книги из ГПНТБ / Колоколов А.А. Двигатели внутреннего сгорания изотермического подвижного состава учебник

до 5—8 кгс/см2, а иногда до 20 кгс/см2. Чтобы получить в предкамере

вконце сжатия достаточное давление и температуру, несмотря на боль­ шой перепад давлений и охлаждение, применяется повышенная степень сжатия. Поскольку стенки предкамеры охлаждаются и воздух в ней не перегревается, дизель может работать на сравнительно низкосортных топливах. Предкамера вмещает небольшое количество всего введенного

вцилиндр воздуха.

Впредкамеру подается все количество топлива. Часть его сгорает за счет имеющегося в ней воздуха. Предкамера соединена с цилиндром сравнительно небольшими отверстиями, поэтому давление в ней не мо­ жет быстро сравняться с давлением в цилиндре, и в результате сгорания части топлива давление в предкамере получается больше, чем в ци­ линдре. За счет разности давлений начинается перетекание продуктов горения из предкамеры в цилиндр со сравнительно большой скоростью. При перетекании продукты горения захватывают несгоревшее топливо,

увлекают его в цилиндр и за счет большой скорости распыливают и более или менее равномерно распределяют в воздухе цилиндра. А так как воздух в цилиндре нагрет до температуры воспламенения, топливо,

170

перемешиваясь с воздухом, полностью сгорает. Давление над поршнем возрастает и заставляет его переместиться вниз.

Из сказанного видно, что роль распиливающего фактора выполня­ ют здесь продукты, полученные при сгорании в предкамере части топ­ лива. В этом и заключается сущность принципа работы предкамеры.

Впрыснутое в предкамеру топливо воспламеняется не сразу. Тре­ буется некоторое время для нагревания капелек топлива до темпера­ туры воспламенения и перемещения несгоревшего топлива из предка­ меры в цилиндр. Для обеспечения полного сгорания и получения полной мощности в дизеле 4ВД-21/15 топливо впрыскивается в пред­ камеру с опережением за 24° (по углу поворота коленчатого вала) до прихода поршня в в. м. т. Более поздний впрыск топлива дает ухуд­ шение сгорания топлива, перегрев дизеля и понижение мощности, а бо­ лее ранний — появление стуков (жесткая работа), повышенный износ деталей и снижение мощности дизеля.

Положительные свойства предкамерного дизеля — относительно небольшое давление впрыска топлива, невысокие требования к его качеству, хорошее смесеобразование, лучшая приспособляемость к пе­ ременным режимам, мягкая работа дизеля. К недостаткам следует от­ нести несколько повышенный расход топлива, которое сгорает в пред­ камере, затрачивается на процесс смесеобразования и непосредственно в рабочем процессе дизеля не участвует.

Предкамера располагается непосредственно в головке дизеля по оси цилиндра. В целом рабочий процесс в дизеле 4ВД-21/15 протекает так же, как и в дизеле 4НВД-21.

§ 61. Устройство дизеля

Дизель 4ВД-21/15 устанавливается на 5-вагонных секциях с 1969 г. На каждой секции устанавливаются два дизеля. Общее устройство ди­ зеля, компоновка его узлов и силовая схема такие же, как у дизеля 4НВД-21, но некоторые узлы и детали, а также вспомогательные си­ стемы дизеля конструктивно изменены. Все эти изменения направле­ ны на улучшение эксплуатационных показателей и повышение мощ­

позволяющие улучшить эксплуатацию дизеля. Гильзы цилиндров 8 (рис. 141) крепятся в двух поясах: в верхнем — притиркой верхнего бурта к гнезду, в нижнем—при помощи двух резиновых колец. Для осмотра и ремонта подшипников, цилиндров и механизма газораспре­ деления против каждого цилиндра имеются три больших отверстия, закрытых крышками. На торцовых частях блока и картера имеются отверстия 10 большого диаметра, которые закрываются фланцами 3 и облегчают доступ к деталям кривошипно-шатунного механизма. Спе­ циальный прилив на верхней части картера позволяет закрепить мас­ ляную центрифугу 12. Вал привода топливного насоса проходит через отверстие 11. С противоположной стороны блока сделан прилив для

171

нительных колец. На головке поршня размещаются три компрессион­ ных кольца и одно маслосъемное кольцо. Верхнее компрессионное кольцо имеет хромовое покрытие, что делает его более износоустойчи­ вым. Маслосъемное кольцо обычное.

открытия и запаздыванием закрытия клапанов. Из круговой диаграммы фаз газораспределения дизеля 4ВД-21/15 (рис. 144) видно, что впускные клапаны открываются с опережением в 24°, а закрываются с запаздыва­

вала). Открытие и закрытие клапанов осуществляются автоматически системой газораспределения, объединяющей распределительный кулач­ ковый вал с шестеренчатым приводом, толкатели, штанги толкателей, коромысла и клапаны.

размещенный в кожухе с противоположной от маховика стороны. Пе­ редача на распределительный вал осуществляется четырьмя шестер­ нями. С шестерней 7 коленчатого вала находится в зацеплении большая промежуточная шестерня 4, жестко соединенная с малой шестерней, которая входит в зацепление с шестерней 5 распределительного вала. Остальные шестерни служат приводом для вспомогательных систем. Шестерни 2 и 3 являются промежуточными для шестерни 1 водяного насоса системы охлаждения. Шестерня 8 — промежуточная для шестер­ ни 9 масляного насоса. Шестерня 6 топливного насоса зацепляется не­ посредственно с шестерней 5 механизма газораспределения. Все ше­ стерни стальные косозубые; их зубья термически обработаны и отшли­ фованы.

174

Все промежуточные шестерни вращаются на плавающих втулках из свинцовистой бронзы и на стальных термически обработанных осях, которые закреплены в торцовой стенке блока. Регулирование осевого разбега шестерен производится упорными шайбами и предохранитель­ ными кольцами.

Привод механизма газораспределения смазывается от общей систе­ мы смазки под давлением по специальному маслопроводу, который под­ водится ко всем осям промежуточных шестерен.

Он изготовлен стальным цельнокованым. Внутри вала имеется масля­ ный канал. Вал вращается в пяти чугунных втулках, которые разме­ щаются в перегородках блока цилиндров. Шейки и кулачки вала терми­ чески обработаны. Смазка подшипников осуществляется от общей мас­ ляной системы под давлением. Масло поступает через первый подшип­ ник в масляный канал внутри вала, откуда по радиальным сверлениям подается к другим подшипникам.

Усилия с кулачков распределительного вала 1 (рис. 146) передают­ ся на клапаны через толкатель 2, штангу 3 и спаренные коромысла 5 и 8. Толкатели устанавливаются непосредственно в отверстиях гори­ зонтальной перегородки блока цилиндров над кулачками распреде­ лительного вала. Каждый толкатель представляет собой стальной ста­ кан с плоским шлифованным дном. Внутренняя полая часть его закан­ чивается шаровым подпятником для опоры штанги с сверленым каналом для слива масла.

Стальные массивные штанги толкателей снабжены фасонными наконечниками. На нижнем конце имеется шаровая цапфа для опоры на шаровой подпятник толкателя, на верхнем конце—шаровой подпят-

175

ник, на который опирается регулировочный винт 6 коромысла. Каждая пара клапанов (впускных и выпускных) открывается одновременно под действием впускного 5 и выпускного 8 коромысел. Коромысла насажи­ ваются на конусные части валов 9 с обеих сторон на шпонки и закреп­ ляются гайками.

Валы 9 размещаются во втулках из свинцовистой бронзы, которые запрессовываются в кронштейн 7, закрепленный на головке при по­ мощи трех шпилек с гайками. Смазываются валы от общей масляной системы под давлением, масло подводится по магистрали 4.

Клапаны дизеля изготовлены из жаростойкой стали. На каждой головке устанавливаются четыре клапана—два впускных и два выпуск­ ных. Стержни и головки клапанов по диаметру одинаковые. Впускные клапаны отличаются от выпускных более длинными стержнями. На каждом клапане устанавливаются по две возвратные пружины с про­ тивоположным направлением навивки витков. Крепление пружин на клапанах такое же, как у дизеля 4НВД-21.

§ 64. Система смазки

Система смазки дизеля — циркуляционная комбинированная. В ней применяются современные методы очистки и охлаждения масла, ис­ пользуются устройства, облегчающие контроль и техническое обслу­ живание.

Смазка деталей дизеля осуществляется следующим образом. Мас­ ляный шестеренный насос 1 (рис. 147) засасывает масло из картера

176

дизеля и подает его в маслоохладитель 2. Охлажденное масло поступает в двойной сетчатый фильтр 8, откуда следует по двум маслопроводам: первый — по трубе 13 к пяти коренным подшипникам, трубе 3 к двум подшипникам распределительного вала и трубе 4 на смазку привода шестерен газораспределения; второй — по каналу б к подшипникам ва­ ликов коромысел и к центрифуге 5. Давление в системе смазки контро­ лируется манометром 7. Кроме того, устанавливается электрический датчик 14 контроля за давлением. Контроль за температурой в системе смазки осуществляется ртутным термометром 15 и электротермометром 16. Давление в масляной магистрали не должно превышать 6 кгс/см2. В случае возрастания давления редукционный клапан 9 открывается и перепускает масло в картер дизеля. При запуске холодного дизеля масло предварительно подкачивают ручным масляным насосом 12. Масло из картера направляется через трехходовой кран 11 и обратный клапан 10 к двойному фильтру, после которого распределяется по тем же направлениям, как и от шестеренного насоса. После соответствую­ щих переключений трехходового крана можно использовать ручной масляный насос для удаления масла из картера (например, при его замене). Обратный клапан 10 автоматически закрывает магистраль ручного насоса во время работы шестеренного.

Д в о й н о й с е т ч а т ы й ф и л ь т р (рис. 148) собран в кор­ пусе 1, имеющем две цилиндрические полости. В каждой полости, гер­ метично закрытой крышкой 6, установлен пустотелый стержень 7 с отверстиями в стенках. На стержне монтируется большое количество фильтрующих сетчатых элементов 2. Масло, попадая в полость фильт­ ра, проходит сквозь фильтрующие элементы и через стержень выходит в масляную магистраль. Пользуясь трехходовым краном 3, можно про­ изводить очистку фильтра без остановки дизеля. В зависимости от по­ ложения пробки крана фильтры могут работать по одному или вместе. На случай полного засорения фильтрующих элементов в корпусе

177

Вода Ь

Рис. 149. Маслоохладитель

установлен перепускной клапан, который при повышении давления перепускает масло нефильтрованным в главную масляную магистраль. На фильтре установлен редукционный клапан 4 и манометр 5.

М а с л о о х л а д и т е л ь (рис. 149) расположен со стороны вы­ пускного коллектора дизеля. На торцах его корпуса / закреплены труб­ ные решетки 9 с отверстиями, в которые вставлены и завальцованы стальные трубки 3. С заднего конца маслоотделитель герметично за­ крывается гладкой крышкой 4, с переднего—крышкой 6 с перегород­ кой 7. Масло поступает и выходит через отверстия 8. Поступая в ниж­ нее отверстие, поток масла движется по нижнему комплекту трубок, доходит до задней полости, поворачивается и возвращается к верхнему отверстию по верхнему комплекту трубок. В межтрубном пространстве циркулирует вода, которая входит и выходит через два патрубка 5. Перегородки 2 внутри корпуса позволяют изменять направление дви­ жения воды, благодаря чему улучшается интенсивность охлаждения масла.

Масляная центрифуга обеспечивает хорошую очистку масла под действием центробежных сил.

§ 65. Система охлаждения

Система охлаждения дизеля принудительная водяная. Из нижней коробки радиатора / (рис. 150) вода нагнетается лопастным насосом 2 через маслоохладитель 3 в водяную рубашку дизеля 6. Для равно­ мерного охлаждения каждого цилиндра вода поступает через два от­ верстия в блоке, которые расположены между первым и вторым и между третьим л четвертым цилиндрами. Из водяной рубашки цилиндров вода поступает через специальные отверстия в водяную рубашку каждой головки, откуда отводится по трубке в водяную рубашку выпускного коллектора 4. Из коллектора вода поступает в верхнюю коробку ра­ диатора, движется по трубкам к нижней коробке, охлаждается, затем цикл повторяется. Для лучшего заполнения системы водой на трубе выхода воды из головок устанавливается кран 7 выпуска воздуха из системы. Температура выходящей из дизеля воды контролируется термометром 5.

178

Нормальная температура нагрева дизеля поддерживается авто­ матически термостатами 8. На входном патрубке предусмотрены гнез­ да 9 и 10 для подключения датчика измерения температуры и электро­ подогревателя воды в холодное время года.

В системе охлаждения применен центробежный водяной насос, имеющий значительное отличие от ранее рассмотренных. Он состоит из цилиндрического корпуса / (рис. 151), в котором вращается вал 3 на двух шариковых подшипниках 2. Между подшипниками при помощи шпонки и распорной втулки закреплена шестерня 4 привода. На про­ тивоположном конце вала шпонкой 8 и гайкой 9 закреплена крыль­ чатка 6. Для предохранения от коррозии гайка и резьба герметично закрываются резиновым колпачком 10. Полость крыльчатки герметич­ но закрыта крышкой 7, в середине которой имеется приемное отверстие с фланцем. Вода поступает в центральное отверстие, а выбрасывается в боковое отверстие П.

Уплотнение полости крыльчатки осуществляется мембранным коль­ цевым сальником 5. В случае пробоя одной стороны сальника вода проникнет во внутреннюю его полость, откуда по дренажному отвер­ стию 12 начнет вытекать наружу. Течь воды из отверстия 12 служит сигналом неисправности сальника водяного насоса.

§ 66. Система пуска

Пуск дизеля осуществляется сжатым воздухом, хранящимся в бал­ лоне 10 (рис. 152) емкостью 60 л, который закреплен над генератором в наклонном положении. Емкость баллона при давлении 30 кгс/см3 обеспечивает восемь запусков дизеля при +18° С.

В системе пуска имеется пусковое устройство 6 и воздухораспре­ делитель 5 для подачи воздуха по цилиндрам в соответствии с поряд­ ком их работы. Предусмотрена возможность запуска данного дизеля от

179