Система питания дизельных двигателей

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ  ДВИГАТЕЛЕЙ

Принцип действия системы  питания дизеля.

    Система питания должна обеспечивать мелкое распыление топлива в сжатый воздух в цилиндре. Для этого система  должна иметь специальную форсунку для распыления и насос, который  обеспечивает подачу топлива под высоким давлением к форсунке.

    Для того, чтобы обеспечить самовоспламенение  топлива, воздух должен быть нагрет в  конце такта сжатия до температуры  прядка 900 гр. Чтобы получить такую  температуру необходимо сжать воздух до 30 атмосфер. Дизельный двигатель должен иметь высокую степень сжатия.

      При степени сжатия от 14 до 22 достигается  нужная температура воздуха, при  которой надежно воспламеняется  впрыснутое топливо. Топливо к  форсунке подводится под давлением  от насоса высокого давления. Сгорание начинается фактически сразу с появлением факела топлива из форсунки, т. е. сразу начинается рост давления и, значит, следующие порции топлива должны впрыскиватся под более высоким давлением. Максимальное давления процесса сгорания достигает 100 атмосфер, но при этом ещё продолжается впрыск, значит, форсунка должна обеспечивать подачу топлива под давлением более 100 атмосфер. Чем выше давление, тем лучше качество распыления.

    Важнейшим регулировочным параметром форсунки является давления начала подъёма иглы.

Игла  форсунки поджата пружиной, которая  отрегулирована на определённое давление (двигатели ЯМЗ -200 атмосфер, КАМАЗ - 180 атмосфер.)

    Форсунка  должна обеспечивать точное начало впрыска  и точное окончание впрыска, факел  топлива должен сразу появляться и сразу отсекаться.

    Топливный насос высокого давления.

     ТНВД предназначен для подачи к форсункам топлива под высоким  давлением. Кроме того, ТНВД регулирует количество топлива, которое подаётся за цикл, для того чтобы регулировать мощность двигателя.

    В бензиновом двигателе регулирование  мощности называется количественным, потому что дроссельную заслонку пропускает большее или меньшее  количество смеси.

    В дизельном двигателе регулирование  мощности называется качественным. Дроссельной  заслонки нет вообще, поэтому количество воздуха и смеси практически постоянное, а изменение мощности производится изменением состава смеси - обеднением или обогащением, для этого впрыскивается больше или меньше количества топлива. Такой процесс называется изменением качества смеси.

    Основным  элементом ТНВД является плунжерная пара. Многоплунжерные ТНВД состоят  из набора плунжерных пар 

     Ход плунжера постоянная величина, которая  определяется высотой кулачка. Максимальную подачу топлива можно получить, если использовать весь активный ход плунжера. Для регулирования подачи топлива надо подавать топливо не весь ход плунжера,  а только часть хода, т.е., плунжер поддерживает давление часть хода, затем наступает отсечка, давление сбрасывается и остальную часть хода идет вхолостую.

    По  обеим сторонам гильзы имеются каналы, они проходят через весь корпус и  имеют выходы в гильзу каждой плунжерной пары. Одно отверстие гильзы соединяется  с нагнетательным каналом, второе с  отсечным.

    Плунжер двигается вверх и верхней  кромкой пересекает нагнетательное пространство, нарастает давление и происходит впрыск.  Впрыск заканчивается, когда спиральная канавка на плунжере коснется отсечного отверстия. Для регулирования цикловой подачи плунжер поворачивают. Чем позже спиральная канавка коснется отсечного отверстия, тем больше получится цикловая подача.

    Плунжер верхней частью вставлен в гильзу. Нижняя часть плунжера вставлена  в специальную поворотную втулку. На поворотной втулке имеется шестерня, которая входит в зацепление с  зубчатой рейкой. Водитель, нажимая на педаль, двигает зубчатую рейку назад и вперед, при этом все плунжеры поворачиваются, изменяя цикловую подачу. 

    Нагнетательный  клапан.

Нагнетательный клапан играет очень  важную роль формирования начала и  окончания факела топлива. Для полного сгорания смеси факел топлива должен скачком появиться и скачком исчезнуть. Это достигается правильной совместной работы нагнетательного клапана и форсунки. Зажатый пружиной нагнетательный клапан обеспечивает рост давления над плунжером. Давление в форсунке появится только тогда, когда нагнетательный клапан скачком открывается. Форсунка открывается так же скачком, и сразу появляется факел топлива.

    В момент отсечки падает давление под  нагнетательным клапаном, он садится  в седло, освобождая объем, над клапаном от этого в трубке давление падает скачком,  что позволяет игле форсунке закрываться скачком.

Топливоподкачивающий  насос.

    На  корпусе ТНВД смонтирован подкачивающий  насос. Это позволяет обеспечить привод подкачивающего насоса от эксцентрика  на распредвалу ТНВД.

Подкачивающий насос состоит из ручной и механической части. Насос ручной подкачивающий  нужен для того, чтобы закачать систему топливом, если она по какой - то причине пуста. Кроме того, ручным насосом можно прокачать систему, чтобы удалить воздух. Пузыри воздуха в топливной системе дизеля недопустимы.

Всережимный регулятор.

    Дизельный двигатель с механической системой вспрыска склонен к разносу, это значит, если он работает на минимальных  оборотах без нагрузки (холостой ход), то обороты начнут повышаться, и будут расти без ограничения, что приведет к разносу, поэтому дизель нуждается в ограничителе числа оборотов. Ограничитель числа оборотов автоматически уменьшает подачу топлива, если обороты достигают предельного значения. Дизельным двигателем сложно управлять. Грубое движение педалью не позволяет тонко регулировать подачу топлива, поэтому водитель, неизбежно, после нажатия на педаль, вынужден будет приотпускать ее, чтобы попасть в желаемый режим, это сильно затрудняет управление автомобилем. Для того, чтобы управление было более точным, ограничитель числа оборотов дополняется функциями регулирования минимального числа оборотов, а так же поддержания постоянного числа оборотов. Таким образом, ограничитель числа оборотов становится всережимным регулятором. Всережимный регулятор предназначен для ограничения максимального числа оборотов, поддержание минимального числа оборотов, и для поддержания заданного числа оборотов на любом режиме.

    Принцип действия всережимного регулятора основан  на том, что центробежный автомат управляет рейкой топливного насоса, т. е. он вдвигает и выдвигает рейку в зависимости от числа оборотов.  

    Цикловая  подача топлива зависит от положения  рейки в топливном насосе. Рейка  должна подчиняться нажатию на педаль газа. Для этого педаль связана с рейкой через сложную систему рычагов  всережимного регулятора. Независимо от педали, рейка подчиняется центробежному регулятору, который в определенном диапазоне обеспечивает точный режим работы двигателя для каждого заданного положения педали.

Муфта опережения впрыска.

   Топливный насос и двигатель работают синхронно, но связь между двигателем и топливным  насосом не жесткая , а через муфту. Муфта позволяет автоматически  изменять угол опережения впрыска при  изменении числа оборотов.

    В верхней мертвой точке такта сжатия достигается максимальное .давление и температура воздуха.  К этому моменту в цилиндре уже должно быть некоторое количество распыленного топлива, поэтому топливо надо начинать впрыскивать еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, с опережением от 0 град до 7 градусов.

    Угол  опережения впрыска должен изменяться в зависимости от числа оборотов. Чем больше число оборотов, тем меньше времени получается на подачу топлива тем раньше нужно начинать впрыск. За этим и следит муфта опережения впрыска. Муфта опережения впрыска вращает распределительный вал ТНВД. Она позволяет сдвинуть её вперед или назад по вращению на заданный угол. Положение распределительного вала определяется действием центробежного автомата в муфте. Сама муфта состоит из 2 -х половин, которые связаны с грузами центробежного автомата. Передняя половина жестко связана с шестернёй привода от двигателя. Задняя половина жестко сидит на распределительном валу ТНВД. Между обеими половинами существует пружинная связь, которая позволяет сдвигаться задней части муфты вперед или назад по вращению, изменяя угол опережения впрыска. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа на тему:

    «Система  питания дизельного двигателя»