Кинематика клапанного механизма
Продолжительность действия клапанов определяется фазами газораспределения, которые подбирают с учетом быстроходности двигателя, режимов его работы, наддува, наличия гидравлических толкателей и других факторов.
При профилировании кулачков их параметры выбирают из следующих условий:
1) безударное замыкание механизма привода при уменьшении зазора на участке набегания кулачка;
2) отсутствие повторного отскакивания толкателя от кулачка после посадки клапана на седло;
3) получение наименьших ускорений, от которых зависят силы, нагружающие механизм привода, деформации и износ.
Основные типы кулачков: выпуклые, тангенциальные.
Система смазки
Под давлением, разбрызгиванием, комбинированная. Отношение минимальной толщины слоя масла к критической называется коэффициентом надежности работы подшипника
.
Минимальную толщину слоя масла определяют по диаграммам.
Безразмерный коэффициент нагружаемости
где kmax - максимальное давление, определяемое из полярной диаграммы сил, действующих на шейку вала; 
- относительный зазор; d - диаметр шейки; 
- динамическая вязкость смазки; 
- угловая скорость вала.
Система смазки должна обеспечивать:
1) наличие несущего масляного слоя на поверхностях трущихся деталей;
2) охлаждение деталей путем отвода тепла маслом, подводимым в избытке;
3) вымывание продуктов износа.
Применяют две системы смазки: с мокрым и сухим картером. При мокром возрастает высота двигателя. Система смазки с сухим картером - основное количество масла помещается в специальные емкости-баки, расположенные вне двигателя или в картере.
|
|
|
Система питания
Особенности питания дизелей.
Дизели относятся к двигателям с внутренним смесеобразованием, в которых горючая смесь образуется внутри цилиндра. Топливо и воздух в этих двигателях поступают в цилиндры раздельно - по разным каналам и в разные периоды цикла.
В четырехтактных двигателях воздух поступает в цилиндр в конце такта впуска под действием сил разряжения, создаваемого при движении поршня к НМТ, или под действием избыточного давления в двигателях с наддувом. В двухтактных двигателях воздух подается в цилиндр в период продувки под давлением, создаваемым продувочным насосом. Никаких органов, подобных дроссельной заслонке бензиновых двигателей и предназначенных для регулирования количества поступающего в цилиндр воздуха, в дизеле обычно нет. Поэтому наполнение цилиндра воздухом на всех режимах работы сохраняется практически неизменным.
Топливо начинает вводиться в цилиндр в конце такта сжатия незадолго до прихода поршня в (в.м.т.) под высоким давлением, что необходимо для преодоления противодавления сжатого воздуха и для распыливания топлива. По истечении некоторого времени с момента начала впрыска (период задержки воспламенения) топливо воспламеняется от соприкосновения с воздухом, нагретым в результате сжатия.
|
|
|
Обычно к началу горения не все топливо успевает поступить в цилиндр. Поэтому подача топлива в цилиндр, его распыливание и перемешивание с воздухом продолжаются и при протекании процесса сгорания.
Вследствие краткости промежутка времени между началом впрыска и началом горения топлива оно не успевает равномерно распределиться по объему воздушного заряда, и сгорание его происходит в факеле, образующимся при распылении топливной струи. Такой способ питания дизеля имеет некоторые особенности в отношении организации и управления рабочим процессом дизеля.
Раздельная подача воздуха и топлива в цилиндр дизеля позволяет применять в нем высокую степень сжатия без опасения вызвать детонацию, что обусловливает высокий к.п.д. дизеля.
Благодаря неравномерному распределению топлива в цилиндре и воспламенению его во многих точках в дизеле можно сжигать практически любую малую порцию топлива. Иными словами, дизель может работать при очень больших коэффициентах избытка воздуха, чего нельзя достичь в бензиновом двигателе при равномерном распределении паров топлива в смеси воспламенении ее искрой в одной точке.
|
|
|
Важным следствием этого является возможность применять в дизеле качественное регулирование мощности. При этом способе регулирования изменяют количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр за цикл при неизменном наполнении цилиндра воздухом, что приводит к изменению состава (качества) смеси. Такой способ регулирования мощности двигателя имеет ряд особенностей в сравнении с применяемым в бензиновых двигателях количественным регулированием, при котором изменяют массу смеси, поступающей в цилиндр, при сравнительно малом изменении ее состава. Например, отсутствие дроссельной заслонки и большее сечение впускного трубопровода обусловливают более высокий коэффициент наполнения у ди-елей.
Существенным недостатком способа смесеобразования в дизелях является низкая степень возможного использования воздуха, заключенного в цилиндре.
В современных автотракторных дизелях удается использовать не более 70-75 % воздуха, поступающего в цилиндр, чему соответствует минимально достижимый коэффициент избытка воздуха 
= 1,35-1,45. Эти 25-30% неиспользованного воздуха и являются резервом для повышения мощности дизеля путем улучшения процессов смесеобразования и сгорания.
|
|
|
Процесс питания дизеля состоит из дозирования - отмеривания определенной порции топлива в соответствии с нагрузкой двигателя, подачи этой порции топлива в цилиндр под определенным давлением, в определенный момент и по определенному закону, распыливания топлива и перемешивания его с зарядом воздуха в цилиндре - смесеобразования.
Способы дозирования топлива тесно связаны с типом насоса и принципом его работы, поэтому изучение их целесообразно проводить одновременно с изучением устройства и работы топливных насосов.
Система питания двигателя дизеля КамАЗ (рис. 21.1) состоит из топливного насоса высокого давления, топливоподкачивающих насосов, форсунок, фильтровгрубой и тонкой очистки топлива, топливопроводов высокого и низкого давления, топливных баков.
Топливо из бака 1 засасывается топливоподкачивающим насосом и через фильтры грубой 8 и тонкой 16 очистки по топливопроводам низкого давления 2, 10, 12 и 15 подается к топливному насосу высокого давления. Последний подает топливо по топливопроводам 6 высокого давления к форсункам 4, которые впрыскивают топливо в камеры сгорания. Избыточное топливо, а вместе с ним и попавший в систему воздух отводятся через перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по дренажным топливопроводам 77 и 18 в топливный бак. Топливо, просочившееся в полость пружины форсунки через зазор между корпусом распылителя и иглой, сливается в бак через дренажные топливопроводы 3,5 и 21.
Рис. 21.1.Схема системы питания дизеля КамАЗ:
1-топливный бак; 2-топливопровод к фильтру грубой очистки; 3-дренажный топливопровод форсунок левого ряда; 4-форсунка; 5-дренажный топливоп-ровод форсунки; 6-топливопровод от насоса высокого давления; 7-топлив-ный насос высокого давления; 8-фильтр грубой очистки топлива; 9-трой-ник; 10-подводящий топливопровод к насосу низкого давления; 11-топли-вопровод от фильтра грубой очистки к ручному топливоподкачивающему на-сосу; 12-топливопровод к фильтру тонкой очистки; 13-ручной топливопод-качивающий насос; 14-топливопровод от ручного топливоподкачующего на-соса к фильтру тонкой очистки; 15-подводящий топливопровод к насосу; 16-фильтр тонкой очистки топлива; 17-отводящий топливопровод от насоса высокого давления; 18-отводящий топливопровод от фильтра тонкой очист-ки; 19-электромагнитный клапан ЭФП; 20-факельная штифтовая свеча ЭФП; 21-сливной топливопровод
Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи к форсункам в определенные моменты времени при соответствующем давлении требуемой (в соответствии с нагрузкой) порции топлива.
Топливный насос (рис. 21.2) состоит из восьми секций в соответствии с числом цилиндров двигателя. Каждая секция имеет корпус 17, втулку 16 плунжера, плунжер 11, поворотную втулку 8, нагнетательный клапан 19, который штуцером 20 прижат через уплотнительную прокладку 18 к втулке плунжера. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение под действием кулачка вала и пружины 9. Проворачиванию толкателя препятствует сухарь 6.
Рис. 21.2. Топливный насос высокого давления дизеля КамАЗ:
1-корпус; 2- ролик толкателя; 3- ось ролика; 4- втулка ролика; 5- пята толкателя; 6- сухарь; 7-тарелка пружины толкателя; 8- поворотная втул-ка; 9- пружина толкателя; 10- шайба; 11- плунжер; 13,13- уплотнитель-ные кольца; 14- установочный штифт; 15- правая рейка; 16- втулка плун-жера; 17- корпус секции; 18- прокладка нагнетательного клапана; 19-нагнетательный клапан; 20- штуцер; 21- фланец корпуса секции; 22- топ-ливоподкачивающий насос; 23- пробка пружины; 24,27- прокладки; 25-втулка штока; 26- корпус ТННД; 28- пружина толкателя; 29- толкатель;
30- стопорный винт; 31- ось ролика; 32- ролик толкателя
Секция работает следующим образом (рис.21.3). Когда плунжер под действием пружины 9 (см. рис.21.2) движется вниз, над ним в полости втулки возникает разряжение, и когда открывается впускное окно 3 (рис. 21.3,а), эта полость заполняется топливом. При обратном движении плунжера, которое происходит под действием кулачка, после закрытия плунжером впускного окна топливо через клапан 2 начинает нагнетаться в топливопровод высокого давления (рис. 21.3,б). Подача топлива прекращается (отсечка подачи), когда косая кромка плунжера 4 откроет отсечное окно 1. С этого момента вытесняемое плунжером топливо через осевое и радиальное сверления в плунжере перетекает в полость, образованную выточкой на плунжере, и далее через окно - в канал отсечки (рис. 21,3,в).
Начало подачи соответствует положению плунжера, когда впускное окно полностью закрыто. Конец подачи, а следовательно, и количество подаваемого топлива, зависят от положения косой кромки плунжера относительно отсечного окна. Если повернуть плунжер вправо, то против окна окажется поверхность плунжера с более низким расположением кромки. В этом положении плунжер будет позже открывать отсечное окно и подача возрастет. Если плунжер повернуть в обратном направлении, подача топлива уменьшается вплоть до полного выключения, когда отсечное окно открывается сразу же после впускного окна.
Рис. 21.3.Схема работы секции топливного насоса высокого давления:
а- всасывание топлива; б- подача топлива; в- конец подачи; 1- отсечное окно; 2- нагнетательный клапан; 3- впускное окно; 4- косая кромка плунжера
Поворот плунжера осуществляется втулкой, которая через ось поводка соединена с рейкой 15 насоса (см. рис. 21.2).
Регулятор частоты вращения коленчатого вала всережимный, прямого действия, в зависимости от нагрузки изменяет количество подаваемого в цилиндр топлива, т. е. поддерживает заданную частоту вращения. Регулятор находится в развале топливного насоса высокого давления.
Автоматическая муфта опережения впрыска топлива предназначена для изменения момента начала подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта значительно улучшает пусковые качества двигателя, а также и его экономичность на различных скоростных режимах.
Форсунки. Топливо, поданное топливным насосом высокого давления, с помощью форсунки вводится в камеру сгорания и там распыливается.
По устройству и принципу действия различают открытые и закрытые форсунки. Открытыми называются форсунки, в которых отсутствует орган, закрывающий выходное отверстие (сопло) форсунки и влияющий на закон изменения давления в ней. Открытые форсунки в настоящее время применяются редко.
Закрытые форсунки имеют запорный орган - иглу, разделяющую полость форсунки и камеру сгорания. Игла открывается при определенном давлении топлива, чем обеспечивается требуемое качество распыла с самого начала впрыска. Игла может подниматься или механическим путем, или силой давления самого топлива (в форсунках с гидравлическим управлением).
Конструкция форсунки закрытого типа двигателя автомобиля КамАЗ показана на рис. 20.4. Игла этой форсунки имеет гидравлическое управление. Топливо из насоса высокого давления по топливопроводу подводится к штуцеру 8, в котором размещен сетчатый фильтр 9. Отсюда по каналам в корпусе форсунки 6, в проставке 3 и корпусе распылителя 1 топливо попадает в полость иглы. Выход топлива из распылителя закрыт иглой14, прижатой к коническому седлу пружиной 13 через штангу 5. Усилие, с которым пружина прижимает иглу к седлу, регулируется шайбами 12. При увеличении общей толщины регулировочных шайб (увеличение сжатия пружины) давление повышается, при уменьшении - понижается. Изменение толщины шайб на 0,05 мм приводит к изменению давления начала подъема иглы на 0,3-0,35 МПа. Согласно заводской инструкции, каждая форсунка должна быть отрегулирована на давление подъема иглы 18 МПа.
Рис. 21.4. Форсунка дизеля КамАЗ:
1-корпус распылителя; 2 - гайка распылителя; 3 - проставка; 4 - установочные штифты; 5 - штанга; 6 - корпус; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - штуцер; 9 - фильтр; 10 - уплотнительная втулка; 11,12- регулировочные шайбы; 13 - пружина; 14 - игла распылителя.
Давление топлива в распылителе, действуя на иглу снизу вверх, создает подъемную силу, которая отжимает иглу, после чего начинается впрыск топлива. После отсечки подачи топлива в насосе давление его в форсунке снижается и игла снова опускается. Топливо, просочившееся че-рез зазор между иглой и корпусом распылителя, отводится из форсунки через каналы в корпусе. Форсунки устанавливают в головке цилиндра и закрепляют скобой.
Вопросы для самоконтроля.
1. 1. От каких факторов зависит конструкция механизма газораспределения?
2. 2. Какие особенности конструкции механизма привода можно назвать?
3. 3. Из каких соображений выбирают профиль кулачка распредвала?
4. 4. Какие требования предъявляются к системе смазки?
5. 5. Какие особенности системы питания дизелей Вы можете назвать применительно к двигателю КАМАЗ?
Литература
1. Автомобильные двигатели / Под.ред.проф. М.С.Ховаха - М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.
2. Вихерт М.М. 0 Конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Машиностроение, 1978. - 552 с.
3. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С.Орлина, Н.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1984. - 383 с.
4. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина, Н.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.
5. Двигатели внутреннего сгорания / Под ред. В.Н.Луканина, - м.:
Высшая школа, 1985. - 312 с.
6. Железко Б.Е., Адамов В.М., Есьман Р.И. Термодинамика. Теплопередачи и двигатели внутреннего сгорания. - Минск: Высшая школа, 1985. 271 с.
7. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и транспортных двигателей. - М.: Высшая школа, 1980. - 400 с.
8. Лариков Н.Н. Теплотехника. - М.: Стройиздат, 1985. - 432 с.
9. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1984. - 332 с.
10. 10. Райков И.Я., Ратвинский Т.Н. Автомобильные двигатели внутреннего сгорания. - М.: Высшая школа, 1970. - 432 с.
11. 11. Железко Б.Е. и др. Расчет и конструирование автомобильных тракторных двигателей (дипломное проектирование).- Мн.: Высш. шк. , 1987.-247с.
12. 12. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей.-М.: Машиностроение, 1990.-286 с.Орлин А.С. , Круглов М.Г.и др.
13. 13. Орлин А.С. и др. Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей. – Машиностроение, 1972.
14. 14. Ленин И.М. Теория автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Машиностроение, 1976.
15. 15. Хачиян А.С. , Морозов К.А. , Луканин В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. – М.: Высш. шк. , 1985. – 311с.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 471; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!