Наличие двух выходных отверстий 19 и 20 обеспечивает плавный переход от режимов холостого хода к работе двигателя под нагрузкой. Качество смеси регулируют винтом 17. Если винт отвертывать, смесь обогащается, а если завертывать — обедняется.
Минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу регулируют упорным винтом, ограничивающим закрытие дроссельной заслонки.
При работе двигателя на средних нагрузках (рис. 118, б) разреже- ние в малых диффузорах достигает такого значения, при котором вклю- чается в работу главное дозирующее устройство. Бензин подается через главные жиклеры 23, а воздух — через воздушные жиклеры 4 и 5. Воз- дух, поступающий через жиклеры 4, снижает разрежение у жиклеров 22 полной мощности. В верхней части наклонных каналов, где расположе- ны жиклеры 22, бензин эмульсируется воздухом, идущим через жикле- ры 5. Выход эмульсированного бензина осуществляется через кольцевые щели в малых диффузорах. Таким образом, главное дозирующее уст- ройство работает по принципу двух последовательно включенных топ- ливных жиклеров: главного 23 и полной мощности 22. Кольцевая щель в малом диффузоре дает возможность более равномерно распределить бензин в потоке воздуха и тем самым улучшить его испарение.
Работа карбюратора при включении экономайзера (рис. 118, в). По мере открытия дроссельных заслонок 16 рычаг 15 через тягу 14, планку 13 и шток 12 опускает толкатель 25. Поэтому клапан 28 отходит от сед- ла 27, и бензин через отверстие 26 и жиклер 29 экономайзера попадает в главный топливный канал 30, увеличивая количество бензина, пода- ваемого к жиклерам 22 полной мощности. По пути бензин смешивается с воздухом, поступающим через жиклеры 4 и 5 и входные отверстия 18, 19 и 20.
При работе двигателя на полных нагрузках, когда дроссельные зас- слонки 16 открыты полностью или почти полностью, за счет усиления разрежения увеличивается подача топлива через жиклеры 22 полной мощности. Проходные сечения жиклеров 23 и 29 подобраны с учетом получения от двигателя максимальной мощности.
При резком открытии дроссельных заслонок (рис. 118, г) рычаг 15 перемещает планку 13 вниз. Планка сжимает пружину 32 ускорительно- го насоса, и поршень 34 (шток 31 поршня свободно проходит через от- верстие планки) опускается. При этом шариковый клапан 35 плотно прижимается к отверстию, по которому в полость под. поршнем посту- пал бензин, а бензин из этой полости по каналу 33, открывая игольча- тый клапан 36, через полый винт 9 идет в форсунку 10. Бензин, выходя- щий тонкими струйками нз отверстия форсунки, распыливается потоком воздуха и, смешиваясь с ним, кратковременно обогащает горючую смесь.
Пружина 32 способствует плавному опусканию поршня в колодце. Этим достигается затяжной впрыск бензина и устраняется чрезмерное и резкое давление поршня на бензин и, следовательно, торможение при открытии дроссельной заслонки.
Подсос бензина через форсунку в области больших частот враще- ния коленчатого вала предотвращает игольчатый клапан 36. Если он и пропустит небольшое количество бензина, то бензин накопится в поло- сти 37, истечение из которой тормозится потоком воздуха.
При медленном открытии дроссельной заслонки бензин из-под пор- шня 34 просачивается в надпоршневое пространство и оттуда через щель 38 стекает в поплавковую камеру.
Карбюратор К-126Б на различных режимах работы двигателя дей- ствует в основном аналогично карбюратору К-88А, но конструкция их различна.
§ 6. Устройство и работа ограничителя максимальной
частоты вращения коленчатого зала двигателя
Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на двигателях грузовых и специальных авто- мобилей. Он предназначен для того, чтобы избежать повышенного изно- са деталей двигателя и перерасхода топлива, которые возникают при чрезмерной частоте вращения коленчатого вала.
Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53 — пневмоцентробежный. Он состоит из центробежного датчика, укрепленного на крышке картера распредели- тельных шестерен двигателя, и пневматического диафрагменного испол- нительного механизма, встроенного в карбюратор.
Внутри корпуса 3 (рис. 119) датчика помещен ротор 4 с клапаном 7, пружиной 5 и регулировочным винтом 2. Валик 6 ротора 4 приводится в движение от распределительного вала двигателя. Внутри валика 6 имеется канал 1, который трубкой 9 соединен с полостью А над диаф- рагмой 15 исполнительного механизма. Этот же канал 1 через отверстие 8 ротора соединен трубкой 10 с воздушным патрубком 12 карбюратора. Диафрагма 15 исполнительного механизма через шток 19, двуплечий рычаг 18 и валик 25 связана с рычагом 27 привода дроссельных засло- нок 24. Полость Б под диафрагмой каналом 23 через отверстие 13 сооб- щается с воздушным патрубком 12.
Если частота вращения коленчатого вала не превышает допустимо- го предела (3200 об/мин), то ротор 4 датчика не развивает достаточной центробежной силы и клапан 7, удерживаемый пружиной 5, не закры- вает отверстия 8. Воздух из патрубка 12 по трубке 10 через отверстие 8 ротора, каналу 1, трубке 9, каналу 22 и жиклерам 20 и 21 будет посту- пать в смесительную камеру. Полость Б также сообщается с патрубком 12, поэтому давление в полостях А и Б одинаково, и диафрагма 15 под действием пружины 16 прогибается вниз. При этом исполнительный ме- ханизм никакого воздействия на валик 25 дроссельных заслонок 24 не оказывает; ими управляют рычагом 27, связанным с педалью в кабине водителя.
Когда частота вращения коленчатого вала достигает 3200 об/мин, клапан 7 вращающегося ротора 4 под действием центробежной силы, преодолевая натяжение пружины 5, закроет отверстие 8 и поступление воздуха из патрубка 12 в полость А над диафрагмой прекратится, а раз- режение в эту полость передается из смесительной камеры через жик- леры 20 и 21 и канал 22.
Под действием давления воздуха, поступающего из патрубка 12 по каналу 23 в полость Б, диафрагма 15 выгибается вверх, преодолевая со- противление пружины 16, и шток 19 через двуплечий рычаг 18 повора- чивает валик 25. Валик повернется за счет зазора в вилке 26, и дрос- сельные заслонки несколько прикроются, предотвращая возможность дальнейшего увеличения частоты вращения коленчатого вала дви- гателя.
Частоту вращения, при которой начинает действовать ограничи- тель, можно регулировать, изменяя натяжение пружины 5 винтом 2. Ограничитель максимальной частоты вращения регулируется на заво- дах при помощи специальных приборов.
§ 7. Техническое обслуживание карбюраторов
Неисправности карбюратора чаще всего приводят к образованию горючей смеси, не соответствующей по качеству режиму работы двига- теля: либо слишком богатой, либо слишком бедной.
Причинами, вызывающими переобогащение смеси, могут быть повы- шенный уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, неполное открытие воздушной заслонки, увеличение пропускной способности жик- леров, негерметичность клапанов экономайзера и ускорительного насоса и некоторые другие.
Переобеднение смеси может быть вызвано засорением фильтра, жиклеров и каналов карбюратора, недостаточной подачей топлива из-за неисправностей подкачивающего насоса, проникновением воздуха меж- ду фланцами карбюратора.
Техническое обслуживание карбюратора заключается в поддержа- нии его в чистоте, проверке креплений и устранении подтекания бензи- на, промывке фильтра и поплавковой камеры.
Детали карбюратора промывают в чистом бензине. При разборке и сборке нужно сохранять в целости уплотнительные прокладки. В слу- чае необходимости жиклеры и каналы можно прочищать сжатым воз- духом. При этом нельзя продувать собранный карбюратор через топли- воподводящее отверстие и канал балансирования поплавковой камеры, так как это приводит к повреждению поплавка. Нельзя прочищать жик- леры и отверстия проволокой или металлическими предметами.
Периодически (в соответствии с указаниями завода) нужно прово- дить следующие проверочно-регулировочные работы: регулировку ми- нимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, регулировку привода управления дроссельной и воздушной заслон- ками, проверку уровня топлива в поплавковой камере, проверку пропу- скной способности дозирующих элементов карбюратора.
Глава 12
СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДИЗЕЛЯХ. ТОПЛИВНЫЕ НАСОСЫ
И ФОРСУНКИ
§ 1. Смесеобразование в дизелях
Общие сведения. Образование горючей смеси в дизеле происходит внутри его цилиндра следующим образом. Топливо в цилиндр впрыски- вается через форсунку под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. При этом скорость истечения топлива достигает 150—400 м/с. Вследствие трения о воздух струя топ- лива дробится на мелкие капельки диаметром 0,002—0,003 мм, которые образуют топливный факел, имеющий форму конуса. Угол конуса рас- пиливания зависит в основном от формы и размеров сопла, давления впрыска, вязкости топлива и давления воздуха в цилиндре.
Смесеобразование в дизелях протекает за очень короткий промежу- ток времени. Это обстоятельство, а также плохая испаряемость дизель- ных топлив затрудняют процесс смесеобразования.
Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сго- рать, нужно, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы (наиболее тонко) и чтобы каждая частица имела вокруг себя необходимое для полного сгорания количество кислорода. Добиться та- кого равномерного распределения распыленного топлива в воздухе, на- ходящемся в камере сгорания, трудно. Поэтому в цилиндр дизеля вво- дят воздуха больше, чем это теоретически необходимо (а= 1,20-r-1,65).
Чтобы уменьшить коэффициент избытка воздуха, а следовательно, повысить среднее эффективное давление и литровую мощность дизеля, улучшают качество смесеобразования. Для этого необходимо выполне- ние следующих условий:
1) согласование формы камеры сгорания с формой, размером, чис- лом и расположением топливных факелов, выходящих из форсунки;
2) создание в камере сгорания интенсивных воздушных потоков (вихрей), которые способствуют перемешиванию топлива с воздухом перед самовоспламенением и затем наиболее полному сгоранию;
3) тонкое распыливание топлива;
4) однородное распыливание топлива, то есть раздробление струи на капли, размер которых примерно одинаков;
5) достаточная дальнобойность топливного факела.
Выполнение первых двух условий или по крайней мере одного из
них обеспечивается применением камер сгорания специальных конст- рукций.
Тонкость и однородность распыливания топлива достигаются двумя способами: а) увеличением давления впрыска, так как при этом созда- ется большая скорость истечения топлива; б) уменьшением диаметра сопловых отверстий форсунки.
Чем меньше вязкость топлива, тем тоньше и однороднее распыляет- ся топливо.
Дальнобойность топливного факела увеличивается при повышении давления впрыска и уменьшается при возрастании давления в камере сгорания. Последнее является следствием повышения сопротивления газовой среды проникновению частиц топлива.
Типы камер сгорания. Камеры сгорания современных дизелей по конструкции делятся на два типа: разделенные и неразделенные.
Разделенные камеры сгорания состоят из двух частей: основной камеры 7 (рис. 120,а), ограниченной днищем поршня 1 и по- верхностью головки 3 цилиндров, и дополнительной (вихревой) камеры 5, расположенной в головке цилиндров. Основная и дополнительная ка- меры сообщаются между собой одним 6 или несколькими каналами. Ка- нал 6 располагается по касательной к вихревой камере 5. Вихревая ка- мера чаще всего имеет форму шара (Д-50 и СМД-14). Объем вихревой камеры составляет 60—70% всего объема камеры сгорания.
Рис. 120. Камеры сгорания дизелей:
2 44
а — разделенная камера сгорания (вихревая) дизеля Д-50; б — неразделенная камера сгорания (полусфери- ческая) дизелей Д-21А1 и Д-37Е; в — неразделенная ка- мера сгорания (тороидальная) дизелей ЯМЗ, А-41. А-01М и СМД-60; г — неразделенная камера сгорания (ЦНИДИ) дизелей Д-240 и Д-160: / — поршень; 2 — фор- сунка; 3 — головка цилиндров; 4 — свеча накаливания; 5 — вихревая камера; 6 — канал; 7 — основная камера; S— неразделенная камера.
В такте сжатия воздух вытесняется поршнем из цилиндра через ка- нал 6 в камеру 5. Форма вихревой камеры способствует созданию в ней интенсивных вихревых потоков воздуха. Топливо, впрыскиваемое фор- сункой 2, подхватывается воздушным потоком, хорошо перемешивается с воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива в вихревой ка- мере давление и температура продуктов сгорания (газов) повышаются, и они вместе с несгоревшей частью топлива перетекают в основную ка- меру 7 сгорания, где перемешиваются с неиспользованным еще возду- хом. В основной камере топливо сгорает полностью. В дизелях с вихре- выми камерами интенсивное вихревое движение во время процессов сжатия и сгорания является главным фактором, обеспечивающим каче- ственное смесеобразование.
Основные преимущества применения вихревых камер таковы: сме- сеобразование происходит при сравнительно невысоком давлении впрыска (11—13 МПа), обеспечивается мягкая работа дизеля — нара- стание давления не превышает 0,2—0,3 МПа на 1° поворота коленчатого вала. К недостаткам вихревых камер следует отнести: повышенные удельные расходы топлива (ge=250—270 г/кВт-ч) вследствие больших гидравлических и тепловых потерь при протекании газов из одной ка- меры в другую и более трудный пуск дизеля по причине повышенной теплопередачи от газов стенкам камеры сгорания.
Неразделенные камеры сгорания дизелей Д-21А1 и Д-37Е (рис. 120, б), ЯМЗ, А-41, А-01М и СМД-60 (рис. 120, в), Д-240 и Д-160 (рис. 120, г) и др. представляют собой единый объем, ограни- ченный днищем поршня и поверхностями головки и стенок цилиндра. В этот объем через форсунку впрыскивается топлизо в виде одной или нескольких струй, и в нем происходят процессы смесеобразования и сго- рания. Для лучшего использования воздушного заряда форму неразде- ленной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Она должна помогать созданию интенсивного вихревого движения воз- духа.
Основными преимуществами дизелей с неразделенными камерами сгорания (с непосредственным впрыском топлива) по сравнению с дизе- лями с разделенными камерами сгорания являются лучшая экономич- ность (ge=230—240 г/кВт-ч) и сравнительно легкий пуск. Это объясня- ется компактностью камеры сгорания (на единицу объема приходится относительно небольшая поверхность) и отсутствием потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при перетекании газов из одной камеры в другую. К недостаткам дизелей с неразделенными ка- мерами сгорания следует отнести жесткую работу (нарастание давления в процессе сгорания на 1° поворота коленчатого вала составляет 0,5-=- -г-0,8 МПа), повышенные требования к качеству применяемого топлива и необходимость высокого давления впрыска.
Если смесеобразование в дизелях с неразделенными камерами сго- рания характеризуется' равномерным распределением тонко распылен- ного топлива по всему объему камеры сгорания, то его называют объем- ным. В камерах рассматриваемого типа смесеобразование может быть и пленочным. Сущность его такова. В объем камеры сгорания, находя- щейся в поршне, многодырчатая форсунка распыливает 5—7% цикло- вой подачи топлива, а его основная часть попадает на горячие стенки камеры и распределяется на них в виде тонкой пленки, толщина которой не превышает 0,015 мм. Вначале воспламеняется топливо, распыленное в сжатом воздухе, а топливная пленка испаряется и вихревыми потока- ми воздушного заряда постепенно подается в зону горения. Постепен- ное сгорание топлива обеспечивает мягкую, относительно бесшумную и экономичную работу дизеля и дает возможность использовать различ- ные топлива (бензин, керосин и дизельное).
В неразделенных камерах сгорания (полусферических, тороидаль- ных и ЦНИДИ) количество топлива, распыливаемое в объеме воздуха, больше 7%, поэтому смесеобразование в них относится к объемно-пле- ночному. Оно обеспечивается кинетической энергией впрыснутого топ- лива и энергией воздушного заряда. В дизелях СМД-60 для создания интенсивного вихревого движения воздуха седла впускных клапанов имеют козырьки.
Чтобы дизель обладал наилучшими мощностными и экономичес- кими показателями, нужно начинать впрыскивать топливо в цилиндр до прихода поршня в в. м. т. Угол, на который кривошип коленчатого ва- ла дизеля не доходит до в. м. т. в момент начала впрыска топлива, на- зывают углом опережения впрыска топлива. Для основного режима ра- боты дизеля характерен определенный угол опережения впрыска.
Если топливо впрыснуто рано, дизель работает жестко; если же топливо впрыснуто поздно, оно будет сгорать при расширении газов и потери тепла в охлаждающую среду и с отработавшими газами увели- чатся, а следовательно, мощность и экономичность дизеля понизятся.
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, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в. м. т. в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива.
§ 2. Устройство и работа рядных топливных насосов
высокого давления
Топливный насос служит для подачи под давлением к форсунке каждого цилиндра дизеля в определенный момент и за определенный промежуток времени одинаковой и точно отмеренной порции топлива, соответствующей нагрузке дизеля.
На дизели СМД-14, А-41, А-01М и Д-240 устанавливаются унифи- цированные рядные топливные насосы с отдельной насосной секцией золотникового типа для каждого цилиндра дизеля.
Секция топливного насоса базовой модели ТН-8,5ХЮ (рис. 121, а и б) представляет собой насос плунжерного (поршневого) типа.
Циклы всасывания и нагнетания топлива происходят при возвратно- поступательном движении плунжера 13 во втулке (гильзе) 14. Кулач- ковый вал 1 насоса приводится во вращение от коленчатого вала дизе- ля посредством распределительных шестерен. При этом выступающая часть кулачка, набегая на ролик 20, который катится по поверхности кулачка, перемещает вверх толкатель 19. Вместе с толкателем подни- мается плунжер 13, прижатый к торцу регулировочного болта 17 толка- теля пружиной 15. Когда выступ кулачка выйдет из-под ролика, плун- жер и толкатель под действием сжатой пружины опустятся и займут первоначальное положение.
При движении плунжера вверх происходит ход нагнетания топли- ва, при движении вниз — ход всасывания. Ход плунжера равен 10 мм, а его диаметр — 8,5 мм.
В гильзе 14 сделаны два сквозных отверстия: впускное 10 и пе- репускное 5. Впускное отверстие расположено несколько выше перепуск- ного. Гильзы насосных секций установлены в одной общей головке 3, продольные каналы Ни 4 которой заполнены топливом, поступающим из фильтра тонкой очистки. Впускное отверстие каждой гильзы соеди- нено с каналом И, а перепускное — с каналом 4. Верхнее отверстие гильзы закрывается нагнетательным клапаном 8, установленным в сед- ле 9. Седло прижимается к гильзе штуцером 7, ввернутым в головку, а нагнетательный клапан — пружиной 6, вставленной в штуцер.
При движении плунжера вниз топливо с момента открытия впуск- ного отверстия 10 (рис. 121,в) поступает из канала 11 (рис. 121,а) и заполняет полость над плунжером в гильзе. При движении плунжера вверх топливо в начальный период вытесняется из гильзы через впуск- ное отверстие обратно в канал И головки. Когда верхняя кромка плун- жера перекроет впускное отверстие, начнется активный ход плунжера, при котором в надплунжерном пространстве гильзы повышается дав- ление. Когда это давление превысит противодавление топлива, находя- щегося в топливопроводе, и пружины 6, клапан 8 откроется (рис. 121,г). Топливо поступит в топливопровод и через форсунку будет впрыски- ваться в цилиндр дизеля.
При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 25 (рис. 121,(9) канавки А откроет перепускное отверстие 5. Вследствие большого давления в надплунжерной полости топливо через централь- ное вертикальное отверстие 21, диаметральный канал 22 и винтовую канавку А плунжера начнет перетекать по перепускному отверстию 5 в канал 4 (рис. 121, а) головки. Впрыск топлива через форсунку прекра- тится. В результате резкого уменьшения давления над плунжером пру- жина 6 (рис. 121,(9) прижмет нагнетательный клапаи к седлу 9, и клапан разъединит надплунжерное пространство гильзы и топливопро- вод в период перепуска топлива.
При опускании нагнетательного клапана вначале в седло входит цилиндрический поясок 26 клапана, называемый разгрузочным. Когда клапан опустится в седло, в топливопроводе высокого давления осво- бодится объем, который занимал клапан и его поясок 26 (разгрузоч- ный объем). В результате давление топлива в топливопроводе высоко- го давления резко снижается (приблизительно до 2,0-^2,5 МПа) и фор- сунка быстро прекращает впрыск топлива в цилиндр дизеля.
В момент открытия отсечной кромкой 25 плунжера перепускного отверстия 5 заканчивается активный ход — нагнетание. Дальнейшее движение плунжера вверх происходит вхолостую, так как топливо пе- ретекает через вертикальное и диаметральное отверстия в плунжере и перепускное отверстие 5 (рис. 121,а) в канал 4 головки. По мере того как выступ кулачка вала 1 выходит из-под ролика, пружина 15 разжи- мается и отпускает плунжер, открывая впускное отверстие Ю. После этого весь процесс повторяется.
Винтовая канавка Б симметрична и противоположна канавке А. Они соединены диаметральным каналом 22. Наличие двух канавок вы- равнивает боковое давление на плунжер, и он изнашивается меньше.
Мощность дизеля регулируют, увеличивая или уменьшая количе- ство топлива, подаваемого в его цилиндры. Для этого изменяют гео- метрический активный ход плунжера 13, поворачивая его за поводок. При повороте плунжера (рис. 121, г) против часовой стрелки (если смотреть сверху) подача топлива увеличивается, а при повороте по ча- совой стрелке — уменьшается. Таким образом, поворачивая плунжер вокруг его оси, регулируют количество подаваемого в цилиндр топли- ва, а следовательно, и мощность дизеля. При этом общий ход плунже- ра и момент начала подачи топлива остаются постоянными, а момент окончания подачи меняется в зависимости от положения отсечной кромки плунжера относительно перепускного отверстия.
При нагнетании насосом топливо несколько сжимается, а топливо- проводы немного расширяются. Поэтому для обеспечения наивыгодней- шего угла опережения впрыска топлива форсункой топливный насос должен начать подачу (нагнетание) топлива чуть раньше. В паспорте насоса для каждой модели дизеля указывается наиболее благоприят- ное (оптимальнее) значение угла подачи топлива по углу поворота ку- лачкового вала насоса относительно верхней мертвой точки толкателя.
Топливный насос 4ТН-9ХМТ дизеля А-41 (четырехсекционный, рядный, высокого давления, с диаметром плунжера 9 мм и ходом 10 мм, с регулятором скорости) изображен на рисунке 122.
Рис. 122. Топливный насос 4ТН-9ХЮТ с регулятором дизеля А-41:
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав!Последнее добавление