Системы питания дизельного двигателя, Система питания топливом дизельного двигателя
С этой целью впускной канал в головке цилиндра выполнен под углом, и в момент открытия клапана воздух, входящий в цилиндр, ударяется о стенку цилиндра и завихривается. Порядок работы секций насоса соответствует порядку работы цилиндров двигателя. За счет большего объема воздуха, который нагнетается в цилиндры, происходит более полное и быстрое сгорание топлива. При этом длина рабочего хода плунжера, во время которого происходит нагнетание топлива, также изменяется. Это теплообменник, который позволяет охладить нагнетаемый в двигатель воздух, что еще больше увеличивает его объем.
В период движения поршня вниз топливо из-под поршня вытесняется в фильтр тонкой очистки. При малом расходе топлива в полости под поршнем имеется избыточное давление, поэтому поршень не доходит до крайнего нижнего положения; в результате ход поршня и подача топлива автоматически уменьшаются. Дренажный канал 13 обеспечивает отвод топлива, стекающего по штоку во всасывающую полость насоса, что предотвращает разжижение смазки в картере насоса высокого давления.
Ручной насос служит для заполнения топливом системы питания при неработающем двигателе и удаления воздуха из системы. Для прокачки топливной системы следует отвернуть рукоятку 8 с корпуса насоса и сделать ею несколько качков, после чего опустить поршень 10 вниз и навернуть рукоятку на корпус 9 насоса; при этом поршень прижмется к уплотнительной прокладке 11 и тем самым предотвратит пропуск топлива в полость корпуса выше поршня Топливный насос высокого давления служит для подачи под большим давлением одинаковых порций топлива в цилиндры двигателя в соответствии с порядком их работы.
Топливный насос двигателя ЯМЗ устанавливается между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала двигателя.
Кулачковый вал насоса приводится в действие через автоматическую муфту опережения впрыска. С другой стороны насоса прикреплен всережимный регулятор числа оборотов коленчатого вала двигателя. Основными деталями каждой секции насоса являются плунжер 15 рис. Обе детали подбираются парно с зазором в сопряжении 0,—0, мм и разукомплектованию не подлежат.
В верхней части каждой гильзы имеются два отверстия.
Плунжер движется вверх от кулачка 2 при помощи толкателя 3, а вниз — под действием пружины При нижнем положении плунжера боковое отверстие 9 гильзы рис.
При подъеме плунжера в момент перекрытия плунжером отверстия 9 гильзы резко возрастает давление, под действием которого открывается нагнетательный клапан 7, и топливо поступает в форсунку. Подача топлива продолжается до момента подхода отсечной кромки 3 плунжера к отверстию 5 гильзы. При дальнейшем движении плунжер вытесняет топливо из рабочей полости гильзы через перепускную канавку 4 и выточку 10 плунжера в отверстие 5, а из него по каналу корпуса насоса через перепускной клапан 6 см.
Давление топлива в гильзе резко уменьшается, и нагнетательный клапан 7 см.
При опускании нагнетательного клапана 7 в отверстие корпуса 6 входит разгрузочный поясок 8. С этого момента клапан работает как поршенек, обеспечивая увеличение объема топлива в трубопроводе высокого давления, и, следовательно, резкое снижение давления в нем.
Благодаря этому игла форсунки быстро закрывает отверстия распылителя. Происходит четкая отсечка подачи и устраняется подтекание топлива из форсунки.
Когда плунжер опускается вниз, торец плунжера открывает отверстие 9, и полость гильзы снова наполняется топливом. Количество подаваемого топлива в цилиндры двигателя изменяется поворотом плунжеров в гильзах на одинаковый угол при помощи зубчатой рейки 12 и зубчатых секторов 11 см. Секторы винтами закреплены на поворотных втулках 34 см. В нижней части каждой втулки имеются две прорези, в которые входят шипы плунжера На плунжерах имеются по две симметрично расположенные перепускные канавки 4 см.
При такой конструкции плунжера облегчается сборка топливного элемента насоса, и при установке плунжера гильзу можно произвольно вводить шипы плунжера в прорези поворотной втулки 34 см. Рейка 17 перемещается вдоль корпуса насоса от воздействия регулятора числа оборотов и рычага 11 управления.
Рейка при движении вращает зубчатые секторы, которые через поворотные втулки повертывают плунжеры. В зависимости от угла поворота плунжера изменяется расстояние, проходимое им от момента перекрытия отверстия 9 гильзы см. Максимальная подача топлива ограничивается болтом 12 см. Чтобы остановить двигатель, прекращают подачу топлива.
Для этого при помощи рейки устанавливают плунжеры в гильзах в положение, когда перепускная канавка 4 каждого плунжера будет обращена к отверстию 5 см. В этом случае при движение плунжера вверх все топливо перетекает из рабочей полости каждой гильзы по перепускной канавке 4 плунжера к отверстию 5, а затем в топливный бак. Автоматическая муфта опережения изменяет угол момента впрыска топлива в цилиндры в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.
При увеличении числа оборотов грузы 9 см. Через пальцы 6 грузы поворачивают ведомый фланец 5, а вместе с ним и кулачковый вал насоса на определенный угол по направлению вращения, что и обеспечивает более ранний впрыск топлива в цилиндры двигателя. Смазка подшипников, кулачков и толкателей насоса высокого давления и деталей всережимного регулятора числа оборотов обеспечивается маслом, заливаемым в картер насоса и корпус регулятора. Количество масла в картере насоса и корпусе регулятора контролируют при помощи стержневых указателей уровня.
Проведен системный анализ эволюции систем питания дизельного двигателя.
Определены перспективные направления развития гидромеханического способа впрыскивания в системах раздельного типа: использование присадок к топливу, интенсифицирующих процесс распыления, организация газодизельного процесса, создание газожидкостного дизеля.
The evolution systems analysis of diesel engine fuel supply systems is carried out.
The perspective directions of injection hydromechanical expedient development in systems of a separate type are defined: usage of addition agents to fuel, which increase intensity of pulverization process, organization of gas-diesel process, creation of gas-liquid diesel. Дизельный двигатель, в котором источником для воспламенения топлива служит внутренняя тепловая энергия рабочего тела, неприхотлив к свойствам топлива, климатическим условиям, надежен в эксплуатации, имеет высокие эколого-экономические показатели, но при этом обладает большим весом, габаритами и шумностью работы.
Если раньше дизели, в отличие от карбюраторных двигателей, привлекали к себе внимание своей экономичностью, неприхотливостью и надежностью в эксплуатации, то в последнее время к этому добавились его высокие экологические показатели. Существующее многообразие дизелей во многом определяется его системой питания СП , играющей ведущую роль в образовании смеси и имеющей большие потенциальные возможности по совершенствованию.
Проведем исследование СП дизельного двигателя как сложной технической системы ТС с использованием системного подхода [1], который состоит в поэтапном анализе эволюции функционально-структурной организации ФСО системы и предназначен для выявления тенденции развития и определения путей по ее модернизации.
Принцип построения системного подхода отражает средство его формализации - графический оператор, представляющий собой квадратную экранную матрицу третьего порядка рис. В общем случае субстанциональное наполнение системы предполагается произвольным, а под иерархией ТС подразумевается ФСО ее строения, при этом элементы иерархии могут быть как структурными, так и функциональными. Направлениями диагональных стрелок на схеме отображается известная закономерность трансформации ФСО в процессе эволюции ТС: функции перемещаются вниз - на микроуровень, а структурные элементы - на верхний уровень иерархии системы.
При этом перемещение элемента без изменений по ступеням иерархии отражено сохранением цвета и положением геометрической фигуры на экране. Изменение конфигурации экрана матрицы, цвета и взаимного расположения в нем фигур по горизонтали. При этом усложнение ФСО в целом может быть вызвано приобретением ТС на каком-то этапе ее развития новых функций, а упрощение - совершенствованием качества полезных функций. Начало проектирования поршневых ДВС с воспламенением топлива от сжатия связано с попыткой Р.
Дизеля реализовать изотермический ввод теплоты в цикл по С. Карно, а в результате - созданием в конце XIX в. СП двигателей включала механическое управление подачи топлива сначала угольной пыли, а затем и сырой нефти в цилиндр и его пневматическое распыление предварительно сжатым так н. Подача топлива начиналась при положении поршня в ВМТ по достижении максимального давления сжатия, которое поддерживалось на одном уровне процессом горения непрерывно поступающей в цилиндр смеси топлива с воздухом.
Недостатки компрессорного дизеля состояли в низких механическом КПД из-за затрат энергии на получение сжатого воздуха и термическом КПД цикла Дизеля, большой инерционности СП, ограничивающей быстроходность дизеля.
Качественные изменения в СП произошли в результате внедрения механического способа управления впрыскиванием и распылением. В России первый четырехтактный дизельный двигатель с такой системой питания был изготовлен на заводе Мекса в Москве и успешно прошел испытания 12 октября г.
Сначала способ применялся в СП нераздельного типа, где насосная секция и форсунка конструктивно объединялись в так называемую насос-форсунку, а в х гг. Конструкции этих систем нашли широкое применение и на конкурентной основе интенсивно совершенствуются до сих пор. Узким местом в работе СП с насос-форсункой является низкое давление в начале впрыскивания, что снижает качество распыления, ухудшая тем самым экономичность рабочего процесса и увеличивая содержание сажи в отработавших газах.
В СП раздельного типа ухудшение качества распыления происходит из-за падения давления в конце впрыскивания, снижая экономичность и увеличивая выброс сложных углеводородов. Проблему улучшения эколого-экономичес-ких показателей дизелей с СП нераздельного типа решают применением аккумулятора высокого давления и электронного управления процессом впрыскивания, согласующего начало подачи топлива с режимом работы дизеля.
Однако стоимость электронного оборудования соизмерима со стоимостью самого двигателя. Анализ образцов лучших отечественных и зарубежных распылителей с использованием специально созданных для этого технических средств по контролю геометрии проточной части распылителя и качества распыления [2, 3] показал, что повышения динамики впрыскивания и распыления можно добиться не только традиционным подбором отношения длины соплового отверстия к его диаметру, но и профилированием соплового отверстия по длине, например, приданием ему конфузорной формы с созданием радиусных кромок на входе со сто-.
Однако необходимость повышения уровня технологии при изготовлении деталей топливной аппаратуры ведет также к увеличению стоимости двигателя. К тому же повышение динамических нагрузок в приводных звеньях топливного насоса снижает надежность и долговечность работы СП двигателя. Для подогрева воздуха, поступающего в цилиндр, может быть установлена свеча накаливания, сделано это с целью помочь мотору быстрей прогреться, при холодном запуске.
При прогреве установки, свечи отключают. Устройство топливной системы дизельного двигателя, в частности, требования, предъявляемые к ней, в основном зависят от специфических особенностей топлива. Дизель представляет собой смесь фракций, в основном керосина и газойля, полученных после извлечения из нефти бензина.
Дизельная силовая установка является двигателем внутреннего сгорания, поршневого типа, процесс смесеобразования в котором происходит внутри цилиндра, а воспламенение смеси осуществляется за счет сжатия. Этим агрегат отличается от бензинового, для воспламенения смеси которого, необходимо применение внешнего источника, искровую свечу, либо тепловой элемент.
Ещё один процесс, протекающий в двигателе, с отличаем от его собрата, является процесс смесеобразования. В бензиновом агрегате смесеобразование протекает за пределами цилиндра, в специальном устройстве, смешивающем бензин и воздух, затем перемещается в трубопровод и завершается в цилиндре, во время процессов впуска и сжатия. Максимальная схожесть с дизельным мотором по смесеобразованию присуща агрегатам с инжектором, в которых подача топлива происходит путем непосредственного впрыска в цилиндр.
Однако процесс и результат смешивания в этих установках все равно существенно разнится. Общий принцип работы дизельного агрегата, выполняющего четыре такта в процессе эксплуатации можно описать так:. Что бы топливная система дизельного двигателя, включающая в себя аппаратуру и механизмы, работала стабильно, необходимо выполнение определённых требований:.
Что касается степени сжатия, её параметры существенно отличаются от параметров бензинового мотора. В бензиновых силовых установках она имеет значение на уровне 10, тогда как в дизельных агрегатах может быть 20 и выше. Это обусловлено тем, большая степень сжатия позволяет создать большую температуру камеры сгорания, что значительно облегчает воспламенение топливовоздушной смеси и запуск силовой установки. Основное назначение системы питания дизельного двигателя, это транспортировка топлива к механизмам дозирования и распыления.
Весь процесс происходит в условиях повышенного давления. Особенностью работы системы является тот факт, что количество топлива должно подаваться строго в определённой норме, необходимой для успешной работы мотора.
При увеличении либо уменьшении её возможны сбои и поломки. Количество топлива и продолжительность его впрыска определяется положением цилиндра прибора, а начало и завершение процесса, зависит от прохождения определённых отверстий плунжером, которые имеются в цилиндре. Сам же уровень впрыска определяется давлением, при котором начинает открываться форсунка. Система питания дизельного двигателя характерна сложным строением, она включает в себя целый комплекс различных устройств.
Для обеспечения правильного функционирования, топливо надо не просто подать к форсункам, а сделать это, выдержав определённое высокое давление.
Это условие необходимо, поскольку только так производится точная регулировка топливной порции впрыска в цилиндр. Схема системы питания дизельного двигателя включает в себя основные компоненты, в число которых входят:.
