Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя
Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала служит для повышения надежности работы двигателя при чрезмерно большой частоте вращения коленчатого вала, предотвращает интенсивный износ деталей. Ограничители максимальной частоты вращения коленчатого вала устанавливают на карбюраторных двигателях грузовых автомобилей.
Пневмоинерционный ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя: (а) его расположение на двигателе (б): 1 — дроссельные заслонки; 2 и 4 — жиклеры; 3 — рычаг; 5 — пружина мембранного механизма; 6 — крышка мембранного механизма; 7 — мембрана; 8 — шток; 9 и 10 — отверстия; 11 — кулачковая муфта; 12 — рычаг привода дроссельных заслонок; 13 и 14— трубки; 15 — пружина центробежного датчика; 16 — паз ротора для соединения с распределительным валом; 17 — уплот-нительная муфта; 18 — крышка; 19 — винт регулировки натяжения пружины; 20 — пробка; 21 — ротор; 22 — втулка из порошкового материала; 23 — корпус датчика; 24 — канал; 25— клапан; 26— седло клапана; 27— центробежный датчик; 28 — карбюратор; 29— мембранный механизм; А и Б — полости.
Ограничители могут быть пневматическими, инерционными и пневмоцентробежными. Наибольшее распространение получили пневмоцентробежные ограничители, которые состоят из центробежного датчика, приводимого в движение от распределительного вала, и диафрагменного исполнительного механизма, воздействующего на дроссельные заслонки.
Коленчатые валы двигателя изготовляются
штамповкой из средне углеродистых легированных сталей и литьем из модифицированного магнием чугуна.
Устройство коленчатого вала
Датчик состоит из пустотелого корпуса с крышкой и вращающегося в нем пустотелого ротора, внутри которого установлен клапан с пружиной. Исполнительный механизм состоит из корпуса с крышкой, между которыми жестко крепится диафрагма со штоком и возвратной пружиной. Шток соединен с рычагом, который соединен с осью дроссельных заслонок. Соединение выполнено таким образом, что дает возможность исполнительному механизму менять положение дроссельных заслонок независимо от положения педали управления. Полость, в которой создалось разрежение при работе двигателя, соединена каналами (зона дроссельных заслонок) с над диафрагменной полостью исполнительного механизма и трубопроводами с полым ротором датчика, а также через открытый клапан с полостью корпуса датчика и далее посредством импульсного трубопровода с поддиафрагменной полостью (над диафрагмой и под ней низкое давление — диафрагма находится в состоянии покоя) и воздушным патрубком карбюратора. Когда частота вращения коленчатого вала достигает максимальной величины, клапан датчика под действием центробежной силы преодолевает сопротивление пружины и садится в седло. Движение воздуха через датчик прекращается. Разрежение в полости над диафрагмой исполнительного механизма резко возрастает, и она прогибается вверх, преодолевая сопротивление возвратной пружины, и посредством штока и рычага прикрывает дроссельные заслонки, частота вращения коленчатого вала понижается.
Регулятор частоты вращения коленчатого вала изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки двигателя.
Принцип работы ограничителя оборотов двигателя и их типы
Вот как работает отсечка оборотов, и почему она важна даже для профессионалов
Двигателю нужен ограничитель оборотов, чтобы предотвратить повреждение компонентов мотора от превышения скорости вращения его механизмов. Но каковы различные способы, которые применяются для реализации работы так называемой «отсечки», и что может произойти, если на вашем автомобиле ее нет?
Итак, «отсечка», он же ограничитель максимальных оборотов. В соответствии с названием ясно и его предназначение – система ограничивает максимальную скорость оборотов, которую может достичь коленчатый вал двигателя, тем самым предотвращая повышенный износ или поломки. Особенно феерично выглядят «взрывы» дизельных двигателей – из-за тяжелых поршней происходит обрыв шатунов, и они пробивают двигатель насквозь, снося «бошку» мотора или обломками шатуна пробивая блок двигателя. Подорожником такие автомобильные травмы не лечатся:
Любой двигатель сконструирован для того, чтобы функционировать в определенном пределе, который измеряется в оборотах шатуна за 1 минуту.
Ограничитель оборотов установлен на многих автомобилях с завода, но его точно не нужно путать с красной зоной максимальных оборотов. Не всегда эти два показателя совпадают. Красная зона – это часть рабочих оборотов двигателя. Оставаться в этой зоне необходимо как можно меньшее количество времени, при этом ничего серьезного с вашим мотором не должно произойти, кроме повышенного расхода топлива и малой продуктивности, но именно ограничитель должен остановить набор скорости вращения, выходящую за пределы того, что элементы двигателя физически способны выдержать.
Какие типы ограничителей бывают в современных автомобилях?
Ограничение оборотов при помощи системы Valvetrain
Одним из примеров рабочих систем является технология «Valvetrain». Большинство подобных конструкций используют металлические пружины для привода клапанов и возврата их в конструктивно заложенное, правильное положение, даже при жестком использовании. Но если двигатель раскручивается слишком быстро, амплитуда клапанных пружин может выходить за свои пределы, фактически оставляя клапана открытыми.
Это явление называется «неполное закрытие клапанов», что нехорошо. Рассинхронизация в работе может привести к снижению компрессии, пропуску зажигания или даже к соударению поршней с клапанами. После чрезмерного «рассинхрона» заказ свежих деталей для двигателя будет очень вероятен.
Вторая проблема поломки уже описана нами выше – это обрыв шатуна. Увы, при превышении оборотов он может случиться и на бензиновых моторах, но на дизельных это происходит чаще.
Типы отсечек двигателя по плавности срабатывания
Есть также такие понятия, как «жесткий» и «мягкий» ограничители. «Жесткие» ограничители – это те, в которые вы «врезаетесь» во время интенсивного набора скорости с неприятным клевком, когда мощность двигателя внезапно пропадает. «Мягкие» ограничители замедляют обороты постепенно, это не так заметно.
Иногда, если на автомобиле стоит мягкий ограничитель, автовладелец даже может задаться вопросом: а он вообще есть на этом двигателе?
Скажем так: если есть сомнение, есть ли «отсечка» или ее нет, не играйте с огнем, не нужно превышать заданных оборотов в красной зоне. А еще лучше посмотрите в технической документации, какие предельные обороты заявлены производителем для вашего типа двигателя. Всегда держите в уме это число и даже близко к нему не подходите, если не хотите уехать на внезапное ТО на эвакуаторе.
«Мягкий» ограничитель оборотов
Можно утверждать, что «мягкий» ограничитель лучше для дорожных автомобилей, потому что он меньше нагружает различные компоненты трансмиссии, и, если его достигнуть, он будет удерживать обороты двигателя на заданном максимуме, без резкого отскока на сотню-другую оборотов вниз.
С другой стороны, «жесткий» ограничитель позволяет добраться до максимума до предела, не заходя за него. Одного оборота коленвала не хватит для перехода через критический показатель, что является предпочтительным вариантом для гоночных автомобилей.
«Мягкие» ограничители постепенно сокращают подачу топлива, замедляя и в конечном итоге останавливая ускорение двигателя.
«Жесткий» ограничитель оборотов
«Жесткий» ограничитель максимальных оборотов отсекает либо искру, либо, чаще всего, топливо, останавливая горение и мгновенно лишая двигатель всей его мощи. Это как раз то, что создает такой явный эффект. Сгорание в цилиндрах будет восстановлено, как только обороты снизятся, затем все повторится.
Третий тип ограничителей максимальных оборотов – «изменяющийся»
«Переменные», «подстраивающиеся», «изменяющиеся» ограничители оборотов также не редкость в наши дни. Обычно они устанавливают максимальные обороты ниже, когда автомобиль на холостом ходу или когда двигатель находится в фазе прогрева. В остальном цель у них идентична ранее описанным вариантам – не убить двигатель.
Предупреждение!
«Гонщикам» стоит зарубить на носу, что, если вы приближаетесь к отсечке, скажем, на второй передаче и хотите перейти на третью, но вместо этого «воткнули» первую , даже ограничитель не сможет предотвратить внезапную гибель мотора. Обороты скакнут за пределы, и в это мгновение с двигателем может случиться все что угодно! Ну разве что, осознав ошибку, вы за доли секунды не выключите сцепление. В общем, будьте внимательны!
Ограничители максимального числа оборотов коленчатого вала
Ограничители максимального числа оборотов коленчатого вала, устанавливаемые на двигателях грузовых автомобилей, предотвращают чрезмерное увеличение частоты вращения коленчатого вала, чем исключают повышенный износ деталей двигателя.
Центробежно-вакуумный ограничитель числа оборотов двигателей 3M3-53 и ЗИЛ-130 состоит из центробежного датчика, расположенного на крышке распределительных шестерен двигателя, и диафрагменного механизма ограничения оборотов, прикрепленного к нижней части корпуса карбюратора.
Схема ограничителя максимального числа оборотов коленчатого вала
Схема ограничителя максимального числа оборотов коленчатого вала:
1 — седло клапана датчика; 2 — клапан; 3 — втулка ротора; 4 — сверление; 5, 7 и 9 — корпус, пробка и крышка ротора датчика; 6 — ротор; 8 — регулировочный винт; 10 — пружина; 11 и 12 — трубки; 13 и 16 — верхняя и нижняя части корпуса ограничителя; 14 и 17 — полости в корпусе; 15 и 18 — диафрагма и ее шток; 19 — пружина; 20 и 23 — воздушные жиклеры; 21 — двуплечий рычаг; 22 — валик дросселей; 24 — сальниковое уплотнение; 25 — канал; 26 — дроссель; 27 — пластинчатый рычаг; 28 — вилка; 29 — рычаг управления дросселями.
В корпусе 5 датчика, закрытом крышкой 9, находится установленный во втулке ротор 5, приводимый во вращение от распределительного вала двигателя. В полости ротора помещены клапан 2 и его седло 1. При неработающем двигателе клапан 2 оттягивается от седла пружиной 10. Во время работы двигателя клапан, стремящийся по инерции двигаться прямолинейно, преодолевает силу натяжения пружины и удаляется от оси вращения ротора, а по достижении предельно допустимого числа оборотов коленчатого вала садится в седло.
На левом (по рисунку) конце валика 22 дросселей укреплен пластинчатый рычаг 27, входящий в вилку 28 валика рычага 29 привода дросселей, связанного системой тяг с педалью в кабине водителя. Зазор между рычагом 27 и концами вилки 28 позволяет повертывать валик 22 дросселей относительно рычага 29 на определенный угол.
К одному концу двуплечего рычага 21, установленного на правом конце валика дросселей, присоединена пружина 19, постоянно стремящаяся повернуть рычаг и валик 22 в сторону открытия дросселей, к другому концу — шток 18 диафрагмы 15, зажатой между верхней 13 и нижней 16 частями корпуса ограничителя оборотов.
Ограничитель работает следующим образом. Когда педаль управления дросселями отпущена, рычаг 29 повернут в направлении, указанном на рисунке стрелкой, и, действуя на валик 22 через вилку 28 и пластинчатый рычаг 27, удерживает дроссели закрытыми. При этом пружина 19 растянута, так как сила ее упругости меньше силы упругости пружин, установленных в приводе управления дросселями, а диафрагма 15 выгнута вверх.
Во время нажатия педали рычаг 29 повертывается в противоположном направлении и освобождает валик 22, который под действием пружины 19 повертывается в сторону открытия дросселей; при этом диафрагма прогибается вниз.
Пока при открытых дросселях число оборотов коленчатого вала двигателя остается в допустимых пределах, полость 14 над диафрагмой сообщена с воздушным патрубком карбюратора через трубку 12, сверление 4 ротора, отверстие в седле 1 клапана датчика и трубку 11. Поэтому в полости 14 поддерживается такое же давление, как в полости 17 под диафрагмой, постоянно соединенной с воздушным патрубком каналом 25, вследствие чего механизм не влияет на положение дросселей, зависящее в данном случае только от положения рычага 29 привода.
Когда число оборотов коленчатого вала достигает предельно допустимой величины, клапан 2 датчика садится в седло 1 и разобщает полость 14 с воздушным патрубком карбюратора. Над диафрагмой создается такое же разрежение, как в смесительной камере около дросселя, а под диафрагмой сохраняется давление, как в воздушном патрубке.
Под действием разности давлений диафрагма, преодолевая сопротивление пружины 19, выгибается вверх и штоком 18 повертывает валик 22 в сторону закрытия дросселей, предотвращая дальнейшее увеличение частоты вращения коленчатого вала. При снижении числа оборотов коленчатого вала пружина 10 датчика оттягивает клапан 2 от седла, восстанавливая сообщение верхней полости механизма ограничения оборотов с воздушным патрубком карбюратора.
Давление в полостях 14 и 17 уравнивается, и пружина 19 вновь открывает дроссели до положения, определяемого углом поворота рычага 29 управления дросселями.
Число оборотов в минуту, при котором начинает действовать ограничитель, зависит от силы натяжения пружины 10 датчика, регулируемой винтом 8 при вывернутой пробке 7 корпуса датчика.
Ограничитель максимального числа оборотов коленчатого вала
Ограничитель максимального числа оборотов коленчатого вала двигателя ГАЗ-51 и схема его действия (а):
Ограничитель числа оборотов двигателя ГАЗ-51 объединен с фасонным дросселем 10, установленным на валике 8 на игольчатых подшипниках. Валик и дроссель связаны муфтой, кулачки 6 которой располагаются по обе стороны дросселя, имеющего в местах соприкосновения с кулачками выступы 9. Дроссель может поворачиваться относительно валика на определенный угол в пределах зазоров между кулачками муфты и выступами дросселя.
Когда педаль управления дросселем отпущена, привод, соединяющий педаль с рычагом 7 валика дросселя, поворачивает рычаг в направлении, указанном на рисунке стрелкой, и кулачки 6 закрывают дроссель. При этом пружина 2, прикрепленная одним концом через серьгу 12 к дросселю, а другим шпилькой 5 к регулировочной муфте 3, растягивается.
При нажатии педали рычаг 7 и валик 8 повертываются в противоположном направлении, кулачки 6 муфты валика перестают надавливать выступы 9 дросселя и пружина 2 открывает дроссель.
Вследствие того что геометрические оси валика 8 дросселя и смесительной камеры несколько смещены, а поверхность дросселя скошена, поток смеси во время работы двигателя стремится закрыть дроссель. Если частота вращения коленчатого вала начинает превышать допустимую (2800 об/мин), сила давления потока смеси на дроссель преодолевает действие силы упругости его пружины 2 и дроссель прикрывается, ограничивая частоту вращения коленчатого вала.
Силу натяжения пружины 2, от которой зависит предельное число оборотов в минуту коленчатого вала, регулируют вращением муфты 3 и втулки 1, закрытых колпаком 4 и опломбированных.
