одни из плеч рычагов с грузами 1.

Другие плечи рычагов упираются в муфту 3, а она, в свою оче-

редь,

—

в рычаг рейки 8, установленный на одном шарнире с глав-

ным рычагом Р.

Рис. 9.3. Регуляторная характеристика

ТНВД с всережимным регулятором

133

13 15

17147

и* ^

Ч W-

Рис. 9.4. Схема работы регулятора насоса серии 33

двигателя КамАЗ-740:

—

номинальная частота вращения; б— холостой ход; в

—

перефузка; г

—

пуск; /

—

фузы; 2— крестовина; 3— муфта;

4— винт номинальной подачи; 5— рычаг выключения пода-

чи; б—регулировочный винт минимальной частоты враще-

ния; 7—рейка; 8— рычаг рейки; 9— главный рычаг; 10—

кулиса (коромысло); //

—

главная пружина; 12— пусковая

пружина; 13— рычаг управления; 14— винт натяжения пру-

жины; 15— упорный винт номинальной частоты вращения;

16— винт минимальной частоты вращения; 17— пружина

корректора; 18— винт выключения двигателя

Рейка 7 правого ряда перемещается рычагом 8, а рейка левого

ряда

—

коромыслом 10 в противоположную сторону. Регулятор

оснащен корректором и обогатителем.

На номинальном режиме (номинальной частоте вращения) цен-

тробежная сила грузов 1 (рис. 9.4, а) и сила пружины 11 уравнове-

шивают положение системы так, что главный рычаг 9 лишь каса-

ется упорного винта 4. Рычаг рейки 8 прижат к главному рычагу.

Пружина корректора 77сжата. Рейки находятся в положении но-

минальной цикловой подачи топлива (см. рис. 9.3, точка А).

На холостом ходу (рис. 9.4, б) частота вращения максимальная.

Сила грузов отодвигает оба рычага вправо. Рейки перемещаются в

положение минимальной подачи (см. рис. 9.3, точка Б).

Итак, на рабочих режимах (от номинального до холостого хода)

промежуточный рычаг прижат к главному. В зависимости от на-

грузки подача изменяется от номинальной до минимальной (на

холостом ходу).

При перегрузке (рис. 9.4, в) частота вращения падает, пружина

11 не работает, так как главный рычаг уперся в винт 4. Силы пру-

жины /7 достаточно, чтобы преодолеть силу грузов и переместить

промежуточный рычаг 8 влево. Рейки перемещаются в зону пода-

чи, превышающей номинальную (см. рис. 9.3, участок AT), благо-

даря чему момент двигателя увеличивается.

При пуске (рис. 9.4, г) центробежная сила грузов незначительна.

134

Пружина 12 (обогатителя) перемещает рычаг рейки 8 до конца

влево, обеспечивая максимальную пусковую подачу (см. рис. 9.3,

точка Д). Корректор в данном случае не работает. Главный рычаг 9

упирается в винт 4.

Для выключения двигателя следует повернуть по ходу часовой

стрелки рычаг 5 до упора его плеча в винт 18. В результате этого

рычаги и рейки переместятся в положение «Подача выключена»

(максимально вправо).

Режим работы двигателя, который должен поддерживать регу-

лятор, задают с помощью рычага 13. При упоре рычага в винт 15

регулятор будет поддерживать номинальный скоростной режим,

при любом другом положении

—

промежуточный (частичный).

При упоре рычага 13 в винт 16 регулятор держит режим мини-

мальной частоты вращения холостого хода.

9.4. НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРА. НЕИСПРАВНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКОЕ

ОБСЛУЖИВАНИЕ НАСОСОВ И ФОРСУНОК

Порядок регулирования насоса серии 33 дизеля КамАЗ-740 сле-

дующий.

1. Проверяют состояние прецизионных пар и форсунки (на

стендах). Плунжерные пары проверяются на подачу при форсун-

ках, отрегулированных на давление, в 1,8....2 раза большее номи-

нального. Если в этом случае насос работает (есть подача), то со-

стояние плунжерных пар нормальное.

2. Проверяют и регулируют угол опережения начала подачи.

3. Устанавливают рейку (рис. 9.5) в номинальное положение до

упора в винт 4 (максимальное выступание винта 55,3...55,7 мм),

регулируют секции на заданную цикловую подачу и равномер-

ность подачи топлива секциями.

4. Опять проверяют и регулируют угол опережения начала по-

дачи.

5. Проверяют и при необходимости регулируют параметры ха-

рактерных точек регуляторной характеристики (см. рис. 9.3):

номинальную частоту вращения п

(точка В)

—

винтом 15

(рис. 9.5, б), номинальную подачу

—

винтом 4\

параметры холостого хода (точка Б) и режима средних нагрузок

(точка В)

—

изменением жесткости пружины

винтом

на глав-

ном рычаге 9;

работу корректора, а именно подачу при частоте вращения,

равной 0,6 номинальной (точка Г), устанавливая прокладки под

пружину 77 (см. рис. 9.4) и ввертывая корпус самого корректора;

пусковую подачу (точка Д);

режим выключения подачи

—

винтом 18 до упора рычага 5.

Все работы должны проводить квалифицированные рабочие на

специальных стендах.

135

- Выключено

Рис. 9.5. Регулятор насоса серии 33:

вид со снятой крышкой; б— вид со стороны крышки (обозначения см. на рис. 9.4)

Неисправности и техническое обслуживание насосов, форсунок. В

процессе эксплуатации двигателей могут закоксовываться сопла

форсунок, снижаться давление начала впрыскивания, нарушаться

равномерность подачи секциями или вообще отсутствовать подача

топлива какой-то секцией. Это вызывает падение мощности, дым-

ление, неравномерную работу цилиндров (двигатель «троит»). Все

эти приборы и механизмы требуют тщательного технического об-

служивания.

Во время работы и при ЕТО следят за качеством работы двига-

теля. При ТО-1 проверяют форсунки. При ТО-2 снимают насос с

форсунками, проверяют и регулируют их с целью получения за-

данной регуляторной характеристики. После регулировки фор-

сунки устанавливают на двигатель обязательно в ту секцию насо-

са, на которой их регулировали.

Чтобы найти неисправную секцию или форсунку, на работаю-

щем двигателе ослабляют накидную гайку топливопровода высо-

кого давления секции насоса и оценивают изменение работы дви-

гателя. Если характер работы не изменился, то неисправна либо

форсунка, либо секция. Если заменить форсунку заведомо рабо-

чей и при этом характер работы двигателя не изменился, значит,

неисправна секция, а не форсунка.

Для проверки и регулирования форсунки в «полевых условиях»

надо через тройник (штуцер с тремя выходами) подсоединить к

насосу проверяемую и заведомо исправную форсунки. Изменяя

давление начала впрыскивания проверяемой форсунки, можно

добиться одновременного начала впрыскивания их обеих. Начи-

нать регулировку нужно с заведомо низкого давления проверяе-

мой форсунки.

Контрольные

вопросы и задания

1. Для чего применяют регуляторы? 2. Перечислите рабочие режимы двигателя

и укажите требуемую на этих режимах цикловую подачу. 3. Какие бывают типы

регуляторов? 4. Из каких частей состоит центробежный регулятор? 5. Как обеспе-

чивает регулятор работу дизеля на основных режимах работы двигателя? 6. Что

представляет собой регуляторная характеристика топливного насоса? 7. Перечис-

лите операции регулировок топливного насоса серии 33 с регулятором. 8. Пере-

числите основные неисправности форсунок, насоса дизеля. 9. Как определить не-

исправные секцию, форсунку на двигателе?

Глава 10

СИСТЕМА ПИТАНИЯ С ВПРЫСКИВАНИЕМ БЕНЗИНА

10.1. ТРЕБОВАНИЯ К СОВРЕМЕННЫМ СИСТЕМАМ ПИТАНИЯ

Трудность применения впрыскивания бензина обусловлена

сложностью конструкции, высокой стоимостью из-за большого

числа прецизионных деталей, проблематичностью смазывания

137

этих деталей маловязким бензином и другими причинами. Все это

долгое время сдерживало внедрение данных систем на автомоби-

лях для массового потребителя.

Однако выполнить современные жесткие экологические требо-

вания можно только с подобной системой. По данным на 1995 г.,

1800 моделей выпускаемых в мире двигателей дизелями оснащены

14% автомобилей, бензиновыми двигателями с карбюратором

—

10 %, с впрыскиванием бензина

—

76 %. Снижение стоимости топ-

ливной аппаратуры произошло после внедрения способа впрыски-

вания бензина во время процесса впуска, а не сжатия, как

дизелях,

что позволило обеспечить работу форсунок при давлении

0,3...1 МПа вместо 13...20 МПа у дизелей. Применение электрони-

ки позволило повысить точность управления данной системой.

Преимущества системы впрыскивания бензина: высокая лит-

ровая мощность двигателя и улучшенная экономичность за счет

точного распределения доз топлива по цилиндрам (отклонение

менее 5...7 % по сравнению с 11...25 %, которые дают карбюрато-

ры) и меньшего сопротивления впускного тракта (нет карбюрато-

ра), возможность точного регулирования состава горючей смеси,

минимальная токсичность отработавших газов. Улучшение про-

дувки цилиндров снижает их температуру, что позволяет поднять

степень сжатия на 2...3 единицы.

К недостаткам системы относятся высокая стоимость, обуслов-

ленная применением дорогостоящих устройств (форсунок, насо-

са, электроники, специальных датчиков, нейтрализаторов); слож-

ное техническое обслуживание, требующее специального обору-

дования и высокой квалификации персонала; повышенные требо-

вания к качеству и очистке бензина (при работе с

нейтрализаторами неприменим этилированный бензин).

К современному автомобильному бензиновому двигателю

предъявляют следующие требования:

высокая экономичность, т. е. расход топлива автомобилем дол-

жен быть 3...5 л на 100 км/ч при литраже двигателя до 1,2 л и 4...6 л

на 100 км/ч при литраже до 2 л;

выполнение норм ЕВРО по токсичности (см. главу 3);

низкие показатели по шумности;

точное регулирование угла опережения зажигания и состава

смеси на всех режимах работы двигателя.

Выполнение этих требований, особенно по экономичности и ток-

сичности, возможно только при использовании цифровых электрон-

ных систем. Несколько тысяч опытных данных вводятся в память

электронного блока управления (ЭБУ), выполненного на базе мик-

ропроцессора (МП). Эти системы часто называют микропроцессор-

ными системами управления (МПСУ). Получая от многих датчиков

сигналы, МП определяет режим работы двигателя и подает команды

исполнительным органам (системе зажигания и форсункам), обеспе-

чивая точный угол опережения зажигания и состав смеси.

138

10.2. КОМПОНОВКА И РАБОТА СИСТЕМ ПИТАНИЯ

С ВПРЫСКИВАНИЕМ БЕНЗИНА

Системы питания с впрыскиванием бензина классифицируют

по следующим признакам:

по месту подвода топлива

—

центральный (одноточечный)

впрыск, распределенный (форсунки у каждого впускного клапа-

на), непосредственный (форсунки в головке цилиндров);

способу подачи топлива

—

с непрерывным впрыскиванием (в

системах Джетроник типов К и КЕ) и прерывистым впрыскивани-

ем (в системе Л-Джетроник), которое бывает фазированным (по-

дача бензина только на впуске) и нефазированным (подача на

каждом обороте коленчатого вала);

способу регулирования количества топлива

—

пневматические,

механические, электронные;

способу определения расхода воздуха —по разрежению во

впускном коллекторе, углу поворота дроссельной или специаль-

ной (типа «парус») заслонки, показаниям термоанемометрическо-

го датчика.

Рассмотрим систему питания с впрыскиванием бензина

(рис. 10.1). Бензин из бака под давлением подается через гидроак-

кумулятор и топливный фильтр к дозатору-распределителю, а от

него к рампе

—

специальному трубопроводу, в котором поддержи-

вается постоянное давление. В рампе установлены форсунки, ко-

торые впрыскивают бензин во впускной коллектор. Так как в рам-

пе поддерживается постоянное давление, то количество впрыски-

ваемого форсункой топлива будет зависеть только от времени ее

открытия (см. главу 8). Зная расход воздуха и требуемый на дан-

ном режиме коэффициент а, можно подать точную дозу топлива.

Количество воздуха замеряет датчик-расходомер. Он же воздей-

ствует на регулятор давления топлива, а тот, в свою очередь, на

дозатор-распределитель, обеспечивая заданное давление и цикло-

вую подачу. Насос рассчитан на подачу топлива в

5... 10

раз боль-

шую, чем нужно для работы двигателя при полной нагрузке, по-

этому большая часть топлива от регулятора давления идет на слив,

что обеспечивает прокачку топлива через фильтр несколько раз в

час.

При пуске двигателя в работу включается пусковая форсунка, а

воздух в цилиндры поступает через специальный дополнительный

канал во впускном коллекторе.

Для точного управления работой системы в последних моделях

(типа КЕ) устанавливают электронный блок управления, который

управляет режимом работы насоса и форсунок вместе с дозато-

ром-распределителем (показано на рис. 10.1 штриховыми линия-

ми).

В системах типа Мотроник функции управления и обработки

сигналов по системам питания и зажигания выполняет электрон-

139