5 Розрахунки принципових схем систем паливної, змащення, охолодження та системи повітропостачання і газовідводу

5.1 Паливна система

Паливна система двигуна паливом призначена для розміщення запасу палива на автомобілі, очистки, розпилення палива і рівномірного розподілу його по циліндрах відповідно до порядку роботи двигуна.

Схема паливної системи дизеля зображена на рисунку 5.1.1.

Рисунок 5.1.1 – Схема паливної системи дизеля

ПБ – паливний бак; С – сітка приймальна з клапаном; КШ – клапан швидкозапірний; КТ1-КТ4 – клапан трьохходовий; ФГО – фільтр грубого очищення палива; НПП – насос паливопідкачувальний; КП – клапан прохідний; ФТО – фільтр тонкого очищення палива; ПНВТ1-ПНВТ4 – паливний насос високого тиску; КН1-КН4 – клапан нагнітальний; ПП1-ПП4 – паливопровід високого тиску; Ф1-Ф4 – форсунка;

Система живлення автомобільного дизеля складається з паливного насоса, форсунок, трубопроводів низького та високого тиску, повітроочисника, впускного і випускного колекторів, паливних фільтрів грубого і тонкого очищення, паливного бака, встановлюваного на тракторі (машині).

Паливний насос високого тиску

Паливний насос високого тиску (ПНВТ) (Рисунок 5.1.2) являє собою блочну конструкцію, що складається з чотирьох насосних секцій в одному корпусі, що має кулачковий привід плунжерів і золотникове дозування циклової подачі палива.

ПНВТ призначений для подачі в камери згоряння циліндрів дизеля в певні моменти часу дозованих порцій палива під високим тиском.

Рисунок 5.1.2 – Паливний насос високого тиску

1 – вал кулачковий;  2 – корпус насоса;  3 – нагнітальний клапан;  4 – плунжерна втулка;  5 – плунжер;  6 – болт штовхача;  7 – плита;  8 – шліцьова втулка;  9 – установочний фланець;  10 – паливопідкачувальний насос;  11 – насос ручної підкачки;  12 – пробка випуску повітря;  13 – перепускний клапан;  14 – серьга;  15 – пружина регулятора;  16 – коректор;  17 – сапун;  18 – пробка заливної горловини;  19 – важіль управління;  20 – болт максимальної частоти обертання;  21 – болт номіналу;  22 – корпус регулятора;  23 – зливна пробка;  24 – пробка контрольного отвору;  25 – зубчата рейка;  26 – зубчатий вінець;  27 – стяжний гвинт.

Привід кулачкового валу паливного насоса здійснюється від колінчатого валу дизеля через шестерні розподілу.

Взаємне положення шестерні приводу паливного насоса і півмуфти приводу фіксується затягуванням гайок, що встановлюються на шпильки півмуфти. Значення моменту затягування гайок 35...50 Н·м.

Паливний насос об'єднаний в один агрегат з всережимним регулятором і паливопідкачувальним насосом поршневого типу.

Регулятор має коректор подачі палива, автоматичний збагачувач паливоподачі (на пускових обертах) і пневматичний обмежувач димності (коректор по наддуву) .

Підкачувальний насос встановлений на корпусі насоса високого тиску й приводиться ексцентриком кулачкового валу.

Робочі деталі паливного насоса змащуються проточним маслом, що поступає із системи змащення дизеля. Злив масла з корпусу насоса здійснюється в картер дизеля. Новоувстановлений на дизель насос необхідно заповнити маслом в кількості 200 ... 250 см3.

Заливку масла робити через отвір зливу масла.

Форсунка

Форсунка (Рисунок 5.1.3) призначена для впорскування палива в циліндр дизеля. Вона забезпечує необхідний розпил палива і обмежує початок і кінець подачі палива.

На дизелях застосовані форсунки 455.1112010-50 або 172.1112010-11.01 з осьовим підведенням палива, зі знімним притискним фланцем. Значення тиску початку вприскування для форсунок: 455.1112010-50 – 24,5 МПа; 172.1112010-11.01 – 25,0...26,2 МПа.МПа.

Рисунок 5.1.3 – Форсунка

1 – прокладка;  2 – штуцер;  3 – корпус форсунки;  4 – пружина;  5 – регулювальний гвинт;  6 – гайка;  7 – зливний отвір;  8 – ковпак;  9 – штанга;  10 – гайка розпилювача;  11 – прокладка;  12 – розпилювальний отвір;  13 – корпус розпилювача;  14 – голка розпилювача.

Необхідні момент початку впорскування і величина подачі палива забезпечуються дією електромагнітного клапана форсунки.

Момент початку впорскування встановлюється системою електронного управління роботою дизеля.

Формування електронним блоком сигналів управління форсунками відбувається на підставі "зчитування" сигналів, що формуються датчиками частоти обертання колінчастого вала і первинного валу редуктора приводу ПНВТ, встановлених в певному кутовому положенні один відносно іншого.

Фільтр грубого очищення палива

Фільтр грубої очистки (ФГО) (рисунок 5.1.4) – призначений для попередньої очистки палива від грубих часток. Модель – ФГ-75 з сітчастим фільтруючим елементом. Розташований на кронштейні на паливному баку.

Злив відстою з фільтра проводиться через отвір, розташований в нижній частині стакану і закривається пробкою.

Рисунок 5.1.4 – Фільтр грубої очистки

1 – сітка; 2 – направляючий конус; 3 – кільце; 4 – болт; 5 – корпус; 6, 7 – штуцерні болти; 8 – паливопровід; 9 – кільцева порожнина; 10 – пробка; 11 – прокладка; 12 – розподільча шайба; 13 – пружинна шайба; 14 – втулка з шестигранною голівкою; 15 – стакан; 16 – заспокоювач; 17 – зливна пробка.

Фільтр тонкого очищення палива

Фільтр тонкої очистки палива (рисунок 5.1.5) служить для остаточного очищення палива. Фільтр тонкої очистки - нерозбірний.

Паливо, проходячи крізь штори паперового фільтруючого елемента, очищається від механічних домішок. В нижній частині корпусу знаходиться пробка для зливу відстою.

Рисунок 5.1.5 – Фільтр тонкої очистки палива

1 – корпус; 2, 3 – фільтруючі елементи; 4 – кришка; 5 – вентиль для пропускання повітря; 6 – пробка для зливу відстію.

Розрахунки паливної системи

Циклова подача палива:

г/цикл

де, кг/(кВт·год) – питома витрата пального;

кВт – потужність двигуна;

– коефіцієнт тактності;

об/хв – частота обертання двигуна;

– кількість циліндрів.

г/цикл.

Запас палива:

, т

де, – коефіцієнт запасу, який враховуює можливе збільшення витрати палива через важкі умови експлуатації або вітер;

– питома витрата палива, кг/(кВт·год);

– потужність , кВт;

– час ходового режиму, год;

– дальність пробігу, км;

– швидкість, км/год.

т

Місткість витратної цистерни:

, м³.

де, т – запас палива;

кг/м³ – щільність палива при максимальній температурі в секції;

– коефіцієнт захаращення цистерни елементами конструкції;

– коефіцієнт, що враховує мертвий об’єм цистерни.

м³.

Продуктивність паливопідкачувального насоса:

, м³/год

де, – коефіцієнт запаса подачі палива.

м³/год.

Потужність привода ППН:

кВт

де, МПа – тиск нагнітання;

– коефіцієнт запаса потужності;

– ККД поршневих паливопідкачувальних насосів.

кВт.

Площа поверхонь фільтруючих елементів:

м².

де, м/с – швидкість фільтрації;

– коефіцієнт живого перетину.

м².

Пропускна здатність сепаратора:

м³/год

де, кг/добу – добова витрата палива;

– кількість сепараторів;

год. – час роботи сепаратора.

м³/год.

Параметри плунжера ПНВТ:

Хід плунжера:

мм;

де, – середня швидкість плунжера Лежить в діапазоні ; Приймаємо .

с^-1.

– геометрична тривалість впорскування палива.

Діаметр плунжера:

мм.

де, г/см³ – питома вага палива;

– коефіцієнт подачі. Лежить в діапазоні . Приймаємо .

Основні розміри форсунок:

Основні розміри і кількість соплових отворів розпилювача залежить від кількості палива, що подається за цикл, тривалості подачі і тиску вприскування:

Найбільша циклова подача палива, г/цикл:

де, – коефіцієнт тактності для 4тактного двигуна;

кВт –циліндрова потужність.

Час впорскування палива, с:

Середня умовна швидкість впорскування, м/с:

де, – середні тиск палива і газів у циліндрі МПа;

– щільність палива;

– коефіцієнт витікання із соплових отворів. Лежить в діапазоні . Приймаємо

м/с.

Сумарна площа соплових отворів, м²:

м².

Діаметр одного соплового отвору, мм;

мм.

де, – кількість соплових отворів.

Довжина соплового отвору:

м.