С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Система питания дизеля

Система питания дизеля


Система питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя предназначена для обеспечения запаса топлива на автомобиле, очистки топлива и равномерного распределения его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями в соответствии с порядком работы, скоростным и нагрузочным режимом работы двигателя. Основные отличия дизельного двигателя от карбюраторного состоят в следующем. В дизельном двигателе чистый воздух засасывается в цилиндры и в них подвергается очень высокой степени сжатия. Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива.

Когда поршень находится почти в верхней мертвой точке, в сильно сжатый, достигающий температуры +600 °C воздух впрыскивается дизельное топливо, которое состоит из смеси керосиновых, газойлевых и соляровых фракций. Дизельное топливо загорается само по себе, свечи зажигания не требуются. Чтобы достигалась высокая температура сжатого воздуха при холодном двигателе, в каждой вихревой камере двигателя находится свеча накаливания. Кроме того, дизельный двигатель оснащен ускорителем запуска в холодном состоянии, который включается кнопкой на панели приборов или автоматически.

Из топливного бака дизельное топливо засасывается насосом высокого давления через топливный фильтр, который задерживает воду и грязь. Топливо подается только в том случае, если в системе нет воздуха. В насосе создается необходимое для впрыска давление, и топливо распределяется по цилиндрам. Количество впрыскиваемого топлива регулируется нажатием педали газа. Через форсунки топливо подается в предкамеру соответствующего цилиндра. Так как дизельный двигатель не нуждается в зажигании и его цикл не прекращается при отключении напряжения в системе накального зажигания, в конструкции дизельного двигателя предусмотрен магнитный клапан. При выключении зажигания напряжение на нем исчезает и канал поступления топлива закрывается.

В систему питания дизельного двигателя грузового автомобиля (КамАЗ-740) входит топливный бак, фильтр грубой очистки воздуха, фильтр тонкой очистки воздуха, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива, форсунки, трубопроводы высокого давления, трубопроводы низкого давления, воздушный фильтр, выпускной газопровод, глушители шума отработанных газов.

Подача топлива осуществляется по двум магистралям: высокого и низкого давления. В магистрали низкого давления хранится топливо, происходит его фильтрация и подача под малым давлением к топливному насосу высокого давления. В магистрали высокого давления обеспечивается подача и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определенный момент.

Читайте также:  Основные виды рисунка протектора шин легкового автомобиля

Топливоподкачивающий насос подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления, который в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачивающий насос подает топливному насосу высокого давления топлива больше, чем нужно, то его избыток, а с ним и попавший в систему воздух по дренажным трубопроводам отводятся обратно в бак.

Топливный насос высокого давления является основным прибором системы питания дизеля. Он предназначен для равномерной подачи строго определенной дозы топлива к форсункам двигателя под высоким давлением в течение определенного промежутка времени согласно порядку работы цилиндров двигателя. Состоит он из одинаковых секций по количеству цилиндров двигателя. Секция включает в себя корпус, втулку плунжера (гильзу), плунжер, поворотную втулку, нагнетательный клапан, который прижат штуцером к гильзе плунжера через прокладку.

Принцип работы ТНВД состоит в следующем. Под действием кулачка вала и пружины плунжер совершает возвратно-поступательное движение. При движении плунжера вниз внутреннее пространство гильзы наполняется топливом и топливо подается насосом низкого давления в подводящий канал корпуса насоса. При этом открывается впускное отверстие и топливо поступает в надплунжерное пространство. Далее под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в подводящий канал, до тех пор, пока верхняя кромка плунжера не перекроет впускное отверстие гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и топливо через зазор между втулкой и плунжером, преодолевая усилие пружины, поднимает нагнетательный клапан и поступает в топливопровод.

Продвижение плунжера вверх вызывает повышение давления выше уровня давления, которое создается пружиной форсунки. В результате этого игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет выпускное отверстие в гильзе. В результате давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан под действием пружины закрывается и пространство над плунжером разъединяется с топливопроводом высокого давления. Далее плунжер перемещается вверх, топливо перетекает в сливной канал через винтовую кромку плунжера и продольный паз. Количество топлива подается в форсунку с помощью зубчатой рейки, втулки и связывающего поводка. Продолжительность впрыскивания соответствующих порций топлива, подаваемых в цилиндры двигателя, зависит от угла поворота плунжера, так как изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного отверстия до момента открытия выпуского отверстия винтовой кромкой.

Читайте также:  Система управления двигателем автомобиля

Чтобы остановить двигатель автомобиля, необходимо прекратить подачу топлива. В этом случае рейкой устанавливают плунжер в такое положение, чтобы винтовая канавка оказалась обращенной в выпускному отверстию, и при перемещении плунжера вверх все топливо над ним по канавке через выпускное отверстие и топливопроводы попадает в бак.

Заданную частоту вращения коленчатого вала автоматически поддерживает всережимный регулятор частоты вращения. Он находится в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в движение от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачи топлива, центробежные силы грузиков регулятора уравновешены усилием пружин. Если нагрузка на спуске уменьшится, то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, немного разойдутся и переместят рейку топливного насоса высокого давления в положение, уменьшающее подачу топлива. Если частота вращения уменьшается, то центробежная сила грузов также уменьшается и регулятор под действием силы пружины переместит рейку в обратном направлении, что приведет к увеличению подачи топлива.

Для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала предназначена автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива. Изменяя момент впрыскивания топлива, автоматическая муфта улучшает экономичность двигателя и его пусковые качества. На конической поверхности переднего конца кулачкового валика топливного насоса высокого давления крепится шпонкой и фиксируется гайкой ведомая полумуфта.

Ведущая полумуфта крепится на ступице ведомой и может на ней поворачиваться. Между ступицей и полумуфтой установлена втулка. Ведущая полумуфта приводится в действие распределительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муфтами.На ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами. Они качаются в плоскости, перпендикулярной к оси муфт на полуосях, запрессованных в ведомую полумуфту.

Одним концом приставка ведущей полумуфты упирается в палец груза, а другим – в профильный выступ. Пружины стремятся удержать грузы на упоре во втулке ведущей полумуфты. Если частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается, под действием центробежных сил грузы расходятся, и в результате ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения грузы под действием пружин сходятся. Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в противоположную сторону вращения, что уменьшает угол опережения впрыска топлива.

Для впрыскивания, распыления топлива и распределения его частиц по объему камеры сгорания служат форсунки. Главным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или несколько сопловых отверстий, которые формируют факел впрыскиваемого топлива. Форсунки могут быть открытого и закрытого типа. В четырехтактных дизелях применяют форсунки закрытого типа, сопловые отверстия которых закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период впрыскивания топлива.

Подача заряда воздуха в цилиндр под давлением для повышения мощности дизельного двигателя называется турбонаддувом. Для наддува дизель оборудуют турбокомпрессором на выхлопных газах. Дизельные двигатели, оснащенные турбокомпрессором, более экономичны.

Принцип действия турбокомпрессора состоит в следующем. На валу турбокомпрессора сидят два турбинных колеса, размещенные в двух отдельных корпусах. Движущей силой для турбинных колес служат выхлопные газы дизельного двигателя. Они разгоняют вал компрессора, а поскольку ротор выхлопных газов и ротор свежего воздуха сидят на одном валу, то с такими же оборотами свежий воздух нагнетается в цилиндры. Применение турбокомпрессора повышает как мощность двигателя, так и крутящий момент. Предпосылкой эффективной работы двигателя является определенная скорость вращения вала компрессора, гарантирующая хорошую степень наполнения. Обычно двигатель вращается со скоростью не менее 3000 об/мин.

В статье использованы материалы из открытых источников:(Виктор Барановский. Автомобиль. 1001 совет)

По материалам: avto-opel.com

 Загрузка ...

Устройство автомобилей



Дизельные двигатели относятся к тепловым двигателям внутреннего сгорания поршневого типа с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением рабочей смеси. По принципу работы они существенно отличаются от бензиновых двигателей, использующих для воспламенения рабочей смеси внешние тепловые источники – искровое электрическое зажигание или специальный тепловой элемент.

Кроме того, у многих бензиновых двигателей смесеобразование протекает вне цилиндров двигателя – в специальном смесителе (карбюраторе), продолжается во впускном трубопроводе, и заканчивается в цилиндрах во время тактов впуска и сжатия. У инжекторных двигателей с центральным и распределенным впрыском смесеобразование осуществляется во впускном трубопроводе, продолжаясь в цилиндрах вплоть до воспламенения смеси свечой. И лишь инжекторные двигатели с непосредственным впрыском принципиально схожи по характеру смесеобразования с дизельными двигателями, но, тем не менее, тоже имеют ряд отличий в процедуре и результатах смешивания топлива с воздухом.

Общий принцип работы четырехтактного дизельного двигателя можно описать следующим сценарием:

  • всасывание чистого воздуха в цилиндр через впускной клапан при движении поршня к нижней мертвой точке;
  • быстрое и сильное сжатие воздуха до раскаленного состояния при закрытых клапанах и перемещении поршня к верхней мертвой точке;
  • впрыск топлива в цилиндр, смешивание его с воздухом в камере сгорания и последующее самовоспламенение рабочей смеси с выделением теплоты, повышающей давление в цилиндре;
  • движение поршня вниз под действием высокого давления газообразных продуктов сгорания топлива, в результате чего совершается полезная механическая работа;
  • выброс отработавших газов в атмосферу при открытом выпускном клапане и перемещении поршня к верхней мертвой точке.

Далее описанный сценарий повторяется.

Двухтактный дизель работает по сокращенному «сценарию» - очистка цилиндров от продуктов сгорания (отработавших газов) и впуск свежего заряда воздуха осуществляется в период, когда поршень движется от ВМТ к НМТ и продолжается еще некоторое время после прохождения поршнем нижней мертвой точки (перекладки поршня) и движения его к ВМТ. Затем впускное и выпускное окно в цилиндре перекрываются боковой поверхностью поршня, и начинается резкое сжатие воздуха, поступившего в цилиндр.

После сжатия и сильного разогрева воздуха осуществляется впрыск топлива, его перемешивание с воздухом, и самовоспламенение рабочей смеси. При перемещении поршня к НМТ под действием давления продуктов сгорания смеси выполняется полезная работа, и после того, как выпускное и затем впускное окна откроются, выполняется продувка цилиндра свежим зарядом воздуха.

Итак, основные отличия двигателя от классического бензинового двигателя – внутреннее смесеобразование и самовоспламенение рабочей смеси. Эти различия имеют и положительные, и отрицательные стороны.

Так, внутреннее смесеобразование позволяет эффективно использовать наддув, а у двухтактных двигателей – исключить потери топлива при продувке цилиндров, поскольку впускается чистый воздух, а не горючая смесь. Но с другой стороны, - при внутреннем смесеобразовании отводится лишь краткий миг для перемешивания топлива с воздухом, а без этого горение невозможно либо будет протекать малоэффективно.

Самовоспламенение смеси в дизелях позволяет отказаться от достаточно сложной системы зажигания, применяемой в бензиновых двигателях. Но, если перефразировать известную пословицу, - не бывает добра без худа - для подачи топлива в цилиндры под высоким давлением (а это крайне необходимо для качественного распыливания топлива) применяется чрезвычайно дорогостоящая аппаратура - насосы высокого давления и форсунки.

Высокая степень сжатия, используемая в дизельных двигателях, тоже приводит к отрицательным последствиям, поскольку влечет за собой применение массивных деталей цилиндропоршневой группы, способных выдержать колоссальные давления. Кроме того, из-за высоких рабочих давлений дизели работают жестче и шумнее, чем их бензиновые «собратья».

Но, как бы то ни было, дизели по сравнению с бензиновыми двигателями имеют ряд существенных преимуществ, и основным из них является высокая топливная экономичность. Так, расход топлива для получения единицы мощности у дизелей на 25…30% меньше, чем, например, у карбюраторных двигателей.

Кроме того, с учетом более высокой плотности дизельного топлива по сравнению с бензином, запас хода по топливу у дизельных автомобилей на 35…45% выше, чем у бензиновых «собратьев». Себестоимость дизельного топлива меньше, чем себестоимость бензина, поскольку оно получается прямой перегонкой.

Немаловажно и то, что в продуктах сгорания дизельного топлива содержится меньше токсичных веществ, чем в отработавших газах бензиновых двигателей. Да, дизели зачастую сильно дымят, чадят и коптят при работе, особенно, если система питания плохо отрегулирована, но, как это ни парадоксально звучит, в этой копоти меньше яда, чем в безобидном сизом дымке из выхлопной трубы карбюраторного двигателя.



Но не только топливная экономичность и относительная экологичность выгодно отличает дизель от бензинового двигателя. Дизели надежнее. Для них характерны стабильная экономичность во всем диапазоне нагрузок, лучшая приемистость и возможность работы с нагрузкой без полного прогрева. Дизельный двигатель «довезет» свое колесное чадо вместе с водителем и грузом до места назначения, даже если откажет бортовая электросеть – в своей работе дизель полностью автономен, если не считать пускового устройства.

Преимущества дизеля над бензиновым двигателем с точки зрения термодинамики подробнее описаны в разделе сайта, посвященном теплотехнике.

Как уже указывалось выше, слабым звеном двигателей с внутренним смесеобразованием, в том числе – дизельных двигателей, является слишком короткий отрезок времени, в течение которого топливо должно перемешаться с воздухом. Конструкторам приходится решать сложную задачу – как в течение сотых долей секунды получить топливовоздушную смесь высокого качества, способную быстро и эффективно сгореть и отдать тепло для преобразования в механическую энергию.

Это возможно применением специальных камер и объемов для смешивания топлива с воздухом, которые зачастую приводят к замысловатой форме камеры сгорания и днища поршней, для того, чтобы обеспечить завихрение и перемешивание компонентов горения. Второй путь повышения эффективности смесеобразования – применение впрыска под очень высоким давлением, что приводит к интенсивному распыливанию порции топлива по всему объему камеры сгорания.

В результате изысканий в указанных направлениях конструкторы разработали различные устройства и технологии, значительно повышающие качество и скорость смесеобразования в дизелях и бензиновых двигателях с непосредственным впрыском, о которых будет рассказано в других статьях сайта.

Здесь мы рассмотрим классическую схему системы питания дизельного двигателя, которая включает следующие основные механизмы, приборы и устройства (см. рис. 1):

  • топливный бак;
  • топливопроводы низкого давления;
  • топливоподкачивающий насос;
  • топливные фильтры грубой и тонкой очистки;
  • топливный насос высокого давления (ТНВД);
  • топливопроводы высокого давления;
  • форсунки;
  • топливопроводы системы отвода излишков топлива от форсунок и ТНВД.

Кроме перечисленных элементов, предназначенных для подачи топлива из бака в цилиндры, система питания дизеля (как и бензинового двигателя) включает:

  • воздушный фильтр с впускным трубопроводом для воздуха;
  • трубопроводы удаления отработавших газов;
  • приборы для очистки продуктов сгорания от вредных веществ и примесей;
  • устройства для снижения уровня шума при выхлопе отработавших газов (глушители, резонаторы и т. п.).

***

Принцип работы системы питания дизеля


Главная страница
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты

Типы систем питания дизельного двигателя

Системы питания дизелей обычно включают расходные топливные баки, отстойники, подкачивающие насосы, подающие топливо из баков в приемные полости насосов высокого давления через топливопроводы низкого давления, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, устанавливаемые на линии низкого давления, топливные фильтры высокого давления, форсунки, топливопроводы для отвода перепускаемого топлива и другие элементы. В зависимости от типа системы питания некоторые из этих элементов могут отсутствовать, другие можно соединять в один или вводить новые элементы. В результате создают топливные системы различных типов, достаточно обоснованную классификацию которым дать затруднительно. Решающее влияние на конструкцию системы питания дизеля оказывает способ подачи и распыливания топлива.

По способу подачи и распыливания системы питания современных дизелей разделяют на:

  • системы непосредственного действия
  • аккумуляторные системы

Системы питания непосредственного действия

Системы питания непосредственного действия получили широкое распространение на дизелях различного назначения. Основными элементами этой системы являются насос высокого давления, форсунка, фильтры грубой и тонкой очистки, привод плунжера высокого давления. По способу привода плунжера эти системы разделяют на системы с механическим, газовым, пружинным и пневмогидравлическим приводами.

Рис. Типы систем питания дизелей

Принципиальная схема системы питания дизеля с механическим приводом плунжера насоса высокого давления показана на рисунке. Топливо поступает в систему из бака 1 через фильтр 2 грубой очистки при помощи подкачивающего насоса 3 и подается через фильтры 5 тонкой очистки в приемную полость насоса 6 высокого давления. Перепускные клапаны 4 и 11 поддерживают в системе определенное давление, отводя излишки топлива по сливным топливопроводам 12 в бак. Давление в подводящей линии контролируют манометром 10. Насос высокого давления, состоящий из отдельных секций, число которых равно числу цилиндров, отмеривает в соответствии с режимом работы дизеля определенную порцию топлива, сжимает ее и подает по нагнетательному топливопроводу через фильтр 7 высокого давления и форсунку 8 в камеру сгорания 1 в заданную фазу рабочего процесса двигателя. Просочившееся через зазоры в насосе и форсунках топливо отводится по сливным топливопроводам 12 в расходный бак. Нередко топливо используют и для охлаждения форсунки, находящейся в тяжелых температурных условиях. В этом случае предусматривают дополнительные трубопроводы для подвода и отвода охлаждающего топлива к форсунке.

Рис. Схема питания дизеля с механическим приводом плунжера насоса высокого давления: 1 — топливный бак; 2 — фильтр грубой очистки; 3 — подкачивающий насос; 4, 11 — перепускные клапаны; 5 — фильтры тонкой очистки, 6 — насос высокого давления; 7 — фильтр высокого давления; 8 — форсунка; 9 — фильтр перепускного топливопровода; 10 — манометр, 12 — сливные топливопроводы

В процессе эксплуатации систем питания возможно проникание воздуха в топливопровод низкого давления через неплотности соединений, а также образование паров три разрывах сплошности течения. Крайне нежелательно появление в трубопроводах таких паров, так как они нарушают правильную работу системы. Для устранения этого вредного явления в местах возможного скопления газов для их выпуска устанавливают игольчатые клапаны, предусматривают постоянную циркуляцию топлива в системе, в результате которой газы увлекаются топливом и отводятся в бак, откуда их можно удалять.

В топливных системах с газовым приводом на плунжер насоса высокого давления через дополнительный поршень действуют газы цилиндра дизеля. Использование газов позволяет значительно упростить конструкцию привода. С этой точки зрения применение топливных систем с газовым приводом перспективно для мощных судовых дизелей. Кроме того, в судовых дизелях с такой системой питания не требуется установка специальных устройств реверса.

В насосе высокого давления с газовым приводом всасывающий ход плунжера 2 осуществляется три помощи пружины 4. Когда верхняя кромка В плунжера откроет наполнительное окно 3, топливо поступает в надплунжерное пространство Н гильзы. Газовый поршень 6 при этом (вытесняет воздух через дросселирующую иглу 9 и канал 10 в цилиндр двигателя. В момент подачи топлива газы из цилиндра через клапан 11 и иглу 9 поступают под поршень, воздействуют на него, заставляя перемещаться вверх. Плунжер насоса после перекрытия окна 3 сжимает топливо и через нагнетательный клапан 1 подает его в систему для впрыска через форсунку. Регулирование подачи осуществляется поворотом плунжера 2 при помощи устройства 5, которое позволяет изменять положение регулирующей кромки Р плунжера относительно окна 3. Газовый поршень уплотняют компрессионными кольцами 7, а температурное его состояние поддерживают путем циркуляции воды через водяную рубашку 8. Для нормальной работы газового поршня предусматривают ограничители перемещений демпфера колебаний с обеих сторон.

Рис. Схема насоса высокого давления с газовым приводом плунжера: 1 — нагнетательный клапан, 2 — плунжер, 3 — окно, 4 — пружина, 5 — поворотное устройство, 6 — газовый поршень, 7 — компрессионные кольца, 8 — водяная рубашка, 9 — игла, 10 — канал подвода газа; 11 — газовый клапан, В — верхняя кромка; Н — надплунжерное пространство, Р — регулирующая кромка

Рис. Схема впрыскивающего насоса с пружинным приводом плунжера: 1 — нагнетательный клапан; 2 — плунжер, 3 — пружина плунжера; 4 — толкатель; 5 — кулачок, 6 — рычаг толкателя; 7 — пружина, 8 — борт регулирования пружины; 9 — ось рычага; 10 — демпфирующий поршень, 11 — упор рычага; 12 — шток, 13 — нижний клин; 14 — верхний клин; 15 — винт; 16 — всасывающий клапан.

В топливных системах с пружинным приводом плунжера насоса высокого давления топливный кулачок действует не на плунжер, а на специальный подпружиненный рычаг. При набегании выступающей части кулачка 5 на рычаг 6 толкателя, связанного осью 9 с толкателем 4, происходит сжатие пружины 7 и аккумулирование в ней энергии. Плунжер 2 при этом под действием пружины 3 плунжера передвигается вниз, и через всасывающий клапан 16 топливо поступает в гильзу насоса. После сбегания (выступающей части кулачка с рычага сжатия пружина перемещает толкатель 4, а вместе с ним и плунжер 2 вверх. При этом топливо через нагнетательный клапан 1 поступает в топливопровод и через, форсунку в камеру сгорания. Подача происходит до тех пор, пока толкатель 4 не упрется своим выступом в направляющую. Предварительное натяжение пружины 7 регулируют болтом 8.

Цикловую подачу изменяют при помощи нижнего клина 13, соединенного с регулятором. При перемещении клина вправо шток 12 сдвигается вниз. Поэтому перемещается вниз и упор 11 рычага 6 толкателя, а правый конец рычага поднимается. Выступающая часть кулачка раньше коснется правого конца рычага, поэтому раньше начнется всасывание и увеличится полезный ход плунжера. При перемещении нижнего клина 13 влево демпфирующий поршень 10 передвинет упор 11 рычага 6 толкателя вверх, кулачок позже коснется рычага 6 толкателя, полезный ход плунжера уменьшится, что приведет к снижению цикловой подачи.

Рис. Схема впрыскивающего насоса с пневмогидравлическим приводом плунжера: А — приемная полость, Б — сливная полость; 1 — нагнетательный клапан; 2 — плунжер; 3 — пружина плунжера; 4 — толкатель; 5 — полость амортизатора; 6 — цилиндр золотника; 7 — пружина золотника; 8 — правая щель; 9 — упор; 10 — камера; 11 — полость для рабочей жидкости; 12 — мембрана; 13 — левая щель; 14 — кулачок; 15 — канал подвода топлива; 16 — центральная щель; 17 — дросселирующие отверстия

Равномерность распределения топлива по отдельным цилиндрам регулируют верхним клином 14 при помощи винта 15.

В топливных системах с пневмогидравлическим приводом плунжера топливо служит одновременно и рабочей жидкостью сервопривода. Шестеренный насос по каналу 15 подает топливо под давлением 7 МПа в объем А цилиндра 6 золотника. При соответствующем положении золотника, управляемого кулачком 14, топливо поступает через щели 13 и 16 в полость 11. Для стабилизации давления на топливо, находящееся в этой полости, через мембрану 12, нагруженную пружиной, действует воздух камеры 10. Движение мембраны вверх ограничивается упором 9. Под действием давления топлива толкатель 4 перемещается вверх, увлекая за собой плунжер 2, и после перекрытия всасывающего окна топливо через нагнетательный клапан 1 поступает в топливопровод и форсунку. Гидравлический амортизатор, имеющий полость 5, ограничивает верхнее передвижение толкателя и предотвращает возможные его удары об упоры при резком уменьшении усилия плунжера в момент отсечки. После прекращения подачи плунжер золотника под действием пружины 7 и при повороте кулачка перемещается влево, соединяя через дросселирующие отверстия 17 и щель 8 объем под толкателем со сливной полостью Б. Под действием пружины 3 плунжер насоса совершает всасывающий ход и одновременно передвигает вниз толкатель. Наличие дросселирующих отверстий 17 предотвращает резкие передвижения плунжера, отрицательно влияющие на работу всей системы. Резкий подъем плунжера сопровождается неблагоприятным изменением количества впрыскиваемого топлива, а резкая его посадка может вызвать разрыв сплошности течения в полости всасывания и ухудшить наполнение надплунжерной полости.

Использование пневмогидравлического привода позволяет избавиться от громоздкого кулачкового валика, устранить влияние упругих деформаций на параметры впрыска, расширить диапазон устойчивых скоростных и нагрузочных режимов работы дизеля в результате стабилизации параметров рабочего процесса системы. Однако конструкция пневмогидравлического привода усложнена в результате установки специального механизма с автономным питанием, что препятствует пока широкому его внедрению.

Все рассмотренные системы с непосредственным впрыском топлива могут быть разделены на две группы по способу соединения насоса и форсунки. В первую группу входят системы, у которых насос и форсунка соединены нагнетательным трубопроводом высокого давления, а вто вторую — системы с объединенными насосом и форсункой в одном агрегате, называемом насосом-форсункой. В системах с насосами-форсунками полностью отсутствует нагнетательный топливопровод, поэтому исключается опасность возникновения нежелательных дополнительных впрысков и влияние упругих колебаний топлива в системе высокого давления на протекание впрыска. Кроме того, значительно уменьшается объем топлива, находящегося между насосом и форсункой, и поэтому меньше искажается характеристика впрыска, заданная профилем кулачка, увеличивается среднее давление подачи топлива и уменьшается угол запаздывания впрыска. Следовательно, топливная система принимает более компактный вид.

К недостаткам систем с насосами-форсунками следует отнести:

  • сложность и трудоемкость конструкции;
  • сложность привода насоса-форсунки, расположенного на цилиндровой крышке;
  • трудность обеспечения надлежащей жесткости деталей этого привода (штанги, коромысла и др.);
  • трудность размещения насоса-форсунки в цилиндровой крышке;
  • неудобство проведения текущих осмотров, так как требуется одновременно разбирать не только форсунку, но и насос;
  • трудности эксплуатации, состоящие в том, что при каждом демонтаже насоса-форсунки приходится предварительно снимать рычаги ее привода и клапанов цилиндра.

Насосы-форсунки применяют в основном для быстроходных дизелей.

Топливные системы аккумуляторного типа

Топливные системы аккумуляторного типа обычно состоят из насоса, нагнетающего топливо в аккумулятор, специального распределителя и форсунки. Принципиальное отличие этих систем от систем непосредственного действия заключается в том, что топливо поступает в камеру сгорания дизеля не непосредственно от насоса высокого давления, а из аккумулятора, в котором поддерживается необходимое давление.

В аккумуляторных топливных системах с аккумуляторами большой емкости насос нагнетает топливо в промежуточный аккумулятор с регулируемым давлением.

Рис. Схема аккумуляторной системы питания дизеля: 1 — топливный бак, 2 — перепускной топливопровод, 3 — фильтры тонкой очистки топлива, 4 — насос; 5, 12 — перепускные клапаны, 6 — перепускной топливопровод; 7 — гидравлически управляемая форсунка, 8 — специальный распределитель, 5 — механически управляемая форсунка; 10 — емкость, 11 — манометр; 13 — подкачивающий насос, 14 — фильтры грубой очистки

Топливо из топливного бака 1 через фильтры 14 грубой очистки поступает во всасывающую полость подкачивающего насоса 13. Затем топливо через перепускной клапан 12 и фильтры 3 тонкой очистки нагнетается в насос высокого давления. При этом часть топлива через перепускной топливопровод сливается в бак 1. Насос создает в емкости 10 высокое давление, поддерживаемое автоматическим перепускным клапаном 5 и контролируемое манометром 11. Давление в аккумуляторе регулируют изменением затяжки пружины клапана 5. Излишнее топливо возвращается по перепускному топливопроводу 6 в бак. Топливо от аккумулятора в камеру сгорания дизеля может поступать тремя способами: через механически управляемую форсунку, через специальный распределитель и через форсунку с электромагнитным приводом.

При механически управляемой форсунке 9 топливо поступает в форсунку непосредственно от аккумулирующей емкости. Фаза подачи и количество впрыскиваемого топлива в этом случае зависят от момента и продолжительности открытия иглы форсунки. Такой способ подвода топлива в камеру сгорания дизеля в настоящее время применяется сравнительно редко в результате сложного привода иглы форсунки и ненадежной работы форсунки. При высоких давлениях топлива осуществить надежное уплотнение подвижной иглы в месте ее выхода из корпуса затруднительно. Даже хорошее уплотнение через сравнительно небольшое время значительно теряет герметичность, в результате чего форсунка выходит из строя.

Если на дизеле устанавливают гидравлически управляемую форсунку, то между аккумулирующей емкостью и форсункой 7 в этом случае компонуют специальный распределитель 8, состоящий из блока распределительных клапанов или золотников. Фазы и продолжительность впрыска устанавливают в соответствии с режимом работы дизеля при помощи распределительного клапана, управляемого специальным органом, или при помощи управляемого золотника. Введение в систему специального распределительного устройства усложняет как систему, так и ее эксплуатацию.

Аккумуляторная система подачи топлива может быть значительно упрощена при установке электромагнитной форсунки.

Рассмотренная схема аккумуляторной системы с аккумулятором большой емкости имеет сложные и малонадежные запорные и распределительные органы, находящиеся под высоким давлением, что удорожает систему и усложняет ее обслуживание. Стремление избавиться от этого недостатка привело к созданию аккумуляторных систем малой емкости, в которых единичный впрыск осуществляется за счет энергии, аккумулированной в насосной секции или в форсунке.

При использовании аккумулятора большой емкости в каждой секции предусмотрены два плунжера: дозирующий и впрыскивающий. Дозирующий плунжер, как и плунжер системы непосредственного впрыска, дозирует топливо и нагнетает его в специальный аккумулятор. Впрыскивающий плунжер вытесняет топливо из аккумулятора в форсунку и затем в камеру сгорания при открытии перепускного клапана или отверстия. Впрыскивающий плунжер может быть нагружен топливом, воздухом, пружиной или топливом и пружиной, воздухом и пружиной. В соответствии с этим системы с аккумулированием топлива в насосе разделяют на системы с гидравлическим, воздушным, пружинным или комбинированным приводом.

В аккумуляторной системе малой емкости с аккумулированием энергии в объеме форсунки отмеренная обычным способом доза топлива подается в форсунку и сжимается там. В момент впрыска происходит разрядка объема форсунки, и топливо подается в камеру сгорания дизеля за счет аккумулированной энергии.

Системы аккумуляторного типа позволяют обеспечивать высокие давления подачи топлива в камеру сгорания дизеля на режимах малых частот вращения коленчатого вала и подач. В этом основное их преимущество перед другими системами. Они обеспечивают получение высоких средних давлений впрыска и облегчают борьбу с нежелательными повторными впрысками. В топливных системах с аккумуляторами большой емкости топливные насосы высокого давления более просты по сравнению с насосами в системах непосредственного действия. Число рабочих плунжеров этих насосов не связано с числом цилиндров и может быть сведено даже к одному. Подача топлива плунжерами не связана по фазам с рабочим процессом дизеля, поэтому не регулируется. Широкому распространению этих систем препятствует большая сложность по сравнению с системами непосредственного действия.

14.Назначение, принцип действия, конструкция системы питания дизеля.

Система питания дизеля служит для подачи в цилиндры двигателя воздуха и топлива и отвода отработавших газов. Топливо подается под большим давлением, в определенные моменты (характеризуемые углом опережения по. дачи топлива) и в определенном количестве в зависимости от нагрузки двигателя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ. На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. Способ образования и воспламенения топливо-воздушной смеси – непосредственно в цилиндре. В дизеле топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре. Рабочий процесс в дизеле происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Дизель имеет больший КПД и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ

Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные. При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня ( на низкооборотистых дизелях – грузовики). СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания Common Rail . Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска.

ТУРБОДИЗЕЛЬ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом

Система питания воздухом служит для забора окружающего воздуха, его очистки от пыли и распределения по цилиндрам двигателя.

Система питания воздухом (рис. 7) включает воздушный фильтр и впускной трубопровод. Она может быть с турбонаддувом или без турбонаддува.

Воздух поступает через сетку колпака 5 и трубу 4 воздухозаборника в воздушный фильтр 1. В фильтре воздух проходит через инерционную решетку 3 и резко изменяет направление движения. Сначала воздух освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и вакуума выбрасываются через эжектор 6, установленный в выпускной трубе глушителя, в окружающий воздух. Более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе 2. Очищенный воздух по впускному трубопроводу подается в цилиндры 7 двигателя.

Воздушный фильтр (рис. 8) состоит из корпуса 3, крышки 1 и сменного фильтрующего элемента 2, состоящего из двух перфорированных стальных кожухов и гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отсоса пыли из корпуса фильтра.

Воздух поступает в фильтр через патрубок 5, очищается в нем и выходит через патрубок 6.

Наддув представляет собой подачу воздуха в цилиндры двигателя при такте впуска под давлением, создаваемым компрессором. При наддуве увеличивается количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, количество сжигаемого топлива и повышается на 20...40 % мощность двигателя.

Рис. 8. Воздушный фильтр:

1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — диффузор; 5, 6, 7 — патрубки

В дизелях обычно применяется газотурбинный наддув (рис. 9) турбокомпрессором. При работе двигателя воздух в цилиндры 1 нагнетается под давлением центробежным компрессором 6, рабочее колесо которого приводится во вращение турбиной 5.

Рис. 9. Схема наддува дизеля воздухом:

1 – цилиндр двигателя; 2 — мембрана; 3 – пружина; 4 — клапан; 5 — турбина; 6 — компрессор

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости