|
|
|
Навигация
|
Главная » Мануалы § 3. ТОПЛИВОПОДАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВНУТРЕННИМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ Существующие топливные системы двигателей с внутренним смесеобразованием весьма разнообразны по своему конструктивному выполнению и могут быть классифицированы по методу нагнетания (подачи) и распыли-ванию топлива. Топливные системы с насосным впрыскиванием. В таких системах процессы нагнетания и впрыска топлива неразрывно связаны между собой. Каждый цилиндр двигателя имеет свой топливный насос  Фиг. 241. Схема топливной системы с насосным впрыскиванием. (или отдельную секцию), который отмеривает необходимую дозу топлива'и подает ее по нагнетательному трубопроводу к форсунке, обеспечивая при этом необходимое давление, начало и продолжительность впрыска. Такие системы принято называть топливными системами с насосным впрыскиванием. Процесс распыла топлива и характеристика подачи в этих системах определяются движением плунжера топливного насоса. На фиг. 241 показана схема топливной системы с насосным впрыскиванием. Топливоподкачивающий насос 2 засасывает топливо из бака через фильтры 1 первичной очистки и подает его к фильтрам 6 вторичной очистки. Перепускной клапан 3, установленный на магистрали от подкачивающего насоса к фильтрам вторичной очистки, ограничивает повышение давления свыше установленного, перепуская излишнее топливо обратно в бак. Из фильтров вторичной очистки фильтрованное топливо поступает во .впускную камеру 8 топливного насоса 7 высокого давления. Давление во впускной камере поддерживается в заданных значениях перепускным клапаном 4, через который топливо отводится по сливной магистрали в бак. Давление на впуске контролируется манометром 5. Топливный насос 7 имеет отдельные секции, число которых соответствует числу рабочих цилиндров. Секции насоса сообщаются трубопроводами 9 высокого давления с фор-cyHKaMH.ii. В нагнетательной магистрали обычно перед форсункой дополт нительно ставят фильтры 10 высокого давления. Топливо, просачивающееся через зазоры в насосе и форсунках, отводится в бак по сливным трубкам (показаны пунктиром).  Фиг. 242. Схема топливной системы с аккумуляторным впрыскиванием. В форсунки с механическим управлением, или через специальные распределители в форсунки с гидравлическим управлением. Такие системы называются топливными системами с аккумуляторным впрыскиванием. Период впрыскивания и доза топлива в этом случае определяются моментом и продолжительностью открытия запорного органа форсунки или соответствующего распределительного устройства. Насос-служит для нагнетания топлива в аккумулятор и поддержания в нем необходимого давления. Схема топливной системы с аккумуляторным впрыскиванием показана на фиг. 242. Топливо подается в расходный бак 5 подкачивающим насосбм .2, проходя предварительную очистку в фильтрах L После расходного бака топливо вторично очищается в фильтрах 5 и поступает к насосу 6, который создает высокое давление в аккумуляторе 12. Давление в аккумуляторе 12 поддерживается автоматическим перепускным клапаном 8 и контролируется манометром И. Давление в аккумуляторе регулируют изменением затяжки пружины 9 перепускного клапана при помощи рычага 10. Излишнее топливо возвращается в расходный бак по трубке 7, имеющей обратный клапан 4, Из аккумулятора топливо через блок распределительных клапанов 13 по нагнетательным трубопроводам направляется к форсункам 14. Просачивающееся через неплотности в распределительном механизме топливо отводится по сливной трубке 15. Преимуществом данной системы является наличие только одного насоса высокого давления независимо от числа цилиндров двигателя. При этом насос должен только поддер:><ивать необходимое давление, вследствие чего Топливные системы с насосным впрыскиванием имеют наибольшее применение. Конструктивным недостатком данной системы является трудность обеспечения равномерности подачи и идентичности характеристики впрыска отдельными секциями у многоцилиндрового двигателя. Топливные системы с аккумуляторным впрыскиванием. Эту группу составляют системы, в. которых процесс нагнетания отделен от процесса впрыскивания. В таких системах насос нагнетает топливо в аккумулятор, из которого топливо под высоким давлением поступает или существенно упрощается его конструкция и обеспечивается длительная и надежная работа. Однако подобная система имеет и существенный конструктивный недостаток, который заключается в том, что форсунки с механическим приводом или специальные распределители находятся все время под большим давлением топлива. Поэтому малейшие нарушения плотности этих устройств вызывают несвоевременную и неравномерную подачу топлива в цилиндры, что приводит к ненормальной работе двигателя.   Фиг. 243. Схема топливной системы ступенчатого типа. Системы ступенчатого впрыскивания. Кроме указанных систем, существуют системы, в которых топливо сначала подается под небольшим давлением насосом первой ступени, который осуществляет лишь дозировку. Затем насос второй ступени впрыскивает отмеренную порцию топлива в цилиндр под высоким давлением. Такие системы, называемые системами ступенчатого впрыскивания, также относятся к системам с насосным впрыскиванием. На фиг. 243 показана схема топливной системы подобного типа. Топливоподкачивающий насос 16 шестеренчатого типа подает под небольшим постоянным давлением, поддерживаемым перепускным клапаном 15, фильтрованное топливо в неподвижную часть распределителя 8. Вращающаяся часть распределителя, приводимая в действие валиком 10, имеет соединительный канал 9, сообщающий насос И первой ступени с трубопроводами 7. Трубопроводы 7, число которых равно числу цилиндров двигателя, соединяют распределитель с насосами 2 второй ступени (высокого давлеьшя). Другим каналом 17 распределитель сообщает насос и первой ступени с топливоподкачивающим насосом 16. Дозирующий насос 11 первой ступени приводится в действие кулачковой шайбой 14, число кулачков которой соответствует числу цилиндров двигателя. Дозу топлива регулируют изменением хода плунжера. При передвижении рычага 12 влево он удаляется от оси качания рычага 18 и ход плунжера увеличивается, а следовательно, увеличивается и подача топлива. Ход всасывания плунжера дозирующего насоса происходит при сообщении его полости через распределитель с подкачивающим насосом, нагнетательный ход - при сообщении с насосом высокого давления. Топливо при этом по трубопроводу 7 через обратный клапан 6 поступает под плунжер 3 насоса 2 второй ступени, расположенного в форсунке, и впрыскивается в цилиндр при нагнетательном ходе плунжера, приводящегося в действие рычагом 5 от кулачка 4. Недостатком данной системы являются ее сложность, большой износ дисков распределителя, а также подтекание топлива и загорание сопловых отверстий распылителя 1. Принцип действия разделенной (ступенчатой) подачи топлива осуществляется также в топливных системах с газовым толкателем. В этом случае для приведения в действие насоса используется давление газа в цилиндре двигателя, что упрощает конструкцию привода и сокращает длину нагнетательного трубопровода. Изменение скоростного режима двигателя практически не влияет на давление распыливания. Для судовых двигателей с такой системой не требуется реверсирования насоса. Впрыскивающие топливные насосы Топливные насосы впрыскивающих систем выполняют следующие функции: 1) отмеривание (дозирование) подаваемого топлива сооответственно режиму работы двигателя; 2) обеспечение требуемого момента начала подачи топлива, продолжительности и характеристики впрыска. Основное различие в существующих конструкциях и принципе действия топливных насосов определяется способом дозирования топлива. Этот признак принимается для классификации насосов. По способу регулирования дозы топлива насосы могут быть разделены на две основные группы: 1. Топливные насосы с постоянным ходом плунжера. 2. Топливные насосы с переменным ходом плунжера. В топливных насосах с постоянным ходом плунжера дозу топлива можно регулировать: а) изменением перепуска топлива на части хода плунжера через клапаны, имеющие принудительное движение от приводного механизма (клапанные насосы); б) изменением перепуска на части хода плунжера с использованием самого плунжера в качестве регулирующего органа (золотниковые насосы); в) изменением перепуска на всем ходе плунжера через отверстие, проходное сечение которого может меняться приводным механизмом. В топливных насосах с переменным ходом плунжера его ход изменяют: а) осевым перемещением кулачка с переменным профилем: б) изменением зазора между плунжером и толкателем; в) перестановкой точки качания промежуточного рычага привода плунжера. В большей части современных двигателей с воспламенением от сжатия применяют топливные насосы с постоянным ходом плунжера. Насосы с регулированием количества топлива переменным ходом плунжера применяют главным образом для калоризаторных двигателей. Наиболее распространенными из топливных насосов с постоянным ходом плунжера являются золотниковые насосы. Конструкция такого насоса показана на фиг. 244. Рабочий элемент насосной секции, подающей топливо в один цилиндр двигателя, состоит из втулки 17 и плунжера 18. Насосные элементы устанавливают в соответствующие гнезда корпуса 19 насоса. Втулка прижимается сверху корпусом нагнетательного клапана 16 и удерживается от проворачивания стопорным винтом 3. Соприкасающиеся поверхности втулки и корпуса клапана тщательно пришлифованы и плотно закреплены в корпусе насоса штуцером 14 через прокладку. К штуцеру, внутри которого находится пружина 15 нагнетательного клапана, при помощи накидной гайки 13 присоединен трубопровод 12 высокого давления. Плунжер приводится в движение кулачком И кулачкового вала 20 через промежуточный роликовый толкатель 10, имеющий регулировочный болт 9 . контргайкой для изменения момента начала впрыскивания топлива.  Фиг. 244. Топливный насос золотникового типа. Обратное движение плунжера обеспечивается пружиной 7, помещенной между шайбами. В верхней части корпуса насоса расположена впускная камера 4, общая для всех секций. Через окно 5 во втулке топливо поступает в рабочую полость насосной секции. Регулирование количества впрыскиваемого топлива-осунгествляется поворотом плунжера, имеющего в верхней своей части косую отсечную кромку. Механизм поворота плунжера насосной секции показан на фиг. 245. Поворотная втулка 1 (фиг. 244 и 245) свободно вращается на втулке 17 плунжера. В верхней части на поворотную втулку надет разрезной зубчатый венец 2, закрепленный винтом и находящийся в зацеплении с зубчатой рейкой 6. В нижней части поворотная втулка имеет две вертикальные прорези, в которые входит хвостовик 8 плунжера. При осевом перемещении рейки втулка 1 поворачивается вместе с плунжером 18, что приводит к изменению положения отсечной кромки относительно перепускного окна, а следовательно, к изменению подачи топлива. Максимальная подача топлива огра- ничивается специальным упором для рейки, положение которого фиксируется при регулировке двигателя. Равномерность подачи топлива отдельными секциями регулируют путем поворачивания в ту или иную сторону втулки 1 вместе с плунжером в зубчатом венце 2. Золотниковые насосы стандартного типа выполняют трех размеров по величине хода плунжера. Плунжеры этих насосов изготовляют разных диаметров для двигателей различных мощностей (см. табл. 33). На фиг. 246 дана развертка поверхности плунжера золотникового насоса диаметром = 10 мм. Втулка плунжера (заштрихованная часть на фиг. 246) разрезана и развернута на длину Tcd. Плунжер показан в крайнем нижнем положении, при котором 
 Фиг. 245. Механизм поворота Фиг. 246. Развертка' поверхности плунжера золот- плунжера золотникового насоса никового насоса. торец его находится на расстоянии 3,4 мм от верхней кромки впускного и перепускного отверстия диаметром Uq = 3,07 мм, расположенных на одной оси. Высота верхнего пояска плунжера с отсечной кромкой 9,7 мм, угол наклона отсечной кромки р = 32°28, продольная прорезь на образующей плунжера имеет ширину 2,56 мм. Вверху над разве'рткой дан график зависимости активного хода от угла ср поворота плунжера. Положение плунжера во втулке, когда ось продольной прорези на образующей плунжера находится против оси перепускного отверстия на втулке, соответствует нулевой подаче топлива. Начало активных ходов плунжера определяется поворотом его от указанного положения на угол 9- В этот момент перепускное отверстие станет в такое положение, при котором оно будет касаться отсечной косой кромки, торца плунжера и прорези на образующей (на фиг. 246 изображено пунктирными окружностями). При дальнейшем повороте плунжера величина активного хода, т. е. той части всего хода плунжера, во время которой нагнетательная полость Таблица 33 Ходы и диаметры плунжеров золотниковых насосов стандартного типа
насоса разобщена от перепускной, будет увеличиваться пропорционально углу 9 поворота плунжера и тангенсу угла р наклона отсечной кромки. Активный ход плунжера для любого положения плунжера по углу поворота может быть подсчитан по уравнению где / - длина образующей плунжера в мм; do - диаметр перепускного окна во втулке в мм. Значения угла наклона отсечной кромки некоторых плунжеров золотниковых насосов приведены в табл. 34. Таблица 34 Углы наклона отсечной кромки плунжеров золотникового типа
Плунжеры бывают двух типов: с левоходовой отсечкой винтовой кромкой (как указано на фиг. 246) и с правоходовой. Это необходимо для обеспечения симметричного расположения механизмов у двигателей правого и левого вращения. Стандартный профиль кулачка топливного насоса образован дугами окружности и на участке активного хода обеспечивает прямолинейное изменение скорости плунжера. Кулачок выполнен симметричным, что позволяет работать при правом и левом вращениях валика. На фиг. 247 изображен профиль топливного кулачка, выполняемого за одно целое с кулачковым валиком, с ходом плунжера h = 10 мм, а также показаны кривые подъема плунжера h и коэффициента скорости С. Скорость плунжера w = 0,00lC , где - число оборотов кулачка в минуту. Начало подачи (активного хода плунжера), как указано выше, происходит в момент полного перекрытия окон на втулке торцом плунжера (точка а, соответствующая углу поворота кулачкового валика, равному 132°). Подача топлива протекает на участке возрастающих скоростей плунжера и заканчивается для наибольшей дозы топлива на цикл в точке Ь, соответствующей углу поворота кулачкового валика, равному 147°, Таким образом, максимальный активный ход получается 3,0 мм при повороте кулачкового валика насоса ~ на 15°. Продолжительность процесса впрыска в зависимости от типа двигателя и режима его работы должна находиться в определенных пределах (15-30°) угла поворота коленчатого вала. В тех случаях, когда требуется сократить продолжительность подачи топлива, применяют плунжеры боль- с 5 /5 S t.o 
мм 10 120 130 т 150 160 т v Угол поворота кулачкового вала Фиг. 247. Профиль нормального топливного кулачка и кривые подъема плунжера. Тангенциальный кулачон - Нормальный кулачок  90 too по 120 130 т 150 160 170 ШФ Угол поворота кулачкового бала Фиг. 248. Профиль тангенциального топ-ливного кулачка и кривые подъема плунжера. шего диаметра или кулачки с более крутым профилем; вместо нормального профиля используют тангенциальный или вогнутый. Профиль тангенциального кулачка и диаграмма подъемов и скоростей плунжера показаны на фиг.248. Там же нанесены (пунктиром) для сравнения соответствующие кривые для кулачка нормального профиля. Зависимость скорости плунжера от угла поворота кулачка на рабочем участке профиля (от точки а до точки Ь на фиг. 247) близка к линейной. Скорость плунжера для установившегося числа оборотов вала в любой момент выражается зависимостью: - MlceK, где <р - угол поворота кулачкового валика; - число оборотов кулачкового валика. Эта зависимость может быть найдена графическим дифференцированием кривой пути плунжера. Наибольшие подачи топлива на цикл топливной секции золотникового насоса с различными диаметрами плунжера приведены ниже. Подачи топлива иа цикл топливной секцией золотниковых насосов
Габаритные размеры блочных золотниковых топливных насосов даны на фиг. 249 и в табл. 35. Таблица 35 Основные габаритные размеры насосов блочного типа
Насосы изготовляют в виде отдельного агрегата для установки на двигателе. Конструкцией предусмотрена возможность привода насоса с любого  Фиг. 249. Габаритные размеры блочных золотниковых топливных насосов. конца кулачкового валика и при любом направлении вращения. Крепление насоса на двигателе и положение оси валика относительно опорной поверхности стандартизованы. Насосы имеют стандартные соединительные муфты, муфты изменения угла опережения впрыска, регуляторы и топливоподка-чивающие насосы. Золотниковые насосы изготовляют также секционного типа с приводом плунжера от кулачковой шайбы, устанавливаемой на распределительном валу двигателя. Основные, габаритные размеры и способы крепления стандартных секционных насосов приведены на фиг. 250 и в табл. 36. Таблица 3 Основные размеры золотниковых насосов секционного типа
Конструкции насосов золотникового типа отличаются сравнительной простотой. Число движущихся деталей вследствие передачи плунжеру функций отмеривания количества подаваемого топлива в них сведено до  Фиг. 250. Габаритные размеры секционных топливных насосов золотникового типа. минимума. Число клапанов уменьшено до одного нагнетательного. Насос золотникового типа хорошо приспособлен к массовому производству; за исключением корпуса, кулачкового валика и регулирующей рейки все остальные детали одинаковы для насосов с различным количеством секций. Для изменения наибольшей производительности (подачи на цикл) насоса достаточно заменить лишь плунжер с втулкой и нагнетательный клапан. . Как положительное качество насосов золотникового типа следует отметить, что подача топлива начинается при достаточно большой скорости плунжера (см. фиг. 247) и заканчивается на участке возрастающих скоростей. Это обеспечивает хорошее распыливание и распределение топлива в течение всего процесса впрыска. Для обеспечения более резкого окончания впрыска нагнетательный клапан 3 (фиг. 251, а и б) имеет разгружающий цилиндрический поясок 1. При посадке клапана на седло 4 (фиг. 251, б) под воздействием пружины 2 и остаточного давления в трубопроводе разъединение трубопровода и нагнетательной полости насоса начинается с момента входа цилиндрического пояска в направляющий канал седла. Давление в трубопроводе при этом 1 ... 11 12 13 14 15 16 17 ... 19 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |