Регулирование момента опережения впрыска топлива производится регулятором опережения впрыска (рис.13) поз. 22.
Принцип работы регулятора представлен на рис. 4,10. В зависимости от оборотов коленчатого вала изменяется давление в объеме ТНВД. Это давление через канал (7) в поршне (4) подается в объем перед поршнем. С другой стороны на поршень воздействует пружина (5).
С увеличением давления происходит перемещение поршня до момента уравнивания силы жесткости пружины (5). Поршень в свою очередь поворачивает палец (3), а через него и кольцо (2), в результате чего изменяется момент опережения впрыска топлива
(максимум до 5 °).
4. Общее устройство и работа системы питания дизельного двигателя с электронным регулированием впрыска топлива.
Управление дизельным двигателем имеет много общего с управлением бензиновым двигателем. Имеется и много отличий. Отличие состоит в том, что не требуется управления углом опережения зажигания и поэтому его нет.
Управление впрыском преследует цели уменьшить количество вредных примесей в отработавших газах, дымность, вибрацию и шум, оптимизацию и стабилизацию частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.
В ЭБУ от датчиков поступают данные о частоте вращения коленчатого вала двигателя и положении педали управления подачей топлива. На основании этих данных ЭБУ рассчитывает основное количество впрыскиваемого топлива. Одновременно с этим поступают данные от датчиков температуры и давления поступающего в двигатель воздуха, температуры охлаждающей жидкости и т. д. На основании этих данных производится поправка и определяется оптимальное количество впрыскиваемого топлива. Электронный блок управления подает сигналы на насос высокого давления, который в соответствии с получаемыми сигналами обеспечивает подачу оптимального количества топлива и момент впрыска.
Обычно ЭБУ управляет и воздушной заслонкой, установленной в воздушном канале впускного трубопровода. Изменяя положение воздушной заслонки, добиваются уменьшения вибрации на холостом ходу и устранения вибрации при остановке двигателя. Кроме того, предотвращается чрезмерный разгон двигателя при отказе системы управления. В этом случае ЭБУ открывает воздушную заслонку наполовину.
Регулирование оптимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя обеспечивается путем изменения количества впрыскиваемого топлива.
Во всех случаях количество впрыскиваемого топлива регулируется исполнительным механизмом, представляющим собой электромагнитный игольчатый клапан, установленный на распределительной головке топливного насоса высокого давления. Он закрывает и открывает по сигналам ЭБУ возвратный канал топлива, отходящего из плунжерной камеры. Изменение количества топлива достигается изменением интервала времени от поднятия плунжера, когда впрыск начинается, до открытия возвратного клапана.
Рисунок 15. Конструктивная схема системы питания дизельного двигателя с электронным регулированием (с аксиально-поршневым ТНВД).
1 - форсунка;
2 - датчик температуры охлаждающей жидкости;
3 - датчик отсечки топлива;
4 - датчик частоты вращения коленвала;
5 - датчик положения педали топлива;
6 - магнитный клапан опережения впрыска топлива;
7 - расходомер воздуха;
8 - датчик рычага включения
вспомогательного (моторного) тормоза;
9 - исполнительный механизм регулировки подачи количества топлива;
10 - устройство управления исполнительным механизмом регулировки подачи количества топлива;
11 - ролики с кольцом;
12 - заслонка перепускного клапана;
13- контроль температуры топлива;
14- выхлопные газы;
15 -диагностический штекер;
16-ЭБУ;
17-пробка.
Устройство электронно-управляемого, распределительного ТНВД имеет немного отличий от ТНВД с механическим управлением: это датчик отсечки топлива, магнитный клапан опережения впрыска топлива, электронный регулятор подачи топлива.
Электронный регулятор регулирует количество впрыскиваемого топлива посредством включения исполнительного механизма (9) (рис.15).
Регулирования момента начала впрыскивания топлива производится тактами магнитного клапана муфты опережения впрыска. Принцип работы муфты основан на модулировании давления топлива поршнем регулятора опережения впрыска.
Рисунок 16. Общий вид распределительного ТНВД с механической регулировкой подачи топлива.
Конструкция распределительного радиально-поршневого ТНВД отличается от конструкции аксиально-поршневого ТНВД наличием плунжеров (5) (рис.16), создающих высокое давление,которые расположены внутри плунжера-распределителя (12), отсутствие кулачковой шайбы и шлицевого соединения.
Ролики (7) расположены внутри кольца (для привода плунжеров (5). Такая конструкция позволяет плунжеру-распределителю (12) совершать только вращательное движение для распределения топлива к форсункам цилиндров в порядке их работы, что соответственно уменьшает его износ.
Рисунок 16. Электронно-регулируемый распределительный
радиально-поршневой ТНВД.
1 - нагнетательный клапан;
2 - кольцо роликов;
3 - зубчатый шкив;
4 - датчик угла поворота ведущего вала ТНВД;
5 - плунжеры;
6 - роторно-лопастной насос;
7 - ролик;
8 - регулятор опережения впрыска топлива;
9 - направляющая плунжера;
10 - магнитный клапан отсечки топлива;
11- полость высокого давления;
12 - плунжер- распределитель;
13 - устройство управления исполнительным механизмом
регулирование количества подачи топлива;
14 - магнитный клапан для регулировки количества впрыска топлива;
15 - магнитный клапан регулировки начала впрыска топлива.
5. Общие сведения о турбонаддуве.
В турбонагнетателе на одном валу находятся два турбинных колеса, которые расположены в двух отдельных корпусах. Турбины приводятся м действие потоком отработанного газа, заставляющего вращаться турбинный вал со скоростью 12000об/мин. Так как роторы отработанного газа и свежего воздуха установлены на одном валу, то свежий воздух нагнетается в цилиндры двигателя.
В результате хорошей наполняемости камеры сгорания свежим воздухом, темп прироста мощности, в имеющихся двигателях может достигать 100%. Прирост мощности также зависит от давления нагнета геля, которое в двигателе легкового автомобиля может составлять 0,4 – 0,8атм. Если давление нагнетания поднимется выше конструктивно разрешенного, открывается предохранительный клапан и уменьшаем избыточное давление.
Рисунок 17. Схема турбонагнетателя.
5 - колесо нагнетателя;
6 - вал;
7 - подшипник;
вход отработавших
газов;
выход отработавших
газов;
10 - подвод масла;
11 - отвод масла;
12 - жароотражатель;
основной корпус
турбонагнетателя;
2 - корпус турбины;
3 - колесо турбины;
4 - корпус нагнетателя;
С возрастанием мощности при турбонаддуве возрастает и крутящий момент, прежде всего это благоприятно сказывается на мягкости работы двигателя, при условии, конечно, что нагнетательный вал вращается со скоростью, гарантирующей достаточное давление нагнетания.
Как правило, давление нагнетания начинает ощущаться с 2500об/мин.
В противоположность бензиновому двигателю, в дизеле не требуется, по причине наддува, уменьшать нормальное давление сжатая так, чтобы на пониженных оборотах полностью использовать впрыснутое топливо.
Рисунок 18. Общий вид турбонагнетателя (турбокомпрессора) двигателя ЯМЗ.
Рисунок 19. Общий вид турбонагнетателя (турбокомпрессора) двигателя Д-245.
6. Общая конструкция и работа электронно-регулируемой
насос-форсунки.
Отличительной чертой этой системы является объединение поршня высокого давления, распределителя и системы опережения впрыска топлива в одном корпусе. Количество насос-форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Плунжер насос-форсунки приводится в действие при помощи распределительного вала через коромысло. Магнитный клапан, расположенный в корпусе насос-форсунки, обеспечивает регулирования момента начала впрыска и количество топлива (рис.4.18),Эта система имеет ряд преимуществ:
- высокая гидравлическая стойкость;
- очень малый период запаздывания момента впрыскивания;
- максимальное давление впрыска топлива составляет около 200кГс/см;
- не требуется предварительного впрыскивания;
- нет каплеобразования на носике форсунке;
- система компакта.
Рисунок 20. Электронно-регулируемая насос-форсунка.
1 - распределительный
вал;
2 - коромысло;
3 - кулачек;
4 - плунжер;
5 - обмотка магнитного
клапана;
6 - канал подачи
топлива;
7 - перепускной клапан;
8 - игла форсунки;
9 - сопло форсунки;
10 - камера сгорания;
11 - толкатель;
12 - свеча накаливания;
13 - сжимаемый объем;
магнитный клапан.
Принцип работы насос-форсунки.
Топливо из топливного бака поступает к насос-форсункам через топливный фильтр при помощи шестерёнчатого топливного насоса, который создает давление 3,5 кГс/см Обычно топливная магистраль расположена в головке блока цилиндров, здесь же расположен и перепускной канал, подающий излишки топлива в топливный бак.
В фазе наполнения топливо по магистральному каналу подается кольцевому каналу вокруг клапана. При этом плунжер двигается к НМТ, а топливо после открытия плунжером впускного отверстия, через открытый магнитный клапан подается в освободившийся объем. Возможно, имеющиеся в топливе пузырьки воздуха поступают в перепускной канал.
В фазе предварительного хода плунжер двигается к ВМТ.
С закрытием впускного отверстия топлива вытесняется в кольцевой канал еще при открытом магнитным клапаном.
Фаза впрыска начинается при закрытии магнитного клапана, когда связь между камерами низкого и высокого давления прервана. Моментально, возникающее высокое давление, поднимает иглу. Впрыск прекращается, когда магнитный клапан снова откроется и излишки топлива поступают в перепускной канал. Таким образом, магнитный клапан регулирует момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива.
В фазе ослабления давления до достижения плунжера ВМТ при открытом магнитном клапане топливо через кольцевой канал поступает в перепускной канал и топливный бак.
7. Особенности конструкции и работы распределительного трубопровода системы впрыска дизельного двигателя.
Последней разработкой фирмы «Boscn» является: система питания дизельного двигателя с распределительным трубопроводом впрыска. Основными функциями этой системы являются:
1. Регулирование момента начала подачи топлива.
2. Регулирование количества впрыскиваемого топлива.
3. Регулирование давления топлива в трубопроводе.
4. Рециркуляция отработавших газов.
5. Регулирование давления наддува.
6. Ограничение максимального числа оборотов коленвала.
7. Наличие системы пуска.
8. Наличие системы разогрева.
9. Уменьшение шума впрыска.
10.Регулировка плавности входа.
11.Обогрев топливного фильтра.
Топливо из топливного бака (1) (рис.22) через подогреватель (3), фильтр (14) подается шестеренчатым насосом (4) через электрический клапан отсечки (13) в ТНВД (5). Давление топлива создаваемое топливным насосом, составляет около 2,5 бар. Топливо подогревается при температуре ниже 18. С°, подогреватель отключается при температуре выше 30°С, подогрев осуществляется охлаждающей жидкостью.
Клапан отсечки открывается, если нет тока. Из ТНВД происходит подача топлива под высоким давление в распределительный трубопровод. Давление в трубопроводе контролируется датчиком давления, а регулируется редукционным клапаном. Из трубопровода топливо поступает к форсункам в порядке работы цилиндров двигателя. Магнитный клапан форсунки регулирует момент и количество подачи топлива. После впрыска избытки топлива поступают от ТНВД и форсунок через охладитель (7) в топливный бак при помощи насоса (2). В системе впрыска используется радиально-поршневой насос (рис.4.25) с тремя плунжерными парами, приводящиеся в действие эксцентриками. Максимальное давление, создаваемое ТНВД равно около 1600 бар. Чтобы уменьшить потребление мощности в диапазоне частичных нагрузок, одна плунжерная пара отключается электромагнитом.
Рисунок 21.
Конструкция ТНВД.
1 - вал;
2 - эксцентрик;
3 - плунжер;
4 - впускной клапан;
выпускной клапан.
Рисунок 22. Конструктивная схема системы питания дизельного двигателя с распределительным трубопроводом.
1-топливный бак;
2-отсасывающий струйный насос;
3-подогреватель топлива;
4-топливоподкачивающий насос;
5-трехплунжерный ТНВД;
6-распределительный трубопровод;
7-охладитель топлива;
8-форсунка;
9-датчик давления топлива;
10-редукционный клапан;
11-магнитный клапан;
12-трубопровод высокого давления;
13-электрический клапан отсечки;
В системе с распределительным трубопроводом производится предварительное впрыскивание топлива.
Преимущества такого впрыска: