Posted in: Разное

Всережимный регулятор: Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Содержание

Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Регулятор частоты вращения рассматриваемого ТНВД включает в себя механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов.

Схемы работы всережимного регулятора частоты враще­ния топливного насоса VE с системой рычагов и рабочими поло­жениями дозирующей муфты на различных нагрузочных и скоро­стных режимах показаны на рисунке.

Грузы регулятора 1 (обычно четыре груза) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерен­ки. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 12, что изменяет положение на­жимного 6 и силового 4 рычагов регулятора, которые, поворачи­ваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 9, определяя тем самым активный ход плунжера 11.

Схема работы всережимного регулятора

Рис. Схема работы всережимного регулятора:
а – пуск двигателя; б – холостой ход; в – режим уменьшения нагрузки; г – режим увеличения нагрузки; 1 – грузы; 2 – ось скользящей муфты; 3 – регулировочный винт максимального режима; 4 – силовой рычаг; 5 – рычаг регулировки подачи топлива; 6 – нажимной рычаг; 7 – упор силового рычага; 8 – пластинчатая пружина пусковой подачи; 9 – дозирующая муфта; 10 – отсечное отверстие плунжера; 11 – плунжер; 12 – скользящая муфта регулятора; 13 – рычаг натяжения пружины; 14 – рычаг управления; 15 – регулировочный винт холостого хода минимального режима; 16 – ось рычага управления; 17 – рабочая пружина регулятора; 18 – фиксатор пружины; 19 – пружина минимального режима холостого хода; 20 – регулировочный винт холостого хода максимального режима

В верхней части силового рычага установлена пружина минимального режима холостого хода 19, а между силовым и нажимным рычагами пластинчатая – пружина пусковой подачи 8. Рычаг управления 14 воздействует на рабочую пружину регулятора 17, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 18. Таким об­разом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирую­щей муфты определяется взаимодействием двух сил – силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, опреде­ляемой положением рычага управления, и центробежной силы грузов, приведенной к муфте.

Работа регулятора при пуске дизеля

Перед пуском двигателя, когда коленчатый вал еще не вращается и топливный на­сос не работает, грузы регулятора находятся в состоянии покоя на минимальном радиусе, а нажимной рычаг 6 (его другое назва­ние – рычаг пуска) под действием пружины пусковой подачи 8 смещен влево на рисунке а, имея возможность качания относи­тельно оси М2. Соответственно нижний шарнирный конец рычага обеспечивает крайне правое положение дозирующей муфты 9 относитель­но плунжера 11, что соответствует пусковой подаче за счет увели­ченного активного хода плунжера h2. Как только двигатель запус­тится, грузы регулятора расходятся и муфта 12 перемещается вправо на величину хода «S», преодолевая сопротивление дос­таточно слабой пусковой пружины 8. Рычаг 6 при этом повора­чивается на оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту в сторону уменьшения подачи (влево на рисунке б).

Работа регулятора на минимальной частоте вращения холостого хода

При отсутствии нагрузки и положении рычага управления на упоре в регулировочный винт 15 двигатель должен ус­тойчиво работать на минимальной частоте вращения холостого хода в соответствии со схемой рисунка б. Регулирование этого режима обеспечивается пружиной холостого хода 19, усилие ко­торой находится в равновесии с центробежной силой грузов, и в результате этого равновесия поддерживается подача топлива, соответствующая активному ходу плунжера h3. Как только скоростной режим двигателя выходит за преде­лы минимальной частоты вращения холостого хода, реализуется ход «с» силового рычага при сжатии пружины 19 под действием увеличивающейся центробежной силы грузов.

Работа регулятора на нагрузочных режимах

В экс­плуатации дизеля со всережимным регулятором скоростной ре­жим устанавливается водителем путем воздействия через пе­даль акселератора на рычаг управления 14. На рабочих режимах пружина пусковой подачи 8 и пружина 19 холостого хода не ра­ботают, и работа регулятора определяется предварительной деформацией рабочей пружины 17. При повороте рычага управ­ления до упора в регулировочный винт холостого хода максимального режима 20 (рисунки в, г) в сторону увеличения скорост­ного режима и соответствующем растяжении рабочей пружины ее усилие передается на силовой рычаг 4 и затем через рычаг 6 на муфту регулятора 12, заставляя грузы 1 сходиться. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 против часовой стрелки на рисунке, перемещая дозирующую муфту 9 в сторону увеличения подачи до режимов внешней скоростной ха­рактеристики. Частота вращения коленчатого вала дизеля и со­ответственно грузов регулятора при этом увеличивается, цен­тробежная сила грузов и сопротивление последней усилию рабо­чей пружины также увеличиваются, и в какой-то момент наступа­ет равновесие сил и равновесие положения всех элементов ре­гулятора. При отсутствии изменения нагрузки двигатель работа­ет на установившемся режиме при постоянной частоте вращения (не принимая во внимание естественную для ДВС нестабиль­ность вращения).

Если на этом режиме имеет место изменение нагрузки, то в работу вступает автоматический регулятор в соответствии со схемами, показанными на рисунках в, г. При уменьшении нагруз­ки частота вращения увеличивается, грузы регулятора расходят­ся и, преодолевая сопротивление рабочей пружины, перемеща­ют муфту регулятора вправо. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту влево, в сторону уменьшения подачи.

На рисунке г показана работа регулятора при положении рычага управления на упоре регулировочного винта холостого хода максимального режима 20 и при увеличении нагрузки. В этом случае частота вращения вала дизеля уменьшается, грузы регулятора сходятся, центробежная сила грузов уменьшается, и под действием усилия рабочей пружины, муфта регулятора пе­ремещается влево, а система рычагов 4 и 6 перемещает дози­рующую муфту вправо, в сторону увеличения подачи.

17. Назначение принцип действия конструкция всережимного регулятора.

Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя.

Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холстом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

Педаль 6 (рис. 4) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой / насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр. При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Qгр. от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления.

Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Qгр. грузов 8 уравновешивается усилием Рпр пружины 3.

При увеличений частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6.

1 — рейка; 2 — рычаг; 3 — пружина; 4, 5 — упоры; 6 — педаль; 7— подпятник; 8 — груз; 9 — вал; Рпр — усилие пружины; Qгр. — сила грузов.

Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4.

18. Назначение принцип действия конструкция муфты автоматического изменения угла опережения впрыска топлива.

Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск.

Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления, и с помощью нее насос приводится в действие.

На взаимное положение ведущих и ведомых частей муфты оказывают влияние грузы 2 (рис. 3), находящиеся в корпусе 1. Грузы установлены на осях 3 и поджимаются пружинами 4, которые упираются в проставки 5.

При работе двигателя и увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин и расходятся, поворачивая при этом кулачковый вал насоса высокого давления по ходу его вращения. В результате этого увеличивается угол а опережения впрыска топлива, и топливо поступает в цилиндры раньше. При Уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин и поворачивают кулачковый вал насоса в сторону, противоположную его вращению, что уменьшает угол а опережения впрыска топлива.

1 — корпус; 2 — груз; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — проставка; а — угол опережения впрыска топлива.

Регуляторы частоты вращения.


Система питания дизельного двигателя



Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).

Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.
Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения, предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

  • по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
  • по поддержанию заданного режима
    – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

***

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.



Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

***

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора (рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

***

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения (рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

***

Система подачи воздуха, наддув и дымовой корректор


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя

В отличие от бензинового двигателя дизельные двигатели не имеет во впускном трубопроводе дроссельной заслонки, позволяющей четко регулировать частоту вращения коленчатого вала за счет изменения подачи воздуха с одновременным изменением подачи топлива. У дизельного двигателя не существует положения управляющей рейки, которое бы позволило двигателю поддерживать определенную частоту вращения коленчатого вала двигателя без помощи регулятора. Например, при запуске холодного двигателя и его работе на холостом ходу, потери на трение кривошипно-шатунного, газораспределительного и других механизмов и приводимых от двигателя агрегатов начинают снижаться, а количество подаваемого топлива будет постоянным. При отсутствии регулятора частота вращения будет увеличиваться и может достичь критической точки, при которой может произойти разрушение двигателя.

Регуляторы частоты вращения коленча­того вала дизельного двигателя устанавливаются на насосе высокого давления и приводятся в действие от кулачкового вала. Его работа основана, как и в автоматической муфте опережения впрыска, на использовании центробежных сил. Например, при заданном положении педали управления подачи топлива и возникновении дополнительного сопротивления движению (на подъеме) частота вращения коленчатого вала двигателя будет уменьшаться, а скорость автомобиля падать. Чтобы ее поддержать на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достигнуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. Регулятор воспринимает снижение частоты вращения коленчатого вала и автоматически увеличивает подачу топлива насосом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Аналогичным образом регулятор изменяет подачу топлива при уменьшении нагрузки на двигатель, только в этом случае управляющее воздействие регулятора сводится к уменьшению количества впрыскиваемого топлива. В результате при снижении нагрузки на двигатель происходит уменьшение скорости движения и доведение ее до заданного уровня. Таким образом, регулятор авто­матически изменяет подачу топлива при изменении нагрузки на двигатель и обеспечивает установку любого выбранного скоростного режима при отклонениях от него в пределах – 10…20%.

Различают двухрежимный и всережимные регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Двухрежимный регулятор (типа RQ) поддерживающий определенную частоту вращения коленчатого вала на режимах минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала. Всережимный регулятор (типа RSV) поддерживает необходимую частоту вращения на всех режимах работы двигателя.

Всережимные регуляторы устанавливаемые на небольших высокооборотистых двигателях позволяют поддерживать частоту вращения коленчатого вала в пределах 6…10%.

В топливных насосах применяют регуляторы с различными принципами работы:

  • механические
  • пневматические
  • гидравлические
  • комбинированные

Для автомобильных двигателей наиболее широко при­меняют механические центробежные регуляторы и реже пневматические регуляторы.

Центробежный регулятор представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружин и рычагов, связанных с рей­кой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива.

Двурежимный регулятор

В двухрежимных регуляторах механизм регулятора связан с рейкой насоса высокого давления при помощи дифференциального рычага, соединенного также и с тягой педали акселератора, которой управляет водитель. Основными элементами двухрежимного центробежного регулятора являются большие 4 и малые 3 грузы.
Схема работы двухрежимного центробежного регулятора

Рис. Схема работы двухрежимного центробежного регулятора

Грузы свободно посажены на пальцы крестовины 1 и упираются лапками в скользящую муфту 5, также свободно установ­ленную на вращающемся валу 6 регулятора, связанном зубчатой передачей с валом топливного насоса. С противоположной стороны в скользящую муфту под действием слабой пружины 12, помещен­ной в стакане 13 и втулке 11, упирается основной (вильчатый) рычаг 7 регулятора. Этот рычаг соединен при помощи двуплечего рычага 8 с рейкой 9 топливного насоса высокого давления и тягой 14 педали акселератора. Сильная пружина 10, установленная на втулке 11, упирается в неподвижную стенку корпуса регулятора. Грузы со слабой пружиной и сильной пружинами образуют две последовательно действующие системы регулирования, в которых используется общий рычажный механизм.

Массы грузов и затяжку слабой пружины подбирают так, чтобы действующие на муфту составляющие центробежной силы грузов и силы пружины оказались равными, т.е. чтобы система была в равновесии при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Педаль акселератора во время работы двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вращения коленчато­го вала полностью отпущена и двуплечий рычаг находится в положении I. При самопроизвольном уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов уменьшается и пружина 12, от­клоняя вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. В случае самопроизвольного повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила гру­зов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 12, перемещает рейку насоса в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, одна система двухрежимно­го регулятора обеспечивает устойчивую работу дизеля при мини­мальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Массу грузов и затяжку сильной пружины подбирают так, чтобы равновесие системы обеспечивалось при максимальной частоте вращения коленчатого вала, допустимом для данного двигателя. Педаль акселератора при работе двигателя с максимальной частотой вращения коленчатого вала полностью нажата, и двуплечий рычаг находится в положении II. При этом большие грузы регулятора раздвигаются до упоров 2 и не изменяют своего положения, сжимая слабую пружину вильчатым рычагом настолько, что стакан 13 вдвигается до упора в торец втулки 11.

С дальнейшим увеличением частоты вращения коленчатого вала, которое может происходить при уменьшении нагрузки дизеля, цент­робежная сила грузов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 10, перемещает рейку насоса высокого давления в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, вторая система двухрежимного регулятора огра­ничивает максимальную частоту вращения, не допуская его разноса, даже при его полной разгрузке.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с двухрежимным регулятором.
Характеристики дизеля с двухрежимным регулятором

Рис. Характеристики дизеля с двухрежимным регулятором:
Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Кривые 1, 2 и 3 соответствуют различ­ным положениям педали акселератора. Участок n1…n2 регулирует­ся системой минимальной, а участок n3…n4 системой максималь­ной частоты вращения регулятора. В диапазоне между этими участками режим работы двигателя управляется только педалью ак­селератора без воздействия регулятора.

Центробежный регулятор всережимного типа

Центробежный регулятор всережимного типа также представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружины и основного рычага, связанного с рейкой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива. Особенность регулятора этого типа заключается в отсутствии непосредст­венной связи рейки топливного насоса с педалью акселератора. На рисунке дана схема всережимного центробежного регулятора.
Схема работы всережимного центробежного регулятора

Рис. Схема работы всережимного центробежного регулятора

На вра­щающемся валу 9 регулятора, который при помощи шестерен связан с кулачковым валом топливного насоса, закреплена крестовина 6. В проушинах крестовины на пальцах 7 установлены качающиеся грузы 8 с лапками, которые упираются в подвижную муфту 10, на­детую на вал регулятора. С другой стороны в муфту упирается ос­новной вильчатый рычаг 2, установленный на оси 11 и соединенный с пружиной 3 и рейкой 1 топливного насоса высокого давления. Другой конец пружины соединен с рычагом 4, жестко связанным общей осью с рычагом 5 управления регулятором, который размещен с наружной стороны корпуса регулятора.

Система находится в равновесии, когда составляющие центро­бежной силы вращающихся грузов и силы пружины, действующие на подвижную муфту, равны между собой. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя и связанного с ним вала регулятора, происходящем при уменьшении нагрузки, центробежная сила грузов увеличивается, заставляя их раздвинуться и переместить подвижную муфту, вильчатый рычаг и связанную c ним рейку топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива. В случае понижения частоты вращения, происходящем при увеличении нагрузки дизеля, центробежная сила грузов уменьшается и пружина, воздействуя на вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. Частоту вращения изменяют натяжением пружины, связанной с рычагом управления регулятором, причем для повышения частоты вращения ко­ленчатого вала необходимо увеличить натяжение пружины.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с всережимным регулятором частоты вращения.
Характеристики дизеля с всережимным регулятором

Рис. Характеристики дизеля с всережимным регулятором:
Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Каждому положению рычага управления регулятором соответствует определенная ветвь кривой – А1В1, А2В2 и т.д., характеризующая зависимость частоты вращения коленчатого вала от мощности и крутящего момента (на­грузки) двигателя в диапазоне от полной мощности, развиваемой при максимальной частоте вращения коленчатого вала, до холостого хода при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Из рассмотре­ния характеристик видно, что при постоянном положении рычага управления регулятором частота вращения мало зависит от изменения мощности в широких пределах. Однако степень неравномерности увеличивается при уменьшении регулируемой частоте вращения и становится значительной (40…70%) при минимальной частоте вращения на холостом ходу. Это обусловливается постоянной жесткостью пружины и значительным уменьшением центробежной силы грузов при уменьшении частоты вращения вала регулятора.

Регуляторы принцип работы которых описан выше применяются на большинстве рядных ТНВД. На рисунке показан двухрежимный регулятор рядного ТНВД легкового автомобиля Мерседес.
Двухрежимный регулятор

Рис. Двухрежимный регулятор:
1 – вакуумная камера остановки двигателя; 2 – контргайка; 3 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя; 4 – ограничительный винт количества топлива на минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя; 5 – рычаг изменения подачи топлива; 6 – винт пружины регулятора; 7 – промежуточный рычаг; 8 – винт регулировки максимальной частоты вращения; 9 – центробежный регулятор; 10 – рейка; 11 – упорный рычаг; 12 – рычаг рейки

На режиме пуска вследствие максимального сближения грузов центробежного регулятора 9 рейка регулирования подачи топлива 10 через систему рычагов занимает положение полной подачи топлива.

При работе двигателя в режиме холостого хода, вследствие воздействия на рейку слабой пружины со стороны вертикального рычага и положения центробежных грузов, поддерживается стабильная частота вращения коленчатого вала.

В режиме частичной или полной нагрузки воздействие на рейку насоса осуществляется только от педали акселератора, которая связана системой тяг с рычагом изменения подачи топлива на регуляторе и регулятор частоты вращения в работе не участвует.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала во время торможения двигателем рейка насоса устанавливается в положение прекращения подачи. Если частота вращения коленчатого вала достигнет 5150 об/мин рейка устанавливается в положение прекращения подачи топлива, чем достигается ограничение максимальной частоты вращения, для предотвращения максимально допустимых нагрузок на двигатель.

Схема работы всережимного и однорежимного регуляторов

При работе тракторного агрегата нагрузка на двигатель непрерывно изменяется. Если бы мощность двигателя оставалась постоянной, то при уменьшении нагрузки излишек мощности привел бы к увеличению числа оборотов коленчатого вала, а при перегрузке, наоборот,— к уменьшению числа оборотов.

Значительные колебания числа оборотов коленчатого вала вызывают повышенный износ деталей двигателя и могут привести к снижению производительности и ухудшению качества работы тракторного агрегата.

Двигатель трактора должен работать так, чтобы независимо от колебания нагрузки заданное число оборотов коленчатого вала оставалось неизменным. Для этого необходимо с увеличением нагрузки повышать соответственно мощность двигателя, а с уменьшением — снижать ее. Регулируют мощность дизельного двигателя изменением подачи топлива в его цилиндры. При увеличении подачи топлива рабочая смесь обогащается и мощность возрастает, при уменьшении — смесь обедняется и мощность снижается. Такое регулирование называется качественным.

Автоматическое изменение подачи топлива или горючей смеси в зависимости от нагрузки двигателя осуществляется специальным прибором— регулятором. Он поддерживает заданное число оборотов коленчатого вала и ограничивает колебание числа оборотов при резких изменениях нагрузки. Тракторные двигатели имеют регуляторы центробежного типа.

Схемы всережимного (а) и однорежимного (б) регуляторов:

1 — упор максимальных оборотов; 2 — рычаг регулятора; 3 — упор минимальных оборотов; 4 — рычаг акселератора; 5 — пружина регулятора; 6 — рычаг привода рейки; 7 — регулировочный винт рычага; 8 — упор корректора; 9 — пружина корректора; 10 — регулировочный винт пружины; 11 — тяга рейки; 12—рейка насоса; 13 — поводок плунжера насоса; 14 — шестерня вала насоса; 15—груз регулятора; 16 — державка грузов; 17 — гильза плунжера; 18 — шестерня вала регулятора; 19 — внутренний рычаг груза; 20 — скользящая муфта; 21 — шарнирная опора рычага; 22 — винт пружины регулятора; 23 — дроссельная заслонка; 24 — рычаг дроссельной заслонки; 25 — механизм ручного уменьшения числа оборотов двигателя

Схема работы такого регулятора следующая. В действие он приводится от коленчатого вала. Состоит регулятор из грузов 15 (рис.) с державкой 16 и скользящей муфтой 20, пружины 5, рычага 6 и других деталей. Рычаг 6 управляет рейкой 12 топливного насоса дизельного двигателя или дроссельной заслонкой 23 карбюраторного двигателя.

На рычаг 6 всегда действуют две противоположно направленные силы: А — сила упругости пружины 5 и Б — центробежная сила грузов 15, приведенная к скользящей муфте 20. Когда двигатель работает устойчиво, т. е. при постоянной нагрузке и неизменных оборотах, силы А и Б уравновешивают друг друга, поэтому рычаг 6 неподвижен (позиция 1).

При уменьшении нагрузки на двигатель центробежная сила грузов 15 возрастает, грузы расходятся и перемещают скользящую муфту 20 влево, сжимая пружину 5. Поэтому рычаг 6 поворачивается против часовой стрелки и перемещает рейку 12 в сторону уменьшения подачи топлива (позиция 2).

С увеличением нагрузки число оборотов коленчатого вала двигателя и вала регулятора уменьшается. Соответственно уменьшается и центробежная сила грузов. Поэтому пружина 5 перемещает скользящую муфту и рычаг вправо, и подача топлива увеличивается.

В обоих случаях перемещение рычага 6 будет продолжаться до тех пор, пока изменившаяся центробежная сила Б не уравновесится соответствующей по величине противоположно направленной силой А. Двигатель опять станет работать устойчиво, а рычаг 6 займет новое неподвижное положение.

В случае перегрузки двигателя центробежная сила Б значительно уменьшается. Пружина 5 поворачивает рычаг 6 вправо не только до соприкосновения винта 7 с упором 8, но и далее на величину К, преодолевая упругость дополнительной пружины 9 (позиция 3). Поэтому количество топлива, подаваемое насосом за каждый впрыск, станет еще большим и двигатель сможет преодолеть временную перегрузку, после чего нормальное число оборотов опять восстановится.

Упор 8, пружина 9, ее регулировочный винт 10 и другие детали, от которых зависит увеличение подачи топлива на величину К для преодоления перегрузок, составляют механизм, который называется корректором.

Начало действия регулятора зависит от упругости пружины 5: чем больше ее упругость, тем больше должна быть центробежная сила Б грузов для уравновешивания силы А пружины, а следовательно, должно быть большим число оборотов двигателя. Если упругость пружины отрегулирована винтом 22 на постоянную величину, то такой регулятор поддерживает только один скоростной режим и называется однорежимным.

Регулятор, позволяющий во время работы устанавливать двигатель на различный скоростной режим, т. е. изменять силу А упругости пружины 5, называется всережимным.

Используя всережимный регулятор, тракторист может при помощи рычага 4 управления подачей топлива (акселератора) установить любой скоростной режим двигателя: от нормальных оборотов, при которых двигатель развивает максимальную мощность, до пониженных оборотов, когда мощность двигателя минимальна.

Временное снижение оборотов целесообразно для уменьшения скорости движения трактора при маневрировании, навешивании орудия, переездах через препятствия и во всех случаях, когда быстрая езда на каком-либо участке опасна, может привести к порче машины или ухудшить качество работы агрегата.

Чтобы установить регулятор на пониженные обороты, нужно уменьшить упругость пружины 5 перемещением рычага 2 в сторону упора 3. Рычаг 6 займет позицию полной подачи топлива в том случае, если сила А, уменьшившаяся до величины А1, уравновесится настолько же уменьшенной центробежной силой Б1

Когда двигатель трактора начнет устойчиво работать на пониженных оборотах, часовой расход топлива сократится пропорционально уменьшению числа впрысков. Количество же топлива за каждый впрыск будет автоматически регулироваться в соответствии с нагрузкой за счет перемещения рычага 6 в позиции II или III так же, как и при нормальных оборотах двигателя трактора.

MirMarine — Регуляторы частоты вращения

Однорежимный регулятор двигателя 6 ДР 30/50 (рис. 139)—прямого действия — состоит из двух грузов 2, шарнирно закрепленных с помощью шарниров 3 на шестерне 1 распределительного вала и стянутых пружиной 5. Внутренние плечи грузов через штыри 4 воздействуют на муфту 15 и через упорный шарикоподшипник 14—на обойму 13. С другой стороны, обойма испытывает усилие сжатой пружины 12. Через рычаг 9 перемещение обоймы передается на пружинную связь 8. Тяга 6 топливных насосов связана через ролик с сектором рукоятки поста управления (на рис. 139 не показано).

При вращении за счет центробежной силы грузы расходятся и, преодолевая силу упругости пружины 12, перемещают обойму 13 вправо. Если частота вращения двигателя ниже предельной, то благодаря зазору h между внутренним торцом пружинной связи 8 и упором тяги 7 регулятор не оказывает влияния на положение тяги 6 топливных насосов. Когда частота вращения достигнет предельной, зазор h будет выбран и регулятор начнет воздействовать на топливную тягу, перемещая ее влево в направлении уменьшения подачи топлива.

Предельную частоту вращения, ограничиваемую регулятором, можно изменять величиной затяга пружины 12, что достигается поворотом маховика 11, перемещающего шпиндель 10.

Всережимный регулятор двигателя 6Ч24/36 (рис. 140) — прямого действия. В корпусе 12 в подшипниках вращается вертикальный вал 1, приводимый в движение через передаточные шестерни 20 и 2 от распределительного вала. Два груза 18 закреплены в крестовине на осях 19 и внутренними плечами, при помощи упоров 5, нажимают на втулку 4, свободно перемещающуюся вдоль вертикального вала 1. Перемещение втулки 4 через радиально-упорный подшипник 17 передается на муфту 5. С противоположной стороны муфта воспринимает усилие пружин 6, верхние концы которых упираются в тарелку 14. Закрепленный на муфте 5 направляющий стакан 16 через вилку и валик связан с рычагом 15, конец которого воздействует на тягу топливных насосов.

При возрастании частоты вращения грузы через втулку 4 и муфту 5 действуют на пружины 6, сжимая их. Направляющий стакан 16 поднимается и через рычаг 15 перемещает топливную тягу в направлении уменьшения подачи топлива. При повышении нагрузки, и, следовательно, понижении частоты вращения сила упругости пружин преодолевает центробежную силу грузов, направляющий стакан 16 опускается и рычаг 15 воздействует на рейку топливных насосов, увеличивая подачу топлива.

Частота вращения, которую регулятор должен поддерживать, задается изменением затяга пружин 6. Это достигается поворотом маховика 11 и с ним шестерни 13, которая поворачивает шестерню 7 с удлиненной втулкой. Шестерня 7 зафиксирована в корпусе и осевого перемещения не имеет. Расположенный внутри нее на резьбе шпиндель 10 при вращении шестерни 7 получает осевое перемещение, что изменяет затяг пружин 6.

Максимальная частота вращения, на которую можно настроить регулятор, ограничивается закрепленным на шпинделе установочным кольцом 9, минимальная частота вращения—регулировочным болтом 8.

Всережимно-предельный регулятор двигателя 7ДКРН 70/120 (рис. 141) — непрямого действия — приводится в движение через шестерню 6 вала топливных насосов. Шестерня 6 соединена со ступицей 5 регулятора через эластичную муфту 4. На ступице расположены грузы 7, внутренние плечи которых соединены с чекой 1 шпинделя 2. Под действием центробежных сил грузы 7 через чеку 1, шпиндель 2 и упорный шарикоподшипник 3 могут передвигать поршень 18 вправо. Давление на поршень уравновешивается пружинами, натяжение которых регулируется маховиком 17. При своем движении поршень 18 через ушко 16 и двуплечий угловой рычаг перемещает золотник 15, имеющий две отсечные кромки 11 и 12 (на рисунке поле золотника зачернено). Золотник 15 плотно входит в центральное отверстие поршня сервомотора 13 с удлиненной ступицей, который имеет окна, перекрывающиеся кромками 11 и 12 золотника. Через маслоподводящую трубу 14, кольцевой канал а и отверстия в ступице поршня 13 масло подводится под нижнюю отсечную кромку 12 золотника 15.

При возрастании частоты вращения двигателя центробежная сила грузов преодолевает силу упругости пружины и поршень 18, перемещаясь вправо, поднимает золотник 15. Через образующуюся щель между нижней кромкой 12 золотника и нижними кромками окон поршня 13 масло поступает в полость «в» и перемещает поршень 13 вверх. Масло из пространства над поршнем сливается по трубе 8. Поршень остановится, когда нижние кромки его окон совпадут с нижней кромкой 12 золотника, и поступление масла в полость «в» прекратится. При снижении частоты вращения золотник перемещается вниз, открывая щель между своей верхней кромкой 11 и верхними кромками окон поршня. Масло из полости «в» перетекает в пространство над поршнем, и он опускается. Движение поршня вниз прекратится, когда верхние кромки его окон совпадут с верхними кромками золотника. Таким образом, перемещение поршня сервомотора равно величине перемещения золотника, или, как говорят, поршень «следит» за золотником.

При своем движении вверх (в случае возрастания частоты вращения) поршень сервомотора 13 через толкатель 9 может воздействовать на ролик 19, сидящий на пальце 10 рычага 20, и поворачивать его по часовой стрелке. Это приведет к перемещению тяги 21 вниз и через поворотный валик и систему рычагов (на рисунке не показаны) — к уменьшению подачи топлива.

При нормальных условиях эксплуатации регулятор действует как предельный и управление подачей топлива производится маховиком, с поста управления. Если частота вращения меньше предельной, то между толкателем 9 и роликом 19 имеется зазор. По мере увеличения частоты вращения двигателя этот зазор уменьшается, и при достижении предельной частоты вращения толкатель упрется в ролик. Дальнейшее увеличение частоты вращения происходить не будет, так как поршень 13, поднимаясь вверх, станет опускать через рычаг 20 тягу 21 в сторону нулевой подачи.

При плавании судна на волнении регулятор включают по схеме всережимного. Для этого сначала уменьшают маховиком с поста управления количество подаваемого топлива и устанавливают между толкателем 9 и роликом 19 специальную проставку. Затем на посту управления увеличивают подачу топлива до номинального значения (по нагрузке) и несколько ослабляют маховиком 17 затяг пружин регулятора. Этим устанавливается пониженная частота вращения двигателя, которая поддерживается регулятором при плавании судна в штормовых условиях.

Всережимный регулятор с ограничением по нагрузке и по задаваемым и фактическим оборотам Р13М-2КЕ (рис. 142) — непрямого действия разработан Центральным научно-исследовательским дизельным институтом (ЦНИДИ) и применяется в судовых установках с главными дизелями типа ДР 43/61-1 и ДР 30/50-3. Этот регулятор отвечает- всем требованиям, предъявляемым к регуляторам, используемым в системах дистанционного автоматизированного управления двигателями.

Основные узлы регулятора

Привод регулятора осуществляется посредством приводного валика 1, который передает вращение через шестеренную пару 2, упругую муфту 5 и верхнюю шестеренную пару чашке измерителя 6. Упругая муфта 5 служит для гашения резких колебаний частоты вращения, благодаря чему второй зубчатой шестерне верхней пары, выполненной заодно с чашкой 6, они не передаются.

Измерительное устройство представляет собой два груза 7, шарнирно закрепленных в чашке 6. Внутренние плечи грузов через упорную тарелку и упорный шарикоподшипник воздействуют на нижнюю тарелку пружины измерителя 8. Нижняя тарелка пружины соединена со шпинделем, проходящим свободно через сухарь 18. На верхнем конце шпинделя закреплена упорная тарелка 34, с помощью которой действует механизм ограничения нагрузки. К упорному шарикоподшипнику присоединен золотник 9 с двумя рабочими полями, проходящий через отверстие в ступице чашки 6.

Задающее устройство — пружина 8. При задании нового режима изменение затяга пружины осуществляется поворотом валика управления 24 через каретку 23 и сухарь 18.

Источник вспомогательной энергии — масляный насос, состоящий из шестеренной пары 2 и двух всасывающих и двух нагнетательных шариковых клапанов 3. Наличие двух пар клапанов обеспечивает работу регулятора при реверсе двигателя. Масло засасывается из ванны и подается по каналам в полость над поршнем сервомотора 10 к верхнему полю золотника 9 и в два аккумулятора 4 (на рисунке показан один). Каждый аккумулятор представляет собой цилиндр с подпружиненным поршнем, который при повышении давления масла выше 8 бар открывает сливное отверстие «а».

Гидравлический сервомотор состоит из цилиндра с поршнем 10, перемещение которого управляется золотником 9. (вверху на кольцевую площадь поршня непрерывно воздействует давление масла. При подъеме золотника 9 масло от насоса направляется под поршень 10 и поднимает его. При опускании золотника масло из-под поршня сливается в ванну, и за счет давления масла на верхнюю кольцевую площадь поршень опускается. Перемещение поршня 10 через продольный вал 11, пару конических полушестерен и поперечный вал 12 передается тяге 13, управляющей топливными насосами.

Жесткая обратная связь состоит из рычага на продольном валу 11, шатуна 15, ролика с валиком 16 и вильчатого рычага 17, который связан с сухарем 18, воздействующим на затяг пружины 8. Положение профильной части шатуна 15, соприкасающейся с роликом, можно изменять, чем достигается необходимая степень неравномерности (статическая ошибка) — от 0 до 6%. Регулируется степень неравномерности винтом с указателем 35, который при повороте червячной шестерни разворачивает эксцентрично сидящий на ее ступице правый конец шатуна 15. В результате этого под ролик подводится другой участок профиля шатуна.

Гибкая обратная связь состоит из цилиндра с поршнем изодрома 20, иглы 21, корректора 22 и масляной полости, образуемой каналами между поршнем 20, корректором 22 и золотником 9. Поршень 20 при помощи подпоршневой пружины постоянно прижат к пальцу 19 продольного вала 11. Игольчатым клапаном 21 регулируется время изодрома. В случае значительного возрастания давления (или разрежения) в полости изодрома корректор 22 сообщает ее с масляной ванной.

Механизм, ограничения нагрузки состоит из: углового рычага с плечами 32 и 33, толкателя 31, шестерен 28, 29, 30 и находящихся с ними в зацеплении секторов с указателями 25, 26, 27, а также сектора 14.

Каждое положение сектора 14, насаженного на продольный вал 11, соответствует определенной подаче топлива. Одновременно с изменением регулятором подачи топлива через сектор 14 поворачивается шестерня с указателем нагрузки 25. Эта шестерня посредством закрепленного на ней зубчатого сектора разворачивает шестерню 30, в ступицу которой упирается кольцевой бурт толкателя 31. Положение шестерни 30 всегда соответствует количеству подаваемого насосами топлива.

При изменении скоростного режима валиком 24 поворачивается каретка 23. Закрепленный на ней зубчатый сектор через валик с шестернями поворачивает вертикальный сектор с указателем 26. Одновременно через другой зубчатый сектор поворачивается шестерня 29, положение которой соответствует подаче топлива, допускаемой для данного скоростного режима. Стрелка указателя 26 показывает величину этой подачи.

Максимальная нагрузка, выше которой при любом скоростном режиме работа дизеля не допускается, задается определенным положением шестерни 28. Величину этой нагрузки показывает указатель 27, который закреплен на секторе, находящемся в зацеплении с шестерней 28.

Шестерня 29 свободно насажена на ступицу шестерни 28. У обоих этих шестерен на торцах, обращенных к шестерне 30, имеются выступы. Подобный выступ имеется на торце шестерни 30.

Работа регулятора при увеличении частоты вращения происходит следующим образом.

Грузы 7, преодолевая силу упругости пружины 8, поднимают золотник 9. Масло от насоса поступает в полость под поршнем сервомотора 10 и перемещает его вверх, за счет чего тяга 13 передвигается в направлении уменьшения подачи топлива. Одновременно поднимается поршень изодрома 20. В полости под этим поршнем, а значит и под золотником 9, создается разрежение, препятствующее перемещению золотника вверх. Этому может способствовать также и жесткая обратная связь (при степени неравномерности более 0%), которая через рычаг 17 несколько увеличивает затяг пружины 8. По истечении не которого времени (время изодрома) за счет перетекания масла через игольчатый клапан 21 давление в полости изодрома сравняется с атмосферным, и гибкая связь перестанет воздействовать на золотник 9.

К концу переходного режима золотник 9 займет исходное положение и перемещение поршня 10 прекратится. При нулевой степени неравномерности частота вращения восстановится до первоначального значения, при степени неравномерности более 0% — соответственно повысится .

В случае понижения частоты вращения регулятор будет действовать в обратном направлении, увеличивая подачу топлива. Если при этом нагрузка возрастет до значения, заданного механизмом ограничения, то шестерня 30, упираясь своим выступом в выступ соответствующей шестерни (28 или 29), начнет перемещаться вдоль своей оси влево и передвигать толкатель 31. Толкатель 31 через рычаг 32 и вильчатый рычаг 33 поднимет упорную тарелку 34. Это позволит грузам 7 поднять золотник 9 и направить масло под поршень сервомотора 10, который, перемещаясь вверх, будет передвигать тягу 13 в направлении уменьшения подачи топлива.

Похожие статьи

Регулятор частоты Камаз | autoruk

Всережимный регулятор час­тоты вращения коленчатого вала двигателя размещен в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в действие от его кулачкового вала; предназначен для автоматического поддержания любого скоростного режима от минимального до максимального.

Работа регулятора основана на исполь­зовании центробежных сил. Например, при возникновении дополнительного сопротив­ления движению автомобиля (на подъеме) частота вращения коленчатого вала будет уменьшаться, а скорость автомобиля — падать.

Чтобы поддержать их на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достиг­нуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя.

Всережимный регулятор воспринимает сни­жение частоты вращения вала и автома­тически увеличивает подачу топлива насо­сом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Аналогичным образом всережимный ре­гулятор изменяет подачу топлива при умень­шении нагрузки на двигатель, только в этом случае управляющее воздействие регуля­тора сводится к уменьшению количества впрыскиваемого топлива.

В результате при снижении нагрузки на двигатель происхо­дит уменьшение скорости движения и до­ведение ее до заданного уровня.

Частоту вращения коленчатого вала, поддерживаемую регулятором при полной мощности дизеля, называют номинальной. Ей соответствует положение рычага 1 (рис.) управления

регулятором при упоре в болт 7. Если при таком положении рычага снять нагрузку, дизель будет развивать максимальную частоту вращения холостого хода.

Перемещая рычаг управ­ления регулятором по часовой стрелке, можно добиться минимальной частоты вра­щения холостого хода. Ей соответствует положение рычага при упоре в болт 2.

Ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала вызвано необ­ходимостью предохранения двигателя от поломок из-за чрезмерных нагрузок, а ог­раничение слишком малой частоты враще­ния обусловлено ухудшением подачи топ­лива и смесеобразования, которое мо­жет вызвать внезапную остановку двига­теля.

Устроен всережимный регулятор часто­ты вращения (рис. 2) следующим обра­зом.

В задней крышке 10 регулятора распо­ложена повышающая в 2,33 раза передача, состоящая из ведущей 2, промежуточной 8 и ведомой шестерен.

Ведущая шестерня установлена на кулачковом вале ТНВД, вращение на нее передается от вала через демпфер, включающий в себя резиновые сухари 3.

Сухари служат упругим звеном, которое сглаживает высокочастотные ко­лебания кулачкового вала и таким обра­зом позволяет грузам регулятора вращать­ся равномерно.

 Ведомая шестерня выполнена как одно целое с державкой 15 грузов, вращающей­ся на подшипниках 11 и 12.

Применение повышающей передачи- улучшает работу регулятора при малой частоте вращения коленчатого вала.

В державку 15 грузов запрессованы две оси 13, на которые шарнирно установлены грузы 18.

В осевое сверление державки входит своим сферическим кольцом муфта 17 грузов.

С другой стороны муфты имеет­ся осевое отверстие, в которое цилиндриче­ской частью входит упорная пята 19, в свою очередь шарнирно соединенная паль­цем 20 с рычагом 29 рейки.

Пальцем 31 рычаг рейки связан с рычагом 32 муфты и штифтом с рейкой 34. Штифтом 30 рычаг 29 также связан с рычагом 21 останова.

Рычаг 33 регулятора шарнирно закреп­лен на оси 41.

Главная пружина 37 регуля­тора соединяет рычаг 33 с внутренним ры­чагом 23, на котором установлен валик 22, заканчивающийся наружным рычагом управления регулятором.

Поворот рычага 33 в сторону уменьшения натяжения пружины 37 ограничен головкой регулировоч­ного болта 28 номинальной подачи топлива.

На оси 24 рычага 23 также шарнирно установлен рычаг 36 стартовой пружины, которая соединяет рычаг 36 с равноплечим рычагом 40 реек.

При работе двигателя грузы 18, качающиеся на осях 13, под дей­ствием центробежных сил расходятся и своими внутренними рычагами через упор­ный подшипник 16 перемещают муфту 17.

Это перемещение через пяту 19 и рычаг 33 передается рейке 34 топливного насоса.

Между рычагом 32 муфты и рычагом 29 рейки расположен обратный корректор, ко­торый уменьшает подачу топлива при сни­жении частоты вращения коленчатого вала в диапазоне низких частот вращения, сни­жая таким образом дымность отработав­ших газов.

Он состоит из штока 19, который зафиксирован на рычаге рейки.

С рычагом муфты шток соединен корончатой гайкой 10, которая фиксирует­ся относительно штока 19 шплинтом после регулирования хода обратного корректора.

Ход обратного корректора определяется зазором А между рычагом рейки и рычагом муфты.

Гайка 15 служит для регулирова­ния предварительного сжатия пружины 14. Она перемещается на штоке 19 при его вра­щении.

Прямой корректор установлен на рыча­ге регулятора и предназначен для увели­чения подачи топлива при снижении часто­ты вращения коленчатого вала в диапазоне средних частот вращения и, следовательно, для обеспечения необходимого запаса кру­тящего момента на внешней скоростной ха­рактеристике двигателя.

Прямой коррек­тор состоит из корпуса 4, в который уста­новлены пружина 8 и шток 7.

Шток на кор­пусе фиксируется корончатой гайкой 6, застопоренной шплинтом.

Собранный в та­ком виде корректор вворачивается в рычаг регулятора и стопорится от выворачивания гайкой 3. На различных режимах работы двигателя регулятор действует следующим образом.

При пуске двигателя рычаг останова 3 должен быть в свободном положении, тог­да он под действием пружины повернется до упора в болт 5 пусковой подачи топлива. При этом грузы регулято­ра находятся в сведенном состоянии.

При нажатии на рычаг 11 (рис.) управления регулятором поворачивается рычаг 7 пружины и выступом за штифт поворачи­вает рычаг 9 стартовой пружины 10, кото­рая деформируется и перемещает проме­жуточный рычаг 6 реек, а вместе с ним рей­ки и рычаг 2 муфты в положение пусковой подачи.

При этом рычаг муфты грузов от­ходит от рычага 5 регулятора, который упирается в винт номинальной подачи, и между ними образуется зазор, равный ходу муфты на старт.

В момент пуска, при увеличении часто­ты вращения вала ТНВД, центробежная сила грузов, преодолевая усилие стартовой пружины, перемещает муфту, рычаг и рей­ки в сторону уменьшения подачи топлива до упора в рычаг регулятора, который прижат его главной пружиной к винту но­минальной подачи, поэтому дальнейшее пе­ремещение рычага муфты прекращается, пусковая подача полностью отключается.

Конструкция пускового устройства поз­воляет включать пусковую подачу топлива на остановленном двигателе при нажатии на педаль управления подачей топлива (рычаг управления).

На работающем дви­гателе включение пусковой подачи практи­чески невозможно, так как для этого необ­ходимо при полностью нажатой педали уменьшить частоту вращения коленчатого вала двигателя до 600…700 об/мин, что в реальных условиях эксплуатации автомо­биля недостижимо.

После отключения пусковой подачи топ­лива центробежная сила грузов будет ра­сти с увеличением частоты вращения ко­ленчатого вала, но рейки регулятора пере­мещаться не будут, так как предваритель­ное натяжение его главной пружины очень велико.

При работе двигателя на холостом ходу если он не загружен, а рычаг 1 управления регулятором прижат к болту 7, коленчатый вал набирает частоту вращения вплоть до максимальной. При этом происходит следующее.

По достиже­нии двигателем частоты вращения 1200 об/мин в работу вступает обратный кор­ректор.

Центробежная сила грузов преодо­левает усилие пружины обратного коррек­тора, которая отрегулирована с предвари­тельным сжатием, а рычаг рейки поворачи­вается вокруг пальца 21 (см. рис.).

Один конец рычага рейки будет сжимать пружину корректора, а другой — двигать рейку на увеличение подачи.

При частоте вращения 1700 об/мин зазор А между ры­чагом рейки и рычагом муфты грузов ис­чезнет и оба рычага будут действовать как одно целое.

Когда частота вращения коленчатого вала достигает 1800 об/мин, в работу всту­пает прямой корректор.

Центробежная си­ла грузов становится такой, что преодоле­вает усилие, которое создано пружиной прямого корректора, устанавливаемой с предварительным сжатием.

Зазор, сущест­вующий между рычагом муфты грузов и рычагом регулятора, начинает уменьшать­ся, а рычаг рейки будет двигать ее в сторо­ну уменьшения подачи.

Когда частота вра­щения коленчатого вала двигателя станет равной 2200 об/мин, зазор Б исчезнет и ры­чаги 1, 9 и 2 начинают действовать как одно целое. При этом рейки займут положение, соответствующее номинальной подаче топ­лива.

В этом положении рейки будут нахо­диться до тех пор, пока центробежная сила грузов не сможет преодолеть усилие, соз­даваемое главной пружиной регулятора.

Затем центробежная сила грузов через ры­чаг рейки и рычаг муфты поворачивает рычаг регулятора и растягивает главную пру­жину до тех пор, пока рейки не займут по­ложения, которое соответствует макси­мальной частоте вращения холостого хода.

При дальнейшем увеличении частоты вра­щения грузы разовьют такую центробеж­ную силу, что рычаги установят рейки в положение выключенной подачи.

По мере увеличения нагрузки от холос­того хода до номинальной (полной) частота вращения коленчатого вала и вала на­соса уменьшается. Главная пружина пере­мещает рычаги, а с ними и рейку насоса в сторону увеличения подачи топлива.

В этом положении устанавливается подвиж­ное равновесие центробежной силы грузов и силы главной пружины регулятора.

Автоматическое поддержание заданной частоты вращения коленчатого вала, а сле­довательно, и скорости автомобиля при возрастании нагрузки без переключения передач возможно до тех пор, пока рычаг регулятора не упрется в болт регулирова­ния номинальной подачи.

Если после этого нагрузка продолжает возрастать, то часто­та вращения коленчатого вала будет сни­жаться.

Дальнейшее движение автомоби­ля при возрастании нагрузки может быть осуществлено лишь включением понижаю­щей передачи в коробке передач.

ТНВД семейства 323, 324 – это топливные насосы высокого давления с V-образным расположением секций и межсекционным расстоянием 36 мм.

Насосы, данного семейства, комплектуются механическим всережимным регулятором с прямым и обратным корректором. ТНВД мод.324 комплектуются также корректором по давлению наддува.

Корректор надувочного воздуха изменяет количество подаваемого в цилиндры топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха — размещен на корпусе регулятора.

Импульсный регулятор

»Примечания по электронике

Импульсный стабилизатор — ключевой элемент любого импульсного источника питания


Схемы источников питания SMPS Праймер и руководство Включает:
Импульсный источник питания Как работает SMPS Понижающий понижающий преобразователь Повышающий повышающий преобразователь Конвертер Buck Boost

См. Также: Обзор электроники блока питания Линейный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


В любом импульсном блоке питания регулирование напряжения обеспечивает импульсный регулятор или импульсный регулятор.Импульсный стабилизатор можно использовать отдельно или как часть полного источника питания.

Регуляторы режима переключения

бывают разных форм, но каждый из них может обеспечить регулирование напряжения с помощью последовательного переключающего элемента, который заряжает накопительный конденсатор, когда напряжение падает ниже заданного уровня.

Основы импульсного регулятора

В основе импульсного регулятора лежит способность катушек индуктивности и конденсаторов накапливать энергию. Конденсаторы и катушки индуктивности являются неотъемлемыми элементами технологии импульсного регулятора.

  • Емкость Если к конденсатору прикладывают ток, конденсатор постепенно заряжается, и напряжение на нем линейно растет со скоростью, равной I / C, где — приложенный ток, а C — емкость. В этом случае напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно.

    Базовая концепция импульсного источника питания Когда происходит мгновенное изменение тока, напряжение изменяется линейно. [Предполагается, что используется источник тока с неограниченным напряжением].

  • Индуктор: & nbsp: Для катушки индуктивности невозможно мгновенное изменение тока. Вместо этого при приложении напряжения ток нарастает линейно во времени со скоростью, равной V / L, где V — приложенное напряжение, а L — индуктивность.

    Формат индуктора для импульсного источника питания Используя стандартные уравнения, можно определить профили тока и напряжения:

    Энергия восходящего тока накапливается в магнитном поле, связанном с индуктором.Если ток, протекающий через катушку индуктивности, внезапно прерывается, магнитное поле реагирует на это и создает очень высокую «обратную ЭДС», чтобы противодействовать изменению.

Ознакомившись с фундаментальными или базовыми концепциями, лежащими в основе коммутируемых напряжений и токов на конденсаторы и катушки индуктивности, эти базовые концепции могут быть применены к решениям импульсных регуляторов, чтобы обеспечить различные сценарии для схем повышения и понижения напряжения.

Поскольку в технологии используются методы переключения, при которых последовательный элемент включен или выключен, этот подход обеспечивает гораздо лучший уровень эффективности, чем линейный, когда мощность рассеивается.

Регулировка режима переключения на основе конденсатора

Основная концепция конденсаторного импульсного стабилизатора показана на схеме. Когда переключатель замкнут, ток может течь в накопительный конденсатор и обеспечивать заряд. Когда напряжение на конденсаторе достигает требуемого уровня, переключатель размыкается, и нагрузка потребляет ток от конденсатора.

По мере падения напряжения это будет обнаружено схемой управления, и последовательный переключатель снова включится, чтобы довести напряжение конденсатора до требуемого уровня.

Эта схема не так эффективна, как может показаться на первый взгляд. Хотя единственным резистивным элементом в теоретической схеме является нагрузка, это не единственный способ потери энергии, поскольку зарядка конденсатора непосредственно от источника напряжения или конденсатора рассеивает столько энергии, сколько передается конденсатору. В результате этого в импульсных регуляторах нельзя использовать только методы переключения конденсаторов.

Индукторное переключение режимов

Также возможно использование индукторов в качестве элемента импульсных регуляторов.

Катушка индуктивности может использоваться для передачи энергии от одного источника напряжения к другому. Хотя простой резистор можно использовать в качестве капельницы для падения напряжения при переходе от одного источника напряжения с более высоким напряжением к источнику с более низким напряжением, это очень расточительно с точки зрения мощности. Если используется индуктор, вся энергия передается, если предположить, что индуктор идеален.

Использование индуктора имеет то преимущество, что энергия может передаваться от одного источника к другому независимо от соответствующих значений напряжения и их полярности.Очевидно, что для этого требуется правильная конфигурация.

Когда переключатели находятся в положениях, показанных выше, на катушку индуктивности подается напряжение V1, а ток i1 нарастает со скоростью, равной V1 / L. Следовательно, полученное пиковое значение будет пропорционально времени нахождения переключателей в этом положении, то есть (V1 / L) x t

.

Когда переключатели меняются местами, ток будет продолжать течь со скоростью i2, которая равна -V2 / L.

Поскольку идеальная катушка индуктивности не рассеивает энергию, в идеальной системе, использующей катушку индуктивности таким образом, потери мощности отсутствуют.В результате именно этот метод передачи энергии лежит в основе всех импульсных регуляторов.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

.Регуляторы LDO

— ИС линейных стабилизаторов с малым падением напряжения

КАТЕГОРИИ

Управление энергопотреблением Свернуть меню

  • Преобразователи переменного тока в постоянный (89)
    • Преобразователи высокого напряжения (26)
      • Альтаир (2)
      • VIPer (6)
      • VIPerPlus (18)
    • Контроллеры PFC (16)
    • ШИМ-контроллеры (22)
    • Резонансные контроллеры (8)
    • Контроллеры синхронного выпрямления (7)
    • Контроллеры напряжения и тока (10)
  • ИС управления батареями (19)
    • Зарядные устройства для аккумуляторов (15)
    • Датчик уровня заряда аккумулятора (4)
  • Преобразователи постоянного тока в постоянный (122)
    • Прямое преобразование мощности 48 В (7)
    • Регуляторы повышения (4)
    • Регуляторы Buck (80)
    • Регуляторы Buck-Boost (8)
    • Контроллеры и регуляторы с несколькими выходами (8)
    • Многофазные контроллеры (5)
    • Однофазные контроллеры (10)
  • Расходные материалы и контроллеры для дисплеев (8)
    • Блоки питания с ЖК / OLED-дисплеями (6)
    • Контроллеры передней панели VFD / LED (2)
  • ИС для сбора энергии и солнечной зарядки (2)
  • Драйверы ворот (39)
    • Драйверы полумостовых затворов высокого напряжения (19)
    • Изолированные драйверы ворот (5)
    • Многоканальные драйверы (6)
    • Одноканальные драйверы (9)
  • Драйверы питания высокой плотности (2)
  • Управление питанием с возможностью горячей замены (15)
    • Е-предохранители (13)
    • Автоматические выключатели и другие ИС с возможностью горячей замены (2)
  • Интеллектуальные переключатели питания (44)
    • Переключатели высокого и низкого уровня (6)
      • Трансиверы IO-Link (3)
    • Переключатели высокого давления (37)
    • Переключатели нижнего уровня (1)
  • Светодиодные драйверы (79)
    • Регуляторы повышающего тока для светодиодов (10)
    • Понижающие регуляторы тока для светодиодов (21)
    • Питание светодиодной вспышки (1)
    • Драйверы светодиодных матриц (26)
    • Драйверы для светодиодных матриц (4)
    • Линейные регуляторы тока (6)
    • Автономные драйверы светодиодов (11)
      • HVLED (7)
  • Освещение ИС (9)
    • ИС управления балластом для люминесцентных ламп (5)
    • Цифровые драйверы управления питанием (4)
  • Линейные регуляторы напряжения (86)
    • Линейные регуляторы с малым падением напряжения (LDO) (66)
      • Регуляторы LDO с высоким PSRR (18)
      • Регуляторы LDO с низким Iq (23)
      • Регуляторы LDO со сверхнизким падением напряжения (37)
    • Стандартные регуляторы напряжения (20)
  • LNB поставки (12)
    • Переключение ИС питания LNB (12)
  • Фотоэлектрические ИС (2)
    • DC-DC преобразователи MPPT (2)
  • ИС Power Over Ethernet (5)
  • Источники опорного напряжения (20)
  • ИС для беспроводных зарядных устройств (5)
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *