Устройство регуляторов

Регуляторы по конструкции бывают однорежимные, двухрежимные и всережимные. Самым простым и наиболее распространенным является механический регулятор, у которого положение рейки насоса зависит от центробежной силы грузиков и силы пружины. У однорежимного (предельного) регулятора усилие пружины не меняется и отрегулировано на постоянную величину. Когда обороты регулятора достигают значения, при котором центробежная сила станет больше силы пружины, то рейка насоса перемещается в сторону уменьшения подачи (пусковой двигатель ПД-10).

В двухрежимном регуляторе установлены две пружины, каждая из которых сжата на определенное усилие. Как правило, первая – пусковая, вторая предельная. При пуске двигателя пусковая пружина устанавливает рейку насоса на максимальную подачу, например, 200 мм³. После пуска центробежная сила грузиков сжимает пусковую пружину и снижает подачу до 20 мм³ (холостой ход). Цикловая подача топлива от 20 до 100 мм³ изменяется путем перемещения рейки ТНВД при воздействии водителя на педаль. При частоте вращения, например, более 3000 мин^–1 срабатывает вторая (предельная) пружина и подача топлива уменьшается. При этом снижается и частота вращения коленчатого вала. Данные регуляторы устанавливаются на двигателях автомобилей фирмы «БОШ».

У всережимного регулятора обычно две пружины (кроме корректора). Одна пусковая, которая перемещает рейку в крайнее положение, обеспечивая максимальную цикловую подачу при пуске, например, 200 – 220 мм³ у дизелей ЯМЗ. Вторая основная, главная пружина, сила которой изменяется при помощи рычага управления. Водитель управляет подачей топлива, воздействуя не на рейку насоса, а на пружину. В зависимости от частоты вращения регулятор автоматически устанавливает требуемую подачу топлива.

Момент срабатывания регулятора (снижение подачи) наступает тогда, когда центробежная сила грузиков будет больше силы пружины. Количество режимов может быть множество, в зависимости от изменяемой силы пружины, поэтому данный тип регулятора называют всережимным. Такие регуляторы устанавливают на грузовых автомобилях и тракторах.

Работа всережимного регулятора основана на использовании центробежных сил. Например, при заданном положении педали управления подачей топлива и возникновение дополнительного сопротивления движению (на подъеме) частота вращения коленчатого вала будет уменьшаться, а скорость автомобиля падать. Чтобы ее поддержать на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достигнуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. Всережимный регулятор воспринимает снижение частоты вращения коленчатого вала и автоматически увеличивает подачу топлива насосом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Аналогичным образом всережимный регулятор изменяет подачу топлива при уменьшении нагрузки на двигатель. Только в этом случае управляющее воздействие регулятора сводиться к уменьшению количеству впрыскиваемого топлива. В результате при снижении нагрузки на двигатель происходит уменьшение скорости движения и доведения ее до заданного уровня. Таким образом, всережимный регулятор автоматически изменяет подачу топлива при изменении нагрузки на двигатель и обеспечивает установку любого выбранного скоростного режима.

На рис 3.4 показана конструкция всережимного регулятора [4].

Внутри корпуса 7 регулятора расположены повышающая передача, центробежный регулятор и система рычагов и тяг, связывающих регулятор с рычагом подачи и зубчатой рейкой управления плунжерами насоса.

Повышающая передача состоит из двух шестерен 8 и 14, соединяющих валик регулятора с кулачковым валом насоса. Применение повышающей передачи улучшает работу регулятора при малой частоте вращения коленчатого вала. Центробежны грузы 6 и 16 закреплены державками на валике 15 регулятора. При вращении валика грузы воздействуют через муфту 5 и корректор 32 на рычаг 29, который через двуплечий рычаг 26 будет растягивать пружину 24, уравновешивающую перемещение грузов. Одновременно через серьгу 4 перемещение грузов может передаваться на рычаг 27 привода рейки.

Рычаг 27 в нижней части связана через палец 3 с кулисой 2, которая соединяется скобой 9 с рычагом ручного выключения подачи. Средняя часть рычага 27 шарнирно соединена с серьгой 4 и муфтой 5, а верхняя его часть – с тягой 21 зубчатой рейки 20. Пружина 22 стремится постоянно удерживать рычаг 27 привода рейки в положение максимальной подачи, т.е. двигает рейку внутрь.

Рис. 3.4. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя:

1 – регулировочный винт подачи топлива; 2 – кулиса; 3 – палец

рычага рейки; 4 – серьга; 5 – муфта; 6, 16 – грузы; 7 – корпус;

8, 14 – шестерни кулачкового вала насоса и валика ре­гулятора;

9 – скоба кулисы; 10 – вал рычага пружины регулятора;

11 – рычаг управления; 12, 13 – болты ограничения

максимальной и минимальной частот вращения; 15 – валик;

17 – плунжер; 18 – втулка; 19 – зубчатый сектор;

20 – зубчатая рейка; 21 – тяга зубчатой рейки;

22 – пружина рычага рейки; 23 – рычаг пружины;

24, 29 – пружина и рычаг регулятора; 25, 30 – распорная и

буферная пружины; 26 – двуплечий рычаг;

27 – рычаг привода рейки; 28 – регулировочный

винт; 31 – винт регулирования подачи; 32 – корректор

Ручное управление подачей топлива осуществляется через рычаг 11. При его повороте в сторону увеличения подчи усилие передается на вавл 10 и далее – на рычаг 23, пружину 24, двуплечий рычаг 26, регулировочный винт 28, рычаг 27 и тягу 21. Рейка двигается в сторону корпуса насоса, подача топлива увеличивается. Для уменьшения подачи перемещают рычаг 11 в обратную сторону.

Принцип работы и регулирования всережимного регулятора более понятен на упрощенной схеме, изображенной на рис. 3.5.

При пуске двигателя центробежная сила грузиков F _г незначительна и пружина 2 перемещает рейку 1 в крайнее левое положение, обеспечивая максимальную подачу топлива (200–220 мм³/цикл). После запуска двигателя сила F _г станет больше силы пружины F _п и рычаг 3 с рейкой 1 переместится в право, снижая подачу топлива. На режиме холостого хода рычаг 12 находится на упоре винта 14, уменьшая силу пружины 11. Сила пружины 11 регулируется винтом 9. рычаг рейки насоса 3 перемещается в право и влево в зависимости от положения рычага управления 12. при этом изменяется воздействие двуплечего рычага 10 на рычаг регулятора 6, который через рычаг 3 воздействует на рейку 1.

Рис. 3.5. Принципиальная схема всережимного регулятора:

1 – рейка; 2 – пружина (пусковая); 3 – рычаг рейки насоса; 4 – рычаг выключения подачи топлива; 5 – корректор; 6 – рычаг регулятора; 7 – винт

регулировки q_ц на номинальном режиме; 8 – пружина устойчивых оборотов холостого хода; 9 – винт натяжения пружины 11; 10 – двуплечий рычаг;

11 – пружина регулятора; 12 – рычаг управления; 13 – винт максимальных оборотов; 14 – винт холостого хода; 15 – винт регулировки пусковой подачи

3.3.1.Принцип работы прямого корректора

Рассмотрим устройство и работу прямого корректора (см. рис. 3.6). Данным корректором снабжено большинство двигателей ЯМЗ, главная задача которого – увеличивать подачу топлива на 15–20%. Это выполняется с целью увеличения крутящего момента при повышении нагрузки и снижении частоты вращения коленчатого вала. Принцип корректора (корректировать – изменять) основан на том, что его шток под действием пружины выступает из гнезда на 0,25–0,5 мм. Если на шток нажать усилием, превышающим силу пружины корректора, то шток войдет в гнездо корректора, сжимая пружину. На шток корректора действует центробежная сила от грузиков F_г. Когда сила F_г больше силы пружины корректора F_п, то шток переходит в «утопленное» состояние и рычаг рейки регулятора переместится в крайнее правое положение, обеспечивая заданное значение цикловой подачи на номинальном режиме. Если цикловая подача больше или меньше заданной, то при помощи винта 7 производят регулировку (для увеличения подачи, винт 7 выкручивают, уменьшения – закручивают).

Рис. 3.6. Устройство прямого корректора

На рис. 3.6 показано устройство прямого корректора. Корпус корректора 1 соединен жестко с рычагом регулятора 2. Шток 3 свободно входит в отверстие корректора, сжимая пружину 4, сжатие которой регулируется прокладками 5. Выступание головки штока 3 регулируется гайкой 6 и фиксируется контргайкой 7. Шток 3 удерживается от проворачивания отверткой, установленной в паз 8. Встречаются конструкции корректоров, в которых шток фиксируется стопорной шайбой. От величины выступания d корректора зависит увеличение подачи при снижении частоты вращения. От усилия затяжки пружины 4 зависит число оборотов, при которых увеличение подачи достигнет максимума. Обычно это соответствует числу оборотов двигателя, соответствующему максимальному крутящему моменту (n_{М max} = (0,6 – 0,8) n_ном). Первоначальная регулировка корректора δ=0,6–0,7 мм, усилие пружины 140–150 Н.

На рис. 3.7 приведена регуляторная характеристика насоса ЯМЗ–238.

3.3.2. Рекомендации по регулировке насоса дизеля ЯМЗ–238

При частоте вращения n_н= 80 – 100 мин ^–1 контролирует пусковую подачу (точка 1) она должна соответствовать 200–220 мм³. Пусковую подачу регулируют, изменяя максимальный ход рейки. Ход рейки ограничивается упором 7, расположенным в направляющей рейки. Выкручивая упор, подача увеличивается, закручивая – уменьшается (см. рис. 3.3).

после запуска частота вращения двигателя увеличивается и под действием центробежной силы грузиков рычаг 3 перемещает рейку 1 (см. рис. 3.5) в положение обеспечивающее режим холостого хода (точка 2, q_ц=18–22 мм³, n_н=300–350 мин^–1). Рычаг 12 находится на упоре регулировочного винта 14. При закручивании винта 14 частота вращения увеличивается.

Рис. 3.7. Регуляторная характеристика ТНВД типа 238 с прямым корректором

Номинальную подачу регулируют винтом 7, проверив начало действия регулятора и полное включение подачи топлива. Удлиняя винт (закручивая) подача уменьшается, выкручивая – увеличивается. При частоте вращения 1050 мин^–1 для насоса ЯМЗ 238 цикловая подача должна быть 106-110 мм³ (точка 4).

Начало действия регулятора (снижение подачи топлива, точка 5) проверяют при частоте вращения 1075-1100 мин^–1. Полное выключение при 1175 мин^–1.

Работу корректора 5 проверяют в точке 3. При снижении частоты вращения до 750-800 мин^–1 цикловая подача должна быть увеличена до 115-118 мм³. Подачу корректируют изменением зазора δ. Выступание корректора на 0,25 мм изменяет подачу топлива на 6-8 мм³.

На номинальном режиме все секции насоса, соединенные трубопроводами высокого давления с форсунками, должны подавать одинаковое количество топлива. Подрегулировка подачи в отдельных секциях производится путем поворота плунжера. Для этого отпускают винт крепления зубчатого сектора и втулки плунжера. Во втулке имеется отверстие, в которой устанавливают шток и поворачивая втулку, а вместе с ней плунжер. Изменяют положение винтовой кромки относительно отсеченного отверстия, и соответственно, подачу топлива. После регулировки винт зубчатого сектора закручивают.

На рис. 3.8 показана плунжерная пара с нагнетательным клапаном.

Плунжер 1 имеет винтовую канавку 2, которая соединена отверстиями 3 и 4 с надплунжерной полостью 5. Во втулке 6 имеется впускное 7 и отсечное 8 окна. Когда впускное отверстие открыто (рис. 3.8. б), то под давлением подка-

чивающего насоса 0,15-0,2 Мпа надплунжерное пространство заполняется топливом. При движении плунжера вверх его торцем закрывается отверстие 7, топливо сжимается и давление возрастает. Нагнетательный клапан 9 открывается и топливо подается к форсунке. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 2 не откроет отверстие 8. Сжатое топливо в полости 5 перепускается через отверстия 4, 3, 8 в линию низкого давления.

Цикловая подача (теоретическая) будет равна

, (3.1)

где d – диаметр плунжера;

L – активный ход плунжера, который изменяется поворотом винтовой кромки.

Нагнетательный клапан имеет поясок 10, при помощи которого линия высокого давления разгружается после окончания впрыска. Разгрузка необходима для снижения остаточного давления с целью предотвращения дополнительных впрысков топлива.

Разгрузочный объем клапан (60–80 мм³) определяется по формуле

, (3.2)

где d _k – диаметр клапана;

h _p – высота разгрузочного пояска.

Для каждого типа насоса устанавливается нагнетательный клапан с определенным разгрузочным объемом. Замена клапанов не допускается, так как это приводит к ухудшению процесса топливоподачи.

Работа дизеля в зоне низких частот, но с повышенной подачей топлива сопровождается выделением сажи. Для обеспечения бездымного сгорания регуляторы оборудуются обратными корректорами.

Дата добавления: 2017-02-01