Учебники 80372

определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.

В необходимый момент времени блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. Ещё блок управления корректирует параметры работы системы впрыска в зависимости от режимов работы двигателя.

Сцелью повышения эффективной работы двигателя

всистеме Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

два предварительных впрыска - на холостом ходу;один предварительный впрыск - при повышении

нагрузки;

предварительный впрыск не производится - при полной нагрузке.

Основной впрыск обеспечивает работу двигателя. Дополнительный впрыск нужен для повышения тем-

пературы отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Расчёт секции топливного насоса заключается в определении диаметра и хода плунжера. Эти основные конструктивные параметры насоса находятся в зависимости от его цикловой подачи на режиме номинальной мощности дизеля.

31

Исходные данные: номинальная мощность Nе, кВт (табл. П.1); номинальная частота вращения двигателя n, мин-1 (табл. П.1); число цилиндров i (табл. П.1); удельный минимальный расход топлива gе г/(кВт·ч) (табл. П.1); тактность двигателя τ = 4; плотность топлива ρТ = 0,842 г/см3; коэффициент подачи насоса ηн = 0,75.

Цикловая подача

Теоретическая подача секции топливного насоса

Полная производительность секции насоса

Отношение хода плунжера к диаметру принимаем равным SПЛ/dПЛ = 1.

Диаметр плунжера

Полный ход плунжера

32

3.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

При выполнении работы используется плакаты, поясняющие устройство и работу системы питания дизельного двигателя.

3.3.1.Изучить устройство и принцип работы системы питания дизельного двигателя.

3.3.2.Вычертить схемутопливной системы (рис. 3.1).

3.3.3.Изучить схему подачи топлива (рис. 3.3).

3.3.4.Используя зависимости (3.1) – (3.6), рассчитать параметры секции топливного насоса высокого давления по данным (табл. П.1) (марку двигателя выдаёт преподаватель).

3.4. ФОРМА ОТЧЁТА

Работа №3

3.4.1.Наименование работы.

3.4.2.Цель работы.

3.4.3.Дать эскиз схемы топливной системы дизельного двигателя.

3.4.4.Перечислить основные типы топливных насосов высокого давления.

3.4.5.Перечислить параметры секции топливного насоса высокого давления.

3.4.6.Выводы.

33

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Приведите схему топливной системы дизельного двигателя.

2.Опишите устройство и принцип работы ТНВД.

3.Приведите схему насосного элемента ТНВД.

4.Каким образом происходит подача топлива в насосном элементе?

5.Из каких основных частей состоит топливная си-

стема Common Rail?

6.Приведите расчётные формулы для определения диаметра и хода плунжера ТНВД.

РАБОТА №4

ИЗУЧЕНИЕПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯИОБЩЕГО УСТРОЙСТВАСИСТЕМЫПИТАНИЯБЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение принципа действия и устройства системы питания бензиновых двигателей и проведение расчёта основных размеров диффузора и жиклёра карбюратора.

4.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Бензиновые двигатели, применяемые на транспорт- но-технологических машинах, подразделяются на карбюраторные и с впрыском топлива.

34

Система питания карбюраторных двигателей

Система питания карбюраторных двигателей предназначена для приготовления и подачи к цилиндрам горючей смеси, регулирование её количества и состава. Работа системы оказывает влияние на все основные показатели двигателя (мощность, экономичность, токсичность отработавших газов). Содержанию этой системы в должном техническом состоянии необходимо уделять особое внимание.

Схема системы питания показана на рис. 4.1. Она включает в себя бак с датчиком указателя уровня (количества) топлива, топливопроводы, фильтр, насос (обычно диафрагменного типа) для подачи топлива из бака к карбюратору. Воздух поступает в карбюратор через воздухоочиститель, который одновременно выполняет функцию глушителя шума, возникающего при впуске. Смесь топлива и воздуха из карбюратора подаётся к цилиндрам по впускному трубопроводу. Карбюраторы в качестве главного прибора топливоподачи используются на всех отечественных бензиновых двигателях.

Требования, предъявляемые к карбюраторам: точное дозирование количества топлива, обеспечивающее получение необходимых показателей двигателя; быстрое и плавное изменение режима работы двигателя; надёжный и быстрый запуск двигателя; работа двигателя в наклонных положениях; тонкое распыливание топлива.

35

Рис. 4.1. Схема системы питания карбюраторного двигателя [2]: 1 – топливный бак; 2 – датчик уровня топлива; 3 – указатель уровня топлива; 4 – карбюратор; 5 – воздухоочиститель; 6 – впускной трубопровод; 7 – топливопровод; 8 – топливный насос; 9 – топливопровод; 10 – фильтр; 11 – топливопровод

Характеристика простейшего карбюратора

На рис. 4.2, а приведена принципиальная схема простейшего карбюратора. Простейший карбюратор включает в себя входной патрубок, диффузор, смесительную камеру, дроссельную заслонку, поплавковую камеру с поплавком, игольчатым клапаном, его седлом и отверстием, топливный жиклёр и трубку распылителя. При неработающем двигателе уровень топлива в поплавковой камере на 4 – 8 мм ниже кромки выходного отверстия распылителя, что делается для предотвращения вытекания топлива из распылителя, особенно при наклонном положении двигателя. Отверстие соединяет поплавковую камеру с входным патрубком. Связь поплавковой камеры с входным патрубком не позволяет обогащение смеси при увеличении со-

36

противления воздухоочистителя при эксплуатации двигателя. Такие поплавковые камеры широко применяют и называют сбалансированными.

Рис. 4.2. Принципиальная схема (а) и характеристика (б) простейшего карбюратора [2]:

1 – входной патрубок; 2 – диффузор; 3 – отверстие; 4 – поплавковая камера; 5 – седло игольчатого клапана; 6 – игольчатый клапан; 7 – поплавок; 8 – топливный жиклёр; 9 – смесительная камера; 10 – дроссельная заслонка;

11 – трубка распылителя

Давление в поплавковой камере при работе двигателя больше, чем в диффузоре, и под действием разности этих давлений топливо фонтанирует из распылителявпотоквоздуха.

Общее количество горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, регулируется дроссельной заслонкой,

37

состав смеси изменяется при этом автоматически по определённой закономерности.

Зависимость состава смеси от разрежения в диффу-

зоре называют характеристикой карбюратора. Для ана-

лиза этой характеристики запишем выражение для коэффициента избытка воздуха:

где GВ и GТ – расхода воздуха через диффузор и топлива через жиклёр, кг/с; μД и μЖ – коэффициенты расхода диффузора и жиклёра (μ=βφ, β – коэффициент сжатия струи, φ – коэффициент скорости); fД и fЖ – проходные сечения диффузоров и жиклёра, м2; ∆pД – разрежение в диффузоре, Па; ∆h – разность между высотой отверстия распылителя и уровнем топлива в поплавковой камере, м; pВ и pТ – плот-

ность воздуха и топлива, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.

В (4.1) произведение (l/l0) (fД/fЖ) имеет постоянное значение. Что касается pД / pД hpТ g и pВ / pТ , то они уменьшаются при увеличении ∆pД. Коэффициент расхода μД от ∆pД зависит слабо. Коэффициент μЖ определяется геометрическими размерами отверстия жиклёра, а также формой его кромок. Помимо того, на μЖ влияют вязкость топлива и его температура. Отношение μД/μЖ с ростом ∆pД уменьшается.

Поэтому, проанализировав соотношения, входящие в уравнение (4.1), видим, что горючая смесь, которую приготавливает простейший карбюратор, обогащается с уве-

38

личением разрежения ∆pД, т.е. с ростом расхода воздуха

(см. рис. 4.2, б).

Наивыгоднейшая характеристика карбюратора.

Самая большая мощность получается при использовании в карбюраторных двигателях обогащённых смесей, т.е. при αМ<1.0, а лучшая экономичность в случае – αЭК>αМ. Для каждого двигателя и режима его работы αМ и αЭК имеют определённое значение. Так как с ростом ∆pД на заданной частоте вращения эффективность сгорания улучшается, то это приводит к увеличению αМ и αЭК.

Регулировки карбюратора по характеристике 1 рациональны при работе двигателя на частичных нагрузках, когда ∆pД<∆pД. макс. При полном открытии дроссельной заслонки от двигателя требуется самая большая мощность, поэтому состав смеси должен определяться точкой С на кривой 2.

Характеристика простейшего карбюратора (см. рис. 4.2, б), не совпадает с наивыгоднейшей характеристикой, так как не гарантирует необходимого обеднения смеси с ростом ∆pД в области частичных нагрузок. Без дополнительных устройств простейший карбюратор не может обогащать смесь при подходе к полностью открытой дроссельной заслонки.

Вспомогательные устройства карбюратора. Глав-

ная дозирующая система не обеспечивает холостой ход, надёжный пуск, обогащение смеси при полном открытии дроссельной заслонки, хорошую приемистость при резком увеличении нагрузки и не в состоянии ограничивать максимальную частоту вращения. Эти задачи решают вспомогательные устройства карбюратора.

Система холостого хода. Истечение топлива из главной системы начинается, когда ∆pД = 80 -120 Па, одна-

39

ко на режимах холостого хода величина ∆pД намного меньше. Топливо из главной системы на этих режимах не поступает, и питание двигателя осуществляется с помощью специального устройства (системы) холостого хода.

Экономайзер. Чтобы при полностью открытой дроссельной заслонке двигатель развил максимальную мощность, смесь надо обогащать до α = 0,85 – 0,95, эту функцию выполняет устройство - экономайзер.

Ускорительный насос. При резком открывании дроссельной заслонки для быстрого увеличения нагрузки и частоты вращения смесь, поступающая в цилиндры, может временно обедняться. Данное явление получается из-за большей инерционности топлива по сравнению с воздухом, а также сильного выпадения топлива в плёнку. Смесеобразование в период активного разгона протекает в условиях переходного теплового режима во впускной системе, поэтому на него оказывает влияние так называемая «тепловая инерция» впускного трубопровода. По данным причинам состав смеси, поступающей в цилиндры, может покинуть пределы воспламеняемости, что вызовет пропуски воспламенения в циклах, и двигатель будет работать с «провалами», т. е. кратковременным понижением частоты вращения вала.

Ограничитель максимальной частоты вращения.

Для ограничения максимальной частоты вращения карбюраторные двигатели грузовых автомобилей снабжаются специальными ограничителями, которые способствует повышению срока службы двигателя, тормозов, шин, а также уменьшает затраты на топливо и картерное масло.

Карбюратор К-88А (рис. 4.3). Этот карбюратор используют на V-образном восьмицилиндровом двигателе автомобиля ЗИЛ-130 и его модификациях, и, по существу,

40