5 (100%) 3 голос [ів]
Топлівовприсківающая апаратура дизеля є одним з основних елементів двигуна, вона забезпечує його паливом. Теплова енергія, що отримується в циліндрах в результаті його згоряння, перетворюється в механічну роботу, що віддається споживачу енергії. Від кількості надійшов в циліндр палива, якості його розпилювання і фаз подачі (початку і кінця) залежать
величина виробленої роботи і ефективність перетворення енергії палива в роботу - к.к.д. двигуна і його економічність.
Топлівовприсківающая апаратура функціонально поділяється на два елементи - паливний насос високого тиску (ТНВД) і форсунка. До завдань ТНВД входять:
- Відмірювання (дозування) порції подається в циліндр палива (величини циклової подачі) в повній відповідності з заданим режимом роботи двигуна.
- Забезпечення необхідного моменту початку подачі палива (кута випередження) і тривалості і характеристики впорскування (закону подачі).
- Стиснення палива до тисків упорскування, при яких буде забезпечена необхідна тонкість його розпилювання в циліндрах двигуна.
До завдань форсунки входить - забезпечити впорскування отмеренной і стислій в насосі циклової подачі при одночасному її розпилюванні і розподілі по об'єму камери згоряння.
ТНВД (див. Рис 12.1) по конструкції поділяються на насоси клапанного типу і золотникові. У всіх конструкціях ТНВД, незважаючи на їх різноманіття, основним елементом є плунжерні пара, що складається з плунжера і прецизионно підігнаній до нього втулки з зазором 4 - 5 мкм. Здійснюване в сучасних двигунах збільшення тиску впорскування до 1600 - 2000 бар зажадало зменшення зазору в плунжерних парах до 2,5 мкм.
Регулювання циклової подачі здійснюється шляхом:
- Зміни кількості перепускає палива на частини ходу плунжера з використанням клапанів, відкриття і закриття яких здійснюється спеціальним приводним механізмом (насоси клапанного типу).
- Зміни кількості перепускає палива на частини ходу плунжера з використанням в якості регулюючого органу самого плунжера (насоси золотникового типу).
В обох випадках застосовуються три способи організації подачі палива:
- Перепуск зайвої кількості палива здійснюється в кінці подачі (насоси з регулюванням по кінцю подачі);
- Перепуск зайвої кількості палива здійснюється на початку подачі (насоси з регулюванням по початку подачі);
- Перепуск зайвої кількості палива здійснюється на початку і в кінці подачі (насоси зі змішаним регулюванням).
На діаграмі подачі палива (рис 12.2) показані моменти і тривалості подачі палива, виражені в кутах п.к.в. (Кути відраховують від ВМТ). Зростання тиску газів в циліндрі на початку згоряння повинен відбуватися відразу ж за ВМТ. Тому уприскування палива (початок подачі) завжди здійснюється до приходу поршня в ВМТ, з випередженням, необхідним для підготовки палива до самозаймання. Кут повороту кривошипа (відрахований від ВМТ), при якому відбувається вприскування палива, називається кутом випередження подачі палива φоп Його призначають в залежності від частоти обертання двигуна. У двигунах високооборотних φоп = 20 30 ° п до ст., В малооборотних φо = 2-5 ° п.к.в .; загальна тривалість подачі палива, виражена в кутах п.к.в., становить 15-25 ° п.к.в. При зниженні навантаження двигуна вона, природно, знижується.
Діаграма і графіки ріс.12.2, а відповідають регулювання дц за рахунок зміни початку подачі палива. На всіх режимах кінець подачі насоса (ВПП) відбувається в точці 4. Кут п.к.в., протягом якого відбувається вприскування палива, змінюється за рахунок зміни кута випередження подачі палива φоп1 Найбільшою подачі відповідають точки 1 на діаграмі топлівораспределенія і на графіку шляху плунжера - кут випередження фоп1 і корисний хід плунжера φоп1. При зменшенні Gц початок подачі послідовно зміщується в точки 2 і 3, кут випередження зменшується до φоп2, φоп3 і корисний хід плунжера стає ha2 і h a3.
Отже, регулювання циклової подачі в розглянутому варіанті призводить тільки до зміни кута випередження подачі. Недоліком цього способу регулювання є мала швидкість плунжера в кінці подачі, що призводить до «млявого» розпилювання в кінці подачі.
Діаграма і графіки рис. 12.2, б відповідають регулювання за рахунок зміни кониа подачі палива. Початку подачі завжди відповідає точка 1, при зменшенні Gц кінець подачі переміщається з точки 4 в точки 3 і 2 і відповідно змінюється корисний хід плунжера. Кут випередження подачі палива φ оп на всіх режимах залишається незмінним. Швидкість плунжера під час вприскування висока, вся порція палива добре розпилюється.
Діаграма і графіки рис. 12.2, в ілюструють регулювання Gц за рахунок одночасного зміни початку і кониа подачі палива.
Точки 1-6 відповідають початку і кінця подачі палива при максимальній величині Gц. При зменшенні Gц початок подачі послідовно зміщується в точки 2 і 3, кінець подачі - в точки 5 і 4. Так само як при першому способі регулювання, зміна циклової подачі супроводжується зміною кута випередження подачі.
Для двигунів, що працюють з постійною частотою обертання (дизель-генератори), другий спосіб регулювання найбільш зручний, так як при незмінному швидкісному режимі постійний кут випередження подачі палива забезпечить займання палива при одному і тому ж вугіллі повороту кривошипа, що буде створювати однакові умови протікання процесу згоряння на всіх режимах роботи двигуна.
У малооборотних дизелів, що працюють з невеликим кутом випередження подачі палива (2-5 ° п.к.в.), регулювання дц за рахунок зміни початку подачі палива невиправдано, тому що такі ТНВД на режимах середнього і малого ходів починають подавати паливо за ВМТ, що знижує економічність двигуна. Тому в цих двигунах частіше застосовують ТНВД зі змішаним регулюванням або регулюванням по кінцю подачі.
Пристрої, що регулюють цикловую подачу в насосах клапанного типу, можуть виконуватися у вигляді перепускних і відсічних клапанів, через які на частини ходу плунжера паливо перепускается в приймальню порожнину насоса; в насосах золотникового типу плунжер-золотник перепускає паливо в приймальне вікно на початку або в кінці свого ходу.
Для того щоб максимально знизити витрату палива, в систему управління ТНВД вбудовують спеціальні пристрої, що дають можливість на ходу змінювати фази подачі палива. Зокрема, при зниженні потужності частоти обертання п і пов'язаному з цим падіння максимального тиску робочого циклу рг представляється можливим збільшити кут випередження подачі палива, щоб утримати максимальний тиск циклу на рівні номінального режиму і, тим самим .сохраніть на можливо низькому рівні питома ефективна витрата палива g (системи VIT).
Привід плунжеров здійснюється від кулачних шайб, викував заодно з розподільним або спеціальним кулачковим валом двигуни високо- і середньооборотні), або закріплених на валу на шпонках або шліцьових з'єднаннях, що дозволяє їх розгортати для зміни кута випередження. В останні роки почали застосовувати гідравлічний привід плунжеров, що дозволяє відмовитися від паливних кулачків і, що головне, - підтримувати сталість тиску вприскування в широкому діапазоні оборотів.
Профілі кулачних шайб:
Симетричні - застосовуються в 2-х тактних дизелях, дозволяють здійснювати реверсування з одним комплектом шайб, що забезпечують однакові фази розподілу як на передньому, так і на задньому ходах. Несиметричні - застосовуються в 4-х тактних дизелях, дозволяють здійснювати меншу тривалість уприскування палива при більшій швидкості плунжера. Але для здійснення реверсу потрібно подвійний комплект шайб - переднього і заднього ходу. Стандартний профіль паливної шайби утворений дугами окружності і на ділянці активного ходу забезпечує рух плунжера з лінійно збільшуються і далі постійними швидкостями Vп (див. Рис. 12.2).
Форсунки служать для безпосереднього впорскування палива в циліндр двигуна, розпилювання його на частинки з розміром бажано не більше 5 -3 0 мкм і розподілу їх усередині камери згоряння. Представлена на рис 12.3 форсунка закритого типу (в якості запірного органу використовується голка 10), многодирчатий і не охолоджуваних. Розміщується в кришці циліндра і складається з двох основних елементів - корпусу 5 і розпилювача 1 з окремим сопловим наконечником 11. Паливо від насоса підводиться до штуцера 8, в якому розміщений змінний елемент фільтра тонкого очищення палива 7. Далі паливо надходить в канал 14, звідки потрапляє в кільцеву виточку 15 на торці розпилювача. При закритому положенні голка своїм конусом сидить на конусі сопла і перешкоджає проникненню палива в нижчерозташованими камеру соплового наконечника 11. Голка 10 через штовхач навантажена пружиною 3, затяг якої може регулюватися гвинтом. Зміною сили затяжки встановлюється тиск відриву голки від сідла (початковий тиск впорскування -Рфо). Поруч зі штуцером располагаеі- просочившегося палив поруч зі штуцером штуцером розташовується клапан випуску повітря 9, який використовується при попередній прокачування форсунок перед пуском.
За типом запірних органів і розпилюють отворів застосовуються такі види розпилювачів:
- клапанні (з голкою) многодирчатий;
- клапанні однодирчатие
- штифтові.