Система питания дизеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ. Московский государственный технический университет "МАМИ"

Реферат

по предмету "Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий"

на тему: Система питания дизеля

Выполнил студент: Гордеев Д.В

Группа: С - 108

г. Калуга 2010 г.

Содержание

1. Введение

2. Схема питания дизелей

3. Четырехтактный и двухтактный дизели

4. Система питания дизеля ЯМЗ - 236

5. Подкачивающий насос

1. Введение

В отличие от карбюраторных двигателей, в цилиндры которых поступает готовая горючая смесь из карбюратора, горючая смесь у дизелей образуется непосредственно в цилиндрах, куда топливо и воздух подаются раздельно. Это отличие определяет особенности устройства системы питания дизелей. дизельный двигатель насос форсунка

Вследствие особенностей рабочего процесса и главным образом применением высокой степени сжатия дизели выгодно отличаются от карбюраторных двигателей меньшим (на 30...35%) расходом топлива. Этим объясняется широкое распространение дизелей на тяжелых грузовых автомобилях.

На отечественные дизельные автомобили МАЗ, КрАЗ и БелАЗ устанавливают четырехтактные V-образные дизели Ярославского моторного завода (ЯМЗ) -- 6-цилиндровые ЯМЗ - 236, 8-цилиндровые ЯМЗ - 238 и 12-цилиндровые ЯМЗ - 240 мощностью соответственно 103, 176 и 220 кВт (180, 240 и 300 л. с). Все эти дизели унифицированы, т.е. многие детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов (гильзы цилиндров, поршни, шатуны, вкладыши, клапаны), а также некоторые приборы системы питания у них одинаковые.

На автомобилях КамАЗ устанавливают также четырехтактные 8-цилиндровые дизели ЯМЗ - 740 мощностью 154 кВт (210 л. с). По устройству системы питания все эти дизели близки друг к другу.

Дизельное топливо. Как и бензин, дизельное топливо представляет собой смесь получаемых при переработке нефти жидких углеводородов с различными температурами кипения. Дизельное топливо должно удовлетворять следующим основным требованиям: иметь определенные фракционный состав и вязкость, возможно низкую температуру застывания и самовоспламенения, возможно меньший период задержки воспламенения, малое содержание органических кислот и серы, отсутствие механических примесей и воды.

Для обеспечения хорошего смесеобразования дизельное топливо должно иметь определенный фракционный состав. Определенная вязкость дизельного топлива необходима для обеспечения смазки топливной аппаратуры; при недостаточной вязкости ухудшаются условия смазки ее трущихся деталей. Чрезмерно высокая вязкость затрудняет подачу и впрыск топлива в цилиндры дизеля. Низкая температура застывания обеспечивает надежность работы автомобиля зимой, а низкая температура самовоспламенения -- легкий пуск холодного двигателя.

Для обеспечения мягкой работы дизеля необходимо, чтобы при сгорании топлива давление в цилиндрах нарастало плавно, что возможно при воспламенении топлива сразу же после поступления в цилиндры первых его частиц. Запаздывание воспламенения ведет к одновременному сгоранию значительного количества топлива, вызывающему резкое нарастание давления и жесткую работу двигателя.

Период задержки воспламенения топлива оценивается цетановым числом. Цетановым числом дизельного топлива называется процентное (по объему) содержание цетана в такой смеси его с альфаметилнафталином, которая равноценна испытуемому топливу в отношении жесткости работы двигателя. Цетан -- углеводород с наименьшим, а альфаметилнафталин -- углеводород с наибольшим, принимаемыми за эталон пределами задержки воспламенения топлива. Чем больше , цетановое число, тем мягче работает дизель.

Коррозийные свойства топлива зависят от содержания в нем органических кислот и серы, процентное содержание которых строго ограничивается. Содержание механических примесей и воды в дизельном топливе недопустимо, так как первые вызывают усиленный износ трущихся деталей топливной аппаратуры и засорение форсунок, а вторая приводит к образованию льда в топливопроводах в холодное время года.

Основные марки автомобильного дизельного топлива в СССР -- ДА (арктическое), ДЗ (зимнее) и ДЛ (летнее). Они отличаются друг от друга в основном фракционным составом и температурой застывания: чем ниже окружающая температура, тем должно быть больше в топливе легких фракций и ниже температура его застывания.

2. Схема питания дизелей

В дизелях система питания служит для подачи в цилиндры дизельного топлива под высоким давлением в тонко распыленном виде, а также для нагнетания воздуха.

Основными приборами и деталями системы питания дизелей являются: топливный бак 1; фильтры грубой 5 и тонкой 6 очистки горючего; подкачивающий насос 13 для принудительной подачи горючего из бака к насос - форсункам; насос - форсунки 10 с распылителями 11, нагнетающие горючее под высоким давлением в цилиндры (насосы высокого давления могут быть расположены и отдельно от форсунок); трубки 2, 14, 15 и 7; указатель 4 уровня горючего с датчиком 3.

Схема системы питания дизеля горючим:

1 - топливный бак; 2 и 12 - трубки; 3 - датчик указателя уровня горючего; 4 - указатель уровня горючего; 5 - фильтр грубой очистки; 6 - фильтр тонкой очистки; 7 - трубка; 8 - отводящая магистраль; 9 - подводящая магистраль; 10 - насос-форсунка; 11 - распылитель форсунки; 13 - подкачивающий насос; 14 и 15 - трубки; 16 - пробка отстойника

Из бака 1, снабженного отстойником с пробкой 16, горючее поступает по трубке 2 в фильтр грубой (предварительной) очистки 5 и, пройдя фильтр, в подкачивающий насос 13. Насос нагнетает горючее через фильтр тонкой очистки 6 в подводящую магистраль 9.

Из подводящей магистрали нужное количество горючего нагнетается насос - форсунками в цилиндры двигателя, излишки горючего стекают в отводящую магистраль 8, а из нее по обратной трубке - в топливный бак. Воздух, необходимый для полного сгорания дизельного топлива в цилиндрах двигателя, подается нагнетателем 2, пройдя предварительно очистку в специальном воздушном фильтре; очистка воздуха в дизелях имеет особо важное значение.

3. Четырехтактный и двухтактный дизели

Отличительной особенностью рабочего цикла дизеля от карбюраторного и газового двигателей состоит в том, что в цилиндры поступает и сжимается в них не готовая горючая смесь, а чистый воздух.

Рабочий цикл в четырехтактном дизеле происходит следующим образом.

Схема работы четырехтактного дизеля:

а - впуск; б - сжатие; в - рабочий ход; г - выпуск; 1 - поршень; 2 - впускной клапан; 3 - воздушный фильтр; 4 - выпускной клапан; 5 - цилиндр; 6 - форсунка; 7 - топливный насос высокого давления; 8 - выпускная труба.

Горючее (дизельное топливо) принудительно вводится в мелкораспыленном виде в конце такта сжатия. При этом горючее воспламеняется не электрической искрой, а под воздействием высокой температуры сжатого в цилиндрах воздуха.

Впуск. Поршень 1 опускается от верхней мертвой точки до нижней; впускной клапан 2 открыт, выпускной клапан 4 закрыт. Вследствие разрежения в цилиндре через воздушный фильтр 3 и впускной клапан 2 в цилиндр поступает атмосферный воздух.

Сжатие. Поршень движется от нижней мертвой точки до верхней; оба клапаны закрыты. Поднимаясь, поршень уменьшает объем воздуха, поступившего в цилиндры, в 12-20 раз; вследствие сильного сжатия температура воздуха повышается до 500 - 700° Ц.

Рабочий ход. В конце такта сжатия в цилиндр дизеля впрыскивается через установленную в головке цилиндра форсунку 6 под большим давлением (до 80-300 кг/см ² в одних типах дизелей и до 1500-1700 кг/см 2 - в других типах) горючее, подаваемое насосом 7. Соприкасаясь с горячим воздухом, мелкораспыленные частицы горючего воспламеняются и сгорают, повышая давление газов в цилиндре до 60-100 кг/см 2. При этом совершается рабочий ход поршня. Оба клапана во время рабочего хода остаются закрытыми.

Выпуск. Поршень 1 поднимается из нижней мертвой точки в верхнюю, впускной клапан 2 закрыт, а выпускной клапан 4 открыт. Поршень, поднимаясь, вытесняет отработавшие газы в атмосферу через выпускную трубу 8.

Затем все процессы повторяются снова в описанной последовательности.

В двухтактных дизелях рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала.

В зависимости от способа продувки цилиндра, т. е. очищения цилиндра от отработавших газов, различают дизели: а) с прямоточной продувкой; б) с кривошипно-камерной продувкой.

Наиболее распространены двухтактные дизели с прямоточной продувкой цилиндра от нагнетателя . Дизели, работающие по этой схеме, устанавливаются на автомобиле МАЗ-200 (дизель ЯA3 - 204).

Схема работы двухтактного дизеля с прямоточной продувкой:

а - продувка цилиндра; б - сжатие; в - впрыск горючего и начало рабочего хода; г - выпуск отработавших газов; 1 - воздушная полость (ресивер); 2 - нагнетатель; 3 - продувочные окна; 4 - форсунка; 5 - выпускной клапан; 6 - поршень.

Первый такт. При движении поршня от нижней мертвой точки до верхней происходит продувка цилиндра, заполнение его воздухом и сжатие воздуха.

Цилиндр продувается через открытые продувочные окна 3 и выпускной клапан 5 воздухом, поступающим под небольшим давлением от нагнетателя 2 в воздушную полость 1 (ресивер) блока . После перекрытия продувочных окон 3 поршнем 6 и закрытия выпускного клапана 5 в цилиндре сжимается воздух . В конце сжатия в цилиндр через форсунку 4 впрыскивается под большим давлением горючее .

Второй такт. При движении поршня от верхней мертвой точки до нижней происходят рабочий ход, выпуск и продувка .

Воспламенение, сгорание горючего и расширение продуктов сгорания происходят так же, как описано ранее. Когда поршень пройдет большую часть расстояния по направлению к нижней мертвой точке, отработавшие газы выходят из цилиндра вследствие избыточного давления в нем через выпускной клапан 5, открываемый распределительным валом. Когда давление в цилиндре понизится и поршень 6 откроет продувочные окна 3, начнется продувка цилиндра воздухом, поступающим из полости 1. Затем все процессы будут повторяться в описанной последовательности.

4. Система питания дизеля ЯМЗ - 236

К приборам, узлам и деталям, обеспечивающим подачу топлива в цилиндры дизеля ЯМЗ - 236, относятся топливный бак 1, подкачивающий насос 7, фильтры грубой 12 и тонкой 4 очистки топлива, насос высокого давления 2, форсунки 5, топливопроводы низкого и высокого давления. Подкачивающий насос 7 засасывает топливо из бака 1 через фильтр 12 грубой очистки и подает его через фильтр 4 тонкой очистки к насосу 2 высокого давления, от которого топливо поступает к форсункам 5, распыливающим его в камерах сгорания цилиндров.

Атмосферный воздух поступает в цилиндры дизеля через воздушный фильтр и впускной трубопровод. Отработавшие газы отводятся из цилиндров в атмосферу через выпускной трубопровод и глушитель. Топливные баки дизельных автомобилей устроены так же, как и баки автомобилей с карбюраторными двигателями;

Топливные фильтры. Топливо, поступающее к насосу высокого давления и форсункам, не должно содержать механических примесей, могущих вызвать повреждение или повышенный износ изготовленных с высокой точностью деталей топливной аппаратуры. Поэтому в системе питания дизелей топливо многократно фильтруют. У дизеля ЯМЗ - 236 имеются следующие топливные фильтры: сетчатый, на конце топливозаборной трубки в баке; грубой очистки, установленный в баке; тонкой очистки, помещенный между подкачивающим насосом и насосом высокого давления; во входном отверстии форсунок. В фильтре грубой очистки установлен фильтрующий элемент, состоящий из сетчатого каркаса, на который навит в несколько слоев ворсистый хлопчатобумажный шнур, а в фильтре тонкой очистки -- фильтрующий элемент с набивкой из минеральной ваты, пропитанной клеящим веществом. Фильтр тонкой очистки снабжен перепускным клапаном, пружина которого рассчитана на давление 160...170 кПа (1,6...1,7 кгс/см 2). Если давление в фильтре превышает эту величину, клапан открывается и перепускает часть топлива из фильтра через присоединенную к нему трубку 10 в топливный бак. Благодаря этому в фильтре и топливопроводе, соединяющем фильтр с насосом высокого давления, поддерживается приблизительно постоянное давление.

Воздушный фильтр по устройству и принципу действия аналогичен инерционно-масляным воздушным фильтрам карбюраторных двигателей. Топливный насос высокого давления подает под высоким давлением в цилиндры дизеля требуемое количество топлива в строго определенные моменты. У двигателя ЯМЗ - 236 насос установлен между правым и левым рядами цилиндров. Вал насоса приводится во вращение валом привода, шестерня которого находится в зацеплении с шестерней распределительного вала дизеля. Частота вращения вала насоса вдвое меньше частоты вращения коленчатого вала дизеля. За два оборота коленчатого вала, в течение которых в каждом из цилиндров дизеля произойдет по одному рабочему ходу, вал насоса повернется на один оборот и насос осуществит впрыск топлива во все цилиндры.

В корпусе 17 насоса высокого давления установлен на шариковых (у насосов последних выпусков -- на роликовых) подшипниках кулачковый вал 32.

Каждый из кулачков 31 вала приводит в действие секцию насоса, представляющую собой одноплунжерный насос высокого давления, обслуживающий один цилиндр дизеля. Секция состоит из гильзы 11, внутри которой помещается плунжер 7, нагнетательного клапана 14 и роликового толкателя 29. Плунжер может перемещаться в гильзе вверх и вниз. На проточке нижнего конца плунжера установлена опорная шайба 27 пружины 26, которая верхним концом упирается через шайбу в головку насоса. Давлением пружины опорная шайба прижата к регулировочному болту 28 толкателя 29, а ролик 30 толкателя -- к кулачку 31 вала насоса.

Когда выступ кулачка подходит под ролик 30, толкатель поднимается, сжимая пружину 26, и перемещает плунжер насоса вверх. По мере того как выступ кулачка, повертываясь, выходит из-под ролика толкателя, пружина возвращает плунжер и толкатель в исходное положение. Таким образом, во время работы дизеля плунжер движется возвратно-поступательно вверх и вниз. В верхней части плунжер имеет осевое 20 и радиальное 21 сверления. Когда плунжер находится в гильзе, эти сверления соединяют надплунжерное пространство с двумя спиральными канавками 22, профрезерованными на боковой поверхности плунжера. При опускании плунжера надплунжерное пространство гильзы, а также сверления и канавки плунжера заполняются топливом, поступающим в гильзу из канала 19 в корпусе насоса через впускное отверстие 18 гильзы. Двигаясь вверх, плунжер сначала вытесняет топливо из гильзы обратно в канал 19. После того как плунжер перекроет отверстие 18 гильзы и топливо в гильзе окажется в замкнутом пространстве (положение II), дальнейшее движение плунжера вызовет резкое повышение давления в надплунжерном пространстве. Топливо откроет нагнетательный клапан 14 и начнет поступать через топливопровод высокого давления и форсунку в цилиндр дизеля.

13 -- седло нагнетательного клапана; 14 -- клапан; 15 -- пружина клапана; 16--штуцер топливопровода высокого давления; 17--корпус насоса; 20 и 21-- осевое и радиальное сверления плунжера; 22--спиральные канавки; 23 -- зубчатая рейка; 24--поворотная втулка; 25--выступ (поводок) плунжера; 26 -- пружина плунжера; 27 -- опорная шайба пружины; 28 -- регулировочный болт; 29 -- толкатель; 30 -- ролик толкателя; 31 -- кулачок; 32 -- вал насоса; 33 -- толкатель подкачивающего насоса; 34 -- пружина толкателя; 35 -- шток; 35 -- поршень; 37 -- пружина поршня; 33 ,-- корпус подкачивающего насоса; 39 -- муфта автоматического опережения впрыска; 40 -- колпак перепускного клапана; 41 -- корпус центробежного регулятора; 42 -- скоба останова.

Нагнетание топлива продолжается до момента, когда верхняя кромка левой спиральной канавки 22 плунжера подойдет к перепускному отверстию 9 гильзы (положение III). После, этого топливо из надплунжерного пространства будет перетекать через сверления 20 и 21 плунжера, спиральную канавку 22 и перепускное отверстие 9 гильзы в канал 10 корпуса насоса. Давление в надплунжерном пространстве резко снизится, нагнетательный клапан закроется, и подача топлива в цилиндр прекратится (произойдет отсечка подачи топлива).

Количество подаваемого в цилиндр топлива регулируется поворотом плунжера вокруг его оси, вследствие чего изменяется момент конца подачи топлива секцией при неизменном моменте начала подачи. При повертывании плунжера по часовой стрелке (если смотреть сверху) кромка его спиральной канавки раньше подходит к перепускному отверстию 9 гильзы, вызывая прекращение нагнетания топлива к форсунке, и количество подаваемого в цилиндр топлива уменьшается. Поворот плунжера по ходу часовой стрелки до совпадения радиального сверления 21 плунжера с отверстием 9 гильзы вызывает полнее прекращение подачи топлива секцией (нулевая подача).

При провертывании плунжера против движения часовой стрелки кромка спиральной канавки плунжера позже достигает отверстия 9 гильзы, и количество топлива увеличивается.

Для подвертывания плунжера служат зубчатая рейка 23 и надетая на гильзу поворотная втулка 24, зубчатый венец 6 которой зацеплен с рейкой. Через регулятор частоты вращения коленчатого вала зубчатая рейка связана с педалью управления подачей топлива, помещенной в кабине водителя.

Перемещение рейки вдоль ее оси вызывает поворот втулки, которая, в свою очередь, действуя через выступы 25, повертывает плунжер. Движение рейки вызывает одновременный поворот плунжеров всех секций насоса на одинаковый угол. Гильзы всех шести секций укреплены в общем корпусе 17 насоса винтами 8. Сверху в корпус ввернуты штуцеры 16, прижимающие к гильзам седла 13 нагнетательных клапанов. Снаружи к штуцерам крепят топливопроводы, соединяющие секции насоса высокого давления с форсунками.

Кулачки 31 расположены на валу насоса так, что обеспечивается подача топлива секциями в соответствии с порядком работы цилиндров дизеля и принятыми интервалами между рабочими ходами в разных цилиндрах. Вал 32 насоса соединен с валом привода посредством центробежной муфты 39 автоматического опережения впрыска ; которая увеличивает угол опережения впрыска топлива в цилиндры по мере повышения частоты вращения коленчатого вала дизеля.

По принципу действия эта муфта аналогична центробежному регулятору опережения зажигания карбюраторных двигателей. На заднем конце вала насоса установлена шестерня, сообщающая вращение валу, расположенному в корпусе 41 всережимного центробежного регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля. Регулятор поддерживает постоянным любую частоту вращения коленчатого вала, установленную водителем путем нажатия (или отпускания) педали управления подачей топлива и, кроме того, ограничивает максимальную частоту вращения коленчатого вала (2250...2275 мин-1).

Управляют работой насоса с места водителя при помощи педали, соединенной системой тяг и рычагов с рычагом регулятора. Регулятор, в свою очередь, воздействует на рейку топливного насоса. Для остановки дизеля служит кнопка, соединенная тросом со скобой 42 останова.

При вытягивании кнопки скоба повертывается вниз и через рычажную систему регулятора передвигает рейку до отказа в сторону уменьшения подачи топлива, вследствие чего плунжеры всех секций насоса устанавливаются в положение нулевой подачи.

Схема работы подкачивающего насоса двигателя ЯМЗ - 236:

а -- при перемещении поршня в сторону полости А; б -- при перемещении поршня в сторону полости Б; обозначения позиций 2, 3; 43 -- выпускной клапан; 44 -- впускной клапан; 45 -- прокладка поршня насоса ручной подкачки; 46 -- перепускной канал.

5. Подкачивающий насос

В системе питания дизеля ЯМЗ - 236 установлен поршневой подкачивающий насос. Его корпус 38 прикреплен к корпусу 17 насоса высокого давления. В корпусе подкачивающего насоса помещены поршень 36 с пружиной 37, шток 35 и роликовый толкатель 33 с пружиной 34.

Подкачивающий насос работает следующим образом . Внутреннее пространство цилиндра насоса делится поршнем 36 на полости А и Б. Полость А сообщается с впускным каналом, перекрытым впускным клапаном 44, и с выпускным каналом, перекрытым выпускным клапаном 43. Оба клапана удерживаются в положении закрытия пружинами. Участок выпускного канала после клапана сообщен перепускным каналом 46 с полостью Б.

Поршень приводится в действие кулачком вала 32 насоса высокого давления. Когда выступ кулачка набегает на ролик толкателя 33; толкатель, шток 35 и поршень перемещаются в сторону полости А. После того как выступ кулачка повернется и перестанет действовать на ролик толкателя, пружины 37 и 34 возвращают поршень, толкатель и шток в первоначальное положение. Двигаясь вверх, поршень вытесняет топливо из полости А через выпускной клапан 43, открывающийся под давлением топлива, и перепускной канал 46 в полость Б, объем которой вследствие перемещения поршня вверх увеличивается. При движении вниз поршень вытесняет топливо из полости Б к выходному отверстию насоса, откуда оно по топливопроводу поступает в фильтр тонкой очистки и далее к насосу высокого давления.

Размещено на Allbest.ru