Лекции по "Транспорту"

Рис. 12. Переходник-смеситель карбюратора-смесителя К-91: 1 — патрубок подачи газа; 2 — ограничитель хода обратного клапана; 3 — входной патрубок; 4 — штуцер; 5 — кольцевая щель; 6 — корпус; 7 — прокладка; 8 — фланец; 9 — полость; 10 — кольцевая полость; 11 — обратный клапан; 12— ребро; 13 — шток обратного клапана; 14 — отверстие для подачи газа на холостом ходу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13. Двухкамерный газовый смеситель для двигателя газобаллонного автомобиля: а — без экономайзера; б — с экономайзером; 1 — входной патрубок с обратным клапаном в сборе; 2 — обратный клапан; 3 — газовая форсунка; 4 — корпус; 5 -диффузор; 6 — штуцер ввода газа в систему холостого хода; 7 — регулировочный винт общей подачи газа в систему холостого хода; 8 — регулировочный винт минимального числа оборотов холостого хода; 9 — отверстие минимального числа оборотов холостого хода; 10 — отверстие увеличенного числа оборотов холостого хода; 11 — дроссельная заслонка; 12 — канал для подвода газа в систему холостого хода; 13 — экономайзерное устройство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 14. Дозатор газа: 1 — крышка корпуса дозатора; 2 — крышка ограничителя оборотов; 3 — диафрагма ограничителя оборотов; 4 — рычаг привода дроссельной заслонки; 5 — ведущий валик; 6 — крышка корпуса дозатора; 7 — дроссельная заслонка; 8 — ведомый валик; 9 — корпус дозатора газа; 10 — пружина ограничителя оборотов

 

88

Лекция 13

Тема: КОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

План занятия:

1. Смесеобразование у  дизелей.

2. Элементы системы  питания дизеля.

3. Система подачи воздуха  в двигатель.

1. Смесеобразование у дизелей

Образование горючей смеси у дизелей происходит не так, как у  карбюраторных. У дизелей при такте впуска в цилиндры поступает чистый воздух, который сжимается там в 15 — 20 раз. Например, в двигателях автомобилей ЗИЛ-5301 «Бычок» — в 15,1 раза, в двигателях ЗИЛ-433100 — в 18,5 раза, в двигателях автомобилей КамАЗ — в 17 раз. Степень сжатия в двигателях легковых автомобилей иностранного производства находится в пределах 22—23. За счет повышения давления температура воздуха достигает 600... 900°С.

Образование горючей смеси происходит внутри цилиндра, куда топливо впрыскивается форсункой под давлением 16... 18 МПа. Это давление значительно превышает давление сжатого в цилиндре воздуха, находящееся в пределах 4...5 МПа. Скорость истечения топлива из форсунки достигает 150... 400 м/с.

В результате трения о воздух струя топлива дробится на мелкие капли диаметром 0,002...0,003 мм. Мелкораспыленное топливо быстро испаряется и сгорает. Угол конуса распылителя зависит в основном от формы и размеров сопла, давления впрыска, вязкости топлива и давления воздуха в цилиндре. У дизелей смесеобразование происходит за 20...40° поворота коленчатого вала и составляет всего лишь 0,001 ...0,004 с, т.е. в 10—15 раз меньше, чем у карбюраторных двигателей. При таком ограниченном времени однородная качественная смесь может быть получена только при достаточно хорошем распылении и испаряемости топлива.

Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, нужно, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы. Горение происходит только в присутствии кислорода, поэтому каждая частица топлива должна быть окружена необходимым для полного сгорания количеством кислорода воздуха. Это очень сложный процесс, и для его осуществления приходится наполнять цилиндр гораздо большим количеством воздуха, чем это требуется для полного сгорания топлива. Коэффициент избытка воздуха у дизелей достигает 1,2—1,65.

Чтобы уменьшить избыточное количество воздуха и повысить среднее эффективное давление и литровую мощность дизеля, необходимо улучшать смесеобразование. Этого можно добиться следующими мерами:

• форму камеры сгорания подобрать такую, чтобы она полнее обеспечивала распыление и перемешивание топливного факела, выходящего из сопел форсунки, с воздухом;

 

 

89

• создавать в камерах сгорания вихревое движение воздуха для наилучшего обеспечения распыления и перемешивания топлива с воздухом еще до момента самовоспламенения, что способствует более полному сгоранию топлива;
• путем оптимизации давления впрыска, давления воздуха в камере сгорания, направления выброса струй топлива из сопел форсунки добиваться максимально тонкого распыления топлива, что способствует лучшему испарению и горению топлива;
• за счет конструкции распылителей форсунок и формы камер сгорания добиваться однородного распыления топлива в виде капель примерно одинаковых размеров;
• дальнобойность выбрасываемых струй из сопел форсунок 
  должна иметь требуемую величину. Дальнобойность топливного факела увеличивается при повышении давления впрыска и уменьшается при возрастании давления в камере сгорания за счет повышения сопротивления газовой среды проникновению частиц топлива.

Особенностью работы дизеля является то, что при различных оборотах коленчатого вала количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, почти не меняется, а изменяется количество впрыскиваемого топлива. Из-за этого при малой частоте вращения коленчатого вала воздуха бывает достаточно с избытком, и топливо сгорает полностью. При увеличении частоты вращения коленчатого вала количество топлива, подаваемого в цилиндры, увеличивается, а количество воздуха в цилиндре остается постоянным и даже из-за уменьшения времени на такт впуска несколько уменьшается. В результате уменьшается коэффициент избытка воздуха и ухудшается процесс сгорания топлива. Чтобы дизель обладал наилучшими мощностными и экономическими показателями, впрыск топлива в цилиндр нужно начинать еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) примерно за 10...20, считая по обороту коленчатого вала.

Угол, на который кривошип коленчатого вала дизеля не доходит до ВМТ в момент начала впрыска топлива, называется углом опережения впрыска топлива.

Если топливо впрыскивается слишком рано, двигатель работает жестко, а если топливо впрыснуто поздно, то оно будет сгорать уже при такте расширения (рабочий ход). В этом случае потери теплоты в систему охлаждения будут очень большими. Увеличивается потеря теплоты и с отработавшими газами. Все это приводит к уменьшению мощности и экономичности двигателя.

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

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называется углом опережения подачи топлива.

 

90

2. Элементы системы питания дизеля

Топливный бак установлен на кронштейнах и закреплен хомутами на левом лонжероне рамы автомобиля. Он состоит из соединенных сваркой штампованных половин, изготовленных из освинцованных листов для предохранения от коррозии. Внутри бака имеются перегородки, предназначенные для уменьшения плескания топлива при движении автомобиля по плохим дорогам и предотвращения сильных гидравлических ударов по стенкам бака. Эти удары могут нарушить сварку половин бака.

Для заполнения бака топливом имеется заливная горловина, закрываемая пробкой. На топливном баке размещен датчик указателя уровня топлива в баке, а также приемная и сливные трубки топливопровода, расположенные на одном фланце. На приемной трубке внутри бака установлен сетчатый фильтр, предохраняющий топливопровод от засорения. В нижней части бака имеется отверстие для слива отстоя, закрываемое пробкой.

Фильтр грубой очистки топлива. Данный фильтр предназначен для предварительной очистки топлива, поступающего в топливный насос низкого давления, от крупных механических частиц. Он установлен во всасывающей магистрали системы питания и прикреплен болтами к кронштейнам топливного бака. Фильтр (рис. 1, а) имеет корпус 10, прикрепленный к кронштейну топливного бака.

К корпусу при помощи фланца 8 и болтов 7 крепится колпак 2. Внутри к корпусу крепятся распределитель топлива 6, корпус 5 сетчатого фильтрующего элемента и сам фильтрующий элемент 4.

Под фильтрующим элементом к колпаку 2 точечной сваркой приварен успокоитель 3. Топливо поступает через штуцер канала подачи топлива внутрь корпуса, проходит через распределитель топлива 6 и направляется успокоителем 3 в фильтрующий элемент 4.

Крупные механические частицы и вода оседают на дне колпака и периодически сливаются через сливное отверстие, закрываемое пробкой 1. Топливо проходит через сетку, дополнительно очищается от различных механических примесей и через центральное отверстие отводится к топливоподкачивающему насосу.

Фильтр тонкой очистки топлива. На двигателе ЗИЛ-645 фильтр тонкой очистки (рис. 1, б) состоит из крышки 2 и двух колпаков 4, внутри которых приварены центральные трубки, имеющие в нижней части выход наружу. Эти отверстия служат для удаления отстоя и закрываются пробками 5. На трубки надеваются фильтрующие элементы 3, изготовленные из специальной бумаги. Снизу на этих трубках фильтрующие элементы уплотнены, чтобы топливо не могло проходить между трубками и элементами. К крышкам фильтрующие элементы поджимаются пружинами 6.

В крышке фильтра имеется клапан-жиклер 10 с пружиной 9 и пробкой клапана 8. Этот клапан открывается при избыточном давлении в полости (0,15 ± 0,005) МПа ((1,5 ± 0,05) кгс/см2), и излишнее топливо по сливному трубопроводу стекает в топливный бачок предпускового подогревателя.

 

91

Топливо в фильтры тонкой очистки под давлением поступает из подкачивающего насоса низкого давления, продавливается через фильтрующие элементы, где очищается от мельчайших механических примесей, и через канал в крышке и трубопровод отводится в насос высокого давления.

Фильтры тонкой очистки двигателей ЯМЗ-236 и КамАЗ-740 хотя и имеют небольшие конструктивные отличия от фильтров двигателя ЗИЛ-645, но работают аналогично.

С течением времени фильтрующие элементы засоряются и их гидравлическое сопротивление возрастает. Поэтому фильтрующие элементы необходимо периодически заменять, а фильтрующую сетку фильтра грубой очистки очищать и промывать.

Топливоподкачивающие насосы низкого давления. На дизелях применяют несколько типов подкачивающих насосов. Все они крепятся на корпусах насосов высокого давления и приводятся в работу от кулачкового вала. На двигателях ЯМЗ-236 и КамАЗ-740.10 устанавливаются топливоподкачивающие насосы поршневого типа двойного действия.

Основными частями насоса являются корпус 21 (рис. 2), в котором установлен поршень 20. С одной стороны на поршень действует предварительно сжатая пружина 22, а с другой — шток толкателя 2. Толкатель 4 при помощи ролика 6 опирается на эксцентрик 24 кулачкового вала насоса высокого давления. Толкатель к эксцентрику прижимается предварительно сжатой пружиной 3.

Для подвода топлива в цилиндр насоса служит впускной клапан 19, а для выпуска сжатого топлива выпускной клапан 7. Полость А над поршнем при помощи канала 26 сообщается с полостью Б под поршнем.

Работа насоса. Когда поршень находится в ВМТ, полость Б уже заполнена топливом. При вращении кулачкового вала эксцентрик сбегает с толкателя 4, и он под действием пружины 3 опускается. Под действием пружины 22 поршень 20, опускаясь, давит на топливо, находящееся в полости Б, и выдавливает его через канал 26 в фильтр тонкой очистки, а оттуда в топливный насос высокого давления. Одновременно с этим при опускании поршня над ним создается разрежение, за счет которого открывается впускной клапан 19, и над поршневая полость А заполняется топливом.

При дальнейшем вращении кулачкового вала эксцентрик поднимает роликовый толкатель и поршень. Поршень, поднимаясь, давит на топливо. Впускной клапан 19 при этом закрывается, а выпускной клапан 7 открывается, и топливо по каналу частично идет в насос высокого давления, а частично, за счет создающегося разрежения в полости Б под поршнем, идет в под поршневое пространство. Затем процесс повторяется.

Подача топливоподкачивающего насоса выше, чем расход топлива при работе двигателя. При уменьшении расхода топлива давление в полости Б повышается, и силы сжатой пружины 22 недостаточно для преодоления противодавления топлива. Вследствие этого активный ход поршня уменьшается и снижается подача топлива насосом. Толкатель 4 при этом свободно перемещается в обе стороны.

92

По мере увеличения расхода топлива давление в полости Б  уменьшается, активный ход поршня увеличивается, и подача топлива насосом возрастает.

Ручной привод. Топливный насос, кроме механического, имеет ручной привод, предназначенный для заполнения системы топливом и для удаления из системы воздуха. Ручной привод состоит из цилиндра 12, внутри которого находится поршень 13 со штоком 14. Снаружи на шток при помощи шпильки закреплена рукоятка 15, которая посредством внутренней резьбы наворачивается на резьбу цилиндра. Насос ручной подкачки располагается над впускным клапаном топливоподкачивающего насоса.

Для привода в работу необходимо отвернуть рукоятку 15 на цилиндре 12. При перемещении поршня 13 вверх под ним создается разряжение, открывается впускной клапан 19, и в цилиндр поступает топливо. При опускании поршня закрывается впускной клапан, под давлением открывается выпускной клапан 7, и топливо подается через фильтр тонкой очистки в насос высокого давления. Излишки топлива по сливной трубке возвращаются в топливный бак автомобиля.

После заполнения системы топливом и удаления воздуха поршень необходимо опустить вниз, а рукоятку 15 обязательно навернуть на резьбовой хвостовик цилиндра. Поршень при этом плотно прижимается к прокладке 16.