Процесс впрыска топлива и работа муфты опережения впрыска в дизельном двигателе
1. Общие сведения о рабочем процессе дизельного двигателя
В дизельных двигателях топливо впрыскивается в камеру сгорания, заполненную воздухом, нагретым до температуры 450–550 °С и сжатым под давлением 30–40 кгс/см². Подача топлива начинается до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и может завершаться как до, так и после ВМТ. Началом подачи считается момент впрыска топлива топливным насосом высокого давления (ТНВД). Угол поворота коленчатого вала между началом впрыска и ВМТ определяется как угол опережения впрыска.
2. Диаграмма изменения давления в цилиндре
На рис. 1 представлена зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала. Ключевые точки и фазы:
Точка А: начало впрыска топлива.
Точка В: начало сгорания топлива, определяемое по отклонению кривой давления от линии сжатия.
Период задержки воспламенения (с): интервал между точками А и В, в течение которого происходят предпламенные реакции, испарение топлива и формирование очагов самовоспламенения.
На участке А–В давление снижается из-за затрат теплоты на испарение топлива, затем резко возрастает при сгорании подготовленной смеси и поступающего топлива.
3. Регулирование угла опережения впрыска
Для обеспечения оптимального сгорания угол опережения впрыска должен корректироваться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Без коррекции на высоких оборотах происходило бы запаздывание впрыска из-за постоянного времени передачи давления по топливным магистралям (скорость звука) и инерции воспламенения.
4. Устройство и принцип работы муфты опережения впрыска
4.1 Конструкция муфты
Муфта опережения впрыска (рис. 2) включает:
Ведущую полумуфту (1): соединена с приводом ТНВД (шестерня, звездочка).
Ведомую полумуфту (2): жестко связана с кулачковым валом ТНВД.
Эксцентриковые элементы (4, 5): преобразуют радиальное перемещение грузов в угловое смещение полумуфт.
Центробежные грузы (8): перемещаются под действием центробежной силы.
Пружины переменной жесткости (7): возвращают грузы в исходное положение при снижении оборотов.
4.2 Принцип действия
При низкой частоте вращения: пружины удерживают грузы в сжатом состоянии. Углового смещения полумуфт не происходит.
При увеличении оборотов: центробежная сила перемещает грузы наружу, преодолевая сопротивление пружин. Эксцентриковые элементы поворачивают ведомую полумуфту относительно ведущей, увеличивая угол опережения впрыска.
При снижении оборотов: ослабление центробежной силы позволяет пружинам вернуть грузы, уменьшая угол опережения.
5. Заключение
Автоматическая муфта опережения впрыска обеспечивает корректировку момента подачи топлива в зависимости от режима работы двигателя. Это позволяет поддерживать эффективное сгорание, минимизировать выбросы и предотвращать детонацию. Регулировка достигается за счет взаимодействия центробежных грузов, эксцентриковых элементов и пружин, обеспечивая синхронизацию работы ТНВД с частотой вращения коленчатого вала.