книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

второй ступени 4. После прохождения охладителей 5 воздух посту­ пает в цилиндры дизеля. Отработавшие в цилиндрах газы направ­ ляются в импульсные газовые турбины 3 турбокомпрессоров второй ступени, затем в общий газовый коллектор 6. В коллекторе давление газов выравнивается, после чего они поступают в газовую турбину 7 турбокомпрессора первой ступени, а затем в атмосферу.

На рис. 101 показан вариант параллельной системы наддува, применяемый фирмой МАН на судовых дизелях типа KZ. Воздух, сжимаемый в компрессоре /, и воздух, сжимаемый в подпоршневой

Рис. 102. Схема последовательно-параллельной системы наддува.

полости 4, параллельно через охладитель 5 направляются к цилин­ дру 3 для продувки и зарядки. В турбине 2 турбокомпрессора исполь­ зуется импульс отработавших газов.

На некоторых дизелях фирмы МАН продукты сгорания направ­ ляются в общий выпускной коллектор, откуда поступают в турбину постоянного давления.

На рис. 102 приведена схема последовательно-параллельной си­ стемы наддува. Часть рабочих цилиндров работают по последователь­ ной системе наддува, т. е. воздух, сжатый в турбокомпрессоре 1 первой ступени, повторно сжимается в компрессоре второй ступени (подпоршневая полость 4). Остальные цилиндры работают по парал­ лельной системе наддува, т. е. воздух, сжатый в компрессоре / и подпоршневой полости 6, поступает параллельно в общий проду­ вочный ресивер 5. Достоинством этой системы наддува является то, что при повышении нагрузки дизеля, а следовательно, при повыше­ нии частоты вращения турбокомпрессора давление воздуха повы­ шается и автоматический клапан 2 перепускает воздух из ресивера

150

первой ступени 3 непосредственно в ресивер второй ступени 5. При этом давления по обе стороны нагнетательного клапана уравниваются, что снижает нагрузку подпоршневых полостей и, следовательно, повышает механический к. п. д. дизеля.

§ 26

Топливоподача и смесеобразование в дизелях

Система топливоподачи состоит из основных эле­ ментов —' топливных насосов высокого давления и форсунок — и вспомогательных элементов — подкачивающих насосов низкого дав­

тического поступления топлива в цилиндр до в. м. т. должен быть равен или немного больше угла задержки воспламенения ф; . Так как момент действительного поступления топлива в цилиндр определяется только при осциллографировании процесса подъема иглы форсунки,

мости топлива и увеличения объема топливопровода при больших давлениях начало поступления топлива в цилиндр запаздывает по отношению к началу нагнетания его насосом. Чем больше Топлива

По экспериментальным данным, работа двигателя является до­ статочно «мягкой», если (Др/ДфЦ не превышает 0,3—0,4 (МН/м2 )/град.

151

На жесткость работы оказывает некоторое влияние способ регули­ рования цикловой подачи топлива при изменении нагрузки. Если изменение нагрузки двигателя сопровождается изменением частоты вращения (судовые двигатели, работающие на гребной винт), то с уменьшением частоты вращения, т. е. с увеличением длительности

разно уменьшить. Если же уменьшение нагрузки не связано с умень­

На рис. 104 показаны схемы возможных способов регулирова­ ния цикловой подачи топлива: началом подачи; концом подачи; началом и концом подачи. В первом случае независимо от нагрузки двигателя конец подачи (точка К) остается постоянным, а начало

няется при неизменном начале подачи за счет изменения момента

к насосу низкого давления 5 через фильтр грубой очистки 6. Насос 5 проталкивает топливо через фильтр тонкой очистки 4 к насосу высо­ кого давления 3. От насоса 3 топливо по разветвленному трубопро­ воду высокого давления 2 поступает в форсунки /, расположенные на крышках цилиндров.

153

из приемной полости насоса высокого давления в расходную цистерну через клапан 8, отрегулированный на давление 0,2—0,4 МН/м2 .

Непрерывная циркуляция топлива в системе низкого давления способствует охлаждению насоса высокого давления, поддержанию постоянного давления у приемных клапанов (отверстий) насоса высокого давления, удалению из системы воздушных пузырьков.

Основные требования к топливоподающей системе сводятся к обе­ спечению:

Рис. 105. Схема топливной системы дизеля 40ДМ.

—требуемой чистоты и вязкости топлива, поступающего к на­ сосам высокого давления, что удовлетворяется фильтрацией и подо­ гревом топлива;

—строгой дозировки количества топлива, поступающего в ци­ линдры при впрыске (в соответствии с нагрузкой), что достигается

с фазами рабочего процесса дизеля), что достигается точной установ­ кой кулачной шайбы привода топливного насоса высокого давления;

— заданной продолжительности впрыска по заданному закону подачи, от чего зависит профиль кулачной шайбы;

— качественного распыла топлива, заданного направления и глу­ бины проникновения топливной струи в камеру сгорания, что зависит от затяжки пружины форсунки, числа, диаметра и .направления

153

— надежной работы элементов системы в обусловленные сроки, что зависит от совершенства конструкции, выбора материалов и тех­ нологических приемов изготовления и сборки элементов системы топливоподачи.

Топливоподающая система должна, кроме того, позволять:

—отключать отдельные цилиндры двигателя без его остановки;

—прокачивать систему топли­ вом перед пуском (для удаления газовых включений);

—отводить неизбежные в экс­ плуатации протечки топлива из насосов и форсунок в цистерну.

Конструктивные схемы топ­ ливных насосов высокого давле­ ния. По классификации ЦНИДИ топливная аппаратура дизелей подразделяется на аппаратуру:

1) с жестким приводом плун­ жера насоса;

2) с гибким приводом плун­ жера насоса;

3) аккумулирующего типа.

К первой группе относятся

Топливные насосы с приводом от кулачной шайбы являются наиболее распространенными. Это объясняется простотой конструк­ ции насосов, возможностью изготовления их основных узлов и де­ талей в крупносерийном производстве и получения необходимых параметров топливоподачи путем несложного регулирования. Поэ­ тому здесь будут рассмотрены только такие насосы.

Количество топлива, которое подает плунжер насоса при его перемещении во втулке из одного крайнего положения в другое, зна­ чительно превосходит максимально необходимую цикловую подачу.

ходе плунжера изменять полезную часть его хода, т. е. ту его часть, на которой происходит подача топлива в цилиндр. При этом в зави­ симости от принятого способа регулирования (см. рис. 104) перепуск излишка топлива во всасывающую полость насоса или в цистерну необходимо производить либо в начале, либо в конце, либо в начале и конце нагнетательного хода плунжера.

154

На рис. 106 приведена схема топливного насоса с регулированием цикловой подачи путем изменения хода плунжера. Это достигается применением конической кулачной шайбы 5 и перемещением ее

Рис. 108. Схемы топливных насосов золотникового типа: а — регулирование началом подачи; б — регулирование концом подачи; в — регулирование началом и концом

подачи.

На рис. 107, а и 108, а показаны конструктивные схемы топлив­ ных насосов клапанного и золотникового типов с постоянным ходом плунжера и регулированием цикловой подачи по началу подачи.

Насос клапанного типа (рис. 107, а) работает следующим обра­ зом: при набегании кулачной шайбы / на ролик 2 толкателя плун­ жер 5 насоса, сжимая пружину 4, перемещается вверх. Одновремен­ но рычаг 3 поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 14, вслед­ ствие чего правый конец рычага 3 опускается, позволяя пружине 12 перемещать толкатель / / . Вслед за толкателем 11 под действием пружины 8 опускается отсечной (всасывающий) клапан 9, уменьшая тем самым зазор А между клапаном и его гнездом. До тех пор, пока зазор не выбран полностью, топливо перепускается из полости насоса в подкачивающую магистраль 10 низкого давления. С момента

156

посадки клапана 9 на место в полости а создается давление, преодо­ левающее полезное сопротивление пружины форсунки и вредное сопротивление движению топлива в топливном трубопроводе высокого давления. Подача топлива в форсунку заканчивается при крайнем верхнем положении плунжера.

Обратный ход плунжера 5 насоса происходит под действием отжимной пружины 4 при сбегании профильной части кулачной шайбы 1 с ролика 2 толкателя. Вследствие увеличения объема полости насоса а давление в ней падает, нагнетательный клапан 6 под дей­ ствием давления в форсуночной трубке и пружины 7 садится на свое гнездо. Когда давление топлива в подводящем канале 10 окажется более высоким, чем в полости насоса а, топливо через клапан 9 запол­ нит эту полость. Одновременно при движении плунжера 5 вниз рычаг 3 поворачивается против часовой стрелки, толкатель 11, сжимая пружину 12, перемещается вверх, приподнимая клапан 9. Поэтому в начале повторного движения плунжера 5 вверх будет происходить перепуск топлива из полости а в канал 10.

Индивидуальное регулирование насоса производится изменением положения толкателя 11 посредством регулировочного болта 13.

Изменение цикловой подачи с поста управления (всех насосов двигателя) осуществляется посредством поворота эксцентрической оси 14, вызывающей смещение вверх или вниз правого конца рычага 3, а следовательно, зазора А. Увеличение зазора удлиняет перепуск топлива и уменьшает цикловую подачу, уменьшение зазора — увели­ чивает цикловую подачу топлива в цилиндр.

Привод насоса золотникового типа (рис. 108, а) осуществляется аналогично приводу клапанного насоса. При набегании кулачной шайбы 1 плунжер 3 топливного насоса перемещается снизу вверх, выталкивая (перепуская) топливо через отсечное (впускное) отвер­ стие 5 в приемную полость подкачивающего насоса. Как только отверстие будет перекрыто профильной кромкой 4 плунжера, давле­ ние топлива в полости насоса 6 повысится, и оно будет поступать в форсуночный трубопровод через клапан 7 до тех пор, пока плунжер не придет в свое верхнее положение. Регулирование цикловой подачи топлива производится поворотом плунжера. Благодаря профили­ рованному вырезу на боковой поверхности плунжера перекрытие отверстия происходит раньше или позже. Например, при повороте плунжера против часовой стрелки (смотря на него сверху) отверстие будет перекрыто позднее, а следовательно, полезная часть хода уменьшится. Это вызовет уменьшение цикловой подачи топлива.

При обратном ходе плунжера под действием пружины 2 нагнета­ тельный клапан опустится на свое гнездо, давление в полости насоса 6 упадет и, когда подкачивающая полость сообщится с полостью насоса, топливо заполнит полость насоса. Поворот плунжера про­ изводится посредством зубчатой рейки (не показанной на схеме) с поста управления двигателем.

На рис. 107, б и 108, б показаны конструктивные схемы насосов клапанного и золотникового типов с постоянным ходом плунжера и регулированием по концу подачи. Отличие схемы насоса клапанного

157

чем усилие затяжки пружины 10, произойдет поДъем иглы, и топливо поступит в цилиндр через сопловый наконечник 6. Регулирование давления впрыска производится изменением затяжки пружины вин­ том 2, а передача усилия на иглу — штоком 8. Чтобы удлинить срок службы иглы, ее подъем ограничивают конструктивно. При отсечке подачи топлива давление в полости в резко падает, и игла плотно садится на место.

Несмотря на притирку небольшая часть топлива просачивается через зазор между иглой и направляющей. Просачивающееся топливо удаляется из форсунки по сверлению г в корпусе 4 и далее через штуцер 12 в сточную цистерну.

Перед пуском двигателя необходимо удалить из системы топливоподачи воздух. Для этого отдают винт 1, что позволяет клапану 77 пропускать прокачиваемое топливо через сверления д и г и штуцер 12 в сточную цистерну. После прокачки винтом / плотно закрывают клапан 11. Четкость работы иглы контролируют прижатием стержня 9 к тарелке пружины 10.

Форсунки закрытого типа с дифференциальной иглой являются наиболее распространенными. Однако в последние годы разраба­ тываются принципиально новые конструкции форсунок. Одной из них является форсунка с гидравлическим запиранием иглы. Схема форсунки показана на рис. 111.

159