Пневматические и гидравлические регуляторы

Пневматические регуляторы. По мере роста угловой скорости вала двигателя увеличивается расход воздуха в единицу времени, скорость его движения и, следовательно, разрежение во впускном коллекторе 10 (рис. 5.1). На этой зависимости основана работа пневматического регулятора.

Рис. 5.1 Схема всережимного пневматического регулятора: 1 – дроссельная заслонка; 2- патрубок; 3 – муфта; 4 – рычаг переключения; 5 – диафрагма; 6, 8 – пружины; 7 – упор; 9 – стакан; 10 – впускной коллектор

Впускной коллектор 10 двигателя трубопроводом соединен с замкнутой полостью чувствительного элемента, отделенной диафрагмой 5 от объема, связанного с атмосферой. Объем воздуха, поступающего через впускной коллектор в цилиндры двигателя, определяется соотношением

(5.1)

где i_d - число цилиндров, обслуживаемых данным патрубком; V_h - рабочий объем одного цилиндра; η_v - коэффициент наполнения; τ_d - тактность двигателя.

При выбранном положении дроссельной заслонки, т.е. при определенном проходном сечении μf впускного патрубка, скорость движения воздуха при постоянстве его плотности ρ_в можно определить из соотношения:

(5.2)

где Δp = p_o - p_d; p_o – атмосферное давление; p_d – давление за дроссельной заслонкой. Следовательно:

(5.3)

В дизелях нецелесообразно уменьшать наполнение цилиндра воздухом, поэтому во впускном коллекторе допускается малое разрежение Δр (до 0,004 МПа). При таких разрежениях положение дроссельной заслонки и изменение скоростного режима двигателя слабо влияют на изменение плотности воздуха ρ_в и коэффициента наполнения η_v). В связи с этим последние с достаточной степенью точности (при качественном анализе) могут быть приняты постоянными. При таких условиях зависимость (5.3) дает возможность построить характеристики 1-5, приведенные на рис. 5.2, а.

б) а)

Рис. 5.2 Образование регуляторных характеристик при всережимном пневматическом регуляторе:

а) 1…5 – зависимости разрежения от угловой скорости вала двигателя при различных открытиях дроссельной заслонки; 6– характеристики полной подачи топлива; 7…11– регуляторные характеристики подачи топлива; 12- зависимости перемещения рейки от разрежения; 13- характеристики подачи топлива на холостом ходе; 14…18- регуляторные характеристики двигателя; б) поз. 3…8 соответствуют аналогичным позициям на рис. 5.1.

Автоматическое перемещение рейки, связанной с диафрагмой, осуществляется только изменением разрежения Δр, поэтому крайние положения рейки соответствуют предельным разрежениям во впускном патрубке двигателя: Δр₁ - минимальному при полной подаче топлива и Δр₂ - максимальному при выключении подачи топлива.

Разрежение Δр₁ создает на диафрагме 5 (рис. Р5.2, б) чувствительного элемента усилие, которое при равновесном ее положении равно усилию предварительной деформации пружины 6 регулятора. Следовательно, при всех разрежениях, равных или меньших Δр₁, муфта 3 регулятора находится в крайнем правом положении и поддерживает рейку топливного насоса на упоре полной подачи топлива (кривая 6 на рис. 5.2, а). По мере увеличения разрежения Δр > Δр₁ диафрагма перемещается влево, деформируя пружину 6 регулятора (связь разрежения Δр с перемещением z муфты регулятора представлена кривой 12). Рейка при этом перемещается в сторону выключения подачи топлива, причем угловая скорость вала, при которой начинается деформация пружины, определяется положением дроссельной заслонки чем больше она открыта, тем при большей угловой скорости начинается уменьшение подачи топлива и достигается разрежение Δр₂, при котором подача топлива прекращается (кривые 1-5)

Гидравлические регуляторы. В гидравлическом регуляторе прямого действия (рис. 5.3)в качестве рабочего тела может быть использовано машинное масло или топливо. Топливо насосом 1 подается в цилиндр 4. Избыток его через дросселирующую иглу 15 и перепускной клапан 17 сливается в бак 18.

Рис. 5.3 Схема всережимного гидравлического регулятора с чувствительным элементом:

1 – подкачивающий насос; 2 – канал перепуска; 3, 12 – упоры; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6, 16 – пружины; 7 – рейка; 8 – топливный насос; 9 – подвод топлива; 10 – педаль управления; 11 – тяга; 13 – рычаг; 14 – эксцентрик; 15 – дросселирующая игла; 17 – перепускной клапан; 18 – топливный бак

В цилиндре 4 расположен поршень 5, связанный с рейкой 7 топливного насоса 8. Его положение обусловливается равенством сил, создаваемых с одной стороны пружиной 6, с другой - давлением топлива в левой полости цилиндра 4. При возрастании угловой скорости вала двигателя усиливается подача топлива насосом, что влечет за собой увеличение давления в цилиндре 4 и перемещение поршня 5 вместе с рейкой 7 в сторону уменьшения подачи топлива. Всережимность регулятора может быть обеспечена перестановкой иглы 15 рычагом 13 и педалью 10 управления или изменением предварительной деформации пружины 6.