Типы регуляторов
На дизелях применяются механические, пневматические, следящие, гидравлические и электронные регуляторы скоррсти вращения.
Механические центробежные регуляторы
Механические регуляторы, а также большинство гидравлических и электронных регуляторов снабжены устройством измерения скорости и механизм, изменяющий расход топлива.
30.1. Механический центробежный регулятор: 1. Винт ограничения скорости вращения; 2. Винт ограничения полной нагрузки; 3. Регулирующая рейка; 4. Стартовая пружина (длинная) и пружина холостого хода (короткая); 5. Рычаг; 6. Вал тахометра; 7. Противовес; 8. Втулка; 9. Тяга; 10. Пружина регулятора; 11. Рычаг управления; 12. Шарнирный рычаг
Принцип действия механического регулятора
Остановка двигателя
При остановке двигателя противовесы под действием пружины сводятся (притягиваются друг к другу) и тянут за собой топливную рейку, переставляя ее в положение повышенного расхода топлива.
Пуск двигателя
При нажатии на педаль дроссельной заслонки пружина противовесов растягивается и рейка перемещается в положение пуска дизеля. В этом положении расход топлива может на 25% превышать расход, соответствующий оборотам при которых дизель развивает максимальный крутящий момент.
30.2. Механизм центробежного регулятора при пуске дизеля: 1. Рычаг; 2. Болт ограничения скорости вращения; 3. Болт ограничения предельной нагрузки; 4. Стартовая пружина; 5. Пружина противовесов; 6. Натяжной рычаг; 7. Противовес; 8. Втулка; 9. Тяга; 10. Рейка; 11. Увеличение расхода топлива
Работа дизеля с полуоткрытой дроссельной заслонкой
При открывании дроссельной заслонки наполовину (например, дизель работает без нагрузки при 1000 об/мин), сила стягивания пружины противовесов и центробежная сила уравновешены. Рычаги и топливная рейка смещены наполовину своего хода.
Работа дизеля с полностью открытой дроссельной заслонкой и с неполной нагрузкой
Когда дизель начинает работать с полной нагрузкой (например, обороты дизеля на 10% ниже оборотов быстрого холостого хода), центробежная сила, действующая на противовесы, ослабевает. Тогда пружина перемещает топливную рейку в положение, соответствующее повышенному расходу топлива.
30.3. Механизм центробежного регулятора при работе дизеля с полуоткрытой дроссельной заслонкой без нагрузки: 1. Болт ограничения предельной нагрузки; 2. Натяжной рычаг
30.4. Механизм центробежного регулятора во время работы дизеля с полностью открытой дроссельной заслонкой: 1. Рычаг; 2. Болт ограничения скорости вращения; 3. Болт ограничения предельной нагрузки; 4. Натяжной рычаг
Дизель работает на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту
В этом режиме сила, с которой противовесы действуют на пружину, уменьшаются, пружина противовесов перемещает топливную рейку вправо, а натяжной рычаг смещается вниз, обеспечивая ход штока устройства управления крутящим моментом.
30.5. Механизм центробежного регулятора во время работы дизеля на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту: 1. Устройство управления крутящим моментом; 2. Пружина; 3. Шток; 4. Ход штока устройства управления крутящим моментом отсутствует; 5. Шарнирный рычаг; 6. Ход штока; 7. Максимальный ход штока устройства управления крутящим моментом
Остановка дизеля
Обмотка соленоида обесточивается и под действием пружины соленоида рейка перемещается в положение, в котором топливо перекрывается.
Пневматические регуляторы
Пневматические регуляторы широко применяются на дизелях малого литража для регулирования оборотов от холостого хода до предельных. Топливная рейка перемещается в результате совместного действия атмосферного давления, центробежных сил и разрежения.
Пневматический регулятор состоит из двух отдельных частей, - диффузора и диафрагмы (Рисунок. 30.8).
(Информация представлена на сайте: autoinstruction.ru)
30.8. Пневматический регулятор в двух состояниях: а). На предельных оборотах и б). На быстром холостом ходу (фирма Bosch): 1. Ограничитель хода штока
Принцип действия
На остановленном дизеле пружина регулятора перемещает рейку в положение наиболее полного расхода топлива, а диафрагма упирается в топливный клапан. Когда двигатель работает и дроссельная заслонка упирается в ограничительный винт (т.е. заслонка почти закрыта), в задроссельном пространстве создается разрежение. Такое же разрежение создается и в объеме диафрагмы. Под действием атмосферного давления шток диафрагмы перемещает рейку, которая перекрывает топливный канал и упирается в регулировочный винт оборотов холостого хода. Обороты дизеля снижаются и давление в задроссельном пространстве возрастает. Под действием пружины регулятора и остаточного давления в объеме диафрагмы шток диафрагмы перемещает топливную рейку в обратном направлении, увеличивая расход топлива. Таким образом, стабилизируются обороты холостого хода.
Когда дроссельная заслонка открывается полностью, она упирается в ограничительный винт предельных оборотов. Разрежение во впускном коллекторе при этом почти отсутствует, так как скорость потока в диффузоре очень низкая. Диафрагма быстро перемещается, оказывая давление на поршень, соединенный с пружиной максимальных оборотов. Топливная рейка перемещается в положение максимального расхода топлива. По мере возрастания оборотов холостого хода дизеля (до оборотов быстрого холостого хода), скорость потока воздуха возрастает. Возрастает и разрежение в задроссельном пространстве и в объеме диафрагмы.
Под действием атмосферного давления в объеме диафрагмы шток диафрагмы перемещает топливную рейку, которая перекрывает топливо.
Механические регуляторы с гидроусилителем
Механические регуляторы с гидроусилителем предназначены для стабилизации оборотов холостого хода дизеля и представляют собой механическую систему, которая обеспечивает увеличение усилия, действующего на топливную рейку при небольшом усилии на приводе (например, на тяге привода оборотов холостого хода). Для этой цели служит гидроусилитель, который состоит из поршня и распределительного масляного клапана. В поршень упирается пружина, а снаружной стороны поршень свободно перемещается в расточке крышки корпуса. По стенкам расточки корпуса перемещается цилиндр. Пружина поршня упирается во втулку, которая соединяется рычагами с топливной рейкой, а цилиндр соединен тягами с дроссельной заслонкой. Поршень перемещается на полой оси, в которой выполнено отверстие для подвода масла от двигателя к полости поршня и втулке.
Ось вставлена в крышку корпуса с одной стороны и соединена с шестерней привода и с держателем противовеса с другой.
Принцип действия механического регулятора с гидроусилителем
На неработающем двигателе поршень регулятора упирается в цилиндр, а втулка под действием пружины смещена влево до упора (Рисунок. 30.9). Пружина втулки сводит противовесы и перемещает рейку, открывая топливный канал.
30.9. Механический регулятор с гидроусилителем: 1. Топливная рейка; 2. Упорная втулка и подшипник; 3. Цилиндр; 4. Рычаг цилиндра; 5. Крышка корпуса; 6. Вход масла; 7. Ось; 8. Поршень; 9. Выход масла
При повышении оборотов дизеля до 1000 об/мин (нажатии на педаль дроссельной заслонки), цилиндр смещается относительно поршня, перекрывая масляный канал. Давление масла между поршнем и крышкой корпуса повышается, поршень смещается влево и давит на пружину регулятора. Упорный подшипник смещается влево, и через рычаг перемещает рейку, открывая топливный канал. В этот момент открывается выпускной масляный канал и давление масла между поршнем и крышкой корпуса резко падает. Тем временем, возросшая центробежная сила противовесов продолжает оказывать давление на пружину. Под действием составляющей этой силы поршень смещается вправо и частично перекрывает отверстие масляного канала. Когда сила со стороны противовесов станет равна силе действующей на поршень, обороты двигателя стабилизируются.
Когда рукоятка дроссельной заслонки переводится в положение быстрого холостого хода, цилиндр перекрывает масляный канал, однако, его перемещение ограничено регулировочным винтом быстрого холостого хода. Давление масла нарастает, возрастает и сила, действующая на поршень. Под действием пружины регулятора топливная рейка перемещается, приоткрывая топливный канал. При смещении поршня масляный канал приоткрывается и давление за поршнем падает до тех пор пока не уравняются сила действующая на поршень и составляющая центробежной силы противовесов.
Когда рукоятка дроссельной заслонки переводится в положение низких оборотов холостого хода, цилиндр перемещается и открывает масляный канал, давление между поршнем и крышкой корпуса падает. Пружина регулятора перемещает поршень вправо и перекрывает отверстие масляного канала. Обороты дизеля падают, противовесы регулятора сводятся и упорный подшипник перемещается влево. Сила действующая на поршень и составляющая центробежной силы противовесов уравновешиваются и дизель начинает работать на стабильных низких оборотах холостого хода.
Гидравлические регуляторы
Почти во всех гидравлических регуляторах используется центробежный механизм, состоящий из вращающихся противовесов. Этот механизм жестко связан с клапаном, который регулирует подачу масла к поршню исполнительного механизма.
Гидравлические регуляторы прямого действия
Эти регуляторы также обеспечивают стабилизацию оборотов холостого хода дизеля. Устройство гидравлического регулятора прямого действия показано на рисунке 30.10. Противовесы и держатель укреплены на ведущей шестерне регулятора и вращаются на неподвижном цилиндре. Поршень цилиндра плотно пригнан к нему. Поршень введен в зацепление с топливной рейкой. Распределительный масляный клапан имеет продольное и поперечное сверления. Масляные каналы в цилиндре соединены с малой камерой, с поршнем и с большой камерой между поршнем и цилиндром.
30.10. Гидравлический регулятор прямого действия: 1. Правая тарелка пружины; 2. Цилиндр; 3. Малая камера; 4. Поршень; 5. Топливная рейка; 6. Вход масла; 7. Большая камера; 8. Распределительный клапан; 9. Противовесы
Работа гидравлического регулятора прямого действия
На неработающем двигателе пружина давит на правую опорную чашку пружины, распределительный масляный клапан и топливную рейку, в результате чего поршень смещается вправо (Рисунок. 30.10 и 30.11). При этом рейка полностью открывает топливный канал, так как распределительный клапан упирается в рейку. Если дроссельная заслонка открывается наполовину, то возрастет сила, действующая на пружину регулятора, однако это не повлияет на положение топливной рейки. Когда двигатель начинает работать, масло поступает в цилиндр, затекает в малую камеру и перетекает в большую камеру через открытую часть распределительного клапана. Давление в обеих камерах повышается, но топливная рейка остается на месте. Обороты двигателя в ответ на впрыск топлива повышаются, повышается также и сила, действующая на противовесы центробежного регулятора. Пальцы противовесов перемещают распределительный клапан влево, что приводит к совмещению отверстия в клапане, канавки в поршне и большой камерой. Масло вытекает из большой камеры через центральное отверстие клапана в корпус регулятора. Давление в большой камере падает, а в малой остается на прежнем уровне. При этом поршень и рейка смещаются влево. Когда поршень встречается с поверхностью распределительного клапана, масляный канал перекрывается. Обороты двигателя стабилизируются, так как поршень заперт и удерживает рейку в определенном положении.
30.11. Схема, иллюстрирующая действие гидравлического регулятора прямого действия: 1. Противовес; 2. Камера; 3. Цилиндр; 4. Топливная рейка; 5. Малая камера; 6. Пружина регулятора
30.12. Схема регулятора SG: 1. Корпус; 2. Крышка; 3. Прокладка; 4. Колпачок; 5. Топливная рейка; 6. Пружина; 7. Пружина рейки; 8. Втулка; 9. Рукоятка; 10. Прокладка; 11. Рычаг регулировки оборотов; 12. Маятник; 13. Вилка пружины; 14. Ограничитель; 15. Палец; 16. Регулировочный рычаг; 17. Поршень; 18. Винт регулировки быстрого холостого хода; 19. Пружина регулятора; 20. Качающийся толкатель клапана; 21. Управляющий клапан; 22. Упорный подшипник; 23. Стопорное кольцо; 24. Противовес; 25. Основание противовесов; 26. Винт; 27. Кольцо; 28. Ведущая шестерня масляного насоса; 29. Ведомая шестерня масляного насоса; 30. Оконечный рычаг; 31. Поршневой палец; 32. К механизму регулирования расхода топлива