Топливная система
Тема:
Дизельное топливо, его физико-химические свойства и влияние их на работу дизелей. Назначение и устройство, работа топливной системы.
Устройство аварийного питания дизеля.
Назначение, устройство и работа топливных насосов высокого давления и толкателей. Устройство топливной форсунки, регулирование давления впрыска.
Регулятор дизеля. Назначение, устройство и работа центробежного регулятора.
Привод регулятора.
Предельный регулятор: Механизм автоматической остановки дизеля устройство и работа.
Топливо – это горючие вещество, которое при сгорании выделяет тепловую энергию.
Под сгоранием понимают быстро протекающую химическую реакцию окисления топлива кислородом, сопровождающуюся выделением и появлением пламени.
Химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
По ГОСТу изготавливают двух марок.
З – зимнее, рекомендуемое для эксплуатации дизелей при температуре (-30) и выше.
Л – летнее при температуре 0 градусов и выше.
Для форсированных дизелей топливо имеет четыре марки:
А – арктическое ниже (-30).
З – зимнее выше (-30).
Л – летнее выше (0).
С – специальное дизельное.
Процесс сгорания топлива с воспламенением от сжатия 4-х тактного дизеля делят на четыре фазы:
период задержки воспламенения (предварительного окисления) он зависит от химического и фракционного состава топлива, температуры и давления рабочей смеси в камере сгорания.
Повышение температуры воздуха к моменту впрыска топлива увеличивает нагрев его и возрастает скорость испарения, улучшается самовоспламеняемость.
При повышении давления температура самовоспламенения снижается.
При тонком распыливании топлива повышается поверхность испарения, происходит наиболее равномерное распределение топлива по объему цилиндра сокращая период задержки.
период быстрого сгорания и резкого нарастания давления зависящий от количества топлива впрыснутого в цилиндр и скорости распространения пламени.
При интенсивности приращения давления не более 0,4-0,5МПа (4-5кгс/см2) за время поворота К.В. на 1 градус дизель будет работать нормально.
При 6-8кгс/см2 – жестко.
Более 9кгс/см2 очень жестко.
Большие значения вызывают стуки и повышается давление на подшипники.
период замедленного горения зависит от скорости подаваемого во времени топлива и первых двух периодов.
период догорания начинается после третьей фазы и заканчивается до открытия выпускных клапанов.
Для надежной работы дизеля.
Хорошо прокачиваться по системе независимо от времени года и климатических условий.
Распыляться, обеспечивать плавное и полное сгорание, не вызывая стуков, образования сажи, дымного выпуска и обеспечивать легкий пуск дизеля.
Не вызывать коррозии топливной аппаратуры и бака.
Обеспечивать необходимое смазывание, не образовывать смолистых и лаковых отложений на иглах распылителей форсунок (приводит к зависанию).
Цетановое число – это показатель характеризующий самовоспламеняемость топлива в цилиндрах.
От величины цетанового числа зависит жесткость или плавность работы дизеля и удельный расход топлива.
На магистральных тепловозах применяют не ниже 40. такое топливо обеспечивает нормальное сгорание и мягкую работу дизеля.
ЦЧ повышают путем введения в состав топлива специальных присадок.
При ЦЧ-30 максимальное давление на коренной подшипник составляет 270кгс/см2 (27МПа).
При низком цетановым числом приводит к увеличенному запаздыванию самовоспламенения, где в камере сгорания накапливается большая масса топлива и получается взрывное горение приводящее к нарастанию давления скачкообразно, что приводит к жесткой работе дизеля (слышится металлический стук), будет происходить большая нагрузка на подшипники, повышая износ и выход из строя.
С высоким числом (70 – 75 и выше) приводит к снижению экономичности, появляется дымный выхлоп, увеличивается нагарообразование.
Фракционный состав – это показатель характеризующий свойство топлива испаряться, т.е. переходить из жидкого состояния в газообразное при определенной температуре.
Вязкость – показатель, характеризующий качество распыливания и однородность рабочей смеси. Зависит процесс испарения и сгорания топлива.
При малой вязкости ухудшается смазка ТНВД и форсунки, ухудшается условия нагнетания топлива.
Повышенная снижает качество распыливания, затрудняет подачу топлива через фильтры, ухудшается процесс сгорания.
Назначение и схемы топливных систем дизеля
На топливную систему возлагаются задачи: очищать топливо от механических примесей, подавать (впрыскивать) его в цилиндры в нужный момент в мелко распыленном виде и обеспечивать распределение впрыснутого горючего по всему объему камеры сгорания для лучшего перемешивания с воздухом, а также отмеривать (регулировать) количество топлива, вводимого в цилиндры.
Чем больше рабочий объем цилиндра тем доза подаваемого топлива больше.
цикловая подача на максимальных оборотах составляет:
14д40 –1,38 г.
5Д49 – 1,44г.
ПД1М – 1,46г.
10Д100 – 0,54*2г
В режиме холостого хода в 7 – 20 раз уменьшается.
Топливная система.
Предназначена для хранения, подогрева в холодное время, фильтрации и поддержания заданного давления топлива.
Существует три схемы топливных систем:
Замкнутая (ТЭ116, ТЭП70, М62), полузамкнутая (ТЭ10, ЧМЭ, ТЭМ2), и тупиковая (на маломощных дизелях).
Во всех типах топливо из бака засасывается через фильтры и поступает в коллектор ТНВД, где часть топлива забирается насосами и впрыскивается форсунками в цилиндры, остальное сливается обратно в бак.
Замкнутая система – топливо многократно проходит через фильтры, обеспечивая очистку и более стабильный температурный режим.
Полузамкнутая – топливо также циркулирует, кроме топливного коллектора, который становится тупиковым участком системы, нарушая температурный режим.
Тупиковая не циркулирует во всасывающей полости, чем облегчая работу ТН.
Топливную систему условно разделяют на систему низкого давления и высокого.
Низкого давления служит для бесперебойной подачи подготовленного топлива (подогретого и очищенного) в систему высокого давления.
В систему входят топливный бак, топливоподогреватель, ТН и ручной, фильтры, трубопровод с клапанами и вентилями.
Высокого давления предназначена для непосредственного впрыска топлива в рабочие цилиндры дизеля в определенные моменты времени.
ТНВД, форсунки, трубопроводы высокого давления.
При вращении коленчатого вала, топливоподкачивающий насос засасывает топливо из бака через обратный клапан 20 и ФГО 19 (рис.1) нагнетая через предохранительный клапан 13 отрегулированный на давление 0,53 – 0,55 МПа (5,3 – 5,5 Атм.) в ФТО 11 и в топливный коллектор 8, далее топливо поступает в ТНВД 5 и через форсунки 10 под давлением в цилиндры дизеля.
В зависимости от оборотов и нагрузки дизеля давление в топливном коллекторе поддерживается перепускным клапаном 7 отрегулированным на давление 0,20 – 0,25 МПа (2,0 – 2,5 Атм.) и большую часть рабочего времени клапан открыт, где избыток топлива сбрасывается в топливный бак 1 по сливной трубе 3 через топливоподогреватель 23.
Рис.1 Схема топливной системы
Предохранительный клапан служит для защиты топливной системы от высокого давления, а также при засорении ФТО.
Большую часть рабочего времени закрыт.
Рис.2 Предохранительный клапан
В стальном корпусе 3 установлен стальной клапан 4 имеющий пять лабиринтных канавок в для уплотнения в корпусе.
Два радиальных отверстия б в клапане служат для разгрузки, если топливо будет просачиваться между корпусом и клапаном.
Обратный клапан (рис.3) служит для пропуска топлива в одном направлении.
В чугунном корпусе 3 имеется специальная перегородка в которое садится стальной клапан 4, где за счет перегородки клапан поднимается только в одном направлении топлива.
Рис. 3 Обратный клапан
Для слива чистого топлива от ТНВД и форсунок имеется коллектор слива чистого топлива 2 (рис.1). Для контроля за сливом топлива имеются специальные окна а в коллекторе 9 (рис.4), где течь не допускается.
Рис. 4 Окно контроля слива топлива
Для слива грязного топлива от ФТО и с верхней плиты отсека распредвала сливается по коллектору грязного топлива в грязесборник 22 установленный в топливном баке 1 (рис.1) вместимостью 50 литров и имеющий трубу для сообщения с атмосферой.
Контрольные вопросы:
что такое цетановое число топлива, величина цетанового числа для дизелей?
что такое фракционный состав топлива?
вязкость топлива, влияние на работу дизеля при малой или повышенной вязкости топлива?
какие типы топливных систем применяют на тепловозах?
что входит в топливную систему дизеля и как условно разделяют?
циркуляция топлива по дизелю?
назначения клапанов в топливной системе?
Назначение и устройство элементов топливной системы.