Общее устройство системы питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя выполняет следующие функции:

— очистка топлива и воздуха от механических примесей;

— подачи воздуха в цилиндры;

— подачи топлива в цилиндры под высоким давлением.

Схема системы питания (рис. 17):

1. Воздухоочиститель. 9. Фильтр тонкой очистки топлива.

2. Впускной трубопровод. 10. Подкачивающий насос.

3. Глушитель. 11. Фильтр грубой очистки.

4. Форсунка. 12. Топливный бак.

5. Выпускной трубопровод. 13. Поршень.

6. Топливопровод высокого давления. 14. Впускной клапан.

7. Топливный насос высокого давления. 15. Топливопровод перепуска топлива.

8. Топливопровод низкого давления.

Рис. 17.

Принцип работы

Во время работы двигателя топлива из бака поступает по топливопроду в фильтр грубой очистки 11 (рис. 17), где отделяются крупные механические примеси. Далее топливо засасывается подкачивающим насосом 10 и нагнетается через фильтр тонкой очистки 9 в топливный насос высокого давления (ТНВД) 7.

Этот насос подаёт топливо через топливопровод 6 под большим давлением к форсункам 4, которые впрыскивают его в распылённом состоянии в камеру сгорания. Излишки топлива (отсечённое топливо) отводятся из ТНВД по топливопроводу 15 на вход подкачивающего насоса.

Назначение, устройство и работа узлов и механизмов системы питания

1. Бак 12 – предназначен для хранения запаса топлива и представляет собой ёмкость сварной конструкции, имеющую заливную горловину с крышкой и кран с трубопроводом.

2. Фильтр грубой очистки (отстойник) 11 – предназначен для очистки топлива от мелких механических примесей. Фильтр снабжён пробкой для слива отстоя.

3. Подкачивающий насос 10 обеспечивает:

— заполнение системы питания топливом перед пуском;

— подачу топлива ТНВД под давлением 0,8кгс/см— 1,2 кгс/смпри работающем двигателе.

Состав подкачивающего насоса (рис. 18):

1. Поршень основной. 8. Рукоятка.

2. Корпус. 9. Поршень насоса ручной подкачки.

3. Нагнетательный клапан. 10. Впускной клапан.

4. Выпускной топливопровод. 11. Пружина поршня.

5. Толкатель. 12. Впускной топливопровод.

6. Шток. 13. Пружина толкателя.

7. Цилиндр насоса ручной подкачки. 14. Эксцентрик.

Рис. 18 Рис. 19

Принцип работы подкачивающего насоса

На корпусе подкачивающего насоса установлен ручной насос подкачки, который состоит из цилиндра, поршня 9 (рис. 18) и штока с рукояткой 8. Этот насос служит для заполнения системы топливом и удаления воздуха перед пуском двигателя.

Перед прокачкой топлива надо открыть вентиль фильтра тонкой очистки. При перемещении рукоятки с поршнем вверх под действием разряжения, образующегося в цилиндре, открывается впускной клапан 10 (рис.19) и топливо заполняет пространство под поршнем.

При движении рукоятки с поршнем вниз под давлением топлива впускной клапан 10 закрывается, а нагнетательный клапан 3 открывается и топливо поступает по нагнетательному трубопроводу к ТНВД через фильтр тонкой очистки. После удаления воздуха из системы рукоятку 8 заворачивают на крышку цилиндра до упора.

При работающем двигателе топливо нагнетается к ТНВД за два хода поршня. При вращении валика топливного насоса эксцентрик отходит от толкателя и поршень перемещается под действием пружины 11 (рис.20) вниз.

Рис. 20 Рис. 21

При дальнейшем вращении валика топливного насоса эксцентрик набегает на толкатель и поршень 1 (рис. 21) перемещается вверх, сжимая пружину 11. Под поршнем образуется разряжение, давление над поршнем в полости А возрастает.

Под давлением топлива впускной клапан 10 закрывается, а нагнетательный клапан 3 открывается, и топливо перетекает из над поршневого пространства под поршень. Этот ход поршня вспомогательный. Далее процесс повторяется.

4. Фильтр тонкой очистки топлива очищает топливо от мельчайших механических примесей. Чистота фильтрации составляет 0,001 – 0,005мм. На дизельных двигателях может устанавливаться от одного до трёх фильтрующих элементов.

5. Топливный насос высокого давления служит для подачи в цилиндры двигателя точно отмеренных порций топлива в определённый момент времени и под высоким давлением.

Насосы рядного типа состоят из секций, число которых соответствует числу цилиндров. Рассмотрим устройство и работу одной секции ТНВД рядного типа.

Насосная секция включает в себя плунжерную пару, пружину 3 (рис. 22), толкатель, кулачок 8 вала топливного насоса и нагнетательный клапан 14 с седлом 13.

 

Рис. 22 Рис. 23

Плунжерная пара состоит из втулки 12 и перемещающегося внутри неё плунжера 9. Рабочий ход плунжера составляет от 8 до 10мм (рис.23.).

Во время работы в плунжерной паре создаётся высокое давление топлива. При рабочем движении плунжера топливо не должно просачиваться из надплунжерного пространства между трущимися поверхностями плунжерной пары, поэтому плунжер с большой точностью притирают к втулке. Зазор между ними составляет 0,001-0,002мм.

В утолщённой части втулки имеются два противоположных боковых отверстия. Верхнее впускное отверстие Е служит для заполнения надплунжерного пространства топливом, а нижнее перепускное – для перепуска топлива. Оба отверстия втулки соединены с соответствующими каналами, расположенными в ТНВД.

В верхней части плунжера находятся соединённые осевой Д и боковой отсечной канал Г, который выполнен по винтовой линии. С его помощью можно менять порции подаваемого топлива без изменения общего хода плунжера. Кольцевая выточка в средней части плунжера служит для равномерного распределения по гильзе дизельного топлива, выполняющего роль смазки.

В нижней части плунжера выполнены выступ В и выточка. Выступ входит в пазы поворотной втулки 10, на которой помещён зубчатый венец 11, соединённый с рейкой 1 насоса. Нижняя выточка выполнена для закрепления в ней тарелки 4 пружины, которая необходима для перемещения плунжера вниз.

Плунжер перемещается вверх под действием толкателя Б, который получает движение от кулачка 8 валика топливного насоса.

Нагнетательный клапан 14 обеспечивает чёткое окончание подачи топлива в цилиндры.

Схема работы секции топливного насоса показана на рис. 24.

При движении плунжера 1 вниз топливо из впускного клапана 4 проходит во втулку 2 (рис. 24,а). При движении вверх плунжер перекрывает впускное отверстие втулки (рис. 24, б) и топливо, открывая нагнетательный клапан 5, проходит под большим давлением в форсунку.

Рис. 24

Как только кромка отсечного паза совмещается с перепускным отверстием втулки (рис.24, в) топливо из надплунжерного пространства попадает по каналам плунжера в перепускное отверстие 7 втулки и далее через перепускной канал 8 к подкачивающему насосу. Давление в надплунжерном пространстве падает, и под действием пружины 6 нагнетательный клапан опускается в гнездо. Произошла отсечка топлива

Таким образом, рабочий ход плунжера длится от конца закрытия верхней кромки плунжера впускного окна втулки до начала открытия перепускного окна кромкой отсечного канала.. Количество топлива поступающего в цилиндры зависит от положения отсечного канала плунжера относительно перепускного канала втулки. Поворот плунжеров осуществляется с помощью топливной рейки. Плунжеры поворачиваются во всех секциях насоса на одинаковые углы, обеспечивая подачу равных порций топлива в цидиндры.

6. Форсунки. С помощью форсунок топливо поступает в камеру сгорания двигателя в мелкораспылённом состоянии и под большим давлением. Применяются многодырчатые форсунки с малым диаметром распыливающих отверстий. Детали смонтированы в корпусе 10 (рис. 25).

Рис. 25

Основная часть форсунки – распылитель, состоящий из корпуса 12 и иглы 11. Игла прижата к коническому седлу корпуса пружиной 4 с помощью штанги 8. Пружину регулируют винтом 2 на определённое давление.

В процессе работы двигателя топливо поступает из топливного насоса по трубке высокого давления через сетчатый фильтр 6 и канал 9 в камеру 15. Когда давление топлива в камере превысит усилие пружины, сила, действующая на иглу снизу, приподнимает её, и топливо поступает к распыляющим отверстиям и через них впрыскивается в камеру сгорания. При отсечке топлива нагнетательным клапаном ТНВД давление в камере 15 распылителя резко падает и игла под действием пружины быстро закрывает выходное отверстие форсунки.

7. Воздухоочиститель предназначен для очистки воздуха от частиц пыли.

На дизельных двигателях применяют трёхступенчатые воздухоочистители. Первая ступень очистки воздуха в нём обеспечивается инерционным очистителем, вторая ступень контактная, с масляной ванной, третья – контактная с фильтрующими элементами (рис. 26).

Рис. 26

Воздухоочиститель состоит из корпуса 3(рис. 26), головки 11 и приваренной к ней трубы 9. Сверху на трубе закреплён колпак 6 с центробежным пылеотделителем. В корпус воздухоочистителя вложены три фильтрующих элемента 2 из капроновой путанки. Снизу к корпусу стяжными болтами прикреплён поддон 1 с масляной ванной.

Воздухоочиститель работает следующим образом. При такте впуска воздух под действием разряжения через отверстия сетки 8 попадает внутрь инерционного очистителя и, ударяясь наклонными лопастями завихрителя 5, получает вращательное движение.

Крупные частицы пыли, попавшие с воздухом в очиститель, под действием центробежной силы, отбрасываются к стенкам и через два окна 7 в колпаке выводятся наружу. В инерционном очистителе отделяется 2/3 пыли, содержащейся в воздухе. Поток воздуха с мелкими частицами пыли на большой скорости движется вниз по заборной трубе, соприкасаясь с поверхностью масла в поддоне, забрасывает масло на сетки фильтрующих элементов и резко меняет направление и скорость.

При этом мелкие частицы пыли остаются в масле, воздух проходит через фильтрующие элементы в выходной патрубок 4 к цилиндрам двигателя. Фильтрующие элементы 2, смоченные маслом, улавливают мельчайшие механические примеси воздуха.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала

В процессе работы дорожных и строительных машин нагрузка на двигатели непрерывно изменяется в зависимости от разрабатываемого грунта и выполняемых операций. Если при этом сохранять постоянной подачу топлива, то изменение нагрузки вызывает изменение частоты вращения коленчатого вала.

Для сохранения заданного скоростного режима на двигателях устанавливают регуляторы, автоматически поддерживающие в определённых пределах частоту вращения коленчатого вала двигателя независимо от нагрузки.

В результате воздействия регулятора на рейку ТНВД изменяется количество подаваемого в цилиндры топлива, а следовательно повышается или понижается мощность двигателя при заданной частоте вращения коленчатого вала. Всережимный регулятор показан на рис. 27.

Рис. 27

Принцип работы

Шестерня 11 привода регулятора и топливного насоса получает вращение от коленчатого вала и передаёт движение через пару конических шестерён вертикальному валу 10 регулятора. Вместе с валом вращаются укреплённые на нём грузы 9, расходящиеся в стороны под действием центробежной силы и стремящиеся через сухари 8 и муфту 7 повернуть рычаг 6. Перемещению муфты 7 вверх и повороту рычага 6 противодействует пружина 16 регулятора.

При неизменной нагрузки двигателя коленчатый вал вращается с постоянной частотой вращения и в регуляторе устанавливается равновесие между центробежной силой грузов 9 и натяжением пружины 16.

При повышении внешней нагрузки частота вращения снижается и соответственно падает скорость вращения грузов регулятора. В результате уменьшения центробежной силы равновесие в регуляторе нарушается, и грузы под воздействием растянутой пружины 16 сближаются.

Рычаг 6 поворачивается и с помощью тяги 12 передвигает рейку 5 ТНВД в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения и мощность двигателя повышаются, и в регуляторе вновь устанавливается равновесие между центробежной силой грузов 9 и натяжением пружины 16.

При снятии нагрузки с двигателя частота вращения его несколько увеличивается. Под действием возросшей центробежной силы грузы 9 через систему рычагов передвигают рейку 5 в сторону уменьшения подачи топлива. В результате частота вращения и мощность двигателя понизятся

В случае необходимости можно изменять скоростной режим работы двигателя. Это достигается воздействием на пружину 16 через систему рычагов, приводимую в движение рычагом 4 управления подачей топлива. При перемещении рычага 4 влево пружина 16 растягивается, и двигатель развивает большую частоту вращения. Это связано с тем, что большему усилию пружины притом же равновесном расхождении грузов соответствует большее число оборотов грузов, а следовательно, и двигателя.

Возможные неисправности системы питания

1. Двигатель не запускается или не развивает полной мощности.

Причины:

— нет топлива в топливном баке;

— в систему питания попадает воздух;

— засорены топливные фильтры;

— пониженное давление впрыскивания топлива;

— заедает игла распылителя;

— закоксованы отверстия распылителя форсунки;

— заедает рейка топливного насоса.

2. Дымный выпуск отработавших газов (чёрный дым)

Причины:

— недостаточная подача воздуха;

— заедает игла распылителя;

— закоксованы отверстия распылителя форсунки;

— неправильно установлен угол опережения подачи топлива.

Характеристики дизельного топлива

Для обеспечения экономичности, надёжности и долговечности работы двигателя дизельное топливо должно отвечать определённым требованиям.

Главные показатели качества топлива – чистота, высокая теплотворная способность, хорошая распыляемость, химически стабильное при хранении, не вызывать коррозии металлов, малая вязкость, низкая температура самовоспламенения, высокое цетановое число (не менее 40). Чем больше цетановое число топлива, тем меньше период задержки самовоспламенения после впрыска его в цилиндр и двигатель работает мягче (без стуков).

В дизельных двигателях применяют дизельное топливо следующих марок:

 

  Наименование показателей Марка топлива
ГОСТ 305 — 82 ГОСТ 4749 — 82
Л З А ДЛ ДЗ ДА
Рекомендуемая для работы при указанной температуре окружающего воздуха и выше, °С   -20   -30   -20   -50
Температура самовоспламенения топлива, °С
Температура застывания топлива не выше, °С -10 -35 -45 -10 -45 -55
Содержание серы, % От 0,2 до 0,5 Не более 0,2

Присутствие серы уменьшает период задержки самовоспламенения топлива в цилиндре, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Однако сера повышает нагарообразование и способствует быстрому износу деталей поршневой группы.

При поставках к марке топлива добавляется цифра, обозначающая процент содержания серы, 0,2 или 0,5. Например: топливо летнее Л-0,2; топливо зимнее З-0,5.Буквы в марке топлива обозначают: Л — летнее, З — зимнее, А — арктическое.

При отсутствии арктического топлива и эксплуатации двигателей при низкой температуре к зимнему топливу добавляют до 50% керосина. Повышенная вязкость топлива ухудшает его распыл, а низкая – смазывающие свойства.

Трансмиссия.

Назначение и классификация трансмиссий. Основные узлы, входящие в трансмиссию.

Трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колёса.

Классификация трансмиссий:

— механическая;

— гидромеханическая;

— гидрообъёмная.

Состав механической трансмиссии (рис.30):

— сцепление;

— коробка передач;

— карданная передача (промежуточная передача);

— ведущий мост.

Смотрите также:

Добавить комментарий

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