Устройство автомобилей





Система питания дизельного двигателя




Муфта опережения впрыска топлива


Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска при изменении частоты вращения коленчатого вала.

Углом опережения впрыска (опережения впрыскивания) топлива называется угол между положением кривошипа коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ) в момент начала впрыска топлива и его положением, соответствующим нахождению поршня в ВМТ.

Впрыск топлива в цилиндр двигателя должен осуществляться до прихода поршня в ВМТ в конце такта сжатия, т. е. с некоторым опережением. Это необходимо для того, чтобы топливо успело перемешаться с воздухом в цилиндре, и началось его активное горение к приходу поршня в верхнюю мертвую точку. При этом момент впрыска топлива рассчитывают из условия, чтобы максимальное давление газов на поршень создалось уже после его прохождения ВМТ.

муфта опережения впрыска топлива

При увеличении частоты вращения коленчатого вала угол опережения впрыска топлива должен увеличиваться. Несоблюдение этого требования ведет к увеличению расхода топлива и потери мощности двигателя. Ведь с увеличением частоты вращения значительно уменьшается время, отводимое на впрыск, смесеобразование и начало активной фазы горения. При этом топливо просто не успевает смешаться с воздухом для полного и качественного сгорания в дальнейшем, а скорости горения не хватает для того, чтобы к моменту перехода поршня через ВМТ процесс тепловыделения был максимальным.

Автоматическое регулирование угла начала впрыска топлива обеспечивает специальное устройство, называемое муфтой опережения впрыска. По аналогии с муфтой опережения впрыска работают устройства карбюраторных двигателей, у которых автоматически регулируется угол искрообразования при помощи специального устройства, размещенного в прерывателе системы зажигания.

Следует отметить, что регулирование угла опережения впрыскивания топлива в современных системах питания дизелей (таких, как управляемая электроникой система насос-форсунка или Common Rail) осуществляется при помощи электронного блока управления, который корректирует параметры впрыска на основании показаний различных датчиков, информирующих о режимах работы и требуемой динамике двигателя в данный момент времени.

***

Устройство и работа центробежной муфты опережения впрыска

Устройство муфты опережения впрыска топлива рассмотрим на примере центробежной муфты опережения впрыска, применяемой в системе питания дизельных двигателей ЯМЗ. Она закрепляется на переднем конце кулачкового вала ТНВД, поэтому насос приводится в действие через муфту опережения впрыска, которая является промежуточным звеном в приводе ТНВД.

Муфта опережения впрыска состоит из корпуса 14 (рис. 1), ведущей полумуфты 12, ведомой полумуфты 1, двух грузиков 7 и двух пружин 2.

устройство и работа муфты опережения впрыскивания топлива дизеля

Привод муфты осуществляется от зубчатых колес механизма газораспределения и валика привода. Распределительное зубчатое колесо закреплено посредством шпонки на валике привода ТНВД, на заднем конце которого закрепляется ведущий фланец 23 муфты.
Ведущий фланец двумя болтами скрепляется с промежуточным фланцем 21.
Промежуточный фланец соединяется с ведущей полумуфтой 12 посредством шайбы 17, установленной в металлической обойме 19. В шайбе вырезано четыре паза; в пазы 16 входят шипы 20 промежуточного фланца, а в пазы 18 – шипы 9 ведущей полумуфты.




Ведомая полумуфта 1 закрепляется на шпонке на переднем конце кулачкового вала насоса и завинчивается в корпус 14. Грузики надеваются на пальцы 4.
Пальцы 13 ведущей полумуфты упираются в криволинейные поверхности 6 грузиков. На пальцах 4 и 13 выполнены углубления 5, в которые упираются предварительно сжатые пружины 2. Пружины стремятся повернуть полумуфты 1 и 12 относительно друг друга.

На рисунке 1, б показано положение деталей муфты при малой частоте вращения коленчатого вала.
При увеличении частоты вращения возрастает центробежная сила грузиков, и они расходятся в стороны, поворачиваясь вокруг пальцев 4. При этом криволинейные поверхности 6 грузиков скользят по пальцам 13 ведущей полумуфты, расстояние между пальцами 4 и 13 уменьшается (размеры L1 и L2) и пружины сжимаются.

Подтягиваясь к пальцам 13, пальцы 4 поворачивают ведомую полумуфту 1 с кулачковым валом 24 насоса в сторону вращения приводного вала (рис. 1, в), увеличивая тем самым угол опережения впрыска топлива на угол α.

Метки 15 на корпусе 14 муфты, промежуточном фланце 21 и ведущем фланце 23 при сборке совмещают, чем обеспечивается правильная установка момента начала впрыска.

На корпусе муфты имеются отверстия, закрываемые пробками (или винтами с уплотнительными шайбами) и служащие для заполнения полости муфты моторным маслом. Масло заливается в верхнее отверстие до появления его из нижнего отверстия.

На рисунке 2 представлен усовершенствованный привод ТНВД двигателя ЯМЗ-238 М2.
На вал привода 1 посредством стяжного болта 8 закрепляется ведущая полумуфта 9 привода. Ведомая полумуфта 10 привода болтами 15 крепится к муфте 12 опережения впрыска топлива. Ведущая полумуфта 9 связана с ведомой полумуфтой 10 через пакет пластин 3 болтами 11 и 16. Второй пакет пластин 3 (на рис. 2 слева) обеспечивает жесткость фланцу 6.

устройство и работа муфты опережения впрыска ЯМЗ

Метка б на указателе 13 и метка а на ведомой полумуфте 10 служат для установки начального угла опережения впрыска топлива. Для этого отворачивают две гайки 7 и поворотом муфты опережения впрыска посредством овальных отверстий на фланце 6 полумуфты совмещают указанные метки. Положение коленчатого вала при этом должно соответствовать концу хода сжатия в первом цилиндре.

***

Установка угла опережения впрыска

Установка угла опережения впрыскивания выполняется в следующей последовательности:

1. Подготавливают двигатель – находят в первом цилиндре такт сжатия и устанавливают коленчатый вал вращением маховика в положение, соответствующее углу начала впрыска цилиндра. Для этих целей в деталях КШМ (маховик, кожух или др.) предусматривают специальные устройства и метки, позволяющие контролировать конец такта сжатия.

2. Подготавливают насос – на первую секцию ТНВД устанавливают моментоскоп – стеклянную трубку, соединенную через резиновый патрубок с топливопроводом высокого давления. Поворачивают вал насоса до тех пор, пока в трубке не покажется топливо.
Отворачивают вал обратно на угол 30…40˚ и осторожно вращают вал в прямом направлении. Как только поверхность топлива (мениск) в трубке моментоскопа дрогнет, вращение вала насоса прекращают.

3. Соединяют насос с приводом и крепят его на блоке, после чего проверяют правильность установки момента начала впрыска, проворачивая коленчатый вал на два оборота. В конце второго оборота внимательно следят за мениском в моментоскопе. Когда он дрогнет, вращение коленчатого вала прекращают.
По меткам на деталях КШМ определяют правильность установки угла. При необходимости угол опережения впрыска корректируют.

***

Регуляторы частоты вращения