Регуляторы частоты вращения коленчатого вала

План

1. Общее устройство топливного аппарата.

2. Работа насоса высокого давления

3. Муфта опережения впрыскивания топливного аппарата.

4. Регуляторы частоты вращения кол-го вала

5. СП common rail:

6. ТО, неисправности и ремонт топливного аппарата.

Литература:

1. Роговцев В. Л., Пузанков А.Г. и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств.-Москва. «Транспорт», 1998.

2.Богатырев А. В., Еновский Ю. К., и др. Автомобили.- М. «Колос», 2004.

1.Топливный насос высокого давления. Для точного дозирования топлива и подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам применяется топливный насос высокого давления. Наибольшее распространение на автомобильных дизелях получили многосекционные насосы с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива.

По расположению секций насосы делятся на рядные и V-образные. Каждая секция топливного насоса обеспечивает работу одного из цилиндров дизеля, поэтому число секций топливного насоса определяется числом его цилиндров. Топливный насос дизеля ЯМЗ-236 шестисекционный, дизелей ЯМЗ-238 и ЗИЛ-645— рядный восьмисекционный, дизеля КамАЗ-740 V-образный восьмисекционный. Конструктивно топливные секции рядных насосов дизелей ЯМЗ-236, -238 и ЗИЛ-645 существенных различий не имеют. Типичным примером конструкции рядного топливного насоса высокого давления является насос дизеля ЯМЗ-236 (рис. 1), состоящий из шести одинаковых секций. В нижней части корпуса 1 насоса на двух радиально-упорных шарикоподшипниках 20,уплотненных самоподжимными сальниками, установлен кулачковый вал 12 с шестерней 11.

На кулачковом валу имеются профилированные кулачки 19 для каждой насосной секции и эксцентрик 14 для приведения в движение насоса низкого

Рис. 1 Топливный насос высокого давления двигателя ЯМЗ-236

давления, который крепится к привалочной плоскости 13 насоса высокого давления.

В перегородке корпуса против каждого кулачка установлены роликовые толкатели 18. Оси роликов 15 своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей.

Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами 29. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера 6 и гильзы 35. Плунжерную пару изготовляют из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окончательной обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор, равный 0,0015-0,0020 мм. Этим достигается максимальная плотность сопряжения взаимодействующих деталей, обеспечивающих давление впрыскивания топлива до 16 МПа.

Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отводится по каналу 30, переднем конце которого под колпаком установлен перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16-0,17 МПа, клапан открывается и перепускает часть топлива, в бак. Попавший в каналы насоса воздух выпускается через отверстие, закрываемое пробкой 8. На торец гильзы 35 притертой торцовой поверхностью опирается седло, 34 нагнетательного клапана 33. Седло прижато к гильзе плунжера штуцером 7 через уплотнительную прокладку.

Нагнетательный клапан 33 состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска и хвостовика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена пружина 32, которая прижимает его к седлу. Верхний конец пружины упирается в выступ упора 31.

При вращении кулачкового вала 12 насоса выступ кулачка 19 набегает на роликовый толкатель 18, который через болт 40 воздействует на плунжер 6 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 38, упирающаяся в тарелки 39 и 28, возвращает плунжер в первоначальное положение. Рейка 3 входит в зацепление с зубчатым венцом 4 поворотной втулки 16, надетой на гильзу, а в вертикальные пазы нижней части втулки входят выступы 17 плунжера.

При перемещении рейки 3 вдоль ее оси втулка 16 поворачивается на гильзе и, действуя на выступы 17 плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом 37, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9.

Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт запломбированным колпачком, в который ввернут винт 2 ограничения мощности двигателя при обкатке автомобиля.

Для опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала в передней части насоса установлена центробежная муфта. Она состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полу муфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробежными грузами 25, в вырезах которых размещены пружины 22, опирающиеся с одной стороны на оси 27, а с другой — на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Механизм муфты в сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой муфты.

2. Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установленного на дизелях ЯМЗ-236, -238, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645, состоит из наполнения надплунжерного пространства топливом с частичным его перепуском, подачи топлива под высоким давлением к форсункам, отсечки и перепуска его в сливной топливопровод. При работе двигателя рейка топливного насоса перемещается в соответствии с изменением подачи топлива, при этом одновременно поворачиваются плунжеры всех секций.

В виду того что все секции работают одинаково, рассмотрим работу насоса на примере одной из секций дизеля ЯМЗ-236 (рис. 2). При движении плунжера 1 вниз (рис. 2, а) внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подается насосом низкого давления в подводящий

Рис. 2. Схема работы секции насоса высокого давления:

а- впуск; б- начало подачи; в- конец подачи

канал 10 корпуса 11 насоса. При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх (рис. 2, б), перепуская топливо обратно в подводящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9г гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при 1,2-1,8 МПа топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления до 16,5 ^+0,5 МПа, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 13 (рис. 2, в) плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объема топливопровода примерно на 70-80 мм³ . Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надежность работы форсунки.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия выпускного отверстия называется активным ходом плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера 1 зубчатой рейкой. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

На рис. 3 показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

Рис. 3. Схема изменения подачи топлива

положение А — максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 1. В этом случае расстояние hот винтовой кромки 5 плунжера до выпускного отверстия 2 будет наибольшим;

положение Б — промежуточная подача, так как при повороте плунжера по часовой стрелке расстояние h уменьшается и выпускное отверстие открывается раньше;

положение В — нулевая подача топлива. Плунжер повернут так, что его продольный паз 3 расположен против выпускного отверстия 2 (h= 0), в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается.

Момент начала подачи топлива каждой секцией по углу поворота коленчатого вала изменяют регулировочным болтом 40 (см. рис. 1) с контргайкой, ввернутым в толкатель. При вывертывании болта верхний торец плунжера раньше перекрывает входное отверстие 4 (см. рис. 1.) гильзы и топливо раньше подается к форсунке, т. е. угол начала подачи топлива увеличивается. При ввертывании болта в толкатель этот угол уменьшается и топливо к форсунке подается с запаздыванием.

Муфта опережения впрыскивания. За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот, и топливо из секций топливного насоса высокого давления подаётся с порядком работы двигателя. Для изменения момента начала подачи топлива в цилиндры дизеля в зависимости от частоты вращения коленчатого вала служит муфта (рис. 4, а) опережения впрыскивания топлива, которая дополнительно поворачивает кулачковый вал относительно вала привода топливного насоса высокого давления.

Рис. 4. Муфта опережения впрыскивания топлива: а- устройство; б- схема работы; в- детали муфты.

Таким образом обеспечиваются углы опережения впрыскивания, близкие к

оптимальным, что значительно улучшает процесс пуска двигателя, а также его экономичность при работе на режимах частичных и полной, нагрузок.

Механизм опережения впрыскивания дизелей ЯмЗ имеет две полумуфты, установленные в корпусе 5: ведущую 6 и ведомую 10. Ведущая полумуфта надета на ступицу ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться, а ведомая жестко закреплена на кулачковом валу 11 насоса. Ведущая полумуфта через промежуточные детали 2, 3 и 4 соединена с валом 1 привода. Между полумуфтами расположены 2 одинаковых груза 7, установленные на осях 8 ведомой полумуфты, а своим криволинейным вырезом грузы охватывают опорные пальцы 12 ведущей полумуфты. Между осями 8 и опорными пальцами 12 враспор установлены пружины 9, которые, стремясь увеличить расстояние между ними, поворачивают одну полумуфту относительно другой. В этом случае (рис. 4, б, грузы 7 смещаются к центру механизма, а ведомая полумуфта занимает исходное положение относительно ведущей.

В основу работы муфты положен принцип использования центробежных сил грузов. При вращении ведущей полумуфты ее опорные пальцы 12 давят на криволинейные вырезы грузов 7, а последние пере дают усилие осям 8 ведомой полумуфты, и образуется пара сил, вращающая кулачковый вал 11 насоса высокого давления.

Под действием этих сил преодолевается противодействие пружин 9 и грузы 7 расходятся (см. рис. 4, б, 11). При этом грузы, скользя криволинейными вырезами по опорным пальцам ведущей полумуфты, подтягивают к ним оси ведомой полумуфты и, таким образом, происходит угловое смещение кулачкового вала насоса (по направлению вращения) относительно вала привода насоса (показано стрелками). Следовательно, угол
опережения впрыскивания топлива увеличивается. При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов уменьшается и под действием пружин ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в сторону, противоположную вращению кулачкового вала насоса, в результате чего угол опережения впрыскивания топлива уменьшается. Максимальный угол опережения впрыскивания, который обеспечивается муфтой, составляет 6-8° по углу поворота кулачкового вала наcoca относительно угла поворота приводного вала и 10-14° по углу поворота кулачковой» вала относительно угла поворота коленчатого вала.

Муфты опережения впрыскивания топлива дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-64 так же, как и муфты опережения впрыскивания топлива дизелей ЯМЗ-236, -238, автоматические, с центробежными механизмами. Они состоят из ведущих и ведомых полумуфт, связанных друг с другом через подвижные детали с упругими элементами. Принцип работы их такой же, как у муфты опережения впрыскивания дизелей

Автомобильные дизели работают при переменных нагрузках и частотах вращения коленчатого вала. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала дизеля зависят от скорости движения автомобиля, массы перевозимого им груза и со противления дороги. Частота вращения коленчатого вала не должна превышать допустимую, так как это может привести к перегрузке подвижных деталей механизмов дизеля, и, кроме того, коленчатый вал дизеля не должен останавливаться, работая с малой частотой вращения на холостом ходу во время кратко временных стоянок автомобиля. С этой целью на дизелях устанавливают регуляторы частоты вращения коленчатого вала, которые позволяют автоматически поддерживать за данную скорость движения автомобиля, облегчают управление автомобилем и повышают эффективность использования дизелей.

В автомобильных дизелях, как правило, применяют центробежные регуляторы, которые подразделяют на двух- и всережимные. Первые обеспечивают устойчивую работу дизеля на всех задаваемых скоростных режимах, включая минимальную частоту вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу, и ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала; вторые поддерживают минимально устойчивое вращение коленчатого вала на холостом ходу и ограничивают его максимальную частоту вращения, т. е. действуют на двух предельных скоростных режимах работы двигателя.

Всережимные регуляторы автомобильных четырехтактных дизелях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 (рис. 5), а также на дизеле КамАЗ-740 устанавливают всережимные регуляторы, которые в зависимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют количество подаваемого топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого вала, заданную положением рычага управления или степенью нажатия на педаль подачи топлива. Регуляторы обеспечивают также увеличение подачи топлива при пуске двигателя, поддерживают минимально устойчивую и ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала.

Двухрежимный регулятор.

Центробежные двухрежимные регуляторы, устанавливаемые на дизелях автомобилях ЗИЛ-4331 и их модификациях, представляют собой систему, состоящую из грузов, пружин и рычагов, связных

Рис. 5.Схема работы центробежного регулятора:

I, III — положение рычагов при номинальной частоте вращения (номинальной нагрузке); II— положение рычагов при увеличении частоты вращения; IV— положение рычагов при частоте вращения меньше номинальной (при перегрузке); V— положение рычагов при частоте враще­ния больше номинальной (при пуске); 1— грузы; 2— муфта; 3— главный рычаг; 4—главная пружина; 5— рейка; 6— плунжер; 7— штифт корректора; 8— упор обогатителя; 9— пружина корректора

6. СП common rail:

Принципиальная схема common rail: 1 - ДМРВ; 2 - датчик положения распредвала; 3 - блок EDC; 4 - ТНВД с клапаном регулирования давле­ния; 5 - датчик положения педали газа; 6 - топливный фильтр; 7 - датчик температуры ОЖ; 8 - датчик положения коленвала; 9 - форсунка; 10 - датчик давления топлива в аккумуляторе; 11 - аккумулятор высокого давления; 12 - перепускной клапан.

Главный плюс дизеля - экономичность. Но многие считают его капризным, до­рогим в эксплуатации. На то есть при­чины. Большинство дизельных автомо­билей, эксплуатируемых у нас, прежде нака­тали сотни тысяч километров за рубежом, по­сле чего иные прибыли в Россию как бы на «реабилитацию» - читайте, в ремонт. Правда, есть и новейшие машины, из автосалонов, но за их электроникой трудненько поспевать не­разворотливому сервису. Вот и множатся слу­хи о «проблемах» с дизельной техникой, под­крепленные устрашающей информацией об отвратительной солярке. Сколько дизельных автомобилей встали истекшей зимой, не зна­ет и Госкомстат...

Но времена меняются. На смену устарев­шей топливной системе пришла более надеж­ная и простая в эксплуатации - «коммон рейл», а на АЗС стало появляться дизельное топливо, отвечающее даже нормам Евро IV. Конструкция common rail (см. рис.), о которой пойдет речь, напоминает топливную систему бензинового двигателя с непосредственным впрыском.

К основному насосу высокого давления (ТНВД, поз. 4) топливо из бака подает под да­влением 2,5-3 бар вспомогательный (подка­чивающий) насос. ТНВД повышает давление как минимум до 200 бар (на холостом ходу), а в режиме максимальной мощности - до 1600 бар. (На новейших моторах - еще вы­ше!) Далее топливо поступает в аккумулятор высокого давления (поз. 11), а из него по то­пливопроводам равной длины - к электро-управляемым форсункам (поз. 9). Аккумуля­тор - аналог рампы бензинового двигателя, его задача - сгладить пульсации давления перед форсунками. В зависимости от режи­ма двигателя (нагрузка, число оборотов) и сигналов датчиков электронный блок уп­равления дизеля (ЕОС - electronic diesel con­trol) варьирует время открытия форсунок. Оптимизируя работу дизеля, ЕОС корректи­рует и давление топлива в аккумуляторе, уп­равляя клапаном регулирования (поз. 4) на корпусе ТНВД либо аккумуляторе.

Информацию о положении коленчатого и распределительного валов ЕОС получает от соответствующих датчиков (поз. 8 и 2). Один - на картере сцепления (в случае механической» КПП) либо корпусе АКПП. Второй - на клапанной крышке или головке блока цилиндра*. В системе управления дизелем есть и другие знакомые вам элементы. Ведь и здесь не обойтись без датчика массового расхода воз­духа (поз. 1) или температуры охлаждающе» жидкости (поз. 7). Нужны и датчики скорости машины, температуры воздуха, давления вовпускном коллекторе. А вот датчики температуры и давления топлива - «местная специ­фика». Дроссельной заслонки, как и датчик ее положения и регулятора холостого хода нет. Вместо них - датчик положения педали газа и блок ЕДС с заложенной в него программой холостого хода.

На некоторых двигателях для выполнения норм токсичности (отсутствие дыма или сажи в выхлопных газах на режимах прогрева и ма­ксимальной мощности) установлены заслонки во впускном коллекторе, а в системе выпуска

- каталитический нейтрализатор или сажевый фильтр (с датчиком кислорода или без него)

Включим зажигание. В комбинации приборов вспыхнут индикаторы контроля исправно­сти системы и ее датчиков. На дизельном БМВ - одна, у «Мерседеса» - три. Первая отвечает за общее со­стояние системы и напоминает о периодичности ТО, вторая (символ EDС известит о пробле­мах датчиков, третья («спираль») следит за ра­ботой предпускового подогрева со свечами накаливания. На новейших автомобилях вме­сто ламп - многофункциональный дисплей, ку­да выводится информация о состоянии систе­мы управления с расшифровкой кодов неис­правностей - для первичной диагностики ска­нер не нужен. Но, увы, встроенная система ди­агностики не владеет русским языком, а не всякий наш гражданин силен в иностранных.

Подкачивающий насос «Мерседеса» приво­дится от ГРМ. У БМВ - два электронасо­са: один в баке, другой под днищем автомоби­ля. Независимо от конструкции, в магистралях не должно быть воздушных пробок, иначе дви­гатель заглохнет. Пробки могут появиться вследствие нехватки топлива в баке. Блок EDC следит за сигналом датчика уровня - по дости­жении критического, как минимум, включится лампа «резерв топлива». Но есть EDC, способ­ные даже вычислить радиус действия автомобиля на остатке топлива. В некоторых вариан­тах блок управления, предотвращая появление пробок, выключает двигатель. Короче, при внезапной остановке дизеля первым делом про­верьте уровень топлива в баке. Для водителя, привыкшего заправлять машину только на «проверенных» АЗС, выход один: возить с со­бой небольшой запас надежной солярки.

Отчего пробкам столько внимания? Вдали от сервиса избавиться от них порой непросто (это касается и машин с впрыском бензина!). Воздух в магистрали закономерно появляет­ся после замены топливного фильтра (обычная периодичность 7-8 тыс. км, реже 10 тыс.). Чтобы последующая «прокачка» сис­темы отняла меньше времени, новый фильтр нужно заполнить топливом.

Как проверить давление, создаваемое подкачивающими насосами? На БМВ есть со­ответствующий датчик - здесь параметр про­веряют сканером, подключенным к диагно­стическому разъему. На «мерседесах» такого

датчика нет - насос проверяют, включив ма­нометр в разрыв магистрали.

Основной насос (ТНВД) - плунжерный трехсекционный (фото 5). Приводится через промежуточную шестерню от коленчатого ва­ла, смазывается самим топливом, необслужи­ваемый. Создаваемое им давление контроли­рует датчик на аккумуляторе - его сигнал проверяют сканером. Основные детали - кор­пус, три плунжера, эксцентрик - очень долго­вечны, но сальники и другие уплотнения тре­буют повышенного внимания. Если насос по­тек, это еще не повод для его замены (обой­дется долларов в 600-800). Опытный профес­сионал поменяет все сальники, колечки, ман­жеты и возьмет за это долларов 100-150. Рем-комплект стоит около 400 руб. (фото 6). Кста­ти, при эксплуатации на хорошем топливе на­сос порой выхаживает до первой замены уп­лотнений 450-500 тыс. км...

(Продолжение беседы

Геннадий Емелькин, За рулем №6 (900) ионь 2006

Дата добавления: 2014-12-16