Всережимный регулятор ТНВД принцип работы

Устройство автомобилей

Система питания дизельного двигателя

Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).
Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.
Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения , предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

• по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
• по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора (рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения (рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

Устройство и работа всережимных регуляторов тракторных дизельных двигателей

На тракторных дизельных двигателях используются только всережимные регуляторы, которые максимально отвечают эксплуатационным требованиям.

Устройство получившего широкое распространение регулятора ТНВД УТН-5 представлено на [рис. 1].

Рис. 1. Всережимный регулятор ТНВД УТН-5.

3) – Кулачковый вал;

4) – Упорная шайба;

7) – Пружина корректора;

8) – Винт корректора;

9) – Рычаг пружины регулятора;

10) – Пружина пускового обогатителя;

11) – Рейка топливного насоса;

16) – Шпилька крепления пружины обогатителя;

17) – Шток корректора;

19) – Болт номинальной частоты вращения коленчатого вала;

20) – Корпус корректора;

22) – Промежуточный рычаг;

23) – Основной рычаг;

24) – Корпус регулятора;

26) – Упорный шарикоподшипник;

27) – Бочкообразный ролик;

28) – Сливная пробка;

29) – Рычаг управления;

32) – Болт максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Регулятор включает в себя корректор подачи топлива, а также автоматический обогатитель. В корпусе (24) регулятора на оси (25) смонтированы основной (23) и промежуточный (22) рычаги. Основной рычаг соединён через пружину (15) регулятора и рычаг (9) пружины с рычагом (29) управления подачей топлива. Верхняя часть промежуточного рычага (22) соединена с рейкой (11) посредством тяги (14). Смонтированный на промежуточном рычаге корректор топливоподачи состоит из корпуса (20), штока (17), пружины (7) и винта (8). Рычаг (9) связан с промежуточным рычагом посредством пружины (10) обогатителя. Посредством болта (19) номинальной частоты вращения коленвала ограничивается перемещение основного рычага в сторону увеличения подачи, а с помощью винта (18) – регулируется выключение подачи топлива. Болт (21) предназначен для создания требуемого относительного перемещения рычагов. Посредством винта (32) ограничивается поворот рычага (29), а следовательно, и натяжение пружин регулятора. Грузы (6), смонтированные на ступице (2), через упорный подшипник (26) и муфту (5) действуют на промежуточный и основной рычаги. На [рис. 2] показана схема работы регулятора.

Рис. 2. Схема работы регулятора.

I – Положение рычагов и грузов при пуске дизельного двигателя;

II – При максимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу дизельного двигателя;

III – При номинальной частоте вращения;

IV – При перегрузке дизельного двигателя.

При пуске дизельного двигателя (I) рычаг (29) повёрнут до упора в винт (32). При этом одновременно растягиваются пружины (15) регулятора и (10) обогатителя. Пружиной регулятора основной рычаг прижимается к головке болта (19), тогда как пружина обогатителя перемещает промежуточный рычаг, тягу (14) и рейку (11) до максимальной подачи топлива.

После пуска дизельного двигателя (II) грузы под воздействием центробежной силы расходятся и, преодолевая сопротивление пружин (15) и (10), посредством муфты передвигают промежуточный рычаг, а следовательно и рейку, пока не наступит неподвижное равновесие и установится подача для работы на максимальной частоте холостого хода.

При увеличении нагрузки на дизельный двигатель до номинальной (III) частота вращения коленвала начинает падать, а передаваемое от центробежной силы усилие на промежуточный рычаг через муфту – уменьшается и основной рычаг перемещается до упора в головку болта (19). Промежуточный рычаг передвигается вместе с ним, вследствие чего увеличивает подача топлива, а также достигается номинальный режим работы дизельного двигателя.

При кратковременной перегрузке (IV) и неизменном положении рычага (29) частота вращения коленвала дизельного двигателя резко начинает уменьшаться, а центробежная сила грузов снижается. Резко падает сила их действия на промежуточный рычаг, а пружина (7) корректора выталкивает шток (17) корректора, который упирается в основной рычаг, а промежуточный рычаг перемещается от основного на увеличение цикловой подачи топлива.

Данный режим именуется режимом максимального крутящего момента.

Чтобы остановить двигатель следует переместить рычаг (22) до конца (по ходу часовой стрелки). При этом основной рычаг от усилия пружины (15) перемещается до упора в шпильку (18), а промежуточный рычаг вместе с рейкой передвигается в крайнее положение от центробежной силы вращающихся грузов. Таким образом происходит отключение подачи.

Регулятор ТНВД 4ТН-9х10, в сравнении с регулятором ТНВД УТН-5, имеет иную кинематическую схему и конструктивное исполнение, однако его принцип работы аналогичен.

Регулятор ТНВД типа НД [рис. 3] размещён вертикально и в нём имеются три пружины:

1) – пружина (8) регулятора;

2) – пружина (15) корректора;

3) – пружина (3) обогатителя.

Всережимность регулятора достигается за счёт изменения усилия главной пружины.

Рис. 3. Схема действия регулятора ТНВД типа НД.

2) – Привод дозатора;

3) – Пружина обогатителя;

4) – Болт максимальной частоты вращения;

6) – Болт выключателя подачи топлива;

7) – Рычаг управления;

8) – Главная пружина;

9) – Рычаг корректора;

10) – Основной рычаг;

11) – Муфта регулятора;

13) – Крестовина грузов;

14) – Демпферная пружина;

15) – Пружина корректора.

В случае перегрузки пружина корректора сжимается и рычаг (10) регулятора поворачивается (против хода часовой стрелки), перемещая вверх дозатор (1).

Разгрузка дизельного двигателя сопровождается увеличением частоты вращения – дозатор движется вниз, а муфта (11) регулятора вверх. Подача топлива снижается. Пружина (14) является в приводе регулятора амортизирующим звеном.

Плунжеры получают вращение посредством цилиндрических шестерён. Как правило, смазывание регулятора и насоса объединено, но и в случае раздельной системы в роли смазочного материала используется моторное масло.

Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Регулятор частоты вращения рассматриваемого ТНВД включает в себя механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов.

Схемы работы всережимного регулятора частоты враще­ния топливного насоса VE с системой рычагов и рабочими поло­жениями дозирующей муфты на различных нагрузочных и скоро­стных режимах показаны на рисунке.

Грузы регулятора 1 (обычно четыре груза) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерен­ки. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 12, что изменяет положение на­жимного 6 и силового 4 рычагов регулятора, которые, поворачи­ваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 9, определяя тем самым активный ход плунжера 11.

Рис. Схема работы всережимного регулятора:
а – пуск двигателя; б – холостой ход; в – режим уменьшения нагрузки; г – режим увеличения нагрузки; 1 – грузы; 2 – ось скользящей муфты; 3 – регулировочный винт максимального режима; 4 – силовой рычаг; 5 – рычаг регулировки подачи топлива; 6 – нажимной рычаг; 7 – упор силового рычага; 8 – пластинчатая пружина пусковой подачи; 9 – дозирующая муфта; 10 – отсечное отверстие плунжера; 11 – плунжер; 12 – скользящая муфта регулятора; 13 – рычаг натяжения пружины; 14 – рычаг управления; 15 – регулировочный винт холостого хода минимального режима; 16 – ось рычага управления; 17 – рабочая пружина регулятора; 18 – фиксатор пружины; 19 – пружина минимального режима холостого хода; 20 – регулировочный винт холостого хода максимального режима

В верхней части силового рычага установлена пружина минимального режима холостого хода 19, а между силовым и нажимным рычагами пластинчатая – пружина пусковой подачи 8. Рычаг управления 14 воздействует на рабочую пружину регулятора 17, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 18. Таким об­разом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирую­щей муфты определяется взаимодействием двух сил – силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, опреде­ляемой положением рычага управления, и центробежной силы грузов, приведенной к муфте.

Работа регулятора при пуске дизеля

Перед пуском двигателя, когда коленчатый вал еще не вращается и топливный на­сос не работает, грузы регулятора находятся в состоянии покоя на минимальном радиусе, а нажимной рычаг 6 (его другое назва­ние – рычаг пуска) под действием пружины пусковой подачи 8 смещен влево на рисунке а, имея возможность качания относи­тельно оси М2. Соответственно нижний шарнирный конец рычага обеспечивает крайне правое положение дозирующей муфты 9 относитель­но плунжера 11, что соответствует пусковой подаче за счет увели­ченного активного хода плунжера h1. Как только двигатель запус­тится, грузы регулятора расходятся и муфта 12 перемещается вправо на величину хода «S», преодолевая сопротивление дос­таточно слабой пусковой пружины 8. Рычаг 6 при этом повора­чивается на оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту в сторону уменьшения подачи (влево на рисунке б).

Работа регулятора на минимальной частоте вращения холостого хода

При отсутствии нагрузки и положении рычага управления на упоре в регулировочный винт 15 двигатель должен ус­тойчиво работать на минимальной частоте вращения холостого хода в соответствии со схемой рисунка б. Регулирование этого режима обеспечивается пружиной холостого хода 19, усилие ко­торой находится в равновесии с центробежной силой грузов, и в результате этого равновесия поддерживается подача топлива, соответствующая активному ходу плунжера h2. Как только скоростной режим двигателя выходит за преде­лы минимальной частоты вращения холостого хода, реализуется ход «с» силового рычага при сжатии пружины 19 под действием увеличивающейся центробежной силы грузов.

Работа регулятора на нагрузочных режимах

В экс­плуатации дизеля со всережимным регулятором скоростной ре­жим устанавливается водителем путем воздействия через пе­даль акселератора на рычаг управления 14. На рабочих режимах пружина пусковой подачи 8 и пружина 19 холостого хода не ра­ботают, и работа регулятора определяется предварительной деформацией рабочей пружины 17. При повороте рычага управ­ления до упора в регулировочный винт холостого хода максимального режима 20 (рисунки в, г) в сторону увеличения скорост­ного режима и соответствующем растяжении рабочей пружины ее усилие передается на силовой рычаг 4 и затем через рычаг 6 на муфту регулятора 12, заставляя грузы 1 сходиться. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 против часовой стрелки на рисунке, перемещая дозирующую муфту 9 в сторону увеличения подачи до режимов внешней скоростной ха­рактеристики. Частота вращения коленчатого вала дизеля и со­ответственно грузов регулятора при этом увеличивается, цен­тробежная сила грузов и сопротивление последней усилию рабо­чей пружины также увеличиваются, и в какой-то момент наступа­ет равновесие сил и равновесие положения всех элементов ре­гулятора. При отсутствии изменения нагрузки двигатель работа­ет на установившемся режиме при постоянной частоте вращения (не принимая во внимание естественную для ДВС нестабиль­ность вращения).

Если на этом режиме имеет место изменение нагрузки, то в работу вступает автоматический регулятор в соответствии со схемами, показанными на рисунках в, г. При уменьшении нагруз­ки частота вращения увеличивается, грузы регулятора расходят­ся и, преодолевая сопротивление рабочей пружины, перемеща­ют муфту регулятора вправо. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту влево, в сторону уменьшения подачи.

На рисунке г показана работа регулятора при положении рычага управления на упоре регулировочного винта холостого хода максимального режима 20 и при увеличении нагрузки. В этом случае частота вращения вала дизеля уменьшается, грузы регулятора сходятся, центробежная сила грузов уменьшается, и под действием усилия рабочей пружины, муфта регулятора пе­ремещается влево, а система рычагов 4 и 6 перемещает дози­рующую муфту вправо, в сторону увеличения подачи.

Регуляторы ТНВД дизелей тракторов МТЗ

Всережимный регулятор топливного насоса 773

Для обеспечения надежного пуска в регуляторе (рис. 1) предусмотрено пусковое устройство, которое обеспечивает увеличенную подачу топлива при пуске дизеля

Так как стартовая пружина 31 зацеплена за корпус регулятора (через планку), ее натяжение не зависит от положения рычага управления регулятора 29 (см. рис. 2).

Если рычаг останова 22 (см. рис. 2) на­ходится в исходном положении под действием возвратной пружины, то рычаги регулятора с рейкой под действием стартовой пружины устанавливаются в положение, соответствующее пусковой подаче топлива независимо от поло­жения рычага управления регулятором.

После запуска дизеля центробежная сила грузов 7 (рис. 1), преодолевая натяжение стартовой пружины, перемещает муфту 8, ры­чаги регулятора 11, 12 вместе с тягой 30 и рей­кой насоса в сторону уменьшения подачи и вы­ключает пусковую подачу топлива.

Рейка насоса автоматически устанавливается снова в по­ложении пусковой подачи только после оста­новки дизеля и перемещения рычага останова дизеля 22 (см. рис. 2) в исходное положение.

Всережимный регулятор (RV) насоса «Моторпал» (рис. 3)

Держатель грузов 1, с двумя качающимися грузами 2, опирается с помощью муфты 3, запрессованной в подшипник регулирующей втулки, на сухарь или ролик промежуточного рычага 5, который в нижней части шарнирно закреплен на оси 4, а в верхней — соединен с регулирующей рейкой 10 с помощью тяги 11.

Промежуточный рычаг опирается на кор­ректор 6, встроенный в главный рычаг 7 и регулируемый в осевом направлении.

Главный рычаг в нижней части шарнирно закреплен на оси 4 совместно с промежуточным рычагом в корпусе регулятора.

В верхней части он соеди­нен с эксцентриковым валом 14 через тягу 12 и нагрузочную пружину 13.

На эксцентриковом валу установлен на­ружный рычаг управления, который при пово­роте натягивает нагрузочную пружину регулятора.

Номинальная частота вращения регулятора (дизеля) задается настройкой упорного болта пальца рычага управления.

Максимальная по­дача у всережимного регулятора ограничивает­ся регулируемым упором 9, ограничивающим ход главного рычага.

Главный рычаг снабжен корректором 6 и упором с пружиной 8, палец которого отжима­ет с помощью пружины промежуточный рычаг от главного рычага регулятора.

Эта пружина работает на холостом ходу и служит пружиной автоматического пуска. На холостом ходу ра­ботает как нагрузочная пружина, так и пружина в главном рычаге.

Для улучшения пуска, т.е. увеличения пус­ковой подачи топлива, предусмотрена дополнительная пружина растяжения (на рисунке не показана), которая частично работает и на хо­лостом ходу.

Эта стартовая пружина закрепле­на одним концом в промежуточном рычаге, а вторым — в рычаге эксцентрикового вала регу­лятора.

При повороте рычага управления до касания в упорный болт пружина регулируемо­го упора отжимает промежуточный рычаг от главного и вместе со стартовой пружиной рас­тяжения переводит промежуточный рычаг и регулирующую рейку в положение «Пуск».

Для исключения перегрузки рычажной системы регулятора и механизма регулирова­ния топливного насоса в режиме максимальных оборотов холостого хода служит регулируемый упор 9 в корпусе регулятора, ограничивающий крайние положения промежуточного рычага.

Для обеспечения требуемых характерис­тик по дымности безнаддувных дизелей Д-242S/243S/244S предусмотрен механический отрицательный корректор топливоподачи, который в диапазоне низких рабочих оборотов обеспечивает снижение количества впрыскиваемого топлива в соответствии со снижающи­мися оборотами дизеля.

Следовательно, функ­ция механического отрицательного корректора аналогична функции пневматического коррек­тора (ПДК) для дизелей с турбонаддувом.

Всережимный центробежный регулятор насоса 4УТНМ или 4УТНИ (рис. 4)

Работа всережимного центробежного регу­лятора насоса 4УТНМ или 4УТНИ основана на действии центробежной силы, возникающей при вращении грузов 1.

Они расходятся или сходятся, воздействуя на зубчатую рейку 4 че­рез упорный подшипник 11, рычаги 10, 6 и пружину 5.

При увеличении оборотов дизеля грузы 1 регулятора расходятся и заставляют рейку 4 сдвигаться вправо, т.е. в сторону уменьшения подачи топлива, регулируя скоростной режим.

Наоборот, при уменьшении оборотов под на­грузкой усилие, приложенное к пружине 5, превысит центробежную силу грузов 1, и рейка сдвинется влево — в сторону увеличения подачи топлива до тех пор, пока не наступит баланс сил, и обороты дизеля будут сохраняться на первоначальном уровне, устанавливаемом ры­чагом 12.

При пуске дизеля (рис. 4, а)рычаг управления регулятором 12 поворачивается до упора в винт 14. Натягиваются одновременно пружина регулятора 5 и пружина обогатителя 13.

Пружина регулятора прижимает основной рычаг 6 к головке болта номинала 8, а пружина обогатителя 13 сдвигает промежуточный рычаг 10 с тягой 15 и рейкой 4 в сторону увеличения (обогащения) подачи топлива.

После пуска дизеля (холостой ход) (рис. 4, б)грузы 1 регулятора под действием центробежных сил расходятся и через упорный подшипник 11 и муфту перемещают промежуточный рычаг 10, преодолевая сопротивление пружин 5, 13.

Промежуточный рычаг через тя­гу 15 передвигает рейку 4 до тех пор, пока не установится подача холостого хода дизеля.

При работе дизеля под нагрузкой (рис. 4, в)требуемый скоростной режим устанавливается рычагом управления 12.

При повороте рычага в сторону винта 14 растягивается пру­жина регулятора 5.

При этом рейка 4 переме­щается в сторону увеличения подачи. Частота вращения дизеля возрастает до тех пор, пока не уравновесятся центробежные силы грузов 1 и усилие пружины 5, т.е. установится заданный оператором скоростной режим, соответствую­щий нагрузке.

При кратковременной перегрузке дизеля (рис. 4, г)и неизменном положении рычага 12 частота вращения коленчатого вала снижается.

Это вызывает уменьшение центробежных сил грузов 1 и перемещение муфты 16 под дей­ствием пружины 5 в сторону насоса.

При этом рычаг 10 упирается в головку болта 8, а рычаг 6 под действием пружины корректора 17 пере­мещается в сторону увеличения подачи топлива, что обеспечивает увеличение крутящего момента дизеля для преодоления перегрузки.

Степень корректировки подачи зависит от вы­ступания штока из корпуса корректора 17 и от затяжки пружины.

При остановке дизеля (рис. 4, д) рычаг 12 перемешается вперед по ходу трактора до отказа. При этом полностью сжатая пружина 5 перемещает рычаг 6 до упора в стенку регуля­тора.

Центробежная сила вращающихся грузов перемещает рычаг 10 и рейку 4 в крайнее по­ложение, отключая подачу топлива.

При резком увеличении подачи топлива (дизели Д-245/245.5 с турбонаддувом) (рис. 5)

При резком повороте рычага 12 в сторону винта 14 (увеличение подачи) переме­щение рычага 6 и рейки 4 сдерживается флаж­ком 18 штока 19 пневмокорректора, соединен­ного с мембраной 20.

Полость «В» пневмокоррек­тора соединена воздухопроводом с впускным коллектором дизеля после турбокомпрессора.

С увеличением частоты вращения дизеля растет давление в полости «В», что способствует уско­рению перемещения рычага 6 и рейки 4.

Мед­ленное увеличение подачи топлива приводит к снижению дымности дизеля.

Работа всережимного регулятора

Практическое задание №8

Регулировочные устройства подачи и впрыска топлива.

Цель работы :

Закрепить знания по принципу работы регулировочных устройств ТНВД.

Оснащение работы :

ТНВД в разделе , макеты , плакаты , справочная и учебная литература.

1) Изучить устройства и принцип работы всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала. Схемы .

2) Изучить устройства и принцип работы муфты изменения угла впрыска топлива . Схема .

Работа всережимного регулятора .

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 сопротивления 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 кратковременной стоянок автомобилей. С этой целью на дизелях устанавливают регуляторы частоты вращения коленчатого вала , которая позволяет автоматически поддерживать заданную скорость движения автомобиля , облегчают управление автомобилем и повышают эффективность использования дизеля.

В автомобильных дизелях как правило применяют центробежные регуляторы , которые подразделяют на двух и всережимных . Первые обеспечивают устойчивою работу дизеля на всех задаваем скоростных режимах включая минимальную чистоту 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 . КамАЗ-740 устанавливают всережимные регуляторы которые в зависимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют кол-во подаваемого топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого вала , заданною положением рычага управления или степень нажатия на педаль подачи топлива , Регуляторы обеспечивают также увеличение подачи топлива при пуске двигателя , поддерживают минимально устойчивою и ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала .

Работа регулятора заключается в следующем . Всережимный центробежный регулятор устанавливает на определённый режим рычагом посредством тяги , соединяющей его с педалью управления в кабине водителя . Перед пуском двигателя выключение подачи топлива фиксирует в положении «Работа» , при этом рычаг управления подачи топлива упирается в болт. В этом случае под действием стартовой пружины верхнее плечо рычага перемещаясь против часовой стрелки вдвигает рейку в корпус насоса. При пуске двигателя цикловая подача топлива должна быть сравнительно большой поэтому рейку насоса устанавливается в положении пусковой (увеличенной) подачи топлива .

В корпусе регулятора 1(рис.8.13,а) на шарикоподшипниках 2 установлен вал 16 регулятора, приводимый во вращение от кулачкового вала 18 топливного насоса при помощи повышающей передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 15 зубчатых колёс . На валу 16 при помощи державки установлены центробежные грузы 14 , которые системой рычагов связаны с рейкой 19 насоса (рис.8.13, б) и рычагом 8 управления подачей топлива.

При вращении вала грузы 14 расходятся и своими роликами давят на торец муфты 13 .Усилие, воспринимаемое муфтой , передаётся через упорную пяту 12рычагу 7, срединному тягой 3 с рейки 19.

Торец пяты 12 через корректор 26 воздействует на силовой рычаг 27 , который сидит на обшей оси 21 с двуплечим рычагом

Работа муфты .

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива. Автоматическая муфта изменяет угол опережения впрыска топлива в зависимости от частота вращения коленчатого вала. При использовании автоматической муфты повышается экономичность дизеля при различных режимах работы, и улучшаются условия его пуска. Муфта установлена на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления (дизель ЯМЗ-236 и дизель автомобиля КамАЗ-5320).

Муфта опережения впрыска топлива (дизель ЯМЗ-236) состоит из следующих деталей: ведущей полумуфты 5 с пальцами 14 и шипами 11; ведомой полумуфты 1 с осями 2 грузов 15; корпуса 13; двух пружин 4 с шайбами. Ведущая полумуфта надета на ступицу 10 ведомой полумуфты и может на ней повертываться. В ведущую полумуфту запрессованы втулка 7 и самоподжимной сальник 8. При сборке муфты корпус 13 навертывают на ведомую полумуфту. Для уплотнения соединения ведущей полумуфты с корпусом в него запрессован самоподжимной сальник 12. Два груза, шарнирно установленные на осях 2, имеют криволинейную поверхность 20, на которую через проставки 19 опираются пальцы 14 ведущей полумуфты. Движение от ведущей полумуфты на ведомую передается Через два груза. Ведомая полумуфта, укрепленная на кулачковом валу топливного насоса при помощи шпонки 17, удерживается от смещения гайкой 9, навернутой на конец вала 18. Во время работы дизеля ведущая полумуфта пальцами 14 через проставки 19 нажимает на криволинейную поверхность 20 грузов 15. Вследствие этого сила через оси 2 передается ведомой полумуфте 1, а от нее кулачковому валу насоса. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы, преодолевая сопротивление пружин, расходятся под действием возникающих центробежных сил. При расхождении грузы повертываются вокруг осей ведомой полумуфты и проставки скользят по криволинейной поверхности грузов. В этом случае расстояние между осями грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, пружины сжимаются и ведомая полумуфта повертывается по ходу вращения вместе с кулачковым валом. В результате этого топливо раньше поступает в цилиндры двигателя, т. е. увеличивается угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы сходятся, пружины разжимаются и повертывают ведомую полумуфту в противоположную сторону (против вращения кулачкового вала), что вызывает уменьшение угла опережения впрыска топлива.

Автоматическая муфта увеличивает угол опережения впрыска топлива на 10—14° по сравнению с углом поворота коленчатого вала и на 5—7° по сравнению с углом поворота кулачкового вала насоса. На дизеле автомобиля КамАЗ-5320 топливный насос высокого давления имеет такую же муфту опережения впрыска топлива, но с некоторыми изменениями в конструкции. Обе муфты работают одинаково.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива:

а — детали муфты; б — муфта в сборе; 1 — ведомая полумуфта; 2 — ось груза; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — пружина; 5 — ведущая полумуфта; 6 — винт; 7 — втулка ведущей полумуфты; 8 и 12 — самоподжимные сальники; 9 — гайка крепления муфты; 10 — ступица ведомой полумуфты; 11 — шип; 13 — корпус; 14 — палац ведущей полумуфты; 15 — груз; 16 — пружинная шайба; 17 — шпонка; 18 — кулачковый вал топливного насоса; 19 — проставка; 20 — криволинейная поверхность груза

Регулятор топливного насоса

Регулятор топливного насоса — центробежный всережимный, автоматически поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала дизеля. Регулятор автоматически изменяет количество топлива которое подается насосом в цилиндры дизеля, при изменении нагрузки на дизель.

Устройство

• Регулятор топливного насоса смонтирован в корпусе, прикрепленном к корпусу топливного насоса, и приводится в действие кулачковым валом насоса.
• На граненой части хвостовика кулачкового вала устанавливается приводная шайба с двумя поводками, а на цилиндрической — ступица грузов также с двумя поводками и упорным подшипником.
• Между поводками приводной шайбы и ступицы грузов уложены резиновые сухари, которые являются упругими элементами привода. Подшипник воспринимает осевые усилия ступицы грузов, возникающие при работе регулятора.
• От осевого перемещения в противоположном направлении ступица грузов фиксируется стопорным кольцом, установленным в канавке кулачкового вала. На ступице шарнирно крепятся четыре груза.
• При вращении кулачкового вала грузы расходятся и нажимают лапками на упорный подшипник, передают усилие муфте и ролику промежуточного рычага.
• Промежуточный рычаг свободно сидит в нижней части корпуса регулятора на оси, а верхним концом с помощью тяги связан с рейкой топливного насоса. Кроме того, промежуточный рычаг соединяется пружиной обогатителя с рычагом, жестко связанным с рычагом управления.
• На промежуточном рычаге устанавливается корректор подачи топлива, состоящий из корпуса, штока, пружины и регулировочного винта.
• Кроме промежуточного рычага на оси также свободно сидит основной рычаг. Верхним концом основной рычаг с помощью пружины регулятора и серьги соединен с рычагом, а через него с рычагом управления.
• Перемещение основного рычага в сторону топливного насоса (в сторону увеличения подачи топлива) ограничивается головкой винта номинала, ввернутого в корпус регулятора, а промежуточного — головкой болта, ввернутого в основной рычаг. Перемещение рычагов в противоположную сторону ограничивается винтом-упором.

а — при пуске дизеля; б — при наибольшей частоте вращения; в — при номинальной нагрузке; г — при перегрузке дизеля; д — при остановке дизеля; 1 — промежуточный рычаг; 2 — основной рычаг; 3 — болт; 4 и 13 — винты; 5 — шток; 6 — корпус корректора; 7 и 11 — пружины; 8 — тяга; 9 — рейка; 10 — рычаг пружины; 12 — рычаг управления; 14 — муфта; 15 — грузы.

Принцип работы

При пуске дизеля рычаг управления устанавливают в положение наибольшей подачи топлива до упора в винт, ввернутый в наружный прилив корпуса регулятора.

• При этом рычаг натягивает одновременно пружину регулятора и пружину обогатителя. Пружина регулятора прижимает основной рычаг к головке винта номинала, а пружина обогатителя подает промежуточный рычаг с тягой и рейку насоса вправо, обеспечивает необходимое для пуска дизеля увеличение цикловой подачи топлива.
• При увеличении частоты вращения вала насоса, после пуска дизеля, центробежная сила разводит грузы. Лапки грузов нажимают на подшипник и муфту регулятора и перемещают их влево. Поворачивается промежуточный рычаг, и через тягу передвигает рейку в сторону уменьшения подачи топлива.
• На наибольшей частоте вращения холостого хода рычаг управления упирается в винт. При этом центробежная сила грузов уравновешивается усилием пружины регулятора, а рейка насоса устанавливается в промежуточное положение, при котором подача топлива соответствует заданной наибольшей частоте вращения коленчатого вала дизеля.
• Шток корректора утоплен, пружина корректора сжата, основной и промежуточный рычаги регулятора прижаты один к другому и работают как один рычаг.
• При номинальной нагрузке дизеля частота вращения валов дизеля и насоса снижается. Центробежная сила грузов уменьшается, и рычаги под действием пружины регулятора перемещаются вправо, двигая рейку в сторону увеличения подачи топлива. При номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля основной рычаг вплотную подходит к головке винта номинала.
• Усилие грузов уравновешивается усилием пружины регулятора топливного насоса, и рычаг касается головки болта номинала, упираясь в нее при мгновенном увеличении нагрузки и отрываясь при уменьшении нагрузки. Подача топлива изменяется соответственно колебаниям рычага.
• При перегрузке дизеля, когда под влиянием внешней нагрузки частота вращения его вала и вала насоса снижается, центробежная сила грузов регулятора уменьшается, и пружина поворачивает основной рычаг вправо до упора в головку винта.
• Шток корректора, упирается в рычаг, перемещает промежуточный рычаг и соединенную с ним рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива, что обеспечивает увеличение крутящего момента дизеля и преодоление перегрузки. Степень корректирования подачи топлива при временной перегрузке зависит от того, насколько выступает шток из корпуса корректора и каково усилие затяжки пружины корректора.

Остановка двигателя

• Рычаг управления отклоняют вправо вперед по ходу трактора. При этом рычаг через пружину регулятора передвигает основной рычаг к задней стенке корпуса регулятора топливного насоса. Основной рычаг посредством болта увлекает за собой промежуточный рычаг, который перемещает рейку на выключение подачи топлива.
• При резком выключении подачи из положения максимальной или номинальной частоты вращения промежуточный рычаг с рейкой перемещается энергией грузов.

Различия моделей

Регулятор топливного насоса дизелей Д65Н1 и Д65М1 отличается от регуляторов насосов, устанавливаемых на дизели других марок, в основном массой грузов и размерами пружин, что зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Смазка

Топливный насос и регулятор смазываются маслом, заливаемым через маслозаливное отверстие в корпусе регулятора.
Уровень масла проверяют по контрольному отверстию в корпусе насоса.

С противоположной стороны контрольного отверстия, установлена трубка для слива излишков масла и топлива, просочившегося в корпус при работе насоса.

Для сообщения полостей насоса и регулятора с атмосферой на крышке регулятора установлен сапун с поропластовым фильтром. Пробка предназначена для слива масла из корпусов насоса и регулятора при его замене.