Как указывалось выше, в двигателях с искровым зажиганием воспламенение горючей смеси в конце такта сжатия обеспечивается искрой, возникающей между электродами свечи зажигания при подаче на них высокого напряжения. Подача высокого напряжения на контакты свечи зажигания в нужный момент обеспечивается системой зажигания. Независимо от конструктивного исполнения система зажигания обязательно включает в себя цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения. В цепь низкого напряжения входят источник постоянного тока, система разрыва питания цепи низкого напряжения, обмотка низкого напряжения катушки зажигания, ключ управления (замок зажигания). В цепь высокого напряжения входят обмотка высокого напряжения катушки зажигания, провод высокого напряжения от катушки зажигания до распределителя, система распределения тока высокого напряжения по цилиндрам, провода высокого напряжения от распределителя до свечей зажигания, свечи зажигания.
В цепи низкого напряжения источником постоянного тока может быть аккумуляторная батарея, генератор постоянного тока или генератор переменного тока с: выпрямителем.
Система разрыва питания цепи низкого напряжения может быть контактная, контактная с транзисторным усилением или бесконтактная. В последние годы широкое распространение получает микропроцессорная система зажигания.
Систему зажигания с контактной системой разрыва часто называют классической. Она представлена на рис. 2.73. Цепь низкого напряжения исключает в себя источник постоянного тока, прерыватель, обмотку низкого напряжения (первичную) катушки зажигания. Цепь высокого напряжения включает в себя обмотку высокого напряжения (вторичную) катушки зажигания, центральный провод высокого напряжения, распределитель с бегунком (ротором), провода высокого напряжения от распределителя к свечам зажигания.
В зависимости от применяемого смесеобразования форсунки могут быть однодырчатые (для вихревого смесеобразования) и многодырчатые (для объемно-пленочного смесеобразования). На отечественных автобусах в основном применяются дизельные двигатели с объемно-пленочным смесеобразованием, соответственно форсунки на этих двигателях — многодырчатые (рис. 2.72). Корпус 7 форсунки крепится в соответствующем отверстии головки цилиндра с помощью установочной скобы. Изоляция полости головки осуществляется уплотнительным кольцом 8. Топливо к форсунке подводится от ТНВД через штуцер 9 с сетчатым фильтром 10. По каналу в корпусе форсунки топливо подводится во внутреннюю полость корпуса распылителя 1. Внутри корпуса установлена запорная игла 2, на которую через штангу б воздействует пружина 14, которая плотно прижимает иглу к седлу корпуса распылителя. В седле выполнены четыре отверстия, через которые топливо впрыскивается в камеру сгорания. Размер капли топлива при этом составляет величину 30...50 мкм. Величина натяга пружины определяет давление впрыска топлива, которое должно быть в пределах 18...20 МПа. Регулирование натяга осуществляется регулировочными прокладками 12. Полость в корпусе распылителя заполнена топливом под давлением 2...4 МПа. Это давление действует на поясок запорной иглы, однако такой величины давления недостаточно для преодоления усилия пружины, поэтому запирающий конус иглы плотно прилегает к седлу корпуса распылителя, изолируя полость форсунки от полости камеры сгорания. При подаче топлива от ТНВД под высоким давлением (18...20 МПа) усилие топлива на пояске иглы становится больше усилия пружины игла поднимается до упора ее верхних заплечиков в корпус форсунки, при этом ход иглы составляет 0,2...0,25 мм. Топливо под высоким давлением впрыскивается в полость камеры сгорания через отверстия на носке форсунки. Давление воздуха в камере в конце такта сжатия достигает величины 3...5 МПа, разность давлений воздуха и топлива обеспечивает истекание топлива через отверстия форсунки со скоростью 200...400 м/с, такое быстрое истечение придает процессу характер взрыва. Топливо, просочившееся под высоким давлением в процессе впрыска через рабочие зазоры в полость форсунки, в которой расположена пружина, отводится через вертикальный канал к сливному трубопроводу.
Конструкция форсунок во многом определяется системой смесеобразования.
Поскольку в дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, образование смеси происходит непосредственно в цилиндре, то времени на процесс смесеобразования отводится очень мало. Малое время смесеобразования и быстрый процесс сгорания обусловливают быстрое нарастание давления в цилиндре, что вызывает «жесткий» характер работы дизеля. При малом времени смесеобразования топливная система тем не менее должна обеспечить равномерное перемешивание топлива с воздухом, полное сгорание полученной смеси и, при большом темпе нарастания давления по возможности «мягкую» работу двигателя. Обеспечение этих требований во многом зависит от формы камеры сгорания. Различают разделенную (рис.2.71. а) и неразделенную (рис 2.71. б и в) камеры сгорания.
В первом случае камера сгорания состоит из двух частей. Одна выполнена в головке цилиндра и имеет шаровую форму. Она соединена каналом со второй частью, расположенной в надпоршневом пространстве. Заряд воздуха, входящий в первую часть камеры на такте сжатия, движется по касательной к стенкам этой части камеры, создавая вихревой поток. Отсюда другое название камеры — вихревая. В образующийся вихрь впрыскивается топливо, создающее при вихревом движении однородную топливную смесь. От высокой температуры сжатого воздуха получившаяся смесь воспламеняется в вихревой камере и по каналу поступает в надпоршневое пространство, где происходит окончательное ее сгорание. Растяжение процесса сгорания горючей смеси по времени обеспечивает «мягкий» режим работы дизелеля, поэтому камеры такого типа применяются на двигателях легковых автомобилей и автобусов.
Во втором случае камера сгорания расположена непосредственно в цилиндре двигателя. Поскольку при высокой степени сжатия дизелей пространство между днищем поршня и головкой цилиндра мало, камеру выполняют полностью или частично в днище поршня. Различают дельтавидную форму камеры (см. рис. 2.71. б), она применена в двигателях Д-245 автобусов ЗИЛ-3250. Второй вариант неразделенной камеры сгорания— тороидальная (см. рис 2.71. в). Такие поршни применяются в двигателях КамАЗ-740 городских автобусов ЛиАЗ-5256. При неразделенных камерах сгорания форсунка впрыскивает топливо частично на стенки камеры, частично — в завихрение воздуха внутри нее. Это объемно-пленочный способ смесеобразования.
Для полного сгорания топлива, впрыснутого в цилиндр, требуется определенное время, поэтому для обеспечения этого впрыск производится с некоторым опережением перед ВМТ поршня. Опережение впрыска обычно оценивают углом поворота коленчатого вала. При малых частотах вращения коленчатого вала этот угол составляет 18°, с увеличением частоты вращения при постоянном моменте впрыска топлива время, отведенное для сгорания топлива, будет уменьшаться. Для обеспечения полноты сгорания необходимо увеличивать угол опережения впрыска по сравнению с установочным на величину 5...60°. Эту функцию выполняет автоматическая муфта опережения впрыска топлива. Привод муфты показан на рис. 2.69, конструкция — на рис. 2.70. Муфта устанавливается в цепочке привода кулачкового вала ТНВД от коленчатого вала. Крутящий момент от карданного вала привода передается на ведущую полумуфту 3. На ведущей полумуфте имеются два пальца 5, на которые надеты текстолитовые проставки 6. Ведомая часть муфты опережения (ведомая полумуфта) представляет собой диск 8 с развитой цилиндрической ступицей, на которой расположена втулка 2, служащая опорой для ведущей полумуфты. На наружной поверхности диска 8 выполнена резьба, на которую навернут корпус муфты 7. В диск 8 запрессованы две оси 18 центробежных грузов 15. В каждом грузе имеется цилиндрическое отверстие, в которое вставлено упорное кольцо. На кольцо опирается пружина 11, на другой конец которой надет цилиндрический текстолитовый стакан 10. Стакан наружной цилиндрической поверхностью входит в цилиндрическое отверстие груза 15, а его наружная сферическая торцевая поверхность опирается на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса 7, поджимая грузы к центру кулачкового вала. На грузе выполнен профилированный выступ и имеется палец 14. Проставки 6 ведущей полумуфты 3 установлены между профилированным выступом груза и его пальцем 14. В центральной части ведущей полумуфты выполнено коническое отверстие со шпоночным пазом для соединения с кулачковым валом ТНВД.
Работа автоматической муфты опережения впрыска топлива. При вращении коленчатого вала карданный привод обеспечивает вращение ведущей полумуфты 3. Ведущая полумуфта через пальцы 5 передает вращение на проставки 6, а с них — через пальцы 14 на грузы 15, затем через оси 18 — на ведомую полумуфту 8 и, соответственно, на кулачковый вал ТНВД. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов, преодолевая усилие пружин 11, поворачивает грузы 15 относительно осей 18. При этом профилированная поверхность грузов, взаимодействуя с проставкой 6, закрепленной на оси ведущей полумуфты, поворачивает ведомую полумуфту относительно ведущей в направлении вращения, увеличивая угол опережения впрыска топлива.
1. Пуск двигателя. Рычаг 3 устанавливается водителем в положение полной подачи топлива. Водитель нажимает педаль подачи топлива, при этом через систему привода обеспечивается поворот рычага 19, выступ 13 воздействует на упорный штифт 11 рычага 15 стартовой пружины. Поворот рычага через пружину 16 вызывает поворот рычага 12, при этом рейки устанавливаются в положение максимальной подачи топлива. При проворачивании коленчатого вала стартером кулачковый вал, воздействуя на плунжеры секций, обеспечивает необходимую цикловую подачу топлива в цилиндры, что обеспечивает пуск двигателя. После пуска частота вращения коленчатого вала начинает возрастать, при этом центробежная сила грузов регулятора при преодолении усилия пружин 15 и 16 перемещает рычаг 24, уменьшая подачу топлива.
2. Работа двигателя на холостом ходу. При работе на холостом ходу педаль управления подачей топлива отпущена. Рычаг управления регулятором находится в крайнем положении, ограниченном упором 2. Центробежные грузы, преодолевая усилие пружины 15, перемещают рейки управления подачей топлива в положение, обеспечивающее вращение вала двигателя с минимально устойчивой частотой.
3.Работа двигателя на эксплуатационных режимах. Выбор эксплуатационного режима водитель осуществляет, изменяя усилие степенью нажатия педали подачи топлива. При этом изменяется: натяжение пружины 14 регулятора; положение рычагов 21 и 24; положение реек; цикловая подача топлива, которая ведет к смене скоростного режима двигателя.
4. Остановка двигателя. При остановке двигателя педаль подачи топлива отпущена, что обеспечивает минимальную частоту вращения холостого хода. Для остановки двигателя водитель поворачивает рычаг 3 до упора 5, штифт 4 поворачивает рычаг 24 регулятора, при этом рейки секций устанавливаются в положение полного прекращения подачи топлива.
Режим работы двигателя определяется центробежным регулятором, схема регулятора приведена на рис. 2.68. Регулятор приводится через стерни 27 и 28 от кулачкового вала. Регулятор установлен в корпусе ВД на двух шариковых подшипниках. В регуляторе на оси закреплены два двуплечих рычага. Одно плечо представляет собой неуравновешенный центробежный груз, а на втором плече закреплен ролик, контактирующий с опорным подшипником муфты регулятора. Муфта регулятора находится в постоянном контакте с рычагом регулятора 24, один конец которого установлен в корпусе ТНВД на оси, а другой конец через штифт связан с рейкой 6 управления секциями одного ряда ТНВД. Кроме того, на рычаге 24 расположен штифт, связывающий рычаг регулятора с рычагом останова двигателя 3. Крайние положения рычага 3 ограничиваются упорами 2 и 5. При упоре рычага 3 в ограничитель 5 подача топлива полностью прекращается. Положение рычага, ограничиваемое упором 2, соответствует полной подаче топлива. Секции второго ряда управляются собственной рейкой, связанной с рейкой первого ряда, равноплечим рычагом 7, установленным на собственной оси 9. На общей оси установлен силовой рычаг 21, который через подпружиненный упор 8 (корректор) постоянно взаимодействует с рычагом регулятора. На рычаг 21 воздействует пружина 14 регулятора. Второй конец пружины связан с рычагом пружины 16, жестко связанным с рычагом 19 управления регулятором. Крайние положения рычага 19 ограничиваются упорами 20 (частота холостого хода) и 17 (максимальная частота ). Двуплечий рычаг 12 через стартовую пружину 16 связан с рычагом стартовой пружины 15. На рычаге имеется упорный штифт 11, на который в момент пуска двигателя воздействует выступ 13 на оси 10 рычагов 12 и 15.
На рис 2.67 приведена схема работы плунжерной пары. При контакте роликов толкателя с цилиндрической частью кулачка плунжер под действием пружины находится в нижнем положении. При этом полость нагнетания А связана через отверстие во втулке с надплунжерным пространством и топливо под давлением насоса низкого давления заполняет это пространство. При набегании кулачка на ролики толкателя плунжер, преодолевая усилие пружины, перемещается вверх, разобщая полость нагнетания и надплунжерное пространство. При дальнейшем перемещении плунжера вверх давление в надплунжерном пространстве возрастает до 15... 18 МПа. При этом открывается нагнетательный клапан 5 и топливо по магистрали высокого давления поступает к форсунке. При дальнейшем движении плунжера кромка отсечной канавки через радиальные и осевое отверстия соединяет плунжерное пространство с полостью отсечки Б. Давление в магистрали высокого давления падает, нагнетательный клапан закрывается, подача топлива в форсунки прекращается. Дальнейшее перемещение плунжера вверх приводит к вытеснению топлива из надплунжерного пространства в полость отсечки. Управление режимом работы дизеля производится за счет изменения цикловой подачи топлива при неизменном объеме цикловой подачи воздуха. Изменение цикловой подачи топлива обеспечивается поворотом плунжера вокруг его вертикальной оси, при этом винтовая форма канавки изменяет момент начала отсечки. Поворот плунжера обеспечивается поворотом поворотной втулки при продольном перемещении рейки, в паз которой входит эксцентрично расположенный штифт поворотной втулки.
Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива под высоким давлением в форсунки цилиндров в строго определенные моменты времени. Он представляет собой комбинацию индивидуальных для каждого цилиндра секций, число секций в ТНВД равно числу цилиндров. На V-образных двигателях ТНВД располагается в развале блока цилиндров и имеет также V-образную компоновку. Каждая секция (рис. 2.66) состоит из корпуса 11, внутри которого находится втулка плунжера 17 и штуцер 14. Внутри штуцера установлен нагнетательный клапан 13. Во втулке 17 установлен плунжер 15. Корпус, втулка и плунжер изготовлены из высокопрочной стали. Во втулке выполнены два отверстия, расположенные на разном уровне. Одно из них соединено с полостью нагнетания А, а второе — с полостью отсечки Б. Плунжер представляет собой цилиндр, в средней части которого по его наружной поверхности выполнена винтовая отсечная канавка. Канавка радиальными и центральным осевым отверстиями соединена с надплунжерным пространством. В нижней части плунжера закреплена опорная шайба 5, на которую опирается пружина 4. Верхний торец пружины упирается в стопорную шайбу, установленную в корпусе секции. На нижнюю часть плунжера надета поворотная втулка 17, имеющая два продольных паза. В эти пазы входит поперечная ось-крестовина, установленная в плунжере. Таким образом плунжер и поворотная втулка вращаются вокруг продольной оси как одно целое. Поворотная втулка имеет в верхней своей части эксцентрично расположенный штифт, входящий в пазы управляющей рейки. Снизу плунжер заканчивается упором, контактирующим с пятой толкателя 2. В толкателе на поперечной оси установлены ролики, контактирующие с кулачком кулачкового вала. В корпусе секции 11 предусмотрен паз, в который входит штифт, закрепленный в толкателе — так исключается возможность поворота толкателя относительно его продольной оси. Кулачковый вал установлен в подшипниках в корпусе ТНВД и приводится от коленчатого вала.
Фильтр тонкой очистки (рис. 2.65.а) предназначен для удаления из топлива механических примесей величиной более 2...3 мкм. Он устанавливается между насосом низкого давления и насосом высокого давления. Фильтр состоит из корпуса 1, в котором выполнены два канала — впускной, связанный трубопроводом с насосом низкого давления, и выпускной, связанный с насосом высокого давления. Топливо, поступающее в фильтр через впускной канал, попадает в колпак 8, прижатый к корпусу стяжным болтом 2, ввернутым во внутренний стержень, завальцованный в колпаке. Между корпусом и колпаком установлена уплотнительная прокладка 5. Внутри колпака на стержне установлен фильтрующий элемент 7 — гофрированный цилиндр из специальной бумаги. Между фильтрующим элементом и корпусом установлена прокладка 6, изолирующая впускную и выпускную магистрали. Пройдя через фильтрующий элемент, топливо попадает во внутреннюю полость фильтра, а затем в выпускной канал.
В нижней части стержня предусмотрено сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой. Чтобы при засорении фильтра давление во впускной магистрали не поднималось выше 0,2. ..0,24 МПа, в фильтре предусмотрен предохранительный клапан (рис. 2.65.6). Он представляет собой поджатый пружиной 2 плунжер 4, установленный в тупиковой части впускного канала. При превышении давления пружина сжимается, плунжер сдвигается, направляя топливо в перепускной канал, связанный с топливным баком. Максимальное давление в магистрали регулируется прокладками.
Топливоподкачивающий насос предназначен для заполнения топливной магистрали, преодоления сопротивления фильтров при подаче топлива к насосу высокого давления. Насосы низкого давления могут быть диафрагменного или поршневого типа. На дизельных двигателях, устанавливаемых на больших и особо больших автобусах, применяют насосы низкого давления поршневого типа (рис. 2.64). В корпусе 3 насоса находится поршень 5, поджатый пружиной. Пространство над поршнем 5 заполнено топливом, поступающим из бака через подпружиненный клапан 12. Пространство под поршнем заполнено топливом из полости нагнетания, что исключает возможность подсоса воздуха через стенки поршня. Перемещение поршня вверх обеспечивается штоком 4, который в свою очередь получает движение от подпружиненного толкателя 2, имеющего в нижней части ролик, установленный на оси. Пружина толкателя обеспечивает постоянный контакт ролика с эксцентриком кулачкового вала. При вращении кулачкового вала поршень совершает возвратно-поступательное движение. При ходе поршня вниз разрежение в надпоршневом пространстве открывает впускной клапан 12 и топливо засасывается в надпоршневое пространство наоса. При этом выпускной клапан 6 закрыт своей пружиной. При ходе поршня вверх клапан 12 закрывается своей пружиной под создаваемым поршнем давлением (0,12...0,15 МПа), а выпускной клапан 6 этим давлением открывается, и топливо поступает к насосу высокого давления. Для заполнения системы топливом при неработающем двигателе предусмотрен насос ручной подкачки топлива, обычно конструктивно объединенный с насосом низкого давления. Он представляет собой также поршневой насос, корпус которого 8 ввернут в корпус насоса низкого давления. Внутри корпуса находится поршень 10, шарнирно связанный со штоком, верхний конец которого соединен с рукояткой 9, имеющей внутреннюю резьбу для наворачивания на корпус 8. При отвернутой рукоятке перемещение поршня водителем обеспечивает закачивание топлива из топливного бака в полость нагнетания. При работающем двигателе рукоятка поршня зафиксирована таким образом, что поршень находится в нижнем положении и благодаря уплотнению 11 изолирует полость ручного насоса от полости насоса низкого давления.
Loading ...