Найбільш важливими критеріями для оптимізації роботи дизельного двигуна є:
- низька токсичність вихлопних газів;
- низький шум від процесу згоряння;
- низька питома витрата палива.
Момент часу, коли ТНВД починає подавати паливо, називається початком подачі (або закривання каналу). Цей час підбирається відповідно до періоду затримки займання (чи навіть затримкою займання). Вони є змінними параметрами, які залежить від конкретного робочого режиму. Період затримки упорскування визначається як період між початком подачі та початком упорскування, а період затримки займання - як період між початком упорскування та початком згоряння. Початок упорскування визначається як кут повороту колінчастого валу в області ВМТ, в якій форсунка впорскує паливо камеру згоряння.
Початок згоряння визначається як момент займання паливо-повітряної суміші, на який може впливати початок упорскування. У ТНВД регулювання початку подачі (закривання каналу) залежно від кількості обертів найкраще здійснюється за допомогою пристрою випередження упорскування.
Призначення пристрою випередження упорскування
Через те, що пристрій випередження упорскування безпосередньо змінює момент початку подачі, він може бути визначений як регулятор початку подачі. Пристрій випередження упорскування (назване ще муфтою випередження упорскування) ексцентрикового типу перетворює приводний крутний момент, що надходить до ТНВД, в той же час, здійснюючи свої регулюючі функції. Крутний момент, необхідний ТНВД, залежить від розміру насоса, кількості плунжерних пар, кількості палива, що впорскується, тиску впорскування, діаметра плунжера і форми кулачка. Той факт, що момент приводу, що крутить, має безпосередній вплив на характеристики випередження впорскування, слід враховувати при конструюванні поряд з можливою віддачею потужності.
Мал. Тиск у циліндрі: А. Початок упорскування; В. Початок згоряння; С. Затримка займання. 1. Такт впуску; 2. Такт стиснення; 3. Робочий хід; 4. Такт випуску ВІД-ВМТ, UT-НМТ; 5. Тиск у циліндрі, бар; 6. Положення поршня.
Конструкція пристрою випередження упорскування
Пристрій випередження упорскування для рядного ТНВД встановлюється безпосередньо на кінці кулачкового валу ТНВД. В основному розрізняються між собою пристрої випередження упорскування відкритого типу та закритого типу.
Пристрій випередження упорскування закритого типу має власний резервуар для мастила, що робить пристрій незалежним від системи мастила двигуна. Відкрита конструкція приєднана безпосередньо до системи змащення двигуна. Корпус пристрою прикріплений гвинтами до зубчастої шестерні, а компенсуючі та регулювальні ексцентрики встановлені в корпусі так, що вони вільно повертаються. Компенсуючі та регулювальні ексцентрики направляються штифтом, який жорстко з'єднаний із корпусом. Крім нижчої ціни, «відкритий» тип має ще перевагу в тому, що йому потрібно менше місця, і він більш ефективно змащується.
Принцип роботи пристрою випередження упорскування
Пристрій випередження упорскування наводиться в рух зубчастою шестернею, яка встановлена в кожусі приводу газорозподільного механізму двигуна. З'єднання між входом та виходом для приводу (ступицею) здійснюється через блокувальні пари ексцентрикових елементів.
Найбільші з них, регулювальні ексцентрикові елементи (4) розташовані в отворах стопорному диску (8), який, у свою чергу, кріпиться болтами до елемента приводу (1). Компенсуючі ексцентрикові елементи (5) встановлені в регулювальні ексцентрикові елементи (4) і направляються ними та болтом у маточини (6). З іншого боку, болт маточини безпосередньо з'єднаний зі маточкою (2). Вантажики (7) з'єднані з регулювальним ексцентриковим елементом і утримуються у вихідних положеннях пружинами зі змінною жорсткістю.
Мал. а) У початковому положенні; b) низькі обороти; с) Середні обороти; d) Кінцеве становище при високих оборотах; а - кут випередження упорскування.
Розміри пристрою випередження упорскування
Розмір пристрою випередження упорскування, що визначається зовнішнім діаметром і глибиною, у свою чергу визначає масу вантажів, що встановлюються, відстань між центрами тяжіння і можливий хід грузиків. Ці три фактори також визначають віддачу потужності та сферу застосування.
Мал. ТНВД розміру М
Мал. 1. Нагнітальний клапан; 2. Гільза; 7. Кулачковий вал; 8. Кулачок.
ТНВД розміру М є найменшим насосом у ряді рядних ТНВД. Він має корпус з легкого сплаву та укріплений на двигуні за допомогою фланця. Доступ до внутрішньої частини насоса можливий після зняття пластини основи та бічної кришки, тому насос розміру М визначається як ТНВД відкритого типу. Піковий тиск упорскування обмежується величиною 400 бар.
Після зняття бічної кришки насоса кількість палива плунжерних пар, що подається, може бути відрегульовано і встановлено на однаковому рівні. Індивідуальне регулювання здійснюється переміщенням затискних деталей на тязі керування (4).
При роботі встановлення плунжерів насоса і разом з ними кількості палива, що подається, регулюється тягою управління в діапазоні, що визначається конструкцією насоса. Тяга управління ТНВД розміру М є круглим сталевим стрижнем з площиною, на якому встановлені затискні елементи (5) із проточками. Важелі (3) щільно з'єднуються з кожною втулкою управління, а стрижень, приклепаний до його кінця, входить у проточку затискного елемента тяги управління. Ця конструкція відома як важільне керування.
Плунжери ТНВД знаходяться у безпосередньому контакті з роликовими штовхачами (6), а регулювання попереднього ходу здійснюється підбором роликів з відповідними діаметрами для штовхача.
Мастило ТНВД розміру М здійснюється шляхом звичайної подачі олії від двигуна. ТНВД розміру М випускається з 4,5 або 6 плунжерними парами (4-, 5- або 6-циліндровий ТНВД) і призначений лише для дизельного палива.
Мал. ТНВД розміру А
Рядні ТНВД розміру А з великим діапазоном подачі слідують безпосередньо після ТНВД розміру М. Цей насос має корпус з легкого сплаву і може бути з'єднаний з двигуном фланцем або на рамі. ТНВД типу А також має «відкриту» конструкцію, а гільзи (2) насоса вставлені зверху в алюмінієвий корпус, причому нагнітальний клапан (1) у зборі запресований в корпус ТНВД за допомогою тримача клапана. Тиск ущільнення, який набагато більший за гідравлічний тиск при подачі, повинен поглинатися корпусом ТНВД. Тому піковий тиск упорскування обмежується величиною 600 бар.
На відміну від ТНВД типу М, ТНВД типу А забезпечений регулювальним гвинтом (з контргайкою) (7) у кожному роликовому штовхачі (8) для встановлення попереднього ходу.
Для регулювання кількості палива, що подається, за допомогою керуючої рейки (4) ТНВД типу А, на відміну від ТНВД типу М, оснащений управлінням за допомогою шестерні замість важільного управління. Зубчастий сегмент, затиснутий на втулці управління (5) плунжера, знаходиться в зачепленні з рейкою, що управляє, і для регулювання плунжерних пар на однакову подачу фіксуючі гвинти потрібно відпустити, а втулку управління повернути щодо зубчастого сегмента і, таким чином, щодо керуючої рейки.
Усі регулювальні роботи на цьому типі ТНВД повинні проводитись на насосі, встановленому на стенді та з відкритим корпусом. Подібно до ТНВД М, ТНВД типу А має бічну пружну кришку, яку для отримання доступу до внутрішньої частини ТНВД потрібно зняти.
Для мастила ТНВД з'єднується із системою мастила двигуна. ТНВД типу А випускається у випадках з числом циліндрів до 12, і, на відміну від ТНВД типу М, підходить для роботи на паливах різного типу (а не тільки на дизельному).
Мал. ТНВД розміру WM
Рядний ТНВД розміру (типу) MW був розроблений для задоволення потреб у підвищеному тиску. ТНВД MW є рядним ТНВД закритого типу, яке піковий тиск упорскування обмежується величиною 900 бар. Він також має корпус з легкого сплаву та кріпиться до двигуна за допомогою рами, плоскої основи або фланця.
Конструкція ТНВД MW помітно відрізняється від конструкції ТНВД типів А і М. Основна різниця полягає у використанні плунжерної пари, що включає гільзу (3), нагнітальний клапан і тримач нагнітального клапана. Вона зібрана поза двигуном і вставлена зверху в корпус ТНВД. На ТНВД MW утримувач нагнітального клапана вкручений безпосередньо в гільзу, яка виступає вгору. Попередній хід регулюється за допомогою шайб, що вставляються між корпусом і гільзою з клапаном у зборі. Регулювання однорідної подачі окремих плунжерних пар здійснюється зовні ТНВД поворотом плунжерних пар. Фланці кріплення плунжерних пар (1) для цієї мети мають пази.
Мал. 1. Фланець кріплення для плунжерної пари; 2. Нагнітальний клапан; 3. Гільза; 4. Плунжер; 5. Керуюча рейка; 6. Втулка керування; 7. Роликовий штовхач; 8. Кулачковий вал; 9. Кулачок.
Положення плунжера ТНВД залишається незмінним, коли гільза у зборі з нагнітальним клапаном (2) повертається. ТНВД типу MW випускається у версіях із числом гільз до 8 (8-циліндровий) і підходить для різних способів кріплення. Він працює на дизельному паливі, а мастило здійснюється через систему змащення двигуна.
Мал. ТНВД розміру P
Мал. 1. Нагнітальний клапан; 2. Гільза; 3. Тяга управління; 4. Втулка керування; 5. Роликовий штовхач; 6. Кулачковий вал; 7. Кулачок.
Рядний ТНВД розміру (типу) Р був також розроблений для забезпечення високого пікового тиску впорскування. Подібно до ТНВД типу MW, він є насосом закритого типу і кріпиться до двигуна за допомогою основи або фланця. У випадку ТНВД типу Р, сконструйованих для пікового тиску впорскування 850 бар, гільза (2) вставляється у фланцеву втулку, яка вже забезпечена різьбленням для тримача клапана нагнітального (1). За цієї версії установки гільзи сила ущільнення не дає навантаження на корпус насоса. Регулювання попереднього ходу провадиться так само, як і у ТНВД типу MW.
Рядні ТНВД, розраховані на низький тиск упорскування, використовують нормальне наповнення паливної магістралі. При цьому паливо проходить паливні магістралі окремих гільз одну за одною та в напрямку поздовжньої осі ТНВД. Паливо надходить у магістраль та виходить через систему повернення палива.
Розглядаючи як приклад версію Р8000 ТНВД типу Р, яка розроблена для тиску впорскування до 1150 бар (на стороні ТНВД), цей метод наповнення може призвести до надмірної різниці температури палива (до 40°С) усередині ТНВД між першою та останньою гільзами. Так як щільність енергії палива зменшується зі збільшенням його температури і, в результаті, зі збільшенням об'єму, це призведе до впорскування різної кількості енергії в камери згоряння двигуна. У зв'язку з цим такі ТНВД використовують поперечне заповнення, тобто. метод, при якому паливні магістралі окремих гільз відокремлюються один від одного за допомогою отворів, що дроселюють. Це означає, що вони можуть заповнюватися паралельно один одному (під прямими кутами до поздовжньої осі ТНВД за практично ідентичних температурних умов).
Цей ТНВД також приєднується до системи змащення двигуна для змащування. ТНВД типу Р також випускається у версіях з числом гільз (циліндрів) до 12 і підходить для роботи як на дизельному, так і інших паливах.
У такті впуску дизельний двигун впускає лише повітря. У такті стиснення це повітря нагрівається до температури настільки високою, що дизельне паливо, впорхнуте в циліндр наприкінці такту стиснення, займається самостійно. Кількість палива у двигуні дозується за допомогою паливного насоса високого тиску (ТНВД). Паливо впорскується під високим тиском через форсунку в камеру згоряння.
Упорскування палива має відбуватися наступним чином:
- з точно дозованою кількістю палива відповідно до навантаження двигуна;
- у необхідний період часу;
- точно визначений період часу;
- способом, що відповідає конкретному процесу згоряння.
Мал. Схема системи паливоподачі дизельного двигуна:
1. Паливний бак; 2. Паливопідкачуючий насос (паливний насос низького тиску); 3. Паливний фільтр; 4. Рядний ТНВД; 5. Пристрій випередження моменту упорскування; 6. Регулятор; 7. Утримувач форсунки з форсункою; 8. Поворотний паливопровід; 9. Нажарювальна свічка із закритим елементом; 10. Акумуляторна батарея; 11. Вимикач попереднього напруження та стартера; 12. Блок управління попереднім розжаренням.
ТНВД та регулятор, з'єднані з керуючою (контрольною) зубчастою рейкою є відповідальними за те, щоб зазначені умови виконувались. Кількість палива, вприснутого за один хід плунжера ТНВД, приблизно пропорційно моменту двигуна, що крутить.
Якщо на двигуні використовується механічний (відцентровий) регулятор числа обертів, то рейка керування з'єднується з педаллю акселератора (газу) через регулятор.
Мал. Замкнений контур керування для механічного регулятора:
1. Дизельний двигун; 2. Рядний ТНВД; 3. Регулятор; 4. Обороти двигуна; 5. Кількість палива, що впорскується; 6. Педаль акселератора; 7. Хід рейки, що управляє; 8. Тиск повітря, що подається; 9. Бажане число оборотів; 10. Атмосферний тиск; 11. Управління крутним моментом; 12. Подача при повному навантаженні; 13. Початкова кількість.
Електронний регулятор (EDC) педаль акселератора оснащений датчиком, з'єднаним з електронним блоком управління (ЕБУ або ECU). Коли водій натискає на педаль газу, переміщення перетворюється на відповідний хід рейки з урахуванням оборотів двигуна в даний момент часу.
Чому дизельному двигуну потрібний регулятор?
У дизельного двигуна немає положення керуючої рейки, яке дозволило б дизельному двигуну точно підтримувати свої обороти без допомоги регулятора. На холостому ходу, наприклад, без регулятора числа оборотів, обороти двигуна або падати, поки двигун не зупиниться, або продовжуватимуть збільшуватися, що призведе до саморуйнування двигуна.
Остання можливість зобов'язана тому, що дизель працює з надлишком повітря, що означає відсутність ефективного дроселювання суміші, що надходить у двигун при зростанні його оборотів.
Наприклад, якщо холодний двигун був заведений і залишився працювати на неодруженому ходу, тоді як продовжує впорскуватися початкова кількість палива, то характерне тертя незабаром почне знижуватися. Те ж саме відноситься до навантаження двигуна від агрегатів, що приводяться від нього, таких як генератор, повітряний компресор, ТНВД і т.д. Це означає, що якщо положення керуючої рейки залишилося незмінним і рейка не втягувалася для зменшення кількості палива, що подається (як зробив би регулятор), то обороти двигуна будуть зростати все більше і більше (через зазначене вище падіння тертя), поки вони не досягнуть точки саморуйнування. Іншими словами, є обов'язковим, щоб дизель був оснащений регулятором кількості обертів. В даний час для рядних ТНВД використовуються або механічні (відцентрові) регулятори або система електронного керування дизельним двигуном (EDC).
Пневматичні регулятори, керовані тиском колектора впускного встановлювалися раніше на невеликі ТНВД. Від них довелося відмовитися в результаті збільшених вимог до точності регулювання та роботи регулятора.
Немає сумнівів, що коли до двигуна прикладено навантаження, ТНВД повинен завжди забезпечувати двигун необхідною кількістю палива. Всі рядні ТНВД мають окрему пару плунжеру (плунжер (3) і гільза (1)), звану ще нагнітальної секцією (елементом), для кожного циліндра двигуна.
Плунжер рухається в напрямку подачі палива за допомогою кулачкового валу, що приводиться в рух від двигуна, і повертається під дією зворотної пружини. Так як хід плунжера не може бути змінений, то кількість палива, що нагнітається, може бути відрегульовано тільки шляхом зміни ефективного (активного) ходу плунжера.
Мал. Робота регулятора
Плунжери мають похилий спіральний виріз (каналом), так що необхідний ефективний хід підбирається шляхом повороту плунжера. Поворот здійснюється за допомогою зубчастої рейки, що управляє (5), яка знаходиться в зачепленні з плунжером і сама рухається поздовжньо за допомогою регулятора. Обертання плунжера переміщує спіраль (виріз) (4) для керування моментом закінчення подачі (відомого також як скидання або відкривання отвору в гільзі) і кількістю подачі. Подача починається у той момент, коли верхній край плунжера закриває вхідний отвір (2) у стінці гільзи.
У разі максимальної подачі (с) скидання не відбувається аж до максимального ефективного ходу плунжера, іншими словами, з максимально можливою кількістю палива, що подається. При частковій подачі (Ь) скидання відбувається раніше, залежно від положення плунжера при повороті. У кінцевому положенні, що потрібно нульової подачі (а), тобто. у момент, коли двигун повинен бути зупинений, поздовжній паз плунжера розташований навпроти вхідного отвору. Це означає, що камера нагнітання над плунжером з'єднується з паливною магістраллю протягом усього ходу плунжера, тобто. паливо не подається.
Існує кілька різних конфігурацій спіралі.
У разі плунжера тільки з нижньою спіраллю (вирізом) подача палива починається в однаковій точці ходу плунжера вгору, тоді як кінець подачі відбувається раніше або пізніше, залежно від повороту плунжера. Коли плунжер має верхню спіраль (виріз), може змінюватися початок подачі. Є також плунжери, забезпечені як верхньою, так і нижньою.
Зниження оборотів регулятора
Кожен двигун має криву (характеристику) моменту, що крутить, відповідно до його максимальної віддачі потужності. Кожне значення оборотів двигуна пов'язане з цим максимальним моментом, що крутить. Якщо навантаження на двигун знімається при даних оборотах двигуна, а рейка, що управляє, відповідним чином не регулюється, то обороти двигуна можуть лише збільшуватися в межах керованого діапазону до числа, визначеного заводом-виробником двигуна (тобто від nv - оборотів при повному навантаженні до n1 - Низьких оборотів холостого ходу). Збільшення оборотів двигуна пропорційно до зміни навантаження, тобто. що більше зменшення навантаження двигуна, то більше вписувалося збільшення обертів двигуна.
Цей ефект відомий як ефект зниження обертів і відноситься до регуляторів з характеристикою зниження обертів. Зниження оборотів регулятора в основному відноситься до максимальних оборотів при повному навантаженні (нормовані обороти) і підраховується таким чином:
б = (n10-nv0)/nv0або б (n10-nv0)/nv0*100%
де б - коефіцієнт зниження оборотів, його називають також просто зниженням оборотів); n10 - підвищених оборотів холостого ходу (максимальних); nv0 - число максимальних оборотів при повному навантаженні.
Говорячи загалом, досить велике зниження оборотів збільшує стабільність загального контуру (ланцюга) управління (регулятор, двигун і агрегат, що приводиться ним у рух або автомобіль). З іншого боку, зниження оборотів обмежується умовами роботи. Для прикладу: приблизно від 0 до 5% – для двигунів генераторних установок та приблизно від 6 до 15% – для автомобільних двигунів.
Мал. Оберти при повному навантаженні з відповідним керуванням оборотами холостого ходу:
1. Крутний момент Md; 2. Обороти двигуна.
Мал. Збільшення оборотів для різних знижень оборотів:
1. Крутний момент Md; 2. Обороти двигуна; ліворуч - мале зниження оборотів; справа – велике зниження оборотів.
Мал. Зниження оборотів регулятора R Q V:
1. Зниження оборотів; 2. Обороти ТНВД
На малюнках введено такі позначення:
- nvu - мінімальні обороти при повному навантаженні,
- nu - будь-яке значення оборотів при повному навантаженні,
- nv0 - максимальні обороти при повному навантаженні,
- n - низькі обороти на холостому ходу,
- n1 - будь-яке значення оборотів на холостому ходу.
- n10 - підвищені обороти холостого ходу (максимальні).
На малюнку показано практичну ілюстрацію ефектів зниження оборотів. При встановленні необхідних оборотів двигуна на фіксованій величині, дійсне число оборотів двигуна змінюється в межах області зниження оборотів, коли навантаження двигуна змінюється.
Мал. 1. Крутний момент Md; 2. Оберти двигуна, n; 3. Діапазон зниження оборотів; 4. Максимальна різниця в оборотах; 5. Реальні обороти; 6. Повне навантаження; 7. Часткове навантаження; 8. Відсутність навантаження; 9. Час t; 10. Настановні обороти.
Функції регулятора
Основним завданням кожного регулятора числа обертів є обмеження максимальних обертів двигуна. Іншими словами, регулятор повинен забезпечувати, щоб обороти двигуна ніколи не перевищували максимальних значень, передбачених заводом-виробником. Залежно від його типу, регулятор може мати й інші функції, такі як підтримка певних обертів двигуна, наприклад, на холостому ходу або підтримка діапазону обертів між низькими та високими обертами холостого ходу (максимальними). Регулятор може також мати інші функції та функції, що виконуються електронним регулятором (EDC), набагато ширшими, ніж функції у механічного (відцентрового) регулятора.
Різні вимоги до регуляторів стали причиною розвитку різних типів регуляторів, перерахованих нижче:
регулятори максимальних обертів. Ці регулятори розроблені лише обмеження максимальних оборотів двигуна;
регулятори мінімальних та максимальних оборотів.
Крім максимальних оборотів ці регулятори також керують низькими оборотами холостого ходу, регулятори оборотів, що змінюються. Ці регулятори, крім максимальних оборотів і низьких оборотів холостого ходу, також керують оборотами в проміжній області, комбіновані регулятори. Вони є комбінацією регулятора максимальних і мінімальних оборотів і регулятора змінних оборотів, регулятори для стаціонарних силових установок. Вони розроблені для двигунів генераторних установок відповідно до німецького стандарту DIN 6280. Крім свого основного завдання, цей регулятор також має кілька інших функцій керування. Вони включають автоматичну подачу і відсічення додаткового палива, необхідного для запуску і зміну подачі палива при повному навантаженні в залежності від оборотів двигуна (управління крутним моментом), від тиску повітря, що нагнітається, або атмосферного тиску. Для виконання цих завдань потрібне додаткове обладнання.
Мал. Регулювання максимальних обертів:
1. Хід рейки, що управляє; 2. Зупинка; 3. Повне навантаження; 4. Контрольована область; 5. Повне навантаження; 6. Без навантаження; 7. Обороти двигуна.
Залежно від зниження обертів, коли навантаження на двигун забирається, то максимальні оберти при повному навантаженні nv0 не досягають величини n10 (підвищені оберти холостого ходу – максимальні). Регулятор підганяє їх до цього необхідного значення, пересуваючи рейку, що управляє, в напрямку зупинки (припиняючи подачу палива). Управління (регулювання) в області між nvo та пю називається регулюванням максимальних обертів. Що зниження оборотів, то вище збільшення оборотів між nvo і n10.
Коли потрібне спеціальне застосування (наприклад, в автомобілях з коробкою відбору потужності), то регулятор може підтримувати обороти двигуна в межах необхідної області (2) між обертами холостого ходу та підвищеними оборотами холостого ходу (максимальними), (1 - хід рейки, що управляє).
Мал. Регулювання проміжних оборотів
Оберти двигуна (5), таким чином, коливаються тільки в межах робочої області між nv. (повне навантаження-3) та n1 (без навантаження-4) залежно від навантаження.
Регулювання може мати місце і в найнижчій області оборотів двигуна.
Мал. Управління низькими оборотами холостого ходу: 1. Хід рейки, що управляє; 2. Область управління; 3. Повне навантаження; 4. Без навантаження; 5. Обороти двигуна.
Після запуску холодного двигуна, коли керуюча рейка переміщається з пускового положення в положення В, опір двигуна на тертя залишається досить високим, Це означає, що кількість палива для стійкої роботи двигуна, що подається, буде трохи вище того, яке зазвичай відповідає регулювальній точці L для низьких оборотів холостого ходу, а обороти двигуна будуть трохи нижчими. При прогріві зменшення тертя буде причиною збільшення обертів двигуна, і рейка, що управляє, пересунеться назад в положення L. Це встановлення низьких обертів холостого ходу для двигуна, що знаходиться при робочій температурі.
Управління крутним моментом
Управління моментом, що крутить, використовується для забезпечення повного використання повітря для згоряння, що надійшов в циліндр двигуна. У такому випадку процес управління не є актуальним, але на регулятор накладається більше однієї функції регулювання. Він розроблений кількості палива, поданого режиму повного навантаження, тобто. для максимальної кількості палива, що впорскується в області навантажень двигуна і може згоріти без надмірного димоутворення. Загалом, потреба в паливі «атмосферного» (тобто без наддуву) дизельного двигуна знижується зі зростанням оборотів двигуна (зменшена відносна швидкість повітряного потоку, обмеження за температурою, зміна сумішоутворення). З іншого боку, при постійному положенні рейки, що управляє, кількість палива, впорскуваного ТНВД, збільшується в певній області, коли обороти зростають. Це відбувається через ефект дроселювання біля отвору для скидання (зливного отвору) плунжерної пари ТНВД. Однак упорскування надлишкового палива призводить до викидів диму та перегріву двигуна. Це означає, що кількість палива, що впорскується, має бути адаптовано до потреби двигуна в паливі.
Мал. а) Потреба двигуна у паливі; б) Подача палива в режимі повного навантаження без управління крутним моментом; с) Подача палива в режимі повного навантаження з керуванням моментом, що крутить; 1. Кількість палива, що подається; 2. Початок управління крутним моментом; 3. Кінець управління крутним моментом; 4. Область управління крутним моментом; 5. Обороти двигуна.
У регуляторів числа обертів з керуванням крутним моментом рейка, що управляє, пересувається в області управління крутним моментом на фіксовану величину (так званий хід управління крутним моментом) в напрямку зупинки (відсічки подачі палива). Таким чином, коли обороти зростають (від n1, до n2), кількість палива, що подається, зменшується (примусове управління крутним моментом або управління крутним моментом у напрямку управління). Коли обертів двигуна падають (з n2 до n1), подача збільшується.
Мал. 1. Управління ходом рейки; 2. Початок управління крутним моментом; 3. Кінець управління крутним моментом; 4. Хід управління крутним моментом; 5. Обороти двигуна.
Конструкція та розташування приладів для керування крутним моментом змінюються відповідно до типу регулятора. Крива крутного моменту з і без керування моментом, що крутить, показана на малюнку. Максимальний момент, що крутить, досягається у всьому діапазоні показаних оборотів без перевищення меж димності.
Мал. 1. Крутний момент двигуна Md; 2. Початок управління крутним моментом; 3. Кінець управління крутним моментом; 4. З керуванням крутним моментом; 5. Без управління крутним моментом; 6. Обороти двигуна.
На двигунах, оснащених турбонагнітачем з приводом від вихлопних газів, що мають високий коефіцієнт наддуву, потреба в паливі на режимі повного навантаження в областях низьких оборотів зростає настільки, що стандартне збільшення подачі палива від ТНВД стає недостатньою. У таких випадках управління крутним моментом повинно регулюватися в залежності від оборотів двигуна або тиску повітря, що нагнітається.
Залежно від переважаючих умов це здійснюється з використанням регулятора або компенсатора тиску у впускному колекторі (LDA) або обох цих пристроїв.
Мал. Характеристики подачі палива:
а) Потреба двигуна у паливі; б) Подача в режимі повного навантаження без керування моментом, що крутить; с) Подача в режимі повного навантаження з керуванням моментом, що крутить; c1 - негативне (вільне) управління крутним моментом; с2 - примусове (позитивне) управління крутним моментом; 1. Кількість палива, що подається; 2. Управління крутним моментом; 3. Негативне; 4. Позитивне; 5. Обороти двигуна.
04.12.2007
Про те, що випередження упорскування палива для дизельних двигунів дуже важливе, пояснювати нікому не треба. Природно, для кожної частоти обертання двигуна оптимальним буде певне значення кута випередження, наприклад, для холостого ходу 800 об/хв – це 3°, 1000 об/хв - 4°, 1500 об/хв - 5° і т.д. . Для досягнення такої залежності, яка, до речі, не є лінійною, у корпусі ТНВД є спеціальний механізм. Втім, це просто поршень (іноді в літературі його називають таймером), який переміщується всередині ТНВД тиском палива і через спеціальний повідець на той чи інший кут розгортає спеціальну шайбу з хвильовим профілем. Буде поршень засунутий далі – хвиля шайби трохи раніше набіжить на плунжер, той почне рух і раніше почне подавати паливо до форсунки. Іншими словами, кут випередження упорскування залежить від тиску палива всередині корпусу ТНВД і від ступеня зношування хвильового профілю шайби. З тиском палива зазвичай ніяких проблем не буває. Ну, хіба що засмічиться паливний фільтр, заклинить у відкритому стані плунжерок редукційного клапана або западуть лопаті насоса живлення (всередині ТНВД). (РИС 38, РИС39)
Мал. 38 рис.39
Мал. 38. Щоб повністю перевірити редукційний клапан, можна вивернути з ТНВД. Плунжер усередині цього редукційного клапана не повинен бути заклинений. Так це чи не так, можна перевірити, натиснувши на плунжер сірником. Під впливом руки плунжер повинен легко пересуватися, стискаючи пружину.
Мал. 39 . Викручувати редукційний клапан на знятому насосі не складно. Зробити те саме, не знімаючи ТНВД, вже складніше.
Стан редукційного клапана (може перебувати в заклиненому стані) і насоса, що живить, можна оцінити, використовуючи насос ручного підкачування палива. Якщо робота двигуна зміниться після того, як при працюючому двигуні почнете качати ручним насосом, тобто. почнете вручну піднімати тиск у корпусі ТНВД, отже клапан, або насос несправний. Редукційний клапан легко вивернути, не знімаючи ТНВД, та перевірити. Тільки на більшості дизельних двигунів фірми
Mitsubishi для цього доводиться тонким зубилом видаляти куточок кронштейна, після чого головка редукційного клапана стає доступною для спеціального ключа. До речі, цей редукційний клапан можна вивернути і за допомогою довгого борідка (зубильця), не використовуючи ключ. (РІС.40)
Мал. 40. Підняти тиск у корпусі ТНВД можна шляхом осадження заглушки (1) редукційного клапана (2) тонким борідком. Внаслідок цих ударів пружина (3) сильніше натисне на плунжер (4) і той перекриє отвір для скидання палива (5). Щоб повернути заглушку назад (знизити тиск у корпусі ТНВД), треба сильніше пробити заглушку вниз, щоб вона стиснула пружину повністю і натиснула плунжер таким чином, щоб виштовхнути стопор (6). Після цього плунжер і пружина легко вивалюються. Далі треба перевернути редукційний клапан і тонким борідком пробити заглушку назад. Далі все зібрати на місце та повторити спробу регулювання тиску.
Там усі ущільнення зроблені на гумових колечках (торіках) і сильної затяжки не потрібно. Якщо цей клапан цілий, його плунжер не заклинений у відкритому положенні, то слід підозрювати несправність насоса живлення. За умови, що при підкачуванні палива робота двигуна стає рівною. Правда, якщо з лінії переливу (обратки) при роботі двигуна ллється паливо з бульбашками повітря, то в першу чергу треба усунути підсмоктування повітря. Тому що якщо буде підсмоктування повітря, то складно створити необхідний тиск в ТНВД, навіть з порожниною справним насосом живлення. Але проблеми з підсмоктуванням повітрям – це окрема тема. Тут лише зауважимо, що підсмоктування повітря, навіть за зовнішньому харчуванні, тобто. коли каністра з паливом знаходиться вище ТНВД, можливий через сальник ТНВД і через не щільність центральної заглушки на чавунній частині ТНВД. Ця заглушка використовується для точної установки ТНВД по куту подачі палива (її вигвинчують, встановлюють мікрометричну голівку та міряють хід плунжера, ця процедура описана майже у всіх посібниках з ремонту ТНВД). При повністю справному ТНВД, навіть якщо він був раніше завоздушен, через 10 хвилин роботи двигуна лінії переливу бульбашок повітря немає.
Отже, кут випередження упорскування залежить від оборотів двигуна. Для економії палива, досягнення високої потужності і в плані екології буде краще, якщо цей кут випередження буде змінюватися з урахуванням інших умов роботи двигуна, таких, як величина навантаження на двигун, тиск наддуву, температура та ін Але повністю облік всіх цих умов можливий лише у ТНВД із електронним управлінням. У звичайних механічних враховується тільки тиск палива в корпусі ТНВД і на більш сучасних агрегатах температура охолоджуючої рідини двигуна. Поршень у нижній частині ТНВД переміщається залежно від тиску палива і через спеціальний сталевий «палець» трохи розгортає профільну шайбу (цю ж шайбу примусово повертає повідець механізму прогрівного пристрою). В результаті хвильовий виступ шайби раніше набігатиме на плунжер, і той раніше почне свій рух. Вся ця система була розрахована і зроблена на заводі і сяк-так справлялася зі своїми обов'язками. До тих пір, поки не почалося інтенсивне зношування. Інтенсивним він став тому, що в ТНВД стало надходити паливо без мастила (наше «сухе» зимове паливо, так само як і гас, майже не містить важких фракцій, які й забезпечують змащення всіх деталей, що труться), паливо з повітрям і просто брудне паливо ( з абразивом). Втім, звичайна старість також робить свою справу. У результаті виступ на шайбі починає трохи пізніше набігати на плунжер і той, у свою чергу, починає трохи пізніше свій рух. Тобто починається більш пізнє впорскування. Початок цього явища має такий вигляд. Двигун працює на неодруженому ходу і, внаслідок різного зносу форсунок, трохи трясеться. Додаємо йому оборотів. Приблизно на 1000 об/хв двигун перестає трястись і завмирає - працює рівно - рівно. Ще підвищуємо обороти. І раптом у діапазоні 1500 – 2000 об/хв з'являються здригання. Ці здригання (тряска) можуть з'являтися як при плавному, але інтенсивному, так і при повільному підвищенні обертів. Під час тряски із вихлопної труби йде синій дим. Коли двигун повністю прогріється, трясіння в районі 1500 – 2000 об/хв зникає. Це на початку розвитку дефекту. Потім трясіння не пропадає і після прогрівання двигуна. Така сама тряска з'являється, якщо підняти тиск упорскування на форсунках. У разі, якщо ТНВД зношений, теж вийде пізнє впорскування палива. Позбавляємося ми цього явища, повернувши корпус ТНВД більш раннє упорскування. Іноді доводиться довертати ТНВС майже до упору. Але перш ніж це зробити, послухайте роботу двигуна. Коли у дизельного двигуна занадто раннє упорскування, він починає працювати жорсткіше (ще говорять, що у нього стукають клапани). І якщо ви переконаєтеся, що обертів за 50-100 до початку трясіння ця жорстка складова в акустичному фоні дизеля зникла, значить треба повертати ТНВД. Тут слід зауважити, що у зношених дизелів зазор поршень - циліндр дуже великий і тому вони починають працювати жорстко навіть при абсолютно правильному куті випередження упорскування. Використання для встановлення випередження упорскування стробоскопа у разі не зовсім виправдано. Не будемо говорити про те, що стробоскопи впевненіше ловлять своїм мікрофоном стукіт вже сильно зношеної форсунки. Якщо форсунка в пристойному стані, а трубка подачі палива закріплена штатно, лампа стробоскопа, як правило, дає збої. Встановити за допомогою стробоскопа можна випередження упорскування при неодруженому ході. Саме це випередження дається у технічній документації. Але знос у ТНВД нерівномірний. І дуже часто встановивши випередження за міткою за допомогою стробоскопа при оборотах холостого ходу, ми не позбавляємося трясіння на оборотах, викликаної пізньою подачею палива. Тому ми й рекомендуємо виставляти випередження на слух. При тому зносі, який мають дизелі, що експлуатуються нами, це більш прийнятний спосіб. Адже тільки таким чином можна компенсувати пізнє впорскування, викликане низьким тиском палива в корпусі ТНВД через знос насоса живлення. Це майже те саме, що й регулювання випередження запалювання у бензинок. Ви можете за допомогою приладів встановити випередження запалення тільки при оборотах холостого ходу (а іншого і не пропонується посібниками з ремонту), але через несправність, наприклад, відцентрового регулятора, машина не їхатиме. Зрозуміло, що його треба лагодити або міняти. Але можна, повернувши трамблер, виставити на слух прийнятний кут випередження запалення. Різниця тільки в тому, що у бензинових двигунів критерієм правильності встановлення випередження запалення без використання приладів будуть детонаційні стуки та потужність двигуна, а у дизелів – тряска, димність та стукіт у двигуні.
Вище вже згадувалося, що більшість проблем ТНВД відбуваються через всілякі витоки і протікання. Зносився, наприклад, плунжер, виникла протікання, от і не створює він тиску. А якщо замінити паливо густішим? Тоді підвищені зазори в деталях, що сполучаються, як би стануть менше. І ТНВД запрацює так, ніби в нього немає жодного зносу. Зробити паливо густим дуже просто. Додайте, як говорилося вище, до нього будь-якого моторного масла. Звичайно, їздити так не хочеться - занадто дороге паливо виходить (та й клопітно це постійно готувати густе паливо). Але для перевірки стан ТНВД (як і для успішного продажу сильно уживаного автомобіля на базарі) цей прийом корисний. У холодну пору року ми, через природну лінощі, щоб зробити паливо густим, просто охолоджуємо ТНВД. Наприклад, приходить машина з дизельним двигуном зі скаргою на те, що погано заводиться, якщо постоїть хвилин п'ять, але двигун ще гарячий. Ми заводимо цю машину (дійсно, іноді доводиться крутити стартером секунд 30), прогріваємо її ще 10 хвилин і глушимо. Після цього відкриваємо їй капот та снігом охолоджуємо ТНВД. Протягом тих самих 5 хвилин. Якщо після цієї операції двигун запуститься краще, ніж уперше, вже можна говорити про сильне зношування ТНВД. Звичайно, обидва ці трюки (з густим паливом і з охолодженням ТНВД) не описуються в заводських посібниках з ремонту двигуна і тому їх не можна вважати дуже вже науковими. У тих посібниках вимірюється обсяг подачі палива при запуску (є в технічних даних такий параметр – обсяг подачі при швидкості обертання 200 об/хв) і перевірити цей параметр у домашніх умовах також нескладно. Для цього треба викрутити всі свічки розжарювання та зняти трубку з однієї форсунки. Потім на цю трубку надіти корпус одноразового медичного шприца та стартером покрутити двигун. Звичайно, вважаючи «пшики». 200 пшиків, це, звичайно, багато. Достатньо і 50, а потім отриманий результат порівняти з технічними даними. При цьому можна вважати, що обсяг упорскування при 200 об/хв для всіх японських дизелів, якщо у них однаковий обсяг, буде той самий. Якщо обсяг вашого двигуна трохи інший, нескладно скласти пропорцію з об'ємом дизеля, дані на який у вас є. Все це ми теж робимо, коли гарячий двигун погано заводиться, хоча, як випливає з практики, можна все перевірити і простіше. Використовуючи сніг та моторне масло. Іншими словами, якщо робота ТНВД із густим паливом стає більш прийнятною, треба перевіряти обсяг упорскування. Краще, звичайно, це зробити на стенді (там можна провести перевірити всі режими роботи у ТНВД), але в режимі запуску (тобто при 200 об/хв) перевірку можна зробити і в гаражі.
Отже, якщо дизельний двигун має тряску в районі 1500 – 2000 об/хв, що супроводжується до того ж синім кольором вихлопних газів, треба ремонтувати паливну систему. І, зокрема, зробити впорскування палива раніше. Для цього в найпростішому випадку треба повернути ТНВД на раннє уприскування.
Корнієнко Сергій, м. Владивосток, діагност
© Легіон-Автодата
Тема – утопія, проблемам налаштування паливної присвячені розділи профільних форумів.
Шукай досвід, поради, чужу практику там: Dieselmastera.ru, dieselirk.ru. Новачок + тема "побита", досвідчені люди втомилися тикати носом кожного в потрібний напрямок, тому якщо твій ентузіазм у самостійному ремонті та налаштуванні згасне, то тема скоро втопиться і стане сміттям в архівах форуму.
Налаштувати кут як сказано в назві теми потрібно мікрометром, але це далеко не всі налаштування щодо кута, він змінюється від непрацюючого до холостого, далі до максимального, і між собою при навантаженні (педальки). Думаю ти зрозумів, наскільки ємна назва твоєї теми. Люди з великим досвідом бавляться стробоскопами ... Загалом тема - вершина айсберга, або підкоряй або попроси модераторів видалити).
Вірно говорять про вихлоп: смердючий їдко-гіркуватий і при цьому дзвінкий (жорсткий) звук як від КАМАЗа раннє запалювання,
Димний солодкуватий як від булочной/фритюрной і м'яка/ тиха робота двигуна - пізніше. Ці спостереження зроблено на справних налаштованих форсунках. Чим нижчий тиск відкриття у форсунках тим м'якша робота двигуна, треба враховувати при налаштуванні на слух.
На неодружених трубу нюхати непоказно, треба на ходу вище 50-60км/ч відкривши заднє скло і передні на половину тягне в салон.
Якщо витрата на твій погляд в розумних межах - крути тільки кут ті корпус насоса заміривши початкове положення, на 2LT зручно заміряти між впускним і корпусом коректора по наддуву у мене 4мм, відсуваючи на 1мм (виміряй хвостовиками свердлів) змінюється на 0.06мм кут вимірювання , Ті 3..4 мм туди-сюди у твоєму випадку достатньо. Відсуваєш – пізніше, присуваєш до впускного – раннє.
Грати з цим налаштуванням дає користь лише під один тип палива. Але налаштувати потрібно по мікрометру та набити новий ризик. Це відправна точка довгого та тернистого шляху під назвою теми.
Породисте паливо (євро) дзвінке та прийомисте, дешеве або зване на вантажних стоянках "по госту" - м'яке і мляве.
Дані спостереження слід врахувати під час налаштування на ходу на слух.
Щоб машина їхала бадьоро і при цьому економно необхідно в першу чергу налаштовувати вузол поршня випередження що поперек насоса внизу його. Знайдеш спосіб налаштувати половину перемоги. За словами шановного дизеліста, пристрій для вимірювання ходу цього поршня "вкрай корисна річ". Внутрішньокорпусний тиск і кут випередження пов'язані безпосередньо крім коректора по навантаженню, користуючись дуже корисною річчю необхідно мати і манометр з пристосуванням.
Мотор швидко гріється це раннє запалення, але тільки якщо з ним пов'язувати. Влітку теж км проїхав і готовий пекти пиріжки. Взимку зовсім інакше.
На холодну дзвінко працює - це від "нормально" до "правильно" і якщо на прогоєт працює помітно м'якше і при цьому оберти на прогріві додаються то зовсім добре. Головне в цьому вузлі щоб на прогрітому вузол не надавав коригування на кут випередження - встав викрутку в скобу на осі пружин і спираючись об центральну гайку на працюючому потягу вперед до радіатора як тільки вал почне повертатися рукою, відчувай чи немає поштовхів, якщо є хід ( до початку поштовхів то дай спокій, якщо відразу ж як докладаєш зусилля відчуваєш поштовхи то потрібно налаштувати щоб був цей вільний хід/кут. Детальний каламутний і нарешті марний для обивателя опис налаштування є в книзі з ремонту.
З наступаючим!
Ось проблема намалювалася в мене пов'язана з цією темою.
Не вистачило оприту, розуму, і пр пр, і зняв я свою апаратуру не поставивши мітки, та й поставив не подивившись, загалом абияк.
(Віддавав її і форсунки в ТО та налаштування дизелістам)
Ну, відповідно заводилося абияк, ледве вірніше.
Тепер стоїть під вікнами та зовсім не заводиться.
Крутиш – схоплює через раз і не розвиває обертів.
Питання мінімальне: як налаштувати, щоб доїхати до дизелістів (близько 100 км)?
Поки що не дуже холодно
Взеркальце видно, що ризики на ТНВД та корпусі не збігаються,
АЛЕ, здається, ТНВД уже не рідний.
