Как улучшить работу дизельного мотора
Статья о том, как можно улучшить работу дизельного двигателя — советы, рекомендации, описание необходимых действий. В конце статьи — видео о том, как увеличить мощность дизеля.
Одним из основных преимуществ повышения динамики двигателя является резкий старт и стремительный набор скорости. Если подойти к проведению этой процедуры грамотно, то можно раскрыть скрытые возможности автомобильного «сердца».
Есть несколько способов увеличения мощности мотора. Некоторые из них имеют невысокую категорию сложности, и их может выполнить каждый автолюбитель; другие без вмешательства специалистов будет провести весьма проблематично.
Повышение мощности дизельного мотора
На мощность мотора непосредственное влияние оказывает компрессия подачи топлива в камеру сгорания. Повышенное давление в значительной степени будет способствовать более продуктивному сгоранию топлива. Благодаря этому выделяется больше энергии и происходит повышение мощности.
Чип-тюнинг
Этот способ требует вмешательства в электронику автомобиля — его придется перепрограммировать. В ЭБУ поступает вся информация, касающаяся двигательной системы. На ее основе электроника определяет степень оборотов коленвала и интенсивность подачи топлива. Заводские настройки электроники рассчитываются на усредненные показатели работы мотора и экономии его ресурсов.
Установка специальных модулей
Силовые характеристики дизельного двигателя могут быть увеличены при помощи специальных блоков. Этот способ наиболее популярен среди автолюбителей. Данные модули взаимодействуют с топливной системой. Они не участвуют в работе ЭБУ, но вместе с ним совершают контроль электронных датчиков.
Использование турбонаддува
Использование турбины приводит к значительному повышению мощности дизельного мотора. Цилиндр начинает получать воздух в большом объеме. А объем топлива увеличивается при помощи электроники. Отработанные газы начинают раскручивать турбину с пониженных оборотов мотора, что приводит к увеличению тяги.
Одна из особенностей дизельных моторов — у них нет дросселя. Благодаря этому воздух быстро поступает в цилиндры без всяких систем управления. Чтобы мотор не перегрелся, следует установить интеркулер, который охлаждает поступающий в цилиндры воздух.
Кроме того, повышение скорости автомобиля всегда сопряжено с дополнительными расходами, связанными с установкой более эффективной тормозной системы. Поэтому стоит крепко подумать перед принятием решения о тюнинговании автомобиля.
Видео о том, как увеличить мощность дизельного мотора:
Как выставить момент впрыска на дизеле. Регулировка зажигания дизельного двигателя
Регулировка угла зажигания грузовых автомобилей в Москве
Еще во времена контактного зажигания на бензиновых грузовиках термин «регулировка зажигания» настолько обжился в разговорном языке, что перешел и на дизельные моторы, хотя системы зажигания как таковой они вовсе не имеют. Дизельный двигатель, оснащенный механическим ТНВД или насос-форсунками, позволяет регулировать только угол опережения впрыска – момент, в который топливо начинает подаваться в цилиндр. Причем с трасс все больше уходят и бензиновые грузовики, невыгодные по затратам горючего, и дизели без электронного управления двигателем, устаревшие и больше не производящиеся. В системах Common Rail момент впрыска задается электронным блоком управления, настройке не подлежит (возможна только перепрошивка блока).
Тем не менее, наша фирма предлагает свои услуги и по регулировочным работам с выездом по Москве и области (как самостоятельно, так и в составе других ремонтных работ – например, регулировка зажигания на двигателе КамАЗ необходима после того, как на нем срезало пластины привода ТНВД и были установлены новые).
Автомобиль техпомощи комплектуется всеми спецприспособлениями для настройки, если они требуются для конкретного двигателя (например, ТНВД Bosch требуют фиксации флажка регулятора фигурной пластиной с прорезью), поэтому точная регулировка момента впрыска согласно сервисной документации гарантируется.
Устройство ТНВД дизельного двигателя
Механический рядный ТНВД
Топливный насос рядного типа
Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя.
В недавнем прошлом практически все дизельные моторы оснащались такими насосами, по сути, представляющими несколько насосов (по одному на цилиндр), имеющих общий приводной кулачковый вал. Пары плунжер-втулка расположены в ряд, отсюда и название – «рядный ТНВД». Ещё такой насос называют распределительным, или насосом непосредственного впрыска. Рядный ТНВД имеет число плунжерных пар, соответствующее количеству цилиндров двигателя. Плунжерная пара – это насос, нагнетающий топливо в топливную трубку форсунки. В движение плунжер приводится кулачковым механизмом, подобно тому, как клапаны двигателя – распределительным валом. После окончания рабочего хода плунжер возвращается в исходное положение под действием пружины. Каждый рабочий ход плунжера подаёт под давлением топливо в форсунку. Для того, чтобы топливная смесь попала в камеру сгорания вовремя, т.е. впрыск топлива был согласован с работой шатунно-поршневой группы и ГРМ, кулачки на валу насоса установлены в соответствии с фазами газораспределения – углы, под которыми они расположены, как бы повторяют углы взаимного расположения кулачков распредвала и рабочий ход каждого плунжера происходит во время такта сжатия того цилиндра, в форсунку которого этот плунжер подаёт топливо. Привод кулачкового вала ТНВД осуществляется через муфту с центробежным регулятором опережения впрыска. При увеличении числа оборотов грузики муфты под действием центробежной силы поворачивают вал ТНВД против направления вращения – для изменения момента опережения вспышки. Подобным образом на бензиновых карбюраторных двигателях изменяется угол опережения зажигания – за счёт грузиков на валу распределителя (трамблёра).
Цикл работы плунжерной пары
Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей.
Плунжеры имеют на боковых поверхностях спиралевидные канавки, соединённые с канавками продольными. Регулировка подачи топлива ТНВД осуществляется поворотом плунжеров вокруг своих осей. В результате поворота происходит изменение количества топлива, поступающего в перепускной канал. Канавка, выполненная в виде спирали, при разных углах поворота плунжера совмещается с перепускным каналом на разной высоте, что способствует изменению объёма впрыскиваемого топлива. Плунжер поворачивается за счёт поступательного движения зубчатой рейки, входящей в зацепление с зубчатым сегментом плунжера. Зубчатая рейка является составляющей частью всережимного регулятора ТНВД, позволяющего управлять двигателем. Посредством дополнительных механизмов она соединена с педалью «газа» (на тракторах – ещё и с ручным рычагом, имеющим такое же назначение). Кроме рейки, всережимный регулятор имеет механизм, устанавливающий её в положение максимальной подачи, после того, как двигатель заглушен. Делается это для облегчения последующего запуска. После того, как запущенный двигатель наберёт обороты, всережимный регулятор уменьшает подачу топлива. Подачу топлива на ТНВД осуществляет насос низкого давления, поэтому топливные магистрали делятся на два типа:
Роторные распределительные насосы
В роторных насосах применяется управляющая электроника.
В отличие от рядных, плунжеры в таких насосах устанавливаются в роторе, являющемся продолжением приводного вала. Ротор с плунжерами вращается в кулачковом кольце, выполненном с высокой точностью. В момент рабочего хода плунжер, прижимаемый к кулачку, движется внутрь, толкая топливо в нагнетательный канал ротора-распределителя. Впрыск топлива происходит, когда отверстия нагнетательного канала ротора (канал расположен по центру ротора) и корпуса ТНВД совпадают. Разумеется, форма кулачкового кольца, расположение отверстий в роторе-распределителе согласованы с фазами газораспределения, что позволяет осуществлять впрыск в заданный момент времени. Вращение приводного вала обеспечивает работу областей низкого (на впуске) и высокого (при нагнетании) давления одновременно. В таких насосах применяется управляющая электроника, что, в сочетании с конструктивными особенностями, позволяет добиться небольших размеров при высокой производительности.
Устройство и принцип работы ТНВД в системах впрыска Common Rail
ТНВД системы Common Rail
ТНВД системы Common Rail нагнетает топливо в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор.
Топливные системы Common Rail называют ещё аккумуляторными. В них ТНВД не осуществляет впрыск топлива непосредственно в камеры сгорания, а нагнетает его в общую топливную рейку, или гидроаккумулятор. Топливо, находящееся в гидроаккумуляторе под давлением, впрыскивается в цилиндры форсунками, клапаны которых управляются электромагнитами. Применение такой системы позволяет сделать впрыск более точным – как по времени, так и по дозировке. Кроме того, управляющий импульс на открывание клапана форсунки может быть импульсным – до 9 срабатываний за одно впрыскивание. Это позволяет добиться более устойчивого и «плавного» распространения фронта горения смеси, что благоприятно сказывается на мощностных характеристиках горения; ко всему прочему значительно снижается детонация. Применение общей магистрали высокого давления позволило сделать ТНВД более компактным – теперь достаточно одного или двух плунжеров для обеспечения впрыска во все цилиндры мотора. Компактным ТНВД стал и применению электрических исполнительных механизмов, работающих под управлением ЭБУ двигателя. Такими механизмами являются:
Проблемы при отклонении угла впрыска
«Ушедший» от расчетного момент впрыска топлива на дизеле становится заметен уже при небольшом отклонении, значительное нарушение угла установки ТНВД приведет к невозможности запуска ДВС.
Для коммерческого транспорта рост расхода топлива в дальнем рейсе наиболее критичен: в дальнем рейсе увеличение затрат на топливо может превысить цену вызова специалиста для проверки и точной установки момента впрыска.
Диагностика
Регулировка зажигания двигателя может выполняться только при уверенности в исправности самого мотора и ТНВД, поэтому в начале работы мастер всегда выполняет проверку. На автомобилях с механическим ТНВД применяется центробежный регулятор угла опережения, и его неисправности могут давать симптомы, полностью аналогичные позднему моменту впрыска: при наборе оборотов угол не меняется, впрыск становится поздним.
При необходимости должна быть выполнена регулировка зазора между торцами плунжеров насоса и седлами нагнетательных клапанов, в центробежном механизме. Эти работы тарифицируются отдельно, как ремонт топливного насоса высокого давления.
Установка меток не всегда может дать правильный угол впрыска, особенно на старом и изношенном ТНВД. В этом случае угол начала подачи топлива (необходимая точность – до 1 градуса) выставляется по реальному положению коленчатого вала и началу подачи топлива в форсунку одного из цилиндров.
Проверка опережения впрыска на насосах распределительного типа сложнее.
Для нее потребуются уже упомянутые датчик, а также установочные штифты в зависимости от типа двигателя. Эту операцию, как и проверку опережения впрыска динамическим методом с использованием специального дизельного стробоскопа («Bosch», «Sun», AVL, «Time Track Stanodyne», «Technotest» и др.), выгоднее производить у профессионалов на СТО.
Опережение впрыска на насосах распределительного типа статическим методом регулируется так. Вращая коленвал, установите — поршень первого цилиндра в ВМТ. Ориентируйтесь по установочным знакам, либо действуйте с помощью установочного штифта:
Снимите заглушку с топливного насоса, вставьте на ее место датчик в специальной оправке и действуйте в соответствии с инструкцией. Датчик должен показать заданную величину опережения нагнетания впрыска. В случае необходимости регулировки ослабьте крепление насоса и поверните его соответствующим образом, а затем повторно проверьте опережение.
При регулировочных работах не трогайте креплений, указанных стрелками:
Особенности
Установка момента зажигания даже на одной модели двигателя может отличаться. В частности, мотор D16A (Volvo FH) при настройке на экологические нормы Евро 1 базовая установка – 12,5 градуса, в то время как для Евро 2 угол меньше – 8,5 градуса. В обоих случаях точность установки – не грубее 1 градуса. У разных модификаций двигателя D0226 (MAN) установка угла зажигания выполняется от 10 до 12 градусов, у моторов D0824 разброс составляет от 4 до 18 градусов. Поэтому при работе необходимо постоянно сверяться с сервисной документацией для конкретной модификации, в противном случае регулировка угла зажигания может быть некорректной.
Двигатели, оборудованные насос-форсунками, имеют жесткую связь момента впрыска топлива с положением распределительного вала. Регулировка угла опережения зажигания у них требует точной установки полного хода плунжера (уменьшающегося по мере износа деталей привода), само начало впрыска жестко задано профилем кулачка распредвала и точностью его позиционирования относительно коленчатого вала. Сам распределительный вал должен быть корректно выставлен: по мере износа шестерен привода газораспределительного механизма он начинает «запаздывать» от расчетного положения, заданного метками. Соответственно, запаздывает и момент впрыска топлива в цилиндры относительно ВМТ поршня в конце такта сжатия.
Признаки раннего зажигания
Механическое регулирование числа оборотов дизельного двигателя
Применение
Приемистость автомобиля с дизельным двигателем можно назвать удовлетворительной, когда двигатель постоянно реагирует на команды водителя через педаль акселератора. Кроме этого, при движении двигатель не должен стремиться к остановке. Двигатель должен при изменении положения педали акселератора плавно разгоняться или замедляться без перебоев. На ровной дороге и удерживании педали акселератора в ладанном положении скорость автомобиля должна также оставаться постоянной. Когда педаль отпускается, двигатель должен тормозить автомобиль. На дизельном двигателе для обеспечения выполнения всех этих требований имеется регулятор числа оборотов (на ТНВД).
Рис. Регулятор числа оборотов двигателя
Регулятор включает в себя механический (центробежный) регулятор и рычаг. Имеется чувствительное устройство управления, которое определяет положение втулки управления, определяя таким образом ход педали и, соответственно количество впрыскиваемого топлива. Есть возможность адаптации реакции регулятора к изменениям установочной точки путем изменения конструкции рычага.
Функции регулятора числа оборотов дизельного двигателя
1. Подача при запуске; 2. Подача при полной нагрузке; 3. Управление крутящим моментом (положительный); 4. Регулировка оборотов при полной нагрузке; 5. Холостой ход; 6. Ход втулки управления; 7. Обороты двигателя; а — регулятор минимальных и максимальных оборотов; Ь — регулятор регулируемых оборотов.
Основной задачей всех регуляторов является ограничение максимальных оборотов двигателя. В зависимости от типа регулятор также реагирует на поддержание постоянными определенных оборотов двигателя, таких как обороты холостого хода или минимальных и максимальны) оборотов двигателя в определенном диапазоне оборотов или полном диапазоне оборотов между оборотами холостого хода и максимальными оборотами. Различные типы регуляторов являются прямым результатом различных обозначений регуляторов:
Другие функции управления выполняются регулятором в дополнение к его регулирующим возможностям:
В некоторых случаях для реализации этих дополнительных возможностей необходима установка дополнительных модулей.
Точность регулирования оборотов двигателя
Параметр, используемый в качестве меры для точности регулятора при управлении оборотами двигателя при снятии нагрузки с двигателя является так называемым коэффициентом снижения оборотов (коэффициент Р) или же просто снижением оборотов. Это увеличение оборотов, выраженное в процентах, которое имеет место, когда нагрузка дизельного двигателя убирается при неизменном положении рычага управления (педали акселератора). В области управляемых оборотов увеличение оборотов двигателя не должно превышать определенное значение. Оно определяется повышенными оборотами холостого хода. Это обороты двигателя, которые имеют место когда дизельный двигатель, начиная со своих максимальных оборотов при полной нагрузке, полностью освобождается от всей нагрузки. Увеличение оборотов пропорционально изменению нагрузки и увеличивается пропорционально ей.
б = (nl0 — nvo)/nv0
где б — коэффициент Р (коэффициент снижения оборотов);
nl0- повышенные обороты холостого хода (максимальные обороты);
nv0 — максимальные обороты при полной нагрузке.
Требуемое снижение оборотов зависит от области применения двигателя. К примеру, для двигателя используемого для привода электрического генератора требуется небольшой коэффициент снижения оборотов, так как изменения нагрузки вызывают небольшие изменения числа оборотов. С другой стороны, для автомобильных применений желательны большие коэффициенты снижения оборотов, т.к они приводят к более стабильному управлению в случае лишь небольших изменений нагрузки разгон или торможение; и к лучшей приемистости Низкое значение коэффициента приведет к жесткой, резкой работе при изменениях нагрузки.
Регулятор изменяемых оборотов
Регулятор изменяемых оборотов управляет всеми оборотами двигателя в диапазоне между режимом запуска и максимальными оборотами. Этот регулятор управляет оборотами холостого хода и максимальными оборотами при полной нагрузке, а также оборотами в промежуточной области. При этом педалью акселератора могут быть выбраны любые обороты двигателя, и они в зависимости от коэффициента снижения оборотов, будут поддерживаться практически постоянными. Это необходимо, к примеру, когда на автомобиль устанавливаются дополнительные агрегаты (лебедки, насосы, краны и т.д.). Регулятор изменяемых оборотов часто устанавливается на грузовых и сельскохозяйственных автомобилях.
Рис. Кривые характеристик регулятора изменяемых оборотов:
A. Положение запуска для втулки управления; S. Двигатель запускается с пусковой подачей топлива; S-L пусковая подача топлива уменьшается до количества топлива режима холостого хода; L. Обороты холостого хода; nум. следующие за запуском двигателя (без нагрузки); L-B. Фаза разгона двигателя после перемещения рычага управления оборотами двигателя из режима холостого хода до требуемой величины оборотов n; В-В’. Втулка управления недолго остается в положении полной нагрузки и вызывает быстрое увеличение оборотов двигателя; В’-С. Втулка управления двигается назад (меньшее количество впрыскиваемого топлива, более высокие обороты двигателя). В соответствии с коэффициентом снижения оборотов автомобиль поддерживает требуемые обороты n в области частичной нагрузки; Е. Обороты двигателя n после снятия нагрузки с двигателя с неизменным положение рычага управления оборотами двигателя; 1. Ход втулки управления; 2. Полная нагрузка; 3. Обороты двигателя.
Конструкция и принцип работы регулятора числа оборотов двигателя
Регулятор приводится в движение приводным валом и содержит в себе корпус грузиков с грузиками (1). Регулятор соединен с валом регулятора, который закреплен в корпусе регулятора и свободно вращается вокруг него. Когда грузики вращаются, они поворачиваются наружу под действием центробежной силы и их радиальное движение преобразуется в осевое движение скользящей втулки. Ход скользящей втулки (2) и усилие, создаваемое ею, влияют на регулирующий рычаг (не показан). Взаимодействие усилий пружины и усилий скользящей втулки определяет положение рычага управления, изменение которого передается на втулку управления, результатом чего будет регулирование количества впрыскиваемого топлива.
Рис. Конструкция регулятора числа оборотов двигателя
Запуск
Когда двигатель остановлен, центробежные грузики и скольгящая втулка находятся в исходном положении. Пусковой рычаг (4) нажат в положении запуска (рис. а) с помощью пусковой пружины (5) и поворачивается относительно своего шарнира М. В то же самое время втулка управления (6) на плунжере распределителя (8) перемешается в свое пусковое положение с помощью стержня с шариком на пусковом рычаге. Это означает, что когда двигатель проворачивается стартером плунжер распределителя должен пройти через полный рабочий ход (аналог максимальной подачи топлива) перед открыванием отверстия отсечки (7) и прекращением подачи. Таким образом, пусковая подача (аналог максимальной подачи) достигается автоматически при проворачивании двигателя стартером.
Регулировочный рычаг удерживается в корпусе насоса так, что он может вращаться. Он может быть перемещен с помощью регулировочного винта подачи топлива.
Подобно этому, пусковой рычаг (4) и натяжной рычага (3) также могут вращаться в регулировочном рычаге. Стержень с шариком, который входит во втулку управления, соединен с нижней стороной пускового рычага, а пусковая пружина — с его верхней частью. Пружина оборотов холостого хода соединена со штифтом крепления (14) на верхнем конце натяжного рычага. К этому штифту подсоединена пружина регулятора (13). Соединение с рычагом управления оборотами двигателя (10) осуществляется через рычаг (11) и вал рычага управления (12).
Для перемещения скользящей втулки против действия мягкой пусковой пружины на расстояние (а) необходимы очень низкие обороты, При этом пусковой рычаг поворачивается вокруг шарнира М (для 4 и 6) и пусковое количество топлива автоматически уменьшается до количества топлива, соответствующего холостому ходу, h — максимальный рабочий ход (запуск).
Управление низкими оборотами холостого хода
На работающем двигателе и отпущенной педали акселератора рычаг управления оборотами двигателя перемещается в положение холостого хода до регулировочного винта (9) оборотов холостого хода (рис. b). Обороты холостого хода подбираются так, чтобы двигатель работал устойчиво и мягко, когда он ненагружен или нагружен слегка. Действительное управление производится с помощью пружины оборотов холостого хода (15) на штифте крепления, который противодействует силе, развиваемой центробежными грузиками.
Этот баланс сил определяет положение скользящей ВТУЛКИ относительно поперечного отверстия плунжера распределителя (7) и, соответственно, его рабочего хода. При оборотах выше холостых пружина сжимается на величину (с) и более не работает (h2 — минимальный рабочий ход/холостой ход). Используя специальную пружину оборотов холостого хода, подсоединенную к корпусу регулятора, можно отрегулировать обороты холостого хода независимо от положения педали акселератора и увеличить или уменьшить их в зависимости от температуры или нагрузки.
Работа под нагрузкой
При работе, в зависимости от требуемых оборотов двигателя или скорости двигателя, рычаг управления оборотами двигателя (2) находится в заданном положении в пределах области своего хода. Это определяется водителем путем изменения положения педали акселератора. При оборотах двигателя, превышающих холостые, пусковая пружина (9) и пружина оборотов холостого хода (5) сжаты полностью и больше не влияют на работу регулятора. Это производится пружиной регулятора (4).
Рис. Работа под нагрузкой:
а) Работа регулятора при увеличении оборотов двигателя; b) Работа при уменьшении оборотов двигателя; 3. Регулировочный винт оборотов холостого хода; 8. Стопор натяжного рычага; 11. Регулировочный винт для повышенных оборотов холостого хода (максимальных оборотов); 14. Плунжер распределителя; h1 — рабочий ход на холостом ходу; h2 — рабочий ход при полной нагрузке; M1 — шарнир для 6 и 7.
Пользуясь педалью акселератора, водитель устанавливает рычаг управления оборотами двигателя в определенное положение, соответствующее желаемой скорости автомобиля. В результате такой регулировки положения рыча, а управления, пружина регулятора растягивается на заданную величину и в результате усилие пружины регулятора превышает центробежную силу грузиков (1) и приводит к повороту пускового рычага (6) и натяжного рычага (7) относительно шарнира М, Благодаря передаточному числу механической трансмиссии, включенной в систему, втулка управления (10) смещается в направлении полной нагрузки. В результате подача топлива увеличивается, а обороты двигателя возрастают. Это приводит к тому, что центробежные грузики создают большее усилие, которое через скользящую втулку (12) противодействует усилию пружины регулятора.
Втулка управления остается в положении полной нагрузки до тех пор, пока имеется баланс сил. Если обороты двигателя продолжают увеличиваться, то грузики расходятся еще больше усилие скользящей втулки преобладает и в результате пусковой и натяжные рычаги поворачиваются вокруг М и прижимают втулку управления в направлении остановки двигателя так, что управляющий кана (отверстие) (13) откроется раньше. Возможно уменьшить подачу топлива до нуля, что обеспечит ограничение оборотов двигателя. Это означает, что при работе и пока двигатель не перегружается, каждое положение рычага управления оборотами двигателя соответствует конкретному диапазону оборотов между полной нагрузкой и нулем. В результате этого в пределах, устанавливаемых коэффициентом снижения оборотов, регулятор поддерживает желаемые обороты.
Если нагрузка увеличивается до такой степени, что даже если втулка управления находится в положении полной нагрузки, а обороты двигателя продолжает падать, то это значит, что увеличение подачи топлива далее невозможно. Двигатель перегружается и водитель должен переключиться на пониженную передачу.
Торможение двигателем
При движении под уклон, двигатель сам приводится в движение автомобилем и обороты двигателя стремятся увеличиться. Это вызывает движение грузиков наружу, так что скользящая втулка давит на натяжной и пусковой рычаги. Оба рычага меняют свое положение и прижимают втулку управления в направлении уменьшения подачи топлива, пока не будет достигнуто уменьшенное значение подачи топлива, которое соответствует новому уровню нагрузки. В крайнем случае значение подачи равно нулю. В основном, для регулятора изменяемых оборотов это поведение применимо для всех положений рычага управления оборотами двигателя, когда нагрузка или обороты двигателя изменяются до такой степени, что втулка управления перемещается в положение полной на грузки или остановки двигателя.
