 |
|
СИСТЕМА ЖИВЛЕННЯ ДИЗЕЛІВ
Система живлення дизелів має відповідати таким вимогам:
• створювати високий тиск упорскування палива в циліндр;
• дозувати порції палива відповідно до навантаження дизеля;
• впорскувати паливо в камеру згоряння в певний момент, про-іигом заданого проміжку часу і з певною інтенсивністю;
• добре розпилювати й рівномірно розподіляти паливо по об'єму камери згоряння;
• забезпечувати початок упорскування й порції палива, що пода-ються насосом, однаковими в усіх циліндрах;
• надійно фільтрувати паливо перед його надходженням у насо-си й форсунки.
Ці вимоги зумовлені тим, що на процес сумішоутворення в дизелі відводиться мало часу (близько 0,001 с), тому дуже важливо розпилити паливо на найдрібніші краплинки й рівномірно розподілити їх по всьому об'єму повітря в камері згоряння.
Паливо для дизелів має відповідати таким вимогам:
• добре прокачуватися, забезпечуючи безперебійну роботу пали-воподавальної апаратури (тобто мати оптимальну в'язкість, певні низькотемпературні властивості, не містити води й механічних домішок);
• забезпечувати добре розпилювання, сумішоутворення й випа-ровування, а також швидке самозаймання, повне згоряння та м'яку роботу без димлення, що залежить від його хімічного складу, який оцінюється цетановим числом (показник займистості дизельного па-
лива);
• не спричинювати підвищеного нагаро- й лакоутворення на клапанах, поршневих кільцях, поршнях, закоксування розпилювача й зависання його голки (схильність до нагаро- й лакоутворення дизельного палива залежить від його хімічного складу, в'язкості, а також умісту механічних домішок);
• не спричинювати корозії резервуарів, баків та інших деталей двигуна (корозійність палива залежить від умісту в ньому кислот, сірчистих сполук і води);
• бути стабільним під час транспортування й зберігання.
В'язкість — один із найважливіших показників якості дизельного палива. Від неї залежать однорідність складу робочої суміші, розпи-
люваність і випарність палива в циліндрі, надійність та довговічність паливної апаратури.
Паливо малої в'язкості добре розпилюється, випаровується й згоряє. Проте в цьому разі підвищується спрацьовування плунжерних пар паливного насоса, що призводить до витікання палива через збільшені зазори. Якщо в'язкість висока, паливо погано розпилюється, погіршується процес згоряння, знижується економічність роботи та підвищується димність вихлопу дизеля.
До важливих експлуатаційних характеристик дизельного палива належать його низькотемпературні властивості, які характеризують рухливість палива за мінусових температур. У дизельному паливі містяться парафінові вуглеводні, які за високої температури перебувають у розчиненому стані, а в разі зниження її викристалізовуються.
Ни зькотемпературні властивості оцінюються температурами помутніння й застигання.
Температурою помутніння називають температуру, за якої зміним ться фазовий склад палива, тобто поряд із рідкою фазою з'явчміться тверда. При цьому паливо мутніє через виділення мікроско-
пічних кристалів льоду (якщо в паливі є вода) й твердих вуглеводнів.
Температурою застигання називають температуру, за якої паливо ні рачає рухливість.
До системи живлення дизелів входять: 4 паливний бак; + фільтри ірубої та тонкої очистки палива; + паливопроводи; ф паливний насос високого тиску; + всережимний регулятор частоти обертання; • автоматична муфта випередження впорскування палива; + форсунка; • підкачувальні насоси.
Паливопідкачувальний насос 10 дизеля КамАЗ-740 (рис. 2.44) засмоктує паливо з бака 1 крізь фільтри грубої 4 й тонкої 18 очистки.
Рис. 2.44
Схема системи живлення дизеля КамАЗ-740:
/ паливний бак; 2, 5, 7, 8, 11, 13, 15, 17, 19—21 — паливопроводи; 3 — трійник; і 18— фільтри відповідно грубої й тонкої очистки палива; 6— форсунка; 9— ручний підклчувальний насос; 10 — паливопідкачувальний насос; 12 — паливний насос високого тиску; 14 — електромагнітний клапан; 16 — факельна свічка
Паливопроводами низького тиску 2, 7, 77 і 13 паливо надходить до насоса високого тиску 72, який розміщено між рядами циліндрів. Відповідно до порядку роботи циліндрів дизеля насос 12 подає паливо паливопроводами 8 високого тиску до форсунок 6, розташованих у головках циліндрів. Форсунки розпилюють і впорскують паливо в камери згоряння. Паливопідкачувальний насос 10 подає до насоса 12 більше палива, ніж потрібно для роботи дизеля, тому надлишкове паливо, а з ним і повітря, що потрапило до системи, дренажними паливопроводами 77і 20 відводяться з насоса 72 і фільтра тонкої очистки 18 назад у паливний бак. Паливо, що просочилося крізь зазор між корпусом розпилювача та голкою форсунки, зливається в бак паливопроводами 5, 75, і 27.
Паливний бак автомобіля КамАЗ місткістю 125, 170 або 250 л має заливну горловину, яку обладнано висувною трубою із сітчастим фільтром. Горловина закривається герметичною кришкою. В нижній частині бака є кран для зливання відстою. Рівень палива можна контролювати за покажчиком, сигнали до якого надходять від реостатного датчика, розташованого в баці.
Фільтр грубої очистки (відстійник) автомобіля КамАЗ, який попередньо очищає паливо, встановлено з лівого боку автомобіля на рамі. Фільтр (рис. 2.45) складається з корпусу 7, стакана 2, фільтрувальної сітки 4, заспокоювача 3 й відбивача 5. Для ущільнення між
1 — зливальна про 
фільтрувальна сітка;
корпусом і стаканом ставиться кільце. Знизу в стакані 2 є зливальна пробка 7. Паливо з бака надходить у фільтр підвідним штуцером і стікає в стакан. Великі сторонні частинки й вода збираються в ниж-
Рис. 2.46
Фільтр тонкої очистки палива:
/ — корпус; 2 — болт; З — ущільнювальна шайба; 4, 8 — пробки; 5 — фільтрувальний елемент; 6 — ковпак; 7, 11 — пружини; 9 — стержень; 10 — клапан-жиклер;
12 — пробка клапана
ній частині стакана. З верхньої частини паливо крізь фільтрувальну сітку 4 подається відвідним штуцером до паливопідкачувального насоса.
Фільтр тонкої очистки (рис. 2.46) остаточно очищає паливо перед його надходженням у насос високого тиску. Його встановлено в найвищій точці системи живлення для збирання й відведення в бак крізь спеціальний клапан-жиклер 10 повітря, що потрапило до системи разом із частиною палива. Фільтр автомобіля КамАЗ складається з двох секцій, що мають спільний корпус 1. До кожної секції входить ковпак 6 із привареним до нього стержнем 9 і паперовий фільтрувальний елемент 5. Знизу в стержень вкручено зливальну пробку 8. Ковпаки з'єднано з корпусом болтами 2 й ущільнено шайбами 3.
У фільтрі є зливальний клапан, відрегульований на тиск 0,15 МПа. Клапан регулюється добиранням регулювальних шайб, розташованих усередині клапана. Розняття фільтра ущільнено прокладками.
Паливопроводи високого тиску (понад 20 МПа) між насосом високого тиску й форсунками виготовлено зі сталевих трубок, кінці яких мають конус і притиснуті накидними гайками через шайби до конусних гнізд штуцерів насоса й форсунок. Щоб запобігти поломкам паливопроводів унаслідок вібрацій, їх кріплять скобами й кронштейнами.
Паливний насос високого тиску призначається для подавання в циліндри двигуна (через форсунки) в певні моменти часу потрібних порцій палива. Цей насос — найскладніший вузол системи живлення дизеля.
Паливний насос дизеля КамАЗ-740 (рис. 2.47) складається з восьми однакових секцій відповідно до кількості циліндрів двигуна. До секції входять корпус 7, втулка 9 плунжера, плунжер 6, поворотна втулка 4, нагнітальний клапан 11, який штуцером 72 притиснутий до втулки плунжера. Під дією кулачка вала й пружини 5 плунжер здійснює зворотно-поступальний рух.
Під час руху плунжера вниз (під дією пружини) в порожнині втулки виникає розрідження, й коли відкривається впускне вікно 2, порожнина заповнюється паливом (рис. 2.48, а). Під час руху плунжера вгору (під дією кулачка) в надплунжерному просторі різко підвищується тиск (впускне вікно перекрите), й паливо крізь нагнітальний клапан 4, що відкрився, подається в паливопровід високого тиску (рис. 2.48, б). При цьому мінімальний зазор між втулкою та плунжером дорівнює приблизно 1 мкм; тиск подачі палива досягає 20 МПа. Коли скісна кромка 5 плунжера відкриє відсічне вікно 7, тиск палива у втулці плунжера різко знизиться, нагнітальний клапан 4 під дією пружини швидко закриється, й подача палива припиниться. Оскільки в цей момент плунжер ще рухається вгору, то паливо, яке витискається ним, крізь осьову 3 й радіальну просвердлини в
Рис. 2.47
Паливний насос високого тиску дизеля КамАЗ-740:
/ — корпус; 2 — ролик штовхана; 3 — тарілка пружини штовхача; 4 — поворотна птулка; 5 — пружина штовхача; 6 — плунжер; 7 — установочний штифт; 8 — рейка; У — втулка плунжера; 10 — корпус секції; 11 — нагнітальний клапан; 12 — штуцер;
ІЗ — ручний підкачувальний насос; 14 — корпус паливопідкачувального насоса; 15 — ролик щтовхача паливопідкачувального насоса
плунжері перетікає у відсічне вікно 7, минаючи виточку на плунжері (рис. 2.48, в).
Кількість палива, що подається секцією паливного насоса високого тиску до форсунки, регулюється повертанням плунжера за допомогою зубчастої рейки 8 (див. рис. 2.47), втулки 4 та повідка, що
а б в
Рис. 2.48
Схема роботи секції паливного насоса високого тиску:
а — всмоктування палива; б — подавання палива; в — кінець подавання;
1,2 — відповідно відсічне й впускне вікна; 3 — осьова просвердлина в плунжері; 4 — нагнітальний клапан; 5 — скісна кромка плунжера
зв'язує їх. Обидві зубчасті рейки переміщуються вздовж корпусу насоса під дією педалі керування подачею палива або регулятора частоти обертання колінчастого вала.
Залежно від кута повороту плунжера змінюється відстань, яку він проходить від моменту перекриття впускного вікна 2 до моменту відкриття скісною кромкою 5відсічного вікна 1 (див. рис. 2.48, в). У результаті змінюється тривалість впорскування, а отже, порція палива, що подається в циліндр.
Для зупинки двигуна треба перекрити подачу палива. Для цього плунжер установлюють рейкою в таке положення, щоб радіальна просвердлина в ньому виявилася повернутою до відсічного вікна. Коли плунжер переміщатиметься вгору, все паливо з надплунжерного простору просвердлиною 3 й виточкою на плунжері перетікатиме
до вікна /, а потім — у паливний бак; у циліндр паливо не подається.
Всережимний регулятор частоти обертання автоматично підтримує задану частоту обертання колінчастого вала зміною (залежно від навантаження) кількості впорскуваного в циліндр палива. Регулятор дизеля КамАЗ розміщується в розвалі корпусу паливного насоса високого тиску й приводиться в дію від його кулачкового валика. Під
час роботи двигуна з частотою обертання колінчастого вала, що відповідає даному положенню педалі керування подачею палива, відцентрові сили тягарців регулятора зрівноважені зусиллям пружини. Якщо навантаження на двигун зменшиться (наприклад, автомобіль поїде на спуск), то частота обертання колінчастого вала почне зрос-
тати, тягарці регулятора, долаючи опір пружини, трохи розійдуться й перемістять рейку паливного насоса — подача палива зменшиться, що не дасть змоги дизелю істотно збільшити частоту обертання вала. В разі зниження частоти обертання вала відносно тієї, що відповідає положенню педалі керування подачею палива, відцентрова сила тягарців зменшиться й регулятор під дією зусилля пружини перемістить рейку в зворотному напрямі — подача палива збільшиться, а частота обертання колінчастого вала зросте до заданого положенням
педалі значення.
Б-Б А-А
Рис. 2.49
Автоматична муфта випередження впорскування палива дизелів КамАЗ:
/ — ведуча півмуфта; 2, 4 — сальники; 3 — втулка ведучої півмуфти; 5 — корпус;
6 — регулювальні прокладки; 7 — стакан пружини; 8 — пружина; 9 — шайба;
10 — упорне кільце; 11 — тягарці із пальцем; 12 — проставка; 13 — ведена півмуфта;
14 — ущільнювальне кільце; 15 — шайба; 16 — вісь тягарця
Автоматична муфта випередження впорскування палива призначається для зміни моменту початку впорскування палива залежно від частоти обертання колінчастого вала, що поліпшує пускові якості дизеля й підвищує його економічність. Ведена півмуфта 13 (рис. 2.49) кріпиться на конічній поверхні переднього кінця кулачкового валика паливного насоса шпонкою та гайкою, а ведуча півмуфта 1 — на маточині веденої (може повертатися на ній). Між маточиною та півмуфтою 1 установлено втулку 3. Ведуча півмуфта приводиться в дію розподільною проміжною шестірнею через вал із
Рис. 2.50
Форсунка дизелів КамАЗ:
1 — корпус розпилювача; 2 — гайка розпилювача; 3 — проставка; 4 — установочні штифти; 5— штанга; 6 — корпус форсунки; 7— ущільнювальне кільце; 8 — штуцер;
9— фільтр; 10 — ущільнювальна втулка; 11, 12 — регулювальні шайби; 13 — пружина;
14 — голка розпилювача
імучкими сполучними муфтами. На ведену півмуфту обертання пе|и і;к ться двома тягарцями 77, які коливаються в площині, перпендикулярній до осі обертання муфти, на осях 16, запресованих у ведену піимуфту. Проставка 12 ведучої півмуфти впирається одним кінцем у палець тягарця, а іншим — у профільний виступ. Пружини 8 м ;і ми гаються втримати тягарці на упорі у втулку 3 ведучої півмуфти.
У разі збільшення частоти обертання колінчастого вала тягарці піл дією відцентрових сил розходяться, в результаті чого ведена иїимуфта повертається відносно ведучої в напрямі обертання кулач» оного валика, що збільшує кут випередження впорскування палива. Н разі зменшення частоти обертання колінчастого вала тягарці під •мі іо пружини сходяться. Ведена півмуфта повертається разом із ваіи ком паливного насоса в бік, протилежний напряму обертання важка, що зменшує кут випередження впорскування палива.
Форсунка (рис. 2.50) призначається для впорскування й розпилюплііпя палива. Паливопроводом високого тиску паливо надходить у ні і упер 8 і, пройшовши крізь фільтр 9, просвердлинами в корпусах форсунки 6 і розпилювача 7 потрапляє в порожнину голки 14. Коли плунжер секції насоса створить достатній тиск, він, діючи на голку ііипу вгору, долає зусилля пружини 13 і відштовхує голку, після чого
Рис. 2.51
Схема роботи підкачувальних насосів:
і, /> — порожнини; В — вихід палива до насоса високого тиску; Г — вхід палива від фільтра грубої очистки; 1 — поршень паливопідкачувального насоса; 2 — поршень ручного підкачувального насоса; 3, 5, 6, 10— пружини; 4, 9 — відповідно впускний і нагнітальний клапани; 7— штовхач; 8 — ексцентрик
починається впорскування палива крізь чотири отвори в розпилювачі. Після відсічення подачі палива в насос тиск його у форсунці знижується й голка знову опускається, припиняючи вихід палива з розпилювача. Паливо, що просочилося між голкою та корпусом розпи-
лювача, відводиться з форсунки каналами в її корпусі. Форсунку встановлюють у головці циліндра й закріплюють скобою.
Підканувальні насоси призначаються для подавання палива до насоса високого тиску в потрібній кількості й підтримання перед ним достатнього тиску.
Паливопідкачувальний насос поршневого типу дизеля КамАЗ (рис. 2.51) установлюється на задній кришці регулятора частоти обертання й приводиться в дію від ексцентрика кулачкового валика насоса високого тиску. Коли штовхач 7 опускається, поршень 1 під
дією пружини 5 рухається вниз, створюючи розрідження в порожнині А. Впускний клапан 4, стискаючи пружину 3, піднімається й пропускає паливо в цю порожнину. Водночас із порожнини Б паливо витісняється в нагнітальну лінію (клапан 9 закритий). Під час руху поршня 1 вгору паливо з порожнини А крізь нагнітальний клапан 9 надходить у порожнину В (впускний клапан 4 закритий).
Для заповнення системи паливом і видалення з неї повітря на автомобілі КамАЗ є два ручних підкачувальних насоси: один закріпле-
Рис. 2.52
Схема системи фільтрування повітря дизелів КамАЗ:
1 — корпус повітряного фільтра; 2 — картонний фільтрувальний елемент; 3 — інерційна решітка; 4 — труба повітрозабірника; 5 — ковпак; 6 — ежектор; 7 — циліндр
ми до фланця паливопідкачувального насоса, а другий установлено н,і кронштейні на корпусі зчеплення з правого боку автомобіля. < Ншдва насоси аналогічні за будовою. Для прокачування палива руі омтку з поршнем 2 приводять у рух від руки вгору — вниз.
(хема фільтрації повітря. Атмосферне повітря треба очистити від милу, щоб зменшити спрацьовування тертьових деталей, і рівномірно розподілити за циліндрами.
І Іовітря крізь сітки ковпака 5 (рис. 2.52) надходить у трубу 4 повііро іабірника, а потім — у повітряний фільтр. Проходячи інерційну ргшітку 3 й різко змінюючи напрям свого руху, повітря спочатку іиільняється від великих частинок пилу, які під дією сил інерції й ро ірідження викидаються в атмосферу ежектором 6. Потім дрібніші
•і,іс пінки пилу затримуються в картонному фільтрувальному елемен11 2. Очищене повітря трубопроводами надходить у циліндри 7 ди-
/ кришка; 2 — серга кріплення кришки; З — корпус; 4 — кронштейн кріплення фі-
п. і рувального елемента; 5, 7— відповідно вхідний і вихідний патрубки; 6 — верхня кришка; 8 — патрубок відсмоктування пилу; 9 — фільтрувальний елемент
Повітряний фільтр автомобілів КамАЗ (рис. 2.53) установлено позаду кабіни й обладнано змінним картонним елементом 9. Повітря надходить у фільтр вхідним патрубком. Усередині корпусу 3 розміщуються інерційна решітка та пилозбірна порожнина, що сполучається з патрубками відсмоктування пилу. До патрубка 8 приєднано трубку, що веде до ежектора, встановленого у вихідній трубі глушника. Для контролю за роботою повітряного фільтра на лівому впускному трубопроводі встановлено індикатор запиленості, який у разі збільшення розрідження у впускних трубопроводах сигналізує опусканням червоного сигнального прапорця про необхідність промивання або заміни картонного фільтрувального елемента.
Надцування. Для збільшення літрової потужності дизелів у деяких із них застосовують так зване наддування, тобто подачу в циліндри повітря на такті впускання під тиском, що створюється нагнітачем (компресором). При цьому кількість повітря, яке надходить у циліндри, збільшується, що дає змогу спалювати в них більше палива й таким чином підвищувати потужність дизеля.
Рис. 2.54
Схема турбонадцування з перепуском газів, минаючи турбіну:
1 — циліндр; 2 — мембрана; 3 — пружина; 4 — перепускний клапан; 5 — турбіна; 6 — компресор
На автомобільних дизелях найчастіше застосовують газотурбінне наддування (рис. 2.54). Тиск повітря підвищується у відцентровому компресорі 6, робоче колесо якого приводиться в обертання турбіною 5, що використовує енергію потоку відпрацьованих газів до надходження їх у глушник.
Колеса компресора й турбіни, встановлені на спільному валу, обертаються з однаковою частотою. Цей агрегат називається турбо-
' пчпресором. На У-подібному дизелі встановлюють один або два тур« і-• компресори; в останньому випадку кожен турбокомпресор обслуіппуі свій ряд циліндрів. Щоб тиск наддування не перевищував шніустимого значення (0,2 МПа), використовують перепускний клапті /, який при досягненні потрібного тиску наддування (він діє на мембрану 2) відкривається й перепускає частину відпрацьованих гани повз турбіну 5. Іноді для зменшення температури повітря після
і ом пресора його пропускають через холодильник.
І азотурбінне наддування дає змогу збільшити літрову потужність пі іеля до 15...18 кВт/л, тобто на 20...40 %, і застосовується для авто-
мобільних дизелів ЯМЗ-238Ф, КамАЗ-7403 та ін.