Общее устройство системы питания дизелей
СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ
Особенности смесеобразования в дизелях
Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имени изобретателя Р. Дизеля), является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров.
В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и впрыскивается форсунками в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыляется на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы.
Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550... 700 °С, а давление — 3,5...5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура, и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива.
Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в ВМТ. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыскивания топлива.
Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.
Угол по кривошипу коленчатого вала, на который поршень не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива.
При малой нагрузке в цилиндрах дизеля практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет сравнительно ббльшую величину, так как с увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. Поэтому среднее значение коэффициента избытка воздуха а для различных типов дизелей, обеспечивающего их бездымную работу, принимают равным 1,3... 1,5, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.
Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания. По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования. Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями. Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две группы: неразделенные (однополостные) и разделенные (двухполостные).
Неразделенные камеры сгорания (рис. 7.1, а) представляют собой объем 3, заключенный между днищем поршня, когда он находится в ВМТ, и плоскостью головки 2. Такие камеры называют также однополостными с объемным смесеобразованием, так как процесс смесеобразования основан на впрыскивании топлива непосредственно в толщу горячего воздуха, находящегося в камере сгорания дизеля. При этом для лучшего перемешивания частиц распыленного топлива с воздухом свежему заряду сообщают при впуске вращательное движение с помощью завихрителей или винтовых впускных каналов, а форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемой форсункой 1. Такой принцип смесеобразования используется в дизелях ЯМЗ,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7.1. Камеры сгорания дизелей:
А — ЯМЗ-236М2; б — ЗИЛ-645; в — вихревого типа; 1, 7 — форсунки; 2, 6 — головки цилиндров; 3, 5 — камеры сгорания; 4 — поршень; 8 — пристеночная струя топлива; 9 — объемная струя топлива; 10 — основная камера; 11 — канал; 12 — дополнительная камера
КамАЗ и Д-245.12, последний устанавливается на автомобиле малой массы ЗИЛ-5301 «Бычок».
В современных дизелях используется также пленочное смесеоб-разование, которое характеризуется тем, что большая часть впрыс-киваемого топлива подается на горячие стенки шарообразной камеры сгорания, на которых оно образует сначала пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок.
Принципиальная разница между объемным и пленочным способами смесеобразования заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором основная часть топлива сначала испаряется и затем в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере.
Разновидностью указанных способов смесеобразования является объемно-пленочное смесеобразование, которое обладает свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования. Существенным преимуществом этого процесса является возможность создания многотопливных дизелей, позволяющих использовать наряду с дизельным топливом высокооктановые бензины и спиртовые (метаноловые) смеси. В отечественном автомобилестроении к таким двигателям можно отнести дизель ЗИЛ-645, у которого процесс смесеобразования происходит в объемной камере сгорания 5 (рис. 7.1, б), расположенной в поршне 4 в виде наклонной цилиндрической выемки с сферическим дном. Вращение воздушного заряда в камере обеспечивается при помощи вихреобразую-щего канала, создающего кольцевой вихрь, направление вращения которого показано стрелкой. Топливо в камеру сгорания впрыскивается из двухдырочного распылителя форсунки 7, расположенного в головке цилиндра 6. Пристеночная струя 8 топлива направлена вдоль образующей камеры сгорания, объемная струя 9 пересекает внутренний объем камеры сгорания ближе к ее центру. Из-за пристеночной струи такой процесс часто называют объемным пристеночно-пленочным смесеобразованием. Этот процесс по сравнению с другими способами смесеобразования экономичен и обеспечивает более мягкую работу дизеля с плавным нарастанием давления в его цилиндрах, а также улучшает пусковые качества дизеля.
Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, соединенных между собой каналами: основного объема, заключенного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Применяются в основном две группы разделенных камер: предкамеры и вихревые камеры. Дизели с такими камерами называют соответственно предкамерными и вихревыми.
В дизелях вихревого типа (рис. 7.1, в) объем дополнительной камеры 12составляет 0,5...0,7 общего объема камеры сгорания. Основная 10 и дополнительная 12 камеры соединяются каналом 11, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камере, в результате чего обеспечивается вихревое движение воздуха.
В дизелях предкамерного типа предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В результате начального воспламенения и сгорания свежего заряда в предкамере создается высокая температура и давление, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере.
Современные быстроходные вихре- и пред камерные дизели имеют достаточно высокие мощностные показатели при сравнительно высокой степени сжатия. Но у них есть недостаток — затрудненный пуск дизеля, для устранения которого применяют специальные пусковые устройства.
|
|
|
Общее устройство системы питания дизелей
К системе питания дизелей относятся топливо- и воздухопод-водящая аппаратура, выпускной газопровод и глушитель шума отработавших газов. В четырехтактных дизелях наибольшее распространение получила топливоподводящая аппаратура разделенного типа, у которой топливный насос высокого давления и форсунки конструктивно выполнены отдельно и соединены топливопроводами. Топливоподача осуществляется по двум основным магистралям: низкого и высокого давления. Назначение механизмов и узлов магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации и подаче под малым давлением к насосу высокого давления. Механизмы и магистрали высокого давления обеспечивают подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры дизеля.
Основными механизмами и узлами топливной аппаратуры дизелей ЯМЗ-236М2, -238М2 (рис. 7.2, а) являются топливный
Рис. 7.2. Схемы систем питания дизелей:
а - ЯМЗ-236М2; 6 - КамАЗ-740; /, 4, 6, 33, 35, 38, 39, 44 - сливные топливопроводы; 2 — муфта опережения впрыскивания топлива; 3, 36 — фильтры тонкой очистки; 5, 30 — форсунки; 7, 8, 13, 28, 31, 37, 41, 45 — топливопроводы низкого давления; 9, 25 — топливопроводы высокого давления; 10, 29 — насосы высокого давления; // — крышка всережимного регулятора; 12, 27 — топливоподкачивающие насосы; 14, 40 — топливные баки; 15 — штуцер; 16 — крышка фильтра; 17, 43 — фильтры грубой очистки; 18 — корпус фильтра; 19 — фильтрующий элемент; 20 — каркас фильтрующего элемента; 21 — топливоза-борная трубка; 22 — перепускной клапан; 23 — вал; 24 — крышка подшипников; 26 — насос ручной подкачки топлива; 32 — магнитный клапан; 34 — факельные
свечи; 42 — тройник
насос 10 высокого давления, топливоподкачивающий насос 12 низкого давления, муфта 2 опережения впрыскивания топлива, форсунки 5, расположенные в головках цилиндров, топливный бак 14 с фильтром 17 грубой очистки топлива, фильтр J тонкой очистки топлива, топливопроводы 8 и 7 низкого давления, топливопроводы 9 высокого давления, сливные топливопроводы 6, 4 и 1.
Привод насоса высокого давления осуществляется от распределительного вала дизеля с помощью зубчатой передачи. Вал 23 привода установлен в подшипниках, закрытых крышкой 24. При помощи автоматической муфты 2 опережения впрыскивания топлива он соединяется с кулачковым валом насоса, на заднем конце которого под крышкой 11 смонтирован всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля.
Взаимодействие механизмов и узлов топливной аппаратуры, а также циркуляция топлива в них происходят следующим образом. Топливоподкачивающий насос 12 низкого давления через топливопровод 13 засасывает топливо из бака 14 через фильтр 17 грубой очистки и нагнетает его под избыточным давлением по топливопроводу 8 в фильтр 3 тонкой очистки.
Из этого фильтра по топливопроводу 7 топливо поступает к насосу высокого давления, откуда оно под большим давлением по топливопроводам 9 подается в соответствии с порядком работы дизеля к его форсункам 5, через которые впрыскивается в цилиндры.
Так как насос низкого давления подает больше топлива, чем это необходимо для работы дизеля, то часть топлива, не использованного в насосе высокого давления, через перепускной клапан 22 по сливным топливопроводам 4 и 1 отводится обратно в бак. Просочившееся через зазоры в деталях форсунок 5 топливо сливается в бак по сливным топливопроводам 6. При этом неиспользованное топливо обеспечивает смазывание и охлаждения деталей насоса и форсунки.
В дизелях семейства КамАЗ-740 (рис. 7.2, б) топливо из бака 40 под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом 27 низкого давления, проходит фильтры 43 грубой и 36 тонкой очистки.
По топливопроводам 41, 45, 28 и 37 магистрали низкого давления топливо поступает к насосу 29высокого давления и от него по топливопроводам 25 высокого давления подается к форсункам 30 в соответствии с порядком работы дизеля. Неиспользованное топливо и попавший в систему воздух отводятся через перепускной клапан насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по сливным топливопроводам 35 и 38. Из форсунок лишнее топливо по топливопроводам 44 и 33 поступает в бак через тройник 42 и топливопровод 39.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 734; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!