Кривошипно-шатунный механизм КамАЗ-740.10

Размещено на http://www.allbest.ru/

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ КамАЗ-740.10

Введение

Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.

Детали, составляющие кривошипно-шатунный механизм можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные.

К подвижным относятся:

- поршень с кольцами и пальцем,

- шатун с подшипниками,

- коленчатый вал с маховиком.

К неподвижным:

- блок цилиндров,

- картер коленчатого вала (в автомобильных двигателях блок-картер),

- крышка блок-картера (головка цилиндров),

- прокладка головки,

- картер распределительных зубчатых колес,

- картер маховика.

В обе группы входят фиксирующие и крепежные детали.

В процессе работы детали кривошипно-шатунного механизма нагружены силами давления газов, силами инерции движущихся частей и моментами этих сил.

Силы и моменты переменны по величине и направлению. Силы давления газов и силы инерции приложены к поршню и действуют вдоль его оси. Сложив эти силы, получим суммарную силу и, перенеся ее на поршневой палец, разложим на две составляющие: Сила К сжимает или растягивает шатун а сила N прижимает поршень к стенке цилиндра и вызывает износ его поверхности. Она изменяет направление и величину, прижимая поршень то к одной, то к другой стороне цилиндра, осуществляя перекладку поршня в ВМТ и НМТ. Кроме того, сила N, действуя на плече L, создает опрокидывающий момент, равный крутящему моменту и воспринимаемый опорами двигателя.

Сила К, перенесенная на кривошип, раскладывается на две составляющие: тангенциальную Т, касательную к окружности радиуса кривошипа R, и радиальную Z, направленную по радиусу кривошипа. Сила Т, приложенная на радиусе R, образует крутящий момент двигателя: Mk = TR. Суммарное действие сил, приложенных к оси кривошипа, нагружает коренные подшипники.

1. Блок-картер

В рядных и V-образных двигателях с жидкостным охлаждением блок цилиндров обычно представляет собой единую отливку с верхней половиной картера. Подобная монолитная отливка обладает большой жесткостью в плоскостях действия сил инерции, сил давления газов и их моментов. Высокая жесткость блок-картеров обеспечивает минимальные деформации в зонах коренных подшипников, гильз цилиндров и плоскости стыка с головкой цилиндров. Кроме того, в этом случае наружные стенки и внутренние перегородки.

Блок-картер является остовом двигателя, в котором размещаются и работают подвижные детали всех механизмов и систем двигателя, к нему также крепятся практически все навесные агрегаты и приборы, обеспечивающие работу двигателя.

Элементы блок-картера при осуществлении рабочего процесса воспринимают действующие в двигателе силы давления газов и неуравновешенные инерционные нагрузки. Блок-картер подвержен значительному и неравномерному нагреву. Части блока, сопрягающиеся с подвижными деталями двигателя, в процессе его работы изнашиваются. Под влиянием силовых и термических нагрузок, а также вследствие структурных ' изменений в материале, вызываемых его старением, блок-картер может деформироваться, в связи с чем приданные ему при изготовлении форма и размеры могут искажаться. Вследствие этого нарушаются нормальная работа и взаимодействие движущихся механизмов, становится возможным перекос и защемление деталей, что ведет к увеличению трения и ускорению износа!

2. Гильзы цилиндров

Гильза цилиндров является направляющей для поршня и вместе с головкой образует полость, в которой осуществляется рабочий цикл. Следовательно, она подвержена значительным температурным и механическим нагрузкам.

Конструктивно гильза цилиндра представляет собой цилиндрическую втулку отлитую из специального чугуна. Наружная и верхняя торцовая поверхности подготовлены для установки, креплений и уплотнения гильзы в блоке. Внутреннюю поверхность цилиндра подвергают закалке с нагревом ТВЧ и тщательно обрабатывают получая после шлифовки зеркальную поверхность - зеркало цилиндра. При этом уменьшается трение между цилиндром и поршнем, повышается износостойкость цилиндра и долговечность цилиндропоршневой группы.

Наиболее нагруженной во время работы двигателя является верхняя часть цилиндра, так как здесь происходит сгорание смеси, сопровождаемое резким повышением давления (до 5...12 МПа) и температуры (до 2300...2500 К).

3. Головки цилиндров

Головка закрывает цилиндр и образует верхнюю часть рабочей полости двигателя. Конструктивные формы головок цилиндров определяются способом охлаждения двигателя, типом камеры сгорания, расположением клапанов, свечей зажигания или форсунок. Наиболее простыми в конструктивном отношении являются головки цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов.

В головках 4 цилиндров верхнеклапанных двигателей размещаются гнезда и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные каналы.

Головки блоков отливают алюминиевого сплава (КамАЗ-740.10). После литья, для снятия остаточных напряжений, головки цилиндров подвергают искусственному старению. Отличительной особенностью двигателей КамАЗ является наличие индивидуальной головки на каждый цилиндр. При этом упрощается технология их изготовлении, повышается ремонтопригодность, снижается термонапряженность, но усложняется уплотнение газового стыка и крепление впускных и выпускных трубопроводов.

Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки цилиндров тщательно обрабатывают для получения плотного соединения.

4. Камера сгорания

Конструкция головки цилиндров автомобильных двигателей во многом определяется конструкцией камеры сгорания, так как форма камеры сгорания определяет расположение клапанов, свечей зажигания или форсунок, каналов подвода свежего заряда и отвода отработавших газов, каналов циркуляции охлаждающей жидкости и т. д.

От формы камеры сгорания зависит характер развития процесса сгорания и теплоотдача в стенки. Основные требования к конструкции камер сгорания заключаются в обеспечении качественного наполнения цилиндра, эффективности протекания процесса сгорания. Камеры сгорания оценивают по следующим основным показателям:

- возможности качественного газообмена в двигателе, которая зависит от размещения и проходного сечения клапанов;

- отношению поверхности камеры сгорания к ее объему. При увеличении этого отношения возрастают тепловые потери в стенки, потери, связанные с замедлением горения в узких зазорах различных зон камеры, при этом увеличивается токсичность отработавших газов и результате неполноты сгорания смеси.

5. Поршневая группа

Поршневая группа включает в себя поршень, поршневые кольца, поршневой палец с фиксирующими деталями.

Поршень обеспечивает требуемую форму камеры сгорания, герметичность внутрицилиндрового пространства и передаст силу давления газов на шатун и стенку цилиндра. При работе двигателя на поршень действуют переменные по величине и направлению силы давления газов и инерции, а также сила прижимающая поршень к стенке цилиндра. Сила давления газов определяется типом двигателя, рабочим режимом и площадью днища поршня. Так, в дизеле КамАЗ-740.10 при полной нагрузке сила давления на поршень может достигать 80 кН.

В дизеле, вследствие большей массы поршневого комплекта, значении сил инерции выше, чем в карбюраторном двигателе.

Кроме значительных механических нагрузок, поршень подвергается действию высоких температур и периоды сгорания топлива и расширения образовавшихся газов, а также вследствие трения его боковой поверхности о стенки цилиндра.

Поршни дизелей имеют более массивную и жесткую конструкцию.

Условно поршень можно разделить на две части: верхнюю уплотняющую, называемую головкой, и нижнюю направляющую, называемую юбкой. Верхняя часть головки - днище 6 непосредственно воспринимает давление газов

Поршневые кольца

Поршневые кольца являются упругими элементами уплотнения поршневой группы, обеспечивающими герметичность рабочего объема цилиндра, отвод теплоты от головки поршня, предотвращающими перекачки излишнего масла в камеру сгорания.

По назначению кольца подразделяются на:

- Компрессионные, обеспечивающие уплотнение и отвод теплоты в стенки цилиндра или маслосъемные, обеспечивающие равномерное распределение масла по поверхности цилиндра, снятие его излишков со стенок и отвод в поддон двигателя.

Поршневые кольца автомобильных двигателей изготовляют путем копирного обтачивания для придания соответствующей формы с последующей вырезкой по периметру части, равной величине замка. Для колец применяют специальный легированный чугун "или сталь.

- Маслосъемные кольца устанавливают на поршне ниже компрессионных колец. По конструкции они отличаются от компрессионных колец тем, что на их наружной поверхности имеются кольцевые канавки и сквозные прорези или отверстия для прохода масла. Применяют коробчатые в сечении (двигатели КамАЗ).

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение шатуна с поршнем. В процессе работы на палец действуют значительные динамические нагрузки, имеющие циклический характер. Следовательно, поршневой палец должен быть прочным при минимальной массе и иметь необходимую износостойкость наружной поверхности. Поршневые пальцы изготовляют из малоуглеродистых сталей, подвергают цементации на глубину 1-1,5 мм и поверхностной закалке при нагреве ТВЧ. Рабочую поверхность тщательно обрабатывают и шлифуют. Для уменьшения массы палец выполняют пустотелым.

6. Шатуны и шатунные подшипники

Шатун воспринимает от поршня и передает коленчатому валу давления газов при рабочем ходе, а также обеспечивает перемещение поршневой группы при совершении вспомогательных процессов. Условия работы шатуна характеризуются значительными знакопеременными нагрузками, действующими по его продольной оси. Сила давления газов, воспринятая поршнем, сжимает шатун во время рабочего хода и в конце сжатия. Инерционные нагрузки стремятся оторвать поршень от коленчатого вала и растягивают шатун. Кроме того, знакопеременное качательное движение вызывает силу инерции, изгибающую шатун в плоскости его качания.

Верхняя головка шатуна качается на поршневом пальце, а в нижней вращается шатунная шейка. Чтобы обеспечить движение шатуна относительно пальца и шатунной шейки с минимальным трением, избежать схватывания и задиров, необходимо строго выдерживать геометрические размеры и форму этих элементов. В условиях значительных нагрузок это требует высокой жесткости шатуна и равномерности распределения давления на его опорных поверхностях.

Шатуны изготовляют методом горячей штамповки из высококачественной стали с последующей механической обработкой рабочих поверхностей. Для обеспечения высоких прочностных качеств их подвергают нормализации, закалке и отпуску.

7. Коленчатый вал

кривошипный шатунный картер поршневой бензин

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршней, передаваемые шатунами и преобразует их в крутящий момент. Кроме того, коленчатый вал обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя, а также приводит в действие вспомогательные механизмы, обеспечивающие работоспособность двигателя.

На коленчатый вал действуют переменные силы давления газов и инерции, передаваемые со стороны поршневой и шатунной групп, силы инерции элементов самого вала, реакции опор, момент сопротивления вращению со стороны маховика при передаче крутящего момента на трансмиссию автомобиля и силы трения в подшипниках. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками, к которым крепятся противовесы, переднего конца / (носок вала) и заднего конца (хвостовика). Задний конец выполняется как одно целое с маслоотражателем, маслосгонной накаткой и фланцем для крепления маховика.

Форма коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров, порядком работы и тактностью двигателя. На большинстве автомобильных двигателей применяют полноопорные коленчатые валы, т. е. каждая шатунная шейка расположена между двумя коренными. Таким образом, полноопорный вал имеет коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740.10 - штампованные из среднеуглеродистых легированных сталей. Для улучшения механических свойств валов штампованные заготовки подвергают нормализации

Уплотнение коленчатого вала в блоке

Коленчатый вал удерживается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами установленными с обеих сторон первого коренного подшипника. Переднюю шайбу удерживают от вращения штифты, один из которых 'запрессован в блок цилиндров, а другой в крышку коренного подшипника. Задняя шайба имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой антифрикционным материалом, шайба обращена к шлифованному торцу щеки коленчатого вала, а шайба к упорной стальной шайбе установленной на шпонке между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительным зубчатым колесом.

Уплотнение заднего конца коленчатого вала состоит из уплотнительного кольца масло сгонной резьбы и масло отражательного гребня. Масло сгонная резьба или накатка нарезана в направлении, обратном вращению коленчатого вала. Это способствует отводу масла от манжеты в поддон. Уплотнительное кольцо выполнено из асбестового шнура, пропитанного антифрикционным составом и покрытого графитом. Кольцо состоит из двух половин, помещенных в канавки блока цилиндров и в держатель сальника, привернутый к блоку. В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник ведущего (первичного) вала коробки передач. Передние и задние концы коленчатых валов дизелей ЯМЗ и КамАЗ и двигателей автомобилей семейства ВАЗ уплотнены каркасными резиновыми само подвижными манжетами и маслоотражателями.

Коленчатые валы дизелей ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 от осевых смещений удерживаются двумя парами полуколец, установленных в выточках задней коренной опоры. Верхние полукольца крепятся к торцам блока цилиндров, а нижние фиксируются в крышке заднего коренного подшипника. В качестве антифрикционного слоя полуколец в двигателях ЯМЗ используют свинцовистую бронзу, а в двигателях КамАЗ - высокооловянистый алюминиевый сплав.

Коренные подшипники в автомобильных двигателях - подшипники скольжения, выполненные в виде вкладышей. Конструктивной особенностью вкладышей коренных подшипников обычно является наличие на их рабочей поверхности отверстий и кольцевых канавок для обеспечения непрерывной подачи масла к шатунным подшипникам. В некоторых случаях для увеличения несущей способности наиболее нагруженной части подшипника канавки выполняют только на верхнем вкладыше. Для предотвращения проворачивания вкладышей применяют отогнутые выступы усики, которые при сборке упираются в плоскость разъема соответственно картера или крышки подшипника. Монтаж вкладыша коленчатого вала аналогичен монтажу шатунных вкладышей, рассмотренному выше.

Схема уплотнения

Рис. 1. ? Коленчатые валы:

б) - дизеля ЯМЗ-2Э6М; в) ? дизеля КамАЗ-740.10;

1 - передний конец вала; 2 - грязеуловительная полость;

3 - шатунная шейка; 4 - противовесы; 5 - маслоотражатель;

6 - фланец для крепления маховика; 7 - коренная шейка;

8 - щека; 9 - гайка; 10 и 15 - съемные противовесы;

11 - распределительное зубчатое колесо; 12 - установочный штифт;

13 - зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 - винт;

А - перекрытие шеек.

Вкладыши коренных подшипников двигателей КамАЗ-740.10 трехслойные с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Данный материал обладает улучшенными противозадирными свойствами и может выдерживать более высокую рабочую температуру, но требует больших затрат при производстве, так как для его крепления к стальной ленте требуется медно-никелевый подслой.

Верхний и нижний вкладыши коренных 1 подшипников дизелей ЯМЗ и КамАЗ невзаимозаменяемые, так как в верхнем вкладыше выполнено отверстие для подвода масла к шатунным подшипникам.

8. Система охлаждения КАМАЗ-740.10

Система охлаждения предназначена дляI поддержания оптимального теплового ре жима путем отвода части теплоты от нагретых деталей двигателя и передачи использование антифризов ТОСОЛ-А65 или ТОСОЛ-А45, замерзающих при низкой температуре. Применение воды в системе охлаждения допускается только в особых случаях и кратковременно.

Завод допускает работу двигателя при температуре охлаждающей жидкости не более 382 К. Температурный режим работы двигателя поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Ёсли двигатель не прогрет, то охлаждающая жидкость, подаваемая насосом, поступает в левый ряд блок картера и по нагнетательному патрубку в правый ряд. Омывает наружные поверхности гильз цилиндров обоих рядов, затем через отверстия в верхней плоскости блока цилиндров, прокладках головок поступает в головки цилиндров, охлаждая наиболее нагретые места выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость проходит от головок цилиндров в правую и левую трубы, расположенные в развале двигателя, затем по соединительной трубе подается в коробку термостатов. Клапаны термостатов закрыты, и по перепускному патрубку охлаждающая жидкость снова подается к центробежному насосу этой теплоты окружающей среде, коробке, укрепленной на переднем торце правого ряда цилиндров.

Расширительный бачок расположен на двигателе с правой стороны и соединен трубопроводами с верхним бачком радиатора, коробкой термостатов, компрессором и рубашкой блока цилиндров. Расширительный бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании и позволяет контролировать ее уровень в системе охлаждения. В бачок отводится и в нем конденсируется пар из верхних участков радиатора. Охлаждающую жидкость в систему заливают через горловину, имеющую герметизированную пробку на резьбе.

9. Горючие смеси. Основные требования к бензинам

В качестве топлива в карбюраторных двигателях обычно используют бензины, реже альтернативные топлива. Бензины обычно получают в результате физических (прямая перегонка) и деструктивных (процессы крекинга) методов переработки нефти при температуре до 478 К.

К бензинам предъявляют следующие основные требования:

- быстрое образование топливо воздушной смеси скорость сгорания не более 40 м/с;

- минимальное корродирующее воздействие на детали двигателя;

- минимальное отложение смолистых веществ в элементах системы питания;

- минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду;

- способность длительное время сохранять свои свойства.

Для фракционного состава бензинов характерны температуры перегонки 10, 50, 90% топлива, а также температуры начала и конца его перегонки. Температура перегонки 10% топлива (пусковые фракции) определяет возможность получения горючей смеси, которая обеспечивает пуск двигателя при низкой температуре окружающей среды.

Автомобильные бензины в зависимости от количества легкоиспаряющихся пусковых фракций подразделяются на зимние и летние. В северных и северо-восточных районах СССР зимние бензины применяют в течение всего года. В остальных районах эти бензины в основном применяют с 1 октября до 1 апреля. Для автомобильных карбюраторных двигателей (за исключением газовых) по ГОСТ 2084-77 выпускают бензины следующих марок: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98, причем АИ-98 - бензин всесезонный. Буква А обозначает, что бензин автомобильный, цифра - наименьшее октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина. Детонационная стойкость бензинов определяется на специальном двигателе при стандартных условиях испытания. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан (его стойкость принимают за 100), наименьшей нормальный гептан (его стойкость принимают равной нулю). Октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина - процентное (по объему) содержание изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу.

Так, например, исследуемое топливо детонирует так же, как смесь 76% изооктана и 24% гептана, и октановое число такого топлива равно 76, Октановое число определяется двумя методами: моторным и исследовательским. При определении октанового числа вторым методом к маркировке бензина добавляется буква И.

Октановое число определяет допустимую степень сжатия, при которой в зависимости от состава смеси сгорание происходит с допустимыми (25-40 м/с) скоростями. При несоответствии степени сжатия и октанового числа сгорание становится детонационным (взрывным) со скоростями 1500-2500 м/с, с возникновением ударных волн в камере сгорания. Работа двигателя с детонацией недопустима, так как связана с перегревом двигателя, падением мощности, ухудшением экономичности, появлением металлических стуков в цилиндре а сажи в выпускных газах. При длительной работе двигателя с детонацией возможно прогорание поршней и клапанов, а также разрушение подшипников кривошипно-шатунного механизма.

Для повышения детонационной стойкости бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (не более 3-4 мл на 1 кг топлива).

Этилированные бензины ядовиты. О содержании этиловой жидкости информирует цвет бензина: А-72 - розовый; А-76 - желтый; АИ-93 - оранжево-красный; АИ-98 - синий. Гарантийный срок хранения автомобильных бензинов всех марок (по ГОСТ 2084-77) устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантированного срока хранения бензин перед применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.

Двигатели автомобилей ГАЗ-52-04, ГАЗ-53-12 и. ЗИЛ-431410, имеющие степень сжатия до 7,2, работают на бензине А-76, а автомобилей ГАЗ-24-10 и ГАЗ-3102 «Волга», АЗЛК-2141 и семейства ВАЗ, имеющие степень сжатия до 9 - на бензине АИ-93.

Горючая смесь, чем она характеризуется

Горючая смесь в карбюраторном двигателе - это приготовленная в карбюраторе смесь паров мелкораспыленного бензина и воздуха. Процесс смесеобразования продолжается во впускной системе и цилиндре двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Горючая смесь характеризуется соотношением масс топлива и воздуха. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется примерно 14,95 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако в процессе работы двигателя, в зависимости от рабочего режима, соотношение топлива и воздуха непрерывно меняется. Поэтому для характеристики состава горючей смеси вводят коэффициент избытка воздуха а, который представляет собой отношение действительной массы воздуха, подаваемого для сгорания 1 кг топлива, к теоретически необходимому т.е. a - Ln/Lt.

В зависимости от а горючая смесь может быть:

- нормальной (а=1);

- обогащенной (а = 0,85...0,95);

- богатой (а = 0,50...0,80);

- обедненной (а = 1,05... 1,15);

- бедной (а = 1,15...1,25).

Пределы воспламеняемости смеси для карбюраторного двигателя составляют а = 0,5 для богатой и а = 1,35 для бедной. В первом случае сказывается недостаток воздуха, во втором - топлива, и смесь трудно воспламенить с помощью традиционной системы зажигания. Необходимо отметить, что наиболее экономично двигатель работает на смеси, характеризуемой а = 1,03-1,07, которая носит название стехиометрической. Наибольшую мощность двигатель развивает при а = 0,85...0,90, так как в этом случае наблюдается максимальная скорость сгорания смеси, но при этом ухудшается экономичность работы двигателя.

Режимы работы двигателя и составы смеси, применяемые в каждом режиме.

Под установившимся режимом работы следует понимать способность двигателя длительное время сохранять стабильные показатели при неизменной частоте вращения. Карбюраторный автомобильный двигатель имеет следующие основные режимы работы: пуск, холостой ход, малая нагрузка, средняя нагрузка, максимальная нагрузка, переход с малой нагрузки на максимальную.

Необходимо отметить, что это деление условно, так как при эксплуатации двигатель работает в режиме переменных нагрузок и частот вращения коленчатого вала, т. е. на неустановившихся режимах.

При пуске непрогретого двигателя требуется очень богатая смесь а = 0,3-0,5, так как при малой частоте вращения коленчатого вала топливо плохо перемешивается с воздухом, слабо испаряется, конденсируется на стенках впускного тракта в виде топливной пленки. Это приводит к тому, что в цилиндры двигателя попадает незначительное количество пусковых фракций, обеспечивающих гарантированный пуск двигателя. Переобогащение смеси при пуске двигателя способствует поступлению в цилиндры двигателя достаточного количества пусковых фракций.

На режиме холостого хода при малой частоте вращения в цилиндры двигателя подается смесь с а = 0,7-0,9. Необходимость обогащения смеси вызвана значительным количеством остаточных газов, остающихся в цилиндрах двигателя вследствие ухудшения процесса газообмена при прикрытой дроссельной заслонке, поэтому лишь богатая смесь обеспечивает устойчивую работу двигателя.

Режимы малых и средних нагрузок являются наиболее характерными для автомобильного двигателя в процессе эксплуатации, поэтому желательно именно на этих режимах обеспечить необходимую топливную экономичность. Это достигается подачей в цилиндры двигателя смеси с а - 1,05-1,10 (экономичная смесь).

При переходе от режима, при котором достигаются наилучшие экономические показатели двигателя, к режиму полной нагрузки требуется богатая смесь с а = 0,85-0,90, так как при таком составе достигается максимальная скорость сгорания заряда, поступившего в цилиндры двигателя.

Режим резкого перехода от малых нагрузок к максимальным характерен для разгона автомобиля. При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси, так как топливо в силу того, что имеет большую массу, чем воздух, и вследствие гидравлического сопротивления каналов и жиклеров не успевает набрать скорость, обеспечивающую необходимое соотношение топлива и воздуха в смесительной камере карбюратора. Поэтому карбюратор снабжается специальным устройством, предотвращающим обеднение смеси.

10. ТНВД ЯМЗ-236М

Топливный насос высокого давления подает через форсунки в камеру сгорания топливо в строго определенные моменты и в определенном количестве, в зависимости от режима работы двигателя. По принципу действия топливные насосы, применяемые на дизелях, относятся к золотниковому типу с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один цилиндр. Топливный насос высокого давления двигателя ЯМЗ-2315М имеет шесть секций, объединенных в общем корпусе.

Топливные насосы высокого давления дизельных двигателей ЯМЗ-236М расположены между рядами цилиндров и приводятся в действие от зубчатых колес распределительного вала. На одном конце вала привода топливного насоса установлено зубчатое колесо, а другой конец вала соединен с центробежной муфтой опережения впрыскивания топлива. За два оборота коленчатого вала кулачковый вал насоса делает один оборот и топливо подается последовательно во все цилиндры.

На корпусе топливного насоса высокого давления двигателя ЯМЗ-236М укреплен топливо подкачивающий насос. Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива а регулятор частоты вращения коленчатого вала объединены с насосом в один агрегат. Кулачковый нал насоса вращается на роликовых конических роликоподшипниках, выходные концы вала уплотнены самоподжимными манжетами. Горизонтальная перегородка делит корпус на две части: верхнюю и нижнюю. В нижней части расположены кулачковый вал 15 и толкатели 43, а в верхней - насосные секции. В горизонтальной перегородке выполнены шесть отверстий и пазы для установки и направления движения толкателей. Кулачковый вал приводит в движение плунжеры 10 через ролики 44 толкателей 43 с регулировочными болтами 41. В нижнюю часть корпуса насоса наливают масло через отверстие, закрытое сапуном 13, уровень масла контролируют указателем 22. Плунжер 10 и втулка 9 (гильза) являются основными деталями отдельной секции насоса. Соединенные вместе, они образуют плунжерную пару. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой не должен превышать 0,0015...0,0020 мм. Положение гильзы в насосе фиксировано стопорным винтом 27. В верхней части втулки 2 (рис. 2) имеется впускное / и перепускное 13 отверстия. Плунжер может перемещаться внутри гильзы в вертикальном направлении и поворачиваться под действием двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки 38 (см. рис. 2).

Рис. 2. - Плунжерные пары:

а - схемы работы секции насоса;

б - схемы изменения количества подаваемого топлива:

I - впуск топлива; II - начало подачи; III - конец подачи;

IV - максимальная подача; V - половинная подача; VI - отсутствие

подачи;

1 - впускное отверстие; 2 - втулка (гильза) плунжера; 3 - плунжер;

4 - надплунжерное пространство; 5 - разгрузочный поясок

нагнетательного клапана; 6 - нагнетательный клапан;

7 - седло нагнетательного клапана; 8 - штуцер; 9 - пружина

нагнетательного клапана; 10 - канал подвода топлива;

11 - спиральная канавка на плунжере; 12 - канал отвода топлива;

13 - перепускное отверстие; 14 - осевое отверстие в плунжере;

15 - диаметральное отверстие в плунжере.

В нижней части расположены кулачковый вал 15 и толкатели 43, а в верхней - насосные секции. В горизонтальной перегородке выполнены шесть отверстий и пазы для установки и направления движения толкателей. Кулачковый вал приводит в движение плунжеры 10 через ролики 44 толкателей 43 с регулировочными болтами 41. В нижнюю часть корпуса насоса наливают масло через отверстие, закрытое сапуном 13, уровень масла контролируют указателем 22.

Плунжер 10 и втулка 9 (гильза) являются основными деталями отдельной секции насоса. Соединенные вместе, они образуют плунжерную пару. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой не должен превышать 0,0015...0,0020 мм. Положение гильзы в насосе фиксировано стопорным винтом 27. В верхней части втулки 2 (рис. 2) имеется впускное / и перепускное 13 отверстия. Плунжер может перемещаться внутри гильзы в вертикальном направлении и поворачиваться под действием двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки 38 (см. рис. 2). Последняя, в свою очередь, поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом 26, находящимся в зацеплении с рейкой 6. В продольный паз рейки входит стопорный винт 37, определяющий ее положение.

На головке плунжера 3 профрезерованы две спиральные канавки 11 (см. рис. 87, а). При наличии двух спиральных канавок давление топлива с обеих сторон на плунжер одинаковое (во время подачи топлива), плунжер центрируется в гильзе, уменьшается односторонний износ, поэтому долговечность таких насосных секций увеличивается.

На нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка для опорной тарелки 40 (см. рис. 2) пружины 39. Другой конец пружины упирается в верхнюю тарелку 25, установленную в кольцевой выточке корпуса. В верхней части каждой секции насоса ввернут штуцер 30 с седлом 35 нагнетательного клапана 34, пружиной 33 и упором 31 клапана. От штуцера 30 через ниппель 11 топливо поступает в топливопровод высокого давления и к форсунке. Для выпуска воздуха из насоса служит отверстие, закрываемое пробкой 29.

Все секции топливного насоса высокого давления работают одинаково, поэтому рассмотрим работу только одной их них. При вращении кулачкового вала 15 (рис. 2) насоса кулачок 19 набегает на ролик 44 толкателя 43, который, поднимаясь, сжимает пружину 39 и перемещает плунжер 10 вверх по втулке 9. При дальнейшем повороте вала кулачок сбегает с ролика толкателя и пружина опускает плунжер вниз. При движении плунжера вверх секция подает топливо, а когда плунжер находится внизу, происходит наполнение надплунжерного пространства топливом. Кроме возвратно-поступательного движения под действием рейки 6 плунжер совершает поворот вокруг своей оси на некоторый угол. Таким образом плунжер может совершать сложное движение - возвратно-поступательное и вращательное одновременно. Топливо поступает из фильтра тонкой очистки в канал 36 насоса высокого давления и при нижнем положении плунжера через впускное отверстие 1 (см. рис. 2, а, схема 1) подается внутрь втулки 2, заполняет надплунжерное пространство 4 и проходит через осевое 14 и диаметральное 15 отверстия к спиральным канавкам 11. При подъеме плунжера 3 (рис. 2, схема 11) топливо вначале вытесняется из надплунжерного пространства через впускное отверстие обратно в топливоподводящий канал. Когда это отверстие перекроет плунжер, давление в надплунжерном пространстве возрастает, нагнетательный клапан 6 открывается, сжимая пружину 9, пропускает топливо из надплунжерного пространства в штуцер 8 и через топливопровод высокого давления - к форсунке. Дальнейшее движение плунжера вверх сопровождается повышением давления до 18,5 МПа, при котором игла форсунки, приподнимаясь, открывает проход топливу, впрыскиваемому в камеру сгорания.

Впрыскивание топлива форсункой в камеру сгорания продолжается до тех пор, пока отсечная кромка спиральной канавки движущегося вверх плунжера не начнет открывать перепускное отверстие 13 соединяющее надплунжерное пространство с топливо отводящим каналом. Давление в надплунжерном пространстве резко снижается и нагнетательный клапан 6 под действием давления топлива и пружины садится на седло 7.

Размещено на Allbest.ru