тяжелых частиц пыли, которые не успевают изменить направление движения и оседают на поверхность масла.
Окончательная очистка воздуха происходит в фильтрующем элементе, где задерживаются мельчайшие частицы пыли и воды. В фильтрующий элемент вместе с воздухом поступают частицы масла, которые, пропитывая его, повышают эффективность очистки. Избытки масла через кольцевые щели 11 в наклонной плоскости отражателя стекают в масляную ванну, смывая пыль осевшую на стенках. Очищенный воздух поступает по патрубку 1 в карбюратор,
апо патрубку 9 в компрессор.
Внастоящее время все более широкое применение находят воздухоочистители с картонными фильтрующими элементами благодаря высокой их эффективности очистки воздуха, низкому начальному аэродинамическому сопротивлению и широким компоновочным возможностям.
Впускной трубопровод предназначен для равномерного распределения горючей смеси по цилиндрам двигателя. Он изготовляется из чугуна или алюминиевого сплава и имеет фланец для крепления к карбюратору. Для равномерного распределения горючей смеси трубопровод делается симметричным относительно карбюратора. Для подогрева горючей смеси средняя часть трубопровода выполняется с двойными стенками, между которыми проходят отработавшие газы или подогретая вода из системы охлаждения.
Выпускной трубопровод служит для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя и выполняется из чугуна в виде отливки, общей с впускным трубопроводом или отдельной (ЗИЛ-130, ГАЗ53А) от нее. Обычно выпускной трубопровод крепится на металлоасбестовой прокладке одной стороной к выпускным каналам, располагающимся или в блоке цилиндров, или в головке двигателя, а другой–к приемной трубе, по которой отработавшие газы отводятся в глушитель.
Глушитель шума выпуска отработавших газов служит для уменьшения их скорости и давления при выходе в атмосферу и гашения пламени и искр. Снижение скорости и давления газов производится следующими способами: многократным изменением направления газового потока, расчленением потока на мелкие струи, пропуском газов из малого объема в большой и охлаждением газов. В современных двигателях применяются все эти способы глушения шума выпуска, однако при прохождении газов через глушитель ухудшается наполнение цилиндров свежей смесью, что приводит к потере части мощности двигателя (5-7%).
Система питания газовых двигателей
Одним из путей уменьшения загрязненности атмосферы отработавшими газами является переход автомобилей на питание горючим газом. Газ в сжатом или сжиженном виде хранится в небольших по весу и объему баллонах. Преимуществами газовых карбюраторных двигателей по сравнению с бензиновыми являются простота смесеобразования, большая устойчивость работы двигателя, меньшее отложение нагара, бездымный выхлоп, уменьшенный износ основных узлов двигателя. Однако при работе газового двигателя теряется мощность из-за меньшей теплотворной способности газовоздушной смеси и ухудшения наполнения цилиндров смесью. Чтобы избежать этого,
102
степень сжатия в цилиндрах повышается до 8–9. Работа карбюраторного двигателя на газе принципиально не отличается от работы на бензине, поэтому газовые двигатели выпускаются универсальными – они могут работать как на газе, так и на бензине.
Рис. 2.44. Схема системы питания газового двигателя
Газобаллонная установка двигателя, работающего на сжатом газе, состоит из батареи баллонов 1 для газа (рис. 2.44), подогревателя газа 10, газового редуктора 4, карбюратора-смесителя 8, газопроводов, арматуры и манометров 2 и 3 соответственно высокого и низкого давления. При работе двигателя сжатый газ из баллонов через запорный вентиль 13 поступает в подогреватель газа 10, где обогревается теплоносителем из системы охлаждения. Из подогревателя газ через магистральный вентиль 11 и фильтр поступает в двухступенчатый редуктор 4, где его давление снижается до 0,1 МПа. Из редуктора по трубке 5 газ поступает в карбюраторсмеситель, где перемешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь поступает во впускной трубопровод 6 и далее в цилиндры двигателя. Трубка 7 соединяет разгрузочное отверстие редуктора с впускным трубопроводом двигателя. Батарея баллонов присоединяется к резервуарам газораздаточной станции с помощью наполнительного вентиля 14. Для работы газового двигателя на бензине имеются топливный бак 12 и топливный насос 9.
Система питания дизелей Системы подачи топлива дизелей
Система питания дизеля предназначена для подачи, очистки и точного дозирования топлива, поступающего в цилиндр под давлением, а также для очистки и подачи в цилиндр воздуха и отвода отработавших газов.
Топливо в дизелях подается по двум наиболее распространенным схемам: 1) с разделенной топливоподающей аппаратурой, когда топливо от отдельного насоса высокого давления подается по топливопроводам к форсункам; 2) с топливоподающей аппаратурой неразделенного типа, когда топливный насос высокого давления и форсунка объединены в один прибор – насос-форсунку.
103
Рис. 2.45. Схема системы питания дизельных двигателей: а – с разделенной топливоподающей аппаратурой; б – с топливоподающей аппаратурой
неразделенного типа
При первой схеме система подачи топлива (рис. 2.45, а) состоит из топливного бака 1, фильтра грубой очистки топлива 11, подкачивающего насоса 9, фильтра тонкой очистки 4, насоса высокого давления 8, форсунок 6, манометра 2 и топливопроводов 12, 10, 5, 3 низкого и высокого 7 давления. Из бака топливо через фильтр грубой очистки поступает к подкачивающему насосу, подающему его под небольшим давлением через фильтр тонкой очистки к насосу высокого давления. Последний предназначен для дозирования и подачи топлива под высоким давлением к форсункам, установленным в головках цилиндров. Через форсунки распыленное топливо поступает в камеры сгорания.
При второй схеме система подачи топлива (рис. 2.45, б) состоит из топливного бака 1 с пробкой 2 и указателем уровня топлива 6, фильтров грубой 7 и тонкой 8 очистки топлива, подкачивающего насоса 15, насосов-форсунок 13 (по числу цилиндров) и топливопроводов 5, 9, 14, 16 и 17 низкого давления. Из бака 1 топливо через сетку 3, трубку 4 и фильтр 7 грубой очистки поступает в подкачивающий насос 15, который подает его через фильтр тонкой очистки 8 и топливоподающую магистраль 12 к насосам-форсункам 13. В связи с тем, что насосы-форсунки распыливают в цилиндрах только часть подводимого к ним топлива, излишек его поступает обратно в бак через отводящую магистраль 11 и топливопривод 14. Для поддерживания в отводящей магистрали постоянного давления (0,12-0,3 МПа) имеется калиброванное отверстие 10. Преимуществом системы питания дизелей с помощью насосов-форсунок является отсутствие топливопроводов высокого давления. Кроме того, непрерывная циркуляция
104
топлива через насосы-форсунки с возвратом излишков топлива в бак улучшает охлаждение и очистку насосов, обеспечивает удаление попавшего в систему воздуха и подогрев топлива в баке.
Основные приборы системы питания
Топливный бак устроен подобно баку карбюраторного двигателя и рассчитан на 10–12 ч непрерывной работы машины под нагрузкой. В некоторых конструкциях предусмотрен подогрев топлива горячей водой из системы охлаждения или отработавшими газами, циркулирующими через помещенные в баке змеевики.
Топливные фильтры предназначены для очистки дизельного топлива от механических примесей и воды. Топливо очищается двумя последовательно включенными фильтрами грубой и тонкой очистки. Фильтрующие элементы фильтров грубой очистки изготовляются сетчатыми, пластинчато- и ленточнощелевыми. Конструкция фильтров грубой очистки дизелей аналогична фильтрам грубой очистки, описанным в § __. Фильтры тонкой очистки отделяют от топлива мелкие твердые частицы. Фильтрующие элементы тонкой очистки изготовляются из минеральной ваты или хлопчатобумажной нити.
Топливоподкачивающие насосы предназначены для подачи топлива из бака в насос высокого давления. Рабочее давление подкачивающих насосов обычно составляет 0,12–0,16 МПа. Насосы могут быть поршневые, шестеренчатые, диафрагменные и коловратные. В дизелях широко применяются поршневые насосы, приводящиеся в действие от кулачкового вала насоса высокого давления.
Топливопроводы предназначены для соединения отдельных элементов топливной системы и делятся на топливопроводы низкого и высокого давления. Топливопроводы высокого давления соединяют топливный насос высокого давления с форсунками. Давление в них достигает 50–60 МПа, поэтому они изготовляются из цельнотянутых стальных труб внутренним диаметром 1,5–2,5 мм и толщиной стенок 2–2,5 мм. Топливопроводы низкого давления соединяют между собой все остальные элементы топливной системы. Для топливопроводов низкого давления применяют сварные стальные трубки с внутренним диаметром 6–10 мм и толщиной стенок 1 – 1,5 мм. В последнее время проводятся работы по замене стальных трубок пластмассовыми.
Топливные насосы высокого давления служат для подачи в каждый цилиндр дизеля через форсунки одинаковых порций топлива под давлением до 50 МПа. Топливо подается в строго определенные моменты, обеспечивающие наилучшие условия смесеобразования и сгорания.
В автотракторных дизелях применяются насосы плунжерного типа, в которых необходимое давление создается работой плунжерной пары. Наибольшее распространение получили многоплунжерные насосы с золотниковым регулированием цикловой подачи топлива и постоянным ходом плунжера.
На рис. 2.46 показано устройство секции такого насоса. Она состоит из гильзы 11, плунжера 8, пружины 6 плунжера, нагнетательного клапана 15 с седлом 16 и пружиной 13, штуцера 14, толкателя 3 с роликом 2 и регулировочным болтом 4, поворотной втулки 23. Гильза 11 – это пустотелый цилиндр, в верхней части которого расположены два сквозных отверстия:
105
впускное 18 и перепускное 9, соединяемые с каналами 19 и 10 соответственно. Впускное отверстие расположено выше перепускного. Гильза устанавливается в головке 12 насоса и фиксируется от проворачивания стопорным винтом 7. На гильзе установлена свободно вращающаяся поворотная втулка 23.
Рис. 2.46. Секция топливного насоса высокого давления дизеля
Рис. 2.47. Схема работы секции топливного насоса
Плунжер 8 служит для подачи топлива под давлением к форсунке и одновременно является золотником для регулирования количества подаваемого топлива в зависимости от нагрузки дизеля. В верхней части цилиндрической поверхности плунжера имеются кольцевая выточка 20 и вертикальный паз 17, имеющий с одной стороны спиральную канавку с тщательно обработанной кромкой для регулирования количества подаваемого в цилиндр топлива. Плунжер имеет кольцевые выточки для распределения смазки по трущимся поверхностям плунжера и гильзы. На выступ в нижней части плунжера установлена тарелка 5. Нагнетательный клапан 15 предназначен для периодического соединения подплунжерного пространства насоса с форсункой, откуда топливо впрыскивается в цилиндр дизеля. Клапан имеет коническую
106
запорную фаску и цилиндрический разгрузочный поясок. Седло 16 клапана установлено на торце гильзы и прижимается к ней с помощью штуцера 14, ввернутого в головку насоса. Толкатель 3 служит для передачи движения от кулачка 1 к плунжеру. В верхнюю часть толкателя ввернут регулировочный болт 4, в нижней запрессована ось ролика 25. Болт 4 служит для регулировки длины толкателя и с его помощью устанавливают момент начала подачи топлива. Положение болта фиксируется контргайкой 24. Поворотная втулка 23 обеспечивает поворот плунжера вокруг продольной оси, необходимый для регулирования подачи топлива при изменении режима работы дизеля. Втулка имеет пазы, в которые двумя направляющими выступами входит плунжер. На втулке закреплен зубчатый венец 21, который находится в зацеплении с рейкой 22 топливного насоса.
Рабочий процесс секции топливного насоса высокого давления состоит из трех последовательных этапов: впуска топлива, нагнетания (начала подачи) топлива и конца подачи (перепуска) топлива.
При впуске топлива плунжер 3 (рис. 2.47, а) движется вниз, последовательно открывая впускное 1 и перепускное 13 отверстия. Под действием подкачивающего насоса топливо через отверстие 1 подается внутрь гильзы 4, заполняя надплунжерное пространство 2 и кольцевую проточку 12 по продольному пазу 10 и отсечной винтовой кромке 11 (рис. 2.47, в). При подъеме плунжера (рис. 2.47, б) топливо вначале вытесняется через отверстия 1 и 13 в топливоподводящий канал. Далее, когда плунжер перекроет эти отверстия, топливо начинает сжиматься в надплунжерном пространстве. При достижении давления 1–1,8 МПа нагнетательный клапан 5 поднимается вверх, сжимает пружину и пропускает топливо через штуцер 6 к форсунке. Дальнейшее движение плунжера вверх повышает давление до 16,5 МПа, при котором игла форсунки, приподнимаясь, пропускает топливо в камеру сгорания. Впрыск топлива в камеру сгорания продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 11 плунжера не откроет перепускное отверстие 13 (рис. 2.47, в), соединяющее надплунжерное пространство 2 с топливоотводящим каналом. Ввиду резкого снижения давления в пространстве 2 нагнетательный клапан 5 возвращается под действием пружины в исходное положение. Быстрая посадка иглы в седло 7 (отсечка подачи топлива) обеспечивается нагнетательным клапаном, имеющим разгрузочный поясок 8, который при посадке клапана на седло способствует увеличению объема пространства за ним. При этом резко снижается давление в топливопроводе между клапаном и форсункой, что предотвращает подтекание топлива в камеру сгорания. Между седлом и гильзой установлена прокладка 9.
Количество подаваемого топлива регулируется изменением величины активного хода плунжера, т. е. хода, в течение которого подается топливо к форсунке.
Форсунка предназначена для впрыска в цилиндр тонкораспыленного топлива и равномерного распределения его по всему пространству камеры cгopания. Различают закрытые и открытые форсунки. В закрытых форсунках камера сгорания сообщается с внутренней полостью форсунки только при подаче топлива, в остальное время выходное отверстие форсунки закрывается специальным устройством (запорной иглой). Отверстие открывается автоматически под давлением топлива, создаваемым насосом (гидравлическое
107
управление иглой). Такой тип форсунок преимущественно распространен на автотракторных дизелях. Форсунка состоит из корпуса 4 (рис. 2.48), к которому с помощью накидной гайки 3 крепится распылитель 1. Отверстие распылителя постоянно закрыто запорной иглой 2. Внутри корпуса проходит штанга 5, на верхнем конце которой закреплена тарелка 6. Пружина 7, опираясь одним концом в винт 8, закрепленный в стакане 9, а другим в тарелку 6, плотно прижимает иглу к отверстию распылителя. Натяжение пружины регулируется винтом 8 с контргайкой 10, которые сверху закрыты колпачком 11.
Рис. 2.48. Форсунка закрытого типа
Топливо подводится к форсунке по трубопроводу 14 через штуцер 13 с сетчатым фильтром 12 и поступает по наклонному каналу 15 в кольцевую выточку 16 распылителя. Отсюда по каналу 17 топливо проходит в кольцевую полость А, расположенную под утолщенной частью иглы, и давит на нижний конус иглы. Входное отверстие распылителя открывается в тот момент, когда давление в полости Л и на нижнем конце иглы превысит давление пружины.
Тогда топливо вспрыскивается в камеру сгорания. Достоинством закрытых форсунок являются хорошее распыление топлива как при большой, так и при малой частоте вращения коленчатого вала дизеля, а также отсутствие подтекания топлива в цилиндр.
У открытых форсунок запорное устройство отсутствует, и распыливающее отверстие открыто постоянно. Давление впрыска топлива и качество распыла у них не регулируется, что приводит к плохому распыливанию топлива при малой частоте вращения коленчатого вала вследствие резкого уменьшения давления впрыска. Кроме того, подтекание топлива через форсунку в цилиндр может привести к интенсивному нагарообразованию и снижению мощности двигателя. Эти недостатки препятствуют широкому применению открытых форсунок.
108