В ряде случаев, в частности, при переходе на топлива с худшей воспламеняемостью, падают максимальные давления рабочего цикла, сгорание топлива переходит на линию расширения и это вызывает падение экономичности двигателя. Возникает необходимость в увеличении угла опережения впрыска топлива в ряде конструкций двигателей и, в частности, в двигателях Зульцер RND изменение угла опережения может быть осуществлено путем разворачивания каждого топливного кулачка на распределительном валу. В двигателях МАН L28/32 задача регулировки угла опережения может быть решена путем разворачивания вала с находящимися на нем топливными кулачками относительно шестерни его привода (см. рис. №1).

Изменение угла опережения индивидуально по каждому цилиндру , когда необходимо изменить максимальное давление цикла только в рассматриваемом цилиндре, достигается путем поднятия или опускания плунжера относительно впускного отверстия в его втулке. В этом случае плунжер будет раньше или позже перекрывать это отверстие и, соответственно, начало подачи будет происходить раньше или позже. Для этого в ряде насосов предусмотрена возможность регулировать длину толкателя плунжера (пример - ТНВД двигателя SKL) или менять толщину шайб под толкателем плунжера (ТНВД двигателей Катерпиллар 3406).

Однако перечисленные методы регулировки дают результат в пределах того режима, на котором они были осуществлены. Обычно при регулировке принимается режим 100% мощности или близкий к нему. С переходом двигателя на другие режимы ранее установленный угол опережения уже не является оптимальным и требует изменения. Учитывая определенную трудоемкость операции перерегулировки, к тому же требующей остановки двигателя, к ней прибегают крайне редко.

Фирма Катерпиллар для своих быстроходных двигателей разработала способ (рис.№2), обеспечивающий автоматическое изменение угла опережения при изменении скорости вращения. Это достигается путем разворота кулачкового валика топливного насоса блочного типа при изменении центробежной силы дополнительной массы 4 1 вмонтированной в фланец кулачкового вала. Ведущая шестерня 5 соединена с валом ТНВД через систему, включающую грузик 2, ползун 4 и фланец 1. Центробежная сила, возникающая при вращении шестерни, при увеличении скорости вращения вала, преодолевая пружину 3, двигает грузик по ползуну 4 и, поскольку последний расположен под углом то он разворачивает фланец и соединенный с ним кулачковый вал на небольшой угол в сторону увеличения опережения. При уменьшении оборотов центробежная сила уменьшается, грузик под действием пружины движется к центру и ползун разворачивает фланец и кулачковый вал в обратную сторону - в сторону уменьшения опережения.

Нужно заметить, что данный метод применим лишь для двигателей, у которых кулачковый вал со стороны ТНВД нагружен относительно небольшими значениями крутящего момента.

Решение, позволяющее осуществлять регулировку опережения в двигателях средней размерности, используется в двигателях МАК М20 и МАN. Здесь задача изменения угла опережения решается путем поворота эксцентрикового вала 3 (рис. №3), на котором сидят рычаги 2 привода ТНВД. Разворот вала 3 смещает рычаг 2 влево или вправо относительно кулачной шайбы, и касание ролика кулачка произойдет раньше (угол опережения увеличивается) или позже (угол опережения уменьшается).

Независимо от размеров, быстроходности и мощности двигателей регулирование их ТНВД проводят в следующем порядке.

1. Устанавливают нулевую подачу, т. е. орган насоса, регулирующий производительность, при нахождении рукоятки управления в положении «Стоп» должен обеспечить прекращение подачи топлива. Нулевая подача всех ТНВД двигателя является единственным средством, которое позволяет остановить дизель без применения аварийных средств.
2. Устанавливают рекомендуемый инструкцией по эксплуатации угол опережения подачи топлива.
3. ТНВД двигателя регулируют на одинаковые цикловые подачи с точностью, указанной в инструкции.

Рассмотрим регулирование ТНВД двигателя NVD-48. Двигатель оборудован золотниковыми насосами с регулированием по концу подачи. В конструкции насоса предусмотрено движение плунжера во втулке, его разворот вокруг своей оси и возможность перемещения плунжера с помощью регулировочного болта относительно втулки. Насос приводится в действие симметричной кулачковой шайбой, укрепляемой на распределительном валу фиксацией в торцевые зубья. Перестановка шайбы на один зуб изменяет ее положение относительно коленчатого вала на 4°.

Нулевую подачу насосов проверяют при положении пусковой рукоятки «Стоп». Регулировочная тяга разворачивает плунжеры за поводки в положение, при котором, если прокачать все насосы вручную, из нагнетательных штуцеров не должно выходить топливо. В случае, когда насосы не выключились, с помощью регулировочного болта передвигают тягу топливных насосов. Регулировать нулевую подачу отдельных насосов можно перемещением сухарей на регулировочной тяге. Угол опережения подачи топлива для двигателей NVD-48 составляет 21 - 23° до ВМТ.

Предварительную проверку начала подачи топлива производят следующим образом.

1. При положении ролика толкателя ТНВД на концентрической части кулачной шайбы совмещают посредством регулировочного болта риски на направляющей втулке и на стакане.
2. Устанавливают поршень в ВМТ и измеряют расстояние, на которое разошлись риски стакана и втулки: для переднего и заднего хода оно должно составить 1,7 - 2,1 мм. Практически указанный ход плунжера при положении поршня в ВМТ соответствует началу его движения до 20 - 23° до ВМТ. Для надежности запуска рекомендуется на задний ход устанавливать ход плунжера на 0,3 - 0,4 мм больше, чем на передний ход. Поэтому установка ходов плунжера на передний и задний ход достигается только перестановкой кулачной шайбы в зубчатом зацеплении, о котором упоминалось выше.

Обычно не ограничиваются проверкой хода плунжера (или угла опережения) указанным выше способом. Более точное значение угла опережения определяют моментоскопом - стеклянной трубкой, подаваемой на выходной штуцер насоса. Проворачивая двигатель, наблюдают за уровнем топлива в трубке. Момент начала движения уровня топлива в трубке соответствует началу подачи насосом. По шкале маховика находят угол. Следует иметь в виду возможность более точного регулирования угла опережения, чем на 4° ПКВ, за счет поворота кулачковой шайбы на один зуб. Установка под корпус насоса прокладок позволит более точно (например, до 1° ПКВ) отрегулировать по моментоскопу угол опережения подачи топлива.

Окончательное регулирование ТНВД двигателя производится по давлению сгорания и температуре выпускных газов.

ТНВД двигателя фирмы «Бурмейстер и Вайн» типа 6 ДКРН 74/160 относят к группе золотниковых насосов. Нулевую подачу проверяют при положении пускового рычага «Стоп», при этом поперечное отверстие плунжера должно совпадать с отсечным окном. Такое положение плунжера достигается регулированием длины талрепной тяги, идущей от общего отсечного валика к поводку поворотной втулки, и контролируется по совпадению неподвижной рейки на корпусе насоса с одним из делений шкалы, нанесенной на буртике поворотной втулки.

Рис. 1. Схема механизма изменения угла опережения подачи топлива.

Как видно из рис. 1, сектор «Стоп» шкалы имеет пять делений. Если требуется увеличить или уменьшить производительность насоса, можно совместить риску на корпусе с любой из пяти рисок сектора. При необходимости увеличить производительность следует совместить риску на корпусе с делениями сектора, близкими к нулю, т. е. сделать возможно больший разворот плунжера в сторону увеличения подачи.

Снятые индикаторные диаграммы могут показать недостаточное давление в цилиндре при повышенной температуре выпускных газов. Тогда следует увеличить угол опережения подачи топлива. Эта операция легко выполняется на ходу перемещением ролика 1 привода плунжера. Для этого следует повернуть по часовой стрелке эксцентриковый вал 2, наблюдая за шкалой, нанесенной на бугеле 3. Между делениями 0 и 45° перемещение вала на 7° увеличивает давление в цилиндре на 0,1 МПа. После отметки 45° повышение давления на 0,1 МПа требует поворота более чем на 7°, так как вал приближается к своему крайнему положению.

Чтобы проверить или установить правильно угол опережения впрыска топлива, необходимо знать:

У двигателя положение коленчатого вала при такте сжатия в первом цилиндре;

У топливного насоса высокого давления положение кулачкового вала в начале подачи топлива восьмой секцией.

Угол опережения впрыска топлива установлен правильно, если метки «А» и «В» на корпусе топливного насоса и муфте опережения впрыска топлива совмещены, а метка «С» на заднем фланце ведущей полумуфты находится в верхнем положении, для установки заднего фланца 8 в положение, при котором метка «С» займет верхнее положение по фиксатору, необходимо отвернуть болты, и снять крышку нижнего люка картера сцепления. Вставляя ломик в отверстия маховика, повернуть коленчатый вал в положение, при котором метка «С» будет двигаться снизу вверх. В этот момент повернуть на 90˚ штифт фиксатора маховика и опустить его в глубокий паз. Продолжить вращение коленчатого вала ломиком за маховик до момента, когда фиксатор войдет в отверстие маховика. Это будет верхнее фиксированное положение метки «С » на фланце 8; при этом в первом цилиндре будет заканчиваться такт сжатия.

Совместить метки «А» и «В» на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, установить насос и закрепить болтами к блоку двигателя. Болты крепления насоса к блоку затягивать равномерно, в несколько приемов, в последовательности, показанной на рис. 3. Не нарушая взаимного совмещения положения меток «А » и «В » на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, соединить болтами 6 (см. рис. 2) верхний конец ведомой полумуфты 2 с передней пластиной 4. Установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот, установить и затянуть второй болт 6.

Когда на двигателе установлен компрессор и насос гидроусилителя, фланец 8 (особенно метку на фланце) увидеть затруднительно. В этом случае более удобно верхнее положение метки «С » на заднем фланце 8 ведущей полумуфты определить по клапанам. Для этого снять крышку головки первого цилиндра (рис. 4), и проворачивать коленчатый вал ломиком за маховик до начала закрытия всасывающего клапана (передний клапан от вентилятора). Перевести штифт фиксатора в глубокий паз и продолжить вращение коленчатого вала пока фиксатор не войдет в отверстие маховика. Это и будет фиксированное положение коленчатого вала, при котором метка «С » фланца 8 (см. рис. 2) будет находиться в верхнем положении.

После установки насоса на двигатель, подсоединения к нему привода управления, трубок подвода (отвода) масла, топливопроводов и трубок высокого давления дополнительно проверить и уточнить установку угла опережения впрыска топлива. Для этого рычаг 2 (см. рисунок) управления регулятором перевести в среднее рабочее положение и опустить до упора в болт 3. Прокачать систему питания двигателя ручным подкачивающим насосом в течение 2-3 мин. Повернуть коленчатый вал на пол-оборота против часовой стрелки, если смотреть со стороны вентилятора, и перевести штифт фиксатора в глубокий паз. Медленно вращать коленчатый вал по ходу вращения до тех пор, пока фиксатор не войдет в отверстие маховика. Если метки на корпусе насоса и муфте опережения впрыска совместились, то угол опережения впрыска установлен правильно. Если метки не совместились, то ослабить верхний болт 6 (см. рис. 2) ведомой полумуфты, установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал по ходу вращения на один оборот и ослабить крепление второго болта 6. Повернуть муфту опережения впрыска против хода (против часовой стрелки, если смотреть со стороны маховика) до упора болтов в паз передней пластины 4. Опустить фиксатор маховика в глубокий паз и повернуть коленчатый вал по ходу вращения до совмещения фиксатора с отверстием в маховике. Повернуть муфту опережения впрыска за фланец ведомой полумуфты 2 по ходу вращения до совмещения меток на корпусе насоса и муфте опережения. Затянуть верхний болт 6, перевести штифт фиксатора маховика в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот и затянуть второй болт 6.

Проверить точность совпадения меток на корпусе насоса и муфте опережения впрыска еще один раз тем же способом.

После установки и проверки угла опережения впрыска топлива запустить двигатель, прогреть до температуры охлаждающей жидкости 80˚ С и болтом 3 (см. рисунок) отрегулировать минимальную частоту вращения коленчатого вала, которая не должна превышать 600 об/мин.

Основные показатели работы дизеля существенно зависят от угла опережения впрыска топлива (рис. 49).

Следовательно, для каждого режима работы двигателя дол­жен быть угол опережения впрыска топлива, оптимальный для данной угловой скорости и данной нагрузки, и обеспечивающий при прочих равных условиях получение g e min . Однако выбор угла? опережения впрыска не может определяться только одним условием - получением минимального расхода топлива.

Изменение? приводит к изменению не только N e и g e , но и максимального значения давления сгорания р z , скорости нара­стания давления в цилиндре двигателя, т. е. жесткости его ра­боты, и целого ряда других факторов, ограничивающих возмож­ности выбора?. Значения угла опережения впрыска подбирают с учетом всех перечисленных выше (и других) факторов.

Наиболее сложным оказывается выбор угла опережения впрыска для транспортных дизелей, работающих в широком ди­апазоне скоростных и нагру­зочных режимов, так как оптимальное значение угла опережения впрыска зависит не только от нагрузки и угло­вой скорости коленчатого ва­ла, но и от типа камеры сго­рания и сорта топлива.

При снижении нагрузки, т. е. по мере снижения цикловой подачи топлива, избыток воздуха в камере сгорания увеличива­ется, условия сгорания улучшаются, в связи с чем угол опере­жения впрыска по мере снижения нагрузки уменьшается.

При увеличении угловой скорости коленчатого вала увеличи­вается интенсивность вихрей в камере сгорания, повышается скорость образования рабочей смеси, что снижает время задержки воспламенения. Однако при увеличении угловой скорости время от начала впрыска до верхней мертвой точки уменьшается бы­стрее, чем снижается время задержки воспламенения. В связи с этим угол опережения впрыска по мере увеличения угловой скорости коленчатого вала целесообразно увеличивать.

Таким образом, на стационарных двигателях целесообразно устанавливать автомат, уменьшающий угол опережения впрыска по мере снижения нагрузки, а на судовых и транспортных ди­зелях изменение угла опережения впрыска должно происходить в зависимости от изменений как нагрузки, так и угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Приведенный выше анализ условий, вызывающих необхо­димость или целесообразность установки на двигателях тех или иных автоматических регуляторов и устройств, показывает, что часть таких устройств давно используется и оправдала себя в эксплуатации (автоматические регуляторы частоты вращения и температуры в системе охлаждения и смазки), другие используются значительно реже (регуляторы наддува, автоматы угла опере­жения впрыска), третьи находятся в стадии разработки и опро­бования.

В дальнейшем предстоит еще большая работа, связанная с изучением двигателей в качестве регулируемых объектов, для разработки и установки на них такой автоматической аппара­туры, которая давала бы возможность оптимизации работы дви­гателя на всех возможных установившихся и неустановившихся режимах.

Перед установкой на трактор топливный насос осматривают и определяют положение широкого шлица фланца его привода. После этого поворачивают вал насоса так, чтобы широкая впадина шлицевой втулки оказалась против широкого шлица фланца его привода. Вставляют насос установочной шейкой в ступицу шестерни и вводят в зацепление шлицы втулки и фланца. Затем прикрепляют насос болтами и присоединяют к нему топливопроводы низкого и высокого давлений.

При правильной установке насоса на трактор топливо из форсунок в цилиндры впрыскивается в строго определенный момент. Если впрыск начинается задолго до прихода поршня в в. м. т., т. е. раньше, чем это необходимо, топливо попадает в цилиндр в тот момент, когда температура воздуха ниже температуры самовоспламенения, капельки топлива прогреваются медленнее и, следовательно, период задержки увеличивается. Если же впрыск начинается слишком поздно, топливо, попадая в больший объем цилиндра, горит медленно или не успевает сгореть полностью. Поэтому увеличиваются потери тепла через стенки цилиндра, двигатель перегревается, дымит и не развивает полной мощности.

Топливо должно впрыскиваться в цилиндр и воспламеняться перед приходом поршня в в. м. т., т. е. с небольшим опережением.

Установка момента начала подачи топлива:

а - схема, поясняющая углы опережения начала подачи и впрыска топлива; б - расположение моментоскопа, стрелки указателя и меток на шкиве двигателя СМД-14; в - расположение присоединительных отверстий в шайбе и шестерне привода насоса; 1 - стеклянная трубка моментоскопа; 2 - резиновая трубка; 3 - отрезок стального топливопровода; 4 - накидная гайка топливопровода; 5 - штуцер первой секции топливного насоса; 6 - стрелка; 7 - метка начала подачи; 8 - метка в. м. т.; 9 - шкив привода вентилятора; 10-шлицевой фланец; 11 - шестерня привода насоса

Величина опережения впрыска характеризуется углом а (см. рис.), на который повернется коленчатый вал от положения в момент начала впрыска до того момента, когда поршень окажется в в. м. т. Чтобы топливо впрыскивалось с необходимым опережением, топливный насос должен начинать его подачу к форсунке еще раньше, с углом опережения бета. Это вызвано тем, что при нагнетании топливо несколько сжимается, топливопроводы расширяются, давление передается от насоса к форсунке волнообразно, хотя и с очень большой скоростью (скоростью звука).

Для проверки момента начала подачи топлива на штуцер насоса вместо трубки, идущей к форсунке первого цилиндра, устанавливают стеклянную трубку 1 моментоскопа. Включают подачу, вращением коленчатого вала заполняют эту трубку топливом. Встряхивая ее, удаляют часть топлива и, медленно вращая вал, наблюдают за уровнем топлива в трубке.

В момент начала подачи, когда уровень топлива в трубке только начнет подниматься, вращение вала прекращают и фиксируют его положение. Для этого под одну из гаек остова двигателей СМД-14 и АМ-41, вблизи шкива.9 привода вентилятора, устанавливают стрелку 6 и против ее острия наносят на шкиве метку 7.

Затем, продолжая вращать коленчатый вал, ставят поршень первого цилиндра в в. м. т. при такте сжатия и наносят на шкиве против стрелки вторую метку 8. Метка (риска) начала подачи должна быть впереди риски в. м. т. по дуге шкива на расстоянии.

Если момент начала подачи отклоняется от нормального более чем на 3°, нужно отрегулировать угол опережения поворотом шлицевого фланца 10 относительно шестерни 11.

При этом надо помнить, что поворот шайбы по часовой стрелке приводит к увеличению угла опережения, а против часовой стрелки - к его уменьшению.

На других двигателях момент начала подачи топлива проверяют и устанавливают в основном так же, как описано выше.

В момент начала подачи топлива ненарезанный конец установочной шпильки, введенный в отверстие картера маховика двигателя Д-50, должен входить в углубление, просверленное в маховике; стрелка-указатель, привернутая к остову двигателя Д-37М, Д-37Е или Д-21, должна совпадать с меткой «Т» на шкиве привода вентилятора; метка, нанесенная на ободе маховика двигателя Д-108, должна находиться от метки «в. м. т. 1-4 цил» или «в. м. т. 2-3 цил», имеющейся на ободе, на расстоянии, указанном в табл. 5; риска на кулачковой муфте вала топливного насоса двигателя АМ-01 или АМ-41 первого выпуска должна отстоять от риски на крышке подшипника этого вала на определенную величину.