Какой угол называют углом опережения впрыскивания топлива

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

При повороте кулачкового вала в направлении его вращения при работе двигателя угол опережения подачи топлива увеличивается, а при повороте этого вала в обратном направлении указанный угол уменьшается. В процессе работы двигателя кулачковый вал повертывается автоматически — центробежной муфтой опережения впрыскивания топлива. Насое начинает подавать топливо в цилиндр еще тогда, когда кривошип коленчатого вала не доходит на некоторый угол до ВМТ. Этот угол называют углом начала подачи топлива или углом опережения подачи топлива насосом. Форсунка позднее насоса начинает подавать топливо в цилиндр двигателя вследствие некоторого расширения топливопроводов, незначительной сжимаемости топлива и небольших его утечек в насосе и форсунке. [31]

Топливный насос высокого давления регулируют на специальном стенде типа СДТА ( рис — 47) — На стенде проверяют начало подачи топлива секциям насоса, а также величину и равномерность подачи. Проверенный и отрегулированный насос высокого давления устанавливают на двигателе, после чего регулируют угол опережения подачи топлива и обороты холостого хода. [33]

Состояние двигателя характеризуется прежде всего его мощностными и топливными показателями. Отклонение от нормативных значений основных параметров двигателя, а также затруднения с запуском двигателя вызывают необходимость проверки в первую очередь систем питания по параметрам: дымность выпускных газов, течь топлива, равномерность нагрева форсунок, угол опережения подачи топлива , давление топлива в различных участках системы, расход топлива, состав отработанных газов. Состояние кривошишю-шатушюго и газораспределительного механизмов проверяют по акустическим параметрам ( шумам и стукам), по анализу моторных масел, по компрессии, по давлению масла в главной масляной магистрали. [34]

Каждый вал служит для привода топливных насосов своего ряда. Кулачковые шайбы топливных насосов симметричного профиля, съемные. Установленный на дизеле механизм позволяет изменять угол опережения подачи топлива . [35]

Если при установке по меткам проверяемый угол опережения впрыска топлива не соответствует требуемому, шлицевой фланец поворачивают, изменяя его положение относительно шестерни. При совмещении соседней пары отверстий шлицевой фланец поворачивается на ГЗО, что соответствует изменению угла опережения подачи топлива на 3 по углу поворота коленчатого вала. При повороте фланца по часовой стрелке угол опережения подачи топлива увеличивается, против часовой стрелки — уменьшается. [37]

Однако после сборки и пуска дизеля все же требуется дополнительная подрегулировка при реостатных испытаниях тепловоза или на стенде для испытания дизелей. Поэтому при сборке дизеля устанавливают фазы газораспределения, угол опережения подачи топлива , а при испытаниях регулируют частоту вращения коленчатого вала двигателя, равномерность распределения нагрузки по цилиндрам и устанавливают упоры ограничения подачи топлива. [38]

Угол, определяющий момент начала подачи топлива, называется углом опережения подачи топлива. Он зависит от конструкции двигателя, числа оборотов и профиля топливного кулачка. Так как в более быстроходных двигателях процессы совершаются быстрее, то угол опережения подачи топлива здесь больше, чем у тихоходных двигателей. [39]

По давлению вспышки определяют, правильно ли установлен угол опережения подачи топлива, а следовательно, и как протекает рабочий процесс в проверяемом цилиндре. Давление вспышки по цилиндрам дизеля проверяют после выемки и ремонта или замены поршней, а также при замене топливных насосов, когда может измениться угол опережения подачи топлива . [40]

При втором техническом уходе выпол няют все работы в объеме ежедневного технического осмотра и первого технического ухода и, кроме того, сливают отстой из топливного бака, промывают топливный бак и трубопроводы; проверяют состояние зарядного генератора, реле-регулятора и пускового реле стартера. У нового или отремонтированного дизеля при первом проведении второго технического ухода проверяют затяжку стяжных и сшивных шпилек головок блока и зажимов регулировочных втулок распределительных валов. При снижении мощности дизеля, затруднительном пуске, повышенных вибрациях, необычном стуке, неустойчивых минимальных холостых оборотах, повышенной дымности выпуска проверяют газораспределение, угол опережения подачи топлива топливным насосом, давление и качество распыла топлива форсунками. [41]

На дизеле Д50 правильность установки угла опережения подачи топлива при выпуске тепловоза из капитального ремонта проверяют по меткам, нанесенным на валоповоротном диске коленчатого вала и на смотровом окне секции топливного насоса. Для этого проворачивают коленчатый вал по ходу дизеля, совмещая метку валоповоротно-го механизма соответствующего цилиндра с риской указателя на корпусе масляного насоса. В окне проверяемой секции топливного насоса должны совпасть метка на корпусе секции и средняя риска на стакане пружины плунжера. При несовпадении меток угол опережения подачи топлива данной секции насоса регулируют регулировочным винтом толкателя. [43]

Отъединяют вал наполнения топливного насоса ог регулятора частоты вращения и выдвигают рейки секций на максимальную подачу. Выжимают резинкой топливо из стеклянной трубки моментоскопа с таким расчетом, чтобы трубка была заполнена топливом примерно наполовину. Медленно вращая коленчатый вал по ходу, определяют момент начала движения топлива в стеклянной трубке, в этот момент прекращают проворачивать коленчатый вал. По делениям на градуированном диске определяют угол опережения подачи топлива . Для контроля коленчатый вал проворачивают против хода на V4 оборота и затем снова по ходу определяют момент начала движения топлива в стеклянной трубке. [44]

Необходимо помнить, что нельзя нарушать угол опережения подачи топлива насосом как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. В обоих случаях снижается мощность двигателя и возрастает износ его деталей. При изменении угла с 20 ( нормальный для дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) до 28 ( ранняя подача топлива) жесткость работы двигателя возрастает в 1 5 — 2 5 раза, а износ цилиндров — почти в 2 5 раза. Поэтому нужно своевременно проверять и, если необходимо, регулировать угол опережения подачи топлива насосом. [45]

Устройство автомобилей

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

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

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

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

Автоматическое регулирование угла начала впрыска топлива обеспечивает специальное устройство, называемое муфтой опережения впрыска. По аналогии с муфтой опережения впрыска работают устройства карбюраторных двигателей, у которых автоматически регулируется угол искрообразования при помощи специального устройства, размещенного в прерывателе системы зажигания. Кроме того, современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются устройствами автоматической регулировки фаз газораспределения, т. е. управляют работой клапанов ГРМ.

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

Устройство и работа центробежной муфты опережения впрыска

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Установка угла опережения впрыска

Установка угла опережения впрыскивания выполняется в следующей последовательности:

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

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

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

Угол опережения впрыска и угол опережения подачи топлива

Топливо в двигателе сгорает не мгновенно. У дизельного двигателя наилучшие мощностные и экономические показатели работы, если топливо сгорает при нахождении поршня около верхней мертвой точки.

Чтобы обеспечить выполнение этого требования, нужно чтобы угол опережения впрыска топлива подавал его с опережением, до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

Величину опережения подачи топлива в дизельном двигателе, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, называют углом опережения впрыска.

У каждого дизельного двигателя, для главного режима работы, определенный угол опережения впрыска. При изменении угла опережения, снижаются мощностные и экономические показатели дизеля.

Величина угла опережения впрыска зависит от:

• давления впрыска
• химического состава топлива
• температуры воздуха в конце такта сжатия
• числа оборотов коленчатого вала дизеля
• количества подаваемого топлива.

Оптимальные условия сгорания

Если впрыскивать топливо в цилиндр слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха недостаточно высока, топливо будет плохо испаряться и часть его до самовоспламенения успеет осесть на стенках камеры. В этом случае горючее сгорает частично и работа дизеля ухудшается. Кроме того, из-за начавшегося сгорания топлива повышается давление газов в камере, которые будут противодействовать движению поршня, до прихода в верхнюю мертвую точку.

Работа дизеля ухудшается также и при слишком позднем впрыске. Топливо в этом случае сгорает при такте расширения, когда скорость сгорания понижается, а поверхность соприкосновения горячих газов со стенками цилиндра увеличивается. В этом случае много тепла будет отдано в охлаждающую воду и выброшено с отработавшими газами.

Чтобы форсунка впрыскивала с требуемым опережением, топливному насосу необходимо подавать горючее еще раньше, так как от момента начала подачи топлива насосом до впрыска из форсунки проходит некоторое время.

Угол, на который повернется коленчатый вал от положения, соответствующего началу подачи топлива насосом, до положения, при котором поршень придет в верхнюю мертвую точку, называют углом опережения подачи.

Угол опережения подачи топлива, больше угла опережения впрыска.
В конструкции топливного насоса или его привода предусматривается устройство, позволяющее изменять угол опережения подачи топлива.

Читайте также: Магнето пускового двигателя (пускача)

Для каждого типа дизеля в зависимости от режимов работы, существуют подходящие значения угла опережения подачи топлива.

Занятие №4. «Проверка и установка угла опережения впрыска топлива двигателя КамАз-740.»

Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имени изобретателя Р. Дизеля), является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров. В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыляется на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем меньше распылено топлива и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы. Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550-700С, а давление – 3,5-5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива. Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в в.м.т. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыска топлива.

Для изменения угла начала впрыска топлива в цилиндры дизельного двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала служит муфта опережения впрыска топлива. Применение муфты обеспечивает оптимальное, для рабочего процесса, начало подачи топлива по всему диапазону скоростных режимов. Этим обеспечивается экономичность и приемлемая жесткость процесса при различных скоростных режимах работы двигателя. Муфта опережения впрыска топлива автоматическая, центробежного типа, с установочным опережением впрыска топлива 18 о и возможностью его изменения на 10-14 о по углу поворота коленчатого вала.

1.2.Содержание работ.

Снять с двигателя воздушный фильтр и соединительный патрубок впускных трубопроводов.

Рис. 14 Фиксатор маховика.

Оттянуть рукоятку фиксатора (Рис. 14), смонтированного картере маховика, повернуть на 90и отпустить.

Снять крышку люка в нижней части картера сцепления.

Провернуть ломиком коленчатый вал в такое положение, при котором фиксатор войдет в паз маховика, а метки на фланце ведомой полумуфты будут находиться вверху.

5. Проверить, совпадают ли метки А (Рис. 15) на корпусе ТНВД и Б на муфте опережения впрыска топлива. Если метки совместились, то угол опережения впрыска топлива установлен правильно. Если метки не совместились, необходимо провести установку угла опережения впрыска топлива.

Оттянуть рукоятку фиксатора, повернуть на 90и отпустить в мелкий паз.