Лабораторно практическая работа: Устройство системы питания дизельного двигателя КАМАЗ-740

Система питания дизельного двигателя должна создавать высокое давление впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра; дозировать порции топлива в соответствии с нагрузкой двигателя; производить впрыск топлива в строго

определенный момент, в течение заданного промежутка времени и с определенной интенсивностью; хорошо распылять и равномерно распределять топливо по объему камеры сгорания; надежно фильтровать топливо перед его поступлением в насосы и форсунки.

Дизельное топливо представляет собой смесь керосиновых, газойлевых и соляровых фракций после отгона из нефти бензина. К основным свойствам дизельного топлива относятся: воспламеняемость, оцениваемая октановым числом; вязкость; чистота и температура застывания, по которым различают дизельное топливо по сортам: ДЛ — летнее, ДЗ — зимнее, ДА — арктическое.

Система питания дизельного двигателя (рис. 34) состоит из:

• топливного бака;

• фильтров грубой и тонкой очистки воздуха;

• топливоподкачивающего насоса;

• топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опереже-

ния впрыска топлива;

• форсунок;

• трубопроводов высокого и низкого давления;

• воздушного фильтра;

• выпускного газопровода;

• глушителя шума отработавших газов.

Система питания дизеля разделяется на топливо- и воздухоподводяшую аппаратуру. Наибольшее распространение

Рис. 34. Схема системы питания дизельного двигателя КамАЗ-740

получила топливоподводящая аппаратура раздельного типа, когда топливный насос и форсунки выполнены отдельно.

Топливоподача осуществляется по двум магистралям: низкого и высокого давления. Назначение магистрали низкого давления состоит в хранении топлива, его фильтрации и подачи под малым давлением к топливному насосу высокого давления. Назначение магистрали высокого давления состоит в обеспечении подачи и впрыскивания необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в строго опре-

деленный момент.

Топливоподкачивающий насос дизеля подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления (ТНВД), который в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачивающий насос подает к ТНВД топлива больше, чем необходимо, то его избыток, а с ним и попавший в систему воздух, по дренажным трубопроводам отводится обратно в бак.

Топливный насос высокого давления служит для подачи в камеры сгорания двигателя через форсунки требуемых порций топлива. Состоит из одинаковых секций (рис. 35) по количеству цилиндров двигателя.

Секция состоит из :

• корпуса;

• втулки плунжера (гильзы);

• плунжера;

• поворотной втулки;

• нагнетательного клапана, который прижат штуцером к гильзе плунжера через прокладку.

Под действием кулачка вала и пружины плунжер совершает возвратно-поступательное движение.

Рис. 35. Схема работы плунжерной пары секции ТНВД: а — впрыск

(всасывание); б — начало подачи; в — конец подачи

1 — отсечное окно; 2 — нагнетательный клапан; 3 — впускное окно; 4 — косая кромка плунжера; 5 — осевое сверление в плунжере

При движении плунжера вниз внутреннее пространство гильзы наполняется топливом, и одновременно оно подает-

ся насосом низкого давления в подводящий канал корпуса насоса. При этом открывается впускное отверстие, и топливо поступает в надплунжерное пространство. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в подводящий канал, до тех пор, пока верхняя кромка плунжера не перекроет впускное отверстие гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и топливо через зазор между втулкой и плунжером примерно в один микрон, преодолевая усилие пружины, поднимает нагнетательный клапан и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления выше уровня давления, создаваемого пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет выпускного отверстия в гильзе. В результате давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал через продольный паз и винтовую кромку плунжера.

Количество топлива, подаваемого в форсунку, регулируется поворотом плунжера (рис. 36) с помощью зубчатой рейки, втулки и связывающего поводка.

Рис. 36. Этапы регулировки количества подаваемого топлива

В зависимости от угла поворота плунжера изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного отверстия до момента открытия винтовой кромкой выпускного отверстия. В результате изменяется продолжительность впрыскивания соответствующих порций топлива, подаваемых в цилиндры двигателя.

Для остановки двигателя необходимо прекратить подачу топлива. Для этого устанавливают плунжер рейкой в такое положение, чтобы винтовая канавка оказалась обращенной к выпускному отверстию. В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо над ним по канавке через выпускное (отсечное) отверстие и топливопроводы попадает в бак.

Всережимный регулятор частоты вращений автоматически поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала (рис. 37). Регулятор находится в развале корпуса ТНВД и приводится в движение от его кулачкового валика.

Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачи топлива, центробежные силы грузиков регулятора уравновешены усилием пружин. Если нагрузка на двигатель уменьшится (на спуске), то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, несколько разойдутся и переместят рейку ТНВД в положение, уменьшающее подачу топлива. Если частота вращения уменьшается, то центро-

Рис. 37. Схема всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала

бежная сила грузов также уменьшается и регулятор под действием силы пружины переместит рейку в обратном направлении, тогда подача топлива увеличится.

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива (рис. 38) предназначена для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, что обеспечивает улучшение пусковых качеств двигателя и его экономичность.

Ведомая полумуфта крепится на конической поверхности переднего конца кулачкового валика ТНВД шпонкой и фиксируется гайкой, а ведущая полумуфта — на ступице ведомой (и может поворачиваться на ней). Между ступицей и полумуфтой установлена втулка. Ведущая полумуфта приводится в действие распределительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муфтами. На ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами.

Рис. 38. Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива

Грузы качаются в плоскости, перпендикулярной оси муфты, на полуосях, запрессованных в ведомую полумуфту.

Проставка ведущей полумуфты упирается одним концом в палец груза, а другим — в профильный выступ. Пру-

жины стремятся удержать грузы на упоре во втулке ведущей полумуфты. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя под действием центробежных сил грузы расходятся, в результате чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения грузы под действием пружин сходятся. Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в противоположную сторону вращения, что уменьшает угол опережения впрыска топлива.

Форсунки служат для впрыскивания и распыления топлива, а также для распределения его частиц по объему камеры сгорания (рис. 39).

Рис. 39. Форсунка:

1 — корпус распылителя; 2 — гайка распылителя; 3 — проставка; 4 — установочные штифты; 5 — штанга;

6 — корпус форсунки; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — штуцер; 9 — фильтр; 10 — уплотняющая втулка; 11, 12 — регулировочные шайбы; 13 — пружина; 14 — игла распылителя

Основным конструктивным элементом форсунки является распылитель, имеющий одно или несколько сопловых отверстий, формирующих факел впрыскиваемого топлива.

Существуют форсунки закрытого и открытого типа. В четырехтактных дизелях применяют форсунки закрытого типа, сопловые отверстия которых закрываются запорной иглой. Поэтому внутренняя полость в корпусе распылителей форсунок сообщается с камерой сгорания только в период впрыскивания топлива.

Турбонаддув в дизелях, то есть подача заряда воздуха в цилиндр под давлением для повышения мощности (рис. 40).

Рис. 40. Схема турбонаддува дизеля:

1 — цилиндр; 2 — мембрана; 3 — пружина; 4 — перепускной клапан; 5 — турбина; 6 — компрессор

Для наддува дизель оборудуют турбокомпрессором, использующим энергию отработавших газов. Увеличивая наполнение цилиндров воздухом, турбокомпрессор повышает эффективность сгорания одновременно увеличенной дозы впрыскиваемого топлива. Это дает возможность повысить эффективную мощность дизеля до 30 %. Однако наддув увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.

Сжатый компрессором воздух нагнетается в камеру сгорания под давлением 0,15 — 0,2 МПа. Различают:

• 0,15 МПа — низкий наддув;

• 0,2 МПа — средний наддув;

• свыше 0,2 МПа — высокий наддув.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из каких агрегатов состоит система питания дизельного двигателя?

2. Каково назначение топливоподкачивающего насоса ?

3. Каково назначение ТНВД?

4. Объяснить работу плунжерной секции ТНВД.

5. Для чего предназначена и как действует муфта опережения впрыскивания топлива ?

6. В чем заключается принцип работы регулятора частоты вращения коленчатого вала?

7. ДЛЯ чего применяют турбонаддув дизеля?

1