2327

больше поверхность его соприкосновения с горячими газами. Топливо, поступающее в цилиндр, должно быть равномерно распределено по всему объему камеры сгорания. Иначе в отдельных местах камеры сгорания появится недостаток кислорода, а в других – его избыток. В связи с этим часть несгоревшего топлива будет выброшена вместе с отработавшими газами, что приведет к снижению экономичности дизеля.

4.4. Особенности устройства и принцип действия системы

питания двигателей внутреннего сгорания тяжелого топлива

Общие сведения. Подача топлива в цилиндры дизелей большинства тракторов осуществляется по схеме, представленной на рис. 4.9. Отдель' ные узлы и агрегаты топливной аппаратуры двигателей различных марок конструктивно отличаются и имеют свои особенности.

Рис. 4.9. Система питания дизельного ДВС:

1 – топливный бак; 2 – линейка для замера уровня топлива в баке; 3 – крышка заливной горловины; 4 – фильтр заливной горловины;

5 – заборная трубка; 6 – расходный кран; 7 – кран для слива отстоя топлива; 8 – фильтр грубой очистки топлива; 9 – насос ручной подкачки топлива; 10 – подкачивающий насос (помпа); 11 – топливный насос;

12 – форсунка; 13 – камера сгорания; 14 – воздухоочиститель; 15 – выпускная труба дизеля; 16 – эжекционная труба для отсоса пыли из

воздухоочистителя; 17 – впускная труба дизеля; 18 – пусковой подогреватель; 19 – фильтр тонкой очистки топлива

121

Подкачивающие насосы (помпы). Они подают топливо из бака к топливному насосу под давлением. Это необходимо для преодоления сопротивления фильтров, трубопроводов, а также для уменьшения влияния уровня топлива в баке (так как с изменением уровня топлива в баке изменялась бы производительность топливного насоса). Повы& шенное давление в системе топливоподачи препятствует выделению пузырьков воздуха, который всегда присутствует в топливе в раство& ренном виде. Воздух, выделившийся при движении топлива в системе, может нарушить равномерность подачи топлива по цилиндрам, а иногда и полностью прекратить подачу.

На тракторных дизелях применяют поршневые и шестеренчатые подкачивающие насосы (помпы).

Поршневые подкачивающие насосы. Схема действия поршневого подкачивающего насоса показана на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Схема действия подкачивающего насоса поршневого типа: 1 – кулачок вала привода; 2 – ролик; 3 и 7 – пружины; 4 – шток; 5 – поршень; 6 – впускной клапан; 8 – нагнетательный клапан;

9 и 10 – каналы; А и Б – камеры

Положение I. Кулачок 1 опускается. Поршень 5 под действием пружины 7 также перемещается вниз. В камере Б создается разреже& ние. Клапан 8 закрывается, а клапан 6 открывается, и топливо из впуск& ного канала поступает в камеру Б, заполняя пространство, которое освобождает поршень, движущийся вниз. Поршень, опускаясь, выжи& мает топливо из камеры А и оно по каналу 10 поступает в нагне& тательный канал 9 и далее к фильтру.

Положение II. Кулачок 1, поднимаясь, посредством штока 4 прео& долевает сопротивление пружины 7 и перемещает поршень 5 вверх. Объем камеры Б при этом уменьшается. Вследствие повышения давле& ния клапан 6 закрывается, а клапан 8 открывается, и топливо попадает в канал 10. В этот период заполняется топливом камера А. При

123

последующем опускании поршня топливо из камеры А через каналы 10

и9 поступит к фильтру тонкой очистки и процесс повторится. Положение III. При повышенном давлении в нагнетательном

канале 9 и в камере А пружина 7, перемещая поршень 5, встретит большое сопротивление со стороны топлива, находящегося в камере А. Пружина не сможет преодолеть сопротивления топлива, и поршень отстанет от штока 4. Положение поршня в этом случае зависит от расхода топлива. Чем меньше расход топлива, тем выше давление в камере А и раньше будет останавливаться поршень и тем меньше будет его рабочий ход. При меньшем рабочем ходе поршня меньше подается топлива в нагнетательный канал. Поэтому даже при малом расходе топлива давление в нагнетательном канале не поднимается выше определенной величины. Так ограничивается максимальное давление топлива в нагнетательном канале подкачивающего насоса при разных скоростях вращения кулачкового вала и разных расходах топлива.

Устройство поршневого подкачивающего насоса

Насос состоит из корпуса 1 (рис. 4.11, 4.12), поршня 22, пружин, стержня толкателя 23, впускного и нагнетательного клапанов, насоса ручной подкачки.

Рис. 4.11. Разрез подкачивающего насоса поршневого типа:

1 – корпус; 2 и 11 – клапаны; 3 – пробка; 4 – цилиндр насоса ручной подкачки; 5 – крышка цилиндра насоса ручной подкачки; 6 – рукоятка; 7 – шток; 8 – поршень насоса ручной подкачки; 9 – шарик;

10, 17 и 19 – пружины; 12 – защитная втулка; 13 – болт поворотного угольника; 14 – корпус толкателя; 15 – штифт; 16 – ось;

18 и 21 – каналы; 20 – пробка корпуса; 22 – поршень подкачивающего насоса; 23 – стержень толкателя; 24 – ролик

124

устанавливаемых на дизелях, которые запускают на бензине, насосы ручной подкачки не ставят. Вместо них ввернуты пробки.

Для повышения износостойкости конструкция насоса (см. рис. 4.12) несколько изменена: применены стальные вставные гнезда клапанов 4, втулка 7 с притертым к ней стержнем толкателя 5. Вместо шарикового клапана ручного насоса установлено резиновое уплотнительное кольцо 2. На поршне ручного насоса сделана канавка и в нее уложено резиновое уплотнительное кольцо.

Топливные фильтры

Основными рабочими органами топливных насосов и форсунок являются прецизионные детали: плунжерные пары, нагнетательные клапаны и распылители. Диаметральные зазоры между сопряженными поверхностями пар: плунжер – втулка и игла – корпус распылителя находятся в пределах 0,6&2,5 мкм. Поэтому мельчайшие абразивные частицы, попадая в зазоры между прецизионными деталями, повреж& дают их. Даже незначительные износы рабочих поверхностей преци& зионных деталей снижают производительность насоса, изменяют угол опережения и продолжительность впрыска, давление начала впрыска и качество распыливания топлива. Механических примесей в топливе должно быть по ГОСТ не более 0,005 %, что соответствует содержанию 50 г примесей в 1 т топлива, которые не удалось полностью удалить при производстве топлива.

В дизельном топливе, хранящемся на нефтебазах, механические примеси составляют 100–120 г на тонну, а в местах заправки их содержание достигает 200–250 г.

Топливо, находящееся в баках тракторов, содержит механических примесей до 200–300 г на тонну. Механическими примесями и водой топливо загрязняется при транспортировке и хранении, а также при заправке тракторов. Основную массу механических примесей состав& ляют кремнезем SiO2 и глинозем Al2O3. Размеры их частиц достигают 30 мк. Однако встречаются частицы и более крупных размеров. Кремнезем и глинозем обладают большой твердостью, превышающей твердость рабочих поверхностей прецизионных деталей топливной аппаратуры в 2–3 раза.

Для защиты деталей топливной аппаратуры от повреждения механическими примесями и водой, содержащимися в топливе, а также от проникновения их в баки в процессе эксплуатации на тракторах предусмотрена система фильтрации топлива. В нее входят: воздушные фильтры в пробках топливных баков, фильтр&приемник в заливной

126

горловине топливного бака и фильтр на заборной трубке бака, фильтры грубой очистки топлива, или отстойники, фильтры тонкой очистки топлива, предохранительные фильтры высокого давления перед форсункой.

Качество работы фильтров оценивают гидравлической характери& стикой, пропускной способностью, полнотой и тонкостью отсева.

Гидравлическая характеристика служит для определения исход& ного состояния фильтра и представляет собой зависимость изменения среднего часового расхода топлива, проходящего через его фильтрую& щие элементы, от перепада давления топлива в элементах при температуре топлива на входе в фильтр 20±3 С.

Для испытания применяют профильтрованное дизельное летнее топливо. Его часовой расход определяют при изменении давления топлива на входе в фильтрующий элемент в пределах 0,1–0,35 Мн/м2 (1–3,5 кГ/см2) через каждые 0,01–0,05 Мн/м2 (0,1–0,5 кГ/см2) для хлопчатобумажных фильтрующих элементов.

Перепад давления топлива в фильтре подсчитывают по формуле

P P1 P2 ,

где Р1 – давление топлива на входе в фильтр, Н/м2 (кГ/см2); Р2 – давление топлива на выходе из фильтра (перед отверстием,

дросселирующим поток топлива через фильтр, или перед топливным насосом), Н/м2 (кГ/см2).

Средний часовой расход Q, кг/ч, топлива, проходящего через фильтр:

Q G3600 ,

где G – вес топлива, прошедшего через фильтр за время , с, кг,

– время, в течение которого через фильтр проходит заданный вес топлива при установившемся давлении Р1 и Р2, с.

Продолжительность замера должна быть не менее 30 с.

Величина наибольшего расхода топлива, проходящего через фильтр, при определении гидравлической характеристики должна быть не меньше пятикратного номинального часового расхода топлива двигателем, для которого предназначен испытуемый фильтр.

Результаты испытаний выражают графиком, в котором по оси абсцисс откладывают перепад давления Р, а по оси ординат – часовой расход Q. Давление топлива на входе в фильтр при испытании создают подкачивающим насосом.

127

Вкачестве искусственного загрязнителя топлива используют кварце& вую пыль с удельной поверхностью 10500 см2/г (по ГОСТ 8002&62). Коли& чество загрязнителя (по весу) принимают равным 0,04 % от веса топлива.

Для определения полноты и тонкости отсева через каждые 5 мин отбирают пробы топлива, поступающего в испытуемый фильтр и выходящего из него.

Испытания ведут до тех пор, пока перепад давления в фильтрую& щем элементе не достигнет заданной величины.

Фильтр тонкой очистки топлива должен обеспечить полноту отсева не менее 0,90; тонкость отсева – не менее 3 мкм.

Взависимости от назначения трактора, расхода топлива отдельные элементы в системе фильтрации выполнены по&разному, а некоторые из них отсутствуют.

Фильтры в заливной горловине и на заборной трубке топливного бака предназначены для задержания случайно попавших в топливо крупных механических частиц.

Фильтры грубой очистки топлива предназначены для улавливания крупных механических примесей и задержания воды, содержащейся в топливе. Тем самым они разгружают фильтры тонкой очистки и уве& личивают срок их службы. Они должны обладать малым гидравличе& ским сопротивлением и достаточным пространством под фильтрую& щим элементом (подфильтровым пространством), чтобы более полно отделять воду от топлива и способствовать оседанию крупных механи& ческих примесей и накоплению их в подфильтровом пространстве.

Фильтры грубой очистки топлива на тракторе располагают между топливным баком и подкачивающим насосом. В некоторых конструк& циях фильтры помещены после подкачивающего насоса, но в этом случае они не предотвращают попадание в насос механических при& месей, содержащихся в топливе.

На отечественных дизелях применяют фильтры грубой очистки двух типов: щелевые пластинчатые и щелевые нитчатые. В зависимости от величины максимального часового расхода топлива двигателем фильтр состоит из одного или нескольких фильтрующих элементов.

Фильтрующий элемент грубой очистки щелевого типа пластин& чатый состоит из набора металлических пластин двух конфигураций. Толщина пластин – 0,15 мм и 0,07 мм. Пластины набирают поочередно на стержень и укрепляют на нем. Пластины собирают так, чтобы прорези всех пластин совпали и образовывали шесть каналов, а выступы пластин располагают против перемычек между прорезями. Фильтрую& щие элементы устанавливают в корпусе так, что снаружи они омы& ваются неочищенным топливом, а внутренние каналы, в которые попа&

128

дает очищенное топливо, соединяют с каналами, идущими к подка& чивающему насосу или фильтру тонкой очистки.

Топливо, омывающее фильтрующий элемент снаружи, может проникнуть во внутренние каналы только через щели между двумя соседними пластинами 1.

Такой фильтр грубой очистки может задерживать механические примеси, размер которых в поперечнике превышает 0,07 мм.

Фильтрующий элемент грубой очистки щелевого типа нитчатый

выполнен в виде гофрированного стакана, на который плотно навита латунная лента с двусторонней накаткой, образующей выступы высо& той 0,07 мм. Расстояние между отдельными выступами равно 3,6 мм. Лента, намотанная на гофрированный стакан, образует поверхность с большим количеством узких, сравнительно длинных щелей. Фильтрую& щий элемент размещен в корпусе 1 (рис. 4.13) фильтра. Топливо к фильтру поступает из бака обычно самотеком через отверстия в болте 7.

Рис. 4.13. Ттопливный фильтр грубой очистки дизеля:

1 – корпус; 2 – нитчатый фильтрующий элемент; 3 – пружина; 4 и 6 – пробки; 5 и 8 – прокладки; 7 – болт; 9 – защитная втулка

129

Схема фильтра грубой очистки топлива двигателей типа ЯМЗ показана на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Фильтр грубой очистки топлива двигателей ЯМЗ 236 и ЯМЗ 238 (ЯМЗ 238НБ):

1 – пружинная шайба; 2 – болт, 3, 6 и 9 – прокладки; 4 – пробка; 5 – крышка фильтра; 7 – корпус; 8 – фильтрующий элемент из сетчатого

каркаса с хлопковым шнуром; 10 – пробка сливного отверстия

Фильтры тонкой очистки топлива. После грубой очистки топливо дополнительно очищается в фильтрах тонкой очистки, которые помещают как отдельно, так и в одном корпусе с фильтрами грубой очистки.

Фильтры тонкой очистки состоят из одного или нескольких фильтрующих элементов. На тракторных дизелях применяют фильтрующие элементы, изготовленные из хлопчатобумажной пряжи или из фильтровальной бумаги.

Устройство хлопчатобумажного фильтрующего элемента показано на рис. 4.15, 4.16. На трубку 1 (см. рис. 4.15), изготовленную из металлической сетки (на некоторых элементах вместо трубки

130