Строительные машины и оборудование, справочник





Основные элементы системы питания дизельных двигателей

Категория:
   Автомобили и трактора


Основные элементы системы питания дизельных двигателей

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для подачи в каждый цилиндр двигателя через форсунку требуемого количества топлива под высоким давлением и в определенный момент.

На автотракторных дизельных двигателях применяются ‘топливные насосы плунжерного типа, которые подразделяются на многоплунжерные и одноплунжерные — распределительного типа. В многоплунжерных насосах число насосных элементов равно числу цилиндров двигателя. В одноплунжерных насосах имеется только один насосный элемент, подающий топливо к форсункам при помощи распределительного устройства.

Многоплунжерные насосы высокого давления типа ЧТН-8,5х10 (ТН-8510) устанавливаются на большинстве тракторных дизельных двигателей. Он смонтирован в одном агрегате со всережим-ным регулятором и подкачивающим насосом.



В корпусе (рис. 71) насоса имеется перегородка, разделяющая полость корпуса на две части. В нижней части корпуса на двух шариковых подшипниках, расположенных в расточках установочного фланца и коробчатого фланца регулятора, вращается кулачковый вал. Расположение кулачков на валу соответствует порядку работы цилиндров двигателя 1—3—4—2. Между вторым и третьим кулачками вала насоса расположен эксцентрик для привода подкачивающего насоса 22. Над кулачковым валом в вертикальных отверстиях корпуса насоса поступательно перемещаются роликовые толкатели, передающие движение от кулачков плунжерам насоса. Подшипники, кулачки и толкатели смазываются маслом, заливаемым в нижнее отделение корпуса по уровень горловины, закрываемое пробкой. Для устранения утечки масла на концах вала установлены самоподвижные манжеты.

Изменение подачи топлива производится рейкой, на которой стяжными болтами закреплены хомутики. В прорезь хомутика входит поводок плунжера; при передвижении рейки хомутик поворачивает плунжер в ту или другую сторону.

В верхней части корпуса насоса — головке размещены плунжерные пары (плунжер и гильза) и нагнетательные клапаны. Нагнетательный клапан предназначен для отъединения нагнетательного трубопровода от надплун-жерного пространства и резкого снижения давления в топливопроводе при прекращении подачи топлива плунжером. При вращении кулачкового вала плунжеры перемещаются в гильзах вверх и вниз. Вверх плунжеры движутся под действием усилия толкателя, вниз — под действием пружины. При движении плунжера вверх происходит ход нагнетания топлива, при движении вниз — ход всасывания. Ход плунжера равен мм, а его диаметр—8,5 мм. Когда плунжер (рис. 72, а) движется вниз, топливо через впускное отверстие в гильзе заполняет надплунжерное пространство. При движении плунжера (рис. 72, б) вверх топливо вначале вытесняется через впускное отверстие в продольный канал.

Рис. 71. Топливный насос высокого давления

Когда верхняя кромка плунжера перекроет впускное отверстие гильзы, в надплунжерном пространстве начнет повышаться давление, под действием которого нагнетательный клапан откроется и топливо по трубопроводу высокого давления начнет поступать к форсунке.

Нагнетание топлива в форсунку будет продолжаться до тех пор, пока кромка винтового среза плунжера не откроет перепускное отверстие в гильзе. Вследствие большого давления в надплунжер-ной полости топливо по осевому каналу и сообщающемуся с ним радиальному отверстию в плунжере начнет перетекать из надплунжерного пространства в продольный канал головки топливного насоса. В результате уменьшения давления над плунжером пружина закрывает нагнетательный клапан, который, садясь в седло (рис. 72, в), сначала прикрывает цилиндрическим пояском отверстие, разобщая надплунжерное пространство с пространством над нагнетательным клапаном и предотвращает вытекание топлива из топливопровода высокого давления. Продолжая двигаться вниз, нагнетательный клапан действует как поршень и отсасывает часть топлива из топливопровода высокого давления. В результате этого давление топлива в топливопроводе высокого давления быстро падает и форсунка резко прекращает подачу топлива в цилиндры двигателя. На этом цикл подачи топлива заканчивается, плунжер опускается вниз и происходит ход всасывания следующего цикла.

Насос приводится в действие от коленчатого вала двигателя через шестерни газораспределения. Конструкция приводов топливных насосов примерно одинакова.

Топливный насос дизельного двигателя СМД-14 крепится к стенке картера распределительных шестерен. При установке насоса буртик фланца (рис. 73, а) входит в отверстие картера шестерен. На переднем конце фланца свободно вращается на втулке шестерня, приводимая во вращение промежуточной шестерней. Шестерни установлены по меткам и (рис. 73, б).

Рис. 72. Схема работы плунжерной пары

На передний конец кулачкового вала насажена на шпонке втулка со шлицами, закрепляемая глухой гайкой. Шлицы втулки входят в зацепление со шлицами шайбы, привернутой двумя болтами к торцу ступицы шестерни.

Соединение шлицев втулки со шлицами шайбы возможно только в одном определенном положении, потому что ширина одного из выступов шайбы вдвое больше, чем ширина остальных и он может войти только в один паз втулки. Это дает возможность снимать и устанавливать насос, не нарушая установленного угла опережения подачи топлива! При этом шестерня остается в зацеплении с промежуточной шестерней, а при установке насоса двойной выступ шлицевой шайбы входит только в двойной паз втулки.

Рис. 73. Привод топливного насоса дизельного двигателя трактора ДТ-75М: а — привод насоса; б — шестерни

Регулировку угла опережения подачи топлива выполняют через отверстие, закрываемое счетчиком моточасов.

В одноплунжерном насосе плунжер (рис. 74), размещенный в гильзе, совершает возвратно-поступательное движение от кулачка и пружины и вращательное — от специального валика.

При движении плунжера вниз (под действием пружины) в надплунжерной полости создается разрежение и она заполняется топливом, поступающим из полости по каналам. По мере движения плунжера вниз канал закроется муфтой и поступление топлива из полости прекратится, а заполнение надплунжерного пространства будет осуществляться через впускное отверстие, но только после того, когда плунжер опустится ниже его верхней кромки.

Рис. 74. Схема работы одноплунжерного топливного насоса

По конструкции запорного устройства закрытые форсунки делятся на штифтовые и бесштифтовые. Штифтовые форсунки имеют на конце иглы штифт, который входит в сопловое отверстие, что позволяет придать топливному факелу необходимую конусность.

В том случае, если конец запорной иглы, не имеющей штифта, отделяет от топливопровода высокого давления небольшую полость с одним или несколькими соплами, форсунку называют бесштифтовой. Она может быть с однодырочным или многодырочным распылителями.

Однодырочные форсунки применяются в дизельных двигателях с разделенной камерой сгорания — предкамерных и вихрекамерных, в которых к распылению и первоначальному распределению топлива форсункой больших требований не предъявляется, а хорошее смесеобразование достигается при помощи дополнительной камеры уже в процессе начавшегося сгорания топлива. Поэтому все предкамерные и вихрекамерные двигатели имеют однодырочные форсунки.

Двигатели с неразделенной камерой сгорания, в которых впрыск топлива ведется непосредственно в цилиндре, имеют многодырочные форсунки, способные обеспечить лучшее качество распыления. На автотракторных дизельных двигателях преимущественное распространение получили форсунки закрытого типа, в которых имеется запорная игла, разобщающая трубопровод высокого давления с камерой сгорания. Игла может открываться от механического привода управления или автоматически под действием давления топлива, создаваемого насосом (гидравлическое управление иглой).

Форсунка закрытого типа с гидравлическим управлением запорной иглой состоит из корпуса (рис. 75), к которому при помощи гайки крепится распылитель с четырьмя сопловыми отверстиями.

Рис. 75. Форсунка закрытого типа

Из насоса высокого давления топливо по трубопроводу через штуцер, фильтр в гнезде и канал поступает в кольцевую камеру — распылителя. Под действием давления топлива игла поднимается, преодолевая сопротивление пружины, и открывает доступ топлива к сопловым отверстиям.

Когда в насосе высокого давления произойдет отсечка подачи топлива и давление в трубопроводе в связи с его разгрузкой станет меньше необходимого для удержания иглы в поднятом состоянии, игла пружиной плотно прижмется к гнезду и поступление топлива в цилиндр двигателя прекратится.

Для предотвращения подтекания топлива в цилиндр двигателя в конце впрыска необходимо обеспечить резкую посадку иглы в гнездо. Это достигается быстрым снижением давления в трубопроводе и в камере 3. Наличие у нагнетательного клапана ТНВД разгрузочного пояска и вызывает требуемое давление.

Форсунки четырехтактных дизельных двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЭ-238 от прокладка. В крышке имеется пробка для удаления воздуха при заполнении системы топливом.

Поступающее в корпус фильтра топливо проходит через фильтрующий элемент, причем механические примеси прилипают к ворсинкам шнура и задерживаются ими.

Фильтр тонкой очистки обычно имеет несколько фильтрующих элементов, установленных в корпусе.

Фильтр состоит из корпуса (рис. 77,6), соединенного с крышкой через прокладку болтом, ввернутым в центральный стержень. На стержне установлен фильтрующий элемент, состоящий из перфорированного металлического каркаса, на который уложен слой ткани и на-набивка из древесной муки или минеральной шерсти, пропитанная клеющим материалом. После обработки набивка фильтрующего элемента представляет пористую массу, хорошо задерживающую мелкие механические примеси и воду и легко пропускающую топливо. Фильтрующий элемент прижат к крышке корпуса пружиной. Между шайбой пружины и нижним фланцем элемента помещена резиновая прокладка, плотно охватывающая стержень. В нижней части корпуса фильтра имеется кран для слива отстоя, а в крышке — пробка для удаления воздуха.

Топливо, поступающее в фильтр через входное отверстие, проходит через набивку фильтрующего элемента и полость его сетчатого каркаса к выходному отверстию, соединенному трубкой с насосом высокого давления.

В крышке фильтра тонкой очистки установлен перепускной клапан с пружиной, который обеспечивает перепуск топлива из фильтра в бак в случае повышения давления топлива в магистрали между топливоподкачивающим насосом и насосом высокого давления, что обычно бывает при засорении фильтрующего элемента. В фильтрах тонкой очистки последних выпусков перепускной клапан заменен жиклером.

Все приборы системы питания сообщаются между собой топливопроводами. Различают топливопроводы низкого и высокого давления.

Рис. 78. Схема очистки воздуха двигателя трактора К-702

Топливопроводы низкого давления соединяют топливный бак с подкачивающим насосом и подкачивающий насос с насосом высокого давления. Они выполняются из медных, латунных или стальных тонкостенных трубок, имеющих противокоррозионное покрытие.

Топливопроводы высокого давления, соединяющие насос высокого давления с форсунками, изготовляют из цельнотянутых стальных трубок, толщина стенок которых 2,5—3 мм.

Необходимая плотность соединения топливопроводов высокого давления достигается притиркой соединительных ниппелей трубок к гнездам штуцеров.

Для очистки воздуха устанавливают воздушные фильтры инерционно-масля-ноготипа, принцип действия которых ничем не отличается от принципа действия воздушных фильтров, применяемых на карбюраторных двигателях. Различают комбинированные воздухоочистители двух- и трехступенчатые и с циклонной очисткой.

Схема очистки воздуха двигателя трактора К-702 представлена на рис. 78.

Воздух, засасываемый в цилиндры двигателя, проходит через комбинированный воздухоочиститель, состоящий из всасывающей трубы, двух воздухоочистителей ступени (циклонов) и двух воздухоочистителей ступени, к которым присоединены трубопроводы.

Воздухоочиститель I ступени — это две коробки, изготовленные из листовой стали, внутри которых находятся мультициклоны, состоящие из 45 трубок. Сверху расположены трубки малого диаметра из капрона со спиралью и снизу — трубки большого диаметра из капрона на полиамидной основе. Трубки малого диаметра вставлены в трубки большого диаметра. Снизу к воздухоочистителю присоединен трубопровод для отсоса пыли эжектором.

Воздухоочиститель II ступени состоит из кожуха, внутри которого размещены четыре кассеты из высокопористого картона.

Первичная очистка воздуха происходит в циклонах, где воздух, проходя через направляющую, получает вращательное движение, вследствие чего частицы пыли центробежными силами отбрасываются к периферии циклона и по трубопроводу отсасываются в выхлопную трубу глушителя.

Очищенный в циклонах воздух поступает по направляющим трубкам в воздухоочиститель II ступени. где, проходя через фильтрующий картон, полностью освобождается от пыли. Чистый воздух выходит через центральное отверстие фильтра и по трубопроводу поступает в цилиндр.

Турбонаддув является эффективным средством повышения динамических и экономических показателей дизельных двигателей. На рис. 79 изображена схема турбокомпрессора, который устанавливают на дизельном двигателе ЯМЗ-238НБ.

Турбокомпрессор состоит из газовой турбины и центробежного компрессора, предназначенных для увеличения массового заряда воздуха в цилиндрах двигателя за счет использования в турбине энергии отработавших газов.

Основными частями турбокомпрессора являются корпус подшипников, корпус компрессора, корпус турбины и вал ротора.

В корпусе подшипников в двух бронзовых втулках вращается вал ротора. К валу ротора с одной стороны приварено колесо турбины, а с другой закреплено при помощи шпонки, гайки и шайбы колесо компрессора. От осевого перемещения ротор удерживается упорным фланцем, помещенным со стороны колеса компрессора. Осевое перемещение втулок ограничено пружинными стальными кольцами. установленными с обеих сторон каждой втулки в канавках, проточенных в корпусе.

Рис. 79. Турбокомпрессор дизельного двигателя ЯМЗ-288НБ

Уплотнение подшипников концов вала ротора осуществляется чугунными упругими разрезными кольцами и установленными в проточках вала со стороны турбины и на маслоотражателе. помещенном на валу со стороны колеса компрессора.

Корпус компрессора привернут к фланцу корпуса подшипников. Основная часть корпуса компрессора охватывает открытую сторону рабочего колеса и образует вместе с привернутой к ней крышкой корпуса и диффузором проточную часть с выходной кольцевой полостью, снабженной выходными патрубками. С наружной стороны к корпусу компрессора привернут входной патрубок.

Корпус турбины привернут к фланцу корпуса подшипников с другой стороны. Корпус турбины представляет собой двухза-ходную улитку .с входными патрубками, обеспечивающими подвод газа к лопаточному аппарату, помещенному между корпусом турбины и крышкой. Крышка привернутая к корпусу турбины, охватывает открытую сторону рабочего колеса турбины и образует выходной патрубок. Между корпусом турбины и корпусом подшипников помещены про-ставка, прилегающая к закрытой стороне рабочего колеса турбины, и внутренний экран. К фланцу корпуса и подшипников турбины привернут наружный экран который уменьшает нагрев компрессора.

Сжатый компрессором воздух под давлением 0,13—0,20 МПа через выпускной трубопровод нагнетается в цилиндры двигателя во время такта впуска, чем существенно повышается наполнение воздухом.

Повышенное содержание воздуха в цилиндре позволяет подавать и сжигать в нем большее количество топлива. При этом увеличиваются среднее эффективное давление и мощность двигателя (примерно на 25%).

Питание двигателя воздухом и выпуск отработавших газов производится через впускные и выпускные газопроводы. Каждый цилиндр сообщается с газопроводом через индивидуальные впускные и выпускные каналы. Впускные каналы имеют специальную форму, вызывающую завихрение воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Вращательное движение воздуха сохраняется до конца такта сжатия, что улучшает качество смесеобразования и сгорания и обеспечивает высокие экономические показатели двигателя.

Количество топлива, подаваемого топливным насосом, устанавливается регулятором в зависимости от нагрузки двигателя. Для правильной работы двигателя необходимо, чтобы подача топлива во все цилиндры была одинаковой, поэтому все насосные секции должны быть отрегулированы на одинаковую подачу. Изменение количества подаваемого топлива происходит за счет изменения конца подачи, что достигается поворотом плунжера за поводок, связанный с рейкой насоса, передвигаемой регулятором.

При работе автомобилей и тракторов нагрузка на их двигатели часто меняется, что вызывает изменение частоты вращения коленчатого вала. Поддержание заданного скоростного режима двигателя осуществляется специальным механизмом — регулятором, который автоматически изменяет подачу топлива в цилиндры при изменении нагрузки двигателя. На автотракторных двигателях устанавливаются центробежные регуляторы, которые в зависимости от назначения и устройства могут быть однорежимные, двухрежимные и всережимные.

Всережимный центробежный регулятор частоты вращения коленчатого вала смонтирован в корпусе, прикрепленном болтами к насосу высокого давления. Он приводится в действие от кулачкового вала (рис. 80) насоса посредством шестерен, передающих вращение на валик крестовины грузов. При вращении этого валика грузы р‘асходятся под действием центробежных сил, отжимают муфту, которая через упорный подшипник и ось пяты поворачивает рычаг. На одном валу с рычагом расположен рычаг, связанный через пружину с рычагом. На ось пяты надет рычаг рейки, один конец которого соединен с кулисой, а другой при помощи тяги — с рейкой топливного насоса.

Если нагрузка на двигатель уменьшается, а подача топлива в цилиндры остается неизменной, то, естественно, частота вращения коленчатого вала должна увеличиться. При этом грузы регулятора разойдутся и через систему рычагов переместят рейку в сторону уменьшения подачи топлива.

Рис. 80. Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя

Если нагрузка на двигатель увеличивается при неизменной подаче топлива, то частота вращения коленчатого вала уменьшается, грузы регулятора под действием пружины сходятся и через систему рычагов воздействуют на рейку насоса, обеспечивая увеличение подачи топлива.

Необходимый скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом, связанным при помощи тяг с педалью управления топливным насосом в кабине водителя. При нажатии на педаль рычаг поворачивается на некоторый угол влево, натяжение пружины увеличивается и рейка под действием пружины перемещается в сторону увеличения подачи. Частота вращения коленчатого вала двигателя при этом увеличивается до тех пор, пока центробежная сила грузиков не уравновесит силу натяжения пружины.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива предназначена для изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала ТНВД и изменяет момент впрыска топлива за счет дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время работы в ту или другую сторону относительно вала привода насоса. Она состоит из ведущей полумуфты (рис. 81) с пальцами, ведомой полумуфты с пальцами, грузов, шарнирно установленных на пальцах, корпуса и пружин. Грузы имеют криволинейную поверхность, на которую опираются пальцы ведущей полумуфты. Ведомая полумуфта укреплена посредством шпонки на кулачковом валу насоса и удерживается от смещения гайкой, навернутой на вал.

Во время работы двигателя ведущая полумуфта пальцами оказывает давление на криволинейную поверхность грузов, которые через пальцы передают усилие ведомой полумуфте, а та, в свою очередь, кулачковому валу насоса.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы под действием центробежной силы расходятся, перемещая ведомую полумуфту относительно ведущей в направлении вращения кулачкового вала насоса, тем самым автоматически увеличивая угол опережения начала подачи топлива.

Рис. 81. Автоматическая муфта опережения впрыска топлива

При уменьшении частоты вращения центробежная сила грузов уменьшается, и пружины поворачивают ведомую полумуфту относительно ведущей в сторону, противоположную вращению, что приводит к уменьшению угла опережения впрыска топлива.

Читать далее:

Категория: - Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины