Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

существенном сокращении потребления топлива , двигателем (переход на малый ход) или его прекращении (остановка). Если в этих условиях тяжелое топливо' не подогревать и не прокачивать по

цистерн (обычно их принято ставить на одном уровне), оборудо­ вана реле уровня, по сигналу которого осуществляется ее подпиты­ вание насосами 7, За цистерной расположены топливоподкачиваю­ щие насосы 12, которые обеспечивают циркуляцию топлива в контуре топливоподачи и создают в нем давление, обычно поддер­ живаемое с помощью клапана 17 на уровне 0,3—0,5 МПа» Наличие давления в системе, несмотря на высокую температуру подогрева топлива, способствует уменьшению газообразования. Газообразо­ вание, особенно перед ТНВД двигателя, может привести к срывам

ся обеспечение необходимой вязкости/Если для дизельных топлив необходимость в подогреве для снижения вязкости отпадает, то для тяжелых топлив предварительный подогрев в паровых или электрических подогревателях 13 является обязательным, так как только этим путем можно достигнуть требуемой вязкости. От вязкости топлива, поступающего в топливную аппаратуру дизеля, зависит гидравлическое сопротивление топливопровода между ТНВД и форсункой. Рост вязкости влечет за собой увеличение сопротивления, а это вызывает рост давления топлива в ТНВД до такой степени, что в отдельных случаях отмечаются появление стуков в приводе насоса, его повреждение, появление трещин в корпусе (двигатель Зульцер RD),

Опытным путем установлено, что оптимум вязкости топлив для дизелей лежит в пределах 12— 15 мм2/с, в отдельных случаях до» пускается вязкость в 30—35 мм2/с. Контроль за заданной вязкостью и управление подогревателем осуществляет встраиваемый в систе­ му топливоподачи автоматический регулятор вязкости — вискози­ метр 14. За ним устанавливают фильтры грубой 15 и тонкой 16 очистки с тонкостью отсева 6—15 мкм. Современные высоковязкие топлива (380—600 мм2/с) представляют смеси, составленные из легких углеводородных фракций и чрезвычайно тяжелых остатков крекинг-процессов. Этим они существенно отличаются от классиче­ ских мазутов, в основе которых' находятся прямогонные остатки»

Высоковязкие топлива требуют на всех стадиях топливообра» ботки подогрева до более высоких температур, в частности, темпе­ ратура топлива перед двигателем может достигать 150 °С, а это сопряжено с появлением в работе системы топливоподготовки новых проблем. В традиционной системе подачи топлива к двигате­ лю бустерная цистерна 11 через вентиляционную трубу сообщена

ПО

ные клапаны 2 в магистраль 10 отсечного топлива и сосуд 14, на котором установлен редукционный клапан 13. Последний, поддер­ живает в системе топливоподкачивающие насосы — приемные па» трубки ТНВД давление QA-—QJ АШа? необходимое для предотвра­ щения испарения топлива и образования газовых'пузырьков, кото­ рые могут привести к срывам в наполнении насоса.

На наполнении ТНВД также отрицательно сказываются ин­ тенсивные колебания давления (15—20 МПа) во всасывающей и. от­ сечной магистралях под действием импульсов отсекаемого в ТНВД топлива. Интенсивные колебания давления- и скорости вызывают кавитационные разрушения плунжерных пар ТНВД» В целях уменьшения волновых явлений на всасывающей и отсечной маги» ■стралях обычно по концам устанавливают гидравлические или ме­ ханические демпферы 3 (помещенный в стакан поршенек, нагружен» ный пружиной)»

■ Отмеренное и сжатое в ТНВД топливо поступает в форсунки 8 по стальным трубкам 5, помещенным в защитные гладкие или (ча­ ще) гофрированные трубки 6, служащие для предотвращения раз­ брызгивания топлива в случае нарушения плотности ниппельных соединений или разрыва трубок высокого давления.

.Для сбора топлива при утечке из ТНВД,.форсунок и защитных кожухов предусмотрены трубки дренажа 7, 16, 18. Дренаж от ко» ж у\ов трубок высокого давления 16 снабжен сигнальным устрой» ством 17. В двигателях МАН — Бурмейстер и Вайн K-GF при по­ вышении давления в защитном кожухе посредством встроенного мембранного датчика включается пневматический механизм подъе­ ма плунжера ТНВД. Тем самым насос выключается из работы, и '/течка топлива через разорвавшуюся, трубку прекращается» Одно­ временно включаются звуковая и световая сигнализации: импуль­ сом служит падение температуры выпускных газов в цилиндре. Для обогрева топливопроводов служат паровые спутники 4, а для подвода и отвода пара ■— трубы 9, Из патрубка 12 топливо по­ ступает в рециркуляционную магистраль, ведущую^к смеситель­ ной цистерне.

6,2, Топливные насосы, высокого давления

Назначение» Насосы высокого давления подают топливо к фор» ;ункам, устанавливаемым непосредственно на. цилиндрах двигате- 1я, в строгом соответствии с режимом работы дизеля в заданный домент времени и определенной продолжительностью, сжимая топливо до высокого давления (50— 150 МПа) в целях его последую­ щего качественного распыливания форсункой, Важно также обес­ печить заданное количественное распределение единичной подачи по углу поворота коленчатого вала за время впрыска» т, е. осущест­ вить впрыск по определенной характеристике, Все ТНВД двигате­ ля должны подавать в цилиндры одинаковое количество топлива.

112

Разность в подачах, характеризуемая неравномерностью цикловых

ский привод от кулачной шайбы, закрепленной на распредительном валу в положении, обеспечивающем подачу топлива в необходимый момент времени, с определенным, опережением до прихода поршня цилиндра в ВМТ. Это опережение, принятое отсчитывать в граду­ сах угла поворота коленчатого вала, получило наименование угла опережения подачи топлива фнП. Необходимость в нем обусловли­ вается тем, что для достижения высокой экономичности работы дви­ гателя топливо должно самовоспламениться до прихода поршня в ВМТ. Нужно также учитывать, что, попадая в цилиндр, топливо сразу не воспламеняется, требуется время на подготовку его к сго­ ранию, зависящее от многих факторов, в том числе от быстроход­ ности двигателя, степени его наддува, качества топлива и пр. Этим объясняется, что для разных двигателей назначаются различные значения углов опережения подачи топлива. В двигателях высоко­ оборотных фнп = 20 ~ 30° п. к,, в,, в малооборотных фнп = = 4 8° п„ к. в. Для регулирования угла опережения обычно пре­ дусмотрена возможность разворота шайбы на распределительном валу на ± 1 0 — 15° от среднего положения (см. рис» 3.4), общая продолжительность подачи в зависимости о г режима работы двигателя составляет 5—30° п. к,- в.

Требуемого количественного распределения единичной подачи топлива по углу поворота вала (характеристика подачи) достигают подбором профиля топливного кулака. Расположение кулачных шайб топливного насоса на распределительном валу определяется порядком работы цилиндров и углом заклинивания между ними» У реверсивного четырехтактного двигателя предусмотрено два комплекта шайб, закрепленных в последовательности, соответствую­ щей работе топливных насосов цилиндров на передний ход, и в обратной последовательности, соответствующей работе на задний.

ИЗ

ход, При реверсе осуществляется осевое перемещение распредели­ тельного вала, при котором соответствующий комплект кулачков занимает рабочее положение под роликами толкателей насосов и клапанов. В двухтактном двигателе с прямоточно-клапанной про» дувкой применяют топливные шайбы симметричного профиля, что при реверсе позволяет ограничиться лишь разворотом распредели.» тельного вала на некоторый угол / В двигателе с контурной схемой:, газообмена предусматривается также по два комплекта шайб.

В судовых дизелях применяют индивидуальные ТНВД, как правило, разнесенные по длине двигателя в целях сокращения дли­ ны топливопроводов высокого давления, идущих от ТНВД к фор­ сункам, и достижения идентичности их геометрических размеров. Лишь в двигателях высокооборотных, имеющих относительно не­ большие линейные размеры, ТНВД группируют в блоки.

Способы регулировании цикловой подачи. Подача топлива осуществляется при восходящем' ходе плунжера, занимая лишь часть его, называемую активным ходом. На остальной части хода, топливо перепускается в приемную полость насоса.

Цикловую подачу можно регулировать тремя способами: изменением или начала, или конца подачи топлива, изменением одно» временно, начала и конца подачи топлива (смешанное регулирова­ ние). . ■

В случае изменения начала подачи топлива (рис. 6.3, а) на всех, режимах конец подачи насоса происходит в точке 4, Угол поворота коленчатого вала, в течение которого происходит впрыск топлива,

i 14

изменяется при изменении угла опережения подачи топлива фоП. Наибольшей подаче соответствуют точки 1 на диаграмме / и графи» ке //, угол опережения фоп1 и полезный (активный) ход плунже» pa. Aai'. При уменьшении подачи g n ее начало последовательно сме­ щается в точки 2 и 3, угол опережения уменьшается до фоП2? фоПЗ И; полезный ход плуйжера становится fta2, fta3.

Следовательно, регулирование цикловой, подачи приводит к из» менению угла ее опережения. Недостатком этого способа регули­ рования является малая скорость плунжера в. конце, подачи, что

ее конец перемещается из точки 4 в точки 3 и 2, соответственно из­ меняется полезный ход плунжера. Угол опережения подачи топли­ ва фоП на всех режимах остается неизменным. Скорость плунжера во время- впрыска высокая, вся порция топлива хорошо распыли-

ваетсЯе

При смешанном регулировании (рис. 6.3, в) точки 1—6 соответст­

менению угла опережения подачи.

Для двигателей, работающих с постоянной частотой вращения (дизель-генераторы), второй способ регулирования наиболее удо­ бен 9 так как при неизменном скоростном режиме постоянный угол опережения подачи топлива обеспечивает воспламенение топлива при одном и том же угле поворота кривошипа, что создает одинако­ вые.. условия протекания процесса сгорания на всех режимах ра» боты двигателя.

У малооборотных дизелей, работающих с небольшим углом oneрежения подачи топлива (6—8° п. к. в»), регулирование подачи g n путем изменения начала подачи топлива применяла фирма «Зуль» цер», однако и она в дальнейшем перешла к более прогрессивному решению — ТНВД со смешанным регулированием или регулирова­ нием по концу подачи.

Устройства, регулирующие цикловую подачу в насосах клапан» ною типа, могут быть выполнены в виде перепускных или отсеч­ ных клапанов, через которые на части хода плунжера топливо пере» пускается в приемную полость насоса; в насосах золотникового ти­ па..' плунжер-золотник перепускает топливо в приемное окно в на­

ч а л е или в конце своего хода.

Известно, что экономичность рабочего процесса дизеля в зна­ чительной мере зависит от максимального давления сгорания pz. Иногда (в частности, при снижении частоты вращения и нагрузки, смене сорта топлива) давление, а с ним и экономичность двигате­ ля падают. В свою очередь давление рг зависит от угла опере­

U5

жения подачи топлива (с его увеличением растет). В связи с этим представляется возможным при падении давления pz поднимать егодо уровня р г ном? соответствующим образом увеличивая угол фоН.

В известной мере этот путь используется в насосах с регулируемым началом подачи или смешанным регулированием.- Однако гораздо большие возможности-по оптимизации..:фаз подачи топлива дости­ гаются при независимом устройстве'регулирования угла .сроп. По­ добные устройства, именуемые V l l (Variable Injection Timing), применяют в современных форсированных дизелях. -В малооборот­ ных двигателях МС (МАН — Бурмейстер и Вайн) угол .ф.оп изме­ няется при осевом перемещении плунжерной втулки, при котором

изменяется;- положение окон во втулке относительно/ плунжера (рис. 6.4, а, б). Д ля этого в нижней части втулки 1 имеется резь-

116

угла опережения подачи топлива достигается смещением проме­ жуточного ролика 2 относительно кулачка 3 с помощью рычага (рокера) с эксцентриком 1.

ТНВД клапанного типа с регулированием цикловой подачи

.путем изменения ее начала (рис. 6.6). Принцип действия ТНВД следующий. Плунжер 12 посредством толкателя приводится в дейст­ вие от кулачной шайбы. Непрерывный контакт-между роликом толкателя и кулачком обеспечивается возвратной пружиной 11. При ходе плунжера вниз топливо через перепускной (он же всасы­ вающий) клапан 4 поступает в надплунжерное пространство. В на­ чале хода клапан открывается под давлением' топлива, поступаю­ щего к насосу по магистрали .3, дальнейшее его открытие проис­ ходит под действием рычага 7 и составного толкателя 5. В начале нагнетательного хода перепускной клапан открыт и топливо вытал­ кивается в магистраль 3. Начало подачи происходит-в момент по­ садки клапана 4 на гнездо, конец подачи — когда ролик толкате­ ля 10 выйдет на выступ кулачной шайбы 9, а плунжер 12 насоса придете ВМТ. Следовательно, активный ход плунжера начинает­ ся с момента посадки клапана 4 на гнездо и заканчивается, когда плунжер приходит в ВМТ.

117

Рис. 6.7. Расположение отсеч­ ных кромок у плунжеров ТНВД золотникового типа при регу­ лировании цикловой подачи из­ менением конца (а), начала (б), начала и конца (в) подачи

ловая подача регулируется благодаря развороту плунжера на не­ который угол, при этом изменяется активный ход плунжера h a.

У плунжера верхняя кромка прямая, поэтому при его повороте начало подачи топлива остается неизменным; конец подачи регули­ руют путем изменения относительного положения отсечной кромки и перепускного окна. На рис. 6.8, в показана развертка верхней части плунжера, вместо перемещения плунжера дано перемещение окна относительно развертки. Положение А соответствует полной подаче, Б — частичной, В — нулевой, при которой вертикальный паз расположен напротив перепускного окна и надплунжерное пространство в течение всего хода сообщается с приемной полостью насоса.

В одной из конструкций механизма поворота плунжера (рис. 6.9) на втулку 5 свободно надета поворотная втулка 4 с за­ крепленным на ней зубчатым венцом 3; крестовина 6, отфрезерован­ ная заодно с плунжером 1, входит в прямоугольные пазы поворот­ ной втулки. Зубчатая рейка 2, связанная с общей для всех ТНВД

Рис. 6.8. Схема работы плунжерной

пары золотникового ТНВД

119