Bosch Системы управления дизельными двигателями Первое издание Перевод с немецкого


Конструкция дизельных двигателей и, в первую очередь, их топливная аппаратура активно совершенствуются. Этот процесс нашел свое отражение в данном издании, созданном специалистами фирмы Bosch и впервые переведенном на русский язык. В книге представлены: системы наполнения цилиндров воздухом; рядные ТНВД; распределительные ТНВД; индивидуальные механические ТНВД; насос-форсунки; индивидуальные ТНВД с электромагнитным клапаном; система Common Rail; электронное упраа1ение работой дизельного двигателя — датчики и исполнительные механизмы, блок управления, электронное регулирование; электронная диагностика и оснащение станций технического обслуживания; методы снижения токсичности отработавших газов; стандарты, регламентирующие ^руиснь вредных выброси н; предметный указатель; список сокращений, принятых в литературе по устройству систем питания дизелей на английском, немецком и русском языках. Книга предназначена: *    инженерам-двигателистам; *    работн и ка м тран с порти ых п редп риятий; *    работникам станций технического обслуживания; *    преподавателям и студентам технических учебных заведений; *    водителям и ападельцам автомобилей; *    всем, кто интересуется системами управления дизелей. ISBN 5-85907-348-8
ISBN 5-859 9 785859
7-3
теория И ПРАКТИКА
173
481 >
Robert Bosch GmbH Dieselmotor-Management vollstandig uberarbeitete und erweiterte Auflage
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Первое издание Перевод с немецкого ИЗДАТЕЛЬСТВО
http://knigi.zr.ru OK 005-93, т. 2; 953750 УДК 621.4:629.113.01 ББК 39.35 С40 Книжно-журнальное издательство «За рулем» Директор А,В, Васин Заместитель директора Ф>В* Илюхин Департамент непериодических изданий и каталогов Директор В.Б. Волынский Заместитель директора С.А. Минин Главный редактор книжной редакции В, В, Аверкиев Заведующий отделом|В.И+ Лапшин Научным редактор кл.н. ЮЛ . Грудский Ведущий редактор В.В. Маслов Редактор Е.В. Певзнер Перевод ЮТ, Груде кого, А.Г. Иванова Рецензент д.т.н. Б,А, Марков Системы управления дизельными двигателями. Перевод с немецкого* С40 Первое русское издание. — М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. — 480 с,: ил. ISBN 5-85907-348-8 Книга содержит подробные описания систем впрыска топлива, механического и электронного регулирования дизельных двигателей, дает представление о методах диагностики и специальном оборудовании для регулировки систем питания дизелей, а также о методах снижения токсичности отработавших газов. Многие разделы сопровождаются историческими сведениями. Издание адресовано инженерам двигателистам* работникам транспортных предприятий и станций техническою обслуживания, преподавателям и студентам технических учебных заве дений. Подробный предметный указатель и список сокращений делают это издание хорошим справочным пособием для всех, кто интересуется устройством и работой топливной аппаратуры дизелей. Воспроизведение в любой форме настоящего издания или любой его части запрещается без предварительного разрешения обладателя авторских прав. УДК 621.4:629.113.01 ББК 39*35 Dieselmotor-Management 3rd Edition © Robert Bosch GmbH, 2002 P.O. Box 10 60 50, D-70049 Stuttgart, Federal Republic of Germany ® ЗАО «КЖИ «За рулем», перевод на русский язык, 2004
ISBN 5-85907-348-8 (рус.) ISBN 3-528-13873-4 (нем.)
► Or российского издателя «Мой двигатель все еще имеет большой успех».». Фраза Рудольфа Дизеля, произнесенная им в 1895 году, по-прежнему актуальна. Сегодня конструкция двигателя Дизеля и, в первую очередь, его топливная аппаратура активно совершенствуются. Этот процесс нашел свое отражение в данном издании» появившемся через 75 лет после создания первого серийного топливного насоса высокого давления марки Bosch для бы-строходн ы х дизолей. Первое русское издание книги, написанной специалистами фирмы Bosch, содержит подробные описания систем впрыска топлива дизелей и их комплектующих. Некоторые разделы содержат наглядные исторические справки. В первой части рассматриваются устройство и принципы работы: •    рядных топливных насосов высокого давления {ТНВД) серии РЕ с регуляторами; •    всех вариантов распределительных ТНВД серий VE... EVE,.. EDC VE... MV (VP29, VP30) и VR (YT44); •    индивидуальных механических ТНВД серии PF; •систем насос-форсунок (UIS); •систем индивидуальных ТНВД с электромагнитными клапанами (UPS); •аккумуляторной системы впрыска топлива Common Rail, Перед рассмотрением систем впрыска и общем обзоре перечисляются их особенности и области применения. Во второй части книги представлена система электронного регулирования работы дизеля вместе с относящимися к ней датчиками и исполнительными механизмами. Технологии и конструкции, описанные в книге, настолько новы, что авторам перевода нередко приходилось вводить в оборот и согласовывать с ведущими специалистами отрасли новейшие термины. Раздел, посвященный оснащению станций технического обслуживания, дает представление о методах диагностики и о специальном оборудовании для регулировки систем питания дизелей. Завершают книгу главы, посвященные методам и технике снижения токсичности отработавших газов. Здесь же перечислены основные стандарты разных стран, регламентируют не уровень вредных выбросов. Оглавление и предметный указатель* а также список сокращений делают это издание хорошим справочным пособием для инженеров-двнгателистов, работников транспортных предприятий и станций технического обслуживания, преподавателей и студентов технических учебных заведений. Данное издание будет полезным также для всех, кто интересуется устройством и работой топливной аппаратуры дизелей, тем более что в последнее десятилетие в нашей стране появилось множество зарубежных автомобилей с этим типом двигателя. Содержание Области применения дизельных двигателей.....*. * *......********* *10 Основные параметры . .........*.... 10 Применение . *....................10 Сравнительные параметры .........14 Основы работы дизельного двигателя......................... Л6 Принцип действия ................16 Мощность и крутящий момент +«*, Л9 Коэффициент полезного действия .. .20 Режимы работы .................. .23 Условия эксплуатации .....*...... . 27 Система впрыска ................. .30 Камеры сгорания ................. Л Дизельное топливо ................34 Альтернативные топлива ...........38 Системы наполнения цилиндров воздухом ..........*.......40 Обзор . . > т...................... г .40 Воздушный фильтр ............... .41 Заслонки регулирования завихриванин ....... ........... . , .44 Наддув воздуха .........* *....... .44 Рециркуляция ОГ    ,55 OfHftRW прпцеггя НИрЫГкИКЯНИЯ ____56 Смесеобразование ,............... .56 Начало подачи и момент начала впрыскивания ....................58 Цикловая подача топлива ..........60 Протекание впрыскивания ........ ,61 Давление впрыскивания............66 Направление и количество факелов впрыскивания *... *.............. .67 Обзор систем впрыска * *..............68 Требования .............. . ...... . ,68 Типы конструкций * *.. *.......... .70 Система подачи топлива (контур низкого давления) * * *.............. .76 Топливный бак .........*..*«»*+*, ,76 Топливные магистрали низкого давления .........................76 Топливные фильтры , * *........* - - .77 Топливоподкачивающий насос ......78 Распределительная рампа.....♦.....80 Редукционный клапан низкого давления    .................81 Радиатор блока управления ......,. .8! Радиатор системы охлаждения топлива    ............. .81 Дополнительные клапаны для рядных ТНВД    ........ ,82 Системный обзор рядных ТНВД ... .84 Области применения ..............84 Модели ..........................84 Конструкция .......... . ....................+8 5 Регулирование * *.. *.............. ,85 Тон л ивопод качи ва ющие н асосы для рядных ТНВД *********......*. .88 Применение ......................88 Конструкция и принцип действия .. .89 Ручные помпы * *. *.........91 Предварительная грубая очистка топлива    ..........*... *91 Подача топлива самотеком из бака ., .91 Стандартные рядные ТНВД серии РЕ ................*.,........92 Монтаж и привод    *93 Конструкция и принцип действия .. .93 Конструктивные особенности * * * * * Л02 Версии для работы на альтернативном топливе . *......112 Экс плуатация рядных ТНВД .......113 Регуляторы частоты вращения для рядных ТНВД .................114 Управление и регулирование .......114 Работа регулятора ................116 Термины и определения ...........116 Характеристика регулятора ........117 Функции регулятора .............,..118 Виды регуляторов ..........................121 Обзор регуляторов ...............126 Механическое регулирование частоты вращения .........................Л32 Дополнительные приспособления . .158 Муфта опережения впрыскивания . Л 72 Электромагнитное управление .....174 Рядный ТНВД с дополнительной втулкой **********.................176 Конструкция и принцип действия , Л 77 Системный обзор распределительных ТНВД * * * *. * * * * *180 Область применения «.*+..**......180 Виды конструкций .............. .180 Системы с управлением регулирующей кромкой ............**«.»*<»**. Л82 Системы управления с электромагнитным клапаном.....184 Распределительные ТНВД с управлением регулирующей кромкой ..........................188 Применяемость и устройство ......189 Конструкция .................... 190 Нагнетание топлива ........... . . Л 92 Модули распределительных ТНВД * .202 Обзор .............................202 Регулятор частоты вращения коленчатого вала    -------------204 Механизм опережения впрыскивания ...................211 Меха н 114 еск не коррект м руад iц не устройства .......................214 Переключатель нагрузки . * + * +.....227 Потенциометр    .....-......227 Датчик подачи ...................228 Устройства останова дизеля ........ .229 Электронное управление работой дизеля ..........................230 Система защиты от несанкционированного пуска дизеля 233 Распределительные ТНВД с электронным управлением *.....-234 Типы конструкций    .234 Способы применения и конструкция 234 Распределительный ТНВД серии VE..MV с аксиальным движением плунжера ., ,236 Распределительный ТНВД серии VR с радиальным движением плунжеров . ,23§ Общий обзор индивидуальных систем впрыска ......—.....* * * *. .252 Индивидуальные механические ТНВД серии PF.....................252 Нас ос-форсунки и механические ТНВД с электромагнитным клапаном .......................> * .254 Схема системы насос-форсунок для легковых автомобилей ........ - <25$ Схема работы систем U1S и UPS для грузовых автомобилей    ,260 Индиви дуальные механические ТНВД серии PF .........***...**♦* ,262 Конструкция и принцип действия . *262 Типоразмеры .....................264 Насос-форсунки------------------*266 Размещение и привод ..........*, .266 Конструкция .....................267 Принцип действия . *.............270 Эле кт ром а г н ит н ы й кл ап а н высокого давления ............ . * .274 Индивидуальные ТНВД с электромагнитным клапаном .. * ♦ *276 Конструкция ....................276 И иди в идуалъ н ы и Т Н ВД для тяжелых транспортных дизелей ,278 Система Common Rail <*++*...»***. .280 Применение ..................* - .280 Конструкция ................280 Принцип действия ,.........*.. *. .281 Системная схема: для легкового автомобиля    .284 для грузового автомобиля ....... Агрегаты контура высокого давления системы Common Rail * * . .288 . ,293 , .296 . .300 , .302 , .304
Топливный насос высокого давления Аккумулятор высокого давления (Rail) Форсунка ...................... Распылители + + + + + + Штифтовые распылители ..-------. Бесит 1 фтов ые рас ныл ители ..... Дальнейшее развитие конструкции распылителей . .320 . .320 . .321 . ,322 - .327 * ,328 , 332 . .337 *    *340 *    *340 , .341 . 342 , 345 . 346
Корпус форсунки ♦ *...... *....... Стандартный корпус форсунки ... Ступенчатый корпус форсунки ... Двух пружинный корпус форсунки Корпус форсунки с датчиком хода иглы .................. Магистрали высокого давления •. Соединение магистралей высокого давления ...................... Магистрали высокого давления .. Электронное управление работой дизельною двигателя............ Требования ,.................... Системный обзор * ......*...... Системные блоки ............... Рядные ТНВД .................... Рас п редел итель н ые Т Н ВД с аксиальным движением плунжера н регулирующими кромками . ►«., + Распределительные ТНВД с аксиальным н радиальным движением плунжеров и управляющими электромагнитными клапанами .,, Система Common Rail ............. Система насос-форсунок (UI3) для легковых автомобилей ....... Системы насос-форсунок (UIS) и индивидуальных ТНВД (UPS) для грузовых автомобилей ,,,.*-, Адаптация двигателей легковых автомобилей ................... А да 11 таци н ды 11 а геле й i р у зовы а автомобилей ................. Оборудование для адаптации Датчики ___________* * * *..»*.*..»» ♦ Установка на автомобиле ..... Датчики температуры ........... Микромеха ни чес кие датч икн давления ..... .......... Датчики давления топлива системы Common Rail .................. Индуктивный датчик частоты вращения коленчатого вала ...... Датчик частоты вращения/угла поворота .........................347 Фазовые датчики Холла .......... .348 П о л удифферен циа я ьн ы й дат* i и к с короткозамкнутым кольцом ..... 350 Датчик положения педали газа .... .352 Термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5 .....354 Планарный широкополосныи лямбда-зонд LSU4    .356 Блок управления + *,. +.+***+.* +«* * 358 Применение    ----......... 358 Устройства ..................... 358 Обработка данных ................358 Электронное управление и регулирование    364 Управление и регулирование ...... ,364 Обработка данных............... .364 Обмен данными с другими системами .........................366 Регулирование впрыскивания .,... 368 Регулирование состава смеси в дизельных двигателях легковых автомобилей ..........*,.+***+♦. 377 До п о л и и тел ьн ые специал ьн ые приспособления ...........................383 Управление системами впрыска с регулирующими кромками ......383 Уп рав лен не си сте м а м и в пр ы ска с электромагнитными клапанами .. .386 Ре гул иро ва н ие и у t ip а в л ен и е исполнительными маханизмами . .. .393 Переход на аварийный режим ------ .394 Система электронного управления крутящим моментом дизеля ...... .395 Обмен данными между электронным и системами ***.**.,* ,398 Системный обзор ............... .398 П ос л едовате л ь н ая п среда ч а дан н ы х с использованием шины CAN ..... .398 Перспективы .................... .403 Ишшшишхьные механизмы ...... .404 Электро п н евмат и чеек ие преобразователи ................ .404 Тормоза-замедлители .............405 Угтравление электровентилятором системы охлаждения ..............405 Система облегчения пуска дизеля .. .406 Система электронной диагностики .408 Принцип действия .......................408 Бортовая диагностика ........ .... .411 Оборудование станций технического обслуживания    .412 Обзор .................* *412 Диагностика системы электронного управления работой дизеля ....... ,414 Стенды для испытания ТНВД ......418 Испытание рядных ТНВД *.,*+<,* +420 Исп ыта ни е ра спреде л ител ьн ы х ТНВД с регулирующей кромкой ... .424 Испытания форсунок .............428 Принцип измерения состава ОГ ,, , ,430 Измерение дымности .............432 Эмиссия отработавших газов . * *.. .434 Обзор .......................... .434 Основные компоненты ........... .434 Продукты неполного сгорания (вредные вещества) . ..............436 Сокращение вредных выбросов ... .438 Системы очистки ОГ    .440 Окислительный нейтрализатор .... .440 Фильтр твердых частиц ............440 Накопительный нейтрализатор NOx 441 Принцип SCR ....................443 Комбинированные системы    ,443 Законодательство по 01 ....... * * * .444 Обзор ...........................444 За конодател ьство Кал и фо рн и и (л е г ков ые/лег к ие грузов ы е автомобили)    ......446 Стандарт ЕРА (легковые/легкие грузовые автомобили) ........... .450 Законодательство ЕС (легковые/ легкие грузовые автомобили) ......452 Законодательство Японии (легковые/ легкие грузовые автомобили) .................. ,, *455 За ко н одател ьст в о СШ А (грузовы с автомобили) *,.*♦*......... . ... . .456 Законодательство ЕС (грузовые автомобили) .................... .457 За конодател ьство Я и он ии (грузовые автомобили) ............459 Испытательные циклы США для легковых и лег ких грузовых автомобилей .....................460 Ев puntm км А ци к л i j i. 11 ы i ани й для легковых и легких грузовых автомобилей ....................,462 Испытательный цикл Японии для легковых и легких грузовых автомобилей .................... .463 Испытательные циклы для грузовых автомобилей    .464 Испытание ОГ для одобрения типа . .466 Предметный указатель_____..______.470 Сокращения, принятые в литературе по устройству систем питания дизелей    .475 Со крашен ия на русском языке * + *. .478 Области применения дизельных двигателей Dipl.-lng. (FH) Hermann Grieshaber; Dipl.-Ing. Joachim Lackner; Drying, Herbert Schumacher Основы работы дизельного двигателя Dipl.-lng. (FH) Hermann Grieshaber Системы наполнения цилиндров воздухом Dr.-Ing. Michael Durst, Filterwerk Mann + Hummel; Dr.-Ing. Thomas Wintrich Система подачи топлива DipL-Ing, (FH) Rolf Ebert; Dr.-Ing, Ulrich Projahn; Ing. Dipl.-Betr.-Wirt (FH) Matthias Schmid]; Dr. tech. Theodor Stiрек Рядные ТНВД и их регуляторы частоты вращения Henri Bruognolo; DipL-lng. Ernst Ritter Распределительные ТНВД с управлением регулирующей кромкой и их модули uipl.-Ing. (FH) Helmut Simon; Prof Dr.-Ing, Helmut Tschoke Распределител ьные ТНВД с электронным управлением Ing, (grad.) Heinz No I d u г ft; Dr,-Ing, Uwe Reuter; Dipl.-lng. Nestor Rodriguez-Amaya; DipL-lng, (FH) Karl-Friedrich ROsseler; DipL-Ing.- Werner Vallon; Dip I,-Ing. Burkhard Veldtcn. Система Common Rail Dipl.-Ing. Ralf Isenburg; Dipl.-lng. (FH) Michael MGnzenmay, STZ-System und Simulationstechn i k „ Prof, H. Kull, Esslingen И н д и в и ду а л ьные м е ха н и ч е с к ие ТНВД, насос-форсунки и индивидуальные ТНВД с электромагнитным клапаном Dr.-Ing, Ulrich Projahn; Dipl,-Ing, Nestor Rodriguez-Amaya; Dr. tech. Theodor Stipek Распылители и корпуса форсунок DipL-lng. Thomas Kiigler Магистрали высокого давления Kurt Sprenger Электронное управление работой дизельного двигателя и блок управления Dr.-Ing. Stefan Bedier; Dipl.-lng. Johannes Feger; Dipl.-lng. Lutz-Martin Fink; Dipl.-lng. Wolfram Gerwing; Dip!.-Ing. (BA) Klaus Grabmaier; Dipl,-Ing. Martin Grosser; Dipl,-Inform. Michael Hemzelmann; DipL-Math. techn. Bernd Illg; Dipl,-Ing. (FH) Joachim Kurz; DipL-Ing, Felix LandhauGer; Dipl.-lng. Rainer Mayer; DipL-Ing. Thomas Nickels, MAN Nutzfahrzeuge AG Dr, rer- nat Diet mar Ottenbacher; DipL-lng. (FH) Andreas Wemer; Dipl,-lng. Jens Wiesner Датчики DipL-lng, Joachim Berger Обмен данными между электронными системами Dr.-Ing, Michael Walther Исполнительные механизмы DipL-lng. Werner Pape Оборудование станций технического обслуживания Hans Binder; DipL-Ing, Rainer Rehage; Rolf Wdrner Эмиссия отработавших газов DipL-lng. Eberhard Schnaibel Dipl.-lng. (FH) Hermann Grieshaber Системы очистки ОГ Priv.-Doz. Dr.-Ing. Johannes K, Schaller Законодательство по ОГ Dr.-Ing, Stefan Becher; Dr,-Ing, Michael Eggers Школа сервиса Bosch Gunter Haupt; Albert Lienbacher В подготовке киш и принимали участие и другие сотрудники фирмы Robert Bosch GmbH. Области применения дизельных двигателей Основные параметры Никакие другие двигатели внутреннего сгорания не применяются так широко, как дизели". Такая популярность объясняется, прежде всего, их высокой эффективностью и связанной с этим экономичностью. Наиболее важны следующие области пр имeiiei Iи я дизелей: *    стацио и арн ые силон ые а грегат ы; *    легковые и легкие грузовые автомобили; *    тяжелые грузовые автомобили; *    строительная и сельскохозяйственная техника; *    тепловозы; *    суда. Дизели имеют рядную или V-образ-ную компоновку. Они очень хорошо сочетаются с системами наддува воздуха, так как* в отличие от бензинового двигателя, здесь не возникает детонации (см. главу «Система подачи воздуха»). 1 Названы по имени Рудольфа Дизепя (1858-1913). который в 1В92 г. полечил свой первый патент на -новый рациональный тепловой двигатель*. Тем не менее потребовалось провести много экспериментов, прежде чем □ 1S97 г. в Аугсбурге устойчиво заработал первый дизель.
При использовании дизеля имеют значение следующие основные параметры: *    мощность двигателя; *    удельная мощность; *    безопасность и надежность эксплуатации; *    эксплуатационные расходы; *    экономичность в эксплуатации; *    совместимость с окружающей средой; *    комфорт; *    удобство компоновки в силовом отсеке. Конструкции дизелей меняются в зависимости от области их применения. Применение Стационарные силовые агрегаты Стационарные силовые агрегаты (например, для дизель-генераторов) в основном работают с фиксированной частотой вращения коленчатого вала. Двигатель и система питания в этом случае должны быть оптимально согласованы дли работы в постоянном режиме. Дизель для легкового автомобиля, оснащенный системой насос форсунок ^пример) 1.    Привод клепаное 2,    Hatoc-форсун ка 3.    Поршень с пальцем и шатуном 4,    Охладитель маддч вечного воздуха 5,    Нзсос системы охлаждения 6.    Цилиндр

|24С
* 1СЮ0 2000 3000 4000 мнН’1 Частота вращения коленчатого вала п
Регулятор частоты вращения коленчатого вала изменяет величину подачи топлива в зависимости от требуемой нагрузки, Чаще всего на стационарных агрегатах используется аппаратура впрыска топлива с механическим регулятором* В кач ест к*4 ста ци пн л р н ы \ м п гут та к же применяться двигатели легковых и грузовых автомобилей. В этом случае регулятор должен быть настроен соответствующим образом. Легковые автомобили и легкие грузовики Двигателю легкового автомобиля особенно необходимы плавность работы и хорошая «эластичность»* т. е. способность развивать высокий крутящий момен т в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала (рис. 1). В этой области больших успехов разработчики дизелей достигли как модернизацией самих двигателей „так и применением новых систем впрыска с электронным управлением. Таким образом, зависимости кривых мощности и крутящего момента в начале 90-х годов существенно изменились. Благодаря этому на легковых автомобилях используются быстроходные дизели с частотой вращения коленчатого вала до 5500 мим \ гамма которых простирается от 10-цилиндрового двигателя рабочим объемом 5000 см* для автомобилей высшего класса до 3-цилиндрового рабочим объемом 800 см' для малолитражных автомобилей. Сегодня дизели легковых автомобилей в Европе оснащаются только системами непосредственного впрыска топлива, так как расход горючею у них примерно на 15..20% меньше, чем у дизелей с разделенными камерами стран и я. Дизепь тяжелого грузового автомобиля, оснаще-чный системой Common fiaii (пример) 1,    Генератор 2.    Форсунка 3,    Аккумулятор топлива 4.    ТНВД 1000 1500 2000 2500 мин-1 Частота вращения коленчатого вала п
Эти агрегаты, почти повсеместно снабженные турбонагнетателями* развивают более высокий крутящий момент» чем аналогичные по рабочему объему бензиновые двигатели. Максимально возможная величина крутящего момента зависит в большинстве случаев от трансмиссии автомобиля и не определяется параметрами двигателя. Все более жесткие ограничения по нормам токсичности отработавших газов (ОГ) и постоянный рост мощности обусловили применение систем впрыска топлива сочень высоким рабочим давлением. Растущие ограничения содержания вредных веществ в ОГ требуют от разработчиков дизелей дальнейшего совершенство-вания конструкции, поэтому в будущем» особенно в области нейтрализации О П. следует ожидать новых изменений. Тяжелые грузовые автомобили Для тяжелых грузовых автомобилей прежде всего важна экономичность, поэтому здесь необходимо применять только дизели с системой непосредственного впрыска топлива (рис, 2), Частота вращения коленчатого вала этих двигателей достигает величины 3500 мин Ограничения норм токсичности ОГ для грузовых автомобилей также становятся все более жесткими. Это означает кяк кыгок и? требования к существующим системам впрыска, так и необходимость разработки новых систем очистки и нейтрализации ОГ. Строительная и сельскохозяйственная техника Б области строительных и сельскохозяйственных машин дизель давно нашел многообразное применение. При определении параметров этих моторов» кроме особенно высокого значения экономичности, разработчики обращают внимание на прочность» надежность и удобство обслуживания, Максимальная мощность и оптимизация шума здесь имеют меньшее значение, чем, например» на легковых автомобилях. На строительной и сельскохозяйственной технике используются дизели самой разнообразной мощности — от 3 кВт до величин, превышающих значения, характерные для тяжелых грузовых автомобилей. В строительных и сельскохозяйственных машинах по многих случаях jdvc еще применяются системы впрыска с механи- ЕГ Судовой дизель с индивидуальными ТНВД ческим регулятором, В отличие от других областей, где используются преимущественно двигатели жидкостного охлаждения, здесь широко распространена надежная и простая в эксплуатации система возду ш но го охлажден ия. Тепловозы Двигатели тепловозов конструктивно похожи на более крупные корабельные дизели, что обусловлено» в частности, длительным сроком их эксплуатации. Кроме того, они должны в крайнем случае работать на дизельном топливе худшего качества. Их типоразмеры охватывают область от больших дизелей грузовых автомобилей до средних судовых силовых агрегатов. Требования к судовым дизелям сильно различаются в зависимости от области применения. Имеются агрегаты высокой мощности» например для морских или спортивных катеров. В этом случае применяются четырехтактные среднеоборотные двигатели с частотой вращения коленчатого вала до 1500 мин , имеющие до 24 цилиндров (рис. 3). С другой стороны, большие двухтактные двигатели» имеющие вы-лышимичпииь» нахидят применение в условиях длительной эксплуатации. 1.    Нагнетатель воздуха 2.    Маковин а - мощность двигателя Ь - кривая сопротивления движению v - граница полной нагрузки
В1892 г. Рудольф Дизель (1858-1913) начал в Аугсбурге исследовательские работы, в основе которых лежала идея создания совершенно нового двигателя с воспламенением горючей смеси от сжатия, Через пять лет упорного труда, в 1897 г., был создан первый в мире действующий мотор такого типа, развивавший мощность 20 д. с. при 175 мин-1. Этот агрегат имел ряд преимуществ по сравнению с уже нашедшими распространение паровыми машинами и поршневыми двига* теля ми с воспламенением смеси от искры. Он расходовал заметно меньше относительно дешевого топлива и мог развивать значительно более высокую мощность. Изобретение Дизеля было быстро внедрено на судах и стационарных силовых агрегатах. Однако чем большее распространение находил дизельг тем более высокие требования предъявлялись к небольшим быстроходным двигателям с воспламенением топлива от сжатия. Самую большую проблему в создании высокооборотного дизеля представлял применявшийся в то время процесс подачи топлива, при котором оно вдувалось в камеру сгорания сжатым воздухом. Это ограничивало требуемое повышение частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, был необходим очень дорогой дополнительный компрессор, который не позволял уменьшить габариты и массу силового агрегата.
В конце 1922 г Роберт Бош решил замяться разработкой новой системы впрыска дизельного топлива. Уже в начале 1923 г. появилось более десяти различных проектов топливных насосов высокого давления (ТНВД). С середины 1923 г. проводились первые моторные испытания. Летом 1925 г. был наконец принят окончатель ный проект топливного насоса. В 1927 г. первые серийные ТНВД покинули завод в Штутгарте. Разработанная Бошем топливная аппаратура открыла перспективы широкого внедрения дизелей и позволила освоить новые области применения. В Германии, а затем и во всем мире стали очень популярными дизельные грузовики. Первым серийным легковым автомобилем с дизелем стал Mercedes-Benz 260D1936 г. (2580 см-1, 50 л. с.). Предвидение Рудольфа Дизеля сбылось. Этот ТНВД был создан й 1927 г. для опытном эксплуатации легкового автомобиля Stoewer. Двигатель рабочим объемам 2580 CMi; развивал мощность 27 л. с. (почти 20 кВт)
Эти большие низкооборотные дизели [п < 300 мин ') имеют нанвысший среди поршневых двигателей эффективный коэффициент полезного действия (КПД) — до 55%. В большинстве случаев они могут работать на недорогом мазуте, для чего, однако* ни борту судна требуется специальная подготовка топлива, В зависимости от качества его следует подогревать до высокой температуры (порядка !60аСК Только при таких условиях вязкость мазута уменьшается до значений, которые обеспечивают необходимую работу фильтров и насосов. На судах среднего водоизмещения часто применяются двигатели» которые, собственно, создавались для тяжелых грузовых автомобилей. В результате получается экономичный силовой агрегат» не требующий дополнительных затрат на разработку. При этом регулировки и настройки топливного оборудования должны быть изменены в соответствии с новыми условиями эксплуатации, Многотопливные дизели Для специального применения (например, использования на местности с нестабильной поставкой топлива или в военных целях) разрабатывались дизели, способные работать как на дизельном топливе, так и на бензине либо других альтернативных заменителях. К настоящему времени такие ди- яр л и утр а т и л и с r о т а кт у я п к н ос т кт п о -скольку они совершенно не укладываются в сегодняшние требования к эмиссии ОГ* а также не отличаются совершенными мощностными характеристиками. Сравнительные параметры Таблица 1 позволяет сравнить важнейшие параметры различных дизелей и бензи новых дви гател ей. У последних, оснащенных системами непосредственного впрыска топлива, среднее эффективное давление примерно на 10% больше, чем у приведенных в таблице двигателей со впрыском топлива во впускной трубопровод. При этом удельный расход горючего уменьшается на 25%. Степень сжатия у этих двигателей доходит до 13. Таблица 1 Sl Из среднего давле ИИЯ Р МОЖНО ВЫЧИСЛИТЬ удельный крутящий момент (Нм> по следующей формуле: СрайннТ&Льний ijpjMU’i -•-1-1 дн^с^лдй 4 бопщни.'ВДЫЧ до1*гогто/1ой Тип системы впрыска Т V р к х Е I 4! “ л fill ЭЕ i- ч с « С £ m f a n . j % ? Дизели Дпя легковых автомобилей: без наддува воздуха51 е наддувом воздуха* без наддува воздуха*' 220... 240 с наддувом воздуха4-5' Дли грузовых автомобилей без наддува воздуха4. с наддувом воздуха'” с наддувом воздуха^ Дпя строительной и сельскохозяйственной техники Дпя тепловозов 7 50... 1000 Судовые, 4-зактные 400.., 1500 Судовые, 2-тактные 160.,. 180 ! бензиновые двигатели Дпя легковых автомобилей; без наддува воздуха 4500... 7 500 с надувом воздуха 250. ..380 Для грузовых з&томобнлнзй 2500...5000 » Наименьший рас код топлива, 51 Двигатель с разделенным и камера ми сгораний. 41 Двигатель с системой непосредственного впрыска топлива. 51 Промежуточное о:*, лщждение наддувочного воздуха.
^ Аяиацион ные дизельные двигатели 20-м. - 30 * годов В 20-е — 30-е годы прошлого века предпринималось множество попыток адаптировать двух* и четырехтактные дизели для применения в авиации. Преимуществами дизелей наряду со сравнительно набольшим расходом топлива и низкой его стоимостью считались также меньшая пожароопасность и упрощенное обслуживание, связанное с отсутствием карбюраторов и системы зажигания. Применение воспламенения топлива от сжатия позволяло ожидать меньшую потерю мощности двигателя на больших высотах. При использовании бензиновых двигателей существовала опасность возникновения перебоев в искрообразова-нии. Основные проблемы при разработке авиационного дизеля заключались в его высокой механической и тепловой на гружен н ости, а также в сложности достижения стабильного качества горючей смеси на разных высотах. Самым удачным оказался авиационный двухтактный шестицилиндровый дизель junkers Jumo 205 с противоположно движущимися поршнями (см. рис.). После своего первого появления в 1933 г. он устанавливался на многих самолетах. Этот дизель, развивая взлетную мощность 645 кВт (880 л. с.,)г чаще всего применялся для перелетов на большие расстояния, например в Трансатлантической почтовой службе. В Двухтактный авиационный дизель Junlsers Jumo 205 С противоположно движущимися поршнями
Всего было изготовлено около 900 экземпляров этого надежного двигателя.
Система впрыска Jumo 206 для каждого цилиндра состояла из 2 секций топливного насоса и 2 форсунок, Давление впрыскивания составляло более 500 бар. Такая система впрыска во многом способствовала внедрению Jumo 205. С использованием этого опыта в 30-е годы началась разработка авиационного бензинового мотора с непосредственным впрыском топлива. На основе Jumo 205 в 1939 г. был создан двигатель Jumo 207 той же взлетной мощности, предназначенный для полетов на больших высотах. Благодаря турбонаддуву самолеты с этими моторами достигали высот до 14 ООО м. Вершиной технического развития авиационных дизелей стал созданный в начале 40-х годов экспериментальный 24-цилиндровый двигатель Jumo 224 с противоположно движущимися поршнями развивавший взлетную мощность 3330 кВт (4400 л. с,). В этом Х-обрэзном двигателе блоки цилиндров были расположены и форме креста, а поршни действовали на четыре коленчатых вала. Другие производители также создали ряд авиационных дизелей, которые, однако, так и не вышли из экспериментальной стадии. Позже интерес к авиационным дизелям уменьшился из-за совершенствования бензиновых двигателей вы со кой мощности с системами впрыска бензина, Дизель — это двигатель с внутренним смесеобразованием и воспламенением горючей смеси от сжатия* Необходимый для процесса сгорания воадух сильно сжимается в камере сгорания, в результате чего в ней создается высокая температура. Под ее действием впрыскиваемое н камеру сгорания дизельное топливо воспламеняется и запасенная в нем химическая энергия преобразуется в цилиндре через теплоту в механическую работу, Основы работы дизельного двигателя
Дизель — это двигатель внутреннего сгорания с высокоэффективным КПД (более 50% в крупных низко оборотных версиях). Связанные с этим низкий расход топлива и низкая токсичность О Г и уменьшенный предварительным впрыском шум придают этим силовым агрегатам большое значение. Дизель особенно адаптирован к наддуву воздуха, что не только повышает выходную мощность и коэффициент полезного действия, но иг кроме того» уменьшает содержание вредных веществ в ОГ и снижает шум сгорания. Для сокращения эмиссии NQX в легковых и грузовых автомобилях часть О Г возвращается во впускной тракт двигателя (рециркуляция ОГ), Чтобы получить еще более низкие выбросы NOx+ возвращаемые ОГ могут охлаждаться. Дизели работают как по двухтактному, так и по четырехтактному принципу. Сегодня на автомобилях использукжн преимущественно четырехтактные дизели. Принцип действия Дизельный двигатель может быть одно-или многоцилиндровым. При сгорании тошшвовоздушиой смеси в камере сгорания повышается давление, под действием которого поршень 3 (рис. 1) начинает возвратно-поступательное движение в цилиндре 5. Этот принцип действия дал мотору наименование «поршневой двигатель». Шатун 11 превращает возврат но-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала 14. Маховик 15 на коленчатом валу облегчает переход поршней через мертвые точки и сглаживает неравномерность вращения, возникающую из-за последовательного сгорания топливовоздушной смеси в отдельных цилиндрах. Чегырехцилиндровый дизель без вспомогательных агрегатов <сяеада|
1.    Распределитель НЫЙ БЕЛ 2.Клапан
3.    Поршень 4.    Система впрыска 5.    Цилиндр 6.    Система |>ецирн.у лйции ОГ 1. йпу^кмпй трубопровод 8,    Нагнетатель наздука |в данном случае — турбонагнетатель;' 9.    Бып>ч:кной колле ктрр 10.    Система охлаждения 11.    Шатун 12.    Система смазки 13.    Блон цилиндров 14.    Коленчатый вал 15.. Мама и ч а впуск D смятие q - рабочий ход <1 выпуск 1.    Впускной раелре делительный вел 2.    Форсунка 3.    йпугкнпй кгаялян 4.    Выпускной клапан 5.    Выемка в днище поршни 6.    Поршень 7.    Стенка цилиндра 8.    Шатун 9.    Коленчатый вал 10. Выпускной распре делительный вал а - угол поворота копенчашго вала й - диаметр цилиндра М - крутящий момент s - ход поршня V. - СИ&ЬвМ камеры сгорания ¥ь - рабочий D&bttM ВМТ - верхняя мереная точка поршня НМТ - нинчня-р мертвая точна поршня
Рабочий цикл четырёхтактного дизеля
НМТ
вт

Четырехтактный процесс В четырехтактном дизеле (рис. 2) клапаны механизма газораспределения управляют впуском воздуха и выпуском ОГ, Они открывают или закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, Каждый впускной и выпускной канал может иметь один, два или три клапана. Первый такт - впуск (а) поршень находящийся в верхней мертвой точке (ВМТ), движется вниз и увеличивает объем цилиндра. Дроссельная заслонка отсутствует, и воздух через открытый впускной клапан 3 поступает непосредственно в цилиндр, В нижней мертвой точке (НМТ) поршня объем цилиндра достигает своего максимального значения (V'h+VVh Второй такт - сжатие (Ь) Клапаны механизма газораспределения закрыты. Движущийся поршень сжимает заключенный в цилиндре воздух, который» сообразно степени сжатия (от 6 у больших двигателей до 24 у двигателей легковых автомобилей), нагревается до высокой температуры, максимально доходящей до 900°С В конце процесса сжатия форсунка впрыскивает топливо в разогретый воздух под высоким давлением (в настоящее время приблизительно до 2000 бар).
В ВМТ поршня объем цилиндра достигает минимального значения (объем камеры сгорания V ). Третий такт - рабочий ход (с) После задержки воспламенения (несколько градусов угла поворота коленчатого вала) начинается рабочий ход. Тонко распыленное дизельное топливо воспламеняется в сильно сжатом горячем воздухе в камере сгорания и сгорает. Вследствие этого заряд топливовоздушной смеси в цилиндре продолжает разогреваться дальше и давление в цилиндре поднимается еще выше. Освобожденная при сгорании энергия определяется ко-л и чество м в пр ысн у то го toi г л и на (качественное регулирование). Иод действием давления поршень движется вниз, при этом тепловая энергия преобразуется в к и нет i \ ческ ую. К рнвош ипно- шаг у н и ы й меха и изм преобраз у ет к и не ти ч еск ую энергию поршня и энергию вращения коленчатого вала. Четвертый такт - выпуск (d) Уже незадолго до НМТ поршня открывается выпускной клапан 4. Находящиеся под давлением горячие газы начинают выходить из цилиндра. Движущийся вверх поршень вытесняет остальные ОГ После двух оборотов коленчатого вала новый рабочий цикл начинается с такта впуска.

Кулачки впуска и выпуска распределительного вала служат для открытия и закрытия клапанов. У двигателей с одним распределительным валом движение от кулачков чаще всего передается на клапаны с помощью коромысел. Фазы газораспределения и ключ а ют к себя моменты открытия и закрытия клапанов по отношению к положению коленчатого кала (рис, 4)» поэтому они указываются в градусах угла поворота коленчатого вала. Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатым ремнем» цепью или набором шестерен. При четырехтактном процессе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала, поэтому распределительный вал вращается с вдвое меньшей частотой* чем коленчатый, 11ередаточное отношение между коленчатым и распределительным валами составляет, таким образом, 2:1* При переходе от такта выпуска к такту впуска все клапаны некоторое время открыты одновременно — этот момент называется перекрытием клапанов. При этом оставшиеся в камере сгорания ОГ вытесняются свежим зарядом воздуха в выпускной коллектор* одновременно ох- ЛАЖДАЯ ЦШШПДр.
Диаграмма фаз газораспределения 4 - тактного дизел я
АО выпускной клапан открыт AS выпускной клапан закрыт ВВ - нача.гю сгорании Eb впускной клапан открыт Е$ впускной клапан закрыт EZ - момент начала впрыскивания СЭ перекрытие клапанов А выпускной клапан Е - впускной кпапан
Диаграмма повышения тнмперагуры при сжатии ВМТ Ход поршня НМТ Сжатие Зная рабочий объем Vh и объем камеры сгорания V. можно определить степень сжатия г:: Величина степени сжатия н двигателе оказывает решающее влияние на: •    процесс холодного пуска; •    развиваемый крутящий момент; •    расход топлива; •    шумность работы дизеля; •    эмиссию ОГ. В зависимости от конструкции двигателя и типа смесеобразования степень сжатия дизелей для легковых и грузовых автомобилей составляет £ = 16...24. Эта величина значительно выше, чем у бензинового мотора (с = 7..ЛЗ), Из-за ограниченных антидетонационных свойств бен-зина топливовозлушная смесь при высоком давлении сжатия в камере сгорания и возникающей при этом высокой температуре самовоспламенялась бы неконтролируемым образом. Воздух к дизелях сжимается до 30...50 бар в двигателях без наддува и до 70..Л50 бар в двигателях с наддувом. Температура при этом достигает 700,..900°С (рис. 3). Температура вое» пламенения для легковоспламеняющихся компонентов дизельного топлива составляет около 250°С, Мощность и крутящий момент Крутящий момент Шатун благодаря конфигурации колен-чат о го вала п ревращает возв рат н о - п о-ступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Таким образом, сила, с которой расширяющаяся смесь газов давит на поршень, создает и а кр и в о ш и пс к ру тя щ и й мо -мент. Развиваемы и четырехтактным двигателем крутящий момент М определяется уравнением: где Уи - рабочий объем двигателя,^ - среднее эффективное давление на поршень, л 3 Л 4159. Среднее эффективное давление у небольших дизелей с наддувом* применяемых на легковых автомобилях, достигает величины 8.,.22 бар. Для сравнения: бензин ов ы е д в и гател и хара ктери з у юте я уровнем среднего эффективного давления 7..J 1 бар. М а кс и ма л ь н ы и к руггя щи и м оме i \ т М|Ш> который может развить двигатель, и 1 Аределн fi к. я cl и кин l 1 р у к ц| it: л (не;! ич J1 * ной рабочего объема, наличием системы наддува воздуха и т. д.). Соответствие крутящего момента условиям дорожного движения обеспечивается в основном изменением расходов воздуха, топлива и качеством смесеобразования. Пример зависимости мощности и крутящего моглента от частоты вращения коленчатого вала для дизелей рабочим объемом 2,2 л дву* легковых автомобилей /'-fi.:-'--.;: а кривая мощности ь кривая крутящего момента 1.1968 г. выпуска 2.1998 г. выпуска Мим максимальный крутящий МО мент Р.,_ - номинальная мощность пм>и - номинальная частоте враще ния коленчатого вала
Крутящий момент возрастает с увеличением частоты п вращения коленчатого вала до максимальной величины крутящего момента ,W г (рис. 1), С да л к н ей 111 и м л о вы 11 и е м част оты вра -щення крутящий момент снова уменьшается . Модернизаци я л ни гателей на -п рак ле на на то* ч то б ы м а кс и м а л ь и ы й крутящий момент развивался при частотах вращения менее 2000 мин :, так как в этих границах расход топлива уменьшается, а езда становится более ко мф ортн о и бла г одаря ул уч ш ei г 11 ю динамики разгона. Мощность Развиваемая двигателем мощность Р(.работа, произведенная за определенное время) увеличивается с ростом крутящего момента М и частоты п вращения коленчатого вала: Р = 2 • л ■ и ■ М. На рис. 1а показано сравнение дизелей выпуска 1968 и 1998 годов с типичной зависимостью мощности от частоты вращения коленчатого нала. Мощность двигателя возрастает с увеличением частоты вращения до тех пор, пока не достигнет номинальной величины Р при иоми- 1ШМ *■ налы i он часто те и HOw., Ха рактер! ictxikji мощности и крутящего момента двигателя внут ре н него с гора ни я обус ла в л j i ва ют необходимые в эксплуатации параметры коробки передач. Из-за более низких номинальных частот вращения коленчатого вала дизели имеют более низкую литровую мощность (без наддува. — Ред.Х чем бензиновые двигатели. Современные дизели для легковых автомобилей поддерживают номинальную частоту вращения коленчатого вала в диапазоне 3500.., 5000 мин . В
4 ВМТ    НМТ Объ^м над поршнем
Рис. з W
^зознтроличе ■ стае сжатие изохорический подвод теппр изобарический подвод тепла изоэнтропиче-ское расширение иэокоричесний теплоотвод тёпло, уходящее при газообмене теплота сгорания при постоянном давлении теплота сгорания при постоянном объеме ■ теоретическая работа
Коэффициент полезного действия Рабочая диаграмма (p-V-диаграмма) Работа W дизеля является функцией давления и соответствующего изменения рабочего объема. Она изображается в виде рабочей диаграммы в координатах давления и объема (сокращенно p-V-диаграмма). Цикл Зайлигера Цикл Зайлигера (рис. 1) описывает идеальный термодинамический цикл и тем самым определяет теоретически достижимую работу дизеля. Целью совершенствования двигателя является максимальное приближение реального процесса к циклу Зайлигера, В этом идеальном цикле используются следующие допущения:
идеальный газ; постоянная теплоемкость; мгновенный подвод и отвод теплоты; отсутствие потерь на газообмен.
Термодинамический цикл Зайлигера для дизеля
V
Площадь в p-V-диаграмме соответствует теоретической работе W, которая производится в рабочем цикле. Б частности, протекают следующие процессы: Изоэ н троп и нес те сжат ие (1 -2) При изоэнтропическом сжатии (сжатие при постоянной энтропии, т е, без теплообмена) давление в цилиндре возрастает, в то время как объем уменьшается, Изохорический подвод теплоты (2-3) Смесь начинает гореть. При этом происходит подвод теплоты при постоянном объеме (изохора). Давление возрастает. Изобарический подвод теплоты (3-3*) Дальнейший подвод теплоты (qBp) происходит, когда поршень уже движется вниз (объем увеличивается), давление при этом остается постоянным (изобара). Изознтропическое расширение (3'—4) Поршень идет дальше к нижней мертвой точке. Теплообмена нет. Объем увеличивается, Изохорический отвод теплоты (4-1) П pjrl 1 лдиибмсмс UL i d, 1 ич nut 1 си ли О WDO-дится [qj. Эго происходит при постоянном объеме (бесконечно быстро и полно). Вместе с тем снова наступает исходное состояние и начинается новый рабочий цикл. Действительный никл Действительный цикл также может быть представлен в виде p-V-ди а граммы (индикаторная диаграмма» рис* 2). Индикаторная работа — это плошадь внутри верхней кривой (WM). К ней у двигателей с наддувом необходимо добавить площадь газообмена (WJ* так как сжатый нагнетателем воздух давит на поршень в направлении его НМТ. Часто находит применение и отображение давления по углу поворота коленчатого вала (рис. 3).
Действительный цикл работы дизеля с наддувом воздуха на индикаторной р-^-диаграмме (зарегистрировано датчиком давлений) АО - аы пуснной клапан открыт AS - выпускной клапан закрыт ВВ начало сгорания ЕО впускной клапан открыт ES - впускной клапан закрыт ри - давление окружающей ВМТ Объем над поршнем
СРЕДЫ pL - давление наддува воздуаа рг - максимальное давлениен цилиндре Ve - объем камеры сжатий Vj. - рабочий ойъем Ww - полезная рыбо^ W,, - работа газообмена (при наддуве воздуха i В Протекание кривой давления в цилиндре дизеля с наддувом воздуха, в координатах «давление — угол поворота коленчатого вдлв> (р-а-диаграмма) Угол поворота коленчатого вала 180е    360°    540*    720' Рис, 3
АО - выпускной клапан открыт AS - выпускной клапан закрыт 08 - начале сго-рани-и ЕО - впускной клапан открыт ES впускной кла<пан закрыт р„ - давление окружающей среды рл максимальное давление в цилиндре ЕО
Коэффициент полезного действия Эффективный КПД дизеля определяется следующим образом: где IV - эффективная работа на махови-ке двигателя, VVH - энергосодержание вп р ыск и ваемого то пли ва. Этот общий КПД может быть определен как произведение отдельных КПД (рис, 4), которыми описываются все потери: V. = % ’ % ’ Теоретический КПД qlb ?/lh является теоретическим КПД цикла Зайлигера и описывает теоретическую работу, отнесенную к теплотворной способности топлива, которая у дизеля составляет 42,5 МДж/кг. Уже указывались граничные условия этого идеального цикла: •    идеальный газ; *    постоянная теплоемкость; •    бесконечно быстрый подвод и отвод теплоты; *    отсутствие потерь на газообмен. Относительный КПД дейишикзлыил и цикле! и выииким давлением КПД f]Q описывает отношение реально замеряемой работы в цилиндре (индикаторный цикл), совершаемой в результате создання давления в цилиндре* к работе теоретического цикла (рис. 2). Этот КПД включает потерн теплоты и потери на га Дизели онень сильно различаются по размерам и области применение. Отсюда следуют различия в их эффентивгюсти. Наи больший КПД достига ется большими тихо годными дизелями ?7(, - теоретичесний КПД (изменяется в зависимо сти от степени сжатия г и ноэф фициента избыт ка воздуха к) - относительный КПД дейстеи тельного цикла с высоним давлением ут, - механический КПД
В
Диаграмма потерь и полезной работы автомобильного дизеля при полной нагрузке
Полезная работа1 30-„45% /;т=75...90% /7В=75.. .81}% ^7№*5О...60% зообмен. Граничными условиями являются: •    реальный газ; •    тепловые потери; •    конечная скорость подвода и отвода теплоты; •    переменная теплоемкость. Все параметры смесеобразования сильно влияют на процесс сгорания и, таким образом» на его совершенство. Механический КПД ifm Механический КПД учитывает механические потери на трение, включая потери на привод вспомогательных агрегатов, относительно индикаторного цикла. Он,таким образом, отражает картину работы реального двигателя. Трение и потерн на привод агрегатов возрастают с увеличением частоты вращения коленчатого вала. Потери при номинальной частоте вращения коленчатого вала состоят из потерь на трение: •    поршней и поршневых колец (около 50%); •    в подшипниках (около 20%); •    в насосе системы смазки (около 10%); •    в насосе системы охлаждения (около 5%); •    в приводе клапанов (около шчь), •    в насосах системы питания (около 5%). К этому также необходимо добавить потери на привод механического нагнетателя, вентилятора, генератора и прочего навесного оборудования. Сравнение дизельного и бензинового двигателей Более высокий эффективный КПД дизеля по сравнению с обычным бензиновым двигателем вызван следующими причинами: •    более высокая степень сжатия (соответственно большая площадь индикаторной диаграммы); •    высокий коэффициент избытка воздуха (с возможностью гетерогенного внутреннего смесеобразования); •    отсутствие дроссельной заслонки — т. е. отсутствие потерь на дросселирование в режиме частичных нагрузок. Режимы работы Пуск двигателя охватывает следующие 11 ро I j,ec с ы: г I ро к ру ч и н а н ие с тартером кривошипно-шатунного механизма, воспламенение смеси it цилиндрах и увеличение оборотов коленчатого валя до режима холостого хода. Разогретый в ходе с жат 11 я воздух до л же н вое п л а мен и т ь впрыснутое топливо (начало сгорания). Необходимая для воспламенения дизельного топлива минимальная температура составляет около 250°С. Эта температура должна гарантироваться с необходимой надежностью при н из ко й ч а стоте вра щен ия колен ч ато го вала» низких температурах окружающей среды и низкой температуре охлаждающей жидкости (холодный двигатель). Чаще всего быстрый пуск дизеля ос-лож ня ется н ижепере ч и слен и ым и при чинами, * Чем ниже частота вращения коленчатого вала, тем ниже конечное давление сжатия и соответственно конечная температура (рис, П. Причинами этого являются утечки заряда, которые происходят в зазорах поршневых колец между поршнем и стен-шй цшшндр» а нпчже из-за еще не обра зов а вшей ся первой ач ал ьной масляной пленки. Из-за потери тепла во время сжатия максимум температуры сжатия приходится на угол за несколько градусов до ВМТ (угол термодинамических потерь, рис. 2). *    На холодном двигателе происходят л н л ч и тел h н hie потерн тепля ня такте сжатия* У двигателей с разделенными камерами сгорания эти потери особенно высоки из-за большей поверхности камер сгорания, *    Из-за увеличенной вязкости моторного масла при низкой температуре пуск осложняется повышенным механическим трением н кри-к охв I и п но-1 пату н и ом меха ! i j гзм е, *    Частота вращения вала стартера особенно снижается из-за падающего на холоде напряжения аккумуляторной батареи. *    При низких температурах в неподготовленном к зимним условиям эксплуатации топливе может криста лл и зов ать ся i гарафи н, Чтобы компенсировать эти проблемы, желательно предпринять некоторые действия. Решение проблем с топливом При пимощи пидшрева филы ра или непосредственно самого топлива (с 24, рис, 3) Зависимость давления и температуры окончания сжатий от частоты вращении колончатого вала
Зависимость текущей температуры сжатия от угла поворота коленчатого нала £ 100 100” 80* 60* 40° 20* ШТ Угол поворота коленчатого вала до ВМТ
Двигатель: 6-цилиндровый дизель гргузовога автомобиля с системой влрысна Common Rail. Режим эксплуатации: л *1-400 об/мин--, нагрузка — 50 %. Изменение- продолжительности впрыскиваний а дайнам случае производится путем изменений давлений впрыскивания.
t9 - температура окружающей среды (г - температура воспламенений дизельного топлива ат угол термодика мически* потерь и« 200 мин-- можно решить проблему образования к ристал лов j I ара фи на. Кроме того, нефтяная промышленность выпускает топливо, предназначенное для использования в условиях холодного времени года. При использовании такого «ЗИМНЕГО» ТПП.ПИЛЯ НГЧ Н№бхОрМОС1И добавлять в него керосин, обычный бензин или специальные добавки (см. главу «Дизельное топливо»). Системы пред пуск ного подогрева При непосредственном впрыске топлива облегчение пуска дизеля частично достигается подогревом воздуха во впускном тракте (грузовые автомобили) или применением свечей накаливания (легковые автомобили), У двигателей с разделенными камерами сгорания в предварительных и вихревых камерах применяются исключительно свечи накаливания. Во всех случаях облегчаются испарение топлива и подготовка рабочей смеси, а также обеспечивается надежное ее воспламенение. Исправные свечи накаливания требуют нескольких секунд п р ед ва ри тел ь но го и а гре в а „ ч то делает возможным быстрый пуск (рис, 4) дизеля. Кроме того, последнее поколение свечей накаливания имеет более низкую температуру нагретого состояния, что позволяет им дольше сохранять эту температуру. Это снижает как уровень эмиссии О Г* так и уровень шума работы прогретого двигателя. Материал спирали свечей: 1г Николь (саеча нанв л*ивания S RSK) 2. Железо кобальтовый еллав (свеча накапиаания GSK2 второго поколения)
1,    Топливный бак 2,    Устройство для подог рейв топлива 3,    Топливный фильтр 4,    Топливный насос высокого давления (ТНВД)
Изменение параметров впрыскивания Одним из условий облегчения пуска является увеличение стартовой цикловой подачи топлива для компенсации потерь на конденсацию и утечки, а также д л я п о в ы ш евин кру тя ще го м о м е и т а двигателя в прогретом состоянии. Другим условием является установка раннего момента начала впрыскивания для компенсации задержки воспламенения и обеспечения воспламенения в области ВМТ поршня, т, е. при наибольшей температуре конца сжатия. Оптимальный момент начала впрыскивания по возможности необходимо устанавливать с максимальной точностью. Слишком рано впрыснутое топливо осаждается на холодных стенках цилиндра, Из этого количества испаряется лишь малая доля» так как температура заряда воздуха еще слишком низка, |П|Х>те*ание па вымени кривых температурь) двухенеч^й накали нання ® неподвижном воздухе Время f При слишком позднем впрыскивании топлива воспламенение происходит на такте расширения, и поршень приобретает слишком малое ускорение. Для наи лучшего распыли ван и я топлива и распределения его по камере сгорания система впрыска должна обеспечить соответствующую дисперсность распиливания для быстрого и качественного смесеобразования (см. также главу «Основы д из ель н ого в «1 ры ски ван и я »). Нулевая нагрузка Нулевой нагрузкой называют все рабочие режимы двигателя, при которых он преодолевает только свое внутреннее трение и не развивает никакого крутящего момента, В этом случае педаль подачи топлива (в дальнейшем будет использоваться. более употребимый термин «педаль газа») может занимать любое положение. Возможна также любая частота вращения коленчатого вала* вплоть до срабатывания ограничителя частоты вращения. Холостой ход Холостым ходом называют режим с минимальной частотой вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке. Педаль газа в данном случае находится к свободном состоянии. Двигатель не развивает никакого крутящего момента» преодолевая лишь внутреннее трение. В некоторых изданиях вся область с нулевой нагрузкой называется областью холостого хода. Наивысшая частота вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке (г. е. частота» ограничиваемая регулятором) называется максимальной частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу. Полная нагрузка При полной нагрузке педаль газа полностью нажата или регулятор работает самостоятельно, ограничивая максимальное количество подаваемого топлива. Двигатель в стационарном режиме работы развивает максимально возможный крутящий момент. При нестационарном режиме (с ограничением давления надцува) дизель в зависимости от имеющегося в наличии воздуха выдает максимально возможный (более низкий по сравнению со стационарным режимом) крутящий момент полной нагрузки. Доступен весь диапазон частоты вращения — от холостого хода до номинального значения. Частичная нагрузка Частичная нагрузка охватывает все области между нулевой и полной нагрузками. Двигатель выдает крутящий момент между нулевым значением и максимально возможн ыми в ели чинами. Частичная нагрузка в режиме холостого хода В этом особенном случае регулятор поддерживает частоту вращения холостого хода. Двигатель развивает крутящий момент, величина которого может доходить до значения полной нагрузки. Нижняя область частичных нагрузок В данном рабочем диапазоне величины расхода топлива особенно благоприятны по сравнению с бензиновым двигателем. Стук, который отмечался на более ранних моделях, особенно на холодном двигателе» у дизелей с предварительным впрыском топлива практически отсутствует. Конечная температура сжатия — как описано в разделе «I Гуск> — при низкой частоте вращения коленчатого вала и небольшой нагрузке сравнительно мала. По сравнению с режимом полной нагрузки камера сгорании относительно холодная (даже на прогретом двигателе), так как тепловыделение и вместе с этим повышение температуры невелики. Разогрев камеры сгорания происходит медленно. Особенно это касается дизелей с вихревой камерон и с разделенным и камерами сгорания, так как к лтнх случаях потери тепла особенно велики из-за большой поверхности теплоотвода. При небольшой нагрузке и предварительном впрыскивании топлива за один цикл в камеру сгорания подается несколько кубических миллиметров топлива, В этом случае особенно высоки требования к точности задания момента начала впрыскивания. Так же, как и при пуске, наибольшая температура сгорания в режиме холостого хода возникает только вблизи ВМТ поршня. Момент начала впрыскивания должен определяться очень точно. Во время фазы задержки воспламенения следует впрыскивать лишь небольшую часть цикловой подачи, так как мае-са топлива, находящегося в камере сгорания к моменту воспламенения» определяет скорость повышения давления в цилиндре. Шум сгорания непосредственно зависит от степени повышения давления. Чем она выше, тем отчетливее проявляется шум. Предварительный впрыск около 1 мм- топлива сводит задержку вое п л а м с нения ос нов н о й дол и ц и к л он ой подачи практически к нулю и тем самым существенно уменьшает шум сгорания (см. главу «Основы дизельного впрыскивания»). Принудительный холостой ход В прин удI !тель но м режи ме дыггатель приводится трансмиссией (например, при движении под уклон). Стационарный режим Развиваемый двигателем крутящий момент соответствует требуемому. Частота вращения коленчатого вала остается неизменной. Нестационарный режим Развиваем ы й двигателем к р утя щ j гй м о -мент не соответствует требуемому. Частота вращения коленчатого вала изменяется. Переход между режимами Работа двигателя может описываться полями характеристик. Если изменяются, например, нагрузка, частота вращения коленчатого вала или положение педали газа, двигатель изменяет свое рабочее состояние (например, частоту вращения коленчатого вала, крутящий момент и т.д.). Поле характеристик на рис. 5 показывает пример того, как изменяется частота вращения, если усилие нажатия педали газа изменяется с 40% до 70%.
В данном поле характеристик работа двигателя переходит из рабочей точки А через полную нагрузку (В-С) в новую рабочую точку D, соответствующую частичной нагрузке. Там потребная и отданная двигателем мощность сравниваются. Частота вращения коленчатого вала повысилась с величины п, до величины пг>ш
Пример характеристики цикловой подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого оала и положения педали газа
Условия эксплуатации
Использование дизеля основывается на нескольких типичных для процесса зависимостях. Топливо впрыскивается непосредственно в горячий и сильно сжатый воздух, где самовоспламеняется. Поэтому, в отличие от бензинового двигателя, процесс работы дизеля связан не с границами воспламеняемости (т. е, с заданным коэффициентом избытка воздуха А)* а с гетерогенностью топливовоздушной смеси. При имеющемся постоянном воздушном заряде в цилиндре двигателя регулируется только количество подаваемого топлива.
Системе впрыска отводится главная роль в функционировании двигателя. Она должна обеспечивать дозирование и равномерное распределение топлива по всему заряду, к тому же при любых нагрузках. Кроме того, должны учитываться давление и температура поступающего воздуха. Таким образом, каждый рабочий режим требует фиксированной цикловой подачи топлива;
•    в нужный момент:
•    при соответствующем давлении;
•    с соответствующим протеканием по времени;
•    в определенных зонах камеры сгорания.
При дозировании топлива вместе с требованием оптимального смесеобразования должны учитываться также обусловленные двигателем и соответственно транспортным средством зксплуатаци-онные ограничения:
*    пс? выбросу вредных веществ (например* граница дымления);
*    по давлению сгорания;
*    по температуре ОГ;
*    по частоте вращения коленчатого вала и крутящему моменту двигателя;
*    по границам нагрузки, специфичным для данного транспортного средства или определяемым прочностью деталей дизеля.
Ограничение дымности и вредных выбросов
Законодатель предписывает ограничен и я по эмиссии вредных веществ и максимальной непрозрачности ОГ. Эти ограничения различны в зависимости от типа транспортного средства (например, для легковых или грузовых автомобилей) и государства» где они применяются* В то время как у легкового автомобиля сертифицируется только нижняя область на-грузки, у грузовиков рассматриваются почти все режимы.
Сравнение зависимости мощное «и и крутящего момента он частоты вращении коленчатого вала для бензинового двигателя и дизеля
1000    2000    3000    4000    5000
Частота вращения коленчатого вала п
МИН"
а кривая мощно сти b - кривая крутя це го моменте 1.    Четырехциг индро-вый дизель раоо чим объемом 2.2 л с системой влры= ска Common Rai l 2,    Пятицилиндровый бензиновый двигатель рабочим объемом 2,3 л - мексимэльный крутящий момент Рм - номинальная мощность Основная часть вредных выбросов состоит из частиц сажи (черный дым). Так как значительная часть процесса смесеобразования протекает во время сгорания» локальное переобогаддение уже при среднем избытке воздуха приводят к усилению образования дыма. Состав смеси на законодательно установленной границе дымления при полной нагрузке определяет1 степень использования воздушного заряда. Ограничение давления сгорания Сгорание после воспламенения частично испарившегося и перемешанного с воздухом топлива при высокой степени сжатия происходит с высокой скоростью и высоким первым пиком тепловыделения (если не было предварительного впрыскивания). Такой процесс называют жестким сгоранием. При этом возникают высокие максимальные давления сгорания, поэтому конструкция дизелей имеет повышенную прочность. Усилия, возникающие при сгорании, вызывают циклические нагрузки конструктивных элементов двигателя, Долговечность двигателя и трансмиссии, а также их размеры ограни- пгшстл .Д1 * 11 у с 1 и jm у л * юелпппи у ,дс№/|£ппн сгорания и тем самым величину подачи топлива. Ограничение температуры ОГ Высокая тепловая нагрузка конструктивных элементов двигателя, окружающих горячую камеру сгорания, теплостойкость выпускных клапанов, а также выпускной системы и головки цилиндров ограничивают температуру О Г дизеля. Ограничение частоты вращения коленчатого вала Избыток воздуха в дизеле и регулирование режимов его работы количеством подаваемого топлива означают, что мощность при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит, в сущности, только от величины подачи топлива. Если последнее подается таким образом, чтобы соответствующий крутящий момент не уменьшался, то частота вращения коленчатого вала будет увеличиваться. Если подачу топлива при прохождении максимальной допустимой частоты вращения не уменьшать, то двигатель «идет вразнос »t т. е. может разрушиться. В связи с этим у дизеля необходимо ограничивать величину допустимой частоты вращения коленчатого вала, Необходимо, чтобы определенная частота, независимо от нагрузки, выдерживалась постоянной и со-ciTDtKTBtHifo оставалась г» допустимых пределах. Для этого применяют всере-жимный регулятор частоты вращения. ЗавмСимость циклоном подучи топлива От частоты ндещ&ния коленчатою вала и наируэки на двигатель с дштйлнительнйй коррекцией по температуре и давлению а гмооферного воздуха ход
Полная нагрузка
Двигатель с наддувом воздуха
Двигатель Выравнивание
без наддува воздуха Атмосферная коррекция Снижение величины цикловой подачи топлива i-т—- Температурная коррекция
Холостой При использовании дизеля в качестве силового агрегата транспортного средства частоту вращения коленчатого вала должна свободно выбираться водителем с помощью педали газа. При нагружении двигателя или отпускании педали газа эта частота до остановки двигателя не может упасть ниже частоты холостого хода. Регул и рую щ и е си стем ы п одраздел я -ют на: •    всережнмный регулятор, который регулирует работу двигателя на всех режимах; *    двухрежимный регулятор* который ограничивает только минимальную и номинальную частоты вращения коленчатого вала. В промежуточной области частота вращения коленчатого вала задается педалью газа. При учете всех упомянутых требований можно установить для рабочего диапазона двигателя ноле характеристик, Это поле (рис. 2) показывает зависимость количества топлива от частоты вращения и нагрузки, а также определяет необходимые коррекции подачи топлива по температуре и давлению атмосферного воздуха. Ограничения по высоте над уровнем моря и наддуву Параметры подачи топлива задаются, как правило,для высоты на уровне моря, т. е. Динамика улучшения параметров дизелей для легковых автомобилей среднего класса Пгцзаьштры дмтлМ ■■ Максимальный крутящий момент самых крупных дазелвй (H-m'I I 1 Максимальный крутящий момент самых малых дизелей <Н'М) Е А‘! номиналы зал мдацмаать самых крупных дизелей (мВт) I I Номинальная мощность самых малых дизелей <кВт) 1953 1961 196В 197Б 19В4 1995 2000 Год выпуска сравниваемых дизелей величина мощности приводится к этому уровню. Если двигатель будет работать на больших высотах, количество топлива должно корректироваться в соответствии с барометрическими показаниями высоты. Как контрольное значение принимается снижение плот ногти воздуха около 7% на 1000 м высоты над уровнем моря. Чтобы выполнялись ограничения по дымности, подачу топлива соответственно нужно сокращать, У двигателей с наддувом на и од немце цилиндров в нестационарных режимах несколько меньше» чем в стационарных» на которые рассчитана максимальная подача топлива. Поэтому расход топлива необходимо уменьшать соответственно меньшему расходу воздуха (полная нагрузка» ограниченная давлением наддува)^ как и при высотной коррекции. Возможности совершенствования Улучшенные системы впрыска при соответствующей регулировке и улучшении наполнения цилиндров дают возможность более точно соблюдать предписанные ограничения и при этом повышать удельную мощность двигателя (рис* 3 и 4)- Рис,
дизели с непосредственным впрыском топлива бензиновые дви гатели
Частота вращений коленчатого вала и крутящий момент двигателей легковых автомобилей, соответствующих нормам токсичности D3 Удельная номинальная мощность Система впрыска УII ом я н у ты е в ы ш е условк я эюсплуата ци j t предъявляют высокие требования к точности функционирования системы впрыска. Так, часовой расход топлива в режиме полной нагрузки для четырехтактного четырехцилиндрового дизеля мощностью 75 кВт (102 л, с.) и удельным расходом топлива 200 г/кВтч составляет порядка 15 кг/ч.Для подобного двигателя количественно это составляет 28В ООО цикловых подач в час при частоте крашения коленчатого вала 2400 мин !. В пересчете получается, что за одно впрыскивание в цилиндр поступает 59 мм-' топлива. Для сравнения: дождевая капля имеет объем около 30 мм\ На и высшая точность подачи требуется для режима холостого хода (5 мм- на впрыскивание) и при предварительном впрыске (1 мм3 на впрыскивание К Даже самые небольшие отклонения отрицательно сказываются на плавности, шум-и ости и дымности работы дизеля, Точная дозировка должна сохраняться как для одного цилиндра» гак и при распределении по всем цилиндрам двигателя, Необходимо также избавляться от временного дрейфа. При электронном управлении системой питания дизеля величину подач л топлива в каждый цилиндр можно регулировать таким образом, чтобы достигнуть наиболее равномерной работы двигателя. При определении параметров системы впрыска расчетная величина подачи топлива является лишь приблизительным значением. Дело в том, что внешняя скоростная характеристика двигателя в области малых частот вращения коленчатого вала ограничивается дымлением, а в области высоких частот — допустимыми температурами ОГ и конструктивных элементов, а также максимально возмож-ным пиковым давлением в цилиндре. Расход топлива Расход топлива автомобиля зависит от многих факторов (например, способа вождения, профиля дороги, давления в шинах» загрузки, скорости движения» количества включенных электроприборов* состояния фильтра очистки воздуха). Принципиально расход топлива у дизелей меньше» чем у бензиновых двигателей (рис. 1). 1г Бензиновый двигатель <1,1 л, 37 кВт (50 л, с.) 2. Дизель (1,5 л. 37 кВт (50 л. с.)
Настройка регулирования Автомобиль, д в j s гател ь. о i с тем а в пр иска и регулятор частоты вращения коленчатого вала должны быть очень точно согласованы друг с другом. При этом имеет значение множество параметров. Например» 11 ро и з вод ител ь но сть 11 л у н жер н ого насоса рассчитывается как произведение полезного хода на площадь плунжера. Б реальных условиях подача топлива на больших частотах вращения коленчатого вала начинается раньше и заканчивается позже, чем это описывается математической моделью, поскольку жидкое топливо в трубопроводах весьма инерционно. Таким образом, на деле активный ход плунжера топливного насоса высокого давления (ТНВД) чуть больше расчетного. Возникающие пред- и постэффекты влекут за собой динамическое изменение активного хода плунжера, что обусловливает рост или снижение величины цикловых подач топлива. Кроме того, при наличии системы впрыска с управлением электромагнитными клапанами необходимо учитывать их временные характеристики, ■ Сравнение расхода топпина даитауелей после холодно! о пуска при температуре Ю'С Пробег Камеры сгорания Форма камеры сгорания влияет на качество процесса сгорания и соответственно на мощность и параметры ОГ дизеля. Благодаря форме камеры сгорания при движении поршня в цилиндре топливовоздушная смесь может завихряться, перемешиваться или вытесняться из цилиндра, что необходимо для равномерного распределения жидкого топлива или парожидкостных струй и камере сгорания. Для рабочих процессов используются: •    неразделенная камера сгорания для двигателей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (Direct Injection Engine); •    разделенная камера сгорания {Indirect Injection Engine). Количество дизелей с непосредственным впрыском топлива все возрастает. У них меньше расход топлива (экономия составляет до 20%), но выше уровень шума сгорания (прежде всего, при разгоне). Правда, используя предварительное впрыскивание небольшой дозы топлива» можно снизить уровень шума до величины» характерной для двигателей с разделенными камерами, Последние сегодня практически уже не проектируются. Схема негкэсре дет венного впрыска топлива Неразделенная камера сгорания Двигатели с непосредственным впрыском топлива (рис, 1) имеют более высокий КПД и работают экономичнее, чем двигатели с разделенными камерами» поэтому они используются на всех грузовых автомобилях и на большинстве новых легковых автомобилей. При непосредственном впрыске топливо сразу попадает в камеру сгорания1 с uj-образной выемкой 2, находящейся в поршне, поэтому распыливание, нагрев, испарение и смешивание топлива с воздухом должны быстро следовать друг за другом. При этом предъявляются высокие требования к подаче не только топлива» но и воздуха. Во время тактов впуска и сжатия в цилиндре благодаря специальной конструкции впускного канала в головке блока цилиндров возникает воздушный вихрь. Форма камеры сгорания также способствует вихревому движению воздуха в конце хода сжатия (т. е, к началу впрыскивания). Из различных видов выемок в поршне, образующих камеру сгорания, в разное время применявшихся при создании дизелей, в настоящее время широкое применение нашла ц-об-разная выемка в поршне. 1:' Выемку в поршне в которую производится впрыскивание топли в в и объем которой составляет подавляя щую часть объема нл меры сгорания, также Называй? камерой сгорания в поршне.
Топливо должно илоди I ы. >1 и камеру сгорания таким образом, чтобы, равномерно распределяясь по объему камеры» оно могло быстро перемешиваться с воздухом. Для этого» в отличие от дизеля с разделенными камерами сгорания, где используется форсунка со штифтовым распылителем, при непосредственном впрыске топлива применяется форсунка с многоструйным распылителем 1. Распространение его топливных факелов должно быть оптимизировано и согласовано с параметрами камеры сгорания. Давление впрыскивания при непосредственной подаче топлива очень высокое (до 2000 бар). На практике при непосредственном впрыске применяются два способа интенсификации смесеобразования: 1.    Многоструйнь-й рэспыпитель 2.    •:•■•-образная выемка в гхшшне 3.    Штифтовая свечэ накаливания
*    за счет целенаправленного движения воздуха; •    за счет впрыска топлива — без использования движения воздуха. Во втором случае отсутствуют затраты энергии на завихрение воздуха на впуске, что уменьшает потери на газообмен и улучшает наполнение цилиндра. Использование этого способа, однако, предъявляет повышенные требовании к расположению и количргтку отверстий в распылителе форсунки* а также к тонкости распыливання топлива» что определяется диаметром отверстий распылителя. Кроме того, для достижения малой продолжительности впрыскивания и хорошего распыливання топлива необходимо очень высокое давление впрыска. Разделенная камера сгорания Дизели с разделенными камерами сгорания долгое время имели преимущества по сравнению с системой непосредственного впрыска топлива по шумности работы и уровню содержания вредных веществ в ОГ. Их повсеместно применяли на легковых и легких грузовых автомобилях. Сегодня, благодаря высокому давлению впрыскивания электронному регулированию работы дизеля и дополнительному предварительному впрыскиванию топлива, двигатели с непосредственным впрыском достигли сопоставимых параметров. 1,    Форсуний оа шгиф товыч распылителем 2,    Предварительная камера 3,    Отражающая лонерхненль 4= Соединительный канал 5. Штифтовая свеча накаливании
Предкамерный процесс смесеобразования (оптимальная версия} Различают два процесса смесеобразования с разделенной камерой сгорания: •    предкамерный (форкамерный); •    вихрекамерный. Предкамерный процесс При предка мер ном процессе топливо впрыскивается в горячую предварительную камеру 2 (рис. 2), расположенную в головке блока цилиндров. При этом впрыскивание осуществляется форсункой 1 со штифтовым распылителем под относительно низким давлением (до 450 бар). Отражающая поверхность 3, находящаяся в середине камеры» разбивает струю топлива и интенсивно смешивает се с воздухом. Во время сгорания в предкамере части ч н о сожженная топ л и в ов озду ш и а я смесь, нагреваясь, через отверстие в нижней части предкамеры вытесняется в основную камеру сгорания над поршнем. Здесь она интенсивно перемешивается с воздухом» также поступившим к этому моменту в основную камеру, и сгорает окончательно. Короткая задержка воспламенения и управляемое тепловыделение приводят к «мягкому» сгоранию смеси с низким уровнем шума и малыми нагрузками на детали двигателя. Измененная форма предкамеры с выемкой для испарения топлива, а также специальная форма и положение отражающей поверхности (сферический штифт) придают потоку воздуха, который устремляется при сжатии из цилиндра в предкамеру, определенное вихрение. Топливо впрыскивается по направлению движения воздуха под углом 5° к оси предкамеры. Чтобы не нарушать процесс сгорания, свеча 5 накаливания устанавливается таким образом, чтобы ее «обтекал» поток топливовоздушной смеси, движущийся в основную камеру сгорания. После пуска холодного двигателя свеча накаливания еще продолжает управляемый нагрев, длящийся до 1 мин (в зависимости от температуры охлаждающей жидкости)» что способствует улучшению состава ОГ и уменьшению шума прогретого двигателя. Соотношение объемов предкамеры и основной камеры сгорания составляет от 1:3 до 2:3. Вихрекамерный процесс При этом процессе сгорание начинается в отдельной вихревой камере шар о- или дискообразной формы, которая заключает в себе почти весь объем камеры сжатия, Из нее тангенциально направленный соединительный канал 2 (рис. 3) ведет в цилиндр. Во время такта сжатия входящий через канал воздух совершает движение в виде вихря, в который впрыскивается топливо, Положение форсунки 1 выбирается таким образом, чтобы факел топлива пересекал вихрь перпендикулярно его оси и попадал на противоположную сторону камеры в наиболее нагретую зону Вихрекамерны й п роц©ос ■смеиобраэовани я 1.    Форсунка 2.    Тангенциально направленны й соединительный КЯеНЯП 3.    Штифтовая сее^а накаливания
С началом сгорания топливовоздушная смесь вытесняется через канал в цилиндр и смешивается с имеющимся там воздухом. При процессе сгорания в вихревой камере потери на газообмен меньше, чем в случае с предкамерой, так как сечение соединительного канала здесь больше. Это приводит к снижению потерь энергии на дросселирование, увеличению КПД и снижению расхода топлива. Тем ие менее уровень шума сгорания при этом выше, чем при иредкамерном процессе. Dd/KJtlU, нибы tMCLCu6[JlUUi}dllllC ни возможности более полно происходило в вихревой камере. Ее конфигурация, расположение и форма топливного факела, а также расположение свечи накаливания должны быть тщательно согласованы, чтобы на всех режимах обеспечить хорошее смесеобразование. Следующее требование — быстрый разогрев вихревой камеры после холодного пуска. Этим сокращается задержка воспламенения и снижается уровень шума сгорания, а на прогретом двигателе в ОГ отсутствуют несгоревшие углеводороды (сизый дым). М процесс При непосредственном впрыске с разбрызгиванием топлива на стенку камеры в поршне (М-процесс)* у дизелей грузовых автомобилей и стационарных установок, а также многотопливных двигателей одно-фа Кельна я (были и двухфакельные, — Ред.) форсунка впрыскивает топливо под невысоким давлением целенаправленно на стенку камеры сгорания. Здесь топливо испаряется и уносится воздухом. бесшумным сгоранием. Из-за большего расхода топлива по сравнению с современным процессом непосредственного впрыска, использующим распределение топлива в объеме, М-процесс сегодня уже не применяют.
Таким образом, при М-процессе тепло камеры служит для испарения топлива. При правильном согпаеовании движения воздуха а камере сгорания можно достичь гомогенности топливовоздушной смеси с плавным повышением давления, продолжительным и * процесс разработан фирмой MAN Дизельное топливо Дизельное топливо перегоняется из сырой нефти. Оно состоит т множества различных углеводородных соединений: п- н i-парафинов, олефинов, нафтенов и ароматиков, Тем пература кипе н ия в сех перечисленных соединений лежит в пределах между 160.„380°С (средние дистилляты). Дизельное топливо воспламеняется при температуре около 350°С, в то время как температура воспламенения бензина составляет 5Ш)°С. Чтобы покрыть растущие потребности в дизельном топливе, нефтеперегонные заводы добавляют в него продукты термического и каталитического крекингов, Последние получают расщеплением длинных цепей молекул мазута. Качество и характеристики В основном качество топлива заметно улучшается введением ряда добавок {см. табл. 2 в конце главы). Сегодня в действующем европейском стандарте EN 590 установлены 16 параметров качества. Во многих других государствах и регионах не имеется никаких норм на топливо или эти нормы недостаточно строги. Например, стандарты США ASTM D975 на дизельное топливо предписывают меньше критериев и лимитируют их не так строго. Требования дли судовых и стационарных двигателей также не очень жесткие, Табл. I показывает некоторые из самых важных параметров EN 590. Наряду с этим европейскими производителями автомобилей устанавливаются общие требования к качеству дизельного топлива, которые поддерживаются так* же фирмой Bosch* Эти требования помогают соблюдать соответствие ужесточающимся нормам на выброс вредных веществ. Таблица 1 11 Б (ермании с 01.01.2003 г. и в ЕС с 01.01.2005 г. запрещено использование дизельного топлива с содержанием серы свыше 0.001% Оценка смазочной Способности по стандарту ISO. см. с. 36 Сравнительные параметры дизельного топлива поен европейских производителей автомоби лей |рапейскому стандарту EN 590 и требованиям Параметры Требования европейских производителей автомобилей Цетановое число Плотность 820...£45 кг/м3 820,-840 кг/м3 Содержание ароматиков < 20 % от объема Содержание поли а роматиков «11 % от объема < 1 % от обьема Точна разгонки £ 360 *с * ЗАО °С ____ Конец разгонки ^ 350 °С Содержание серы1 [по массе) <£ 0,035% 0.0005...0.001% дл я выполнений норм токсичности отработавших газов Евро 4 и 5 Диаметр пятна износа по метода HFRR2 < 460 мкм Ч 400 мкм
Дизельное топливо высокого качества отличается следующими показателями: *    высокое цетановое число; *    относительно низкая температура окончания разгонки; *    плотность и вязкость с незначительными разбросами величин; *    низкое содержание ароматиков и, в частности, пол паром ат и ко в; *    низкое содержание серы (< 0,001%). Кроме того* для долговечного и неиз- м ен но го фу н к цио н иров а н и я оiстем ы впрыска особенно важны: *    хорошие смазывающие свойства; *    отсутствие воды; *    незначительное содержание загрязнений, Цета новое число Цета новое число оценивает способность дизельного топлива к воспламенению и поэтому имеет решающее значение. Чем выше цетановое число, тем легче воспламеняется топливо. Цетановое число, в соответствии с нормами, определяется на специальном одноцилиндровом двигателе, где задержка. воспламенений для проверяемого топлива устанавливается подбором степени сжатия. Затем подбирается эталонное то гг л и ro ия, цетаня и а - мг-г и я -нафталина (рис. 1), которое будет работать с той же степенью сжатия. В процессе оценки соотношение компонентов смеси изменяют до тех пор, пока не получится та же задержка воспламенения. Цетановое число проверяемого топлива соответствует процентному содержанию цета и 015 ой части смеси (например; смесь из 52% цетана и 48% а - м ети л н афта л и н а и м еет н ет а новое число 52). Н орм а л ьн ые парафины (п - параф и -ны)* содержащиеся в топливе, имеют высокое цетановое число» ароматкки (преимущественно продукты крекинга) — низкое, парафины, олефины и нафте-ны — среднее. Для увеличения цета нов ого числа в топливо могут быть введены добавки, ускоряющие воспламенение. С увеличением цетанового числа снижаются уровень эмиссии NQX и шум работы дизеля. Плотность топлива Энергосодержание дизельного топлива на единицу объема возрастает с увеличением плотности* Топливо продается в единицах объема и дозируется оборудованием впрыска таким же образом. Если двигатель должен эксплуатироваться на топливе «средней» плотности, то при использовании топлива с более высокой плотностью увеличиваются мощность и дымность двигателя;: с уменьшением плотности зти параметры снижаются. Изменение плотности в зависимости от температуры учитывается электронной системой регулирования работы дизеля. В связи с этим основное требование к дизельному топливу звучит так: «меньшая зависимость от разброса плотности топлива». Датчик плотности топлива мог бы также решить эту проблему, Во всем мире разброс плотности производимых дизельных топлив больше» чем это допускается стандартом EN 590. Вязкость топлива Слишком малая вязкость при низкой частоте вращения коленчатого вала ведет, в частности, к утечкам в топливной аппаратуре и вместе с тем к недостаточной мощности, а также к проблемам горячего пуска. Слишком высокая вя&кость препятствует работе ТНВД и ведет к плохому распыл и-канию топлива, поэтому вязкость дизельного топлива должна оставаться в пределах, предписанных стандартом EN 590, Диапазон разгонки Диапазон разгонки — это температурный диапазон, при котором топливо может испаряться, Низкая температура на» чала разгонки свойственна топливу, предназначенному для зимней эксплуатации, имеющему, однако, низкое цета новое число и неудовлетворительные смазывающие свойства. Высокая температура разгонки при наличии парафинов с длинной молекулярной цепью затрудняет холодный пуск, но при этом обеспечивает высокое цетановое число* Полиаромат и к ит имеющие не менее трех бензольных колец химической структуры, также характеризуются высокой температурой разгонки»однако их цетано-иие число относительно низкие, С увеличением содержания полна романтиков в дизельном топливе при его сгорании образуется больше сажи. Эталонное топливо для определения цетанового числа цета и fn-гексадекан С ^ Н34) крайне высокая склонность к воспламенению (цетановое число 100) нннннннннннинннн III III IIBIIIIIEI н - с-с-с-с-с-ос-е-с -с-с-с-с-с-с-с - и ■ I I I ■ I I I i I I ( I 1 t ( нннннннннннинннн а-метил-нафталин (Сп Н10) крайне низкая склонность к воспламенению (метановое число 0) н н—с—н углерод водород химическое соединение
Рис. С -Н -
Принимая это б а вн нманне» необходимо обеспечить не слишком высокий предел разгонки. По требованию АСЕ А (Союза европейских разработчиков автомобилей) температура конца разгонки должна составлять 350°С. В этом случае, однако, сырая нлфть игппльзуртгя НРПОЯНОГТКЮ, что противоречит соблюдению этого технически рационального требования, Низкотемпературные свойства При температурах < 0°С в топливе начинается кристаллизация парафина, который забивает топливный фильтр. Для нормальной работы дизеля этот процесс необходимо исключить, поэтому в холодное время года нефтеперегонные заводы вводят в топливо добавкиs которые понижают его вязкость и ограничивают рост кристаллов парафина, так что они свободно проходят через поры фильтра. Простое добавление бензина или керосина больше не является необходимым. Кроме того, это опасно из-за снижения тем пер ат у ры в ос п л а мене и и я, Е вр опей -с ка я нефтяная промышленность поставляет в регионы с низкими зимними температурами дизельное топливо с CFPP-присадками (CFPP — температурная точка предела фильтрации). Так, в Германии присадки рассчитаны на температуры до -20ЙС> а для арктических регионов этот параметр еще ниже (до -44°С), Смазывающая способность Для уменьшения содержания серы дизельное топливо обычно гидрогенизиру-ют. При этом процессе наряду с серой удаляются также полярные соединения (диполи)* которые обладают хорошими СМ А 3КТНЯЮТЦМ м И С НО Й ГТ НА VI И Н А I грй КТ И - ке после внедрения обессеренного дизельного топлива потребители столкнулись с повышением износа распределительных ТНВД, которые смазываются непосредственно горючим. Чтобы предотвратить это, нефтяная промышленность восстановила смазывающую способность топлива путем добавки соответствующих присадок. С 1998 г, смазывающие свойства регламентируются европейскими стандартами EN 590, ISO 12 156-1 и ] 56-2 по методу HFRR (High Frequency Reciprocating Rig — стенд с возврати о-поступательным движением стального шарика). Максимально допустимое значение параметра WSD (Wear Scar Diameter — диаметр пятна иднпгл) по методу HFRR составляет 460 мкмs что достаточно надежно защищает топливное оборудование. Фирма Bosch рекомендует использовать дизельное топливо с WSD < 400 мкм. Вода в дизельном топливе Дизельное топливо в зависимости от температуры может содержать определенное количество воды. Например» при 25...60 °С в топливе может находиться от 0,005 до 0,02% (по объему) растворенной влаги. Стандарт EN 390 допускает максимальное содержание воды в пределах 200 мг/кг топлива. Тем не менее анализ, проведенный во многих государствах, показал более высокую концентрацию воды. Растворенная влага в принципе не вредит сис теме впрыска, но вода в свободном состоянии, не растворенная в топливе» способна даже в совершенно незначительной концентрации за короткое время вызывать износ ТНВД, для смазки которых служит само топливо. Попадание воды в топливный вследствие конденсации водяных паров воздуха предотвратить невозможно, поэтому топливному фильтру необходимы сепаратор воды и датчик влаги. Сегодня производители автомобилей проектируют заливные горловины и системы вентиляции топливного бака таким образом, чтобы дополнительно уменьшить проникновение влаги, Загрязнения Под загрязнением понимают все инородные нерастворимые вещества, оказавшиеся в топливе, например песок, ржавчина и нерастворимые органические соединения топлива. Стандарт EN 590 допускает максимальное количество нерастворимых примесей, равное 24 мг/кг массы топлива. Тем не менее эта величина еще слишком высока. Прежде всего, очень твердая силикатная пыль вредна для прецизионных детален агрегатов системы впрыска. Минимальное количество твердых частиц способно вызвать эрозионный и абразивный износ {например* на седлах электромагнитных клапанов). Это приводит к неплотностям, которые влекут за собой падение давления впрыскивании и мощности двигателя, увеличивая также количество вредных веществ н О Г. Наличие в топливе частиц размером от 6,„7 мкм является особенно критичным, если учесть» что в 100 мл топлива могут находиться миллионы частиц. Эффективные топливные фильтры» которые наряду с очень высокой степенью очистки долго работают без замены, способны решить эту проблему. Содержание серы Дизельное топливо в зависимости от качества сырой нефти содержит некоторое количество серы в химически связанной форме. Сера устраняется гидрогенизацией во время перегонки нефти с помощью катализаторов, при высоком давлении и высокой температуре. При этом образуется сероводород (Н ,S)> который затем разлагается на водород и серу. С начала 2000 г. стандарт EN 590 допускает до 0,035% серы в дизельном топливе, Европейский союз (ЕС) согласно пред» ложениям по дизельному топливу с 2005 п предписывает обеспечить содержание серы менее 0,001%. Системы для очистки О Г, такие, как нейтрализаторы N04 и фильтры сажевых частиц» основываются на каталитическом действии и должны работать с топливом, свободным от серы (< 0,001%). В противном случае вместо реакций нейтрализации NOx и СН протекали бы реакции нейтрализации серы. Независимо от функционирования будущих систем очистки ОГ выбросы серы и диоксида серы (SOJ также могут снизиться благодаря применению топлива с пониженным содержанием серы. Коксование Коксование — это процесс образования твердых отложений на стенках топливной аппаратуры, через которую прокачивается горючее. Сильно за коксованные форсунки пропускают меньшее количество топлива в единицу времени, что отрицательно сказывается на работе двигателя в целом. Температура вспышки Температурой вспышки называют температуру, при которой количество испарений топлива, накопившихся в окружающей среде, оказывается достаточным для воспламенения топливовоздушной смеси. Для дизельного топлива температура вспышки составляет не менее 55°С (класс безопасности А III). Присадки к дизельному топливу Самые важные присадки и их действие представлены в табл. 2. Их доля в общем объеме топлива составляет < 1%. Рв/шяние важнейших присадок на дизельное топливо Приладка    Действие Ускоритель воспламенения    —-Повышение цетанового числа УЛ/ЧШфИИО; \ * пуска дв игателя, *    белого дыма на выхлопе, *    шума процесса. *    эмиссии ОГ. /    • расхода топлива Моющие присадки    --Распыл и юли остаются чистыми ППИГЙГШИ VHV4IT IrWlI II l*F* , Лучшая эксплуатационная безопасность при низки* температурах i , f j * * nujtJa.MJijK*tr: icriyiL».. n Антипар^финдны*е присадки Лучшая стабильность при низки* температурам Присадки, улучшающие сма зы вающие -— Низкий износ деталей аппаратуры впрыска, особенна свойства при использовании топлива, очищенного от серы Антипен ныв присадки — Удобная заправка (меньше перелив через край) Антикоррозионная присадка (ингибитор) - Защита системы питания Таблица 2 Различные присадки могут иметь сходное действие. Отрепки указывают на зти воздействия, независимо ог друг и* компонентой. Альтернативные топлива Альтернативным для дизельных двигателем является топливо, которое производится не на основе нефти. Самыми перспективными его представителями являются спирты и растительные масла. Эмульсия дизельного топлива и воды также рассматривается как альтернативное топливо, хотя и не относится собственно к этой категории. Спирты Спиртовые соединения — метанол и этанол — могут использоваться вместо дизельного топлива. Метанол можно производить из сырья, содержащего углерод. Этанол в некоторых государствах (например, в Бразилии) добывается из биомассы (скажем, сахарного тростника)* Тем не менее оба вида спиртов по сравнению с дизельным топливом имеют принципиальные недостатки, требующие значительных изменений конструкции двигателя и аппаратуры впрыска топлива. Спирты обладают незначительной способностью к воспламенению (цетановое число 3...8)* незначительной объемной теплотворной способностью, высокой теплотой испарения, незначительными смазывающими свинствами, а также более высокой склонностью к коррозионному воздействию. Как вариант, наряду с применением 100-процентных спиртов предлагается использование смеси спирта с дизельным топливом, хотя эти жидкости смешать без присадок практически невозможно, Следовательно, их применение требует ввода большего количества растворителей. Незначительная способность к воспламенению требует добавления большой доли присадок, ускоряющих воспламенение, Высокая концентрация присадок ухудшает экономичность этого направления работ. Преимуществом при использовании спиртов в дизелях является снижение уровней дымности и эмиссии NOr Метиловые эфиры жирных кислот Метиловые эфиры жирных кислот (FAME — Fatty Acid Methyl Ester) производятся обработкой растительных и животных жиров метанолом. Самым известным в Европе растительным метиловым эфиром является рапсовый (RME). Существуют также соевый, подсолнечный, пальмовый эфиры и т. д. Преобразованием сырья в эфир улуч шаются н нзкотемпературные свойства, вязкость и температурная стабильность. Благодаря такой обработке растительные эфиры подходят как топливо для дизелей несколько лучше, чем чистые растительные масла. Тем не менее даже при использовании переработанных в эфир растительных масел остается множество проблем, например: *    несовместимость с эластомерами (утечки через уплотнения); *    коррозия деталей из алюминия и цинка; *    наличие воды в смесях с дизельным топливом; *    слишком низкая окислительная стабильность (наиболее стабилен рапсовый эфир); *    отложения глицерина (рис. 1а); *    более высокий модуль сдвига (недопустимо высокие давления впрыскивания могут повредить ТНВД); *    высокая вязкость при низкой температуре (повышенное содержа Hite вредных веществ в ОГ) и т. д. Существенных преимуществ в отношении содержания вредных компонентов в ОГ у метиловых эфиров нет. Замкнутый кругооборот СО. также не является преимуществом, так как для возделывания растений, сбора урожая, транс-порт и рои к и и подготовительных операций необходимо затратить больше энергии, чем для изготовления дизельного топлива. Максимальная экономия ископаемых энергоносителей при применении рапсового эфира теоретически составляет 65%, а на практике едва достигает 50%. В конце 2000 г появился европейский проект норм на эфиры. До тех пор пока параметры FAME не установлены, на рынке будут предлагаться эфиры различного качества (от не вызывающих со-м не н н н до неп ри год н ы х дл я с и с тем впрыска). В «Заявлении об общей позиции» (Common Position Statement), опубликован ном п ро и з води тел я ми аппаратуры впрыска ПИрЫ, St а па dyne, Denso и Rnsch* предполагается на период, пока не введены нормы по метиловым эфирам, ограничиться лишь использованием рапсового» причем его количество не должно превышать 5% от общего объема используемого дизельного топлива. Многие автопроизводители, в свою очередь, допускают использование рапсового эфира для своей продукции, обеспеченной топлив-н ой ап п арат у рой со с иец нал ь н ы ми изменениями, Водные эмульсии дизельного топлива Водные эмульсии дизельного топлива снижают уровни дымности и эмиссии NOx> но при этом, с увеличением количества воды, падает мощность двигателя (при той же величине цикловой подачи, что и для 100-про цент но го дизельного топлива). Уровень эмиссии Cl I увеличивается, в частности* при низкой нагрузке и/или холодном двигателе. Фирмы Elf и Lubrizol намереваются продавать такие эмульсии под наименованием Aquazole и Pur inox. Они предназначены для предприятий-пере* в озч и ков, имеющих собственный парк устаревших грузовых автомобилей. По некоторым данным, эти эмульсии испытывались на двигателях с рядными ТНВД, (Фирма Bosch не принимала участия в этих испытаниях. ) Преимущество эмульсий заключается В том, что выбросы вредных веществ на старых грузовиках на некоторый период можно снизить без дополнительных мероприятий. Для более новых систем впрыска водные эмульсии не подходят, поэтому их появление на свободном рынке не планируется. Во многих системах питания температура топлива может превышать 100°С; при этом вода испаряется, а после охлаждения снова конденсируется в свободном виде, что вредно для топливной аппаратуры без сепаратора воды. Насколько известно, очень мелкие капли эмульсин манометровых размеров не отделяются сепаратором воды. В водные эмульсии добавляют много* ч и с леи и ые присадки ■ *    эмульгаторы для стабилизации эмульсии; *    антикоррозионные присадки; *    средства против замерзания; *    смазывающие присадки; *    биозид или подобные добавки для уменьшения роста микроорганизмов и г. д. а - отложения глицерина в исполнительном м^ханиз-ме. вызванные ^загрязнение^ рапсового метил-эфира Ь - износ подщипни-на из-зз наличия в топливе воды (пробег автомобиля - около 5600 км |
ИЗНОС ТНВД из-за низкого качества гапли&а У дизеля наряду с впрыскиваемой массой топлива определяющей величиной является поступающая масса воздуха, также необходимая дпя получения заданных параметров крутящего момента, мощности и состава ОГ. Поэтому наряду с системой впрыска топлива большое значение придается также системам, влияющим на наполнение цилиндра воздухом. Эти системы очищают подаваемый воздух и влияют на движение» плотность и состав (например, содержание кислорода) зарядаJl цилиндра. 11 Зарядов цилиндра назы нают смесь, ко горай образуется в цилиндре после за ирытип CinyCltflU* кпаланов. Она состоит из вошедшего в цилиндр свежего воздав и отрабо тавыих гаэм. оставшихся после сгора нин таппиво-□оэдуиной смеси 00 Вр&ми предыдущего цикла.
Системы наполнения цилиндров воздухом
Обзор Для сгорания топлива необходим кислород, который поступает в цилиндр двигателя в составе воздуха. Важно отметить, что чем больше кислорода находится в камере сгорания при сжатии, тем большее количество топлива может быть впрыснуто при полной нагрузке. Существует непосредственная зависимость между наполнением цилиндра и максимально возможной мощностью двигателя. Конструкция клапанов и камеры сгорания оказывает большое влияние на наполнение цилиндра (см, главу «Основы работы дизельного двигателя»). Наряду с этим системы впуска имеют задачу предварительно обрабатывать подаваемый воздух и обеспечивать хорошее наполнение цилиндров. Системы наполнения (рис. 1} состоят из: •    воздушного фильтра 1 очистки воздуха; •    заслонки 5 регулирования завихри-вания; •    нагнетателя 2 воздуха; •    контура 4 рециркуляции ОГ, Наддув воздуха с помощью нагнетателей различной конструкции находит все большее применение. Рециркуляция ОГ применяется на всех наиболее распространенных дизелях легковых автомобилей и на некоторых грузовиках. Системы наполнения цилиндров воздухом для легковых автомобилей не могут применяться на грузовиках. На дизелях, кроме очень больших низкооборотных судовых, в настоящее время используется только четырехтактный цикл, когда клапаны механизма газораспределения приводятся в действие кулачковым валом. Разрабатываются также системы с регулируемым газораспределением. Рнс. 1
1,    Ыоздушн ыи фИЛЬ"Р 2,    Нагнетатель воздуха с промежуточным его охлаждением 3,    Электронный блок управления работой дизеля 4,    Контур рециркуляции ОТ с промежуточным их охлаждением 5,    Заслонка регулирования ааниэф^вания 6,    Цилиндр дизеля 1. Впускной клапан в. Выпускной клапан Воздушный фильтр Воздушный фильтр уменьшает количество твердых частиц, содержащихся в подаваемом воздухе. Речь идет преимущественно об объемных фильтрах, которые, в отличие от поверхностных, задерживают частицы в структуре фильтрующего элемента. Объемные фи лотры С ВЫСОКОЙ НЫ" леемкостью имеют преимущество там» где нужно экономно фильтровать большие потоки воздуха с незначительными концентрациями частиц. Виды и размеры составляющих загрязнения атмосферного воздуха представлены на рис. 2. При этом речь идет о частицах естественных и искусственных источников, которые имеют сильно различающиеся размеры. Попадающие в двигатель вместе с воздухом частицы пыли имеют диаметр от 0*01 мкм (преимущественно частицы сажи) до 2 мм (песчинки). Около 75% частиц имеют размер от 5 до 300 мкм. Массовая концентрация содержащихся во всасываемом воздухе частиц очень сильно зависит от покрытия, по которому движется транспортное средство (например, шоссе или песчаная дорога). За 10 лет эксплуатации через двигатель легкового автомобиля проходит от нескольких грам-м ов до I тескол ь к н к к и л о гра м мов п ы л и. 10 мкм 100
Фильтр для очистки воздуха предот-врацщет п ро н и к но в е н не м и н ер а ль н о й ныли и частиц в двигатель и моторное масло, уменьшая износ, например, цилиндропоршневой группы. Он защищает так же ч у в ств ител ь н ы й и з ме р ител ь массового расхода воздуха п предотвращает образование в нем пылевых отложений, которые могут привести к ошибкам в измерениях. Специальные исп ол ые и и я в ы с ококачеств ен и ых эле -ментов воздушного фильтра в сочега-н 11 и с с оот ветст ву ющи м и си о л иен ие м корпуса могут предотвращать попадание во впускной тракт воды при сильном дожде. Фильтры для очистки воздуха, которые соответствуют современному состоянию техники, имеют массовый коэффициент очистки от 99, 8% (легковые автомобили) до 99,95% (грузовые автомобили). Эти значения должны сохраняться при любых условиях, в том числе и при переменной скорости (пульсации) потока воздуха, как это происходит во впускном тракте двигателя. При недостаточном качестве фильтров возможно повышенное содержание пыли в поступающем в двигатель воздухе. Определение параметров элементов фильтра осуществляется индивидуально для каждого тина двигателя. При этом, независимо от пропускной способности, падение давления во впускном трубопроводе должно быть минимальным, а коэффициент очистки высоким. Чтобы в малом объеме поместить фильтр с максимально полезной площадью, фильтруюшей поверхности как плоского, так и цилиндрического ф ил ьт ро в и р и да ют го фр 11 р о в а н ну ю форму. Фильтрующие материалы, которые преимущественно получаются из волокон целлюлозы, при помощи гофрирования и соответствующих пропиток получают необходимую механическую прочность» достаточную влагостойкость и устойчивость но отношении) к химикалиям. Аэрозоли ■***■•*• * ж * -м. * ш **' ж. ****** « • • • • • ГЧ Ш+Г 'Щ^Л Взвеси И* гм 1 Г л т it Л1Ж- 0,001 0,01 ол 1 Размер частиц Замена фильтрующих элементов производится через интервал Бремени или п робега, ус танов лен н ы й ф и рмой - п роиз-водителем транспортного средства (у легковых автомобилей между вторым и четвертым годом» а иногда и после шестого года эксплуатации» т, е, после 40, 60, а иногда даже после 90 тысяч км пробега или при повышении сопротивления воздуха выше 20 мбар).
Потребность в небольших фильтрах, имеющих высокую очищающую способность при одновременном длительном сроке службы» требует создания новых материалов для фильтрации воздуха. Новые улучшенные воздушные фильтры с наполнителями из синтетических волокон уже выпускаются серийно. На рис. 3 и зобра жен фильтр из с и нтетическо го текстильного материала с высокими показателями очистки. По направлению движения поступающего воздуха в структуре этого элемента возрастает плотность при одновременном уменьшении поперечного сечения волокон, Стрелки показывают направление дишмвм ия потока воздаа во впускном транте 1фото из Freudenberg Vliesstoffe KG),
Нан лучшие результаты достигаются ко м 1 юзитн ы м и м атериалам и, н а г i ри м ер бумагой с покрытием Meltblown,. или специальными нановолокон и ыми материалами» которые представляют собой относительно грубый несущий слой целлюлозы, на который нанесены ультратонкие волокна с диаметром ячеек от 30 до 40 нм. Пример модуля очистки нпздуха для легкового автомобиля 1г Нрышна корпуса 2.    Фильтрующий элемент 3.    Корпус филыра 4.    Модуль апусна 5.    Подводящий патрубок в. Подводящий патрубок
Вскоре на рынке должны появиться новые элементы» изготовленные таким образом» что внутри образуются многократно пересекающиеся замкнутые каналы. Подобной структурой отличаются дизельные сажевые фильтры. Для оптимального использования все более компактного пространства моторного отсека разрабатываются фильтры конической, овальной, ступенчатой или трапециевидной формы. 1.    Канал выхода воздука 2.    Канал 6хода воздуха 3.    Фильтрующий элемент 4.    Распорная труба 5.    Корпус фил ьтра 6.    Кры-шна пылесборник
Раньше корпуса фильтров очистки воздуха почти всегда изготавливались как фильтры-глушители. Большие объемы в таких корпусах использовались для акустических целей. Теперь же функции фильтрации и акустического снижения шума всасывания все больше разделяются и резонаторы шума изготавливаются отдельно. Таким образом, корпус фильтра очистки воздуха уменьшается в размерах, Получаются очень плоские фильтры, которые могут, например, встраиваться в крышку головки блока цилиндров, в то время как резонаторы могут размещаться в любых свободных местах моторного отсека. Воздушный фильтр легкового автомобилш Полный модуль очистки воздуха для легкового автомобиля показан на рис. 4, Он включает в себя корпус 3 и крышку I с цилиндрическим фильтрующим элементом 2 для очистки воздуха* подводящие патрубки 5 и 6, а также модуль 4 впуска, между которыми располагаются резонатор Гельмгольца и четвертьволновая акустическая груба. С помощью этой комплексной системы можно успешно согласовывать друг с другом отдельные компоненты фильтра и выполнять все более строгие требования по уровню шума. В данном случае во впускной тракт интегрирован модуль управления двигателем. Это сделано для того, чтобы входящий воздух охлаждал конструктивные элементы электроники. Воздушный фильтр грузового автомобиля На рис, 5 показан пригодный для обслуживания и оптимальный по весу Пример устройства фильтра очистки воздуха с бумажным фильтрующим элементом дпя грузовых автомобилей пластмассовый фильтр очистки воздуха для грузовых автомобилей. Наряду с более высокой степенью фильтрации размеры фильтра определены исходя ИЗ интервала между сменами фильтрующего элемента порядка 100 ООО и более км. В местностях с высокой запыленностью, а также при строительных работах и в сельском хозяйстве к фильтру подсоединяется предварительный сепаратор. Он отделяет грубую фракцию крупной пыли и таким образом значительно повышает долговечность фильтрующего элемента тонкой очистки, В самом простом случае используется так называемый фильтр-циклон — свободно вращающийся многолопастный венец. Проходящий через него воздух благодаря специальной форме лопастей раскручивает венец и завихряется сам, а возникающая при этом центробежная сила отделяет грубые частицы пыли. Заслонки регулирования завихривания В процессе смесеобразования существенную роль играют условия перемещения компонентов топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Под вихрем пони манит вращательное движение воздуха, вошедшего в цилиндр двигателя. С помощью этого вращательного движении может быть достигнуто лучшее смешивание топлива с воздухом. Изменяя конструкции клапанов и каналов, можно изменить параметры вихревого движения сообразно требованиям двигателя. Показанная для примера на рис. 1 заслонка 6 при низкой частоте вращения коленчатого вала закрыта. Благодаря этому при достаточном наполнении цилиндра возникает сильный вихрь, создаваемый специально направленным впускным каналом 2. На высоких частотах вращения заслонка открывается и делает свободным «спокойный» канал 5, Таким образом,, повышается коэффициент наполнения цилиндра и мощность двигателя возрастает. Это отключение «спокойного» впускного канала применяют в настоящее время на некоторых двигателях легковых автомобилей. 11 Уже ГрттлиФ Даймлер (1885 г.) и Рудольф Дизель <1896 Г,) с целью повышений МОЩНОСТИ занимались иэуче^ HHRM ПП^Л^ЯПИТЙЛь, ного сжатие подаеа емого воздуха. Пер вое успешное ис пользование турбонагнетателя с приводом от энергии ОГ и повышением мощности двигателя на ■*Ю% удалось осуществить швейцарцу Альфреду Бюки в 1925 г. I заявка на патент 1905 г.|. Первые дизели с наддувом для грузовых автомобилей были разработаны в 1938 г, Они нашли сяое применение в начале 50-х годов. 31 В более крупных масштабах внедрение началось с 70-х годов.
Наддув воздуха Наддув воздуха как средство повышения мощности давно используется на боль- Пример схе^ы расположения впускных каналов
1.    Впускные клапаны 2,    Винтовой впускной канал 3,    Цилиндр двигателя 4.    Поршень 3, -Спокойный-впускной канал 6. Заслонка
ших дизельных стационарных и судовых установках, а также на дизелях грузовиков1 . Сегодня он применяется и на быстроходных дизелях легковых автомобилей21. В противоположность атмосферному впуску у двигателей с надд увом воздух поддетгя в цилиндры под избыточным давлением. Этим увеличивается масса воздуха в цилиндре, что при большей массе топлива приводит к повышению выходной мощности двигателя при равном рабочем объеме. Наддув воздуха осуществляется при помощи так называемых нагнетателей. Дизель особенно хорошо подходит для наддува»так как в его впускном тракте сжимается только воздух, а не тоиливо-воздушная смесь* и на основе качественного регулирования он может хорошо комбинироваться с наддувом, У двигателей большой размерности для грузовых автомобилей при помощи наддува воздуха и снижения степени сжатия достигается повышение среднего эффективного давления (и, таким образом» крутящего момента), однако при этом надо учитывать ограничения„ связанные с возможностью холодного пуска. В основном различают две разновидно- L а И Hd. IHCldl елей. •    турбонагнетатель* в котором требуемая на сжатие воздуха мощность отбирается от ОГ (газодинамическая связь двигатель/нагнетатель); •    механический нагнетатель, в котором требуемая на сжатие воздуха мощность отбирается от коленчатого вала двигателя (механическая связь двигатель/нагнетатель). Коэффициент наполнения Коэффициентом наполнения называется отношение количества воздуха, заключенного в цилиндре* к определенному рабочим объемом теоретическому заряду при нормальных условиях (атмосферное давление рп = 1013 гПа, температура TD = 273 К) без наддува, Вычислен н ы й та к им об ра зом ко эф ф и ц иен т наполнения дизелей с наддувом находится в пределах 0,85».3,0. Динамический наддув Динамический наддув можно создать уже одним использованием динамических эффектов во впускном тракте. Для дизеля этот процесс не имеет такого значения, как для бензинового двигателя. У дизеля основная цель конструирования системы впуска — равномерное распределение по всем цилиндрам воздуха и рециркулируемых ОГ. Кроме того, важную роль в работе двигателя играет создание воздушного вихря в цилиндрах. При относительно низкой частоте вращения коленчатого вала дизеля целена п рав л е н н ое и сп ол ьз ова и ие пар а -метров впускного тракта для динамического наддува потребовало бы применения крайне длинных впускных каналов. В настоящее время почти все дизели снабжаются нагнетателями, среди которых наибольшими преимуществами обладают те модели, что менее инерционны при работе на нестационарных режимах. Впускной тракт дизеля делают по возможности короче. Преимуществами этого решения являются: •    улучшенные динамические качества; *    возможность управления рециркуляцией ОГ. Турбонаддув Наддув воздуха турбонагнетателем* который приводится в действие отработавшими газами, находит наиболее широкое применение среди всех известных способов, Этот вариант даже на двигателях малого рабочего объема позволяет получить крутящий момент и мощность достаточной величины при высоком КПД. Турбонагнетатели используют на легковых и грузовых автомобилях, больших судовых двигателях и тепловозах. Если раньше турбонаддув использовался прежде всего для повышения удельной мощности» то теперь он находит все большее применение для повышения величины максимального крутящего момента на низких и средних частотах вращения коленчатого вала. Это имеет значением частности, при использовании электронного регулирования давления наддува. Конструкция и принцип действия Энергия находящихся под давлением горячих ОГ двигателя внутреннего сгорания большей частью теряется, поэтому напрашивалось решение использовать часть этой энергии для повышения давления BU Bliyt-KHOM тракте. Турбонагнетатель с регулируемой геометрией турбины а
Рис. 2
1.    Нанал подачи ог 2.    Крыльча1ка гурйины 3.    Подвижная ломатчу соплового аппарата 4.    Патрубом подачи разрежения 5.    Кольцо регуяироаа ния подвижны* лопаток соплового аппарата в. Подача смэзки 7.    Подача свежего воздуха к нагнетателю 8.    Подача сжатого воздуха и двигателю Турбонагнетатель (рис. 3) состоит из двух газодинамических устройств: *    газовой турбины 1\ которая воспринимает энергию потока ОГ; *    компрессора 2, который соединен валом 11 с турбиной и сжимает подаваемый воздух. Горячие О Г поступают на турбину и раскручивают вал 11 до высокой частоты вращения* которая у дизелей достигает 200 ООО мин-1. Направленные лопатками турбинного колеса ОГ двигаются к оси турбины, откуда затем выходят через канал 8 во выпускной тракт (радиальная турбина). Бал приводит во вращение радиальный компрессор. Здесь противоположная картина: поток 3 подаваемого воздуха входит по оси компрессора, ускоряется лопатками при движении наружу и при этом превращается в поток 4 сжатого воздуха. Для двигателей большого рабочего объема применяются также аксиальные турбины, где О Г подаются на аксиальное колесо. Такие турбины имеют более высокую эффективность и в производстве обходятся дешевле, чем радиальные. Для двигателей легковых и грузовых автомобилей компановочно лучше подходи I радиальная турбина. Сопротивление движению ОГ, возникающее перед турбиной* увеличивает работу выталкивания, производимую двигателем на такте выпуска. Несмотря на это, КПД дизеля в диапазоне частичных нагрузок повышается. На стационарном режиме с постоянной частотой вращения коленчатого вала попе характеристик турбины и компрессора можно согласовать одновременно на высокий КПД и высокое давление наддува, Гораздо труднее определить параметры для нестационарных условий работы двигателя, от которого ожидают высокого крутящего момента, в частности при ускорении. В начале ускорения низкая температура ОГ и незначительное их количество, а также необходимость ускорения массы подвижных частей турбонагнетателя замедляют увеличение давления в компрессоре. Это явление у двигателей легковых автомобилей с турбонаддувом называется «провал». Для обеспечения наддува для легковых и грузовых автомобилей созданы нагнетатели, которые из-за незначительной собственной массы подвижных деталей реагируют на изменение давления уже при небольшом усилении интенсивности потока ОГ. Используя подобныые агрегаты, можно значительно улучшить характеристики работы дизеля, что особенно важно в нижней области частот вращения коленчатого вала. Турбонатнетатель с разделенным ттшежом ог для дизелей грузовых автомобилей

1.. Корпус компрессора 2.    Компрессор 3.    Поток поданае-уйт аоалука 4.    Поток сжатого воздуха 5.Подача    смазки к подшипникам 6.    Корпус турбины 7- Газовая турбина 8.    Канал отвода ОГ к выпускному тракту 9.    Корпус подшипников вала магнетатепя 10.    Канал подачи ОГ ч нагнетателю 11.    Вал 12.    Отвод с мазни от подшипников Различают два принципа наддува. При наддуве с постоянным давлением резервуар перед турбиной сглаживает пульсации давления в выпускном тракте. Вследствие этого турбина может пропускать при меньшем среднем давлении больше ОГ в области высоких нагрузок двигателя. Так как противодавление ОГ в этой рабочей точке становится меньше, расход топлива тоже сокращается. Наддув с постоянным давлением применяют для больших судовых двигателей, дизель-генераторов и стационарных установок. Кинетическая энергия пульсаций давления при выходе О Г из цилиндра используется при импульсном наддуве* который обеспечивает более высокий крутящий момент на более низких частотах вращения коленчатого вала. Этот принцип применяется на дизелях легковых и грузовых автомобилей. Чтобы отдельные цилиндры при газообмене не влияли на работу друг друга, у шести цилиндровых двигателей, например, выпускные магистрали объединяются по три на коллектор. В турбинах с разделенным потоком (рис, 3)* которые имеют два внешних канала, тлили О Г также разделяю it и в зоне турбины. Чтобы быстрее выходить на рабочий режим, турбонагнетатель устанавливается по возможности ближе к выпускным клапанам, поэтому он должен изготавливаться из термостойких материалов. I [а судах, где из-за опасности пожара запрещено наличие горячих поверхностей в машинном отделении, турбонагнетатель охлаждается водой или теплоизолируется. Нагнетатели для бензиновых двигателей, у которых температура ОГ выше, чем у дизелей» на 200,*.300°С, также могут быть включены в контур системы охлаждения, Конструкция Двигатели должны развивать высокий крутящий момент уже при низкой частоте вращения коленчатого вала, поэтому турбонагнетатель конструируется из расчета небольшой скорости потока О Г (например, полная нагрузка при частоте вращения п < 1800 мин-1). Для того* чтобы при больших скоростях потока О Г нагнетатель не перегружал двигатель и сам не выходил из строя» давление наддува необходимо регулировать. Для этого используются три конструктивных варианта: •    нагнетатель с перепуском О Г; •    нагнетатель с изменяемой геометрией турбины; •    нагнетатель с дросселированием турбины; Нагнетатель с перепуском ОГ (рис. 4) При высоких нагрузках на двигатель часть потока ОГ через перепускной клапан 5 направляется мимо турбины в систему выпуска ОГ. Вследствие этого поток газов через турбину уменьшается* что снижает как степень сжатия воздуха компрессором, так и излишне высокую частоту вращения вала турбонагнетателя. При низких нагрузках на двигатель клапан закрывается и весь поток ОГ направляется в турбину. 1. ^пйктрплмяямягмм^ ский преобраэова тель давления наддува 2.6аединый насос Зг Исполнительный механизм перепускного клапана 4,    Корпус турбины 5,    Перепускной нлапан 6.    Нанял подачи ОГ к турбине 7.    Канал подачи сжатого воздуха вл впуенной тракт 8,    Газовая турбина 9.    Компрессор
Турбонагнетатель с перепускным клапаном Как правило, перепускной клапан интегрирован в корпус турбины. На первых т у р б он а г нетателя х таре л ьч аты й к л а пан устанавливали в отдельном корпусе параллельно турбине. Электр «пневматический преобразователь 1 давления наддува приводит в действие 3/2-ходовой перепускной клапан с электроприводом, подсоединенный к вакуумному насосу 2, В положении покоя, когда преобразователь обесточен, байпасный клапан 3 исполнительно!!} механизма под действием пружины открыт. Таким образом, часть ОГ отводится через перепускной канал, снижая нагрузку на вал нагнетателя. Если на электретневадатический преобразователь подается напряжение, он соединяет камеру перепускного клапана с вакуумным насосом. Специальная мембрана под действием разрежения от насоса сжимает пружину, закрывая перепускной клапан. В этом случае весь поток ОГ пойдет через турбонагнетатель, увеличивая частоту вращения вала нагнетателя. Нагнетатель сконструирован таким образом, что перепуск при неисправности блока управления открывается автоматически. Благодаря этому при больших нагрузках не возникает высокое давление наддува» kuiирис повредили бы нагнетатель или сам дизель. а - положение направляющих лопатой при ньюоной скорости потока ОГ to - положение направляющих лопаток при низкой скорости потока ОГ 1.    Крыльчатка турбины 2.    Управляющее кольцо 3.    Подвижные направляющие лопатки соплового аппарате 4.    Управляющий рычаг 5.    Управляющий ЛНОДМЗТ ичегск^й цилиндр 6.    Поток ОГ —► Высокая снорость потока ОГ —1> Ниикая скорость потока ОТ
У бензиновых двигателей во впускном трубопроводе образуется сильное разрежение, поэтому применение вакуумного насоса не требуется. Управление при помощи электрического исполнительного механизма без помощи разрежения возможно для обоих вариантов двигателя. Нагнетатель с изменяемой геометрией турбины (рис. 5) Нагнетатель с изменяемой геометрией турбины (система VTG, см. список сокращений) дает возможность ограничить поток ОГ через турбину при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Подвижные направляющие лопатки 3 соплового аппарата изменяют поперечное сечение каналов, через которые ОГ устремляются на крыльчатку турбины, Этим они согласовывают возникающее в турбине давление газа с требуемым давлением наддува. При низкой на-грузке на двигатель подвижные лопатки открывают небольшое поперечное сечение каналов так, что увеличивается противодавление О Г. Поток газов развивает в турбине высокую скорость, обеспечивая высокую частоту вращения вала нагнетателя (а). При этом поток ОГ действует на более удаленную от оси вала область лопаток крыльчатки турбины. Таким образом* возникает большее плечо силы, которое дополнительно увеличивает крутящий момент. При высокой нагрузке направляющие лопатки открывают большее поперечное сечение каналов, что уменьшает скорость течения потока ОГ (Ь). Вследствие этого турбонагнетатель при равном количестве О Г меньше ускоряется и работает с меньшей частотой при большем количестве газов. Этим способом ограничивается да в лен ие н адд у в а, ММ    '    ..................... *----- Нагнетатель с изменяемой геометрией турбины рнн^в_____________ Я    1 7 3    Л    Ч Поворотом управляющего кольца 2 изменяется угол направления лопаток, которые устанавливаются на желаемый угол либо непосредственно отдельным управляющим рычагом; 4, укрепленным на лопатках, либо поворотными кулачками. Попорот кольца осуществляется при помощи управляющего пневматического цилиндра 5 под действием разрежения или давления воздуха либо, как вариант, при помощи электродвигателя с обратной связью по положению лопаток (датчик положения). Вместе с тем можно устанавливать давление наддува наилучшим образом в зависимости от различных входных величин. Нагнетатель с изменяемой геометрией в положении покоя открыт и поэтому безопасен, т, с, при отказе управления ни он сам, ни двигатель не повреждаются. Происходит лишь потеря производительности на низких частотах вращения коленчатого вала. Эту конструкцию нагнетателя применяют сегодня преимущественно на дизе-
Нагнстатель с дросселированием турбины а 1 2 3 4 5 6 лях. У бензиновых двигателей она еще не используется, прежде всего из-за высокой термической натру жен н ости и более горячих ОГ. Нагнетатель с дросселированием турбины (рис. 6) Нагнетатель с дросселированием турбины (система VST> см, список сокращений) устанавливают на небольших двигателях легковых автомобилей. Регулировочная заслонка 4 постепенным открытием подводных каналов 2 и 3 изменяет в этой конструкции проходное сечение для потока ОГ к турбине. При небольших частотах вращения коленчатого вала или малых нагрузках на двигатель открыт только канал 2. Меньшее поперечное сечение приводит к высокому противодавлению ОГ, высокой скорости течения газов и тем самым к высокой частоте вращения вала газовой турбины 1. При достижении желаемого давления наддува регулирующая задвижка плавно открывает канал 3. Скорость течения ОГт а вместе с тем частота вращения вала турбины и давление наддува уменьшаются. Регулятор двигателя задает положение указанной задвижки С помощью пневматического цилиндра. Через встроенный в корпус турбины перепускной канал 5 можно также отвести почти весь поток газов от турбины и таким образом получить очень небольшое давление наддува. Рис. в Ь

а открыт один подводной канал Ь открыты доа подводных канала 1,    Газовая турбина 2,    Подводной нана.г 3.    Подводной канат 4.    Регулировочная заслонка 5,    Порелускной нанзя 6.    Тяга управления заслонкой Преимущества и недостатки ту рбонаддува с отбором от О Г мощности, требуемой на сжатие воздуха Уменьшение размеров По сравнению с вариантом атмосферного к гт ус ка при одмняктсгш мощности турбо н аг н етател ь об ecu е чивает двигателю, прежде всего, меньшую массу и габариты. В диапазоне рабочих частот вращения на графике можно видеть лучшее протекание кривой крутящего момента (рис, 7), При этом на конкретной частоте вращения коленчатого вала при равном удельном расходе топлива обеспечивается более высокая мощность двигателя с наддувом (А - В), Такое соотношение мощностей из-за более благоприятного протекания кривой крутящего момента двигателя с системой наддува имеет место уже в диапазоне низких частот вращения коленчатого вала (В - С). Рабочая точка двигателя по требуемой мощности перемещается! Сравнение протекания кривых мощности и крутящего момента двигателей с гурбо-наддуеом и без него Одинаковая мощность при раздай частоте вращения коленчатого а - двигатель без наддува а стационарное режиме b двигатель с наддувом н стационарном режиме с - двигатель С наддувом з нестационарны* режимах
Ш    1/2    3/4 Относительная частота вращения коленчатого вала ,Г|1НС*М таким образом, н область меньших частот, с более низкими потерями на трение, из чего следует и меньший расход топлива (Е - D), Характеристика крутящего момента При малой частоте вращения коленчатого вала крутящий момент двигателей с турбонагнетателем находится на уровне моторов без наддува. В этой области давление наддува не проявляется, поскольку энергии ОГ недостаточно для раскрутки турбины. На нестационарных режимах величина крутящего момента при средних грузках находится на уровне двигателей с атмосферным впуском (с). Это связано с тем* что существует задержка в повышении интенсивности потока О Г При разгоне, таким образом» в работе двигателя отмечается «провал», который у бензиновых двигателей можно уменьшить, прежде всего, использованием динамического наддува, способного поддерживать высокое рабочее состояние нагнетателя, У дизелей есть возможность существенно уменьшить «провал» установкой турбонагнетателей с переменной геометрией турбины. Другой вариант устранения «провала» — использование турбонагнетателя с дополнительным электродвигателем, который ускоряет вращение крыльчатки компрессора независимо от расхода О Г. В настоящее время этот тип нагнетателя находится в разработке. Параметры работы двигателей с турбонагнетателем на больших высотах над уровнем моря весьма оптимальны, так как необходимый для подключения турбины перепад давления гтангтитея кыше пр и п он и же н н ом атмосф ер ном да в ле -нии. Это частично выравнивает пониженную плотность воздуха. При раскрутке вала турбины необходимо обращать внимание на то* чтобы он при этом не «перекрутился»* Механический наддув При механическом наддуве нагнетатель приводится в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Как правило, оба агрегата жестко связаны друг с другом, например через ременный привод. Механические нагнетатели для дизелей применяются реже, чем турбонагнетатели. Принципиальная схема работы поршневого нагнетателя
J4,

Механические нагнетатели Наиболее распространенной конструкцией является механический нагнетатель. Он применяется преимущественно на двигателях малой и средней величины для легковых автомобилей. Для дизелей используются следующие виды механических нагнетателей: 1.    Впускной клапан 2.    Выпускной клапан 3- Поршень 4.    Приходной (коленчатый | вал 5.    Картер нагнета тел а
Нагнетатель с внутренним сжатием В таком нагнетателе воздух сжимается непосредственно внутри нагнетателя, Д и зе ли ос наш а ют ся п орш невъш или винтовым нагнетателем. Принципиальная схема работы мембранного нагнетателя
1.    Впускной клапан 2.    Выпускной нлапан 3,    Мембрана 4,    Приводной ^кулачковый} вал
Пори i нее о й на гнетатель Механизмы этого типа оснащаются либо поршнем (рис. 8).»либо мембраной (рис. 9). Поршень (подобно поршню в двигателе) сжимает воздух, который затем подается через выпускной клапан к цилиндрам двигателя. Винтовой нагнетатель В винтовом нагнетателе (рис. 10) воздух сжимают две лопасти 4, имеющие форму винта и вращающиеся навстречу друг другу Рис. 10 Винтовой нагнетатель
1.    Приводной вал 2.    Подача воздуха на сжатие 3.    Подача сжатого воздуха 4.    Винтообразные лопасти Нагнетатель без внутреннего сжатия В механических нагнетателях без bhvt- реннего сжатия воздух сжимается направленным потоком за нагнетателем (во впускном трубопроводе). На двухтактных дизелях чаще всего устанавливается нагнетатель системы Roots (рис 11) Нагнетатели системы Roots Основу нагнетателя системы Roots составляют два вращающихся ротора 2Т приводимых шестернями. Они движутся навстречу друг другу, как в шестеренном насосе, и нагнетают воздух во впускной тракт. Центробежный приводной нагнетатель Наряду с механическими объемными нагнетателями, повышающими давление воздуха* существует также центробежный нагнетатель, который сжимает воздух подобно турбонагнетателю. Для достижения Рис. 11 1.    Корпус нагнетателя 2.    Ротор
Принципиальная схема системы двухступенчатого наддува
Рис, 12 1.    Ступень низкого давлении <тур€онагнетател ь с охлаждением наддувочного воздуха) 2.    Ступень высокого давления !турбона1 нетатель с охлаждением наддувочного воздуха) 3.    Впускной коллектор 4 Выпускной коллектор 5. Перепускной клапан 6- Пеоеяуснная магистраль
Нагнетатель системы Roots в разрезе требуемой высокой окружной скорости рабочая крыльчатка приводится во вра-щен ие ч ерез отдел ьн ы и п л а нетарн ы й редуктор. Эти нагнетатели имеют благоприятный КПД в широком диапазоне частоты вращения коленчатого вала и могут рассматриваться как альтернатива турбо-наддуву, особенно для малых двигателей. Механический поточный нагнетатель часто именуется также механическим круговым нагнетателем. На двигателях легковых автомобилей среднего и большого классов они применяются редко. Регулирование давления наддува Давление наддува на механическом нагнетателе может регулироваться через перепускной канал. Часть потока сжатого воздуха направляется в нагнетатель и определяет наполнение цилиндров двигателя. Другая часть направляется черев канал, оборудованный перепускным клапаном, обратно в зону подачи* Управление перепускным клапаном происходит с помощью блока управления работой дизеля. Преимущества и недостатки механического наддува Поскольку нагнетатель приводится непосредственно от двигатели» то при механическом наддуве повышение частоты вращения рабочего вала нагнетателя происходит одновременно с повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя. Соответственно при динамичной езде механический нагнетатель обеспечивает больший крутящий момент и лучшую приемистость, чем турбонагнетатель. Используя в приводе нагнетателя вариатор» можно улучшить также приемистость дизеля на средних нагрузка у Если отсутствует избыточная мощность (порядка 10.. .15 кВт для легкового автомобиля), необходимая для привода нагнетателя, то побочным эффектом указанных преимуществ может стать повышенный расход топлива. Этот недостаток компенсируется наличием в приводе нагнетателя специальной муфты, позволяющей отключать его при малых нагрузках. Другим недостатком нагнетателя являются его сравнительно большие размеры. Многоступенчатый наддув Многоступенчатый наддув позволяет существенно расширить пределы регулирования мощности по сравнению с одноступенчатым наддувом. При этом удается улучшить как подачу воздуха в цилиндры» так н удельный расход топлива ни стационарных и переходных режимах работы двигателя. М ногост у пен ч аты й наддув может быть реализован следующими способами. Переключаемый наддув При увеличивающейся нагрузке к основной системе наддува можно параллельно подключать один или несколько турбонагнетателей. В результате возможно достижение двух или даже нескольких максимумов КПД, в отличие от случая использования одного большего нагнетателя, настроенного на номинальную мощность. Из-за дорогой системы переключении нагнетателей подобная система наддува используется преимущественно на судах или стационарных генераторах. Двухступенчатый наддув Двухступенчатый регулируемый наддув представляет собой последов ател ь н ое подключение двух турбонагнетателей различной мощности, оснащенных байпасным регулированием и, в идеальном случае, охладителями наддувочного воздуха (рис. 12). Свежий воздух сначала предварительно сжимается к нагнетателе ] низкого давления. После этого начинает работать относительно меньший нагнетатель 2 высокого давления, сжимающий воздух до меньшего объема при большем давлении, что позволяет обеспечить требуемый расход воздуха. Использование двухступенчатого наддува может особенно благоприятно сказаться на КПД нагнетателя. При низких частотах вращения коленчатого вала перепускной клапан 5 закрыт, поэтому работают оба турбокомпрессора. Таким образом, очень быстро достигается высокий уровень наддува. Если нагрузка на двигатель повышается, перепускной клапан открывается вплоть до перекрытия нагнетателя высокого давления, когда весь воздух идет из нагнетателя 1 непосредственно в двигатель. Благодаря этому система наддува плавно реагирует на потребности двигателя. Этот вид наддува из-за простоты регулирования используется для автомобилей. Автономыы й на гнетяте п к Перед турбонагнетателем может устанавливается дополнительный автономный нагнетатель. Он аналогичен по конструкции и приводится в действие от независимого электромотора. При ускорении движения автономный нагнетатель подает дополнительный объем воздуха, улучшай приемистость двигателя. Охлаждение наддувочного воздуха Во время сжатия воздух в нагнетателе может нагреваться почти до 180°С. Так как горячий воздух, особенно при одинаковых окружающих условиях, имеет меньшую плотность, чем холодный, его дальнейший нагрев негативно сказывается на наполнении цилиндров. Установленный за нагнетателем охладитель наддувочного воздуха помогает избежать отрицательного эффекта, поскольку с его помощью наполнение цилиндра улучшается без изменения параметров нагнетателя. Тем самым увеличивается количество кислорода д/ш чорампя» *ак что могут быть достигнуты более высокие крутящий момент и мощность при заданной частоте вращения коленчатого вала. Более низкая температура поступающею в цилиндр воздуха позволяет снизить температуру в конце такта сжатия, что дает следующие преимущества: •    лучший термический КПД и вместе с тем меньший расход топлива и сниженное дымление дизеля; •    м**ныияя склонность к детонации бензинового двигателя; •    меньшие термические нагрузки зеркала цилиндра и поверхности камеры сгорания; •    несколько меньший уровень эмиссии NOx благодаря пониженной температуре сгорания смеси. Сам охладитель наддувочного воздуха охлаждается внешним воздухом или подключается к системе жидкостного охлаждения двигателя. Вариантом! системы наддува для двигателей легковых автомобилей является волновой нагнетатель воздуха, известный также под названием Comprex. Приводимый от двигателя через зубчатый ремень ► Волновой нагнетатель (обменник давления)!
2, разделенный на секции ротор 7 вращается в цилиндрическом корпусе, имеющем с торцое щелевые окна для прохода свежего воздуха и выхода ОГ Система окон и полостей выполнена особым образом, что позволяет волны давления потока 5 ОГ преобразовывать в повьь шенное давление потока 1 свежего воздуха. Существенным, достоинством волнового нагнетателя является непосредственный газодинамический энергообмен между ОГ и севшим воздухом* без участия каких-либо промежуточных механизмов. Такой энергообмен происходит со звуковой и сверхзвуковой скоростью. Волновой обменник, как и механический нагнета* тель, автоматически реагирует на изменения нагрузки изменением давления наддува. При постоянном передаточном отношении между двигателем гнетателем энергообмен оптимален только для одного рабочего режима. Для устранения этого недостатка на торцах корпуса имеется ряд воздушных -карманов* разной формы и размера, б л а года ря кото рым диапазон оптимальной работы нагнетате* ля расширяется. Кроме того, это позволяет достичь благоприятного протекания кривой крутящего момента, чего невозможно осуществить с помощью других методов наддува.
1,    Поток свежего воздуха под высоким давлением 2,    Зубчатый ремень 3,    Поток свежего воздуха под низким давлением 4,    Поршйн ь двигателя 5,    Поток ОГ под В ысоким дЭ№ением 6Ь Поюк ОТ под н изаим давлением 7,    Ротор 8,    Щелевые окна
Волновой нагнетатель, по сравнению с другими способами наддува, требует много места для ременной передачи и системы т руб о п ро водо в. Это усложняет возможность его установки в условиях ограниченного объема подкапотного пространства автомобиля. К тому же достижение нужной производительности при всех нагрузках очень проблематично. Сегодня приоритетным видом наддува является турбонагнетатель, который представляет собой оптимальный компромисс между эффективностью и стоимостью. Рециркуляция ОГ После сгорания небольшое количество отработавших газов остается в цилиндре и возвращается туда из системы выпуска. Этот эффект называется внутренней рециркуляцией ОГ. Па ее величину влияют фазы газораспределения. Дополнительное количество ОГ из системы выпуска двигателя может быть возвращено во впускной тракт через обратный клапан ОГ, а при необходимости — через охладитель. Этот процесс составляет внешнюю рециркуляцию О Г Оба процесса рециркуляции являются эффективным способом сокращения NOx Уменьшение количества NOx благодаря рециркуляции ОГ основывается на трех процессах: •    сокращение концентрации кислорода в камере сгорания; •    сокращение самого потока ОГ; •    снижение температуры при более высокой теплоемкости инертных газов11 Н:0 и СО., напрямую не участвующих в процессе сгорания. Особенно эффективна рециркуляция охлажденных ОГ Степень рециркуляции для легковых автомобилей составляет примерно 50%, для грузовых автомобилей 5...2 5%. Увеличение рециркуляции ОГ уменьшает содержание кислорода в цилиндре (коэффициент избытка воздуха Я снижается). Если количество возвращаемых ОГ становится слишком большим, увеличивается содержание в О Г вредных веществ, что происходит при недостатке воздуха при сгорании. При этом растет расход топлива, поэтому настоятельно необходимы контроль и регулирование степени рециркуляции ОГ. Степень рециркуляции ОГ регулируется клапаном подвода О Г {клапан рециркуляции). В начальном положении он запирает канал, который связывает область выпускного тракта перед турбонагнетателем с областью после него. Клапан рециркуляции управляется регулятором в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Для точной работы клапана должна быть конструктивно предусмотрена его нечувствительность к отложениям вредных примесей. Рециркуляция ОГ на легковых автомобилях Рециркуляцию ОГ на легковых автомобилях впервые применили в 70-е годы. Сегодня она используется на большинстве дизелей легковых автомобилей. Для соответствия принятым нормам рециркуляция ОГ для легкового автомобиля применяется только при малых нагрузках, Для обеспечения движения ОГ всегда имеется перепад между противодавлением в выпускном коллекторе и давлением наддува (турбонагнетатель с перепускным каналом), поэтому ОГ могут быть всегда направлены через клапан. Рециркуляция ОГ на грузовых автомобилях Рециркуляцию ОГ для достижения низкой эмиссии NOn планируется применять на грузовых автомобилях. Здесь она необходима почти на всех режимах работы дизеля. В стандартном случае при высокой нагрузке противодавление ОГ перед нагнетателем ниже, чем давление наддува после нагнетателя и охладителя наддувочного воздуха. Для возможного использования рециркуляции О Г необходимо тщательно подбирать параметры турбонагнетателя или использовать нагнетатель с изменяемой геометрией турбины, который создает необходимый перепад давления. Возможно также использование предохранительного клапана, который открывается» когда давление ОГ в выпускном коллекторе оказывается выше, чем во впускном тракте. Это происходит при высокой нагрузке, а также в тот момент, когда на такте выпуска в цилиндре возникает импульс давления. В результате часть ОГ попадает в систему впуска (при перекрывании клапанов). 11 Это составляющие газов а камеое сгорания, которые ведут себя инертно, т. е. не принимают участия в сгорании. Тем ие менее они нпияют на процессы воспламенения и сгораний.
Еще один способ осуществления рециркуляции ОГ ■— применение сопла Вентури (для получения пониженного давления в сужении последнего) в перепускном канале на впуск* Рециркуляция ОГ может регулироваться с помощью дифференциального датчика расхода воздуха (легковые автомобили), лямбда-зонда или датчика перепада давления в сопле Вентури (грузовые автомобили). Процессы сгорания в дизеле сильно зависят от того, как впрыскивается топливо в камеру сгорания. Самыми важными критериями (гкпнттгн момент и про-дол ж итедь |] о сть пиры ск и ван ия, тонкое ть распыливання и распределение топлива в камере сгорания» момент начала сгорания, цикловая подача топлива н зависимости от угла поворота коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Основы процесса впрыскивания
Параметры впрыскивания должны соответствовать конкретному двигателю и условиям его эксплуатации. Поскольку следует учитывать многие факторы, зачастую влияющие на процесс впрыскивании совершенно противоположным образом, достигнутый результат может быть только компромиссным. Качество подготовки смеси существенно влияет на удельный расход топлива, крутящий момент (и тем самым на мощность), состав ОГ и уровень шума. Система впрыска топлива в наибольшей степени отвечает за качественный процесс с месеобразо вами я. На    и протекание процесса сгорания в цилиндре двигателя (см. рис. I К а тем самым на эмиссию ОГ, мощность Si КПД двигателя влияют; *    начало впрыскиваниях *    протекание впрыскивания (продолжительность и цикловая подача); *    давление впрыскивания; *    направление факела впрыскивания; *    количество факелов впрыскивания. Цикловая подачй н частота вращения Рис. 1. 8 экспериментальном двигателе процессы впрыскивания и сгорания mowho наблюдать через систему стеклянных вставок и зерннл. Показаны моменты после появления собственного свечения пламени через: а - 200 мне b - 40Q мне с - 522 мне d - 1200 мкс
коленчатого вала определяют мощность двигателя. Смесеобразование Коэффициент избытка воздуха Для характеристики того, насколько отличаются реальные показатели топливо-воздушной смеси от теоретического или стехиометрического отношения вводится коэффициент избытка воздуха к (лямбда). Коэффициент избытка воздуха показывает отношение массы введенного в цилиндр впаду хя к требуемой при гтр- хиом етр и ческом с гора н и и л;] я дан н о й массы топлива: Масса воздуха Масса топлива ■ стехштетрический коэффициент k = 1: введенное в цилиндр количество воздуха соответствует теоретически необходимому для сгорания всег о топлива. к < 1: имеется недостаток воздуха» соответственно смесь — богатая. к > 1: имеется избыток воздуха, соответственно смесь — бедная. Значения коэффициента избытка воздуха X для дизельного двигателя Наличие в цилиндре зон с богатой смесью (X < 1) приводит к увеличению выбросов сажи, СО и СН. Чтобы избежать возникновения таких зон с богатой смесью, Стешометричёсний коэффициент (ипи отношение) показывает. сколько килограммов воздуха необходимо, чтобы сжечь полностью 1 кг топлива. Эта величина составляем для дизельного топлива около 14,5. Протекание процесса сгорания в экспериментальном двигателе с непосредственным впрыскиванием топлива многострунной форсункой дизель должен работать при избытке воздуха. Значения к для дизелей с наддувом при полной нагрузке находятся между 1,15 и 2*0* На холостом ходу и при нулевой нагрузке они повышаются до к > 10. Данные величины коэффициента избытка воздуха показывают значение об щего по цилиндру соотношения масс воздуха и топлива. С точки зрения самовоспламенения и образования вредных веществ существенное значение имеют локальные значения к. Дизель работает при гетерогенном смесеобразовании и самовоспламенении полученной смеси от сжатия. Перед или во время сгорания невозможно обеспечить полностью гомогенное смешивание впрыснутого топлива с воздухом. Самовоспламенение происходит через несколько градусов угла поворота коленчатого вала после начала впрыскивания (период задержки воспламенения). При гетерогенной смеси и цилиндре дизеля локальные коэффициенты избытка воздуха имеют весь диапазон значений от к = 0 (чистое топливо) в центре факела около носка распылителя до к = ^ (чистый воздух) в зоне внешнего пламени. При ближайшем рас-смотренш I отдельно й ж ид кой (св о бод-кой) капли можно отметить, что на ее поверхности (паровая зона) имеют место локальные значения X от 0,3 до 1,5, обеспечивающие возможность самовоспламенения смеси (рис 2 и 3). Из этого следует, что з
а - низшая относительная скорость Ь высокая относи тельная скорость 1.    Зона плавни 2.    Зона паров 3.    Капля топлива 4.    Поток воздуха
Изменение коэффициента избытка воздуха в зависимости от расстояния о \ эдъа струи Чистый воздух Зона внешнего пламени Бедная смесь >еделы сппамен^ния Богатая смеоь Расстояние Центр факела Область воспламеняемости (зона пламени) при тонком распиливании (много мелких капель), высоком коэффициенте избытка воздуха и «дозированном» движении заряда возникает множество локальных зон с небольшими значениями к, обеспечивающими воспламенение Это потенциально обеспечивает при сгорании незначительное образование сажи и NOx. Хорошее распыли ванне происходит благодаря высокому давлению впрыскивания (в настоящее время максимальные давления в опытных системах превышают 2000 бар). Таким образом, в цилиндре достигается высокая относительная скорость между факелом топлива и воздухом, что обеспечивает хороший распыл факела топлива. С учетом минимизации массы двигателя и соответствующих этому затрат следует получать по возможности боль* шую мощность с имеющегося рабочего объема. Для этого дизель должен работать с высокой нагрузкой при незначительном избытке воздуха, что, однако, повышает эмиссию вредных веществ. Именно поэтому коэффициент к должен находиться в определенных границах, устанавливаемых точным дозированием количества топлива в зависимости от количества воздуха в цилиндре и от частоты вращения коленчатого вала, 11изкое атмосферное давление также требует изменения цикловой подачи топлива с учетом недостатка воздуха. Образование локальных зон вокруг капли топлива при различных скоростях потока воздуха d - диаметр каши топлива (2-20 мкм)
Начало подачи и момент начала впрыскивания Момент начала впрыскивания Момент начала впрыскивания топлива в камеру сгорания существенно влияет на начало сгорания топливовоздушной сме-си и имеете с. тем — ня уровень л миссии ОГ, расход топлива и шум сгорания. Соответственно момент начала впрыскивания играет большую роль с точки зрения оптимизации работы дизеля. Момент начала впрыскивания, когда форсунка открывается и начинает впрыскивать топливо в камеру сгорания, определяется по углу поворота коленчатого вала относительно ВМТ поршня. Положение поршня относительно ВМТ при впрыскивании оказывает влияние на смесеобразование наряду с конфигурацией впускного канала, движением воздуха в камере сгорания, плотностью этого воздуха и его температурой. Качество смеси воздуха и топлива зависит также от момента начала впрыскивания топлива (угла опережения впрыскивания). Последний, таким образом, влияет на уровень эмиссии сажи, продуктов неполного сгорания, оксидов азота (N0^), несгоревших углеводородов (СН) и оксида углерода (СО). Оптимальные значения углов опережения впрыскивания меняются в зависимости от нагрузки на двигатель (рис.1), что требует их регулирования. Необходимые величины устанавливаются отдельно для каждого типа двигателя и образуют поле характеристик, которое определяет момент начала впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель, частоты вращения коленчатого вала и температуры охлаждающей жидкости (рис. 2). При этом наряду с требуемой мощностью принимаются во внимание расход топлива, а также уровень эмиссии вредных веществ и шум. Нормы Евро 3 В поле характеристик дизеля оптимальные значения начала сгорания для достижения низкого расхода топлива находятся в пределах 0.. .8й угла поворота коленчатого вала до БМТ поршня. С учетом этого факта и огра- Характеристика момента намяла впрыскивания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель ЛСГ1СОООТО автомобили При КОЛОД1 Юм ПуСкО и рабочей температур# Градусы! угла поворота колен -чатога вала 6 r i i i t i 1000 мин-1 Частота вращения коленчатого вала Зависимость эмиссии N0* и СИ от изменении момента начала впрыскивания на двигателе грузового автомобиля без системы рециркуляции ОГ почти 10й ДО ВМТ Градусы*4 *3 -2 -1 угла поворота 1 2 3 4 5 6 кешн - ранн И поад ни й чалого
Пои мер исполнения: пн - оптимальный мо мент влрыскивэ ний по ЭМИССИИ ОГ при нулевой нагрузке, когда умен ьшается содержание N0, л, - оптимальный чй-чент впрыскивания по эмиссии ОГ при полной нагрузке, когда уменьшается Выброс: СН 1.    Холодный пуск («0 вС) 2.    Полная нагрузка 3.    Частичная нагрузка
©ала Момент начала впрыскивания
ничений по эмиссии О Г требуются следующие моменты начала впрыскивания. Двигатели легковых автомобилей с непосредственным впрыском топлива: •    нулевая нагрузка — от 2° до ВМТ до 4° после ВМТ; •    частичная нагрузка — от 6° до ВМТ до 4° после ВМТ; •    полная нагрузка — 6., Л 5° до ВМТ. Двигатели грузовых автомобилей с непосредственным впрыском топлива (без рециркуляции ОГ): •    нулевая нагрузка — 4... 12й до ВМТ; •    полная нагрузка — от З...6° до ВМТ до 2й после ВМТ. На холодном двигателе угол опережения начала впрыскивания увеличивается на 3...10®. Продолжительность сгорания при полной нагрузке соответствует 40+,+60° угла поворота коленчатого вала. Раннее начала впрыскивания В момент прохождения поршнем. ВМТ устанавливается наивысшая температура сжатия» Если сгорание начинается задолго до ВМТ, сильное повышение давления сгорания действует как отрицательная сила по отношению к движению поршня. Затраченное на это количество тепла уменьшает КПД двигателя и повышает» таким образом» расход топлива. Кроме того, такой резкий подъем давления сгорания приводит к повышению уровня шума работы дизеля. Сдвиг начала сгорания на более ранний угол повышает температуру в камере сгорания. В результате растет уровень эмиссии NOx и уменьшается выделение СН (рис. 1). Поэдн^1^ нячя m штрыгкИк^ним Более позднее начало впрыскивания при нулевой нагрузке может привести к неполному сгоранию и соответственно к повы ш е ни ю у ро в ня эм иссии н егюл но -стью сгоревших углеводородов (CH)S поскольку температура в камере сгорания быстро снижается (рис. I). Характеристики изменения удельного расхода топлива, эмиссии углеводородов, уровней дымности и МОч рассматриваются в разделе «Протекание впрыскивания», где определяется компромисс при выборе угла опережения впрыскивания для конкретного двигателя и величины допуска на него. Для получения на выпуске минимального количества синего и белого дыма на холодном двигателе требуется более ранее впрыскивание н/илн предварительное впрыскивание. Для уменьшения уровня эмиссии вредных веществ и уровня шума при частичной нагрузке часто требуется другой угол опережения впрыскивания» нежели при полной нагрузке. Поле характеристик момента начала впрыскивания для легкового автомобиля (рис. 2) схематически показывает зависимость утла опережения впрыскивания от температуры охлаждающей жидкости, нагрузки на двигатель и частоты вращения коленчатого вала. Начало подачи Наряду с моментом начала впрыскивания часто рассматривается также термин «начало подачи». Он подразумевает момент начала движения топлива от ТНВД. Так как в старых системах впрыска на неработающем двигателе начало подачи проще было определять как фактическое начало впрыскивания, оценка момента начала впрыскивания осуществлялась по моменту начала подачи с учетом сдвига но времени на счет определенной длины магистралей высокого давления между ТНВД и форсунками (прежде всего, при использовании рядных и распределительных ТНВД). Определенный сдвиг между моментами начала подачи и начала впрыскивания составляет пер 11 од задерж ки в п рыск» i ва i j и я 11 Сдвиг по вое^ьеии начала впрыски вэ-ния пд атношению н началу подачи,
Время движения волны давления от ТНВД к форсунке зависит от длины магистрали и определяет (в градусах угла п о и о рота кп л е м ч ято го нала) я ядер ж к у впрыскивания при различных частотах вращения коленчатого вала. С увеличением частоты вращения возрастает и угол задержки воспламенения21. я Сдвиг по времени начала воспламене ния по отношению к началу впрыскивания
Оба фактора должны компенсироваться» для чего система впрыска должна компенсировать начало подачи и, соответственно начало впрыскивания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала» нагрузки на двигатель и температуры охлаждающей жидкости. Цикловая подача топлива Необходимая масса топлива для цилиндра рассчитывается по формуле: Р-ьл* ззРзз гп =-г м где Р — мощность двигателя, кВт; К— удельный расход топлива двигателя, г/ кВт-ч; п —- частота вращения коленчатого вала, мин г — число цилиндров двигателя. Соответствующее объемное количество топлива на рабочий цикл для цилиндра (цикловая подача топлива) Qh определяется по формуле: P-iv 1000 30-ят-р >|№йц где р — плотность топлива, мг/мм\ Эта формула показывает, что получаемая от двигателя мощность при постоянном КПД (обратно пропорциона льном расходу топлива:    прямо пропорциональна цикловой подаче топлива. Цикловая подача топлива зависит от следующих величин: *    эффективного давления в отверстиях распылителя; •    п родолжи тел ьн ости впр ы с к и ва -ния; •    разницы давления впрыскивания и давления в камере сгорания двигателя; *    плотности топлива. При высоких давлениях дизельное топливо сжимается. Это влияет на цикловую подачу топлива и должно учитываться при регулировании. Цикловая неравномерность подачи топлива ведет к колебаниям в токсичности ОГ и получаемой от двигателя мощности. Благодаря применению систем впрыска с электронным регулированием необходимая цикловая подача топлива может дозироваться очень точно. Рис, 1-4 Характеристина удельного расхода топлива Ь, в I/кВт-ч в зависимости от момента начала и продолжительности процесса впрыскивания
Характеристика удельных выбросов NQX в г/кВт ч в зависимости от момента начала и продолжительности впрыскивания Продолжительность впрыскивания по углу поворота коленчатого вала в градусах
Продолжительность впрыскивания по углу поворота коленчатого вала в градусам
Двигатель: Б-ц^линдровый дизель грузового автомобиля с системой впрыска Common Rail Резним эксплуатации: л=1400 мин 1„ нагрузка - 50% Изменение продолжительности впрыскивании в данном случае производится путем изменения давления впрыскивания Протекание впрыскивания Для дизеля наиболее важны уровень эмиссии вредных веществ и расход топлива. В связи с этим к системе впрыска предъявляются следующие требования: *    Впрыс кива н ие должно про исходить в точно выбранный момент времени. Уже при незначительных отклонениях сильно изменяются расход топлива, уровень эмиссии вредных веществ и уровень шума сгорания {рис. 1-4)* *    Давление впрыскивания должно соответствовать каждой рабочей точке двигателя (например, меняться, по возможности раздельно,, в зависимости от нагрузки на двигатель и частоты вращения коленчатого вала). *    Впрыскивание должно заканчиваться резко» без подвпрыскнвашш топлива (см. с. 64). Неконтролируемые под-впрыски ведут к повышенному уровню эмиссии вредных веществ в ОГ, Пон ятие * п ротек а и ие впрыск и ва -ння», или «закон впрыскивания», характеризует впрыскивание в камеру сгорания определенного количества топлива в зависимости от времени. Продолжительность впрыскивания Основным параметром процесса впрыскивания является его м родол житель-и ость, которая определяет время открытия форсунки и поступления топлива в камер у с гора н и я, П род и л ж ител ьн о сть впрыскивания указывается в градусах поворота коленчатого или распределительного вала, либо в миллисекундах (мс). Различные виды процессов сгорания п дизеле требуют соответственно различной продолжительности впрыскивания (ниже приведены приблизительные значения угла поворота коленчатого вала в градусах для номинальной мощности): Удельные выОрооы несгоревших углеводородов СН в г/кВт-ч в зависимости от момента начала и продолжительности впрыскивания Продолжительность впрыскивания по углу поворота коленчатого вала в градусах
Е Удельные выбросы сажи в г/кВт-ч в зависимости от момента начала и продолжительности впрыскивания > * Я1 -20 10 15 20 25 30 35 П родолжитБл&носггь впрыскивав ия по углу поворота коленчатого вала в градусах
*    двигатели легковых автомобилей с непосредственным впрыском топлива — 32...38°; *    двигатели легковых автомобилей с разделен н ы ми камера м и его рання — 35...40°; *    двигатели грузовых автомобилей с непосредственным впрыском топлива — 25...36й. Угол в 30° поворота коленчатого вала соответствует 15° поворота кулачкового вала ТНВД1-. При частоте вращения вала ТНВД, равной 2000 мин !5 продолжительность впрыскивания равняется 1*25 мс. Чтобы минимизировать расход топлива и дымность ОС продолжительность и момент начала впрыскивания должны быть согласованы с рабочей точкой поля характеристик (рис. 1 и 4). 1;‘ Иа четырехтактна* дви1 ашяид частот в вращении кулачкового вала ТНВД соответствует половине частоты вращения коленчатого вала,
Протекание впрыскивания Системы впрыска выполняют следующие функции (рис. 5): Рис» 5 Момент начала подачи предшествует моменту начала впрыскивания и зависит от конструкции системы впрыскивания 1.    Предварительное впрыскивайте {PI11* 2.    Основное впрыскивание (Ml) 3.    Интенсивнее повышение давления |дпя системы Common Rail) 4.    Ступенчатое повышение давления (ДЛЯ сдаемы инди видуапьных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)), В данном случав двумя пружинами о корпусе форсунки обеспечивается дыуяи I yi 1внча i ы й яид иглы форсуний со ступенчатым, а аовое не плавным повышением давления. Это умеиьша1ет уровень шума сгорания. но ие уровень эмиссии сами 5,    Стандарт ное новы шение давления (традиционные системы впрыска) 6,    Мягкое падение давления (рядный и расп редвлительный ТНВД! 7,    Релизе пддспш& дэ ВПЕНИЯ (для систем индивидуальных ТНВД (UPS) и насос-форсунок <UIS). при использовании системы Common Rail процесс протекает несколько мягче) 8,    Раннее дополнительное впрыскивание Э. Позднее допол нительное впрыскивание рв - давление впры СмийВмий D# давление открытия Форсунки b - продолжительность сгорания основной доли впрыснутое топлива v - продолжительность СЮрйНИИ предварительной доли впрыснутого топлива ZV - период задержки воспламенения основной доли впрыснутого топлива
*    предварительное впрыскивание I для снижения уровней шума сгорания и эмиссии NOx, особенно в дни тяте л я х с н е и осредет ие и н ьт м впрыском топлива; *    интенсивное повышение давления
3 при основном впрыскивании для сокращения уровня эмиссии NO,
при работе без рециркуляции ОГ, ступенчатое повышение давления 4 во время основного впрыскивания для сокращения уровней эмиссии МОч и сажеобразован ия при работе без рециркуляции О Г;
*    удержание постоянного и высокого давления при основном впрыскивании (3, 7) для сокращения уровня сажеобразования при работе с рециркуля цией О Г;
*    дополнительное впрыскивание 8 — непосредственно после основной подачи для сокращения уровня са-жеобраэования;
*    позднее дополнительное впрыскивание 9 как восстановитель для ак-к умулир ую ше го нейтра лизатора >ЮХ и/или с целью повышения
температуры О Г для регенерации частиц в сажевом фильтре.
Мероприятия, используемые в начале впрыскивания вблизи ВМТ поршня для снижения уровня NO¥ при высокой нагрузив и онсуяствии системы рециркуляции ОГ
Угол поворота коленчатого вала, град.
Традиционное протекание процесса впрыскивания В традиционных системах впрыска давление но время процесса впрыскивания непрерывно нагнетается плунжером ТНВД, При этом скорость движения плунжера определяет скорость нагнетания и соответственно давление впрыскивания. В рядных и распределительных ТНВД с регулирующими кромками на плунжерах впрыскивание имеет только основную фазу (5, 6), без предварительного и до п о л нител ьно го эт a i з ов * В распределительных ТНВД с Электрам а г н итны м и клапанам и в о з м ож н о осу щест в лен ие предварительно го в п ры -емшан ия 1. В насос-форсунках (U1S) для дизелей легковых автомобилей предварительное впрыскивание осуществляется с помощью гидромеханического привода. Создание высокого давления и формирование цикловой подачи, соответствующей режиму работы, в традиционных системах впрыска обеспечиваются кулачком и плунжером, В результате протекание процесса впрыскивания отличается следующими характери стикам и; 11 Немецкое сокращение VE здесь не используется, так как оно ведет к путанице с обозначением ТНВД серии VE, которые в большинстве случаев не обеспечивают никакого предварительного впрыскивания. *    величина давления впрыски в алия повышается с возрастанием частоты вращения коленчатого вала и цикловой подачи топлива (рис, 6); •    величина давления повышается в начале впрыскивания, однако к концу падает до величины дай лени я закрытия форсунки; *    малые цикловые подачи топлива впрыскиваются под незначительным давлением; •    закон впрыскивания на графике (см. рис. 5) должен иметь примерно треугольную форму, что требуется для благоприятного сгорания топлива без использования рециркуляции ОГ (мягкое повышение давления и вместе с тем малошумное сгорание). Максимальное давление впрыскивания служит критерием оценки нагрузки ко н с тру к т и вн ы % эле мс нтов и п р и вода ТНВД, Для систем впрыска оно является критерием качества расп ыли ван ия топлива в камере сгорания. Зависимость давления впрыскивания от цикловой подачи топлива
На дизелях с разделенными камерами сгорания (двигатели с пред- или вихревой камерой) используются дросседируи> \ i ще штифтовые распылители, которые создают единый факел топлива и формируют протекание прицепи впрыскивания. Эти распылители формируют переменное поперечное сечение факела в зависимости от величины подъема иглы форсунки, что приводит к плавному повышению давления и к малошумному сгоранию. Влияние предварительного впрыскивания на давление сгорания
Предварительное впрыскивание Если предварительное впрыскивание не производится (рис. 7* кривая а), то при изменении давления впрыскивания топлива давление п цилиндре п лян но ря-гтрт перед ВМТ поршня, но с началом сгорания повышается очень резко, Такой процесс является причиной высокого уровня шума сгорания. И сп ол ьзова н и е п ред вар шел ь но го впрыскивания позволяет достичь плавного повышения давления сгорания. Период задержки воспламенения основной части цикловой подачи топлива значительно сокращается. Это благоприятно сказывается на снижении уровня шума сгорания и расхода топлива, а также на уменьшении эмиссии NO,, и СН. о л х а.
При предварительном впрыскивании в цилиндр направляется небольшое количество топлива (1.„4 мм'), которое обеспечивает «подготовку» камеры сгорания. При этом возникают следующие эффекты: •    период задержки воспламенения основной доли топлива сокращается; •    повышение давления сгорания становится более плавным (рис. 7, кривая Ь). Удельный расход топлива может меняться в зависимости от момента начала впрыскивания основной доли топлива и его сдвига по времени относительно предварительного впрыскивания. 1.    Высонооооротныи двигатель 2.    Среднеоборотный двигатель 3.    Низкооборотмый двигатель
a - без предварительного впрыскивания Ь - с предварительные ипрыскивн нивм hP] - ход иглы распылителя при предварительном впрыскивании h„, ход иглы распылителя пт основ ном впрыскивании
Угол поворота коленчатого вала Дополнительное впрыскивание Позднее дополнительное впрыскивание Позднее дополнительное впрыскивание может применяться для восстановления в н екоторы х в а ри а нтах н е йт ра л изаторов NOv. Оно происходит вслед за основным впрыскиванием во время рабочего хода или выпуска до 200° угла поворота коленчатого вала после ВМТ поршня и добавляет в ОГ точно дозированное количество топлива. В противоположность предварительному и основному впрыскиваниям» это топливо не сгорает, а испаряется в ОГ под воздействием тепла. Смесь испарений топлива и ОГ направляется при такте выпуска через выпускные клапаны к соответствующим нейтрализаторам НОх» где топливо служит восстановителем этих оксидов. Как следствие происходит умеренное снижен не уровня NOx в ОГ. Другой возможностью снижения уровня КОх сч итаетс я исп ол ьзов ан и е а к к ум у-лирующих нейтрализаторов NOx (см, главу «Системы очистки ОГ»). Позднее дополнительное впрыскивание может применяться также для повышения температуры ОГ в окислительном нейтрализаторе, чтобы поддерживать заданную температуру для peiенерации сажевого фильтра. Позднее дополнительное впрыскивание может вести к разжижению моторного масла дизельным топливом» поэтому применение этого процесса должно быть согласовано с производителем двигателей. Раннее дополнительное впрыскивание Независимо от дополнительного впрыскивания для нейтрализации NOx или использования сажевого фильтра раннее до полнител ьное впрыск и в а и ие может осуществляться при применении системы Common Rail непосредственно после основного впрыскивания, что происходит еще при продолжающемся сгорании топливовоздушной смеси. При этом дополнительно сжигаются частицы сажи, что уменьшает уровень ее выброса примерно на 2G*..70%. а - распылитель ееэ микрооОъвма под ИГЛОЙ Ь - распылитель сми кройбъемом под ИГЛОЙ 1.    Двигатель с рабочим объемом цилиндра до 1л 2,    Двигатель с рабочим объемом цилиндра до 2 л
Ведутся также исследования по внедрению раннего дополнительного впрыскивания в работу традиционных систем впрыска с механическими ТНВД. Подвпрыскиванне и остаточные порции топлива Особенно неблагоприятно на работе двигателя отражаются нежелательные 11 одв п р ы с к и ва н и я* П р и п од вп рыск и в а-нии форсунка стопроизвольно открывается еще раз вскоре после закрытия, и в цилиндр к концу сгорания попадает плохо подготовленное топливо. Оно не сгорает частично или полностью и устремляется в виде несожженных углеводородов в выпускной тракт. Быстро запираемые распылители с достаточно высоким давлением закрытия и низким остаточным давлением в подающей магистрали предотвращают этот неблагоприятный эффект. Подобно таким подвпрыскиваниям на работе дизеля негативно сказывается наличие остаточных порций топлива» скапливающихся в носке корпуса распылителя > за уплотняющей поверхностью. Остающееся топливо выходит после окончания сгорания в камеру сгорания и также частично устремляется в выпускной тракт, повышая уровень эмиссии несгоревших углеводородов {C1I} (рис, 6). Распылители» в которых отверстия рассверливаются в районе уплотнительного седла, имеют самые незначительные объемы остаточных порций топлива. Влияние конструкции распылителя на уровень эмиссии СИ Объем отверстия для впрыска и микрообъем под иглом распылителя
!зя + lip т
1200
мм3 урЛд поворота кулачкового вала ТНВД) «а. т о -л з г Пример радиального раепредел ительного ТНВД серии VP44. работающего оеэ поед варителького впрыски еания в режиме пол ной нагрузки t задержка вопны давления по концам маги играли высокого давления Угол поворота кулачкового вала ТНВД
Si    а 5    й* CD    “Г* о    s * О    £ 8 >8 Re    >
400
S.-0-
Протекание процесса впрыскивания во времени На рис. 9 на примере распределительного ТН БД с р адиа л ь н ы м и пл у н жера м и (VP44) показано, как кулачок на кольцевой шайбе воздействует на нагнетание и выход топлива из форсунки. Показано, как сильно изменяется давление топлива в процессе его доставки к форсунке впрыскивания в зависимости от ряда конструктивных определяющих элементов (кулачок, нагнетательный клапан, трубопровод* форсунка и др. элементы). Поэтому необходимо точное согласование системы впрыска с параметрами двигателя. Во всех системах впрыска, где давление создается плунжерами насосов (рядные ТНВД, системы насос-форсунок и индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном), протекание процесса схоже. Протекание процесса в системе впрыскивания Common Rail происходит совершенно иначе. Вредные объемы в обычных системах впрыска Понятие «вредные объемы» используется при рассмотрении контура высокого давления системы впрыска, последняя включает в себя объемы высокого давления ТНВД, магистралей и форсунок. Во вредных объемах давление повышается при каждом впрыскивании и снова уменьшается в конце его. Тем самым возникают потери энергии на сжатие, а процесс впрыскивания затягивается. При этом, двигаясь вдоль магистралей, топливо подвергается сжатию-расширению из-за динамических волновых процессов изменения давления. Чем больше вредные объемы, тем хуже гидравлическая эффективность системы впрыска. Минимизация вредных объемов является одной из важнейших целей при создании системы впрыскивания, В конструкции системы с блоком насос-форсу нок (UIS) вредные объемы наименьшие. Чтобы гарантировать равномерность работы двигателя, вредные объемы в магистралях подвода топлива ко всем цилиндрам должны быть одинаковы.
< X л i
1Цепь факторов влияния хода кулачка на протекание процесса впрыскивания к зависимости от угла поворота кулачкового вал а ТНВД
г в ^ £ £д
Вливние.давления впрыскивания на дымность ОГ эмиссию NO,- и расход топлива г/кВт-ч В 2 4    6    8 г/кВт-ч Оксиды азота МО^
ю
Рис. 10 р. - давление в аккумулятора р, - давление откры тня форсунки Рис. 11 Двигатель с системой непосредственного впрыска топлива, частоте вращения колен «атого вала — 1200 мим--, среднее давление 18.2 бар рь - давление впрыскивания % - момент начала впрыскивания паепе ВМТ поршня по углу поворота коленчатого вала SZQ - число почернения ПО методике Bosch (с. 433)
sze
Протекание процесса впрыскивания в системе Common Rail В системе Common Rail ТНВД независимо от момента начала впрыскивания обеспечивает в аккумуляторе давление, rp ли ц и ия ттпро го п [>и мер н о погтпя н н а во время всего процесса впрыскивания топлива (рис, 10). Из-за почти равномерного процесса нагнетания ТНВД может иметь меньшие,, чем обычно» размеры и работать с меньшими пульсациями крутящего момента б приводе. Короткие магистрали связывают аккумулятор с форсунками. Так как регулятор частоты вращения управляет процессом впрыскивания* его начало и окончание легко и четко устанавливаются в зависимости от комплектации двигателя. Возможно также осуществление процессов предварительного и дополнительного впрыскивай ия. При заданном давлении количество впрыснутого топлива пропорционально времени подъема иглы распылителя форсунки и не зависит от частоты вращения коленчатого вала или распределительного вала ТНВД (впрыскивание по времени). Таким образом, момент начала впрыски is а тть его продолжительность и давление могут быть установлены оптимальным образом для различных режи- протыкание прхэц&сса впрыскивания е системе Common Rail
Предварительное 'впрыскивание
Основное впрыскивание
Время /
■a
Л
мои работы двигателя. Это осуществляет система электронного регулирования работы дизеля с помощью преобразователя «время—угол». Давление впрыскивания При впрыскивании потенциальная энергия давления топлива превращается в кинетическую энергию его струи. Высокое давление приводит к большой скорости выхода топлива из отверстия форсунки. Распиливание топлива происходит из-за 11 м пул ьс но го с меш ен и я ту рбулент н ой струи топлива с воздухом и камере сгорания, Чем выше относительная скорость между впрыскиваемым топливом и воздухом, а также плотность воздуха в камере сгорания, тем тоньше распыливается топливо. Специальным подбором параметров можно добиться того, чтобы давление в магистрали у форсунки (оно же давление впрыскивания ) было выше, чем у ТНВД. Двигатели с непосредственным впрыском топлива У дизелей с непосредственным впрыском топлива скорость воздуха в камере сгорания сравнительно мала — в соответствии с законом сохранения энергии впускаемого воздуха при его тангенциальном поступлении в цилиндр (вихре-
вой эффект). Лишь при движении поршня до ВМТ скорость вихря увеличивается. При непосредственном впрыскивании топливо подается в камеру сгорания под высоким давлением, Впрыски-ванне с давлениями порядка 2000 бар может сильно уменьшить уровень эмиссии дыма и вредных веществ. В настоящее время системы впрыска при полной нагрузке создают максимальное давление от 1000 до 2050 бар для легковых автомобилей и 1000,.. 1800 бар для грузовых. Однако максимальное давление достигается только в верхней области частот вращения коленчатого вала (кроме системы Common Rail), В то же время для благоприятного протекания кривой максимального крутящего момента и одновременно малой дымности ОГ при низких нагрузках решающее значение имеет высокое давление впрыскивания. Исходя из этого уровень давления впрыскивания в зоне максимального крутящего момента для легковых и грузовых автомобилей должен лежать в диапазоне 800**. 1400 бар. Двигатели с разделенными камерами иг ирония Двигатели с разделенными камерами сгорания, где нарастание давления сгорания сглаживается перетеканием заряда топлив обоз душном смеси из предварительной камеры в основную, имеют высокие скорости воздуха в дополнительной камере и в канале, соединяющем ее с основной камерой сгорания. При этом процессе давление впрыскивания свыше 450 бар не дает никаких преимуществ. Влияние важнейших пара метра в впрыскивании ка рабо i у дниг а геля Последствия £ S i ||g С CL Н 111 га ■ ч 1 jig й s ц * о Е о 3 С П И С£ га ре Й 3 = 0 С i*1 Q № о о е sa с ч S §- Э “ Е ® в S х х и. Z ж Ш ж * I га р в д & и щ в- С£ * 1 □ » * « II Ошибка Впрыскивание: слишком раик&е слишком позднее Давление впрыскивания слишком низкое Загрязненный распылитель (плохое распиливание и недостаточная цикловая лодачв) Отсутствий предварительного впрыскивания * iСИ +) Отсутствие дрполнит&пьнсго впрыскивания *(Сажв tj Несзнационироваи нов впрыскивание Таблица 1 Показало, как сильно впрыскивание отражз ется иа параметрах двигателя. Только хорошо подобранкая и точ но работающая система впрыска гарантиру ет дизелю высокую ра ботослособность
Направление и количество факелов впрыскивания Двигатели с непосредственным впрыском топлива Дизели с непосредствеиным вир ыском топлива оснащаются, как правило, центрально расположенными форсунками с числом отверстий в распылителе от 4 до 10 (в большинстве случаев 6.J* отверстий, см. главу «Форсунки»)* Факелы впрыскивания очень точно направлены и камеру сгорания* Отклонение направления впрыскивания уже на 2й от оптимального направления приводит к ощутимому повышению дымности ОГ и расхода топлива. Двигатели с разделенными камерами сгорания Дизели с разделенными камерами сгорания работают со штифтовыми распыли-тел нм и, создающими только один факел. Форсунка впрыскивает в предварительную или вихревую камеру топливо таким образом, что его факел, направленный точно в предкамеру, касается свечи накаливания. Отклонение от этого направления ведет к ухудшению условий использования воздуха для сгорания и затем к увеличению уровней концентрации черного дыма и эмиссии углеводородов. Обзор систем впрыска Дизельные двигатели отличаются высокой экономичностью. Начиная с момента создания первого серий и ого ТНВД фирму ЕпягЬ в 1927 г., системы впрыска постоям н о совер шенствуюте я, Дизели выпускаются в различных модификациях (рис. I и табл. 1), в числе которых: *    силовые агрегаты для мобильных дизель -генераторов (до 10 кВт/цилиндр); *    быстроходные дизели для легковых н легких грузовых автомобилей (до 50 кВт/цилиндр); *    дизели для строительных* сельскохозяйственных и лесотехнических машин (до 50 к Вт/ цилиндр); *    дизели для тяжелых грузовых автомобилей, автобусов и тягачей (до 80 кВт /цилиндр); *    стационарные дизели, например для аварийных систем электроснабжения (до 160 кВт/цилиндр); *    дизели для тепловозов и судов (до 1000 кВт/цилиндр). Требования Большие ограничения по уровню эмиссии О Г и уровню шума работы, наряду с обеспечением более низкого расхода топлива, постоянно формируют новые требования к системе впрыска дизельных двигателей. Принципиально система впрыска должна обеспечивать хорошее смесеобразование в соответствии с заданным процессом сгорания топлива (непосредственный впрыск или разделенные камеры сгорания) и работу с высоким давлением (в настоящее время — от 350 до 2050 бар) в камере сгорания дизеля, а также дозировать при этом подачу топлива с максимальной точностью, Регулирование нагрузки и частоты вращения коленчатого вала дизеля производится изменением величины цикловой подачи топлива без дросселирования подаваемого воздуха. Механические регуляторы частоты вращения коленчатого вала к системах впрыска для дизелей все более вытесняются электронными системами регулирования, Новые дизели легковых и грузовых авто мобилен комплектуются исключительно такими системами. 0-6 ласти применения систем впрыска дизельное о топлива, созданных фирмой Bosch Ш*®®- MW*10 Р1НшН ZWM цц MW w* CW чПКВ- PF т PF -! UIS !» UIS 1* UIS у UIS jj UPS t-Ъ UPS 1* I PFiR) f UPS *■ PFfR) § 4&П Jk ' un T7T7 ini ГГП Рис. 1 М. WWt А. Р, Н, ZWM, CW - рядные ТНВД, различающиеся размерами и производительностью PF - система индивидуальных. вддоничёских ТНВД VE распределительные ТНВД С аксиальным движением плунжере VR -распределительные ТНВД с радиальным движением плунжеров UIS система насос форсун о*. UPS система инди видуальных ТНВД с электромагнитным клапаном СЯ аккумуляторная система Common Rail
30 30
к с
I г
с    с Т!    Т! £    Ё <    < 30    зр
— > 2 ЦЭ О Н- О 3*    £ 8 8 8 8 ?
“О “О -ч
Ы W W 0) О О *4 -4
eaowdua пэюиэ хннчц-эеит? китцэнжеа илтэийо^ейвх и еяюроеэ
л л
2 Z Z Z Z Щ О ЛЗ О ООО.2 °
z тз
i-1, Oo -J yi СЛ
DO U1 ГО Ц> g О ° : О '
СЛ го 8 8

§
н 2 а
i tj
О О

£Й <т> CJI
с» ОС» А о •- -
Ф 00 О СЕ Й Й О UI О И tt ggSSggggPSP

8 8 S Б 8 5 о о о о о о о
и> z z z z z и
&
И* 00 И- со и ^ О U О W (Л о g о g о g о
^ %1 И Ч и -J -J ю о го о ю о о СЛ уч СЛ
2 2 3 ? 3 3 3 <<33 ■♦ 51 ч I .ч
2 2 2 2 2 2 о
ЗЭ1.1 11 1
z "о т] О
О и О и
-о tj m
< <
3 Э" t* Р> 01 ■U 4* W 8 8 8 н* И* ~ч 8 8 8 S ° Ф <D Ф ft 3 3 3 3
ИРФКИНРРКШ^^У» О Ю ill U Ш Ш Ш 0J I'j У1 М СП СП gQOQmOoOOoooo О OOQQOO О
ggggsgggg0
ИИЮООЮМГОМиЮНРО)
сл <л сл сл г о о о о
I I    I I ' I I I
5 о
2j8gg
PI - предварительное впрыскивание РО - дополнительное впрыскивание h - гидравлическое m - механическое ет - элекгромехани веское Mv - электромагнитный клапан DI - непосредственный впрыск топлива IDI - разделенные камеры сгорания Число цилиндров 2 Макс. зна1*ение номинальной ? частоты вращения коленчатого м вала Мане. ЦИЛИНДРОВОЙ мощность
Р легковые и легние грузовые автомобили N грузовые автомобили и автобусы 0 внедорожное применение 11 5 ода и тепловозы Макс, цикловая подача на ход или цикл
Мане, давление впрыскивания
tl
tc ц. rn -i -1 -г —I J D z? О О £ Ф S3 § 2 * SS ° I ■ 3 М о

ГО i Q ^    С p i § s    >    - lil к ^ ™    О    S 1=1 x 8 fj    >r    ^ I S I    ?    3 Ip x    g    Cp * £
п * 5 5 I I I ^3 “ 11i I ■а а ■=; % = 5 I    2 з i? I * II    § 12 i § S 2 « .3 8 n ’ “
s
<Q
РНСа 1 й - ГъТ&ь1ДЯ[л|'Ты»иы1 рядный ТНВД типа РЁ Ь - рядный ТНВД с дополнительной втулкой 1.    Гильза плунжере 2.    Впускное окно 3.    Регулирующая ноомкэ плунжера 4» Плунжер 5. Возвратная пружина плунжера 6= Траектория поеоро тов плунжера вокруг оси рейкой (установка цикпо вой подачи) ?, Кулачковый вал привода плунжеров в. Дополнительная втулка 9.    Изменение вддз плунжера до закры тин впускного окна за счет перемещения регулирующей втулки 10.    Подача топлива н. форсунке X - активный код плунжера
1
Принцип работы рядного ТНВД
Типы конструкций Задача системы впрыска для дизелей состоит в том» чтобы подавать топливо под высоким давлением з камеру сгорания цилиндра в нужном количестве и в нужный момент. Форсунки Й. зависимости от используем ого I з ро цесса в 11 р ыс ки ва н и я устан а -вливаются в основную или дополнительную камеру сгорания. Если форсунки механические, то они открываются при определенной величине давления топлива, единой для всей системы впрыска. Закрытие форсунок происходит при падении давления топлива. Основное различие между т с темам и впрыска состоит в механизме создания высокого давления. Из-за последнего все компоненты системы должны быть п рецизн он н о из готов лены из в ысоко-прочных материалов и точно подогнаны друг к другу. Реализация концепции электронного регулирования позволяет осуществлять различные дополнительные функци и (напр и мер, а к т и к н ое дсм п-ф 11 р о в а н и е то л ч к о в „ р с г уд и р о в а н и е плавности хода и скорости движения автомобиля, а также давления надду-ttd ).
Рядные ТНВД Стандартные рядные ТНВД типа РЕ Рядные ТНВД {рис. 1) комплектуются плунжерными нарами* состоящими и$ плунжера 4 и гильзы 1» по числу цилиндров двигателя. Плунжер смешается в направлении подачи (вверх на рис. 1) встроенным в ТНВД кулачковым валом 7» приводимым от двигателя. Возвратная пружина 5 отжимает плунжер назад. Отдельные секции таких ТНВД располагаются, как правило, в ряд (поэтому насос и носит название «рядный»). Когда верхний торец плунжера при движении вверх перекрывает впускное окно 2, давление начинает повышаться. Этот момент называется началом нагнетания, Плунжер продолжает двигаться вверх, создавая избыточное давление» под действием которого подвижная игла в форсунке открывает отверстие распылителя и топливо впрыскивается в камеру сгорания. Когда регулирующая кромка 3 спиральной канавки плунжера открывает впускное окно, куда топливо через канавку может перетекать обратно, давление сбрасывается. Игла распылителя форсунки перекрывает отверстие, и впрыскивает 11C Jd Мл П ИВ<!С 1 СИ*
1.    Траектория поворо Принцип действия распределительного ТНВД с аксиальным движением п лунжера и распределением топлива с помощью регулирующей кромки 2 3 4 5
ТОВ РОЛИКОВОГО кольца 2.    Ролик 3.    Кулачковая шайба 4.    Аксиальный плун жер-распределитель 5.    Регулирующая втулка S. Камера высокого давления 7. Подана топпиеа к форсунке Э. Распределительный лаз X - активный ход плунжера Ход плунжера между закрытием я открытием впускного окна называется активным ходом (параметр X на рис. 1 и 2). 11оло-жение регулирующей кромки плунжера относительно впускного окна меняется поворотом 6 плунжера вокруг своей оси рейкой ТНВД. Таким образом, изменяется величина активного хода, что позволяет регулировать величину цикловой подачи. Рейка управляется механическим центробежным регулятором или электрическим приводом. Рядные ТНВД с дополнительной втулкой Эти топливные насосы отличаются от об ы11 н ы х доп ол н итель н ой в тул ко й 8 (рн с Л Ь), под в нжн о ра з м ei цен н ой и а плунжере. Изменяя ее расположение (и соответственно меняя положение впускного окна) с помощью исполнительного механизма, можно обеспечить «предход» — изменять ход 9 плунжера до закрыт И SI кт г VC к НП ITS пкн Я Э^ш М ДШ’ТП I ".Я - ется возможность регулирования момента начала впрыскивания независимо от частоты вращения коленчатого вала, т* е> ТНВД данного типа имеет по сравнению со стандартным рядным насосом серии РЕ дополнительную степень свободы. Распределительные ТНВД Распределительные ТНВД оснащаются единым нагнетающим элементом высокого давления для всех цилиндров (рис, 2 и 3), Шиберный топл ивоподка ч и -вающий насос нагнетает топливо в камеру 6 высокого давления, которое создается с помощью аксиального плунжера 4 (рис. 2) if л и нескольких радиальных и лун жеро is 4 (р и с. 3). Вра 11 щ ю I д и йся цен -тра льны й пл унжер-ра с предел и тел ь от -врывает и закрывает распределительные отверстия, направляя топливо через распределительный паз 8 к отдельным фор-с у н кам д в и г ате л я. П ро до л ж и те л ь н о сть впрыскивания можо измениться перемещением регулирующей втулки 5 (рис. 2) или с помощью электромагнитного клапана 5 высокого давления (рис. 3), Распределительные ТНВД с аксиальным движением плунжера (аксиальные насосы) Кулачковая шайба 3 (рис, 2), жестко соединенная с плунжером-распределителем, приводится во вращение от двигателя. Число кулачков, выполненных в виде выступов на рабочей поверхности шайбы, соответствует числу цилиндров двигателя, Шайба обкатывается по роликам 2, при наезде на которые кулачки приводят вращающийся плунжер-распределитель в до пол н игольное возвратно-поступательное движение. По мере вращения приводного вала плунжер-распределитель совершает столько ходов, сколько требуется по числу цилиндров двигателя. 1.    Регулировка момента впрыскивания сдвигом кулачковой шайбы Принцип действия распре делителынйсс ТНВД о радиальным движением плунжеров и распределением топлива с помощью электромагнит нот клапана
2.    Ролик 3.    Кулачковая шайб® 4.    Радиальный плунжер 5.    Электромагнитный клапан высокого давления 6.    Камера высокого давления 7.    Подача топлива н форсунке 8.    Распределительный паз
В аксиальных ТНВД с механическим центробежным регулятором или исполнительным механизмом» управляемым электроникой^ величины активного хода плунжера и цикловой подачи определяет положение регулирующей втулки 5 (рис. 2).
Установка момента начала впрыскивания происходит поворотом роликового кольца на необходимый угол 1 с, 2).
Распределительные ТНВД с радиальным движением плунжеров (роторные насосы)
Насос с радиальными плунжерами также снабжен кулачковой шайбой 3, только, в отличие от аксиальных ТНВД, не торцевой, а кольцевой (рис, 3)* Кроме того, имеется от двух до четырех радиальных плунжеров 4, создающих высокое давление топлива, С помощью таких ТНВД
могут достигаться более высокие значения давления впрыскивания, чем у аксиальных ТНВД, Они отличаются к тому же более высокой механической прочностью.
Регулировка момента впрыскивания может осуществляться сдвигом кулачковой шайбы. Момент начала впрыскивания и продолжительность впрыскивания у этих ТНВД регулируется исключительно электромагнитным клапаном,
Распределительные ТНВД, регулируемые электромагнитным клапаном В таких ТНВД дозирование цикловой подачи» равно как и изменение момента начала впрыскивания, происходит с помощью электромагнитного клапана высокого давления, оснащенного системой электронного регулирования. Один или два электронных блока этой системы (для ТНВД и двигателя} в нужный момент выдают управляющие и распределительные сигналы. Если электромагнитный клапан закрыт, давлен lie в камере 6 высокого давления нарастает-. Если он открыт, давление не увеличивается и топливо не попадает в магистрали, ведущие к форсункам.
Система индивидуальных ТНВД
Индивидуальные ТНВД серии PF Индивидуальные ТНВД серии PF, каждый из которых рассчитан на работу с одной форсункой, изначально применялись
для двигателей судов, тепловозов„ строительных машин, а также малых моторов. Они используются» кроме того, при эксплуатации дизелей на вязких видах дизельного топлива.
Рабочий процесс аналогичен происходящему в рядных ТНВД типа РЕ. Индивидуальные насосы — как все одноцилиндровые системы — не имеют собственного кулачкового вала. Их приводные кулачки расположены на распределительном валу механизма газораспределения дизеля.
У больших двигателей гидромеханический или электронный регулятор частоты вращения коленчатого вала расположен непосредственно на картере.
Величина цикловой подачи» определяемая регулятором частоты вращения» устанавливается с помощью рейки, единой для нескольких ТНВД.
Из-за прямой связи плунжера с кулачковым валом установка момента начала впрыскивания простым поворотом вала невозможна. Здесь перестановка угла в пределах нескольких градусов поворота достигается установкой промежуточного элемента. Возможно также управление при помощи электромагнитного клапана.
Насос-форсунки (система UIS)
В насос-форсунке системы UIS (U1S — Unit Injector System) ТНВД и форсунка объединены в единый агрегат (рис, 4), Насос-форсун ка устанавливается на каждый цилиндр двигателя. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала двигателя непосредственно толкателем или через коромысло.
Так как здесь отсутствуют магистрали высокого давления, то в форсунке могут быть достигнуты существенно более высокие (до 2050 бар) величины давления впрыскивании, чем в рядных или распределительных ТНВД, Протекание впрыскивания регулируется электромагнитным клапаном 3 высокого давления.
Система и н диви дуа л ьных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)
Система индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном UPS (UPS — Unit Pump System) в принципе работает так же» как и предыдущая (рис. 5), Отличие заключается в том, что форсунка и насос ие являются единым агрегатом — их соединяет короткая магистраль 3 высокого давления, Это разделение элементов упрощает конструкцию и ее монтаж на двигателе. На каждый цилиндр приходится по форсунке, трубопроводу и насосной секции. Каждый плунжер приводится от кулачка 6 распределительного вала двигателя.
Как и у насос-форсунок, начало и продолжительность впрыскивания регулируются электроникой через быстродействующий электромагнитный клапан 4 высокого давления.
Принцип дейсг вин насос форсунки
Принцип действия индивидуального ТНВД
с эле*1рома!нитным клапаном
4
1.    Купэчок привода
2.    Плунжер
3.    Электромагнитный клапан высокого давления
4.    Распылитель фор сумки

1.    Распылитель форсунки 2.    Форсунка 3.    Магистраль высоко го давления 4.    Электромагнитный клапан высокого давлений 5.    Плумжер 6.    Кулачок привода ТНВД Система Common Rail В аккумуляторной системе впрыска Common Rail (иногда обозначается как CR) функции создания высокого давления и впрыскивания разделены (рис. 6). Давление впрыскивания создается и регулируется автономным ТНВД 1 независимо от частоты вращения коленчатого вала и величины цикловой подачи. Оно поддерживается в топливном аккумуляторе 2 давления для последующего впрыскивания. Принцип действия аккумуляторной системы Common Rail
Эта система предоставляет гораздо большие возможности для варьирования параметров впрыскивания топлива, чем предыдущие. В каждый цилиндр двигателя устанавливается форсунка. Впрыскивание топлива осуществляется открытием и закрытием электромагнитного клапана 3 высокого давления. Момент впрыскивания и цикловая подача регулируются электронным блоком управления. 1,    Автономный ТНВД 2,    Аккумулятор давления 3,    Электромагнитный клапан высокого давления 4,    Форсунка 5,    Распыл итепь форсунки
* >•
Е2
Примеры узлов высокого давления систем впрыска фирмы Во sen
1.    Насос-форсунка Р 1 (для легковых автомобилей) 2.    АатономныйТНВД CR3 системны Common Rail (для грузовых автомобилей) 3.    Аккумулятор давления систему Common Rail с форсунками |ДЛй грузовых автомобилей) 4.    распределительный ТНВД сепии VP3G (для легковых авто мобилвй) 5.    Рядный ТНВД серии RP39 с дополни телыной втулкой •;для грузовых авто мобипем! История развития систем впрыска
Развитие систем впрыска топ дива для дизельных двигателей началось на фирме Bosch в конце 1922 г. Технические предпосылки для этпгп были благоприятными: проводились испытания различных двигателей, развивалась производственная база, вдобавок накопился богатый опыт, полученный при создании масляных насосов. Конечно, специалисты фирмы Bosch весьма рисковали, поскольку ряд задач еще ждал своего решения. Первые серийные ТНВД фирмы Bosch появились в 1927 г. Точность их изготовления для того времени была уникальной. Они были малогабаритными, легкими и позволяли дизелю работать с большими нагрузками. Такие рядные ТНВД стали устанавливаться с 1932 г, на грузовых, а с 1936 г, — на легковых автомобилях. С этого времени развитие дизелей и систем впрыска пошло невиданными темпами. В 1962 г. созданные фирмой Bosch распределительные ТНВД с автоматическим регулированием параметров впрыскивания дали развитию дизелей новый импульс. Более чем через доэ десятилетия е результате долгой исследовательской работы пошел в серийное производство электронный регулятор, также созданный специалистами Фирмы Bosch, Прио^ ритетными направлениями исследовательских работ в настоящее время являются точное дозирование минимальных цикловых подач топливе и повышение давления впрыскивания. Это привело к появлению многих новинок в конструкции систем впрыска топлива (см. рис. 1). Новые системы впрыска позволяют дополнительно поднять потенциал дизелей. В результате наблюдается постоянное повышение мощности при одновременном снижении уровней шума и эмиссии ОГ,
Этапы развития ТНВД фирмы Bosch

Первый серийный рядный ТНВД

Первый расгрредел и тельный ТНВД серии EP-VM с аксиальным движением плунжера
Первый рзспредел ител ьн ый ТНВД с аксиальным движением плунжера и электронным регулированием
Первая система насос-форсунок (UiS) для грузовых автомобилей
Первая система индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)    ^
Первый расп радел итальный ТНВД с радиальным движением плунжеров
Первая аккумуляторная система впрыска в г

Common Rail
Первая система насос-форсунок (UiS) для легковых автомобилей Система подачи топлива (контур низкого давления) Система подачи топлива предназначена для подготовки необходимого количества топлива, его фи л ьт раин и и доставки к системе впрыска при требуемом давлении независимо от условий эксплуатации двигателя. В некоторых случаях магистраль обратного слива избыточного топлива дополнительно охлаждается. Система подачи топлива включает в себя следующие основные узлы (рис. 1): •    топливный бак 1; •    фильтр 2 грубой очистки топлива (для системы насос-форсунок на легковых автомобилях не используется); •    радиатор 3 блока управления (дополнительное оборудование); •    дополнительный насос 4 (дополнительное оборудование» на легковых автомобилях совмещается с топливоподкачивающим насосом и встраивается в топливный бак ); •    фильтр 5 тонкой очистки топлива; •    топливоподкачивающий насос 6 низкого давления; •    редукционный клапан 7 низкого давления; •    распределительный аккумулятор (система U1S для легковых автомобилей); 1. Топливный бак 2т Фильтр грубой очистки топлива 3.    Радиатор блока управления 4.    Дополнительный насос с редукционным клапаном 5.    Фильтр тонной онистки топлива 6* Топливоподначиоа юнций насос 7. Редукционный клапан низкого давления (системы UIS. UPS) 8- Распределительный аккумулятор (систе ма ШЗ для легковых автомобилей) 9. Охладитель избыточного топлива а системе обратного слива (системы UI5, UPS. CR>
•    охладитель 9 избыточного топлива в системе обратного слива (дополнительное оборудование); • топливные магистрали низкого давления. Отдельные узлы могут совмещаться (например, топливоподкачивающий насос с редукционным клапаном)* Топливоподкачивающий насос часто встраивается в распределительные ТНВД, аналогично эти агрегаты совмещены и в системе Common Rail Топливный бак Топливный бак должен быть защитен от коррозии и обязан выдерживать удвоенное рабочее давление системы подачи топлива, по меньшей мере 0*3 бар. Избыточное давление автоматически должно стравливаться через специальные отверстия и предохранительные клапаны, расположенные в баке. При движении по пересеченной местности, наклонах бака или ударах в него топливо не должно вытекать из заливной горловины или устройств для выравнивания давления. Бак должен быть расположен отдельно от двигателя, так, чтобы при любых неисправностях можно было предотвратить воспламенение топлива. Топливные магистрали низкого давления Для прокладки магистралей низкого давления наряду с металлическими трубками могут применяться гибкие шланги из негорючих материалов, армированные стальной сеткой. Они располагаются та ким образом, чтобы исключить возможность воспламенения топлива и механических повреждений. Магистрали должны: успешно функционировать при перегрузках автомобиля, повышенных вибрациях двигателя и прочих нештатных режимах работы; иметь теплоизоляцию; их расположение должно по возможности облегчить подачу топлива к дизелю. В автобусах их нельзя прокладывать через пассажирский салон или кабину. Топливные фильтры Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от твердых частиц. Они также предохраняют топливо от компонентов, вызывающих износ агрегатов системы впрыска, поэтому должны быть достаточно емкими, чтобы собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между техническими обслуживания ми. Если фильтр забивается, подача топлива снижается и мощность двигателя падает. Прецизионные детали системы впрыска очень чувствительны к мельчайшему загрязнению топлива, К их защите от износа предъявляются высокие требования» чтобы обеспечить надежность работы» минимальный расход топлива и предписанный уровень эмиссии ОГ. При особо высоких требованиях к защите от износа и/или при увеличенном интервале обслуживания системы подачи топлива снабжаются фильтрами грубой и тонкой очистки. Конструкция Фильтр грубой очистки топлива Фильтр 2 грубой очистки топлива (рис. 1} предназначается, главным образом» для фильтрации крупных частиц взвеси и чаще всего представляет собой сетку с шагом в 300 мкм. Фильтр тонкой очистки топлива Фильтр 5 тонкой очистки топлива (рис, 1) расположен на топливной магистрали перед то п л и во под качи в а ю щъi м н асосом или ТНВД. Фильтрация происходит за счет протекания топлива через сменные фильтрующие элементы 3 {рис, 2), выполненные из прессованных материалов или многослойных синтетических микроволокон. Возможны также конструкции, состоящие из двух фильтров, соединенных либо параллельно для увеличения емкости, либо последовательно» что позволяет проводить ступенчатую очистку топлива или соединять в единый агрегат фильтры грубой и тонкой очистки. Все больше используются конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.
Разрез фильтра тонкой очистки топлива с влагоотделителем 2 1.    Подвод топлива 2.    Отвод -очищений! о Юппива 3.    Фильтрукмций элемент 4.    Спускная пробка 5.    Крышка фильтра 8. Корпус фильтру 7. Распорная трубка 8.. Водосборник
В л агоот де лите л и Топливо может содержать влагу в виде капель воды или в виде эмульсии воды с топливом (например» конденсат» возникающий при перепадах температуры в топливном баке). Естественно, вода не должна попадать в систему впрыска топлива. Из-за различного поверхностного натяжения воды и топлива на фильтрующих элементах образуются капельки воды (см. рис, 2), Они накапливаются в водосборнике 8 (см. рис, 2). Для удаления свободной влаги может применяться отдельный вла-гоотделитель-сепаратор» в котором капли воды отделяются от топлива под действием центробежной силы. Контролируют наличие воды специальные датчики. Предварительный подогрев топлива Предварительный подогрев топлива позволяет предотвратить закупоривание пор ф ил ьт рующн х элем ентов криСталлам и па раф ина, обр азую щ и м и с я в топ ли ве при зимней эксплуатации, В большинстве случаев предварительный подогрев то-плива осуществляется с помощью электронагревательных элементов, охлаждающей жидкости или топлива, поступающего из системы обратного слива. Ручной насос Ручной насос служит для прокачивания топлива через систему подачи топлива и удаления из нее воздуха после смены фильтрующих элементов. Чаще всего он встроен в крышку фильтра. Топливоподкачивающий насос Топливоподкачивающий насос в контуре низкого давления предназначен для подачи необходимого количества топлива к ТНВД: *    на л юйо м режи ме :=> кспл уата i з, и и; *    с незначительным уровнем шума; *    с необходимым давлением; *    с максимальным сроком работы без поломок. В распределительных ТНВД с аксиальным и радиальным движением плунжеров шиберный роликовый топливо-подкачнвающий насос встроен в корпус ТНВД+Топяивоподкачивающий насос забирает горючее из топливного бака и непрерывно подает его к ТНВД с большой производительностью (60—200 л/ч) и под высоким давлением (300,.,700 кПа или соответственно 3...7 бар). Многие топливоподкачивающие насосы оснащены устройством для устранения воздушных пробок, так что запуск двигателя без прокачки системы питания возможен даже после заливки топлива в пустой бак. Существует три типа конструкций топ л и воподкач ива ющи х насосов: *    электронасосы (для легковых автомобилей), *    шестеренные насосы ; *    сдвоенные насосы (для систем насос-форсунок легковых автомобилей). Тепли воподкачи вающий электронасос (разрез) 4
Электронасос Топ л и в оп одк ач и ва ющи и элект ро н а со с (рис. 1 и 2) применяется только на легковых и легких грузовых автомобилях. Наряду с подачей топлив а „ он может при необходимости отсекать топливную магистраль от ТНВД, А - насос в эган^родеигатль С - присоединительная чрышн£1 1,    Штуцер подачи топлива к ТНВД 2.    Якорь элекстрсадри гателя 3 , Насос 4,    Ограничитель давления 5.    Штуцер ааОоаа топ пива из бака в, Обратный клапан
Электронасос может быть встроен в магистраль или в топливный бак. В первом случае он находится между баком и фильтром тонкой очистки топлива» во втором — крепится на специальном держателе в топливном баке. Насос в топливном баке* как правило, имеет винтовой корпус ддя фильтрации топлива под действием центробежной силы во время закачки топлива, дополнительную сетку-фильтр на впуске, а также датчик заполнения бака. С момента запуска двигателя электронасос работает в постоянном режиме независимо от частоты вращения коленчатого вала. Он непрерывно направляет топливо из бака через фильтр к системе впрыска. Система защиты предотвращает подачу топлива при включенной бортовой электросети автомобиля и неработающем двигателе. Электронасос включает в себя три функциональных узла, размещенных в корпусе: собственно насос, электродвигатель и присоединительную крышку Насос (рис. 1, поз. А) В зависимости от области применения насосы могут иметь различную конструкцию. Для дизелей в большинстве случаев применяются шиберные роликовые насосы (рис. 2), Насос состоит из корпуса 4, в котором эксцентрически размещена вращающаяся шайба 2 с канавками. В каждой из канавок шайбы находится свободно вращающийся ролик 3, Под действием центробежной силы ролики при вращении ротора прижимаются к корпусу насос а „ при этом они действуют как вращающиеся уплотнения. Таким образом, между двумя последовательно размещенными роликами и внутренней поверхностью корпуса образуется подвижная камера с топливом. Действие насоса основано на том, что по мере движения роликов от впускного канала 1 к выпускному каналу 5 они перемещают порцию топлива в направлении ТНВД. Электродвигатель (рис. 1, поз. В) Электродвигатель состоит из системы постоянных магнитов и вращающегося якоря 2. Его параметры определяются величиной требуемого расхода топлива при заданном давлении в системе. Через электродвигатель постоянно протекает топливо, выполняя вдобавок функции охлаждающей жидкости. Благодаря этому можно реализовать высокую мощность двигателя без применения дорогостоящей системы уплотнений между узлами электронасоса. I Арисоединительная крышка (рис. 1, поз. С) В присоединительной крышке находятся электрические контакты электродвигателя, штуцер 1 подачи топлива к ТНВД и обратный клапан 6, который предотвращает отток топлива из магистрали после выключения насоса. Дополнительно в крышку может быть вмонтировано устройство для устранения воздушных пробок. Шестеренный насос Шестеренный насос (рис. 3) применяется для подачи топлива к системам инди-ви дуальных ТНВД (грузовые автомобили) и Common Rail ( легковые, грузовые автомобили и вездеходы). Он укреплен на двигателе, а в системе Common Rail встроен непосредственно в ТНВД, Насос может приводиться от коленчатого вала двигателя через блок шестерен и ли зубчатый ремень, а также иногда включает в себя отдельную муфту сцепления. Основные конструктивные элементы насоса — две шестерни* находящиеся ь постоянном зацеплении друг с другом. Они перемещают топливо, попадающее в пазы между зубьями, из впускного канала 1 в выпускной 3. Минимальный зазор между внутренними поверхностями корпуса насоса и зубьями шестерен предотвращает обратный переток топлива. Производительность насоса приблизительно пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Регулирование производительности происходит либо дросселированием топливного потока на стороне впуска* либо перепуском на стороне нагнетания. Шестеренный насос работает без обслуживания. Для устранения воздушных пробок б системе подачи топлива используется дополнительный ручной насос, устанавливаемый либо непосредственно на шестеренном насосе, либо в магистрали низкого давления. Шестеренный насос (схема) 1.    Впускной камап 2.    Шайба с канавками 3.    Ропмк 4.    Корпус 5.    Выпускной канал Рис. 3
Шиберный роликовый насос (схема) ---
1.    Впускной нянап 2.    Шестерня 3.    Выпускной наьал Роторный насос с запирающими клапанами В роторном насосе с запирающими клапанами (рис. 4), который используется для системы насос-форсунок легковых автомобилей, пружины 3 поджимают два запирающих клапана 4, опирающихся на ротор 1. Когда ротор вращается, его кулачки перемещают порции топлива от впускных каналов 2 к выпускным 5. Такой насос эффективно действует даже при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Сдвоенный насос Сдвоенный насос для системы насос -форсунок легковых автомобилей — это сочетание топливоподкачивающегого насоса (рис. 5) и вакуумного нагнетателя для усилителя тормозов. Он размещается в головке блока цилиндров и приводится в действие распределительным валом двигателя. Сам насос может быть роторным или шестеренным. Обе конструкции насоса уже при пуске дизеля, то есть при минимальной частоте вращения коленчатого вала» обеспечивают подачу достаточного количества топлива, В сдвоенный насос встроены следующие клапаны и дроссели. Дроссель 6 на впуске: подаваемое количество топлива пропорционально частоте вращения коленчатого вала. Этот дроссель ограничивает величину максимальной подачи, предотвращая избыточное нагнетание топлива. 1» Ротор 2. Впускной канал 3- Пружина 4„ Запирающий клапан 5. Выпускной канал X. Спив топлива из касоса в б а* 2.    Подвод топлива из бака 3.    Насосная секция 4.    Дроссель обратного сливе 5.    Фильтр 6.    Дроссель на зпусне 7.    Перепускной клапан 8.    Отвод для подсек дин^ння манометра 9.    Подача топлива к насос форсункам 10.Слив    топлива от нв-сос-форсунон: 11.    Обратный кпапан 12.    Перепускной канал
Роторный насос с запирающими клапанами Перепускной клапан 7: при необходимости обеспечивает сброс избытка топлива из магистрали 9 подачи к насос-форсункам. Дроссель обратного слива 4: при необходимости обеспечивает сброс избытка топлива и воздушных пробок в маги-гтрапк 1 обратного слива топлива Перепускной канал 12: если в системе подачи топлива появляется воздух (например, после полной выработки топлива из топливного бака), то при пониженном давлении в системе обратный клапан 11 низкого давления остается закрытым. При заполнении бака воздух через перепускной канал 12 выдавливается топливом из системы. Рациональное расположение каналов в насосе позволяет в случае отсутствия топлива в баке избежать работы шестерен всухую. Благодаря этому при запуске дизеля после заправки бака топливо вновь поступает в систему. Сдвоенный насос снабжен отводом 8 для подсоединения манометра для контроля давления топлива. Распределительная рампа Исоолъзова и ие распредел i «тельной рампы в системе насос-форсунок легкового автомобиля иишимп направлять -шили во к форсункам равномерно и с одинаковой температурой. При этом через специальные отверстия происходит смешивание топлива, идущего к насос-форсункам из бака» и избыточного, поступающего из системы обратного слива. Сдвоенный насос ——-- - ■ ■ ...........I Редукционный клапан низкого давления Редукционный клапан низкого давления (называемый также обратным клапаном, рис, 1) установлен в магистрали обратного слива топлива. Его задача — на всех режимах работы двигателя обеспечивать поддержание необходимой величины низкого давления в системах впрыска UIS и UPS. Аккумулирующий клапан 5 открывается при давлении 300,„350 кПа (3..,3,5 бар). Конусное седло 7 открывает аккумуляторную камеру 6, Через щелевое уплотнение 4 начинает проникать небольшое количество топлива. В зависимости от давления топлива возвратная пружина 3 позволяет клапану 5 сдвинуться от исходной точки на большую или меньшую величину. Сообразно этому меняется пропускная способность редукционного клапана, и небольшие колебания давления могут выравниваться. При давлении открытия от 400.,.450 кПа (4...4,5 бар) клапан сдвигается настолько что щелевое уплотнение исчезает полностью» и пропускная способность редукционного клапана значительно возрастает. клапан закрывается при снижении давления топлива. Для предварительного подбора давления открытия клапана имеются два комплекта жиклеров 2 с пружинами 3 разной жесткости. Редукционный клапан низкого давления для систем U IS и UPS Радиатор блока управления Системы UIS и UPS для грузовых автомобилей нуждаются в радиаторе блока управления, если последний установлен непосредственно на двигателе. Топливо в этом случае служит охлаждающей жидкостью. Оно течет через охлаждяющие каналы блока управления и обеспечивает отбор тепла от электронных устройств. Радиатор системы охлаждения топлива Из-за высокого давления в системах UIS и Common Rail топливо нагревается так сильно, что перед обратным сливом его следует охладить для защиты топливного бака и датчика уровня топлива от перегрева. Для этого сливаемое топливо протекает через радиатор 3 (рис. 2 К где происходит теплообмен топлива с охлаждающей жидкостью. Последняя циркулирует по собственному контуру, отведенному от системы 6 охлаждения двигателя, п оскол ь к у тем пе рату ра охл а ж дающей жидкости в работающем двигателе слишком высока, чтобы охлаждать топливо. Системы охлаждения топлива и двигателя соединены вблизи расширительного бачка 5, чтобы обеспечить удаление воздушных пробок и компенсировать изменение объемов жидкости в зависимости от температурных колебаний. Точка соединения систем выбрана таким образом, чтобы оба контура не влияли на работу друг друга, 1. Корпус клепана 2г Резьбовой жиклер 3.    8озяратнэя поужина 4.    LLlenesoe уплотнение 5.    Аккумулирующий клапан 6.    Акку *дуляторная камлпя 7.    Конусное седло 1,Гопливогюдкачива-кхций насос 2,    Датчин температуры топлива 3,    Радиатор 4,    Топливный гик 5,    Расширительный баченк 6,    Система охлаждения двигателя 7,    Насос системы шелу ждения голлива Й. Дополни гольный радиатор
Система охлаждений топлива Дополнительные клапаны для рядных ТНВД Рядные ТНВД с электронным регулированием для лучшего их функционирования снабжаются перепускным клапаном, а также электромагнитным запирающим к ля п а нам и л и гидразпектр и ч еск и м перр-ключателем. Перепускной клапан Перепускной клапан предназначен для обеспечения обратного слива избытков топлива. Он открывается при превышении расчетного давления перед топливоподкачивающим насосом (2...3 бар), поддерживая постоянным давление со стороны подачи. Пружина 4 клапана (рис. Г) давит на запирающий шарик 5 через тарелку 2, препятствуя отходу шарика от седла 6 клапана- Поднимающееся давление Р в насосе отжимает запирающий шарик и открывает проход топливу. Если давление падает» клапан снова закрывается, Таким образом, кроме всего прочего, выравниваются резкие колебания давления, что положительно отражается на долговечности клапана. 1- Запирающий шарик 2,    Тарепна 3,    Шайба уплотнений 4,    Пружина клапана 5,    Запирающий шарик 6,    Седло нлалана 7,    По Пий винтовой корпус 8,    Магистраль слива топлива
ш.
1,    Электрический контакт подю'н>*о-НИ.-Й н бпоку управ пения работой диаелй 2,    Корпус электромагнитного клапана 3,    Электромагнит 4,    Якооь электромагнита 5,    Возаратная пружина 6,    Канал подачи топлива 7,    Уплотняющий конус 8,    Дроссель стравпи вании еоздухе 9,    Канал гюдачи топ лива к ТН ВД 10.    Подсоединение! к лерегзускнрм^у каналу 11.    Корпус 'Iwacca!' 12.    Отверстия пдд крепеж
Электромагнитный запирающий клапан Электромагнитный двухходовой запирающий клапан действует как дополнительное устройство для повышения надежности системы подачи топлива. Он угтаноилрн н мл гигтра п и ппдач vi топлива к ТНВД (рис. 2) и s обесточен-п о м с ос гоя н и и перекр ы в а ет п од а ч у. Электронный блок управления двигателем обесточивает клапан» если распознает постоянные нарушения в работе регулятора частоты вращения коленчатого вала или при расчете величины подачи топлива. При повороте ключа выключателя свечей накаливания и стартера двигателя в рабочее положение включается электромагнит 3 (рис, 2), и якорь 4 электромагнита сдвигается примерно на 1J мм. Укрепленный на якоре уплотняющий конус 7 открывает доступ к каналу 9 подачи топлива к ТНВД. При повороте ключа в исходное положение электромагнит обесточивается и возвратная пружина 5 прижимает якорь с уплотняющим конусом к посадочному седлу, перекрывая поступление топлива. Элеклрома!ни i ный запирающий клапан Гидроэлектрический переключатель Гидроэлектрический переключатель служит для защиты системы подачи топлива при возникновении в ТНВД избыточного давления. Иногда бывает недоста-точно пдн о го ял п и ра ю 11 те го к п а п я н м: п р и высоком давлении внутри ТНВД падение давления может продолжаться до 10 с, если не принять особых мер. Все это время впрыскивание топлива будет продолжаться. Для того чтобы этого не случилось» требуется использовать гидроэлектрический переключатель. При его срабат ы ван и и да в лен ие в н у т ри Т Н ВД резко снижается и двигатель останавливается максимум в течение 2 с. Щдроэ-лек тр и ч ес к ий пере к л к*ч ател ь креп ится непосредственно на корпусе ТНВД. На переключателе установлен дополнительно датчик К температуры топлива для электронного регулирования работы дизеля (рис. 3). 1
Рабочее положение (рис, 3> схема а) При повороте ключа выключателя свечей накаливания и стартера в рабочее положение на гидроэлектрический переключатель подается напряжение. Эдектримагниг 6 перемещает якорь 5 вправо. Горючее поступает из топливного бака 10 через теплообменник 11 и фильтр 3 грубой очистки в штуцер А» откуда через открытый правый клапан якоря электромагнита поступает к штуцеру В, Последний ведет к топливоподкачивающему насосу 1, который направляет топливо через фильтр тонкой очистки 2 к штуцеру С,Затем через открытый левый клапан якоря электромагнита и штуцер Г> оно попадает в ТНВД 12, Выключенное положение (рис, 3» схема Ь) При повороте ключа выключателя свечей накаливания и стартера в исходное положение электромагнит обесточивается и возвратная пружина 7 гидроэлектрического клапана отжимает якорь электромагнита влево. Теперь вход топливоподкачивающего насоса непосредственно соединяется со входом ТНВД, так что давление в магистрали подачи топлива резко падает. Правый к ла и ан пере к л ю ч ател я соединяет топливные фильтры грубой и тонкой очистки» и топливо в обход ТНВД направляется обратно в бак. Схемы работы гидроэлектрического переключателя а - ра*бочее положе ние ь - выключенное гшламсение 1.    Топливо,подкачивающий насос 2.    Фильтр тонкой очистми 3.    Филыр грубой ОЧИСТКИ 4.    Гидроэлектрический переключатель 5.    Якорь электромагнита 6.    Электромагнит 7.    Возвратная пружина 8.    Датчик темперэту Ш топлива 9.    Блок упоэвпения работой дизеля 10,    Топливный бап 11,    Теплообменник 12,    тнед А, В, С, D - штуиеры
Никакие другие конструкции ТНВД ие используются так многосторонне, как рядные ТНВД — «классика» техники впрыски нянин дизельного топлива. Эти ТНВД постоянно совершенствовались и приспосабливались к соответствующим областям применения, поэтому их многочисленные варианты используют и сегодня* Особые преимущества рядных ТНВД — надежность и удобство обслуживания. Системный обзор рядных ТНВД
Области применения Система впрыска снабжает дизель топливом, С этой целью ТНВД создает необходимое для впрыскивания давление и обеспечивает подачу необходимого количества топлива, которое нагнетается через магистраль высокого давления к форсункам и впрыскивается в цилиндры двигателя. Процессы сгорания в дизеле решающим образом зависят от того* в каком количестве и каким способом топливо подается в камеру сгорания. Самыми важными критериями при этом являются: *    момент начала и продол житель-Huc ib впрыскивании топлива; *    распределение топлива в камере сгорания; *    момент начала сгорания; *    закон впрыскивания топлива по углу поворота коленчатого вала; *    общее количество подведенного топлива в соответствии с желаемой мощностью двигателя. Рядные ТНВД во всем мире применяются на двигателях средних и тяжелых грузовых автомобилей, а также ия гопггнртгт-вующих судовых и стационарных агрегатах. Их управление производится либо механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала и муфтой опережения впрыскивания, либо электронным исполнительным механизмом (табл. 1,с, 87). В отличие от всех других конструкций ТНВД рядный ТНВД смазывается моторным маслом от системы смазки двигателя. Поэтому он может работать на топливе низкого качества. Модели Стандартный рядный ТНВД Ныне изготавливаемый ряд стандартных рядных ТНВД охватывает многочислен ные исполнения (табл. 1, с. 87). Их применяют для дизелей с числом цилиндров от 2 до 12 с диапазоном мощности от 10 до 200 кВт на цилиндр (см, также табл. 1 в разд. «Обзор систем впрыска», с. 68). Рядные ТНВД применяются как для двигателей с непосредственным впрыском, так и для дизелей с разделенными камерами сгорания. В зависимости от давления и продолжительности впрыскивания,# также от величины цикловой подачи топлива существуют следующие модели рядных ТНВД: •    М (4...6 цилиндров, давление впрыскивания — до 550 бар); •    А (2...12 цилиндров, до 750 бар); •    P3000 (4„Л2 цилиндров* до 950 бар); •    Р7100 (4..Л 2 цилиндров» до 1200 бар); •    Р8000 (6..Л2 цилиндров» до 1300бар); •    Р8500 (4___12 цилиндров» до 1300 бар); •    R (4...12 цилиндров, до 1150 бар); •    Р10 (6*.Л 2 цилиндров, до 1200 бар); ■ zw (М) (4... li цилиндров, до УМ) bap j; •    Р9 (6..Л2 цилиндров» до 1200 бар); •    CW (6...10 цилиндров, до 1000 бар); На грузовых автомобилях преимущественно используется ТНВД серии Р. Рядный ТНВД с дополнительной втулкой К рядным ТНВД относится т акже насос серии Н с дополнительной втулкой, в котором может регулироваться, кроме количества подаваемого топлива, также момент начала его подачи. ТНВД серии Н управляется при помощи электронного регулятора серии RE, который имеет два исполнительных механизма. Эта система позволяет регулировать момент начала впрыскивания и подачу топлива с помощью двух реек, что делает излишним автоматическую муфту опережения впрыскивания. Существуют следующие модели: •    HI (6,..8 цилиндров, до 1300 бар); •    Н1000 (5„.8 цилиндров, до 1350 бар). Конструкция Наряду с рядным ТНВД система впрыска дизельного топлива (рис. I и 2) содержит: •    топливоподкачивашщий насос для подачи топлива из бака через систему фильтров к ТНВД; •    механическую или электронную с истему регул и ров ання час тот ы вращения коленчатого вала и количества впрыскиваемого топлива; •    механизм изменения угла опережения впрыскивания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (дополи ител ьн ое оборудован ие); •    соответствующее числу цилиндров количество магистралей высокого давления; •    соответствующее числу цилиндров количество форсунок. Для безупречной работы дизеля все узлы системы ни рыска должны быть согласованы друг с другом. Регулирование Соответствие режима работы двигателя уело в и я м э кс п л у ат а ц и и о бе с пе ч ива ет ТНВД регулятор, который воздействует на рейку ТНВД. Крутящий момент двигателя примерно пропорционален количеству топлива, впрыснутого за один ход поршня, те. цикловой подаче. Механический регулятор Механический регупятор для рядных ТНВД называется также центробежным. Он связан системой тяг и регулируемым рычагом с педалью газа, На выходе регулятор приводит в действие рейку насоса, От регулятора, в зависимости от области его применения, требуются различные поля характеристик: *    предельный регулятор модели RQ ограничивает максимальную частоту вращения коленчатого вала; *    двухрежимные регуляторы моделей RQ и RQU, кроме максимальной частоты вращения коленчатого вала, поддерживают также частоту холостого хода; *    всережимиые регуляторы моделей RQV> RQUV, RQV К, RSV, RSUV дополнительно регулируют частоту вращения коленчатого вала в диапазоне между максимальной и час- p*c.i ТОГОЙ ХОЛОСТОГО хода.    ЪТопливный бак 2. Фипыр ТОНКОЙ очистки топлива Система впрыевд со стандартным рядным ТНRЛ, и мруямичйг:ким рдгу лятп^пм 'мяптпты прящения коленчатого вала
Г ПНрРГВуГ.КМЫМ клапаном (допол нитеяьно» оборудование} 3.    Устройство уыа-нончи утла опережения апрьскиаа-ния топлива 4.    Рядный ТНВД 5* Топливолодкачива ющий нэоос 6. Регулятор частоты вращения моленье того вала 7 г Педаль газа 8.    Магистраль вь*со кого давления 9,    Форсунка в сбэре 10,    Магистраль сК5рат ного слива топлива 11.    Шлифтоввр свеча накаливания 12,    Устройство для регулирования времени включения свечей накаливания 13,    Аккумуляторная батарея 14.    Выключатель свечей накаливания и стартера 15.    Дизел ь с разделенными! камерами сгорании 1.    юпли&ныи сан 2.    фильтр тонкой дчи-стни топлива 3.    Эленг рома® нитный запирающий клапан 4.    Рядный ТНВД 5.    Тапливаподкачива-ющий наоос 6.    Датчик температуры топлива 7.    Исполнительный механизм изменений момента начале подачи топлива Вг Исполнительный механизм измене ния величине* цик лоеой подачи топ пива сдатчиками частоты вращения коленчатого вала и положения рейки ТНВД 9, Форсунка 10.    Штифтовая свеча накаливания 11.    Датчик температурь охлаждающей жидкости 12.    Датчик частоты вращения коленчатого вала 13.    Дизель с негшсрвд- GTESOvll UJ.IK4 В при' сном топлива 14.    Устро йство дпя регулирования времени включения свечей накаливания 15.    Блок управления работой дизеля 16.    Датчик температуры воздуха на впуске 17.    Датчик давлений наддува 18.    Турбонагнетатель 19.    Датчик положения педали газа 20.    Разъем электоиче ского соединения с другими систе мэми автомобиля 21.    Тахограф или дат чик скорости дви кения автомобиля 22.    Датчики на педа лях сцепления и тормоза 23.    Аккумуляторная батарея 24.    Диагностический монитор 25.    Выключатель свечей накаливания и стартера двнгашля
Система впрыска топлива с электронным управлением рядным ТНВД с дополнительной втулкой 14 BOSCH

Устройство уста нов ни угла опережения впрыскивания топлива Устройство установки утла опережения в п р ыск и в ан л я то пли в а ст а ид а рт ного рядного ТНВД служит для управления моментом начала подачи и для компенсации времени прохождения волны дяиле- ния через магистраль высокого давления. Устройство способно изменять угол опережения впрыскивания» меняя его с ростом частоты вращения коленчатого вала на более ранний. В особых случаях предусмотрено изменение угла опережения впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель. Поскольку на дизеле нет дросселирования воздуха во впускном тракте, управление нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала дизеля осуществляется регулированием величин ы подачи топлива. Электронный регулятор При применении электронного регулятора на педали газа размещае тся датчик* который связан с электронным блоком управления. Датчик определяет положение педа
ли, и, с учетом реальной частоты вращения коленчатого вала, задает исполнительному механизму параметры определенного положения рейки ТНВД, Электронный регулятор выполняет существен но более обширные задачи, чем механический. Благодаря использованию электрических сигналов, гибкой электронной обработки данных и контуров регулирования с электрическими исполнительными механизмами электронный регулятор позволяет осуществлять расширенную оценку влияющих факторов, которые не могли учитываться при использовании механического регулятора. Электронное регулирование работы дизеля допускает также обмен данных с друг и ми эле ктр он н ы м 11 ус т ройств ам и (например, противобуксовочной системой, электронным управлением коробкой передач и т.д.) и интеграцию в бортовую систему управления автомобилем. Регулирование работы дизеля точной дозировкой топлива с помощью электрон ных устройств снижает уровень эмиссии ОГ,
Сметемн ый обзор рядны.Ч ТНВД Регулирование 87
Области применения! наиболее распространенных рядных ТНВД и их регуляторов
£ = i 5 g 3 з J в! X llli
Тип И модель ТНВД Стандартны й рядны й ТН ВД М * Стандартный рядный РНВД А Стандартный рядный ТНВД. MW Стандартны й рядный ТН ВД Р Стандартный рядный ТНВД R г* Стандартный рядный ТНВД РЮ Стандартный рядный ТНВД ZW(M) - Стандартный рядный ТНВД РЭ Стандартный рядный ТНВД GW Рядный ТНВД с дополнительной втулкой Н - Тип и модель регулятора Даухрежимный регулятор RSF Даухрежимный регуля®ер RO Двухрежимный регулятор RQU Оеережимный регулятор RGV Всережимный регулятор RQUV Всережимный регулятор RQV..K безрежимный регулятор RSV Всережимный регулятор RSUV Электронный исполнительный механизм RE Прммор1_1 рлдмь.1м T МиДД Таблица 1 11 Этот тип TH В Д боль ше не производится. Ti Аналогичная типу R ни усиленная нонет рукций, ■* -ы Ы щ ->■». 20 СМ
ш ш ш ш lit а
■щМ
Исполнения ТНВД: а - ZWM (3 цнпинд РОВ) Ь - CW (6 цилиндров I с - Н {рядный ТНВД с дополни шльной атулной. 6 цилин Драй» d - P9/R10 (S цилин -Дров) е Р71СХЗ <6 цилиндров) f - А (3 цилиндра!
Топливоподкачивающие насосы для рядных ТНВД То! I л и вон одкачив аю щий насос должен при всех условиях эксплуатации снабжать ТНВД достаточным количеством дизельного топлива* Кроме того* он имеет избыточную производительность для охлаждения ТНВД, причем топливо воспринимает тепло и поступает обратно в бак через перепускной клапан. Кроме описанных ниже» используются также электрические подкачивающие насосы и модели для мною топливных двигателей. В некоторых редких случаях рядный ТНВД может снабжаться топливом без подкачивающего насоса в режиме подачи топлива из бака самотеком, т. е* под действием разницы уровней горючего. Применение Топливоподкачивающий насос используется в большинстве случаев, когда имеется значительное расстояние между топливным баком и ТНВД. Чаще всего насос крепится к картеру ТНВД, В зависимости от компоновки двигателя л моторном отсеке и специфики условий эксплуатации необходимы различные схемы про кладки топливных магистралей, особенно для обеспечения обратного слива топлива. На рис* 1 и 2 представлены два возможных вида таких схем. Если топливный фильтр тонкой очистки расположен вблизи двигателя* тепловыделение последнего может привести к образованию паровых пробок внутри системы топливных магистралей* Для предотвращения этого через полость впуска п ро кач и вается избы точ н ое кол 11 ч ест во топлива, чем осуществляется охлаждение ТНВД, Избыточное топливо при этой схеме соединения (рис. 1) через перепускной клапан 6 поступает в магистраль обратного слива и возвращается в бак 1. Для случаев, когда в подкапотном пространстве возникает высокая температура вокруг двигателя, схема прокладки топливных магистралей показана на рис. 2г Перепускной дроссель 7 устанавливается на топливном фильтре, так что вовремя эксплуатации часть топлива по- В
Система питания с перепускным клапаном на тнад
Система питания с дополнительным перепускным дросселем на т оплиннсш ф ильтре
Рис. 1 и 2 1.    Топливный бэк 2.    Топливоподначиеа-ющий насос 3.    Двухступенчатый топливный фильтр 4- Рядный ТНВД 5, Форсунка в сборе 6- Перепускной кпвпэн 7. Перепускной дроссель — - магистрали под-иода топлива магистрали обратного елийа
ступает обратно в бак вместе с воздушными или паровыми пузырьками. Воздушные пробки, которые образуются на стороне впуска в ТНВД, удаляются через перепускной клапан 6 с избыточным топливом, утекающим в бак. То пли во подкач ива ю ш и й н асос дол -жен быть выполнен таким образом, чтобы подавать, наряду с необходимым для ТНВД количеством топлива, некоторое избыточное количество для прокачки и обратного слива в бак. Выбор топ л иво подкачивающего насоса определяют следующие критерии: *    тип ТНВД; *    мощность нагнетания; *    схема прокладки топливных магистралей; *    наличие свободного места в моторном отсеке. Конструкция и принцип действия Топливоподкачивающий насос забирает горючее из топливного бака и нагнетает его иод давлением через фильтр тонкой очистки в полость всасывания ТНВД (под избыточным давлением 100,,,350 к Па или 1,0..3,5 бар). В качестве подкачивающих в большинстве случаев используются механические поршневые насосы, которые крепятся к ТНВД (в редких случаях — к двигателю)* Топ ли вон одкач и ва юн у i й насос при -водится н действие кулачком либо эксцентриком на кулачковом валу ТНВД или распределительном валу двигателя. В зависимости от требуемого расхода топлива используются одно- или двухходовые топливоподкачивающие насосы. Одноходовой топливоподкачивающий насос Од н оходов ой топ л и в он од к а ч и в а ющ и й насос (рис. 3 и 4) используется для ТНВД моделей М, A, MW и Р. Кулачок или эксцентрик I кулачкового вала (рис. За) через толкатель 3 приводит в движение поршень 5 насоса. Обратный ход поршня осуществляется под действием возвратной пружины 7. Топливоподкачивающий насос работает по проточному принципу: при подъеме кулачка толкатель вместе с поршнем насоса движется вниз, преодолевая сопротивление возвратной пружины. При этом впускной клапан 8, находящийся в поршне, открывается под действием возникающего в рабочей камере 4 низкого давления. Одноходовой юплиноподкачивающий насос <принцип действия) 3

а - хрд от эксцентрика b ход от пружины 1.    Эксцентрик 2.    Кулачковый вал ТНВД 3.    Толкатель 4.    Рабочая камеры 5.    Поршень насоса 6.    Влуекнан камера 7.    Возвратная пдонина В. Впускной клапан 9. Перепускной клапан Одноходовой топ л ивоподкач иаающи й насос (разрез) Топливо протекает в рабочую камеру через открытый впускной клапан системы подачи топлива. При этом перепускной клапан 9 остается закрытым. При обратном ходе поршня впускной клапан закрывается, а перепускной клапан открывается {рис, 3b)r Двухходовой 15
топливоподкачивающий насос 1.    Уплотнительное кольцо 2.    Гарвлна пружины 3.    Корпус насоса 4.    В геенной клапан 5.    Втулка толкателя 6.    Толкатель 7.    Уплотнительное кольцо 8* Упло тигельное КОЛьцй 9. Порше'нь насоса Юг Дистанционная шайба Иг Штуцер магистрали к ТНВД 12. Перепускной клапан 13» Возвратная пружина 14,    Тарелка пружины 15.    Штуцер магистрали подачи топлива
Дв у хходовы е то п ли во л од кач и на ю щ и е насосы (рис. 5) с более высокой мощностью нагнетания используются для работы с ТНВД моделей Р и ZW, рассчитанных на большое число цилиндров двигателя и соответственно на большой раскол, топлива. Эти насосы также приводятся от кулачка или эксцентрика на кулачковом валу ТНВД. В двухходовых насосах нагнетание топлива к ТНВД происходит не только иод действием толкателя, но н при возвращении поршня в исходное положение под действием возвратной пружины, т. е, осуществляется дважды при каждом обороте кулачкового вала ТНВД, Принцип деист &ин двухходового шпливстодкачинающето насоса Рис. 5

я - ход .от эксцентрика Ь - ход от пружины 1.    Кулачковый вал ТНВД 2.    Эксцентрик Эь Работая намерз 4, Впускная намерз Ручные помпы Ручная помпа 1 обычно является составной частью топливоподкачивающего насоса (рис. 6). Тем не менее она может быть встроена и в магистраль между баком и подкачивающим насосом. Ручная помпа выполняет следующие функции: *    заполнение топливом магистралей системы подачи топлива и системы впрыска перед вводом дизеля в эксплуатацию; *    заполнение топливом всех систем и удаление из них воздуха после ремонтных работ или обслуживания системы впрыска; *    заполнение топливом всех систем и удаление и а них воздуха после выработки топлива из бака. Современная ручная помпа фирмы Bosch способна заменить почти все ранее ис и о л ьз ой авш и ес я ко негр у к ц и и, п о -скольку она совместима с любыми системами впрыска топлива, применяемыми на дизельных двигателях, Li том числе и с устаревшими, Теперь ее ие требуется дополнительно герметизировать после завершения работы, что значительно облегчает ее использование. Кроме того, ручная помпа имеет обратный кланап, который не позволнет нагнетаемому топливу перетекать через нее в обратном направлении. Корпус ручной помпы обычно изготавливается из алюминиевого сплава, но для применения в пожароопасных местах существуют особые исполнения со стальным корпусом. Предварительная грубая очистка топлива Предварительная грубая очистка топ-;т и в а з а щ и щае т топ ли во п од кач и в а ю -щий насос от возможного попадания грязи. Б полевых условиях эксплуатации* например при заправке дизелей из бочек, полезна установка в топливный бак или в идущую от него магистраль подачи топлива сетчатого фильтра грубой очистки. Дополнительный фильтр 2 предварительной очистки топлива может быт ь установлен также на входе в тппливоподкачивают и й насос (рис. 6). Подача топлива самотеком из бака Система подачи топлива на бака самотеком, т. е. без использования топливо-подкачивающего насоса, чаще всего применяется на малых стационарных дизелях и различных тихоходных тягачах, В этом случае топливо поступает через магистрали к фильтру и ТНВД самотеком, т. е, под действием силы тяжести, создаваемой за счет разницы уровней расположения бака и системы подачи топлива. При незначительной разнице уровнен расположения топливного бака, топливного фильтра и ТНВД лучше ис-п о л ь з о ват ь то пли в н ы е м а г и ст р а л и большого диаметра* чтобы гарантировать достаточный объем подачи топлива. В этом случае целесообразна установка отсечного крана между баком и фильтром для того* чтобы можно было перекрыть подачу топлива при ремонте или об с л у ж и в ан и и с и стем ы в п ры с к а. При этом отпадает необходимость в сливе топлива из бака. Рис, © 1.    Ручная помпа 2,    Фильтр предварительной грубой очистки топлива
ДауххОДОвОй Т0П;Пиа0П(>дкйчивак>1ций насос с ручной помпой и фильтром предварительной грубой очистки топлива Рядные ТНВД относятся к классической аппаратуре впрыскивания дизельного топлива. Эти надежные агрегаты исполь-аукггся на дизелях с 1927 г. Рядные ТН В.Л, устанавливаются на стационарные дизели, на двигатели грузовых автомобилей, строительных и сельскохозяйственных машин. Они позволяют получать высокие цилиндровые мощности у двигателей с числом цилиндров от 2 до 12. В сочетании с регуляторами частоты вращения коленчатого вала, устройствами для изменения угла опережения впрыскивания и различными дополнительными механизмами они обеспечивают потребителю возможность широкого выбора режимов эксплуатации* Рядные ТНВД для легковых ait гомобнлей сегодня ие производятся. Стандартные рядные ТНВД серии РЕ
Мощность дизеля существенно зависит от количества впрыскиваемого топлива. Рядный ТНВД всегда должен дозировать количество подаваемого топлива в соответствии с нагрузкой. Для хорошей подготовки смеси ТНВД должен дозировать топливо максимально точно, впрыскивая его под очень высоким давлением в соответствии с процессом сгорания. Оптимальное соотношение расхода топ пива, уровней шумя работы и эмиссии вредных веществ в ОГ требует точности порядка 1° угла поворота коленчатого вала по моменту начала впрыскивания. Для управления моментом начала впрыскивании и компенсации времени на проход волны давления топлива через подводящую магистраль в стандартном рядном ТНВД используется муфта 3 опережения впрыскивания (рис. 1),которая с увеличением частоты вращения коленчатого вала изменяет момент начала подачи топлива в направлении «раньше» (см. главу «Регуляторы дпя рядных TI ШД»’Ь В особых случаях предусмотрено управление опережением впрыскивания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала регулируются изменением величины цикловой подачи топлива. Рядные ТНВД делятся на два типа: стандартные и с дополнительной втулкой.
Э
Рине, 1 1.    Дизель 2.    Стандартный рядный ТНВД 3.    Муфта оледенения впрыскивания 4.    ТОППИВОГОДК0ЧИВ8-■опций насос 5.    Регулятор частоты вращения ноленчэ- юп> вала 6.    Установочный рычаг с тягдй ат педали газа 7.    Ограничитель полной подачи, зависимый йт давления наддува 8.    Фильтр тонкой очистки топлива 9.    Магистраль высокого давления 10.    Форсунка 0 оборе 11,    Магистраль обрат ногослива топлива
7
2
5
4
Монтаж и привод Рядный ТНВД устанавливается непосредственно на дизель (рис. 1), который приводит кулачковый нал ТНВД, Частота вращения этого вала на двухтактных дизелях совпадает с частотой яряшення коленчатого вала» а на четырехтактных составляет половину от частоты вращения коленчатого вала и соответственно равна частоте вращения распределительного вала двигателя. Дпя обеспечения высокого давления впрыскивания механизм передачи крутящего момента от двигателя к ТНВД должен быть по возможности «жестким». Для смазки подвижных деталей (например, кулачкового вала, роликовых толкателей и т. д.) в ТНВД из системы смазки двигателя подается определенное количество масла, которое во время работы двигателя смазывает детали Т1 IB Д. Конструкция и принцип действия Рядные ТНВД серии РЕ имеют собственный кулачковый вал 14, который установлен в алюминиевом корпусе (рис. 2). Он соединяется с двигателем либо непосредственно» либо через соединительный узел и муфту опережения впрыскивания. Количество кулачков на кулачковом валу ТНВД соответствует числу цилиндров двигателя. Над каждым кулачком находится роликовый толкатель 13 с тарелкой 12 пружины 11. Тарелка передает усилие от толкателя на плунжер 8, а пружина возвращает его в исходное положение. Гильза 4 плунжера является направляющей, в которой плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Сочетание втулки и плунжера образует насосный элемент, или плунжерную пару. Стандартный рядный ТНВД пери и РЕ дпя 6-цилиндрового дизеля Рис. 2
1.    Корпус нагнетательного клапана 2.    Проставка 3.    Пружина нагнета т&льного клапана 4.    Гильза плунжера 5.    Конус нагнетательного клапана 6.    Впускное и ра&пре- ДЙЛИТЙПКНГЖ отверстия 7.    Регулирующая кромка плунжера 8.    Плунжёр 9.    Регул ирующая втулка плунжера 10,    Поводок плунжера 11.    Пружина плунжера 12* Тарелка пружины 13.    Роликовый толкатель 14.    Кулачковый вал ТНВД 15.    р&йка ТНВД Конструкция плунжерной пары Плунжерная пары состоит из плунжера 9 (рис. 3) и гильзы 8, Гильза имеет один или два подводящих канала (при двух каналах один из ник выполняет функции подводящего и перепускного), которые го^дин«ют полость, всасывания с кам ер о й и ы со кого да в лен и я п лун же р -ной пары. Над плунжерной парой находится штуцер 5 с посадочным конусом 7 нагнетательного клапана. Двигающаяся в корпусе TIШД рейка 10 вращает зубчатый сектор 2, управляя тем самым регулирующей втулкой 3 плунжера. Перемещение самой рейки определяется регулятором частоты вращения коленчатого вала (как описано в разд. «Регуляторы казрез рядного топливного насоса серии РЕ, модель А 1» Полость есасувания 2.    Зубчатый сектор 3.    Регулирующая втулка плунжера 4.    Боковая чр^шла 5.    Штуцер нагнетательного клапана 6.    Корпус нагнета тельного клапане 7.    Конус нагнетательного клапана 8.    Гильза плунжера 9.    Плунжер 1 ГО Римь-и TMR/l 11. Поводом плунжера 12- Возвратная прутки-на плунжера 13.    Нижняя тарелка возвратной пружины 14.    Регулировочный винт 15.    Роликовый толкатель 16.    Кулачковый вал ТНВД о - гильза с одним подводящим каналом b - гильза с двумя подводящими каналам и 1.    Подоодяший канап 2.    Продольная канавка 3.    Гильза плунжера 4.    Плунжер 5.    Перепускной кэнап 6.    Рвгули руютая кромна 7.    Спиральная нанавка iB. Кольуеяая канавка для смазки
для рядных ТНВД»). Это позволяет точно дозировать величину цикловой подачи, Полный ход плунжера неизменен. Активный ход и связанная с ним величина цикловой подачи могут изменяться поворотом плунжера, который совершается при помощи регулирующей втулки. Плунжер имеет наряду с продольной канавкой 2 (рис. 4) еще и спиральную канавку 7, Получаемая таким образом косая кромка на поверхности плунжера называется регулирующей кромкой (S. Если величина давления впрыскивания не превышает 600 бар» то достаточно одной регулирующей кромки, для больших значений давления впрыскнва- Плунжернэя пара 2 ння необходим плунжер с двумя регулирующими кромками* отфрезерованными с противоположных сторон плунжера. Их наличие снижает износ плунжерной пары, поскольку плунжер с одной регулирующей кромкой под давлением прижимается к одной стороне гнпк.яы, увеличивая ее выработку. В гильзе плунжера размещены одно или два отверстия для подвода и обратного слива топлива (рис, 4), Плунжер притерт к гильзе так плотно, что пара герметична бед дополнительных уплотнений даже при очень высоких давлениях и низких частотах вращения коленчатого вала. Из-за этого замене могут подвергаться только комплектные плунжерные пары. Величина возможной подачи топлива зависит от рабочего объема пары. Максима пкно*> значение давления впрыскивания у форсунки может составлять, в зависимости от конструкции, 400.. Л350 бар. Угловой сдвиг кулачков на кулачковом валу гарантирует точное совмещение впрыскивания с фазовым сдвигом процессов по цилиндрам двигателя в соответствии с порядком его работы. Рис. 5
а - НМТ плунжера Ь - ВМТ плунжера 1,    Кулачок 2,    Ролик 3,    Роликовый толкатель 4,    Нижняя тарелка возвратной пружины 5,    Возвратная пружина плунжера 6,    Верхняя тарелка возвратной пружины 7,    Регулирующая атулка плуимерв 8,    Плунжер 9,    Гильзэ плунжевд Принцип действия плунжерной пары (последовательность фаз) Вращение кулачкового вала ТНВД преобразуется непосредственно в возвратнопоступательное движение роликового толкателя* приводящего в действие плунжер Движение плунжера в направлении к его ВМТ называется ходом нагнетания. Возвратная пружина возвращает плунжер к его НМТ. Пружина рассчитана так, что даже при максимальных частотах вращения кулачкового вала ТНВД ролик не отходит от кулачка; отскок и вместе с ним удар ролика по кулачку при длительной эксплуатации привели бы к разрушению поверхностей кулачка или ролика. Плунжерная пара работает по принципу перетока топлива с управлением регутгрую-щей кромкой 5 (рис. б)* Этот принцип используется в рядных ТНВД серии РЕ и индивидуальных ТНВД серии PR В НМТ плунжера подводящий канал 2 (риг. 6) гильзы ^ и канал <S шш топлива открыты. Благодаря им топливо может перетекать под давлением подкачки из полости впуска в камеру I высокого давления. При движении вверх плунжер закрывает отверстие подводящего канала своим верхним торцом. Этот ход плунжера называется предварительным, При дальнейшем движении плунжера вверх давление растет» что приводит к открытию нагнетательного клапана над плунжерной парой. Последовательность работы плунжерной пары НМТ плунжера Предоаритель Втягивающий Активный ход Остаточный ход ВМТ плунжера кый ход    ход t
t
1.    Камыда высокого дуаленич 2.    Пйдаадяший канал 3.    Гильза плунжера 4.    Плунжер 5.    Регулирующая кромка в. Перепоенной накал А полный ход плумниера Топливо перетекает из полости всасывания 1НЫД в намюру высокого давле ния плунжерной пары Ход пдуыжера от HMf до закрытия подводя-inero напала верхним торцов плунжера Ход плунжера от конца предварительного хода до открытия нэгне тательного кла пана давления (только при применении клапана постоянного объема) Ход плунжера от закрыв подводящего канала (от открытия нагнетательного клапана при применении клапана постоянного объема! до открытия регулирующей кромкой перепускного канала Ход плунжера: от открытия перепускного канала до HMI Изменение направления дви-жения плунжера Регулирование цикловой подачи а - нупе-зая пцдача b - среди и н подача е - полная подача 1. Гипьзз плунжера 2г Подводящий канап 3.    Плунжер 4.    Регулируются кромка плунжера 5.    Рейка ТНВД П р и примем ем и и нагне тате л ь н ого клапана постоянного объема (см. с 100) плунжер дополнительно совершает втягивающий ход. После открытия нагнетательного клапана топливо во время активного хода через магистраль высокого давления направляется к форсунке, которая впрыскивает точно дозируемое количество топлива в камеру сгорания двигателя. Когда регулирующая кромка плунжера открывает перепускной канал, активный ход плунжера завершается. С этого момента топливо в форсунку не нагнетается» поскольку во время остаточного хода оно через продольную и спиральную канавки из камеры высокого давления направляется в перепускной канал. Давление в плунжерной паре при этом падает. По достижении ВМТ плунжер меняет направление своего движения на противоположное. Топливо ири этом через спиральную и продольную кяняики поступает обратно из перепускного канала н камеру высокого давления. Это происходит до тех пор, пока регулирующая кромка вновь не перекроет перепускной канал. При продолжении обратного хода плунжера над ним возникает область низкого давления. С освобождением подводящего канала верхним торцом плунжера топливо вновь поступает в камеру высокого давления* Цикл начинается снова. Регулирование цикловой подачи Величину цикловой подачи топлива можно регулировать изменением активного хода кромки {рис. 7), Для этого рейка 5 через регулирующую втулку плунжера поворачивает сам плунжер 3 таким образом, что регулирующая кромка 4 может изменять момент конца нагнетания и вместе с тем величину цикловой подачи (регулирование по концу впрыскивания). В крайнем положении, соответствующем нулевой подаче (а)* продольная канавка находится непосредственно перед перепускным каналом. Вследствие этого давление в камере высокого давления плунжерной пары во время всего хода плунжера равняется давлению в полости всасывания и нагнетания топлива не происходит, В это положение плунжер приводится, если двигатель должен быть остановлен. При средней подаче (Ь) плунжер устанавливается в промежуточное положение (по регулирующей кромке). Полная подача (с) становится воз= можной только при установке максимального активного хода плунжера. Передача движения от рейки на плунжер может производиться либо через зубчатую рейку на зубчатый сектор1 > закрепленный на регулирующей втулке плунжера (рис. 7), либо через рейку с направляющими шлицами на штифт или сферическую головку на регулирующей втулке плунжера , 11 ТНВД серии РЁ мо&е пей А и PF (R). * ТНВД серии Р£ ь*оде^ лей М. MW. Р R. ZW (М)иСШ
Плунжерная пара с обратным отводом топлива
Если система смазки ТНВД присоединена к системе смазки двигателя s то при определенных обстоятельствах просачивание топлива может привести к разжижению моторного шт. Плунжерные пары г обр ат и ы м от ведом п рос ач и ва ю щего с я топлива в полость впуска ТНВД в значительной мере препятствуют этому. Имеются два варианта:
*    кольцевая канавка 3 в плунжере (рис, 8а) собирает просочившееся топливо и отводит его по расположенной в плунжере канавке 2 обратно в полость впуска;
♦    просочившееся топливо перетекает из кольцевой канавки 4 (рис, 8Ь) и канал 1 в гильзе обратно в полость впуска.
плунжеров
Специальные требования, такие» как снижение уровней шума или эмиссии ОС делают необходимым изменение момента начала подачи в зависимости от нагрузки на дкигятепк Плунжеры, которые имеют дополнительно к нижней регулирующей кромке 1 (рис. 9) аналогичную верхнюю кромку 2, дают возможность управлять моментом начала подачи. Чтобы улучшать пусковые свойства некоторых типов двигателей» используются специальные плунжеры с пусковой канавкой 3. Эта канавка в виде дополнительной выемки в верхней части плунжера действует только в его пусковом положении. Она позволяет обеспечить более позднее впрыскивание, на 5... НГ угла поворота коленчатого вала.
II
Плунжерные пары с обратным отводом топлива

в - нижняя оегулиру ющая кромка Ь нижняя и верхняя регул ирующие кромки с - нижняя регулирующая кромка с пусковой канавкой 1. Нижняя регулирую-jjcfH кромна 2т Верхняя регулируй^ лая кромка 3.    Пусковая канавка 4.    Канавка дпя ограничения пусковой подачи
а - вариант с кольце вой канавной е плунжере b вариант с кольце-ной канавной в гильзе 1- Канал дпя обратного отвода топлива 2,    Канавки для обратного отвода топлива 3,    Кольцевая канавка! в плунжере 4,    Кольцевая канавка в гильзе
Формы кулачка Различные виды камер сгорания и происходящих там процессов требуют индивидуальных условий впрыскивания. Соответственно для каждого типа дизеля требуете я с пециальн о рас сч иты в а ть этот процесс. Скорость плунжер л (а вместе с ней и продолжительность впрыскивания) зависит от профиля кулачка. Существуют различные виды профилей кулачка, которые могут выбираться на основе расчета для улучшения таких характеристик, как «закон впрыскивания» и «протекай ие дав л е н и я в 1ip ы с кив а ни я Формы кулачков рядны* ТНВД

Испол ъ зу ют та к же р аз л и ч н ы е профили «сбегающего», или тыльного, участка кулачка {рис. 10): симметричные кулачки (а), кулачки с эксцентричным профилем тыльной части (Ь) и кулачки с мягким профилем тыльной части (с)* п реп ятетвую ш и е пуску дв 11 г атеяя в неже-лательном направлении вращения коленчатого вала. Рис. 10 а симметричный нрачон Ь кулачок с эищент РАМНЫМ Проф**ПрМ тыльной части с нулачок с мягчим профилем тыльной части 1. Профиль ТЫЛЬНОЙ части кулачка
История рядных ТНеД Ни у какой другой системы впрыска топлива дизельного двигателя нет столь давней истории, как у рядных ТНВД фирмы Boscti. Еще ■ 1327 г. на заводе в Штутгарте были изготовлены первые надежные ТНВД Boacfe. Их принцип действия остается неизменным, однако конструкцию ТНВД и регуляторов частоты вращения коленчатого вела разработчики постоянно улучшают в соответствии с современными требованиями. Внедрение системы электронного регулирования работы дизеля в 1987 г. и рядного ТНВД с регулирующей втулкой в 1ввЭ г. расширили: возможности рядных ТНВД фирмы Bosch. Рядный ТНВД серии РЕ, модель А
Рядные ТНВД и сегодня во многкк случаях находят стабильное применение. Тек, заводом Boeoh в Хом бурге в 2001 г. вы-пущено около 150 тыс. ТНВД моделей Р и Н! а - закрытое положение Ь - положение нагнетания 1,    Корпус клапана 2,    Возвратная пружина 3,    Запирающий конус клапане 4,    Седло конуса 5,    Направляющая втулка кп^пэнв



а без дополнительной лысни ча раз груэочном пояске b с дополнительной лыской 1.    Седло клапана 2.    Разгрузочный поясок 3.    Кольцевая канавка 4.    Стержень клапана 5.    Продольный паз в. Дополнительная лыскв
Нагнетательный клапан Между плунжерной парой ТНВД и магистралью высокого давления расположен нагнетательный клапан. Его задача — о контуре высокого давления отделить от магистрали полость над плунжером ТНВД. Кроме того, после впрыскивании клапан разгружает магистраль путем снижения давления до определенного статического уровня, что позволяет быстро и эффективно запереть распылитель форсунки и предотвратить нежелательный подвпрыск топлива в камеру сгорания, В процессе нагнетания запирающий конус 3 нагнетательного клапана (рис. 11) поднимается с седла 4 в направляющей втулке 5 под действием увеличивающегося давления топлива* которое подается через корпус 1 клапана в магистраль высокого давления. Как только регулирующая кромка плунжера ТНВД управляя процессом впрыскивания, открывает перепускной канал, давление в магистрали падает; при этом возвратная пружина 2 перемещает конус клапана в исходное положение, прижав его обратно к седлу. Таким образом, полость над плунжером ТНВД и магистраль высокого давления оказываются разделенными до следующего цикла нагнетания. Нагнетательный кланам постоянного объема без перепускного дросселя В нагнетательном клапане постоянного объема часть его стержня выполнена в ви- Нагнетательный клапан


де разгрузочного пояска 2 (рис, 12), который входит в направляющую втулку с минимальным зазором- При очередном цикле подачи топлива разгрузочный поясок вместе с конусом клапана приподнимается над направляющей втулкой, открывая топливу свободный доступ в магистраль, ведущую к форсункам. Когда под действием возвратной пружины клапан занимает исходное положение* разгрузочный поясок вместе с конусом отсекает полость над плунжером ТНВД от магистрали высокого давления. Чтобы обеспечить более равномерный процесс подачи топлива, в особых случаях предусматривается выравнивающий элемент клапана. Он представляет собой дополнительную лыску 6 на разгрузочном пояске. С ее помощью выравнивается давление по обе стороны разгрузочного пояска, HanIетательный клапан постоятшого объема с перепускным дросселем Клапан постоянного объема с перепускным дросселем может использоваться вместо клапана постоянного объема с запирающим конусом с разгрузочным пояском. Задача перепускного дросселя — дшифнринлш И ДОЕЛИ ь бииредпымн обратные волны давления топлива, которые возникают при закрытии распылителя форсунки. Благодаря этому уменьшаются или совсем предотвращаются износ рас- Запирающий конус клапана с разгрузочным пояском

пылите ля и кавитация топлива в полости над плунжером ТНВД, а также нежелательные под впрыск и топлива в цилиндр. Перепускной дроссель составляет одно целое с верхней частью пластины клапана (рис. 13)„ т. е. располагается между клапаном постоянного объема и магистралью высокого давления. Пластина клапана 4 имеет определяемое условиями эксплуатации калиброванное отверстие (дроссель) 3, размеры которого таковы, что, с одной стороны, обеспечивают желаемое дросселирование, а с другой — уменьшают колебания обратных волн топлива. Б сторону нагнетания клапан открывается и не обеспечивает в этом направлении никакого дросселирования. Клапан, рассчитанный на давление до 800 бар, имеет цилиндрическую форму» для больших величин давлений — форму направляющего конуса. ТНВД, оснащенные клапаном с перепускным дросселем являются «открытыми» системами, х е, при ходе нагрузки и разгрузки давление в магистрали соответствует давлению в полости подачи и составляет минимум 3 бара. Клапан постоянного давления Клапан постоянного давления применяется в ТНВД при высоких давлениях впрыскивания (рис. 14). Он состоит из элементов нагнетательного клапана (поз. 1,2, 3) и встроенного в его конус 2 клапана постоянного давления (поз. 4,5, 6,7,8), Задача всей системы состоит в поддержании по возможности постоянного давления б магистрали между и л рыски нациями при любых рабочих условиях. Наличие клапана постоянного давления приводит к уменьшению кавитации» улучшению гидравлической стабильности потока и связанной с этим точности впрыскивания. При ходе нагнетания клапан действует как обычный нагнетательный клапан, В конце нагнетания шарик 7 под действием обратных волн давления топлива открывает магистраль и система действует как нагнетательный клапан с перепускным дросселем. При снятии давления возвратная пружина 3 закрывает клапан и высокое давление в магистрали остается постоянным. Для надежной работы клапана постоянного давления необходима повышенная точность его установки, Такой клапан поставляется для ТНВД с высоким давлением (начиная с 800 бар) и для малых быстроходных дизелей с непосредственным впрыском гон л и ни. Клапан постоянного давления Рис. 13 1.    Нсфгщ клапана 2.    Возвратная пружина 3.    Перепутной дроссель 4.    Ппвстинв клапана 5.    Основание нэгтнета-тельного клапана в. Пружина нагнетательного клапана
13
Hai негательный клапан постоянного объема с обратным дросселем 6
Рис. 14 1.    Оснопанне нагнета тельного клапаны 2.    Запирающий чонуе нагнетательного клапаны 3.    Возвратная пружина нагнетательного клапана 4.    Профилированная вставка 5.    Возвратная пру>ни на клапвна постоянного давления 6.    Тарел ка пружины кпв пана постоянного давлении 7.    Шарик й. Перепускной дроссель

Рис. а -
продольное направление подачи поперечное направление подачи -;для ТНВД модели Р8000)
Конструктивные особенности Границы использования рядных ТНВД для дизелей по мощности — 10...200 кВт 11 а цил и н др. Ра э личн ые мод и ф и ка ц и и ТНВД позволяют обеспечить этот широкий диапазон мощностей. Все модели ТНВД составляют конструктивные ряды, которые частично перекрывают диапазоны их мощностного использования. Большими сериями выпускаются ТНВД моделей А, М* MW и Р (рис. 1). В серии стандартных рядных ТНВД различаются две конструктивные группы: •    открытая конструкция с боковой крышкой (модели М и А); •    закрытая конструкция, в которой плунжерные пары устанавливаются сверху (модели MW и Р). Для получения еще больших значений цилиндровой мощности используются модели РШ> ZW, Р9 и CW. Существуют два вида направления подачи топлива к плунжерным парам (рис. 2). При продольном направлении подачи (а) топливо протекает последовательно через все плунжерные пары. При поперечном направлении подачи (Ь) все плунжерные пары питаются параллельно от одного канала. Этим
уменьшается чувствительность плунжерных пар к их расположению в картере ТНВД, улучшается равномерность их работы» а также уравнивается величина подачи топлива.
варианты направлений подучи топлива к плунжерным парам

Сравнение размеров рядных ТНВД (в разрезе) М
Р7100...8000



MW
Р1...3000
Дизельные рекорды 1978 года в апреле 1978 г. опытный автомобиль Mercedes-Benz С1114И с дизельным двигателем установил девять мировых и одиннадцать международных рекордов скорости в своем классе. Некоторые из этих рекордов были до того времени установлены автомобилями с бензиновыми двигателями. Средняя скорость движения при этом составила около 325 км/ч при максимальной скорости 335 км/ч; средний расход топлива — около 16 л/100 км пути. Возможно, эти достижения получены, прежде всего, благодаря особо обтекаемому кузову автомобиля, изготовленному из пластика. Его коэффициент аэродинамического сопротивления С* был по меркам того времени сенсационно низким — 0,195. Автомобиль оснащался трехлитровым пятицилиндровым рядным дизелем мощностью 170 кВт (230 л. с.), что вдвое превышало мощность серийного аналога. Максимальный крутящий момент(401 Н-м) до* стирался при частоте вращения коленчатого вала, равной 3600 мин-1, Достичь этил па ра метро в поз вол ило использо вэ ни е турбонагнетателя и охладителя воздуха, Частота вращения вала турбонагнетателя при номинальной мошноеги двигателя достигала 150 ООО мин %
Для надежной подачи топлива использовался рядный ТНВД серии Р£ модели М, изготовленный фирмой Bosch Рядные ТНВД модели М Рядные ТНВД модели М (рис, 3 и 4) — наименьшие по размерам в серии РЕ, Их картер, отлитый из алюминиевого сплава, крепится к двигателю через фланец. Рядный ТНВД модели М (внешний вид)
ТНВД модели М — открытого типа, и меет 6п к оную и н и ж н тою к рм i j \ ки М я к - снмальное давление нагнетания для дан-него ТНВД доходит до 400 бар. После снятия боковой крышки можно отрегулировать величину и равномерность цикловых подач по отдельным секциям, Индивидуальная цикловая подача устанавливается при этом последовательной регулировкой положения подвижных зажимов 5 (рис. 4) на рейке 4 ТНВД. При эксплуатации необходимые границы величины подачи топлива определяются положением рейки внутри конструктивно изолированного объема. Рейка в ТНВД модели М изготовлена из стального прутка с лыской. На рейке фиксируют-ся подвижные зажимы с канавками. По каждой канавке ходит палец поводка 3, жестко закрепленного на регулирующей втулке плунжера ТНВД, Такой конструктивный принцип носит название рычажного регулирования. ТНВД модели ад <разрез) Рядный
о
П л у н жер ы расп ол ага ются н епосред-LTHCHHO над роликовым толкателем г>. Начальное положение плунжера определяется подбором диаметра ролика. ТНВД модели М изготавливаются для четырех-, пяти- и ш ести цилиндровых двигателей* работающих только на дизельном топливе. JL Нагнетательный клапан 2.    Гипьза плунжера 3.    lioQDflCtti регулирующей втулки 4.    Ре-йка ТНВД 5.    Подвижный зажим 6.    Роликовый толкатель 7.    Кулачковый вал ТНВД 8.    Чулачо*
Рядные ТНВД модели А Рядные ТНВД модели А (рис. 5 и 6) по своей производительности близки к модели М. Картер ТНВД модели А также изготовлен из легкого сплава и может крепиться к дизелю через фланец или площадку в виде ванны. Рядный ТНВД модели А внешний вид)

Модель А представляет собой ТНВД открытого типа, где гильза 2 плунжера (рис. 6) запрессовывается сверху в алюминиевый картер. Вплотную к гильзе плунжера примыкает корпус нагнетательного клапана I. Величина давления запрессовки намного больше» чем величина гидравлического давления топлива. Максимальное давление нагнетания, развиваемое ТНВД этой серии, ограничивается величиной 6(.Ю бар.
Модель А для начальной регулировки имеет регулировочные винты, каждый из которых ввернут в гело роликового толкателя и фиксируется контргайкой 7. Другим отличием от модели М является управление плунжерами с помощью зубчатой рейки 4, находящейся в постоянном зацеплении с зубчатыми секторами* каждый из которых крепится на регулирующей втулке плунжера. Отпуская стопорный винт и поворачивая сектор относительно регулирующей втулки, можно добиться равномерности подачи топлива по отдельным секциям ТНВД. Все регулировочные работы могут проводиться только при остановленном двигателе и при открытом картере ТНВД. Для этого последний имеет сбоку крышку пружинной полости, которая может сниматься, как и у насосов модели М. ТНВД модели А могут насчитывать до двенадцати секций и работать с различными вилами топлив. 1,    Нагнетательный клапан 2,    Гильза плунжера 3,    Плунжер 4,    Рейка ТНВД 5,    Регулирующая БТуЛИШ 6,    Возвратная пруиси на плунжера 7,    Контргайка регули ровочного винта 8,    Ролиновый толка телъ 9,    Кулачковый ва.г ТНВД 10. КупрчШ
ТНВД модели MW Для дизелей большой мощности разработаны рядные ТНВД модели MW (рис. 7 н 8): закрытого типа, с максимальным давлением нагнетания до 900 бар, с картером из легкого сплава. Они крепятся к двигателю черс'ч фланец или с помощью подс тавок различной формы. Рядный ТНВД модели MW (внешний нмд)
Существенное отличие модели MW от рассмотренных выше ТНВД состоит, главным образом» в том, что плунжерные пары крепятся винтами снаружи картера. При этом корпус нагнетательного клапана 2 (рис. 8) ввернут в удлиненную сверху гильзу 3 плунжера. Шайбы или пластины различной толщины, установленные между картером ТНВД и плунжерной парой, позволяют регулировать начальное положение плунжера. Регулировка равномерности подачи между секциями производится снаружи путем по1*орота плунжерной пары. Для этого фланец 1 имеет продольные отверстия. Положение плунжера при этом остается неизменным. Рядный тнвд модели mw (разрез)

ТНВД модели MW изготавливаются в различных вариантах для двигателей с числом цилиндров до восьми включительно. Они используются только для работы на дизельном топливе» и их модернизация не планируете*!. 1.    Установочный фла-ней плунжерной пасы 2.    нагнетательный клапан 3.    Гипьза плунжера 4.    Плунжер Рййна ТНВД 6.    Регулирующая в гул ка (Другой плунжерной пары) 7.    Роликовый толкатель 8- Чупэнковы й вал В&улачон
ТНВД модели Р Кроме модели MW, для дизелей большой мощности предназначены также рядные ТНВД модели Р {рис. 9 и 10), Как и в предыдущем случае» они имеют закрытое исполнение и соединяются с двигателем че-ргч флянец или днитце. ТНВД этого тип я рассчитаны на давление нагнетания до 850 бар. Для обеспечения работоспособности при столь высоком давлении плунжерная пара закреплена сверху в упорной втулке 3 с фланцем (рис. 10), в которой предусмотрена резьба под корпус нагнетательного клапана. При такой конструкции установки плунжерной пары усилие уплотнения не передает нагрузку на корпус ТНВД. Установка начального положения плунжера аналогична предыдущей серии. Рядный Г мед модели Р (внешний вид}

Ж
Рндный ТНВД модели Р (разрез)
Рядные ТНВД с незначительными давлениями впрыскивания работают при продольном направлении подачи топлива к плунжерным парам. В серии насосов Р8000* которые обеспечивают давление нагнетания до 1150 бар, этот вид подачи топлива способен привести к значительному перепаду температур (до 40°С) топлива между первыми и последними плунжерными парами, в результате чего цикловая неравномерность по секциям могла бы недопустимо возрасти. По этой причине указанные ТНВД снабжаются топливом по поперечной схеме подачи к плунжерам. В результате для всех плунжерных пар обеспечены примерно одинаковые температурные условия работы. ТНВД модели Р выпускаются в различных исполнениях для двигателей, имеющих до двенадцати цилиндров включительно, и предназначены для работы на разных видах топливГ. Рис. 10 1.    Корпус нагнетатель наго клапана 2.    Нагнетательный клапан 3.    Упорная втулка с фланцем 4.    Гипьзэ плунжера 5Г Рейка ТНВД 6.    Регулируются втулка 7.    Роликовый толкатель 8.    Кулачковый вал ТНВД 9г Кулачок
ТНВД модели P1G Рядные ТНВД модели Р10 — самые маленькие в описываемой далее серии насосов высокого давления для дизелей большой мощности, которые предназначены для стационарных силовых агрегатов, внедорожной строительной и сельскохозяйственной техники» специальных автомобилей, тепловозов и судов. Крепление ТНВД модели Р10 на двигателе осуществляется с помощью нижней плиты. Величина давления впрыскивания составляет до 1200 бар. Рядный ТНВД модели Р10 (внешний вид)

В закрытый картер 13 из легкого металла (рис, 12) сверху устанавливаются плунжерные пары с фланцами. Они состоят из гильзы 5 плунжера, клапана 1 постоянного давления и собственно плунжера 12, Шпильками 3 и гайками они удерживаются на своем месте. Прямо в гильзу плунжера встроены стопорные болты 4 для защиты от нагрузки, которая могла бы привести к повреждениям картера от воздействия энергоемкой струи топлива в конце нагнетания. На регулирующей втулке 8 плунжера ТНВД находятся два рычага с узкими цилиндрическими концевыми элементами, которые нлодмт в соответствующие шлицы рейки 6 ТНВД, Для регулировки равномерности подачи предусмотрены продольные отверстия на фланце гильзы плунжера, которая» таким образом, перед закреплением поворачивается в нужную сторону на соответствующий угол. Установка начального положения плунжера производится регулировочными шайбами 2, расположенными между фланцем плунжерной нары и картером ТНВД. Для упрощения регулировки эти шайбы выполнены так, что при монтаже могут устанавливаться сбоку. Рядный ТНВД модели P1Q (разрез)

Рис, 12 1.    Клепан постоянного давления 2.    Регулировочные шайбы 3.    Крележная шпилька 4.    Стопорный бопт 5.    Гильза плунжере с фланцем 6.    Рейка ТНВД 7.    Тарелка арзврат-ной пружины 8.    Регулирующая втулка 9.    Возвратная пружина плунжера 10.    Роликовый толкатель 11.    Распорное кольцо 12.    Плунжер 13.    Картер ТНВД 14.    Кулачковый вал ТНВД
Для извлечения роликового толкателя 10 при обслуживании ТНВД сначала демонтируется гильза плунжера. Вслед за этим, после снятия распорного кольца 1 L снимается тарелка 7, находящаяся над возвратной пружиной 9 плунжера. Все эти детали вынимаются вверх из картера ТНВД, Для установки этих деталей обратно пружина плунжера прижимается тарелкой, после чего распорное кольцо с помощью специального приспособления устанавливается в исходное положение. Кулачковый вал 14 привода плунжеров установлен в картере ТНВД на роликовых подшипниках, а также на одном или двух подшипниках скольжения, расположенных в промежуточных опорах, ТНВД модели Р10 подключается к системе смазки двигателя. Жиклер в подводящем масляном канале ограничивает количество подводимой смазки. Впускные полости отдельных секций связаны друг с другом и прокачиваются топливом в продольном направлении, Топливоподкачивающий насос в большинстве случаев представляет собой электропомпу или шестеренный насос с приводом от дизеля, Этот насос для лучшего наполнения, а также для охлаждения ТНВД подает в несколько раз больше топлива, чем это необходимо исходя из потребностей системы впрыска. ТНВД модели Р10 используются на шести-, восьми- и двенадцати цилиндровых двигателях, работающих на дизельном топливе. Существует также специальная многотопливная версия. ТНВД модели Р9 Конструктивно модели РЮ и Р9 ндентич-ны5 но последняя несколько больше но размерам и занимает промежуточное положение между версиями ZW и CW. ТНВД модели Р9 имеет закрытый картер из легкого сплава. Давление на стороне форсунки ограничивается величиной порядка 1200 бар. Установка на двигателе осуществляется с помощью площадки в виде вянны. Изготавливаются версии, рассчитанные на шести-, восьми- и две-нздцатицилиндровые двигатели. Управление величиной цикловой подачи ТНВД происходит с помощью гидравлического ил и элект ромеха н и ческо го регул ятора > поставляемого изготовителем двигателей. ТНВД модели ZW ТНВД модели ZW (рис, 13) имеют открытый легкосплавный картер и крепятся на двигателе с помощью аналогичной площадки в виде ванны. Давление на стороне форсунки ограничено величиной 950 бар. Корпус 1 (рис. 14, стр, 110) клапана постоянного давления, который ввернут в картер 18, обеспечивает уплотнение между клапаном и гильзой 2 плунжера. Болт 14 фиксирует гильзу плунжера в необходимом положении. Каленые стопорные болты 3* располо* женные в картере по два напротив друг друга, встроены, в гильзу плунжера для предохранения ее от вертикального перемещения и защиты картера от поломки из-за воздействия энергоемкой струи топлива в конце нагнетания. Управление цикловой подач ей производится через зубчатую рейку 4 ТНВД, Она управляет зубчатыми секторами, каждый из которых насажен на регулирующую втулку 6 плунжера ТНВД. Дчн настройки равномерности цикловой подачи по секциям зубчатый сектор можно повернуть относительно регулирующей втулки. Для этого необходимо ослабить стопорные винты и вновь зафиксировать их после выполнения регулировки. Ус т а и о в к а кач а л ъ н о го п о ложе н и я плунжера происходит подбором размера пятки толкателя или регулировкой винта is роликовом толкателе. Для демонтажа кулачкового вала 11 нужно за- JT    / Рядный тнвд модели zw (разрез)
фиксировать роликовые толкатели в верхнем положении с помощью иг пом о-гательных винтов 17. Кулачковый вал р аб от а ет в рол и к ов ы х и одш и п н и к ах. При м н ого цил ИНД р о во м исп о л н ен П и используются также один или два подшипника скольжения в промежуточных опорах» Рис. 14 1.    Корпус клепана постояннвд^а давления 2.    Гильза плунжера 3.    Стопорный болл 4.    Рейка ТНВД 5.    Винт направл яю цая рейки ТНВД 6.    Регулирующая йгулка 7.    Плунжер 8.    Возвратная пружина плунжйра 9.    Регулировочная пластина 10.    Роликовый толкатель 11,    Кулачковый еап 12,    Пробка контроля уровня масла в картере ТН ВД 13.    Пробка изглодали вной горловины картера ТНВД 14,    болт фиксации втулки плунжера 15.    Проушина фикса цим зубчатого сен тора регулирующей втулки 1Ь, Крышка 17.    Вопомогатепьн ый винт фиксации роликовых толкателей при демонтаже кулачкового вала 18.    Картер ТНВД
Топликоподкачинающий насос может располагаться либо в картере ТНВД, либо отдел ьн о, и ос н ащаться м ехан ическ и м или электрическим приводом. Смазка ТНВД производится подачей масла из системы смазки двигателя, ТНВД модели ZW имеют от четырех до двенадцати секций и предназначены для работы на дизельном топливе. ТНВД версии ZWM рассчитаны на многотопливный режим эксплуатации* ТНВД модели CW Эта модель завершает перечень рядных ТНВД фирмы Bosch. Характерной областью применения модели CW являются тяжелые и относительно тихоходные судовые двигатели и дизели для тяжелой внедорожной или армейской техники с номинальной частотой вращения коленчатого вала до 1800 мин-1 и цилиндровой мощностью до 200 кВт. Уже для шестицилиндровых двигателей эти ТНВД имеют картер из серого чугуна массой порядка 100 кг, что соответствует массе двигателя для легкового автомобиля среднего класса. Фиксация ТНВД модели CW на двигателе производится восемью болтами по нижней части картера. Максимальное давление впрыскивания не превосходит 1000 бар. Возникающие усилия в гильзах плунжерных пар компенсируются затяжкой фланца каждой пары четырьмя мощными крепежными болтами 1 (рис. 15) на картере ТНВД» поскольку диаметр плунжера может достигать 20 мм. Риев 15 1.    Крепёжный болт 2.    Cl опорный болт 3.    Р&зьбоваи нрабка
Рядный ТНВД модели CW (внешний вид! Управление цикловой подачей производится с помощью зубчатой рейки. Регулировка равномерности подачи по секциям проводится через маленькие боковые окна в картере» закрываемые резьбовыми пробками 3. Для начальной установки плунжер я иг пользуются пластины различной толщины, находящиеся между роликовым толкателем и плунжером. Подача топлива к ТНВД осуществляется электропомпой или шестеренным топливоподкачивающим насосом. Регулятор гидравлического или электромеханического типа поставляется производителем двигателя, ТНВД модели CW предназначены для эксплуатации на дизельном топливе. Ими ком п л е кту ются д в и гател и, и м еющ!ie шесть» восемь или десять цилиндров. Рядные ТНВД специального назначения Наряду с эксплуатацией в топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания известны случаи особого применения рядных ТНВД, в том числе с приводом от электромотора. Это» например: •    химическая промышленность; •    текстильная индустрия; *    машиностроение; *    строительство. Здесь ис пользу ются * как правило, ТНВД моделей Р и ZW (M.L Могут также применяться варианты серии РЕ без собственного кулачкового вала. В данном случае ТНВД должен подавать жидкость в очень малых, точно отмеренных количествах* под высоким давлением, а также тонко и равномерно эту жидкость распылить. Для этого зачастую испопьзу^тсн быстрое, *>есгт у пе нчяте и по возможности простое регулирование подачи. Подлежащие нагнетанию жидкости ис должны содержать твердых включений» способствующих износу, и химически воздействовать на материалы ТНВД — только при таких условиях возможно долговременное использование плунжерных пар. Жидкость перед входом в агрегат должна быть тщательно отфильтрована, В зависимости от используемой жидкости соответствующим образом изготавливаются особо важные детали ТНВД (например, нержавеющие пружины* камеры подачи со специальными покрытиями» улучшенные уплотнения). Жидкости с большой вязкостью должны подавяться к ТННД с соответствующим напором либо для разжижения перед входом в фильтр подвергаться нагреву до 80°С Границы вязкости нагнетаемых жидкостей составляют v=7,5 ь 10 * м!/с или при повышенном, до 2 бар давлении на впуске v-38 ■ КК' м-7с. Подлежащая нагнетанию жидкость должна в соответствии с вязкостью иметь давление вплоть до 2 бар. Этой величины можно достичь с помощью установленной на Т11ВД подкачивающей помпы, либо размещением бака и ТНВД на разных уровнях, либо за счет давления жидкости, находящейся в баке. Производительность ТНВД измеряется с помощью обычного дизельного топлива. При работе с жидкостями другой вязкости производительность изменяется, и точное определение ее максимальной величины возможно лишь ис-п ытаи и я м и подлежа ш е й нагнетай и ю жидкости на специальной установке. Допустимая величина давления нагнетания зависит также от характера и п род ол ж ите л ьн ости эксп л у атаци и. На ТНВД модели ZW (М) при определенных условиях достижимы давления нагнетания до 1000 бар. Поскольку во время эксплуатации может случиться недопустимо резкий скачок давления, магистраль должна иметь предохранительный клапан. Версии для работы на альтернативном топливе Специальные модификации дизелей могут э кс л л уатгироваться на а л ьтерн атив -ных видах топлива. Для этого используются модернизированные ТНВД моделей MW и Р. Многотопливная эксплуатация Многотопливные дизели могут работать как на дизельном топливе* так и на бензине, нефти или керосине. Переход от одного вида топлива к другому требует ряда подготовительных работ для уменьшении слишком большой разницы в производительности ТНВД и адаптации системы впрыска и двигателя к новому горючему. Ва жн ей ш и м и характер и стиками топлива являются его температура кипения, плотность и вязкость, которые взаимосвязаны между собой. При более низкой температуре кипения альтернативного топлива полости всасывания ТНВД должны прокачиваться интенсивнее и под более высоким давлением. Для этого в систему впрыска устанавливается специальны й то i1л и в оп од кач и в а ю-щип насос. Для топлива с малой плотностью {например, бензина) с помощью регулируемого ограничитепя тяги управления увеличивается максимальная цикловая подача. Чтобы снизить утечки при использовании топлива меньшей вязкости, плунжерные пары имеют по две специальные кольцевые канавки на втулке (см. разд, «Плунжерные пары с отводом утечек топлива »). Берэшяя канавка связана отверстием со стороной подачи на ТНВД. Просачивающееся между гильзой и плунжером в ходе нагнетания топливо направляется в эту канавку и возвращается через отверстие в полость подачи. Нижняя канавка имеет отверстие для подвода запирающего масла. В эту канавку под давлением из системы смазки двигателя через фильтр тонкой очистки нагнетается масло. Давление масла при обычных условиях эксплуатации выше, чем давление топлива на стороне подачи, благодаря чему плунжерная пара надежно уплотняется. Обратный клапан предотвращает попадание топлива в систему смазки, если давление масла на холостом ходу падает ниже определенной величины. Работа на спиртах Соответствующим образом подготовленные и отрегулированные рядные ТНВД могут эксплуатироваться на технических спиртах — метаноле или этаноле. Подготовка предусматривает: •    установку особых уплотнений; •    особую защитную обработку поверхностей, контактирующих со спиртами; *    установку неоки с л немых стальных пружин; *    использование особых смазочных масел. Для того, чтобы двигатель получал количество энергии, эквивалентное количеству энергии* получаемой от дизельного топлива, требуется увеличение количества подаваемого топлива: при метаноле — в 23 раза и при этаноле — в 1*7 раза. При работе ТНВД на технических спиртах следует учитывать также больший износ седла нагнетательного клапана и иглы распылителя. Эксплуатация на биотопливах Дли эксплуатации на биотопливах» т, е. мети л эф ирах на основе жирных кислот (FAME), ТНВД должен быть подготовлен так же, как для эксплуатации на спиртах. Одним из самых распространенных видов биотоплива являются мети л эфиры на основе кислот, получаемые из рапсового масла. Европейские нормы 2000 г. при использовании базового ТНВД позволяют подмешивать к дизельному топливу до 5% метил эфиров. При большем количестве или худшем качестве мети л э-фиров могут возникнуть нежелательные последствия для системы впрыска. В будущем планируется использование и других метилэфиров на основе жирных кислот в чистом виде и в смеси с дизельным топливом (до 5%). Соответствующие нормы для этого разрабатываются уже сегодня, В них должны быть регламентированы свойства, стабильность и максимально допустимая степень загрязнения топлива. Только таким образом может быть обеспечена надежная якгплуятяцня гигтемы ппрмгкя и двигателя в целом* Эксплуатация рядных ТНВД Для надежной эксплуатации ТНВД должен быть правильно установленs а система впрыска — полностью освобождена от воздуха и при необходимости подключена к системе смазки двигателя. Момент начала впрыскивания устанавливается по двигателю. Только при этих условиях достигается оптимальное соотношение между расходом топлива и мощностью, а также соответствие строгим нормам токсичности ОГ. Для обеспечения этого необходим испытательный стенд для ТНВД (см, ра здел к Ие* j ы тател ьная тех ни ка»), Устранение воздушных пробок Воздушны!' пробки в топливе нарушают или вовсе делают невозможным эксплуа-та ци ю Т Н ВД, П осле каждой смен ы (|j3i.<ibi у а апп ч. i 1СЦГ14.1i !> г I i»j a    пй ТНВД из системы впрыска следует устранять воздух. Во время эксплуатации этот процесс происходит автоматически при помощи перепускного клапана на топливном фильтре. Там, где его нет, применяется дроссель. Смазка ТНВД и регулятор частоты вращения коленчатого вала подключены к системе смазки двигателя. В случае крепления ТНВД к двигателю с помощью площадки в виде ванны или днища картера контур гиг.темы гмааки дкнгателя проходит через них (рис. 1). При фланцевом креплении ТНВД систему смазки можно замкнуть через подшипники кулачкового вала или специальные патрубки, Контроль качества смазки ТНВД возможен одновременно с регламентными работами по смене масла, предписанными изготовителями дизеля, через контрольный винт (он же масляный щуп) на регуляторе. В ТНВД и регуляторах с разделенным масляным картером уровень масла контролируется раздельно. Хранение В дизелях* находящихся на консервации, не следует оставлять дизельное топливо в ТНВД. Из-за загустения топлива плунжеры и нагнетательные клапаны могут «залечь» и начать корродировать. Поэтому дизельное топливо с максимально допустимой 15-процентной добавкой в топливный бак масла, с антикоррозионной присядкой прогонлетел черед систему впрыска в течение примерно 15 мин. Такая добавка масла оказывает влияние и на смазку кулачкового вала. Современные ТНВД, оснащаемые эффективной антикоррозионной защитой» имеют в названии индекс «р». Варианты присоединения рядных ТНВД к системе смазки дизеля

Рис. а -
отвод масла со стороны привода ТНВД через крышку подшипника отвод мзепа из картера ТНВД через обратную магистраль
Регуляторы частоты вращения для рядных ТНВД Дизельный ТНВД при разных нагрузках Управление *■2
!>'
Исполни тельный механизм
Управля механизм
- Lenbуправле - мель регулиро вания с обрат Н&й связью - входящие параметры - регулируемые параметры - управляемые параметры - задаваемые параметры - граничные параметры
j
Исполни тельный механизм
Регулятор
и рабочих условиях н нужный момент псетдя дол жен об^сп^чикятк требуем утл подачу топлива в двигатель* Кроме того, при фиксированном положении рейки ТНБД двигатель должен сохранять стабильную частоту вращения коленчатого вала. Для обеспечения этих условий дизель снабжается либо центробежным механическим, либо электронным регулятором частоты вращения коленчатого вала. ТНБД дозирует порцию топлива и впрыскивает ее под высоким давлением в ка м е ру с г ора н и я д в и г ател я. С и стем а впрыска должна обеспечивать впрыскивание топлива: •    с точно дозированной цикловой подачей в соответствии с нагрузкой на двигатель; *    в нужный момент; •    в течение точно определенного временного интервала; *    способом, необходимым для вы- (5рdМ лиI у 11111 У trMtri,CuCl|543UIU1JIия. Для выполнения всех вышеперечисленных условий служат ТНБД и регулятор частоты вращения коленчатого вала» Механические регуляторы отличаются надежностью и удобством обслуживания. Основу данного раздела составляет описание различных видов регуляторов и до tюлн 11 гель I а ы х устрой ств. Электронное регулирование работы дизеля может обеспечивать выполнение существенно более широких требований. Оно описано в конце данного раздела. Устройство электронных систем представлено ниже в отдельном разделе, Ранее для малых ТНВД использовались также пневматические регуляторы* реагирующие на давление во впускном трубопроводе (смг схему на с. 115), Из-за возросших требований к качеству и многообразию функций регулирования они сегодня не используются и поэтому подробно не рассматриваются.
и регулирование При управлении и регулировании один или несколько входных параметров определяют одну или несколько выходных величин (рис. 1). Управление При управлении (рис. 1а) действия зачастую неподконтрольны (отсутствует обратная связь между воздействием и выходными параметрами). Этот принцип используется, например* для определения величин пусковой подачи. Регулирование Отличием регулирования (рис. ГЬ) является замкнутость системы {так называемый контур регулирования). При этом производится постоянное сравнение текущих и заданных выходных параметров, Если между ними имеется несогласованность, происходит корректировка управления исполнительным механизмом. Преимущество этого вида регулирования состоит в ium* чю нарушающие равновесие внешние факторы постоянно находят отклик (например, при изменении нагрузки на двигатель или частоты холостого хода коленчатого вала), Принцип управления и регулирования
, Блок управления t 1
Линия управления
w
Блок регулирования 1 I1
Линия регулиро ваний
Щ История! per у ля 1 ора •Тот, нто считает, что дизель — это грубая машина, которая стерпит неделикатное обращение, сильно ошибается!»1* Только с большим «чувством такта- и точностью работы можно достигнуть и поддерживать оптимальную работу дизеля. Первоначально способ регулирования работы дизеля выбирался индивидуально самими его производителями. Однако дпя экономии необходимого для двигателя привода они требовали поставок ТНВД уже со встроенными регуляторами. В конце 20-х годов фирма Bosch приняла этот вызов, и с 1931 г. началось серийное производство ТНВД со встроенным двухрежимным центробежным регулятором частоты вращения коленчатого вала. Вскоре в виде модификации появился всережимный регулятор. Б
Пневматический регулятор частоты вращения коленчатого ва ла (рис из книги Bosch und der Dies&imotor1) ^ Корпус заслонки Соединится патрубок ... блок мембран Пнев матич еский регулятор
Дпя малых быстроходных дизелей транспортных средств такой центробежный регулятор не го< дился. Только идея пневматического регулятора привела к новому всплеску интереса; «„.рейка тнвд связана с кожаной мембраной, и разрежение во впускном трубопроводе. напрямую связанное с частотой вращения коленчатого вапа, изменяет положение мембраны и влияет, в зависимости от положения регулирующей заслонки, на величину цикловой подачи» (см. ржхр-В пиилеииунные I оды применяли самые рэз-лич и ы е модерн и з и ро-ванные ко н стру кци и, как, например, регулятор с кулисой (с 1946 до 1948 г.). регулятор с внешней натяжной пру-ж и ной (с 1955 г.} и регулятор с демпфером колебаний. Дпя коррекции максимальной величины цикловой подачи стали встраивать дополнительные устройства — корректоры и устройства для автоматической установки пусковой подачи. Сегодня для достижения наилучших показателей работы уже почти само собой разумеющимся является наличие электронной системы регулирования. I) GeOr^ Auer. Der Widerspenati gen 2дfirming; Diesel -Report Robert Bosch GmbH. Stuttgart. 1977/7B. * Friedrich Sehildberger. Bosch und der Dieselmotor. Stuttgart. 1950,
Работа регулятора Все рядные ТНВД на каждый цилиндр двигателя имеют по одной плунжерной паре, состоящей из гильзы 8 (рис, 1) и плунжера 9. Величина цикловой подачи изменяется поворотом плунжеров. Регулятор покорялииярт с помощью рейки 7 сразу все плунжеры так, что циклона я подача может изменяться от нулевого до максимального значений. Ход рейки $ пропорционален величине цикловой подачи топлива и тем самым связан с крутящим моментом двигателя. Регулирующие кромки плунжера вы-п о л н я юте я по- раз н ом у. П ри н ал и ч и 11 только нижней спиральной кромки нагнетание всегда начинается при одинаковых положениях плунжера, но заканчикается» в зависимости от его поворота* раньше или позже. Если на плунжере имеется верхняя регулирующая кромка, то момент начала подачи топлива может изменяться. Существуют конструкции одновременно с верхней и нижней регу-л и ру ю щ им и к ромка м и. Термины и определения Нулевая нагрузка I I у/1C DUIl HdJDUldAl I Л til ру 314 У ПО ДОН I Й I СУШ на всех эксплуатационных режимах* ко-Принцип действия регулятора гда дизель преодолевает только свое внутреннее сопротивление. Крутящий момент отсутствует, педаль газа может находиться в любом положении, возможна любая частота вращения коленчатого вала вплоть до максимальной. Холостой ход Холостой ход означает минимальную частоту вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке. Педаль газа не нажата, крутящий момент отсутствует, а дизель преодолевает внутреннее сопротивление, Иногда весь диапазон нулевых нагрузок называют холостым ходом* в этом случае максимальная частота, ограничиваемая регулятором, называется максимальной частотой вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, или максимальной частотой холостого хода. Полная нагрузка При полной нагрузке педаль газа нажата до упора. Двигатель развивает на установившемся режиме максимально возможный крутящий момент. На неустановнв-шемся режиме (в условиях ограничения мгновенных значений давления наддува) ADiird IcjiD |M3DjfiDrtCT максимально du.v можный (но меньший) крутящий мо- Рмс. 1
1,    Крутящий момент привода ТНВД 2,    Муфта угла опережения впрыскивания 3,    Картер ТНВД 4,    Кулачковый вал 5,    Корпус регулятора 6,    Рычаг управления 7; Рей i-з ТН ВД 8.    Гил&за плунжера 9,    Плунжер мент при полной нагрузке, определяемый реально потребляемым количеством воздуха. Возможно использование всего частотного диапазона работы дизеля между частотой холостого хода и номинальной (то есть максимальной при полной нагрузке) частотой вращения коленчатого вала. В процессе работы регулятор самостоятельно изменяет величину цикловой подачи и величину крутящего момента. Частичная нагрузка Охватывает весь диапазон нагрузок между нулевой и полной, при этом двигатель развивает соответствующий крутящий момент. Частичная нагрузка на холостом ходу В этом случае регулятор поддерживает частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода» а двигатель развивает крутящий момент вплоть до максимального его значения. Принудительный холостой ход Здесь дизель приводится от внешнего источника крутящего момента (например* при движении иод юру с отпущенной педалью газа, когда происходит так называемое торможение двигателем). Стационарный режим работы Развиваемый двигателем крутящий момент соответствует требуемому Частота вращения коленчатого вала постоянна. Нестационарный режим работы Развиваемый двигателем крутящий момент не соответствует требуемому. Частота вращения коленчатого вала переменна. Индексы Используемые далее индексы величин обозначают: I - холостой ход; „ - нулевая нагрузка; v - полная нагрузка; „ - минимальное значение; 0 - максимальное значение. Отсюда следует, например: г\.ш - минимальная частота вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке (что идентично частоте холостого хода и,); пп - частота вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке; - максимальная частота вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке; п, - частота вращения коленчатого вала при полной нагрузке; д. , - максимальная частота вращения коленчатого вала при полной нагрузке (номинальная частота вращения}. Характеристика регулятора Для каждого двигателя устанавливается внешняя характеристика крутящего момента, которая соответствует максимальной отдаче мощности. Каждому значению частоты вращения коленчатого вала с оотв етс т вует о п ределе н на я вел и ч и н а максимального крутящего момента. Если при неизменном положении рейки ТНВД нагрузка на двигатель уменьшается, то частота вращения коленчатого вала должна увеличиваться не болие чем на определенную изготовителем дизеля величину (например* от я* до nv> рис. 2). Повышение частоты вращения пропорцио- I Частота вращения коленчатого вала при полной нагрузке с соответствующим регулированнем до частоты при нулевой нагрузке кривая изменения наклона зарактери стики регулятора в зависимости от изменения частоты вращении кулачно вого вала ТИБД 5 03
Влияние наклона характеристики на частоту вращения коленчатого «ала при изменении нагрузки Область изаденетя Рваная частота частоты вращения вращения коленчатого коленчатого вала вала Область    Заданная частота Р-регулирования враццения коленчатого вала Полная нагрузка Частичная нагрузка Нулевая нагрузка .. Время t на льна изменению нагрузки, поэтому в таком случае говорят об определенной пропорциональности, выражаемой в наклоне характеристики регулятора или коэффициенте регулирования дл который рассчитывается по формуле: ^ _ flra- flvci Повышение частоты вращения колончатого ва^а при разном наклоне характеристики регулятора а - малый наклон характеристики Ь большой наклон карвктеристики Частота вращения коленчатого вала
Значение коэффицинта д в общем виде определяет верхнее (максимальное) значение частоты вращения коленчатого вала при полной нагрузке, т* е. номинальную частоту вращения. Пример расчета наклона характеристики регулятора {коэффициента регулирования) в процентах (по частоте вращения кулачкового вала ТНВД): и„0 = 10(Ю мин Ls Пк - 920 мин \ 400 600 600 ЮО0 1200 МИН‘1 Частота вращения кулачкового вала ТНВД
i 1000 - 920 1ЛЛ п/ а п п/ о = ——■ - 100 % = 8,7 %. Рис, 5 иллюстрирует практический пример пропорционального регулирования (Регулирования)- при поддержании заданной постоянной частоты вращения коленчатого вала действительная частота вращения варьируется при изменении нагрузки на двигатель (например, из-за возрастания уклона дороги) в пределах характеристики регулятора. В общем виде: чем круче наклон характеристики! тем точнее можно поддерживать частоту вращения при стабильной связи по всей цепи регулирования, включающей в себя регулятор, двигатель и приводимое им в движение транспортное средство. С другой стороны, этот наклон ограничен условиями работы, Ориентировочные величины наклона х а ра ктерист и к и регул ятора: *    0.„5 % для двигателей генераторных установок; *    6..Л5 % для автомобильных двигателей. Функции регулятора Основная функция регулятора — ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала. Так как дизель работает с избытком воздуха и без дросее- лирования наполнения цилиндра на впуске» без регулятора он не может поддерживать заданный режим работы. В этом случае возможны неконтролируемое увеличение частоты вращения коленчатого вала (говорят, что дизель пошел «вразнос») и резкое повышение уровня вред ных веществ в О Г, Еще одним назначением регулятора является поддержание некоторых определенных режимов работы дизеля на всем диапазоне между частотой холостого хода и .максимально допустимой частотой вращения коленчатого вала. Регуляторы могут осуществлять: •    автоматическое ограничение максимальной цикловой подачи при пуске; •    изменение цикловой подачи в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (коррекция); •    изменение максимальной цикловой подачи в зависимос ти от величины атмосферного давления или давления наддува. Пределы регулирования Щи    Д, В Щ Лу0 Лсд мин-1 Частота вращения коленчатого вала
Регулятор максимальной частоты вращения Значение иш (максимальная частота вращения коленчатого вала при полной нагрузке) при разгрузке двигателя должно повышаться соответственно допустимому коэффициету регулирования с пределом в точке максимального значения частоты вращения при нулевой нагрузке wnci (рис, 6)+ Для достижения этого регулятор сдвигает рейку ТНВД в направлении положения «Стоп», 01_
Участок характеристики частот — ппо называется внешней характеристикой регулятора. Повышение частоты вращения коленчатого вала от nyil до ппа тем выше, чем больше коэффициент регулирования. Частичная характеристика регулятора На автомобилях с дополнительным приводом отбора мощности при необходимости можно с помощью регулятора (и в со отв е тс тин и с ег о ха р а к теристи ко й) п оддерж и в ать о п редел ей н у ю ч а с тот у Пределы регулировании максимальной частоты вращения коленчатого вала Луо пт мин 1 Частота вращении коленчатого вала ! (редел ы регулирования промежуточных частот вращения коленчатого вала (воережимн ый дагуля I ор) Н Пределы регулирования частоты холостого хода В
Рис, а - ь
гот ревность двигателя а топливе реальное поступление топлива в режим* полной ка грузки без коррекции скорректирован кая подача топпи вл в режиме пол ■ ной нагрузки
с
Начало коррекции
коррекции
Щ
1000
1500
мин
в
Рис. а -Ь -
с коррекцией без коррекции
вращения коленчатого вала в диапазоне между максимальной частотой вращения и частотой холостого хода (рис. 7). При всереж и м н о м per уд и р ©ван и и ч а сгот а вращения п определяется нагрузкой на двигатель и изменяется в диапазоне между «v (при полной нагрузке) и пГ1 (при нулевой нагрузке). Характеристика частоты холостого хода Регулирование частоты вращения колен* чатого вала дизеля можно проводить в области малых частот без нагрузки, что оп редел я ется характер! ictii кой ч а стоты холостого хода (рис. 8). Без такого регулирования частота вращения падала бы вплоть до остановки двигателя либо поднималась бы до критических для дизеля режимов («разнос»}* После пуска холодного двигателя рейка ТНВД из пускового положения переходит в положение В (рис. 8), поскольку сопротивление трению в двигателе еще сравнительно велико. Необходимая цикловая подача для пуска двигателя при этом несколько больше» а частота вращения соответственно меньше частоты в точке холостого хода L. В то же время при пуске прогретого двигателя сопротивление трению меньше» поэтому частота вращения повышается и рейка идет в сторону уменьшения подачи — к точке L, достигая уровня частоты холостого хода. Коррекция Коррекция позволяет оптимально использовать поступающий в цилиндр воздух дл si гтра н 11 w Эта не сл мпгтояте л ьн hi й процесс регулирования» а одна из дополнительных функций регулятора. Она заключается в ограничении максимальных подач топлива при полной нагрузке» т. е. в диапазоне нагрузок двигателя реализуется максимально требуемая цикловая подача, ограниченная началом дымления дизеля. Двигатель без наддува В общем случае потребность в топливе дизеля без наддува снижается с повыше-
Протекание кривой крутящего момента дизеля Наь1аж> ЗйЫ&рШ1!НИ1> коррекции корре*ции 1000    1500    2500 мин 1 Частота вращении коленчатого вала
Частота вращения коленчатого вала
2500
X
X
мм
10Q0    1500    2500 мин'1 Частота вращения коленчатого вала
Ход рейки ТНВД при положительной коррекции
Завершение Вепичина
коррекции
П2 /ЛУО
ход
П2
Характеристики необходимых и реальных циклавык подач топлива
Начало Завершение Величина коррекции коррекции коррекции
нием частоты вращения коленчатого вала (относительно меньший расход воздуха,. ограничение по термическим условиям, изменение способа смесеобразования), При постоянном положении рейки и повышении частоты вращения величина цикловой подачи увеличивается (сказывается дросселирующее действие выпускных отверстий плунжерной пары). Чрезмерное увеличение величины подачи вызывает повышенное дымление или перегрев двигателя. Таким образом, цикловая подача должна быть скорректирована (рис. 9). У регуляторов с коррекцией рейка TIШД в зоне коррекции движется в направлении положения «Стоп.» (рис. К)}, С возрастанием частоты вращения (от и, к п2) уменьшается цикловая подача (положительная коррекция), и, наоборот, приуменьшении частоты вращения цикловая подача возрастает. На рис. 11 показано протекание крутящего момента дизеля с коррекцией и без нее, причем на всем диапазоне частот максимальный крутящий момент не доходит до границы дымления* Двигатели с наддувом В двигателях с турбонагнетателем, имеющих высокий коэффициент наддува, потребность в топливе при полной нагрузке в нижнем диапазоне частот вращения возрастает настолько, что стандартное увеличение подачи топлива от ТНВД ста-новится недостаточ н ы м. Здесь необходи - Характеристики цикловых подач топлива Частота вращения коленчатого вала мо, в зависимости от частоты вращения или давления наддува, проводить коррекцию либо непосредственно регулятором,, либо ограничителем хода рейки ТНБД в зависимости от степени наддува, а также их сочетанием. Такая коррекция н азы ия ется отрицательной, она создает нарастающее увеличение цикловой подачи по мере повышения частоты вращения (рис, 12). В противоположность этому положительная коррекция обеспечивает уменьшение цикловой подач и при возрастании частоты вращения коленчатого вала. Виды регуляторов Постоянно растущие ограничения уровня эмиссии ОГ и требования по снижению расхода топлива обусловливают развитие систем впрыска и особенно конструкции регуляторов, В соответствии с различными задачами используются регуляторы перечисленных ниже видов. *    Регулятор максимальной частоты вращения коленчатою вала В его задачу входит ограничение м а ксима л ьн ой частоты вращен ия коленчатого вала. *    Ддухрежим н ы и регулц тор Кроме максимальной частоты вращения, он поддерживает также частоту холостого хода. Внутри диапазона частот вращения коленчатого вала изменение цикловой подачи происходит непосредственно с помощью педали газа. Этот тип регуляторов используется преимущественно на автомобилях. *    Всережнмншй регулятор Ранее назывался установочным регулятором. Наряду с частотой холостого хода и максимальной час- Рис, тотой вращения осуществляет регулирование во всем диапазоне ме- ь -жду ними, потребность двигателя в топливе циклонам подача при полной наГруЭНЙ бвЗ норренци и скорректирован ная цикловая по дача ори полной нагрузке отрицательная коррекция поприитепикня корекция
*    Ступенчатый регулятор Является комбинацией двух предыдущих. *    Регулятор агрегатов    Ci _ Используется для двигателей гене- раторных установок. Механический регулятор И з - за и сп о л ь з о в а ни я це нтробежн ы х сил называется также центробежным регулятором. Он связан через рейку и установочный рычаг с педалью газа (рис. I). Регулирование впрыскивания Дл я ре г у л и ро ва н и я м ом с нт а нач ала впрыскивания и компенсации времени, за которое волна давления топлива от ТНБД достигнет форсунки, служит механизм (муфта) опережения впрыскивания. Благодаря ему по мере увеличения ч а стот ы вр а щен и я к оле н чато го в ала ТНВД обеспечивает все более раннее начало нагнетания топлива, Электронное регулирование работы дизеля Электронное регулирование, используя методы электрических измерений и гибкую обработку данных, обеспечивает управление такими параметрами, которые не могли контроли роваться механи1 [ е-скими регуляторами. Кроме того, оно позволяет сочетать параметры регулирования с необходимыми данными из других электронных систем и делает ишмож-н ы м ос у щест влей ие электрон ной д маг - КОСТИКИ, Блок-схема контура механического регулирования работы дизеля
На рис, I и 2 показаны принципиальные схемы регулирования с механическим и электронным управлением. Детальное описание схем регулирования представлен о далее. Система впрыска с электронным регулированием позволяет получить следующие преимущества: *    благодаря м н о го об раз н ы м фу н к -циям и набору данных в каждой точке поля режимов работы двигателя достигается оптимальный рабочий процесс; *    четкое разделение отдельных функций: характеристика регулятора и закон подачи топлива больше не зависят друг от друга поэтому возможны различные сочетания требуемых функции регулятора; *    расширенная обработка дополнительных параметров, которая при меха и и ч ес ко м регул и ров а и и и не могла быть реализована (например, коррекция влияния температуры топлива или независимое от нагрузки регул и р ов а н и е час тот ы холосто го хода); *    высокая точность и постоянство регулирования за все время эксплуатации двигателя;

Коррекция
1.    Дизель 2.    Рядный ТНВД 3.    МуфгП ППМР<ЭЖЙНИН впрыскивания 4.    Педаль газа 5.    Регулятор г» „4,- заданная частота вращения коленчатого оапа л* - действительная частота вращения коленчатого вала рА - атмосферное давление pL - давление подаваемого воздуха Q - инкповая подача s - код рейки ТНВД

Подача при полкой нагрузке

Подача лри пуске двигателя
•    управление по большому числу параметров; •    расширенный круг функций: например, изменение скорости автомобиля и всережимное регулирование работы двигателя реализуются без дополнительных сложностей1, •    и сочетании с другими системами автомобиля открывается возможность в будущем сделать автомобиль еще более комфортабельным, экономичным* надежным и экологически чистым; •    явное уменьшение габаритов ТНВД, поскольку на нем отсутствуют механические узлы переключения и коррекции; •    базы данных и параметров программируются индивидуально, что позволяет выбрать оптимальный тип блока управления. Концепция безопасности Для защиты от критических режимов работы двигателя («разносам) возвратная пружина фиксирует рейку ТНВД в положении нулевой подачи при нулевом сигнале напряжения в исполнительном механизме. Элскгриинж рtryJinputsанис patio i ы дизеля включает самодиагностику датчиков, исполнительных механизмов и микроконтроллеров в блоке управления. Требуемая безопасность обеспечивается из-быточностью получаемой информации. Система диагностики делает возможным считывание идентифицированных ошибок тестером, а в более старых системах оповещением контрольной лампой. Система имеет большое число дублирующих функций. Например, если отказывает датчик частоты вращения коленчатого вала, для ее оценки служит сигнал клеммы W генератора. При выходе из строя важнейших датчиков на панели приборов появляются сигналы предупреждения. До 11 ол н ител ьно к б л о к 11 рую тему д ей -ствию рейки ТНВД в положении «Стоп» запирается, при обесточивании» электромагнитный клапан на линии подачи топлива, Этот клапан отключает подачу топлива и останавливает двигатель, даже если выходит из строя исполнительный механизм регулирования цикловой подачи. Контур регул и ров аи и и Большинство параметров работы дизеля определяется величиной цикловой подачи топлива. Соответственно этому в блоке У 11 pdtij 1C in Л Л 11 pun pdl [VIJV1I1 [ty HJ I Vrt IJ ОД Л характеристик для пуска, холостого хода» Рио. 2
1.    датчики автомобиля 2.    Датчики двигателя 3.    Датчики с истемы епрмока 4.    Синалы регулирова ния 5>г Монитор диагностики 6.    Педаль газа и дат чики задаваемых величии 7.    Поступление данных в блок уп равнений (напри мер. время работы снечи на ка лив-эния) рА - атмосферное давление полной нагрузки, а также параметры тнвд, положения педали газа и ограничения 110 ДЫ М Н ОСТ!I. В качестве показателя цикловой иода-чи используется ход рейки ТНВД. Во время движения автомобиля могут быть ■ля др ii стш > н я н ы хя ря к те р г \ гти к i т м ех я ни-ческпх регуляторов частоты вращения коленчатого вала серии RQ или RQV. Через датчик положения педали газа водитель влияет на крутящий момент двигателя или частоту вращения коленчатого вала (рис. 3). Блок управления с учетом заложенных в него данных и истинных показаний датчиков определяет требуем ую в ел и ч и ну ци к лов о й пода ч ] i или параметр, соответствующий определенной позиции рейки ТНВД, Этот параметр является главной функцией ре гули -ров а и и я. Per у л я тор п о ложе н н я ре й к и ТНВД, который находится в блоке управления н учитывает как реальную позицию рейки, так и необходимое регулируют [цее возде ист в ие* ооесп еч и вает к о р -рентный н быстрый сдвиг рейки на требуемую величину При этом могут быть выбраны подлежа нше pci ул и ров а н ню режи м ы: ч астота холостого хода, жесткое всережимное регул пропан ие в выбранном диапазоне частот вращения коленчатого вала (например, для обеспечения работы вспомогательных агрегатов) и определенная частота вращения для регулирования скорости автомобиля. Контур регулировании цикловой подачи В соответствии с определенным положением рейки ТНВД блок управления выдает электрический сигнал на исполнительный механизм управления рейкой. Определенная компьютером необходимая величина цикловой подачи устанавливается с помощью контура регулировании: блок управления выдает предварнтель- Электронное управление впрыском топлива ТопливоI    Регулирование I Управление электромагнитным Положение величины фзалорнь*ч клапаном (ELA&)    педали циклежой цзрмоэ» Служебные Сцепление Воздух
ль* действительная частота враще ния коленчатого вала - заданная частота вращения коленчатого вала Psi - давление нагнетаемого воздуха 5|61 - действительный ХОД рёйни ТНВД *««■ ■ ЯД/ЧЯНМЫЙ М'ПД рейки ТНВД sv»nii ~ управляющий сигнал хода рейки ТНВД tR - температура топлива ft - температура воздуха [ч - температура охламдающей жидкости V|H действительная скорость авто моОиля v^, - заданная скорость авто мобили ный сигнал необходимого положения рейки и с помощью обратной связи определяет ее истинное значение. Чтобы замкнуть цепь регулирования, блок управления определяет эффективную силу тока, которая необходима для этого действия» снова проводит корректировку и согласовывает* таким образом» динамически требуемое и истинное положения рейки. Цепь регулирования начала впрыскивания Рядные ТНВД с дополнительной втулкой оснащаются* кроме исполнительного механизма цикловой подачи» еще и системой изменения момента начала впрыскивания (рис, 4), который также устанавливается по замкнутой цепи регулирования. Датчик подъема иглы форсунки посылает сигнал о действительном моменте начала впрыскивания. В соответствии с этим сигналом, а также с учетом заложенных данных и положения коленчатого вала блок управления определяет расчетное значение истинного момента начала впрыскивания. Регулируя силу тока, блок согласует текущее и заданное значения параметров, воздействуя на исполнительный механизм установки момента начала впрыскивания. Так как исполнительный механизм действует по стабильной структурной схеме, имеется возможность отказаться от специальных датчиков возврата рейки. Структурная стабильность означает, что на графике линий действия сил электромагнита и возвратной пружины всегда есть единственная точка равновесия, в которой величина подъема иглы под действием электромагнита пропорциональна проходящему через форсунку потоку горючего. Таким образом замыкается вся цепь регулирования. Блок-схема регулирования начала опрыскивания топлива в рядном ТНВД с дополнительной втулкой □
Топливо Электромагнит уСГаНЯЕШ 1ЫЩПОВОЙ подави топлива Сигнал ■■■■■ установки пути регулирования Электрпмагниг установки момента начала впрыскивания Датчик подъема иглы фо*>сунки
Воздух
Рядный ТНВД с регулирующей втулкой
t
j
Дашвение нагнетае воздуха
Момент начала впрыскивания ■ЫННКНМш
Задающий сигнал момента начала опрыскивания
Управляющий сигнал хода рейки ТНВД
Ход рей*и ТН8Д (истинный)
Регулирование начала апрыгживания/ поле характеристик
Регулирование цикловом подачи/ поле характеристик
Блок управления
Ход рейки ТНВД (заданный)
Регулирование хода рейки
Датчик положения педали газа
i
Положение коленчатого Частота Давление наддувд
вращения коленчатого Температуря воздуха Температура оклаждающей жидкости Дизель Обзор регуляторов Обозначения регуляторов Пример обозначения регуляторов представлен на типовой схеме (рис, 3). Она ха-ра ктеризуст с у щес тв с иные па ра м етр ы механизма и расшифровывает отдельные 3    л емс. нта »т пт и \ обозначен и й. Регулятор максимальной частоты вращения (однорежимный регулятор) Регулятор максимальном частоты вращения ограничивает только частоту вращения коленчатого вала* соответствующую номинальной мощности дизеля. При превышении величины Nvn (максимальной частоты вращения коленчатого вала при полной нагрузке) регулятор сдвигает рейку ТНВД в сторону положения «Стоп», т. с, вылет рейки становится меньшим и цикловая подача падает (рис. !). Повышение 4    астот ы еч ра щен и я коленчатого вала и уменьшение хода рейки происходят гю ли нии А — Б (рис. 1), Максимальная частота вращения при нулевой нагрузке достигается тогда» когда двигатель оказывается полностью разгруженным. Разница частот л.ю и кп определяется величиной наклона характеристики регулятора (рис. 1). Двухрежимный регулятор В диапазоне между режимами холостого хода и полной нагрузки водитель сам с помощью педали газа устанавливает рей- Попе характеристик регулятора максимальной частоты сращения IbjQ Л[щМИН Частота вращения коленчатого вала п к у Т11ВД в необходимое положение» позволяя дизелю развивать требуемый крутящий момент. Двухрежимный регулятор обеспечивает работу дизеля в режиме холостого хода, чтобы двигатель не останавливался из-за предельного снижения частоты врашения коленчатого вала; кроме того, регулятор ограничивает максимальную частоту вращения. На поле характеристик регулятора (рис, 2) видно, что холодный двигатель стартует с пусковой подачей (точка А ). Водитель при этом нажимает на педаль газа до упора. Если педаль газа отпущена* рейка ТНВД возвращается обратно в положение холостого хода (точка В). Частота вращения коленчатого вала в режиме холостого хода за время прогрева меняется в до л ь лин и и ре гул 11 ро ван и я холос то го хода до точки L. По окончании прогрева п случае повторного пуска большая величина цикловой подачи уже не требуется; некоторые двигатели также могут пускаться, если педаль газа, приводящая рычаг управления регулятором, отпущена. Дополнительное устройство — пусковой ограничитель хода рейки ТНВД, зависимый от температуры охлаждающей жидкости, — может ограничивать величину IJу МJftlРИ нидлчш lUlIJJJlbil J-U1 lipui рсюм МОн торе» несмотря на нажатую педаль газа. Если водитель нажимает на педаль до конца» рейка выдвигается до положения максимальной цикловой подачи. При этом увеличивается частота вращения коленчатого нала и по достижении значения я* (рис, 2) происходит коррекция величины цикловой подачи, точнее, ее уменьшение. Коррекция завершается при дальнейшем повышении частоты вращения до значения % Максимальная величина цикловой подачи при нажатой педали газа сохраняется до достижения максимальной частоты врашения коленчатого кала соответствующей полной нагрузке на двигатель. Начиная с этого момента» регулятор, в соответствии со своей характеристикой, начинает сдвигать рейку ТНВД назад, снижая величину цикловой подачи. Максимальная частота вращения коленчатого вала при нулевой нагрузке япо достигается в тот момент, когда дизель полностью разгружен. При Попе характеристик двухрежимною ршулятрра с. коррекцией U-1
R3.
500
мин
1500    2200 Частота вращения коленчатого вала п
Обозначение регуляторов (типовая формула фирмы Bosch) Щ
R S V 200 ... 1400 Р 1 с 420/1 D R L Левая сторона размещений R Правая стороне размещения 0 Коррекций с нажимном пружиной К Кицрикцин по кривой Добавочный индекс Характеристика исполнения Индекс модификации Индекс частоты вращения (только дпя регуляторов моделей RS/RSV) индекс модели тнвд (А. М. MW, Р. Ш CW) Верхняя номинальная 4 конечная) частота вращения_______ Нерегулируемый диапазон... регулируемый диапазон Нижняя номинальная частота" (частота холостого хода} F    Автомобильный регулятор и    С редуктором V    Всережимный регулятор К    Изменяемая цикловая подача при полной нагрузке 5 Винтовая нажимная пружина Q Поперечная пружина Е Электрический исполнительный механизм При ступенчатом регулировании указывается несколько граничных частот ара цени я коленчатого вала (например. 300/900...1200-
Регулятор Поле характеристик всэрежимного регулятора модели RGV Частота вращения коленчатого вала п торможении двигателем (например, при движении под уклон) частота вращения может увеличиваться и далее, при этом рейка доходит до положения» соответствующего перекрытию подачи топлива. Бисрсжнммьш рш у/Ш1ир Всережимными регуляторами комплектуются дизели в специальных транспортных средств, которые должны длительное время двигаться с постоянной скоростью или имеют дополнительный привод отбора мощности» требующий работы двигателя в установившемся режиме. Всережимный регулятор способен регулировать частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне работы двигателя* нмявисимо от его нагрузки. Желаемая частота вращения выбирается сменой положения установочного рычат. Исходя из характеристик регулятора (рис. 4), следует заранее установить следующие параметры: цикловую подачу при пуске двигателя, регулирование полной нагрузки вдоль ее характеристики с коррекцией между значениями частоты вращения коленчатого вала я, и яг, вплоть до коррекции вдоль линий ппо, д,* при максимальной частоте вращения в режиме полной нагрузки двигателя. Диаграмма (рис. 4) демонстрирует снижение величины цикловой подачи топлива в рабочем диапазоне частот вращения. При этом иредусматр!iвается увеличение наклона характеристики (т. е. более пологое ее протекание) при падении частоты вращения коленчатого вала. Пунк тирные линии относятся к автомобилям, привод отбора мощности которых работает в нижнем диапазоне частот вращения. При наличии всережимного регулятора с повышением нагрузки на двигатель частота вращения падает меньше, чем в случае с более простыми регуляторами (исходные кривые). Это происходит благодаря большему передаточному отношению, реализуемому в конс трукции установочного рычага. Ступенчатый регулятор В случае если в пределах верхних или нижних частот вращения, устанавливаемых всереж и мн ы ми ре гуля тор а ми м оде лей RQV или RQUV, обычный наклон характеристики регулятора слишком велик для конкретных условий, а регулирование в среднем диапазоне не требуется * используется механизм ступенчатого регулирования. В нерегулируемом диапазоне при этом невозможна никакая коррекция мак- Поле характеристик ступенчатого рнгугшшра без регулирования на малых частотах Частота вращения коленчатого вала п ошального значения частоты вращения. При таком иоле характеристик регулятора (рис. 5} нерегулируемая ступень находится в диапазоне нижних, а регулируемая — в диапазоне верхних частот. Другой тип регулятора работает в нижнем диапазоне частот как всережимнын, тогда как нерегулируемый диапазон простирается до максимальных частот вращения (горизонтальные участки характеристик), В обоих случаях горизонтальные участки характеристик отображают движение рейки при различных положениях установочного рычага в режиме частичных нагрузок. Линии, лежащие ниже соответствующих полной нагрузке, указывают на снижение величины цикловой подачи иг* угтя и пн ленньтх п ром ежутпч ы ы х ч л с - Поле характеристик агрегатного регулятора для электрогенератора <DIN 62В0) Пер£' руж Полная V нагрузка \ Нулевая нафузкг^
ютах вращения. Конструктивно ступенчатый регулятор отличается от веере-ж и м но го тол ь ко п р и менен и ем 11 ру жин другой жссткости» регулятор агрегатов Для генераторных установок предписывается регулирование по DIN 6280 (см. тайл, на с. 130-131). С центробежными регуляторами фирмы Bosch могут эксплуатироваться агрегаты, созданные по классам 1,2 и 3. Механизмы класса 4, к которым относятся также агрегаты с нулевым наклоном характеристики, как правило, управляются электронными регуляторами. Поле характеристик регулятора для генераторных установок показано на рис. 6. Пока не требуется параллельная эксплуатация агрегатов, допустима жесткая установка частоты вращения,т, е. возможно применение простого регулятора максимальной частоты вращения коленчатого вала, Таблица 1. L С пересчетом для ■ ихОнад! I и к. ,ци ЗОл О и. Тит» [:■!! уляторов Назначение Исполнительный механизм Модель ТНВД Тип коррекции Двухрежимный или только однорежимный регулятор Центробежные грузы Положительная Агрегатный регулятор Центробежные грузы Отсутствует Двухрежиммый или только однорежимный регулятор Центробежные грузы1' ZW, Р9, PIQ Положительная Двухрежимный регулятор Центробежные грузы Положительная Даухрежимный регулятор Центробежные грузы Отрицательная/ положительная Веережимный или ступ&нчатый ре гуля тоо Центробежные грузы Положительная Веережимный регулятор Центробежные грузы- ZW. Р9, Р10 Положительная Веережимный регулятор Центробежные грузы Отрицательная/ положительная Веережимный регулятор Центробежные грузы К М. MWP Р
<<< Предыдущая страница  1  2  3    Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я