Муфта опережения впрыска топлива. Устройство и принцип работы

В дизельных двигателях топливо впрыскивается в нагретый сжатием воздух, имеющий температуру 450…550 °С и давление 30…40 кгс/см2. Подача топлива начинается до ВМТ и может заканчиваться как до, так и после ВМТ.

Началом подачи топлива считается начало впрыска топлива ТНВД. Подача топлива начинается в точке А. Угол поворота коленчатого вала между началом впрыска и В.М.Т. называют углом опережения впрыска.

В течение некоторого времени после начала впрыска горение еще не поступает. Давление в этот период изменяется из-за продолжающегося сжатия, причем вначале несколько снижается температура, а соответственно и давление сжимаемого воздуха вследствие затраты теплоты на нагревание и испарение поданного топлива. В течение указанного периода развиваются предпламенные реакции, возникают первые очаги самовоспламенения, и давление начинает повышаться в результате выделения теплоты сгорания.

Рис. Диаграмма изменения давления в дизельном двигателе в зависимости от угла поворота коленчатого вала:
Р – давление в цилиндре двигателя; А – начало впрыска топлива; В – начало сгорания топлива; с – период задержки воспламенения; 1 ­­­– такт впуска; 2 – такт сжатия; 3 – такт сгорания и расширения; 4 – такт выпуска

Точку В, в которой линия повышения давления вследствие сгорания отрывается от линии сжатия при его отсутствии, условно принимают за начало сгорания, а интервал времени, (в градусах поворота коленчатого вала) между точками А и В – за период задержки воспламенения или период индукции. В результате сгорания значи­тельной части испарившегося топлива, образовавшего с воздухом за этот период горючую смесь, а также вследствие сгорания продол­жающего поступать через форсунку топлива давление и температура на участке А–В быстро повышаются.

Подача топлива в цилиндры двигателя зависит от его режима работы и может изменяться.

Для опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала в передней части насоса установлена центробежная муфта.

В момент впрыска топлива через нагнетательный клапан ТНВД игла форсунки приподнимается за счет волны давления, которая передается со скоростью звука по трубопроводам высокого давления. Необходимое время для передачи давления всегда одинаково и не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, это же характерно и для воспламенения топлива. Независимо от частоты вращения максимальное давление при сгорании достигается всегда в одинаковое время. При работе двигателя на высокой частоте вращения коленчатого вала без коррекции угла опережения впрыска происходило бы запаздывание впрыска. Поэтому с увеличением частоты вращения коленчатого вала необходимо несколько раньше производить впрыск топлива, чтобы достичь оптимального процесса сгорания.

Муфта опережения впрыска топлива

Опережение момента впрыска топлива (начала подачи топлива) осуществляется автоматической муфтой опережения впрыска в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта опережения впрыска топлива состоит из двух полумуфт – ведущей 1 и  ведомой 2. Обе полумуфты подвижно соединены между собой через эксцентриковый элемент 5, состоящий из компенсирующих и регулировочных эксцентриков, которые направляются штифтом, жестко связанным с корпусом.  Внутренняя полумуфта жестко связана с кулачковым валом насоса высокого давления. К наружной полумуфте прикреплен привод ТНВД (звездочка, шестерня). Внутри муфты опережения впрыска расположены центробежные грузы 8, которые соединены с эксцентриковым элементами 5 и удерживаются в исходном положении пружинами с переменной жесткостью 7.

Рис.  Муфта опережения впрыска:
1 – ведущая полумуфта (приводная шестерня); 2 – ведомая полумуфта (ступица); 3 – корпус муфты; 4 – эксцентрик регулировочный; 5 – эксцентрик дополнительный; 6 – палец; 7 – пружина; 8 – груз; 9 – опорная шайба

Принцип работы муфты показан на рисунке. На небольшой частоте вращения коленчатого вала двигателя центробежные грузы сжаты за счет сил стягивающих пружин, при этом ведущая и ведомая полумуфты не имеют угла расхождения. По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала возрастают центробежные силы, действующие на грузы. Под действием этих сил преодолевается противодействие пружин  и грузы  расходятся. Грузы, воздействуя на эксцентриковый элемент, поворачивают ведомую полумуфту, связанную с кулачковым валом на определенный угол, что приводит к угловому смещению кулачкового вала насоса (по направлению вращения) относительно привода насоса. Следовательно, угол опережения впрыска топлива увеличивается.

Рис. Принцип действия муфты опережения впрыска топлива

При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов уменьшается и под действием пружин ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в сторону, противоположную вращению кулачкового вала насоса, в результате чего угол опережения впрыска уменьшается.