Система зажигания двигателя обеспечивает с помощью искры своевременное воспламенение смеси, из горючего и воздуха, которая попадает в камеру сгорания. Однако это необходимо для бензиновых авто, с дизельными машинами все иначе. В них воздух и топливо попадают в цилиндры отдельно, причем воздух сильно сжимается и соответственно нагревается (температура может достичь 700 С), таким образом, происходит самовоспламенение. Значение этой системы для обоих видов моторов вкратце понятно, но также немногословно описать ее установку будет непросто, поэтому посвятим ей нашу статью.
Система зажигания двигателя – отличие «дизеля» от бензинового мотора
Из-за указанных различий в самом процессе воспламенения бензинового и дизельного топлива в двигателе, можно отметить разницу и в строении зажигания. Очевидно хотя бы то, что такой системы, как в бензиновом авто, состоящей из прерывателя-распределителя, коммутатора или же датчиков импульсов, в дизельной машине нет. Однако зимой иногда с трудом удается , из-за того, что воздух слишком холодный, поэтому устанавливают специальную систему предварительного подогрева, чтобы увеличивать температуру воздуха в камере сгорания.
Можно сказать, что установка зажигания на дизельном двигателе – это не что иное, как выбор угла опережения впрыска горючего. А достигается это регулированием положения поршня, в момент впрыскивания «дизеля» в цилиндр. Это очень важно, так как при неправильном выборе угла впрыскивание будет несвоевременным, и, как следствие, топливо не будет сгорать до конца. А это негативно отразится на слаженной работе цилиндров.
Допустив незначительную ошибку, всего-то в один градус, можно спровоцировать выход из строя всего силового агрегата, из-за чего потребуется капитальный ремонт.
Система зажигания дизельного двигателя – устройство и принцип регулировки
Подытоживая, можно сказать, что система зажигания дизельного двигателя включает насос высокого давления (ТНВД), посредством которого и происходит ввод горючего в камеру сгорания.
Современные автомобилисты находят в таком устройстве системы эффективность и экономичность расхода топлива, поэтому дизельные моторы становятся более популярными. Именно из-за увеличивающегося числа пользователей мы решили приоткрыть секреты обслуживания описанной системы зажигания.
Если в автомобиле стоит дизельный силовой агрегат с механической топливной аппаратурой, то регулировать угол опережения впрыска можно посредством поворота насоса вокруг своей оси. Еще можно поворачивать зубчатый шкив относительно ступицы. Если же ТНВД и зубчатый шкив жёстко закреплены, тогда регулировка происходит только за счет углового сдвига зубчатого шкива распределительного вала. Но это все лирика, пора перейти к действиям.
Регулировка зажигания дизельного двигателя – инструкция для решительных
Дизельного двигателя может производиться и самостоятельно. Для начала следует поднять крышку капота и зафиксировать ее на опорной стойке. Сверху слева на задней части двигателя необходимо найти маховик (массивное колесо), на корпусе кожуха которого расположено механическое устройство. Шток этого устройства требуется сначала приподнять и развернуть на 90 градусов, затем опустить в прорезь, которая находится на корпусе.
Теперь снимите грязезащитный щиток, для этого на кожухе маховика ключом 17 мм нужно открутить два болта (проще подобраться к этому месту из-под машины). В отверстие маховика через прорезь кожуха следует вставить металлический стержень и поворачивать коленвал двигателя. Направить его нужно слева направо, пока его ход не будет застопорен штоком фиксатора сверху .
Теперь самое время посмотреть на вал привода насоса для горючего, он расположен сверху от развала блока цилиндров (ось, от которой ряды цилиндров расходятся). Если установочная шкала приводной муфты (фланца, который служит для передачи вращений от приводного вала) ТВНД повернута вверх, то в этом случае риску на фланце топливного насоса следует совместить с нулевой меткой привода и затянуть два крепежных болта. Если установочная шкала приводной муфты не повернута вверх, тогда потребуется приподнять стопор, а коленвал двигателя повернуть на один оборот, и следом все вышеперечисленные действия необходимо повторить в том же порядке.
Как только болты приводной муфты затянули, нужно поднять вверх стопор маховика, повернуть на 90 градусов и опустить в паз. На кожухе маховика снизу можно вернуть на свое место грязезащитный щиток (крепится болтами). Теперь капот автомобиля пора закрыть, работа закончена. Остается завести автомобиль и проверить четкость срабатывания системы.
От бензинового является принцип поджига дизтоплива. Зажигание топливно-воздушной смеси в дизельном двигателе реализовано посредством самовоспламенения солярки от контакта с предварительно сжатым и нагретым в результате такого сжатия воздухом в цилиндрах.
Выставление зажигания на дизельном двигателе подразумевает изменение угла опережения впрыска топлива, которое подается в четко заданный момент в конце такта сжатия. Если угол выставлен отлично от оптимальных параметров, тогда топливный впрыск окажется несвоевременным. Результатом станет неполноценное сгорание смеси в цилиндрах, что вызывает разрушительный дисбаланс в работе двигателя.
Следует помнить, что даже незначительные отклонения при выставлении угла впрыска топлива могут привести к серьезной поломке дизельного двигателя.
Получается, под системой зажигания дизельного двигателя стоит понимать важнейший элемент системы питания силового агрегата – . В большинстве дизелей именно данное устройство в комплексе с дизельными форсунками отвечает за своевременную дозированную подачу солярки в цилиндры мотора.
Читайте в этой статье
Как выставить угол опережения впрыска на дизеле
Необходимость установки зажигания на дизеле своими руками зачастую возникает в таких случаях:
- зажигание дизеля требуется откорректировать параллельно замене зубчатого ремня ГРМ;
- после демонтажа ТНВД нет возможности установить шкив топливного насоса согласно специальным меткам;
Одной из рекомендаций перед началом любых работ, связанных с разбором топливной аппаратуры дизеля, выступает острая необходимость четок отметить и освежить все метки. Для этого достаточно нанести небольшие штрихи при помощи краски или качественного маркера. Это облегчит последующую обратную сборку и установку шкива ТНВД, что автоматически исключит или сведет к минимуму потенциальные сбои зажигания.
Выставлять зажигание на дизеле можно несколькими способами:
- строго по меткам (при условии наличия таковых);
- методом подбора опытным путем;
Установка угла по меткам
Первый способ самостоятельного выставления угла зажигания дизеля (момента впрыска дизтоплива) по меткам подразумевает смещение топливного насоса. Такой способ подходит для дизельных ДВС, в которых установлена механическая топливная аппаратура.
Угол опережения впрыска регулируется благодаря повороту ТНВД вокруг оси. Также возможен способ, когда поворачивается зубчатый шкив распредвала по отношению к ступице. Этот способ подходит для тех конструкций, в которых насос и шкив не имеют жесткого крепления.
- Для регулировки зажигания на дизеле своими руками необходимо обратиться к задней части ДВС и добраться до , при необходимости демонтировать с него защитный кожух.
- Далее понадобится обнаружить стопор на маховике, который опускается в специальную прорезь.
- После этого маховик нужно проворачивать вручную (при помощи ключа или другого приспособления). Проворачивание маховика означает, что вращается коленчатый вал ДВС. Крутить нужно по часовой стрелке до момента, когда сработает верхний стопор-фиксатор.
- Затем обращаем внимание на вал привода ТНВД. Возможно, что шкала на приводной муфте, посредством которой передается вращение, занимает верхнее положение. В таком случае метка на фланце ТНВД совмещается с нулевой меткой на приводе.
- После совмещения меток крепежные болты можно затягивать. Отличное от верхнего положение установочной шкалы на приводной муфте означает, что стопор маховика нужно поднять, после чего коленчатый вал двигателя снова проворачивается на один оборот. Далее снова контролируется положение шкалы.
- После затяжки болтов приводной муфты стопор на маховике поднимается, коленчатый вал поворачивается на 90°, затем стопор размещается в пазу.
Завершающим этапом становится установка защиты маховика на место и затяжка крепежных болтов. Далее двигатель запускается, анализируется его работа. Агрегат на холостом ходу должен работать ровно и мягко, без провалов и дерганий. Жесткая работа дизеля, сопровождающаяся , недопустима.
Далее нужно проверить правильность настройки в движении, избегая серьезных нагрузок. Прогрейте двигатель до рабочей температуры и оцените приемистость силовой установки, реакции на нажатие педали газа. Также необходимо следить за цветом выхлопных газов, так как поздний угол опережения топливного впрыска будет сопровождаться .
Подбор правильного угла впрыска
Настроить угол зажигания на дизеле опытным путем можно следующим образом:
- После установки шкива осуществляются попытки завести дизель. Если мотор не заводится, тогда шкив ТНВД проворачивают относительно ремня на несколько зубьев (2-4). Затем мотор пробуют завести снова.
- Кода мотор после описанных выше манипуляций запустился, оцените его работу. Присутствие явных детонационных стуков означает, что шкив топливного насоса нужно проворачивать на зуб или два в противоположную вращению сторону. Появление густого серого дыма может указывать на поздний угол опережения впрыска. В подобной ситуации шкив насоса проворачивается на один зуб по направлению вращения.
Отсутствие положительных сдвигов в работе мотора потребует осуществления проворота топливного насоса вокруг оси. Путем таких проворачиваний необходимо вывести мотор на оптимальный режим работы. Лучшим вариантом станет работа дизеля в таком режиме, когда остается совсем немного до начала проявления детонации. Сами детонационные стуки хорошо заметны в звуке работы ДВС.
Второй доступный способ предполагает следующие шаги:
- Осуществляется демонтаж трубки высокого давления с форсунки первого цилиндра. На снятую трубку необходимо плотно надеть прозрачный пластиковый шланг и расположить в вертикальном положении.
- После этого можно включить зажигание и провернуть шкив насоса. Шкив вращается максимально мягко, медленно и аккуратно.
- Далее необходимо следить за уровнем топлива в трубке и выявить верхнюю границу.
- Заметив, когда уровень солярки в трубке самый высокий, на шкиве необходимо сделать метку.
- Затем по меткам нужно выставить коленчатый и распределительный вал двигателя.
После запуска оценивается работа двигателя. В случае определения раннего или позднего угла топливного впрыска операцию по настройке следует повторить.
Читайте также
Признаки для определения правильности выставленного угла опережения зажигания. Последствия некорректно настроенного УОЗ, способы выставления зажигания.
Первое и главное отличие дизельного агрегата от бензинового - это система зажигания или, другими словами, то, как топливо воспламеняется в двигателе.
В моторе, который использует дизельное топливо, воспламенение происходит от того, что солярка контактирует с нагретым от сжатия воздухом, который накапливается внутри цилиндра мотора.
Когда говорят о регулировке системы зажигания в дизельном моторе, под этими словами подразумевают процесс изменения угла опережения впрыск топлива, подающегося в конкретный момент - в самом конце сжатия воздуха.
Если угол установлен неправильно и заметно отличается от необходимых параметров, то впрыск топлива произойдет несвоевременно, что помешает нормальной работе двигателя и может вызвать самые печальные для дальнейшей эксплуатации последствия.
Также неправильно выставленный угол приводит к неполному сгоранию топлива в цилиндрах.
Существует такое понятие, как ранее или позднее зажигание .
Другими словами, система зажигания в дизельном моторе - это один из самых важных компонентов. За подачу топлива в таком двигателе отвечает специальный насос высокого давления - ТНВД.
Этот прибор вместе с форсунками и определяет дозировку солярки, которая подается в мотор.
Часто водителю приходится сталкиваться с тем, что необходимо своими собственными руками выставить зажигание, например, если необходимо заменить ремень ГРМ.
Во втором случае необходимость регулировки системы появляется в случае демонтажа топливного насоса.
При разборе топливной аппаратуры первым делом нужно обязательно запомнить все метки. Это можно легко сделать при помощи маркера или краски. Главное - поставить метки точно там, где они необходимы.
Благодаря этому сборка системы зажигания и топливной системы пройдет очень просто, а также это даст возможность в дальнейшем избежать осложнений с запуском мотора.
Регулировку системы зажигания можно проводить разными способами.
Первый метод - это установка угла точно по означенным меткам. Второй способ - постепенный подбор правильного положения регулировочной муфты.
В статье будут рассмотрены оба метода.
При самостоятельной установке угла по отметкам необходимо будет сместить насос для подачи топлива. Этот способ больше применим для дизельных моторов с механической аппаратурой подачи топлива.
Для того чтобы отрегулировать опережение впрыска, нужно плавно поворачивать приводную муфту насоса высокого давления вокруг оси.
Есть и другой вариант - это поворот шкива распредвала по отношению к ступице. Такие варианты регулировки подходят для конструкций, не имеющих жесткого крепления этих деталей.
Итак, регулируя зажигание на агрегате, первым делом нужно добраться до задней части мотора, найти там маховик и если требуется, освободить его от защитного кожуха. После этого необходимо найти стопор и установить его в специальную прорезь, но еще не стопорим моховик.
Когда это сделано, при помощи инструмента (ключа) надо начать прокручивать маховик. При вращении вместе с ним будет крутиться и коленчатый вал. Вращать нужно до того момента, пока маховик не застопорится.
После его остановки нужно обратить пристальное внимание на вал насоса. Если после вращение шкала на муфте привода заняла положение сверху, это означает, что метка, установленная на фланце топливного насоса, совместилась с нулевой отметкой на приводе.
Если метки совмещены, можно спокойно закручивать болты крепежа.
Однако если после всех процедур они расходятся, то требуется снова поднять стопор маховика и продолжить прокрутку коленчатого вала, контролируя при этом положение шкалы на приводе.
Если все сделано правильно, то после затягивания болтов крепления маховик освобождают от стопора и поворачивают коленчатый вал на 90°. После этого стопор снова размещают в пазе.
Теперь можно установить защиту маховика обратно и попробовать запустить двигатель. Если мотор начал работать, нужно проанализировать, как он это делает. Если все было выполнено без ошибок, то двигатель будет работать очень мягко, не прерываясь.
При втором методе регулировки зажигания угол выставляется опытным путем.
Допустим, если мотор не работает, тогда шкив насоса высокого давления медленно начинают прокручивать на некоторое количество зубьев относительно ремня ГРМ. После этой операции снова пробуют завести мотор. Если он работает спокойно, без стуков, то все хорошо.
При наличии явного стука можно попробовать еще крутануть шкив. Появление при запуске двигателя дыма будет означать, что выставлен поздний угол опережения.
В этом случае нужно провернуть шкив ровно на один зуб в сторону вращения.
После каждого этапа регулировки нужно пробовать зажигание и оценивать его работу.
Указанные выше методы выставления угла впрыска топлива на дизельном двигателе для многих автовладельцев не являются сложными, однако если все вышесказанное представляет для вас сложность, то обратитесь к хорошему мотористу и не обязательно, чтобы он работал в автосервисе.
В такте впуска дизельный двигатель впускает только воздух. В такте сжатия этот воздух нагревается до температуры настолько высокой, что дизельное топливо, впрыснутое в цилиндр в конце такта сжатия, воспламеняется самостоятельно. Количество топлива в двигателе дозируется с помощью топливного насоса высокого давления (ТНВД). Топливо впрыскивается под высоким давлением через форсунку в камеру сгорания.
Впрыск топлива должен происходить следующим образом:
- с точно дозированным количеством топлива в соответствии с нагрузкой двигателя;
- в требуемый период времени;
- в точно определенный период времени;
- способом, соответствующим конкретному процессу сгорания.
Рис. Схема системы топливоподачи дизельного двигателя:
1. Топливный бак; 2. Топливоподкачивающий насос (топливный насос низкого давления); 3. Топливный фильтр; 4. Рядный ТНВД; 5. Устройство опережения момента впрыска; 6. Регулятор; 7. Держатель форсунки с форсункой; 8. Возвратный топливопровод; 9. Накальная свеча с закрытым элементом; 10. Аккумуляторная батарея; 11. Выключатель предварительного накала и стартера; 12. Блок управления предварительным накалом.
ТНВД и регулятор, соединенные с управляющей (контрольной) зубчатой рейкой являются ответственными за то, чтобы указанные условия выполнялись. Количество топлива, впрыснутого за один ход плунжера ТНВД, примерно пропорционально крутящему моменту двигателя.
Если на двигателе используется механический (центробежный) регулятор числа оборотов, то рейка управления соединяется с педалью акселератора («газа») через регулятор.
Рис. Замкнутый контур управления для механического регулятора:
1. Дизельный двигатель; 2. Рядный ТНВД; 3. Регулятор; 4. Обороты двигателя; 5. Количество впрыскиваемого топлива; 6. Педаль акселератора; 7. Ход управляющей рейки; 8. Давление подаваемого воздуха; 9. Желаемое число оборотов; 10. Атмосферное давление; 11. Управление крутящим моментом; 12. Подача при полной нагрузке; 13. Начальное количество.
У электронного регулятора (EDC) педаль акселератора оснащена датчиком, соединенным с электронным блоком управления (ЭБУ или ECU). Когда водитель нажимает на педаль газа, то перемещение преобразуется в соответствующий ход рейки с учетом оборотов двигателя в данный момент времени.
Почему дизельному двигателю нужен регулятор?
У дизельного двигателя не существует положения управляющей рейки, которое бы позволило дизельному двигателю точно поддерживать свои обороты без помощи регулятора. На холостом ходу, к примеру, без регулятора числа оборотов, обороты двигателя будут либо падать, пока двигатель не остановится, либо будут продолжать увеличиваться, что, в конце концов, приведет к саморазрушению двигателя.
Последняя возможность обязана тому, что дизель работает с избытком воздуха, что означает отсутствие эффективного дросселирования поступающей в двигатель смеси при возрастании его оборотов.
К примеру, если холодный двигатель был заведен и остался работать на холостом ходу, тогда как продолжает впрыскиваться начальное количество топлива, то характерное трение вскоре начнет снижаться. То же самое относится к нагрузке двигателя от приводимых от него агрегатов, таких как генератор, воздушный компрессор, ТНВД и т.д. Это означает, что если положение управляющей реики осталось неизменным и рейка не втягивалась для уменьшения количества подаваемого топлива (как сделал бы регулятор), то обороты двигателя будут возрастать все больше и больше (из-за указанного выше падения трения), пока они не достигнут точки саморазрушения. Другими словами, является обязательным, чтобы дизель был оснащен регулятором числа оборотов. В настоящее время для рядных ТНВД используются либо механические (центробежные) регуляторы либо система электронного управления дизельным двигателем (EDC).
Пневматические регуляторы, управляемые давлением впускного коллектора устанавливались ранее на небольшие ТНВД. От них пришлось отказаться в результате возросших требований к точности регулирования и к работе регулятора.
Нет сомнений, что когда к двигателю приложена нагрузка, ТНВД должен всегда обеспечивать двигатель необходимым количеством топлива. Все рядные ТНВД имеют отдельную плунжерную пару (плунжер (3) и гильза (1)), называемую еще нагнетательной секцией (элементом), для каждого цилиндра двигателя.
Плунжер двигается в направлении подачи топлива с помощью кулачкового вала, приводимого в движение от двигателя, и возвращается обратно под действием возвратной пружины. Так как ход плунжера не может быть изменен, то количество нагнетаемого топлива может быть отрегулировано только путем изменения эффективного (активного) хода плунжера.
Рис. Работа регулятора
Плунжеры снабжены наклонным спиральным вырезом (каналом), так что требуемый эффективный ход подбирается путем поворота плунжера. Поворот осуществляется с помощью управляющей зубчатой рейки (5), которая находится в зацеплении с плунжером и сама двигается продольно с помощью регулятора. Вращение плунжера перемещает спираль (вырез) (4) для управления моментом окончания подачи (известного также как сброс или открывание отверстия в гильзе) и количеством подачи. Подача начинается в тот момент, когда верхний край плунжера закрывает входное отверстие (2) в стенке гильзы.
В случае максимальной подачи (с) сброс не происходит вплоть до максимального эффективного хода плунжера, другими словами, с максимально возможным количеством подаваемого топлива. При частичной подаче (Ь) сброс происходит раньше в зависимости от положения плунжера при повороте. В конечном положении, что требуется для нулевой подачи (а), т.е. в момент, когда двигатель должен быть остановлен, продольный паз плунжера расположен прямо напротив входного отверстия. Это означает, что нагнетательная камера над плунжером соединяется с топливной магистралью в течение всего хода плунжера, т.е. топливо не подается.
Существует несколько различных конфигураций спирали.
В случае плунжера только с нижней спиралью (вырезом) подача топлива начинается в одинаковой точке хода плунжера вверх, тогда как конец подачи происходит раньше или позже в зависимости от поворота плунжера. Когда плунжер имеет верхнюю спираль (вырез), то может изменяться начало подачи. Имеются также плунжеры, снабженные как верхней, так и нижней.
Снижение оборотов регулятора
Каждый двигатель имеет кривую (характеристику) крутящего момента в соответствии с его максимальной отдачей мощности. Каждое значение оборотов двигателя связано с данным максимальным крутящим моментом. Если нагрузка на двигатель снимается при данных оборотах двигателя, а управляющая рейка соответствующим образом не регулируется, то обороты двигателя могут лишь увеличиваться в пределах управляемого диапазона до числа, определенного заводом-изготовителем двигателя (т.е. от nv — оборотов при полной нагрузке до n1 — низких оборотов холостого хода). Увеличение оборотов двигателя пропорционально изменению нагрузки, т.е. чем больше уменьшение нагрузки двигателя, тем больше увеличение оборотов двигателя.
Этот эффект известен как эффект снижения оборотов и относится к регуляторам с характеристикой снижения оборотов. Снижение оборотов регулятора в основном относится к максимальным оборотам при полной нагрузке (нормированные обороты) и подсчитывается следующим образом:
б = (n10-nv0) / nv0 или б (n10-nv0) / nv0 * 100%
где б — коэффициент снижения оборотов, его называют также просто снижением оборотов); n10 — повышенных оборотов холостого хода (максимальных); nv0 — число максимальных оборотов при полной нагрузке.
Говоря в общем, достаточно большое снижение оборотов увеличивает стабильность общего контура (цепи) управления (регулятор, двигатель и приводимый им в движение агрегат или автомобиль). С другой стороны, снижение оборотов ограничивается условиями работы. Для примера: примерно от 0 до 5% — для двигателей генераторных установок и примерно от 6 до 15% — для автомобильных двигателей.
Рис. Обороты при полной нагрузке с соответствующим управлением оборотами холостого хода:
1. Крутящий момент Md; 2. Обороты двигателя.
Рис. Увеличение оборотов для различных снижений оборотов:
1. Крутящий момент Md; 2. Обороты двигателя; слева — малое снижение оборотов; справа — большое снижение оборотов.
Рис. Снижение оборотов регулятора R Q V:
1. Снижение оборотов; 2. Обороты ТНВД
На рисунках введены следующие обозначения:
- nvu — минимальные обороты при полной нагрузке,
- nu — любое значение оборотов при полной нагрузке,
- nv0 — максимальные обороты при полной нагрузке,
- n — низкие обороты на холостом ходу,
- n1 — любое значение оборотов на холостом ходу.
- n10 — повышенные обороты холостого хода (максимальные).
На рисунке показана практическая иллюстрация эффектов снижения оборотов. При установке требуемых оборотов двигателя на фиксированной величине, действительное число оборотов двигателя изменяется в пределах области снижения оборотов, когда нагрузка двигателя изменяется.
Рис. 1. Крутящий момент Md; 2. Обороты двигателя, n; 3. Диапазон снижения оборотов; 4. Максимальная разница в оборотах; 5. Реальные обороты; 6. Полная нагрузка; 7. Частичная нагрузка; 8. Отсутствие нагрузки; 9. Время t; 10. Установочные обороты.
Функции регулятора
Основной задачей каждого регулятора числа оборотов является ограничение максимальных оборотов двигателя. Другими словами, регулятор должен обеспечивать, чтобы обороты двигателя никогда не превышали максимальных значений, предусмотренных заводом-изготовителем. В зависимости от его типа, регулятор может иметь и другие функции, такие как поддержание определенных оборотов двигателя, например, на холостом ходу или поддержание диапазона оборотов между низкими и высокими оборотами холостого хода (максимальными). Регулятор может также иметь другие функции и функции, выполняемые электронным регулятором (EDC), являются гораздо более широкими, чем функции у механического (центробежного) регулятора.
Различные требования, предъявляемые к регуляторам, стали причиной развития различных типов регуляторов, перечисленных ниже:
регуляторы максимальных оборотов. Эти регуляторы разработаны только для ограничения максимальных оборотов двигателя;
регуляторы минимальных и максимальных оборотов.
Кроме максимальных оборотов эти регуляторы также управляют низкими оборотами холостого хода, регуляторы изменяемых оборотов. Эти регуляторы кроме максимальных оборотов и низких оборотов холостого хода также управляют оборотами в промежуточной области, комбинированные регуляторы. Они представляют собой комбинацию регулятора максимальных и минимальных оборотов и регулятора изменяемых оборотов, регуляторы для стационарных силовых установок. Они разработаны для двигателей генераторных установок в соответствии с немецким стандартом DIN 6280. Кроме своей основной задачи, этот регулятор также имеет несколько других функций управления. Они включают в себя автоматическую подачу и отсечку дополнительного топлива, требуемого для запуска и изменение подачи топлива при полной нагрузке в зависимости от оборотов двигателя (управление крутящим моментом), от давления нагнетаемого воздуха или атмосферного давления. Для выполнения этих задач требуется дополнительное оборудование.
Рис. Регулировка максимальных оборотов:
1. Ход управляющей рейки; 2. Остановка; 3. Полная нагрузка; 4. Контролируемая область; 5. Полная нагрузка; 6. Без нагрузки; 7. Обороты двигателя.
В зависимости от снижения оборотов, когда нагрузка на двигатель убирается, то максимальные обороты при полной нагрузке nv0 не достигают величины n10 (повышенные обороты холостого хода — максимальные). Регулятор подгоняет их до этого требуемого значения, передвигая управляющую рейку в направлении остановки (прекращая подачу топлива). Управление (регулировка) в области между nvo и пю называется регулировкой максимальных оборотов. Чем выше снижение оборотов, тем выше увеличение оборотов между nvo и n10.
Когда требуется специальное применение (например, в автомобилях с коробкой отбора мощности), то регулятор может поддерживать обороты двигателя в пределах требуемой области (2) между оборотами холостого хода и повышенными оборотами холостого хода (максимальными), (1 — ход управляющей рейки).
Рис. Регулировка промежуточных оборотов
Обороты двигателя (5), таким образом, колеблются только в пределах рабочей области между nv. (полная нагрузка-3) и n1 (без нагрузки-4) в зависимости от нагрузки.
Регулирование может также иметь место и в самой низкой области оборотов двигателя.
Рис. Управление низкими оборотами холостого хода: 1. Ход управляющей рейки; 2. Область управления; 3. Полная нагрузка; 4. Без нагрузки; 5. Обороты двигателя.
После запуска холодного двигателя, когда управляющая рейка перемещается из пускового положения в положение В, сопротивление двигателя на трение остается достаточно высоким, Это значит, что количество подаваемого топлива для устойчивой работы двигателя будет немного выше того, которое обычно соответствует регулировочной точке L для низких оборотов холостого хода, а обороты двигателя будут немного ниже. При прогреве уменьшение трения будет причиной увеличения оборотов двигателя, и управляющая рейка передвинется обратно в положение L. Это установка низких оборотов холостого хода для двигателя, находящегося при рабочей температуре.
Управление крутящим моментом
Управление крутящим моментом используется для обеспечения полного использования воздуха для сгорания, поступившего в цилиндр двигателя. В таком случае процесс управления не актуален, но на регулятор накладывается более одной функции регулировки. Он разработан для количества топлива, подаваемого для режима полной нагрузки, т.е. для максимального количества топлива, впрыскиваемого в области нагрузок двигателя и которое может сгореть без чрезмерного дымообразования. В общем, потребность в топливе «атмосферного» (т.е. без наддува) дизельного двигателя снижается с ростом оборотов двигателя (уменьшенная относительная скорость воздушного потока, ограничения по температуре, изменяемое смесеобразование). С другой стороны, при постоянном положении управляющей рейки количество топлива, впрыскиваемого ТНВД, увеличивается в определенной области, когда обороты возрастают. Это происходит из-за эффекта дросселирования у отверстия для сброса (сливного отверстия) плунжерной пары ТНВД. Однако впрыскивание избыточного топлива приводит к выбросам дыма и перегреву двигателя. Это означает, что количество впрыскиваемого топлива должно быть адаптировано к потребности двигателя в топливе.
Рис. а) Потребность двигателя в топливе; б) Подача топлива в режиме полной нагрузки без управления крутящим моментом; с) Подача топлива в режиме полной нагрузки с управлением крутящим моментом; 1. Количество подаваемого топлива; 2. Начало управления крутящим моментом; 3. Конец управления крутящим моментом; 4. Область управления крутящим моментом; 5. Обороты двигателя.
У регуляторов числа оборотов с управлением крутящим моментом управляющая рейка передвигается в области управления крутящим моментом на фиксированную величину (так называемый ход управления крутящим моментом) в направлении остановки (отсечки подачи топлива). Таким образом, когда обороты возрастают (от n1, до n2), количество подаваемого топлива уменьшается (принудительное управление крутящим моментом или управление крутящим моментом в направлении управления). Когда обороты двигателя падают (с n2 до n1), подача увеличивается.
Рис. 1. Управление ходом рейки; 2. Начало управления крутящим моментом; 3. Конец управления крутящим моментом; 4. Ход управления крутящим моментом; 5. Обороты двигателя.
Конструкция и расположение приборов для управления крутящим моментом изменяются в соответствии с типом регулятора. Кривая крутящего момента с и без управления крутящим моментом показана на рисунке. Максимальный крутящий момент достигается во всем диапазоне показанных оборотов без превышения пределов дымности.
Рис. 1. Крутящий момент двигателя Md; 2. Начало управления крутящим моментом; 3. Конец управления крутящим моментом; 4. С управлением крутящим моментом; 5. Без управления крутящим моментом; 6. Обороты двигателя.
На двигателях, оснащенных турбонагнетателем с приводом от выхлопных газов, имеющих высокий коэффициент наддува, потребность в топливе на режиме полной нагрузки в областях низких оборотов возрастает настолько, что стандартное увеличение подачи топлива от ТНВД становится недостаточной. В таких случаях управление крутящим моментом должно регулироваться в зависимости от оборотов двигателя или давления нагнетаемого воздуха.
В зависимости от преобладающих условия это осуществляется с использованием либо регулятора, либо компенсатора давления во впускном коллекторе (LDA) или обоих этих устройств.
Рис. Характеристики подачи топлива:
а) Потребность двигателя в топливе; б) Подача в режиме полной нагрузки без управления крутящим моментом; с) Подача в режиме полной нагрузки с управлением крутящим моментом; c1 — отрицательное (свободное) управление крутящим моментом; с2 — принудительное (положительное) управление крутящим моментом; 1. Количество подаваемого топлива; 2. Управление крутящим моментом; 3. Отрицательное; 4. Положительное; 5. Обороты двигателя.
Топливо в двигателе сгорает не мгновенно. У дизельного двигателя наилучшие мощностные и экономические показатели работы, если топливо сгорает при нахождении поршня около верхней мертвой точки .
Чтобы обеспечить выполнение этого требования, нужно чтобы угол опережения впрыска топлива подавал его с опережением , до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.
Величину опережения подачи топлива в дизельном двигателе, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, называют углом опережения впрыска .
У каждого дизельного двигателя, для главного режима работы, определенный угол опережения впрыска. При изменении угла опережения, снижаются мощностные и экономические показатели дизеля.
Величина угла опережения впрыска зависит от:
- давления впрыска
- химического состава топлива
- температуры воздуха в конце такта сжатия
- числа оборотов дизеля
- количества подаваемого топлива.
Оптимальные условия сгорания
Если впрыскивать топливо в слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха недостаточно высока, топливо будет плохо испаряться и часть его до самовоспламенения успеет осесть на стенках камеры. В этом случае горючее сгорает частично и работа дизеля ухудшается . Кроме того, из-за начавшегося сгорания топлива повышается давление газов в камере, которые будут противодействовать движению поршня, до прихода в верхнюю мертвую точку.
Работа дизеля ухудшается также и при слишком позднем впрыске . Топливо в этом случае сгорает при такте расширения , когда скорость сгорания понижается, а поверхность соприкосновения горячих газов со стенками цилиндра увеличивается. В этом случае много тепла будет отдано в охлаждающую воду и выброшено с отработавшими газами.
Чтобы форсунка впрыскивала с требуемым опережением, топливному насосу необходимо подавать горючее еще раньше , так как от момента начала подачи топлива насосом до впрыска из форсунки проходит некоторое время.
Угол, на который повернется коленчатый вал от положения, соответствующего началу подачи топлива насосом, до положения, при котором поршень придет в верхнюю мертвую точку, называют углом опережения подачи.
Угол опережения подачи топлива, больше угла опережения впрыска.
В конструкции или его привода предусматривается устройство, позволяющее изменять угол
опережения подачи топлива.
Для каждого типа дизеля в зависимости от режимов работы, существуют подходящие значения угла опережения подачи топлива.