Практическое занятие № 8 (2 часа) конструкции систем питания дизельных двигателей

Тема практического занятия: знакомство с многообразием конструкций систем питания дизельных двигателей.

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия и регулировки системы питания дизельных двигателей

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

- проводить рациональный поиск и использование необходимой научно-технической информации;

- производить разборку, сборку и регулировку механизмов, узлов и агрегатов наиболее распространенных в стране автомобилей и тракторов;

- оценивать технический уровень отечественных и зарубежных автомобилей и тракторов на основании ознакомления с конструкторской документацией, технической характеристикой или натурным образцом.

- организовывать и проводить теоретические и практические занятия с младшим техническим персоналом по изучению устройства и работы существующих и новых тракторов и автомобилей.

В результате освоения учебной дисциплины обучающий должен знать:

- классификацию и общее устройство автомобилей и тракторов;

- конструкцию основных узлов и деталей;

- компоновку систем двигателя на автомобиле и тракторе;

- технические характеристики и технико-экономические показатели тракторов и автомобилей;

- причины возникновения неисправностей механизмов, систем и их внешние признаки;

- условия безопасности работы на тракторах и автомобилях, обеспечиваемых их конструкцией;

- проблемы и перспективы эффективного использования и развития конструкций тракторов и автомобилей.

Информационное обеспечение обучения. Перечень рекомендуемых учебных изданий, интернет-ресурсов, дополнительной литературы приведен в приложении а.

Оборудование лекционной аудитории предусматривает:

- посадочные места по количеству обучающихся;

- рабочее место преподавателя;

- образцы различных типов двигателей;

- демонстрационные плакаты;

- справочная литература.

Технические средства обучения:

- диапроектор ЛЭТИ-60;

- кодоскоп;

- компьютер с лицензионным программным обеспечением и мультимедиапроектор (в компьютерном классе);

- видиомагнитофон.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Учебно-методическая литература.

2. Справочная литература:

3. Технические средства обучения.

4. Учебные плакаты.

5. Программное обеспечение: Microsoft Office.

6. Рабочая тетрадь обычная, в клетку

7. Раздаточные материалы

8. Ручка, простой карандаш, линейка, корректор.

9. Папка для отчетов по практическим работам с листами формата А4.

10. Ноутбук и сеть интернет (по желанию студента).

Краткие теоретические материалы по теме

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.

Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название - рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала. Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.

Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов.

В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.

Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головке блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.

Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могуть быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок - высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар.

Задания к практическому занятию:

1. Перечислить элементы системы питания дизельных двигателей.

2. Нарисовать схему системы питания дизельных двигателей.

3. Перечислить порядок действий при сборке и разборке.

4. Перечислить основные не исправности.

5. Перечислит порядок действий при регулировки.

6. Сформулировать вывод.

7. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какое назначение у ТНВД?

2. Что такое камера сгорания?

3. Последовательность поступления дизельного топлива в камеру сгорания?

4. Предназначения воздушного фильтра?

5. Разновидности топливных насосов и их использование?

6. Предназначения фильтров тонкой очистки топлива?

7. Преимущества и недостатки системы питания дизельных двигателей?

8. Сравнение бензиновых и дизельных систем питания двигателя?

9. Способы снижения «жесткости» сгорания в дизельных двигателях.

10. Преимущества и недостатки систем впрыска с насос-форсункой и Common Rail.

Содержание отчета практического занятия

1. Номер практического занятия

2. Наименование практического занятия

3. Цель занятия

4. Ход выполнения работы

5. Вывод.