По мере развития и совершенствования конструкций автомати­ческих регуляторов как прямого, так и непрямого действия, кроме задачи поддержания заданного скоростного режима двигателя на автоматический регулятор возлагают все увеличивающееся число дополнительных вспомогательных функций автоматизации работы двигателя. К числу таких функций следует отнести огра­ничение нагрузки, коррекцию внешней характеристики, автома­тическое изменение угла опережения впрыска, контроль давле­ния в системе смазки двигателя и др.

Топливные насосы высокого давления, устанавливаемые на дизелях, могут обеспечить производительность, значительно пре­вышающую потребность двигателя на номинальном режиме. По­этому на всех скоростных режимах при перемещении рейки в сто­рону увеличения подачи топлива можно превзойти предел дымности (см. кривую 5 на рис. 23, г).

Вследствие этого в топливный насос или, как это часто де­лается, в автоматический регулятор вводят ограничитель подачи топлива (ограничитель нагрузки) в виде упора, не допускающего перемещения рейки топливного насоса в сторону увеличения по­дачи топлива после выхода двигателя на номинальный режим. На рис. 83, б ограничителем нагрузки является винт 13, не допу­скающий перемещения рейки насоса в сторону увеличения подачи топлива. Однако доза топлива, определяемая этим упором, во многих случаях оказывается недостаточной для запуска холод­ного двигателя.

Для увеличения дозы топлива в период пуска такой ограни­читель нагрузки делается подвижным. Достаточно при неработаю­щем регуляторе переместить вал 30 с призмой корректора 14 вправо, сжав пружину 29, чтобы тяга 15 с поводком 17 под дей­ствием пружины 11 получили некоторое перемещение вправо (в сторону увеличения подачи). После пуска двигателя рычаг 12 с винтом 13 отойдет от призмы 14 и последняя с помощью пру­жины 29 возвратится в исходное положение.

В автоматических регуляторах более поздних конструкций (см., например, рис. 88) пусковое обогащение смеси осуществ­ляется автоматически (характеристика АВ на рис. 88).

Однако в транспортных условиях при переменных скорост­ных режимах постоянный упор рейки, установленный на номи­нальном режиме, вызывает излишнее снижение мощности двига­теля на пониженных скоростных режимах (заштрихованная пло­щадь на рис. 202). Это связано с характеристиками золотниковых топливных насосов (см. рис. 43, а), в соответствии с которыми при снижении угловой скорости и неподвижной рейке (h = const) цикловая подача насоса несколько уменьшается.

Для полного использования двигателя на пониженных скорост­ных режимах автоматические регуляторы (или топливные насосы) оборудуют специальными приспособлениями, которые назы­ваются корректорами внешней характеристики.

Действие таких корректоров во многих случаях непосред­ственно связано с работой автоматического регулятора угловой скорости. Корректор в виде упругого упора рейки топливного насоса (203, а) используют при наличии всережимных механиче­ских регуляторов с переменной предварительной деформацией пружины. По мере увеличения нагрузки угловая скорость ?_р грузов регулятора уменьшается, и пружина 2 перемещает рейку 4 топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. При номинальной нагрузке (точка С на рис. 85) рейка 4 (рис. 203, а) коснется упругого упора 6. При дальнейшем увеличении нагрузки двигатель перейдет на работу по внешней характеристике 1 (см. рис. 85), а угловая скорость грузов будет продолжать умень­шаться. Так как перемещение рейки насоса и, следовательно, муфты регулятора под действием усилия пружины 2 (рис. 203, а) тормозится упором 6, падение угловой скорости ?_р приводит к уве­личению разности ?Е между усилием пружины регулятора и центробежной силой грузов. Эта разность сил передается регуля­тором через рейку 4 упору 6 и, следовательно, пружине 7. Если и_р — передаточное число от муфты к рейке и b_к — жесткость пру­жины 7 корректора, то по мере уменьшения ?_р рейка будет перемещаться в сторону увеличения подачи топлива на расстояние

Подбором жесткости b_к пружины корректора обеспечивается желаемое ?h на каждом скоростном режиме; в результате этого двигатель работает по внешней характеристике 2 вместо харак­теристики 5 (см. рис. 202).

В ряде случаев упругий упор корректора включают непосред­ственно в конструкцию всережимного регулятора, как это пока­зано на рис. 87, а (шток 5) или на рис. 100 (корректор 16).

Во всережимном регуляторе типа РВ корректор внешней ха­рактеристики выполнен в виде профилированного упора 7 (рис. 203, б).

Выбор регуляторной характеристики осуществляется уста­новкой рычага 2 в определенное положение. Поворот рычага 2 по часовой стрелке соответствует перемещению регуляторной ха­рактеристики в сторону уменьшения регулируемого скоростного режима.

Например, если положение А₁В₁ рычага 3 соответствует регуляторной характеристике 4 (см. рис. 85), то перемещение его в положение А₂В₂ переведет работу двигателя на регуляторную характеристику 3. При перемещении точки В из положения В₁ в положение В₂ рейка топливного насоса в соответствии с профи­лем упора 7 (см. рис. 203, б) переместится в сторону увеличения подачи топлива на ?h.

Подбором профиля упора 7 корректора обеспечивается желае­мое ?h на каждом скоростном режиме; в результате этого двига­тель работает по желаемой внешней характеристике 2 вместо ха­рактеристики 5 (см. рис. 202).

Изодромные регуляторы непрямого действия также оборудуют системами ограничения нагрузки в соответствии с регулируемым скоростным режимом. Так, в регуляторе Р13М-1КЕ предусматри­вается как ручное ограничение нагрузки, так и автоматическое (см. рис. 170).

Основной узел, обеспечивающий ограничение нагрузки, состоит из зубчатых колес 22, 23 и 24, причем колесо 22 через зубчатую передачу кинематически жестко связано с валом 4, и, следова­тельно, с поршнем 37 серводвигателя. При движении поршня 37 в сторону увеличения подачи (золотник 7 опущен вниз и нижняя полость серводвигателя связана с масляным резервуаром регу­лятора) колесо 22 поворачивается по часовой стрелке. Колесо 23 рычажно-зубчатой передачей связано с рукояткой 13, положение которой определяет угол поворота колеса 23. Угол поворота зуб­чатого колеса 24 устанавливается вручную по желанию обслужи­вающего персонала. На торцах колес 22, 23 и 24 выполнены ку­лачки. При движении поршня 37 вниз (увеличение подачи топ­лива) кулачок колеса 22 поворачивается по часовой стрелке и в зависимости от положения кулачков зубчатых колес 23 или 24 в определенный момент встречается с одним из них (с тем, который имеет меньшее смещение по отношению к кулачку колеса 22 и, следовательно, установлен на меньший предел нагрузки).

При набегании кулачка зубчатого колеса 22 на кулачок ко­леса 23 или 24 толкатель 21 вместе с колесом 22 отходит вдоль своей оси и, поворачивая рычаги 20 и 12, перемещает золотник вверх, что ограничивает дальнейшее увеличение нагрузки.

В рассматриваемом регуляторе ручное ограничение нагрузки через колесо 24 может сработать только в том случае, если в про­цессе эксплуатации потребовалось установить предел нагрузки ниже того, который автоматически устанавливается рукояткой 13.

Все сказанное выше показывает, что функция ограничения на­грузки двигателя в зависимости от скоростного режима стала неотъемлемой частью всережимного регулятора как прямого, так и непрямого действия. В необходимых случаях автоматический регулятор скорости не только ограничивает нагрузку в соответ­ствии с устанавливаемым скоростным режимом (корректирует внешнюю характеристику), но и одновременно регулирует нагрузку. К числу таких относится регулятор дизелей 1 ОД 100 ( рис. 175).

Важным фактором получения высоких энергетических и эко­номических показателей работы дизеля является правильный вы­бор угла опережения впрыска.

При кинематически жесткой связи коленчатого вала с вали­ками топливного насоса оптимальный угол опережения впрыска устанавливают вблизи номинального скоростного режима. В транс­портных условиях при снижении скоростного режима такой фикси­рованный угол опережения впрыска вызывает увеличение макси­мальных давлений в цилиндре. Во избежание этого явления во многих случаях на топливный насос устанавливают специальную муфту 7 угла опережения впрыска (рис. 204), с помощью которой водитель, выбирая угол опережения впрыска по своему усмотре­нию, стремится исключить чрезмерные перегрузки деталей дви­гателя.

В некоторых случаях вместо муфт с ручным изменением угла опережения впрыска устанавливают автоматические муфты. По­следние имеют, как правило, сложную конструкцию, поэтому они не получили широкого распространения.

Встроенные регуляторы топливных насосов распределитель­ного типа более компакты, что позволяет оборудовать их допол­нительными элементами и, в частности, обеспечивать необходимое изменение угла опережения впрыска топлива. Такой элемент 4 имеет, например, регулятор, показанный на рис. 139. При изме­нении скоростного режима соответственно меняется давление ра­бочей жидкости, под действием которого поршень 7 (см. рис. 138, г), опирающийся на пружину 5, перемещается и поворачивает ку­лачковое кольцо 3. Это обеспечивает желаемое изменение угла опережения впрыска топлива.

При наличии на двигателе всережимного механического регу­лятора 1 и муфты 7 для изменения угла опережения впрыска с помощью ручного управления (см. рис. 204) функции управле­ния скоростными режимами двигателя и выбора угла опережения впрыска можно совместить, если кинематически связать рычаг 3 управления регулятора с рычагом 9, с помощью которого изме­няется угол опережения впрыска.

В некоторых конструкциях автоматических регуляторов не­прямого действия предусматривается функция контроля давле­ния масла в системе смазки двигателя. Наиболее легко эта функ­ция осуществляется регуляторами непрямого действия без авто­номной масляной системы. Например, падение давления масла в масляной системе М50 (ниже 0,190 МПа) и, следовательно, в по­лости между поршнями золотника 11 (рис. 205) приводит к утечке масла из полости 17 под действием пружин 7 и перемещению поршня 8 вправо, в сто­рону выключения подачи топлива. Если автоматические регуляторы непрямого действия с автономной масляной систе­мой не оборудованы автоматом контроля давления масла в масляной системе двигателя (например, дви­гателя 2Д100), то подобный автомат приходится устанавливать независимо от регулятора. Однако функцию защиты двигателя по давлению в системе смазки целесообразно возлагать на авто­матический регулятор.

Так, в автоматическом регуляторе типа 3700 фирмы «Пикеринг» (США) предусмотрен специальный ме­ханизм аварийной защиты (рис. 206), осуществляющий остановку двигателя при падении давления масла в масляной системе двига­теля или в масляной системе регулятора, при повышении пре­дельно допустимого скоростного режима и при срабатывании дистанционного механизма остановки.

Если в масляной системе двигателя давление окажется ниже допустимого, то золотник 16 под действием пружины 5 поднимется вверх и соединит каналами 6 и 7 полость под поршнем 12 серво­двигателя с масляным резервуаром регулятора. Поршень 12 под действием силовой пружины опустится вниз и штоком 8 переместит основной золотник регулятора (на рис. 206 не показан) в поло­жение, обеспечивающее перемещение реек топливных насосов в сторону выключения подачи топлива. При падении давления в масляной системе регулятора золотник 13 переместится вниз и соединит полость под поршнем 12 каналами 7 и 14 с масляным резервуаром регулятора. Дальнейшая работа механизма анало­гична предыдущему случаю. Полость под поршнем 12 соединяется со сливом при подъеме золотника 10 системы дистанционной оста­новки двигателя или при ударе по рычагу грузами предельного выключателя 1. При повороте рычага 2 кран 3 займет положение, связывающее каналы 7 и 4 со сливом.

При набросе нагрузки на двигатель, оборудованный турбо­компрессором, автоматический регулятор резко увеличивает цик­ловую подачу топлива, что может вызвать неполноту сгорания (дымный выхлоп) и соответствующую потерю экономичности. Для исправления такого недостатка на некоторые современные автоматические регуляторы скорости возлагается дополнительная за­дача при резком увеличении нагрузки — одновременно увеличи­вать цикловую подачу топлива и открывать воздушный клапан для дополнительной подачи воздуха в цилиндры двигателя. Такая система регулирования разработана на Коломенском тепловозостроительном заводе. Причем время работы воздушного клапана тем больше, чем больше новая нагрузка.

Таким образом, автоматический регулятор скорости должен выполнять все большее число различных функций по автомати­ческому обслуживанию работы двигателя.

Автоматический регулятор представляет собой самостоятель­ный агрегат, допускающий настройку и регулировку до поста­новки его на двигатель. При сосредоточении в автоматическом ре­гуляторе все большего числа автоматических механизмов облег­чается (после настройки регулятора) отладка работы двигателя и наблюдение за работой автоматов в процессе эксплуатации дви­гателя.