Как питается Дизель

Система питания дизелей своеобразна, сложна, но по-своему интересна, а с учётом распространённости дизельной техники знание её устройства становится не просто гордостью, а необходимым условием профессионализма для каждого автомеханика и инженера.

Назначение дизельной системы питания:

— подает очищенный воздух в цилиндры двигателя;

— подает мелкораспыленное топливо в цилиндр в строго определенный момент и определенное кол-во;

— выпускает отработанные газы.

Топливо для дизелей:

Дл - дизельное летнее- используется при температуре выше 0оС ;

Дз- дизельное зимнее- до -30 градусов;

Да— арктическое- ниже -30 градусов.

Цетановое число топлива характеризует воспламеняемость топлива.

Вязкость — способность распыливаться, смазывать прецизионные пары.

Температура застывания — должна быть ниже t окружающей среды.

Чистота — требования выше чем для карбюраторных двигателей так как в системе много прецизионных пар (обработанных с высокой степенью точности и чистоты поверхности).

Общее устройство:

Топливный бак — резервуар для топлива.

Фильтр грубой очистки (ФГО) – очистка от примесей, отстой воды.

Насос низкого давления — создает давление 1,5-1,7 кг/см2, перекачивает его через фильтры и подает к насосу высокого давления (ТНВД). Привод от кулачка вала ТНВД.

Фильтр тонкой очистки (ФТО) — окончательно очищает топливо от примесей и отстаивается вода.

Форсунка— распыливает топливо в цилиндры под высоким давлением.

Топливопроводы — высокого давления до 200 кг/см2 после ТНВД. Поэтому изготовлены из толстостенной стальной трубки, прижимаются накидными гайками через шайбы с конусными гнездами штуцеров.

Воздухоочиститель – очищает до 99% пыли.

Турбонаддув — увеличивает мощность двигателя за счет принудительного накачивания воздуха в цилиндры под давлением 2 кг/см2 за счет компрессора, приводимого в движение отработанными газами.

Топливный насос высокого давления — сжимает топливо до 200 кг/см2, подает в цилиндры через форсунки в определенный момент и определенное количество.

Всережимный регулятор — поддерживает заранее заданные обороты коленчатого вала (в небольших пределах) изменяя количество подаваемого топлива. Например, водитель педалью установил 2000 оборотов/минуту → нагрузка упала (автомобиль пошел под небольшой уклон) → обороты возросли → регулятор помимо водителя повернет плунжеры на уменьшение подачи топлива → обороты снова станут 2000. Он реагирует на очень небольшое изменение оборотов и поддерживает равномерное движение автомобиля.

Путь топлива(рис. 1) — бак 12 → ФГО 11→ Т ННД 10 → ФТО 9 → ТНВД 7 → форсунки 4. Топливо просочившееся в форсунках и из перепускного канала ТНВД попадает в ФТО или в бак.

Рис. 1. Схема системы питания дизеля Д-245:

1 – воздушный фильтр; 2 — турбокомпрессор; 3 – глушитель; 4— форсунка;

5 – выпускной трубопровод; 6— топливопровод высокого давления; 7 – топливный насос высокого давления; 8 – топлипровод низкого давления; 9 – фильтр тонкой очистки;

10 – подкачивающий насос низкого давления; 11 – фильтр грубой очистки топлива; 12 – топливный бак; 13 – поршень; 14 – впускной клапан; 15 – топливопровод перепуска излишнего топлива; К – компрессор; Т – турбина

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

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается 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. Камеры сгорания устроены так, что бы обеспечивалось завихрение воздуха для лучшего смесеобразования. 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.

В настоящее время применяют в основном вспомогательные вихре­вые камеры сгорания (рис. 2, а, б). Ось соединительной горловины направлена по касательной к внутренней поверхности сферической или цилиндрической ос­новной камеры сгорания. Поэтому в основной камере создается направленное вихревое движение заряда. Скорость движения заряда сост. 100...200м/с. Топли­во впрыскивается распылителем. Движущимся зарядом топливо отжимается к стенке вихревой камеры, т.е. имеет место элемент пристеночного смесеобразо­вания. Нижняя часть вихревой камеры имеет высокую температуру. Воздух, протекая через горловину, дополнительно нагревается (температура горловины 600...650°), так же как и топливо. Все это способствует ин­тенсивному смесеобразованию. В вихревую камеру подается вся пор­ция топлива и здесь создается обо­гащенная смесь, полное сгорание топлива невозможно. В результате повышения давления в вихревой камере горящий заряд перетекает в основную камеру, где сосредоточе­на основная часть воздуха. Здесь происходит быстрое и полное дого­рание топлива. В отличие от вихревой камеры, предкамера (вспомогательная камера) имеет относительно меньшие объем и сечение горловины (рис. 2, в, г). Это вызывает повышенные потери при перетекании. Направление осей отверстий, соединяю­щих цилиндр с предкамерой, обеспечивает беспорядочное движение заряда в по­следней во время такта сжатия, скорости перетекания достигают 300 м/с. Впры­скивание топлива осуществляется навстречу движению заряда, поступающего из цилиндра. В предкамере наступает быстрое, но неполное сгорание обогащенной смеси, давление в ней быстро возрастает, начинается перетекание горящего за­ряда в основную полость, где благодаря интенсивному перемешиванию топливо быстро и полностью сгорает.

Общее устройство: В отличие от карбюраторного двигателя топ­ливо подается в цилиндры дизеля под большим давлением и в оп­ределенной дозе. Поэтому система питания дизеля включает в себя агрегаты высокого давления: топливный насос и форсунки, имею­щие трущиеся пары деталей с весьма малым зазором. В связи с этим к очистке топлива от механических примесей предъявляют высокие требования, а топливо перед заправкой должно отстаиваться.

На рис. 1 показаны агрегаты системы питания дизеля Д-245. Во время работы двигателя топливо из топливного бака 12 засасывается и топливоподкачивающим насосом 10 через фильтр 11 грубой очистки отделяются крупные механические примеси. Далее топливо подаётся подкачивающим насосом через фильтр 9 тонкой очистки в топливный насос 7 высокого давления. Последний подает топливо через топливопровод 6 под большим давлением к форсункам 4, которые впрыскивают его в распыленном состоянии в камеру сгорания.

Топливный бак состоит из двух штампованных и свар­ных половин из листовой стали. (Внутри бака вварены перегород­ки, придающие ему необходимую жесткость. В нижней части перегородок имеются вырезы для прохождения топлива в отсеки.) В верхнюю часть бака вварена горловина с фильтром, для заливки топлива.

Бак оборудован крышкой, подобной радиа­торной, с двумя клапанами и прокладкой, обеспечивающей его герметичность.

Фильтры грубой очистки.

В системе питания дизелей ЯМЗ применяются фильтры гру­бой и тонкой очистки топлива, включенные в систему последовательно, т. е, через них проходит все топливо. Фильтр грубой очистки топлива имеет сменный фильтрующий элемент 6, вставленный в корпус 5, который сверху закрыт крышкой 2. Между корпусом и крышкой поставлена, уплотнительная прокладка 9. Фильтрующий элемент состоит из хлопчатобумажной пряжи, намотанной на каркас, изготовленный в виде трубки с большим количеством отверстий. При установке фильтрующего элемента в корпус направляющая розетка, прива­ренная к днищу корпуса, входит в отверстие элемента. Кроме того, плотное соединение фильтрующего элемента с корпусом и крышкой достигается тем, что трех­гранные кольцевые рёбра крышки и днища корпуса вдавливаются в мягкие торцо­вые поверхности. Топливо, подаваемое к фильтру грубой очистки по трубопроводу, проходит через отверстие 4 и постепенно заполняет пространство между корпусом и фильт­рующим элементом. Пройдя через слой пряжи, очищенное топливо поступает внутрь каркасной трубки, поднимается вверх и по каналам крышки проходит через отверстие 1 в трубопровод, а затем подается к топливоподкачивающему насосу. На внешней поверхности фильтрующего элемента и на днище корпуса осаждаются механические примеси. Для спуска отстоя из кор­пуса фильтра в днище имеется от­верстие, закрываемое пробкой 8. При заполнении системы пита­ния топливом воздух из фильтра грубой очистки удаляется через от­верстие, закрываемое пробкой 3. По­сле замены фильтрующего элемента отвертывают пробку 3 и заполняют фильтр топливом.

Рис. 5. Фильтр тонкой очистки

В фильтре тонкой очистки топлива (рис. 5) сменный фильтрующий элемент 14 надет на центральный стержень 16, приваренный к корпусу 15. Корпус фильтра закрыт крышкой 17, удерживаемой от смещения болтом 20, ввернутым в централь­ный стержень. Фильтрующий элемент представляет собой перфорированный металлический каркас, обмотанный ситцевой оберткой. На этом каркасе сформирована фильт­рующая масса из древесной муки, про­питанной пульвербакелитом. Чтобы то­пливо не могло миновать фильтрующе­го элемента, он пружиной 11, установ­ленной внизу, прижимается к крышке. Топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом к фильтру тонкой очистки, через отверстие проходит в крышку и заполняет все пространство между корпусом и фильтрующим элемен­том. Поступающее под давлением топливо просачивается через пористую фильт­рующую массу, поднимается вдоль центрального стержня и проходит в крышку. К отверстию присоединен теплоотводящий трубопровод, по которому топливо по­ступает к насосу высокого давления. Оставшиеся в топливе после фильтра грубой очистки механические примеси задерживаются фильтром тонкой очистки, и часть их осаждается на дно корпуса, имеющего сливное отверстие для удаления отстоя, закрываемое пробкой 10. С течением времени фильтрующие элементы засоряются и их гидравлическое сопротивление возрастает. Поэтому фильтрующие элементы фильтров грубой и тонкой очистки нужно периодически заменять.

Насос низкого давления дизе­ля КамАЗ- 740 (рис. 6) 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 очи­стки. Одновременно топливо, нахо­дящееся в нагнетательной полости Б, вытесняется к топливному насо­су высокого давления (ТНВД). 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 автомобилей.

Рис. 6. Схема топливоподкачивающего насоса дизеля КамАЗ-740

Форсунка: с помощью форсунок топливо поступает в камеру сгорания двигателя в мелкораспыленном состоянии и под боль­шим (около 17 МПа) давлением. На дизелях устанавливают мно­годырчатые форсунки с малым диаметром распыливающих отвер­стий. Все детали форсунки смонтированы в стальном корпусе 8 (рис. 7). Основная часть форсунки — распылитель, состоящий из корпуса 5 и иглы 6. Игла прижата к коническому седлу корпуса пружиной 10 с помощью штанги 9.

Форсункаработает при давлении 170÷180 кг/см2.Следующим образом: топливо поступает из ТНВД – сетчатый фильтр 3 → канал в корпусе А форсунки → канал корпуса распылителя → кольцевая полость под фаской иглы 6 → поднимает иглу → в цилиндр.

Рис. 7. Форсунка: 1 – распылитель; 2 – прокладка форсунки; 3 – камера в корпусе распылителя; 4 – канал в корпусе распылителя; 5 -канал в корпусе форсунки; б – прокладка штуцера; 7 – сетчатый фильтр; 8 – штуцер; 9 – прокладка; 10 – контровочная гайка; 11 – колпак; 12 – регулировочный винт; 13 – пружина; 14 – штанга; 15 -корпус форсунки; 16 – установочный штифт; 17 – распылитель; 18 – гайка распылителя; 19 – сопловое отверстие

Воздушные фильтры: при использовании воздушных фильтров уменьшается изнашивание деталей цилиндропоршневой группы в несколько раз, поскольку они очищают воздух от пыли, в которой содержатся твердые частицы. Наибольшее распространение на авто­мобилях получили двухступенчатые инерционно-масляные воздуш­ные фильтры и сухие со сменными фильтрующими элементами.

Рис. 8. Воздушный фильтр сухого типа двигателя КамАЗ:

а — расположение на двигателе; б — устройство; в — индикатор засоренности;

1 - воздухозаборник; 2 — входной воздухопровод; 3 - выходной воздухопровод; 4 — воздушный фильтр; 5 — крышка; 6 - защитный кожух; 7 - корпус; 8 - кронш­тейн крепления фильтрующего элемента; 9 — входной патрубок; 10 — выходной патрубок; 11 — патрубок отсоса пыли; 12 — фильтрующий элемент; 13 — колпа­чок; 14 — смотровое окно

Двухступенчатый воздушный фильтр сухого типа показан на рис. 8, а, б. При работе дизеля воздух через сетку в колпаке воздухозаборника 1 проходит по входному возду­хопроводу 2 в воздушный фильтр 4. По входному патрубку 9 воз­дух попадает в первую ступень очистки — пылесборник. Направ­ляясь по касательной к корпусу 7 воздушного фильтра, воздух получает вращательное движение. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и собира­ются в крышке 5 (новой конструкции) или отсасываются через патрубок 11 отработавшими газами в выпускную трубу и выбра­сываются в атмосферу. Очищенный от крупных частиц воздух проходит через бумажный фильтрующий элемент 12 и очищенным поступает через выходной патрубок 10 во впускную трубу дизеля.

Для контроля за степенью засоренности фильтрующих элементов и определения необходимости проведения ТО воздухоочистителей предусмотрен индикатор засоренности (рис. 8, в). Его устанавлива­ют либо на выходном воздухопроводе, либо в кабине. Индикатор засоренности представляет собой прозрачный корпус, под которым установлен поршень с ярко-красной окраской по окружности. Авто­матически индикатор срабатывает при загрязнении фильтрующих эле­ментов воздухоочистителя. При этом увеличивается разрежение во впускном трубопроводе, и поршень, преодолевая сопротивление пру­жины, перемещается в прозрачном корпусе. В смотровом окне 14 появляется часть поршня, окрашенная в красный цвет.

Турбокомпрессор: мощность дизеля можно повысить, подавая в цилиндры воздух, предварительно сжатый в компрессоре (наддувом). Если в цилиндры подано больше воздуха, то можно подать больше топлива, которое полностью сгорит и выделит больше энергии.

Рис. 9. Схема работы турбокомпрессора:

1 – колесо компрессора; 2 – вал турбокомпрессора; 3 – корпус; 4 – колесо турбины;

5 – выпускной трубопровод; 6 – выпускной клапан; 7 – цилиндр; 8 – поршень; 9 – впускной клапан; 10 – впускной трубопровод

Турбокомпрессор используют для нагнетания воздуха под давлением в цилиндры двигателя. Он состоит из корпуса 3 (рис. 9) и колес 1 и 4 соответственно цен­тробежного компрессора и га­зовой турбины, которые жест­ко закреплены на общем валу 2.

Отработавшие газы по вы­пускному трубопроводу 5 попа­дают в камеру газовой турбины и направляются на лопатки ра­бочего колеса 4 турбины, зас­тавляя его вращаться вместе с валом 2. Далее отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускную трубу. Закреп­ленное на валу колесо 1 компрессора, вращаясь, засасывает воздух из атмосферы через воздухоочиститель и под избыточным давле­нием 0,05... 0,06 МПа нагнетает его по впускному трубопроводу 10 в цилиндры двигателя, увеличивая наполнение их воздухом.

Колеса турбины и компрессора вращаются с большой скорос­тью (частота вращения около 600 с-1, или 36000 мин-1). Вал 2 смазывается маслом под давлением из смазочной системы дизеля.

Система выпуска отработавших газов (рис. 10) Система выпуска служил для отвода газов из цилиндров двигателя и снижения шума. Одновременно система выпуска обеспечивает отсос пыли из воздуш­ного фильтра.

Отработавшие газы из выпускных трубопроводов двигателя поступают в приемные трубы 2 и 3 глушителя (рис. 10) и далее через гибкий металлический рукав 6 в глушитель 7. Из глушителя газы через выпускную трубу 8 и эжектор 10 выбрасываются в ок­ружающий воздух. Через патрубок 9 производится отсос пыли из воздушного фильтра в эжектор. В системе выпуска отработавших газов устанавливается вспо­могательный (моторный) тормоз-замедлитель 4.

Рис. 10. Схема системы выпуска отработавших газов дизеля:

1 – уплотнитель; 2, 3, 8 – трубы; 4 – тормоз-замедлитель; 5 – пневмоцилиндр;

6 – рукав; 7 – глушитель; 9 – патрубок; 10 — эжектор

Насос высокого давления двигателя ЯМЗ-236 (рис. 11) имеет, столько секций, сколько цилиндров в двигателе, каждая секция как отдельный насос. Они могут быть расположены рядно или V образно, каждая из секций включает в себя плунжер 10 (рис. 11, а) и гильзу 8. Гильзы установлены в корпусе 15 насоса. В гильзе выполнены выпускные и впускные отверстия, соединяющие ее внутреннюю полость с каналами 4 и 9 отвода и подвода топлива. Над гиль­зой в гнезде 7 размещен нагнета­тельный клапан 6.Гнездо клапана зажато в расточке корпуса насоса штуцером 5. К каждому штуцеру прикреплены то­пливопроводы высокого давления, пода­ющие топливо к форсункам. Поворот плунжера осуществляется втулкой 3, на которой закреплен зубчатый сектор, на­ходящийся в зацеплении с рейкой 11. Плунжер опускается вниз под действием пружины 12, а поднимается вверх тол­кателем 13. Толкатель имеет регулиро­вочный болт, с помощью которого устанавливают необходимый момент подачи топлива отдельными секциями насоса. Ролик 14 толкателя опирается на кулачок кулачкового вала 17, ко­торый установлен в нижней части кор­пуса насоса на двух шариковых под­шипниках. Вал приводится во вращение от муфты 16, автоматически изменяю­щей опережение подачи топлива в зави­симости от частоты вращения коленча­того вала двигателя.

На корпусе установлен подкачивающий насос, приводимый в работу от кулачкового вала 17. К корпусу насоса прикреплен корпус всережимного регулятора частоты вра­щения коленчатого вала двигателя со­ответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке. Кроме того, всережимный регулятор устана­вливает минимальную угловую ско­рость коленчатого вала на режиме хо­лостого хода и ограничивает максимальную частоту вращения.

Рис. 11. Насос высокого давления

Работа насоса высокого давления плунжерного типа, установ­ленного на дизелях ЯМЗ, 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 секции.

Рис. 13. Схема работы секции насоса высокого давления:

а — «пуск (наполнение); б — начало подачи; в — конец подачи

Ввиду того что все секции работают одинаково, рассмотрим работу насоса на примере одной из секций. При движении плунжера 1 вниз (рис. 13, а) внутреннее простран­ство гильзы 12 наполняется топливом из подводящего канала 10 корпуса 11 насоса. При этом открывается впускное отверстие 9, и топливо поступает в надллунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх (рис. 13, 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 16,0+05 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. 13, 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 плунжера.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжен цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает быструю отсечку топлива и в топливопроводе сохраняется давление примерно 7,0...8,0 МПа. 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 1 зубчатой рей­кой. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смешаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

 

Рис. 14. Схема изменения подачи топлива:

1 — максимальная подача; 2 — промежуточная подача: 3 — нулевая подача;

На рис. 14. показаны следующие положения винтовой кромки плунжера за цикл работы топливной секции:

положение а — максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера. 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 отверстия 2 (h = 0), в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в сливной канал, подача топлива пре­кращается и двигатель останавливается.

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 топлива, 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. 15, а): ведущую 6 и ведомую 10. Ведущая полумуфта надета на ступицу ведомой полу­муфты и может на ней поворачиваться, а ведомая — 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 7, установлен­ные 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. 15, б, I) грузы 7 смещаются к центру механизма, а ведо­мая полумуфта занимает исходное положение относительно веду­щей.

Рис. 15. Муфта опережения впрыскивания топлива:

а — устройство; б — схема работы; в — детали муфты

В основу работы муфты положен принцип использования цен­тробежных сил грузов. При вращении ведущей полумуфты ее опор­ные пальцы 12 давят на криволинейные вырезы грузов 7, а послед­ние 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. 15, б, II). При этом грузы, скользя криволиней­ными вырезами по опорным пальцам ведущей полумуфты, под­тягивают к ним оси ведомой полумуфты и, таким образом 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 так же, как и муфты опережения впрыскива­ния топлива дизелей — автоматические, с центробежными механизмами и 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.

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 КамАЗ-740 и Д-245.12 устанавливают всережимные регуляторы, которые в за­висимости от нагрузки двигателя автоматически изменяют коли­чество подаваемого топлива и поддерживают частоту вращения коленчатого 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 регулятора 1 (рис. 16, а) на шариковых подшипни­ках 2 установлен вал 16 регулятора, приводимый во вращение от кулачкового вала 18 топливного насоса при помощи повышаю­щей передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 15 зубчатых колес. На валу 16 при помощи державки установлены центробежные грузы 14, которые системой рычагов связаны с рейкой 19 насоса (рис. 16, б) и рычагом 8 управления подачей топлива.

При вращении вала грузы 14 расходятся и своими роликами давят на торец муфты 13. Усилие, воспринимаемое муфтой, пере­дается через упорную пяту 12 рычагу 7, соединенному тягой 3 с рейкой 19.

Торец упорной пяты 12 через корректор 26 воздействует на силовой рычаг 27, который сидит на общей оси 21 с двуплечим рычагом 6 и находится под действием усилия пружины 9. Одним концом пружина закреплена на рычаге 10, жестко соединенном с рычагом 8 управления подачей топлива, а другим — на двупле­чем рычаге 6, в наружное плечо которого ввернут регулировоч­ный винт 23, упирающийся в силовой рычаг 27 и позволяющий изменять предварительное натяжение пружины.

В нижней части регулятора размещен кулисный механизм, слу­жащий для остановки двигателя. Кулиса 28 этого механизма при­водится в действие скобой 11 (см. рис. 16, а).

Работа регулятора заключается в следующем. Всережимный центробежный регулятор устанавливают на определенный режим рычагом 8, соединенным тягой с педалью управления в кабине водителя. Перед пуском дизеля скобу 11 кулисы 28 (см. рис. 16, б) выключения подачи топлива фиксируют в положение «Работа», при этом рычаг 8 управления подачей топлива упирается в болт 22. В этом случае под действием стартовой пружины 4 верхнее плечо рычага 7, перемещаясь против часовой стрелки, вдвигает рейку 19 в корпус насоса. При пуске дизеля цикловая подача топлива должна быть сравнительно большой, поэтому рейку насоса устанавлива­ют в положение пусковой (увеличенной) подачи топлива.

 

Рис. 16. Всережимный центробежный регулятор дизелей ЯМЗ:

а – устройство; б, в – схема работы регулятора соответственно при малой частоте вращения коленчатого вала и при частичных и полной нагрузках

После пуска дизеля, когда частота вращения коленчатого вала начинает увеличиваться под действием центробежной силы, гру­зы 14 расходятся и, преодолевая сопротивление стартовой пру­жины 4, перемещают вправо подвижную муфту 13 и рычаг 7 до упора пяты 12 в корректор 26 силового рычага. При этом рейка 19 выдвигается из корпуса насоса, и подача топлива уменьшается.

В дальнейшем по мере повышения частоты вращения коленча­того вала на режиме холостого хода до 500 об/мин рычаг 7 про­должает выдвигать рейку 19 вправо. При этом силовой 27 и дву­плечий 6 рычаги поворачиваются против часовой стрелки, пре­одолевая сопротивление пружины 9. Перемещение рычага 7 и рей­ки 19 прекратится, как только усилие грузов 14 уравновесится натяжением пружины 9, что будет соответствовать указанной ча­стоте вращения коленчатого вала дизеля и минимальной подаче топлива на режиме холостого хода.

Минимальную частоту вращения коленчатого вала на холос­том ходу регулируют болтом 22 и поджатием буферной пружины. 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. 16, в), поворачиваясь совместно с валом 5 на некоторый угол, воздействует на рычаг 10, который растягивает пружину 9. Под действием усилия пружины на двуплечий рычаг 6 рейка 19 перемешается 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 9.

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 14 увели­чиваются. 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 и 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. 16, а). При этом скоба и связанная с ней кулиса 28 (см. рис. 16, б) выключения подачи топлива перемещаются в нижнее крайнее положение, а рычаг /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 — вин­том 29 (см. рис. 16, в). Номинальную (часовую) подачу топлива насосом регулируют болтом 25. Эту регулировку выполняют специальном стенде.

На дизелях семейства КамАЗ всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала установлен в развале насоса высокого давления. К корпусу регулятора крепится крышка, на которой смонтированы регулировочные устройства, рычаги управления 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 двигателя 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.

Контрольные вопросы:

  1. Назначение системы питания
  2. Топливо для дизелей
  3. Общее устройство, назначение узлов, путь топлива
  4. Особенности смесеобразования в дизелях
  5. Назначение, устройство и работа узлов системы питания:

— топливного бака;

— фильтров грубой очистки;

— фильтров тонкой очистки;

— насоса низкого давления;

— форсунки;

— воздушных фильтров;

— турбокомпрессора

  1. Назначение, устройство и работа насоса высокого давления (ТНВД):

— назначение и общее устройство;

— устройство и работа насосной секции;

— назначение, устройство и работа опережения впрыска;

— назначение, устройство и работа всережимного регулятора.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *