Общее устройство двигателя 18 Классификация, основные параметры, механизмы и системы двигателя 18



страница8/11
Дата31.07.2016
Размер2.3 Mb.
ТипГлава
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
ГЛАВА 7 СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ

7.1. Особенности смесеобразования в дизелях
Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имедш изобретателя Р. Дизеля), является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров.

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и впрыскивается форсунками в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыляется на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы.

Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550...700 "С, а давление — 3,5... 5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура, и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива.

Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в ВМТ. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыскивания топлива.

Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.

Угол по кривошипу коленчатого вала, на который поршень не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива.

При малой нагрузке в цилиндрах дизеля практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет сравнительно большую величину, так как с увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. Поэтому среднее значение коэффициента избытка воздуха а для различных типов дизелей, обеспечивающего их бездымную работу, принимают равным 1,3... 1,5, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.

Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания. По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования. Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями. Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две группы: неразделенные (однополостные) и разделенные (двухполостные).

Неразделенные камеры сгорания (рис. 7.1, а) представляют собой объем 3, заключенный между днищем поршня, когда он находится в ВМТ, и плоскостью головки 2. Такие камеры называют также однополостными с объемным смесеобразованием, так как процесс смесеобразования основан на впрыскивании топлива непосредственно в толщу горячего воздуха, находящегося в камере сгорания дизеля. При этом для лучшего перемешивания частиц распыленного топлива с воздухом свежему заряду сообщают при _, впуске вращательное движение с помощью завихрителей или винтовых впускных каналов, а форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемой форсункой 1. Такой принцип смесеобразования используется в дизелях ЯМЗ,

Рис. 7.1. Камеры сгорания дизелей:



а — ЯМЗ-236М2; б — ЗИЛ-645; в — вихревого типа; 1, 7 — форсунки; 2, 6 —

головки цилиндров; 3, 5 — камеры сгорания; 4 — поршень; 8 — пристеночная

струя топлива; 9 — Объемная струя топлива; 10 — основная камера; 11 — канал;

12 — дополнительная камера

КамАЗ и Д-245.12, последний устанавливается на автомобиле малой массы ЗИЛ-5301 «Бычоюи

В современных дизелях используется также пленочное смесеобразование, которое характеризуется тем, что большая часть впрыскиваемого топлива подается на горячие стенки шарообразной камеры сгорания, на которых оно образует сначала пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок.

Принципиальная разница между объемным и пленочным способами смесеобразования заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором основная часть топлива сначала испаряется и затем в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере.

Разновидностью указанных способов смесеобразования является объемно-пленочное смесеобразование, которое обладает свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования. Существенным преимуществом этого процесса является возможность создания многотопливных дизелей, позволяющих использовать наряду с дизельным топливом высокооктановые бензины и спиртовые (метаноловые) смеси. В отечественном автомобилестроении к таким двигателям можно отнести дизель ЗИЛ-645, у которого процесс смесеобразования происходит в объемной камере сгорания 5 (рис. 7.1, б), расположенной в поршне 4 в виде наклонной цилиндрической выемки с сферическим дном. Вращение воздушного заряда в камере обеспечивается при помощи вихреобразующего канала, создающего кольцевой вихрь, направление вращения которого показано стрелкой. Топливо в камеру сгорания впрыскивается из двухдырочного распылителя форсунки 7, расположенного в головке цилиндра 6. Пристеночная струя 8 топлива направлена вдоль образующей камеры сгорания, объемная струя 9 пересекает внутренний объем камеры сгорания ближе к ее центру. Из-за пристеночной струи такой процесс часто называют объемным пристеночно-пленочным смесеобразованием. Этот процесс по сравнению с другими Способами смесеобразования экономичен и обеспечивает более мягкую работу дизеля с плавным нарастанием давления в его цилиндрах, а также улучшает пусковые качества дизеля. Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, соединенных между собой каналами: основного объема, заключенного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Применяются в основном две группы разделенных камер: предкамеры и вихревые камеры. Дизели с такими камерами называют соответственно предкамерными и вихревыми.

В дизелях вихревого типа (рис. 7.1, в) объем дополнительной камеры 12составляет 0,5...0,7 общего объема камеры сгорания. Основная 10 и дополнительная 12 камеры соединяются каналом 11, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камере, в результате чего обеспечивается вихревое движение

В дизелях предкамерного типа предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В результате начального воспламенения и сгорания свежего заряда в предкамере создается высокая температура и давление, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере.

Современные быстроходные вихре- и предкамерные дизели имеют достаточно высокие мощностные показатели при сравнительно высокой степени сжатия. Но у них есть недостаток - затрудненный пуск дизеля, для устранения которого применяют специальные пусковые устройства.



7.2. Общее устройство системы питания дизелей

К системе питания дизелей относятся топливо- и воздухоподводящая аппаратура, выпускной газопровод и глушитель шума отработавших газов. В четырехтактных дизелях наибольшее распространение получила топливоподводящая аппаратура разделенного типа у которой топливный насос высокого давления и форсунки конструктивно выполнены отдельно и соединены топливопроводами. Топливоподача осуществляется по двум основным магистралям: низкого и высокого давления. Назначение механизмов и узлов магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации и подаче под малым давлением к насосу высокого давления. Механизмы и магистрали высокого давления обеспечивают подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры дизеля. Основными механизмами и узлами топливной аппаратуры дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2 (рис. 7.2, а) являются топливный

Рис. 7.2, Схемы систем питания дизелей: а - ЯМЗ-236М2; б - КамАЗ-740; 1, 4, 6, 33, 35, 38, 39, 44 - сливные «ли-вотаоводьг 2 - муфта опережения впрыскивания топлива; 3, 36 - фильтры тонкойоистхи; 5^30 - форсунки; 7, 8, 13, 28, 31, 37,41, 45-^^-тливопрово-ды низкого давления; 9, 25 - топливопроводы высокого давления, 10 29 насосы высокого давления; 11 - крышка всережимного Регулятора. 12 27 -топливоподкачиваюшие насосы; 14, 40 - топливные баки; 15- штуцер 16-крышка фильтра; 17, 43 - фильтры грубой очистки; 18 - корпусФи™'037 фильтрующий элемент; 20 - каркас фильтрующего элемента, 21 - топливоза-боТнЗка; 22 - перепускной клапан 23 - вал; 24- крышка поДШ«™£ 26- насос ручной подкачки топлива; 32 - магнитный клапан, 34 - факельные

свечи; 42 — тройник



насос 10 высокого давления, топливоподканивающий насос 12 низкого давления, муфта 2 опережения впрыскивания топлива, форсунки 5, расположенные в головках цилиндров, топливный бак 14 с фильтром 17 грубой очистки топлива, фильтр 3 тонкой очистки топлива, топлив'опроводы 8 и 7 низкого давления, топливопроводы 9 высокого давления, сливные топливопроводы 6, 4 и 1.

Привод насоса высокого давления осуществляется от распределительного вала дизеля с помощью зубчатой передачи. Вал 23 привода установлен в подшипниках, закрытых крышкой 24. При помощи автоматической муфты 2 опережения впрыскивания топлива он соединяется с кулачковым валом насоса, на заднем конце которого под крышкой 11 смонтирован всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля,

Взаимодействие механизмов и узлов топливной аппаратуры, а также циркуляция топлива в них происходят следующим образом. Топливоподкачивающий насос 12 низкого давления через топливопровод 13 засасывает топливо из бака 14 через фильтр 17 грубой очистки и нагнетает его под избыточным давлением по топливопроводу 8 в фильтр 3 тонкой очистки.

Из этого фильтра по топливопроводу 7 топливо поступает к


насосу высокого давления, откуда оно под большим давлением
по топливопроводам 9 подается в соответствии с порядком рабо
ты дизеля к его форсункам 5, через которые впрыскивается в ци
линдры. <

Так как насос низкого давления подает больше топлива, чем это необходимо для работы дизеля, то часть топлива, не использованного в насосе высокого давления, через перепускной клапан 22 по сливным топливопроводам 4 ж 1 отводится обратно в бак. Просочившееся через зазоры в деталях форсунок 5 топливо сливается в бак по сливным топливопроводам 6. При этом неиспользованное топливо обеспечивает смазывание и охлаждения деталей насоса и форсунки.

В дизелях семейства КамАЗ-740 (рис. 7.2, б) топливо из бака 40 под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом 27 низкого давления, проходит фильтры 43 грубой и 36 тонкой очистки.

По топливопроводам 41, 45, 28 и 37 магистрали низкого давления топливо поступает к насосу 29 высокого давления и от него по топливопроводам 25 высокого давления подается к форсункам 30 в соответствии с порядком работы дизеля. Неиспользованное топливо и попавший в систему воздух отводятся через перепускной клапан насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по сливным топливопроводам 35 и 38. Из форсунок лишнее топливо по топливопроводам 44 и 33 поступает в бак через тройник 42 и топливопровод 39.




7.3. Механизмы и узлы магистрали низкого давления
В магистраль низкого давления входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос низкого давления, насос для ручной подкачки топлива (см. рис. 7.2, б) и топливопроводы.

Топливный бак. У автомобилей МАЗ-5335, -5432 топливный бак 14 (см. рис. 7.2, а) изготовлен из листовой стали, установлен на кронштейн рамы с правой стороны и закреплен хомутами. Заправочный объем бака — 200 л. Бак имеет выдвижную заливную горловину с фильтрующей сеткой и герметичной пробкой. Пробка имеет двойной клапан для впуска и выпуска воздуха. В баке устанавливается фильтр предварительной (грубой) очистки топлива и датчик указателя уровня топлива. В нижней части бака имеется сливное отверстие, закрываемое пробкой.



Фильтр трубой очистки топлива. Фильтр грубой очистки топлива предназначен для предварительной очистки топлива. В автомобилях семейства МАЗ фильтр 17 размещается в топливном баке 14 (см. рис. 7.2, а) и состоит из корпуса с топливозаборной трубкой 21, крышки 16 и фильтрующего элемента 19, представляющего собой металлический каркас 20 с отверстиями, на который навит хлопчатобумажный шнур. Насосом низкого давления топливо из топливозаборной трубки 21 подается к фильтрующему элементу и, пройдя его, через штуцер 15 поступает в топливопровод 13 низкого давления.

В отличие от дизелей ЯМЗ топливные фильтры грубой очистки дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 имеют следующие конструктивные особенности.

Фильтр грубой очистки не имеет специального (хлопчатома-терчатого) фильтрующего элемента, а очистка топлива происходит при помощи фильтрующей сетки со специальным успокоителем масла, которые установлены в корпусе-стакане и прикреплены у автомобилей КамАЗ к лонжерону рамы, а у автомобилей ЗИЛ-4331 — к кронштейну топливного бака.

Фильтр тонкой очистки топлива. Фильтр тонкой очистки (рис. 7.3) служит для окончательной очистки топлива перед поступлением его в топливный насос высокого давления. Он состоит из корпуса 8, крышки 4 и фильтрующего элемента 3. Крышка с корпусом соединена болтом 5, который ввертывается в стержень 9. Герметичность соединения обеспечивается уплотнительной прокладкой.

На входе в фильтр имеется жиклер 6, через который часть (избыток) топлива отводится по сливному топливопроводу помимо фильтрующего элемента. Это предотвращает излишнее загрязнение фильтра и способствует непрерывной циркуляции топлива в магистрали низкого давления, что исключает попадание воздуха в магистраль высокого давления.



Рис. 7.3. Фильтр тонкой очистки топлива:


болт;

1 — пружина; 2 — каркас; 3 — фильтрующий элемент; 4 — крышка; 5 -6 — жиклер; 7, 10 — пробки; 8 — корпус; 9 — стержень

Сменный фильтрующий элемент 3 выполнен в виде стального каркаса 2, имеющего большое число отверстий. Каркас обмотан,, слоем ткани, поверх которой располагается слой фильтрующей массы, пропитанной специальным связывающим веществом. Наружная поверхность фильтрующего элемента обмотана марлевой лентой. К крышке 4 фильтрующий элемент поджимается пружиной 1. При работе насоса высокого давления топливо через жиклер 6 подается к фильтрующему элементу, проходит через него и попадает в полость между каркасом 2 и стержнем 9, откуда оно, поднимаясь вверх через канал в крышке 4, по топливопроводу поступает к насосу высокого давления. Для выпуска воздуха, попавшего в топливо при заполнении и прокачивании системы питания, служит отверстие в крышке, закрываемое пробкой 7. Отстой из фильтра выпускается через нижнее отверстие с резьбовой пробкой 10.

Топливный фильтр тонкой очистки дизелей КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 имеет следующие особенности. Фильтр тонкой очистки 36 (см. рис. 7.2) расположен выше других приборов системы питания, что способствует концентрации в нем воздуха, проникающего в фильтр при циркуляции топлива, и облегчает Сбрасывание в бак по сливному топливопроводу через жиклер с дополнительно установленным в нем клапаном, открывающимся при избыточном давлении 0,15...0,17 МПа Для повышения качества очистки топлива фильтр тонкой очистки снабжен двумя параллельно работающими сменными фильтрующими элементами, изготовленными из пакета специальной бумаги и установленными в одном сдвоенном корпусе.

Топливоподкачивающий насос низкого давления. Насос предназначен для подачи топлива из топливного бака к насосу высокого давления. Топливоподкачивающий насос поршневого типа приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала насоса высокого давления. На входе и выходе топлива в корпусе 1 (рис. 7.4, а) насоса установлены впускной 13 и выпускной 15 клапаны с пружинами 14 и 16. Поршень 19 приводится в движение через роликовый толкатель 3, состоящий из ролика 2, штока 5 и пружины 4, которая прижимает толкатель к эксцентрику 23 (рис. 7.4, б).

При движении поршня 19 вверх под давлением предварительно поступившего в насос топлива впускной клапан 13 закрывается, а выпускной клапан 15 открывается. При этом топливо из по лости А через перепускной канал 22 поступает в полость Б, объем которой вследствие перемещения поршня вверх увеличивается.

При движении поршня 7Рвниз (рис. 7.4, в) выпускной клапан 15 закрывается и топливо из полости Б нагнетается к выходному отверстию насоса, откуда через выпускной штуцер 17 поступает в фильтр тонкой очистки и затем к насосу высокого давления.

При этом из-за увеличения объема в полости А возникает разрежение, под действием которого открывается впускной клапан 13 (см. рис. 7.4, б) и в эту полость через отверстие впускного штуцера 7 (см. рис. 7.4, я) поступает новая порция топлива, и цикл работы насоса повторяется. При различных режимах работы дизеля постоянное давление в перепускном канале 22 (см. рис. 7.4, б) достигается переменным ходом поршня 19, обеспечиваемым специально подобранной пружиной 18. На режимах частичных нагрузок дизеля при малых расходах топлива в полости Б возникает давление и поршень 19 не совершает своего полного хода, поэтому шток 5 (см. рис. 7.4, а) толкателя частично перемещается вхолостую, вследствие чего подача топлива уменьшается.

Для предотвращения разжижения масла в картере насоса высокого давления топливо, просочившееся между штоком 5 и стенками отверстия его направляющей втулки 20, поступает обратно в полость впускного клапана 13 через дренажный канал 6.

На корпусе насоса низкого давления установлен насос ручной подкачки топлива, который служит для заполнения системы питания топливом и удаления из нее воздуха после проведения ремонтно-профилактических работ или длительной стоянки автомобиля. Насос состоит из цилиндра 11, поршня 8 со штоком 9 и рукоятки 10.

Для ручной подкачки топлива отвертывают рукоятку 10 с резьбового хвостовика 21 (см. рис. 7.4, в) и, действуя ею, как штоком в обычном поршневом насосе, нагнетают в магистраль топливо или удаляют из нее воздух. После окончания ручной подкачки рукоятку 10 навертывают на хвостовик 21 до плотного прилегания поршня к прокладке 12 (см. рис. 7.4, а), чтобы не допустить подсоса воздуха в систему питания через

насос ручной подкачки.

По сравнению с дизелями ЯМЗ-236М2 и -238М2 в дизелях КамАЗ-740, ЗИЛ-645 и Д-245.12 топливный насос низкого давления при наличии конструктивных изменений в устройстве отдельных узлов не имеет существенных различий по принципу действия.

Насос низкого давления дизеля КамАЗ-740 (рис. 7.5) работает следующим образом. При опускании толкателя 1 поршень 2 под действием пружины 3 движется вниз. При этом в полости А создается разрежение и впускной клапан 4, сжимая пружину, перепускает топливо в эту полость по топливопроводу от фильтра грубой

Рис. 7.4. Топливоподкачивающий насос низкого давления дизелей семейства ЯМЗ;



а — устройство; б — схема перепуска топлива; в — схема всасывания и нагнетания; 1 — корпус; 2 — ролик; 3 — толкатель; 4, 14, 16, 18 — пружины; 5, 9 — штоки; б — дренажный канал; 7, 17 — штуцеры; 8, 19 — поршни; 10 — рукоятка; 11 — цилиндр; 12 — прокладка; 13, 15 — соответственно впускной и выпускной клапаны; 20 — направляющая втулка; 21 — хвостовик; 22 — перепускной канал; 23 — эксцентрик; А, Б.— нагнетательные полости
Рис. 7.5. Схема тощшвоподкачивающего насоса дизеля КамАЗ-740:

1 — толкатель; 2 — поршень; 3 — пружина; 4 — впускной клапан; 5 — насос ручной подкачки; 6 — выпускной клапан; А, Б — полости соответственно всасывания и нагнетания

очистки. Одновременно топливо, находящееся в нагнетательной полости Б, вытесняется к топливному насосу высокого давления (ТНВД).


К топливному

насосу высокого

давления

При движении поршня 2 вверх под давлением предварительно поступившего топлива закрывается впускной клапан 4 и открывается выпускной клапан 6. В этом случае топливо из полости А через перепускной канал поступает в полость Б и при последующем перемещении поршня 2 вниз описанный цикл работы насоса повторяется.

К фланцу насоса низкого давления крепится насос 5 ручной подкачки топлива. В системе питания дизелей КамАЗ установлен второй насос ручной подкачки топлива аналогичного типа, который крепится через кронштейн к картеру сцепления. Этот насос позволяет подкачивать топливо без опрокидывания кабины, что создает значительные удобства при пуске двигателя, особенно в сложных условиях эксплуатации.



7.4. Механизмы и узлы магистрали высокого давления

К приборам питания магистрали высокого давления дизелей относятся топливный насос высокого давления, муфта опережения впрыскивания, форсунки и топливопроводы.



Топливный насос высокого давления. Для точного дозирования топлива и подачи его в определенный момент под высоким давлением к форсункам применяется топливный насос высокого давления. Наибольшее распространение на дизелях получили многосекционные насосы с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива.

По расположению секций насосы подразделяются на рядные и V-образные. Каждая секция топливного насоса обеспечивает работу одного из цилиндров дизеля, поэтому число секций работу одного из цилиндров дизеля, поэтому число секций топливного насоса определяется числом его цилиндров. Топливный насос дизеля Д-245.12 — рядный четырехсекционный, ЯМЗ-236М2 — рядный шестисекционный, дизелей ЯМЗ-238М2 и ЗИЛ-645 — рядный восьмисекционный, дизеля КамАЗ-740 — V-образный


восьмисекционный. Давление впрыскивания, создаваемого насосами, составляет 17,0... 18,5 МПа. Конструктивно топливные секции рядных насосов дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2, ЗИЛ-645 и Д-245.12 существенных различий не имеют. Типичным примером
конструкции рядного топливного насоса высокого давления является насос дизеля ЯМЗ-236М2 (рис. 7.6), состоящий из шести одинаковых секций. В нижней части корпуса 1 насоса на двух радиально-упорных шарикоподшипниках 20, уплотненных самоподжимными сальниками, установлен кулачковый вал 12 с шестерней 11. На кулачковом валу имеются профилированные кулачки 19'для каждой насосной секции и эксцентрик 14 для приведения в движение насоса низкого давления который крепится к привалочной плоскости 13 насоса высокого давления.В перегородке корпуса напротив каждого кулачка установлены роликовые толкатели 18. Оси роликов 15 своими концами входят в пазы корпуса насоса, предотвращая проворачивание толкателей. Насосные секции установлены в верхней части корпуса и крепятся винтами 29. Основной частью каждой насосной секции является плунжерная пара, состоящая из плунжера 6 и гильзы 35. Плунжерную пару изготавливают из хромомолибденовой стали и подвергают закалке до высокой твердости. После окончательной обработки подбором производят сборку плунжеров и гильз так, чтобы обеспечить в соединении зазор 0,0015...0,0020 мм. Этим достигается максимальная плотность сопряжения взаимодействующих деталей, обеспечивающих необходимое давление впрыскивания топлива.

Топливо к плунжерным парам подводится по каналу 36, а отводится по каналу 30, в соответственно ведущая и ведомая полумуфты; 24 — крышка; 25 — грузы; 27 — ось; 28, 39 — тарелки; 30 — отводящий канал; 31 — упор; 33 — нагнетательный клапан; 34 — седло; 35 — гильза; 36 — подводящий канал; 40 — болт регулировочныйпереднем конце которого под колпаком установлен перепускной клапан 5. Если давление в каналах превышает 0,16...0,17 МПа, то клапан открывается и перепускает часть топлива в бак. Попавший в каналы насоса воздух выпускается через отверстие, закрываемое пробкой 8. На торец гильзы 35

Рис. 7.6. Топливный насос высокого давления дизеля ЯМЗ-236М2:

1 — корпус насоса; 2, 29, 37 — винты; 3 — рейка; 4 — зубчатый венец; 5 — перепускной клапан; 6 — плунжер; 7 — штуцер; 8 — пробка; 9 — корпус регулятора; 10 — тяга; 11 — шестерня; 12 — кулачковый вал; 13 — привалочная плоскость; 14 — эксцентрик; 15 — ролик; 16 — поворотная втулка; 17 — выступы плунжера; 18 — толкатель; 19 — кулачки; 20 — подшипник; 21 — опорные пальцы; 22, 32, 38 — пружины; 23, 26 —притертой торцовой поверхностью опирается седло 34 нагнетательного клапана 33. Седло прижато к гильзе плунжера штуцером 7 через уплотнительную прокладку.

Нагнетательный клапан 33 состоит из головки с запорной конической фаской, разгрузочного пояска и хвостовика с прорезями для прохода топлива. Сверху на клапан установлена пружина 32, которая прижимает его к седлу. Верхний конец упирается в выступ упора 31.

При вращении кулачкового вала 12 насоса выступ кулачка 19 набегает на роликовый толкатель 18, который через болт 40 воздействует на плунжер 6 и перемещает его вверх. Когда выступ кулачка выходит из-под ролика толкателя, пружина 38, упирающаяся в тарелки 39 и 28, возвращает плунжер в первоначальное положение. Рейка 3 входит в зацепление с зубчатым венцом 4 поворотной втулки 16, надетой на гильзу, а в вертикальные пазы нижней части втулки входят выступы 17 плунжера.

При перемещении рейки 3 вдоль ее оси втулка 16 поворачивается на гильзе и, действуя на выступы 77плунжера, поворачивает его, в результате чего изменяется количество топлива, подаваемого к форсункам. Ход рейки ограничивается стопорным винтом 37, входящим в ее продольный паз. Задний конец рейки соединен с тягой 10 регулятора частоты вращения коленчатого вала, установленного в корпусе 9.

Выступающий из насоса передний конец рейки закрыт запломбированным колпачком, в который ввернут винт 2 ограничения мощности двигателя при обкатке автомобиля.

Для опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала в передней части насоса установлена центробежная муфта. Она состоит из ведущей 23 и ведомой 26 полумуфт. На ведомой полумуфте закреплены две оси 27 с установленными на них центробежными грузами 25, в вырезах которых размещены пружины 22, опирающиеся с одной стороны на оси 27, а с другой — на опорные пальцы 21 ведущей полумуфты 23. Механизм муфты в сборе закрыт крышкой 24, которая навернута на резьбу ведомой муфты.

На дизеле ЗИЛ-645 топливный насос высокого давления рядный восъмисекционный, создает давление впрыскивания до 18,5 МПа. Он установлен в развале блока цилиндров. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала через две пары зубчатых колес, упругую муфту привода и автоматическую муфту опережения впрыскивания.

Насосные секции топливного насоса так же, как у насоса дизелей ЯМЗ, плунжерного (золотникового) типа с постоянным ходом плунжера. Несмотря на отдельные конструктивные отличия насоса работа его секций принципиально не отличается от работы секций насоса дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2.

насоса осуществляется от коленчатого вала через две пары зубчатых колес, упругую муфту привода и автоматическую муфту опережения впрыскивания.

Насосные секции топливного насоса так же, как у насоса дизелей ЯМЗ, плунжерного (золотникового) типа с постоянным ходом плунжера. Несмотря на отдельные конструктивные отличия насоса работа его секций принципиально не отличается от работы секций насоса дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2.

На дизелях автомобилей КамАЗ устанавливают V-образные насосы высокого давления. Они располагаются в развале блока цилиндров и приводятся в действие от шестерени привода. В корпусе 1 насоса (рис. 7.7) установлен механизм 20 поворота плунжеров, соединенный с правой и левой рейками, которые действуют на плунжеры нагнетательных секций, расположенные в два ряда.

Рис. 7.7. Насос высокого давления с V-образным расположением секций: / — корпус насоса; 2 — ролик толкателя; 3 — толкатель; 4 — пята; 5 — тарелка; 6 — поворотная втулка; 7 — пружина толкателя; 8 — шайба; 9 — плунжер; 10, 11, 16 — прокладки; 12 — штифт; 13 — рейка; 14 — гильза; 15 — корпус секции насоса; 17 — нагнетательный клапан; 18 — рычаг; 19 — регулятор; 20 — механизм поворота плунжеров; 21 — насос ручной подкачки топлива; 22 — топливный насос низкого давления


В каждом ряду расположено по четыре нагнетательных секции, давление впрыскивания которых по сравнению с давлением впрыскивания дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2 увеличено и составляет (18+05) МПа. Секции насоса расположены под утлом 75° в два ряда, что повышает прочность кулачкового вала за счет уменьшения его длины, позволяет увеличить давление впрыскивания и повысить работоспособность плунжерных пар.

Каждая секция насоса состоит из корпуса 15, гильзы 14 с плунжером 9, поворотной втулки 6, нагнетательного клапана 17, прижатого штуцером к гильзе плунжера через ушготнительную прокладку 16. Положение гильзы 14 относительно корпуса 15 фиксируется штифтом 12. В нижней части гильза и корпус уплотняются прокладками 10 ж 11.

Так же, как и у дизелей ЯМЗ, топливные секции насоса плунжерного типа имеют постоянный ход плунжера. Плунжер приводится в движение от кулачкового вала насоса через ролик 2 толкателя 3. Пружина 7 толкателя в верхней части упирается в шайбу 8, а через тарелку 5 постоянно прижимает ролик 2 к кулачку. Толкатель от поворота фиксируется сухарем, выступ которого входит в паз корпуса насоса.

Начало подачи топлива регулируется установкой пяты 4 определенной толщины. При установке пяты большей толщины топливо будет подаваться раньше, меньшей толщины — позднее. Чтобы изменить количество подаваемого топлива, плунжер 9 поворачивается относительно гильзы 14 при помощи рейки 13 насоса, ко- , торая связана с поворотной втулкой 6.

Управление подачей топлива осуществляется из кабины водителя педалью, воздействующей с помощью тяг и рычага 18 па всережимный регулятор 19 частоты вращения коленчатого вала, расположенный в развале топливного насоса. На крышке регулятора 19 закреплен топливный насос 22 низкого давления и насос 21 ручной подкачки топлива.

Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установленного на дизелях ЯМЗ-236М2, -238М2, Д-245.12, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645, состоит из наполнения надплунжерного пространства топливом с частичным его перепуском, подачи топлива под давлением к форсункам, отсечки и перепуска его в сливной топливопровод. При работе двигателя рейка топливного насоса перемещается в соответствии с изменением подачи топлива, при этом одновременно поворачиваются плунжеры всех секций.

Ввиду того что все секции работают одинаково, рассмотрим работу насоса на примере одной из секций дизеля ЯМЗ-236М2. При движении плунжера 1 вниз (рис; 7.8, а) внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом из подводящего канала 10 корпуса 11 насоса. При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под



Рис. 7.8. Схема работы секции насоса высокого давления:



а — впуск (наполнение); б — начало подачи; в — конец подачи; / — плунжер; 2 — паз; 3 — выпускное отверстие; 4 — сливной канал; 5 — пружина; 6 — нагаетательшгШ-тклапан; 7 — разгрузочный поясок; 8 — надплунжерное про-странствоТ^— впускное отверстие; 10 — подводящий канал; 11 — корпус насоса; 12 — гильза; 13 — винтовая кромка

действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх (рис. 7.8, б), перепуская топливо обратно в подводящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает, и при 1,2... 1,8 МПа топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления (до 16,5+0'5 МПа), которое превышает давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 13 (рис. 7.8, в) плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко ' падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку 13 гшучжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает

увеличение объема топливопровода примерно на 70... 80 мм3. Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надежность работы форсунки.

Перемещение плунжера во втулке с момента закрытия впускного отверстия до момента открытия выпускного отверстия называется активным ходом плунжера, который в основном и определяет количество подаваемого топлива за цикл работы топливной секции.

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера /зубчатой рейкой. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

На рис. 7.9 показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

положение а — максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 1. В этом случае расстояние h от винтовой кромки 5 плунжера до выпускного отверстия 2 будет наибольшим;

положение б — промежуточная подача, так как при повороте плунжера по часовой стрелке расстояние h уменьшается и выпускное отверстие открывается раньше;

положение в — нулевая подача топлива. Плунжер повернут так, что его продольный паз 3 расположен напротив выпускного от-

Рис. 7.9. Схема изменения подачи топлива:



а — максимальная подача; б — промежуточная подача; в — нулевая подача; 1 — плунжер; 2 — выпускное отверстие; 3 — продольный паз; 4 — впускное отверстие; 5 — винтовая кромка; h — расстояние от впускного отверстия до винтовой

кромки плунжера версия 2 (А = 0), в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается.

Момент начала подачи топлива каждой секцией по углу поворота коленчатого вала изменяют регулировочным болтом 40 (см. рис. 7.6) с контргайкой, ввернутым в толкатель. При вывертывании болта верхний торец плунжера раньше перекрывает впускное отверстие 4 (см. рис. 7.9) гильзы и топливо раньше подается к форсунке, т. е. угол начала подачи топлива увеличивается. При ввертывании болта в толкатель этот угол уменьшается и топливо к форсунке подается с запаздыванием.

Муфта опережения впрыскивания. За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот и топливо из секций топливного насоса высокого давления подается в цилиндры дизеля в соответствии с порядком его работы. Для изменения момента начала подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала служит муфта опережения впрыскивания топт лива, которая дополнительно поворачивает кулачковый вал относительно вала привода топливного насоса, обеспечивая тем самым углы опережения впрыскивания, близкие к оптимальным.

Механизм опережения впрыскивания дизелей ЯМЗ имеет две полумуфты, установленные в корпусе 5 (рис. 7.10, а): ведущую 6 и ведомую 10. Ведущая полумуфта надета на ступицу ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться, а ведомая полумуфта жестко закреплена на кулачковом валу 11 насоса. Ведущая полумуфта через промежуточные детали 2, 3 и 4 соединена с валом ) привода. Между полумуфтами расположены два одинаковых груза установленных на осях 8 ведомой полумуфты, а своим криволинейным вырезом грузы охватывают опорные пальцы 12 ведущей полумуфты. Между осями 8 и опорными пальцами 12 враспор установлены пружины 9, которые, стремясь увеличить расстояние между ними, поворачивают одну полумуфту относительно другой. В этом случае (рис. 7.10, б, I) грузы 7 смещаются к центру механизма, а ведомая полумуфта занимает исходное положение относительно ведущей.

В основу работы муфты положен принцип использования центробежных сил грузов. При вращении ведущей полумуфты ее опор- , ные пальцы 72 давят на криволинейные вырезы грузов 7S которые передают усилие осям 8 ведомой полумуфты, и образуется пара сил, вращающая кулачковый вал 11 насоса высокого давления.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала дизеля возрастают центробежные силы, действующие на грузы. Под действием этих сил преодолевается противодействие пружин 9 и грузы 7 расходятся (см. рис. 7.10, б, II). При этом грузы, полумуфты и таким образом



РиС. 7.10. Муфта опережения впрыскивания топлива:



а — устройство; б — схема работы; в — детали муфты; 7 — вал привода; 2, 3, 4 — промежуточные детали вала привода; 5 — корпус муфты; 6, 10 — соответственно ведущая и ведомая полумуфты; 7 — грузы; 8 — оси; 9 — пружины; 11 — кулачковый вал; 12 — опорные пальцы; 7, // — грузы 7 смещаются к центру и от центра соответственно

происходит угловое смещение кулачкового вала насоса (по направлению вращения) относительно вала привода насоса (показано стрелками). Следовательно, угол опережения впрыскивания топлива увеличивается.

При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежная сила грузов уменьшается, и под действием пружин ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в сторону, противоположную вращению кулачкового вала насоса, в результате чего угол опережения впрыскивания топлива уменьшается.

Максимальный угол опережения впрыскивания, который обеспечивается муфтой, составляет 6... 8° по углу поворота кулачкового вала насоса относительно приводного вала и 10... 14° по углу поворота кулачкового вала относительно угла поворота коленчатого вала.

Муфты опережения впрыскивания топлива дизелей КамАЗ-740, ЗИЛ-645 и Д-245.12 также, как и муфты опережения впрыскивания топлива дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2, — автоматические, с

центробежными механизмами. Они состоят из ведущих и ведомых полумуфт, связанных друг с другом через подвижные детали с упругими элементами. Принцип работы их такой же, как у муфты опережения впрыскивания дизелей ЯМЗ.



Форсунки. Для впрыскивания и распыления топлива, а также для распределения его частиц по объему камеры сгорания служит форсунка. Основным конструктивным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или несколько выходных (сопловых) отверстий, формирующих факел впрыскиваемого топлива. В современных четырехтактных дизелях применяют форсунки закрытого типа, сопловые (распыливающие) отверстия которых закрываются запорной иглой, поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период впрыскивания топлива.

Форсунки закрытого типа по конструкции запорного устройства распылителей подразделяются на бесштифтовые и штифтовые.

У бесштифтовых форсунок (рис. 7.11, а) конец запорной иглы 2 представляет собой конус, отделяющий сопловые отверстия от топливопровода высокого давления. Распылители 7 таких форсунок обычно имеют несколько сопловых отверстий, расположение которых зависит от формы камеры сгорания. Бесштифтовые форсунки с несколькими сопловыми отверстиями устанавливают обычно на дизелях с неразделенными камерами сгорания, где недостаточное вихревое движение воздуха восполняется хорошим распыливанием топлива форсункой.

У штифтовых форсунок (рис. 7.11, б) на конце запорной иглы 2 имеется фасонный штифт, входящий в сопловое отверстие распылителя 1, что придает струе распыленного топлива конусооб-разность и строго определенную направленность. Такие форсунки чаще всего применяют в дизелях с разделенными камерами сгорания.

На дизелях ЯМЗ-236М2, -238М2, Д-245.12, КамАЗ-740 и ЗИЛ-645 применяются бесштифтовые форсунки закрытого типа с гидравлическим подъемом иглы и фиксированным распылителем.

У дизелей семейства ЯМЗ к корпусу 6 форсунки (см. рис. 7.11, а) гайкой 4 крепится многодырчатый распылитель установленной в нем запорной иглой 2. Игла и распылитель представляют собой особо точную (прецизионную) пару, заменять их следует только комплектно, д

Подъем иглы в распЬшителе 1, равный 0,28...0,38 мм, ограничивается упором ее в торцовую поверхность корпуса 6 форсунки. В нижней части распылителя имеются четыре отверстия диаметром 0,34 мм. Доступ топлива к ним перекрывается при посадке запорного конуса иглы на конус седла распылителя.

Положение распылителя относительно корпуса форсунки фиксируется двумя штифтами 5, благодаря чему струи топлива в ка мере сгорания имеют определенное направление. Запорная игла 2 прижимается к седлу распылителя / пружиной 7, которая установлена внутри фасонной гайки 9, нижней частью ввернутой в корпус 6 форсунки. Верхний конец пружины упирается в заплечики регулировочного винта 12, ввернутого в фасонную гайку 9. Нижний конец пружины передает усилие хвостовику запорной иглы через штангу 21 с напрессованной на нее тарелкой 20 и шарик 23, запрессованный в отверстие нижнего торца штанги.

Рис. 7-11 .Форсунка дизелей ЯМЗ (а), штифтовый распылитель (б) и схема

работы (в) форсунки:

1 —. распылитель; 2 — запорная игла; 3 — стакан; 4, 9 — гайки; 5 - штифт; 6 — корпус форсунки; 7 — пружина; 8 — прокладка; 10 — шпилька; // — скоба; 12 — винт регулировочный; 13 — контргайка; 14 — колпак; 15 — полый болт; 16 — уплотнитель; 17 — штуцер; 18 — сетчатый фильтр; 19 — втулка; 20 — тарелка; 21 — штанга; 22 — наклонный канал корпуса; 23 — шарик; 24 — боковой канал распылителя; 25 — кольцевая полость
Необходимый натяг пружины, определяющий давление впрыскивания топлива, устанавливается регулировочным винтом 12, фиксируемым контргайкой 13. Увеличение натяга пружины приводит к запаздыванию впрыскивания, уменьшение — к опережению впрыскивания.

Сверху форсунка закрыта колпаком 14, навернутым на верхнюю часть гайки 9 до упора в верхний торец корпуса 6 форсунки через прокладку 8. В днище колпака имеется резьбовое отверстие для полого болта /5 крепления сливного топливопровода. Для подвода топлива служит штуцер 17 с втулкой 19, в котором расположен сетчатый фильтр 18.

При помощи резинового уплотнителя бштуцер 77 выводится на боковую сторону головки цилиндров, где к нему присоединяется топливопровод от насоса высокого давления.

В головке цилиндров форсунка устанавливается в латунном стакане 3, а ее сопловые отверстия выходят в полость камеры сгорания. Сверху форсунка закреплена шпилькой 10 с помощью скобы 11с лапками, опирающимися на буртик колпака 14 форсунки.



Работа форсунки заключается в следующем: из насоса высокого давления топливо подается к штуцеру 17(см. рис. 7.11, а), пройдя сетчатый фильтр 18, топливо по наклонному каналу 22 в корпусе 6 поступает в кольцевую выточку, выполненную на торце распылителя. Из кольцевой выточки топливо по трем боковым каналам 24 поступает в кольцевую полость 25 распылителя, расположенную под пояском утолщенной части иглы. Давление топлива передается на запорный конус и поясок утолщенной части иглы.

Сопловые отверстия распылителя открываются (рис. 7.11, в) в тот момент, когда давление топлива под пояском утолщенной части и запорного конуса иглы 2 превышает давление пружины 7. При этом игла перемещается вверх и происходит впрыскивание топлива. В момент, когда в секции насоса происходит отсечка подачи топлива, давление в топливопроводе падает и игла под действием пружины резко закрывает сопловые отверстия, что предотвращает подтекание топлива после завершения процесса впрыскивания.

Под действием высокого давления часть топлива через плунжерную пару распылителя просачивается в верхнюю часть форсунки, откуда оно отводится в бак через полый болт 15 ж сливной . топливопровод. На дизеле ЗИЛ-645 (рис. 7-12) установлена форсунка, распылитель которой имеет два сопловых ртверстия диаметром 0,45 мм. При установке форсунки в головке блока эти отверстия строго фиксируются относительно камеры сгорания.

Форсунка состоит из корпуса 1 с щелевидным фильтром 2, проставки 6 с наклонными отверстиями, корпуса 7 распылителя с запорной иглой 10, гайки 8, штанги 12 с тарелкой 4 и пружиной 5, регулировочного винта 13. Относительное положение корпуса 1 форсунки, проставки и корпуса распылителя фиксируется установочными штифтами 11. Щелевой фильтр представляет собой металлический стержень, по образующей которого нанесены углубления до 2...3 мкм.

При работе форсунки топливо от насоса высокого давления подается к щелевидному фильтру 2, откуда оно по каналам в корпусе 1, проставке 6 и корпусе распылителя поступает под запорную иглу 10. В результате наличия кольцевой полости 9 давление топлива, нагнетаемое в форсунке, действует на запорную иглу. Когда это давление достигнет 18,5 МПа, игла преодолевает усилие пружины 5 и поднимается с седла — происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания.

Рис. 7.12. Форсунка дизеля ЗИЛ-645:



1 — корпус форсунки; 2 — фильтр; 3 — уплотни-тельное кольцо; 4 — тарелка; 5 — пружина; 6 — проставка; 7 — корпус распылителя; 8— гайка; 9 — .кольцевая полость; 10 — запорная игла; 11 — штифт; 12 — штанга; 13 — регулировочный винт
Давление начала впрыскивания регулируется винтом 13, изменяющим предварительный натяг пружины. При этом подъем запорной иглы 10 составляет 0,25 мм и ограничивается штангой 12. Некоторое количество топлива, неизбежно просачивающееся вверх между иглой и распылителем, поступает в пространство над штангой 12, а затем через отверстие в регулировочном винте 13 поступает к штуцеру сливного топливопровода. На головке цилиндров форсунка устанавливается в специальном стакане и закрепляется скобой. Ее уплотнение в стакане от попадания воды и грязи осуществляется при помощи кольца 3. На дизелях Д-245.12 применяются форсунки закрытого типа, штанговые с гидравлическим подъемом иглы. Форсунка имеет фиксированный распылитель с пятью отверстиями. Давление начала впрыскивания составляет 17,5... 18,2 МПа. По устройству они не имеют существенных отличий от форсунок дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2. На дизелях КамАЗ- 740 установлена форсунка закрытого типа с многодырчатым распылителем и гидравлическим подъемом иглы.

Давление начала подъема иглы составляет 18,0... 18,5 МПа. По принципу действия она не отличается от описанных выше форсунок дизелей ЯМЗ и ЗИЛ-645, но имеет некоторые конструктивные отличия в устройстве отдельных узлов. Существенным является то, что регулировка форсунки на давление впрыскивания осуществляется не регулировочным винтом, а шайбами, установленными под пружину. При увеличении общей толщины регулировочных шайб давление повышается, при уменьшении — понижается. Изменение общей толщины шайб на 0,05 мм приводит к изменению давления начала подъема иглы на 0,3...0j4 МПа.




7.5. Регуляторы частоты вращения коленчатого вала
Автомобильные дизели работают при переменных нагрузках и частотах вращения коленчатого вала. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала дизеля зависят от скорости движения автомобиля, массы перевозимого им груза и сопротивления дороги. Для повышения эффективности работы в таких условиях на дизели устанавливаются регуляторы частоты вращения коленчатого вала, которые позволяют автоматически поддерживать заданную скорость движения автомобиля и повышают срок службы дизелей.

В дизелях, как правило, применяют центробежные регуляторы, которые подразделяют на всережимные и двухрежимные. Первые обеспечивают устойчивую работу дизеля на всех задаваемых скоростных режимах, включая минимальную частоту вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу, и ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала; вторые поддерживают минимально устойчивое вращение коленчатого вала на холостом ходу и ограничивают его максимальную частоту вращения, т. е. действуют на двух предельных скоростных режимах работы двигателя.



Всережимные регуляторы. На четырехтактных дизелях ЯМЗ-236М2 -238М2 (рис. 7.13), атакже на дизелях КамАЗ-740, Д-245.12 устанавливают всережимные регуляторы, которые в зависимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют количество подаваемого топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого ь вала, заданную положением рычага управления или степенью нажатия на педаль подачи топлива. Регуляторы обеспечивают также увеличение подачи топлива при пуске двигателя, поддерживают минимально устойчивую и ограничивают максимальную частоту вращения коленчатого вала.

В корпусе 1 регулятора (рис. 7,13, а) на шарикоподшипниках 2 установлен вал 16 регулятора, приводимый во вращение от кулачкового вала 18 топливного насоса при помощи повышающей передачи, состоящей из ведущего 17л ведомого 75зубчатых колес.




Рис. 7.13. Всережимный центробежный регулятор дизелей ЯМЗ:

а — устройство; б, в — схемы работы регулятора соответственно при малой частоте вращения коленчатого вала, частичных и полных нагрузках; 1 — корпус регулятора; 2 — шарикоподшипник; 3 — тяга; 4 — стартовая пружина; 5 — вал рычага управления; 6 — двуплечий рычаг; 7, 8 — рычаги управления подачей топлива; 9 — силовая пружина; 10 — промежуточный рычаг; 11 — скоба; 12 — упорная пята; 13 — муфта; 14 — центробежные грузы; 15, .J7 — соответственно ведомое и ведущее зубчатые колеса; 16 — вал s регулятора; 18 — вал топливного насоса; 19 — рейка; 20, 22, 25 — ограничительные болты; 21 — ось; 23, 29 — регулировочные винты; 24 — пробка; 26 — корректор подачи топлива; 27 —силовой рычаг; 28 — кулиса выключения подачи топлива

При переходе на нагрузочные режимы работы дизеля необходимая частота вращения коленчатого вала устанавливается нажатием на педаль управления подачей топлива. В этом случае рычаг 8 (рис. 7.13, в), поворачиваясь совместно с валом 5 на некоторый угол, воздействует на промежуточный рычаг 10, который растягивает силовую пружину 9. Под действием усилия пружины на двуплечий рычаг брейка 19 перемещается в сторону увеличения подачи топлива и частота вращения коленчатого вала дизеля возрастает до тех пор, пока центробежная сила грузов 14 не уравновесит силу натяжения пружины Р.

Установившаяся частота вращения коленчатого вала дизеля поддерживается регулятором автоматически следующим образом. При уменьшении нагрузки на дизель топливо продолжает поступать в цилиндры в том же количестве, в результате чего частота вращения коленчатого вала и центробежная сила грузов 14увели-чиваются. Грузы расходятся на больший угол и, действуя через рычажную систему, перемещают рейку 19 в сторону уменьшения подачи топлива до момента равенства усилия пружины 9 и центробежной силы грузов 14; при этом восстанавливается заданный скоростной режим.

При увеличении нагрузки и прежнем количестве подаваемого топлива частота вращения коленчатого вала понижается, в результате чего центробежная сила грузов 14 уменьшается и они сходятся. При этом пружина 9, воздействуя через рычажную систему, перемещает рейку 19 в сторону увеличения подачи топлива до момента восстановления заданного скоростного режима.

В условиях эксплуатации возможны также перегрузки дизеля, в этом случае поддерживание заданного скоростного режима без переключения передач будет происходить до тех пор, пока головка болта 25 не упрется в вал 5 рычагов 8 ж 10. При дальнейшем возрастании нагрузки частота вращения коленчатого вала будет уменьшаться. В этом случае поддержание нарушенного скоростного режима может быть достигнуто включением понижающей передачи в коробке передач.

Дизель останавливают из кабины водителя при помощи кнопки «Стоп», которая тросом соединяется со скобой 11 (см. рис. 7.13, а). При этом скоба и связанная с ней кулиса 28 (см. рис. 7.13, б) выключения подачи топлива перемещаются в нижнее крайнее положение, а рычаг 7 поворачивается относительно пальца, установленного в упорной пяте 12, по часовой стрелке и своим верхним плечом выдвигает рейку 19 до упора вправо, подача топлива прекращается.

При эксплуатации дизелей максимальную частоту вращения коленчатого вала ограничивают болтом 20, а ход кулисы — вин том 29 {см. рис, 7.13, в). Номинальную (часовую) подачу топлива насосом регулируют болтом 25. Эту регулировку выполняют на специальном стенде.

На дизелях семейства КамА3 всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала установлен в развале насоса высокого давления. К корпусу регулятора крепится крышка, на которой смонтированы регулировочные устройства, рычаги управления 18 (см. рис. 7.7) подачей топлива и остановки двигателя. По принципу работы регулятор всережимный, прямого действия, с передачей центробежной силы грузов через систему рычагов и рейку непосредственно плунжерным парам. Необходимая частота вращения коленчатого вала дизеля задается натяжением пружины регулятора при помощи рычага, соединенного с педалью подачи топлива. Для каждого натяжения пружины при заданной частоте вращения коленчатого вала устанавливается равновесие между центробежной силой грузов и приведенной к оси регулятора силой натяжения пружины. Таким образом, работа регулятора дизелей КамАЗ принципиально не отличается от работы регулятора дизелей ЯМЗ, однако общая компоновочная схема, а также отдельные детали и узлы указанных регуляторов конструктивно отличаются друг от друга.

Двухрежимные регуляторы. Центробежные двухрежимные регуляторы, устанавливаемые на дизелях автомобилей ЗИЛ-4331, -433360 и их модификациях, представляют собой систему, состоящую из грузов, пружин и рычагов, связанных с рейкой топливного насоса высокого давления. При этом механизм регулятора соединен с рейкой топливного насоса при помощи рычага, связанного одновременно и с тягой педали подачи топлива, на которую воздействует водитель.

Двухрежимный регулятор дизеля ЗИЛ-645 автоматически обеспечивает его устойчивую работу на холостом ходу в диапазоне 600...650 об/мин и ограничивает максимальную частоту вращения коленчатого вала в диапазоне 2800...2850 об/мин.

Типовая схема устройства и работы двухрежимного регулятора дизеля представлена на рис. 7.14. Регулятор включает две последовательно действующие системы, одна из которых регулирует режим минимальной частоты, обеспечивая устойчивую работу на, холостом ходу, а другая ограничивает в заданных пределах максимальную частоту вращения коленчатого вала дизеля.

На кулачковом валу 11 топливного насоса высокого давления при помощи гайки закреплен корпус 9. На наружной поверхности корпуса 9 установлена крестовина, на осях 14 которой свободно посажены два цилиндрических пустотелых груза 10, связанных с рычагами 19, Внутри каждого груза размещены слабая наружная пружина 13 холостого хода, две внутренние жесткие пружины 16 ограничения максимальной частоты вращения, пружина 77, размешенная в стакане 18, и регулировочная гайка 15. Грузы с пружинами называются чувствительным элементом регулятора, который через систему рычагов и муфту 7 передает усилие на рейку 2 насоса.



Рис. 7.14. Типовая схема двухрежимного регулятора дизеля: / - винт регулировочный; 2 - рейка; 3 - пружина рейки; 4 - двуплечий рычаг 5 - кулиса; 6 - рычаг управления подачей топлива; 7- муфта; 8 - направляющая муфты; 9 - корпус регулятора; 10 - грузы; 11 - вал топливного120-насоса-тарелка пружины; 13 - пружина холостого хода; 14 — ось крестовины; 15 -'гайка регулировочная; 16 - пружина ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала; 17 - пружина корректора; 18 - стакан корректора; 19 — рычаги грузов; /, // — положения максимальной и минимальной полачи топлива соответственно; Н — величина перемещения рычагов



Работа двухрежимного регулятора заключается в следующем. Перед пуском дизеля двуплечий рычаг 6 подачи топлива устанавливают на максимальную подачу /; при этом кулиса 5 опускается вниз, а рейка 2 насоса регулировочным винтом / соприкасается с упором. При помощи этого винта регулируется пусковая подача топлива, которая в 1,5 —2 раза больше, чем максимальная цикловая подача топлива.

Во время пуска дизеля грузы 10 под действием центробежных сил расходятся, сжимая пружину /? холостого хода. При этом рычаги 19 по направляющей 8 перемещают муфту 7 влево, которая через двуплечий рычаг 4 выдвигает рейку 2 насоса вправо, уменьшая подачу топлива и снижая частоту вращения коленчатого вала. При этом сжатая пружина J обеспечивает обратное перемещение кулисы 5 в рычаге 4. Ограничение частоты вращения достигается в результате того, что центробежные силы грузов оказываются недостаточными, чтобы преодолеть дополнительное усилие внутренних пружин 16 и 17. При уменьшении частоты вращения усилие пружины 13 холостого хода становится больше центробежных сил, грузы if опускаются и муфта 7 через двуплечий рычаг 4 перемещает рейку в направлении увеличения подачи топлива. Следовательно, первая система двухрежимного регулятора обеспечивает устойчивую работу дизеля при частотах вращения коленчатого вала на холостом ходу. При этом массы грузов и затяжку гайкой 15 слабой пружины 13 холостого хода подбирают так, чтобы равновесие системы, характеризующееся равенством приведенной к муфте центробежной силы и силы затяжки пружины, имело место в указанных диапазонах частоты вращения коленчатого вала.

При переходе на нагрузочные режимы дизеля регулятор практически отключается, а необходимая частота вращения коленчатого вала обеспечивается рычагом 6, связанным с педалью подачи топлива. Максимальная цикловая подача топлива ограничивается упорным винтом, ввернутым в корпус регулятора. Например, при увеличении частоты ращения коленчатого вала перестановкой рычага б подачи топлива в положение //или одно из промежуточных положений грузы 10 расходятся, сжимая слабую пружину 13 холостого хода. Достигнув тарелки 12 жесткой пружины 17, дальнейшее перемещение грузов прекращается. Это связано с тем, что центробежной силы грузов будет недостаточно для дополнительного преодоления силы предварительной затяжки пружин 16 и 17. В результате этого регулятор выключается и режим работы дизеля регулируется только педалью подачи топлива. Массу грузов и затяжку жестких пружин 16 и 17 подбирают так, чтобы эта система находилась в равновесии при максимальной частоте вращения v коленчатого вала.

Наряду с этим для корректировки подачи топлива на переходных режимах работы дизеля в регуляторах используют пружинные корректоры подачи топлива, состоящие из стакана 18, жесткой пружины 17 и тарелки 12.

Принцип работы корректора состоит в том, что при уменьшении нагрузки на дизель центробежные силы грузов преодолевают силы затяжки жестких пружин 16 и 17, а также слабой пружины 13 холостого хода, и тарелка 12 садится на стакан 18. В результате этого

рычаги 19 грузов перемещаются на небольшую величину Н, отклоняя при этом через муфту 7 двуплечий рычаг 4 с рейкой 2 в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, вторая система двухрежимного регулятора обеспечивает ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала на переходных режимах работы дизеля, не допуская его отказа, даже при резком уменьшении нагрузки.



7.6. Турбонаддув в дизелях

Для повышения литровой мощности дизелей используют наддув, т.е. подачу заряда воздуха в цилиндр под давлением.

Для наддува дизели ЯМЗ-238НБ, -240Н, -240П, Д-245.12 и другие оборудуют турбокомпрессором, использующим энергию отработавших газов. Увеличивая наполнение цилиндров воздухом, турбокомпрессор повышает эффективность сгорания одновременно увеличенной дозы впрыскиваемого топлива. Это дает возможность повысить эффективную мощность дизеля на 20... 30 %. Однако наддув увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.

Турбокомпрессор дизелей обычно представляет собой объединение газовой турбины, приводимой во вращение потоком отработавших газов, и центробежного компрессора, обеспечивающего создание избыточного давления воздуха. Оба агрегата имеют один общий роторный вал, установленный в бронзовых подшип- < никах. Во время такта впуска дизеля сжатый компрессором воздух нагнетается в его цилиндры обычно под давлением 0,10...0,20 МПа.

Турбокомпрессор (рис. 7.15) состоит из газовой турбины 6 и центробежного компрессора 4. На роторном валу 7 с одной сторо ны закреплено рабочее колесо 9 газовой турбины 6, а с другой — рабочее колесо 5 компрессора 4.

Отработавшие газы (пунктирные стрелки), движущиеся по выпускному газопроводу 2, вращают рабочее колесо 9 турбины с большой частотой (30000...40000 об/мин), а затем они отводятся по газопроводу 3 в трубу глушителя.

Одновременно с рабочим колесом 9 турбины вращается рабочее колесо 5 компрессора, которое через воздухоочиститель засасывает воздух (сплошные стрелки), сжимает его и под давлением нагнетает через впускной газопровод 1 в цилиндры 8 дизеля.

По степени повышения давления наддув разделяют на низкий — с давлением воздуха на впуске до 0,15 МПа, средний — до 0,20 МПа и высокий — свыше 0,20 МПа.





Рис. 7.15. Схема турбокомпрессора:



1 — газопровод впускной; 2 — газопровод выпускной; 3 — газопровод, идущий к глушителю; 4 — компрессор; 5 — рабочее колесо компрессора; 6 — газовая турбина; 7 — вал ротора; 8 ^ Цилиндр дизеля; 9 — рабочее колесо турбины

Контрольные вопросы

  1. Из каких приборов и узлов состоит система питания дизеля?

  2. В чем принципиальная разница в процессах смесеобразования дизелей карбюраторного двигателя?

  3. Для чего предназначается топливоподкачивающий насос? Каков принцип его работы?

  4. Как работают топливные секции насоса высокого давления?

  5. Для чего необходима муфта опережения впрыскивания топлива?

  6. Какова разница в принципах действия всережимного и двухрежимного регуляторов частоты вращения коленчатого вала дизелей?

  7. Каковы назначение турбонаддува в дизелях и его влияние на срок службы дизеля?




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница