Kamkin_-_Expluatatsia_sudovykh_dizeley_-_1990

ним, что цикловые подачи топлива насосом и форсункой неодинако­

зультате истечения топлива через форсунку [см. уравнение (2.4)1. Как говорилось, под цикловой подачей ТА понимается подача топ­ лива форсункой: £цф = £ ц.

Количественное несоответствие указанных цикловых подач при­ нято оценивать отношением

£цф/£цн ^ ^ ц ф / ^ а — Чп» (2-7)

которое называется коэффициентом подачи топливной аппаратуры. На коэффициент ц П влияют: конструкция плунжерной пары, на­ личие и место нагнетательного клапана, принцип регулирования ТНВД, динамические процессы со сторон нагнетания и наполне­

Это обстоятельство имеет важное значение для анализа показателей работы судового дизеля по внешней и частичным характеристи­ кам.

Зависимость g n — /(л)тр^ 1йеш принято называть скоростной ха­ рактеристикой, или характеристикой подачи топливной аппара­ туры. Она показывает, как изменяется цикловая подача форсункой от частоты вращения вала при постоянном положении органа, регу­ лирующего подачу ТНВД к форсунке (при TP = idem).

Чтобы уяснить влияние скоростной характеристики на тяговые свойства дизеля, воспользуемся известным соотношением между цикловой подачей топлива £ц и крутящим моментом М е на валу дви­ гателя

сколько подано в цилиндр топлива за цикл (g4) и как эффективно

ристики 7, 2 получены для клапанных ТНВД экспериментально на специальном стенде.

81

растает — двигатель глохнет, а на участке /л* избыток момента (+ Д М €) разгоняет двигатель. Режим работы дизеля в точке М не­ устойчив.

ют скоростные характеристики клапанных ТНВД с регулированием началом и золотниковых с регулированием концом активного хода плунжера.

Обобщая изложенное, нетрудно прийти к выводу о том, что физи­ ческая сущность топливоподачи в дизелях в целом проявляется в ре­ гулировочных и рабочих характеристиках топливной аппаратуры. Поэтому, когда практика эксплуатации ставит инженера-судоме- ханика перед необходимостью анализа причин изменения энергети­ ческих и экономических показателей работы дизеля или надежно­ сти элементов ЦПГ, при условии стабильности воздухоснабжения цилиндров причину следует искать прежде всего в нарушении регу­ лировочных или рабочих параметров топливной аппаратуры.

2.10 Регулироаанмеыюраметро* топливоподачи

Необходимость контроля параметров регулирования топливной аппаратуры может возникнуть в том случае, когда в каком-либо цилиндре дизеля отклонения показателей рабочего процесса начи­ нают выходить за допустимые нормы. Правила технической эксплуа­ тации регламентируют уровни допустимых отклонений параметров от их среднего (по цилиндрам) значения в следующих пределах: максимальное давление сгорания Арг = ± 3 ,5 %; среднее индика­ торное давление Ap t = d= 2,5 %; температура выпускных газов А/вг — dz 5 %.

Однако превышение указанных пределов отклонений парамет­ ров рабочего процесса в том или ином цилиндре еще не означает, что топливную аппаратуру необходимо регулировать. Вполне может быть, что она вообще не причастна к нарушению показателей работы цилиндра. Известны, например, случаи потери плотности цилиндра из-за прогорания клапанов или поломки уплотнительных колец и случаи закоксовывания рабочих окон втулки. Следствием этого яв­ ляется уменьшение массы заряда воздуха к концу сжатия и наруше­ ние процессов смесеобразования и сгорания.

Проявление таких нарушений работы цилиндра довольно одно­ значно: снижаются уровни давлений рс и pz>температура tBr растет, поскольку при той же цикловой подаче избыток воздуха при сгора­ нии становится меньше; давление p h естественно, падает. Прак­

83

тика показывает, что достаточно устранить указанные неполадки, как эти показатели приходят в норму.

Таким образом, только имея уверенность в том, что со стороны воздухоснабжения и уплотнения данного цилиндра нарушений нет, а контрольно-измерительные приборы полностью исправны (это очень важное требование при анализе работы цилиндра!), можно считать, что причиной отклонения показателей рабочего процесса является топливная аппаратура.

Ее неисправность чаще всего проявляется в форсунке, точнее в ее распылителе, условия работы которого очень тяжелы из-за

больших тепловых и механических (гидравлических) нагрузок: за­ висает игла, забиваются механическими примесями или нагаром соп­ ловые отверстия, растрескиваются наконечники сопел. От этого процесс топливоподачи значительно нарушается, вызывая отклоне­ ния параметров процесса сгорания. Замена форсунки, как правило, решает задачу восстановления показателей работы цилиндра. Иног­ да приходится заменять и ТНВД (например, при заклинивании плунжера).

Когда же в таком случае требуется контроль и регулирование топливной аппаратуры?

Дело в том, что в процессе эксплуатации производятся различ­ ные ремонтные работы, связанные с восстановлением или заменой элементов топливной аппаратуры, например кулачной шайбы или ролика толкателя в приводе ТНВД, регулирующих клапанов ТНВД, распылителя и пружины форсунки и т.д. Это — в одном или не­ скольких цилиндрах. Но могут быть и такие работы, как ремонт или замена шестерен и цепей в приводе распылительного вала, перевод дизеля на утяжеленные сорта топлив или просто смена сорта топ­ лива. Эти случаи относятся в равной степени ко всем цилиндрам дизеля.

В указанных примерах требуются контроль и регулирование параметров топливоподачи либо в отдельных, либо во всех ци­ линдрах.

Основными параметрами контроля являются: по ТНВД — угол опережения подачи фнпн и активный ход плунжера h a для режима номинальной нагрузки, а также нулевая подача (^цн = 0; h a =0); по форсунке — давление затяга пружины р ЗПу диаметр сопловых от­ верстий dcо и число работающих (чистых) отверстий.

Метод контроля регулирования ТНВД и фэреунки зависит от их конструктивных особенностей и всегда подробно излагается в Ин­ струкции по техническому обслуживанию дизеля, входящей в комп­ лект технической документации, поставляемой заводом-строителем. Бывают, однако, случаи, когда механики судов модернизируют за­ водскую методику регулирования или предлагают свою, как пра­ вило, более простую.

84

2.11. Контроль регулирования топливных насосов высокого давления

Подготовка к замерам. Перед замерами параметров топливопода­ чи необходимо: закрыть клапаны подвода и отвода топлива на ди­ зеле; спустить топливо из полостей, связанных с насосом; отсое­ динить нагнетательный топливопровод; отключить рычаги связи на­ соса со средствами защиты и регулятором; установить рычаг машин­ ного телеграфа в положение «Вперед», а топливную рукоятку—на отметку номинальной нагрузки; подготовить валоповоротное уст­ ройство (ВПУ); установить линейные индикаторы над плунжером и регулирующими клапанами (в ТНВД клапанного типа); заготовить таблицу замеров.

Так как активный ход плунжера 2 (рис. 2.21, а) определяется действием впускного 3 и перепускного / клапанов, то устанавлива­ ют три линейных индикатора И1У/ / 2, И 3. Методика контроля регули­ рования статических параметров h а , ф н п н » Ф к п н сводится к наблю­ дению за показаниями индикаторов в период нагнетательного хода плунжера. Согласно уравнению (2.1) полный ход плунжера состоит из трех участков, которые и следует зафиксировать по индика­ торам Иг — И ъ.

Вспомогательные графики действия регулирующих клапанов (рис. 2.21, б) наглядно поясняют смысл каждого участка Ь пол. Заштрихованной горизонталью отмечена посадка клапанов; вверх от нее — подъем h клапанов, вниз — зазор S между клапанами и их толкателями. Точка 0 — положение ролика толкателя на цилинд­

ному клапану /, так как действие впускного клапана 3 при всех нагрузках одинаково (ТНВД регулируется концом подачи).

№ 'тгтшг

Рис. 2.21. Схема контроля регулирования клапанного ТНВД

85

Спомощью графиков действия клапанов легко ориентироваться

впоследовательности показаний индикаторов И г — И 3. Для при­ мера рассмотрим операции контроля статических параметров для номинальной нагрузки двигателя ( У Н ~ 8):

опустим плунжер 2 с помощью ВПУ на ЦЧШ. Согласно графи­

кам впускной клапан 3 при этом поднимается на высоту /i3max> а у перепускного- / будет максимальный зазор Slmax;

поставили все индикаторы на нулевое деление, дав предвари­ тельно для индикаторов И± и И 2 слабый натяг (около 0,5 мм), а для

# 3 более сильный (примерно 3 мм), так как впускной клапан 3 с на­ чалом подъема плунжера начинает опускаться, и натягом нужно вы­ брать весь ход клапана ft3max;

включим ВПУ и будем наблюдать только за индикатором Я 3, так как по смыслу регулирования ТНВД его стрелка должна оста­ новиться (точка А на графике клапана 5); в момент остановки стрел­ ки индикатора И г ВПУ нужно выключить;

на индикаторе И 2 снимем ход перепуска h nepH, а по градуиро­ ванному маховику отсчитаем угол опережения фНпн Для данного цилиндра;

включим ВПУ, в ТНВД начнется активный ход плунжера {участок А Б) у поэтому наблюдаем только за индикатором Их (стра-

остановка его стрелки означает выход ролика на ВШ. Зная h neрн и

заводского регулирования. При необходимости подрегулировать ход плунжера ha (с целью изменения давления p t данного цилинд­ ра) используют регулируемое звено 5 толкателя перепускного кла­ пана /. Такое же звено 4 у впускного клапана 3 трогать не следует, чтобы не сбить нулевую подачу.

Контроль нулевой подачи (ha — 0) осуществляют исходя из ус­

только перепуск топлива (см. рис. 2.21, б): вращая вал ВПУ, по­ ставим плунжер на ЦЧШ; топливную рукоятку переведем в поло­ жение «Стоп». Реально оно соответствует не одному У Н = 0, а неко­

86

Рис. 2.22. Схема контроля цикловой подачи в золотниковом ТНВД

Золотниковый ТНВД. Прежде всего заметим, что контроль ре­ гулирования ТНВД золотникового типа принципиально отлича­ ется от контроля ТНВД клапанного типа, поскольку активный ход плунжера в данном случае уже задан вертикальными отрезками меж­ ду его регулирующими кромками (см. ha на рис. 2.22, а).

Для режима номинальной нагрузки активный ход к апом оп­ ределяется на заводе-строителе длиной тяги 2, связывающей зубча­ тую рейку 3 ТНВД данного цилиндра с общим валом /, идущим от поста управления. Рейка через поворотную втулку 4 и крестовину 5 сообщает угловые перемещения плунжеру 6 . В связи с этим конт­

87

индексов УН с данными заводского регулирования при одинаковой нагрузке двигателя.

Если для какого-либо цилиндра индекс УН окажется значитель­ но больше, это значит, что в данном цилиндре с целью выравнива­ ния pi цикловая подача ^ цн была увеличена. Такой факт свидетель­ ствует об износе (потере плотности) прецизионных пар насоса и фор­ сунки.

Контроль нулевой подачи (ha — 0) состоит в проверке положе­ ния рейки ТНВД при рукоятке управления, установленной на «Стоп». Нужно иметь в виду, что в золотниковом ТНВД нулевая подача соответствует не одному, а нескольким положениям рейки (см. участок / на шкале УН). Объясняется это тем, что прорезь 8 на головке плунжера постепенно находит на окно 7 рабочей втулки: сначала она касается окружности окна (см. рис. 2.22, б, а затем за­ нимает положение в центре окна (рис. 2.22, в). Поэтому за весь пе­ риод совмещения перепускного канала 8 и окна 7 активный ход h a~ = 0 . Иначе говоря, нулевая подача фактически начинается раньше, чем рукоятка управления придет в положение «Стоп».

Однако, несмотря на такую гарантию нулевой подачи, могут быть случаи ее нарушения, когда по причине потери плотности плунжерных пар активный ход h aном отдельных секций периодиче­

носят в формуляр технического состояния дизеля. Контроль нуле­

который садится на место практически тотчас же с началом подъе­ ма плунжера от ЦЧШ. Иначе говоря, при таком взаимном положе­ нии Плунжерной пары моменты НПН и НПП совпадают.

П р и м е ч а н и е . Бывают и комбинации обоих вариантов, когда при наличии впускного клапана рабочие окна втулки при Н П П открыты, однако в новых дизелях такие решения не встречаются.

88

нпи

НПП

Рис. 2.23. Схемы контроля угла опережения подачи топлива методом наблю­ дения момента НПН

Практикой выработано много методов контроля угла опере­ жения в золотниковых ТНВД. Условно их можно разделить на две категории: методы наблюдения и методы замера. В первом случае момент НПН фиксируется визуально, например, по страгиванию жидкости в трубке, вспышке лампочки, остановке стрелки маномет­ ра и т.д., во втором — замеряется конкретный установочный пара­ метр, задаваемый заводом-строителем.

Началу работы предшествует подготовка, общие положения которой были изложены ранее. Перечень подготовительных мер за­

достоверность результатов контроля и требования безопасности труда.

Рассмотрим типичные методы наблюдения начала подачи насо­

На нагнетательном штуцере 2 (см. рис. 2.23, а) устанавливают моментоскоп — стеклянную трубку 1 с переходным уплотняющим соединением. Приоткрыв несколько клапан топливоподвода к данцой секции ТНВД, прокачивают ее рычажным устройством, служащим для подъема плунжера 5. После прокачивания контролируемой сек­ ции рычагом или валоповоротным устройством медленно вращают коленчатый вал; плунжер, поднимаясь, вытесняет топливо через ок­ но 4. В момент полного перекрытия окна давление топлива практи­ чески мгновенно поднимает нагнетательный клапан 3, так как жид­ кость в подобных условиях можно считать несжимаемой. Уровень топлива в трубке 1 сдвигается, фиксируя момент НПН.

89

В случае, показанном на рис. 2.23, б, рабочее окно 4 выполняет только функцию отсечки подачи ТНВД, так как в НПП оно пере­ крыто. Над плунжером 5 установлен линейный индикатор 6 Унож­ ка которого удлинена дополнительной штангой 7, упирающейся в торец плунжера. Ролик толкателя в этот момент должен стоять на ЦЧШ. После включения ВПУ стрелка индикатора сдвинется тог­ да, когда ролик коснется профиля выступа кулачной шайбы. Впускной клапан 3 мгновенно садится, фиксируя момент НПН.

Контроль НПН «по свету» исключительно прост (см. рис. 2.23, в). Его рекомендуют эксплуатационники для ТНВД дизелей Бур­ мейстер и Вайн серий 50, 62 и 74 VT2BF. У этого насоса два соосных рабочих окна 4 во втулке. Отдав заглушку и фланец топливоподвода, устанавливают лампочку 8 против одного из окон, а через другое наблюдают за сужением луча света при подъеме плунжера. Исчез­ новение луча свидетельствует о полном перекрытии окон, т. е. о мо­ менте НПН.

В случае, показанном на рис. 2.23, г, для контроля НПН приспо­ соблен специальный ручной насос 9 с манометром 10 на давление 0,5— 1 МПа. Из данной секции насоса удален нагнетательный кла­ пан. С помощью ВПУ или рычага вращают коленчатый вал и опу­ скают ролик толкателя плунжера на ЦЧШ. Продолжая вращение вала, прокачивают рабочую полость ТНВД равномерным движени­ ем рукоятки насоса 9 . Когда плунжер начнет перекрывать рабо­ чее окно втулки, давление прокачивания возрастает. Резким движе­ нием рукоятки поднимают давление и наблюдают за опусканием стрелки манометра: в момент НПН она остановится (метод предло­ жен и внедрен старшим механиком С. Моргенштерном в Мурман­ ском морском пароходстве).

На нагнетательный штуцер секции ТНВД установлен электрогидравлический датчик (предложен ст. механиком М. И. Григорье­ вым в Балтийском морском пароходстве), состоящий из корпуса 16, мембранной диафрагмы 14, электроконтактов / / , сети с сигналь­ ной лампочкой 12 и клапана 15. После установки на ТНВД внут­ реннюю полость датчика прокачивают через клапаны 15 с целью уда­ ления воздуха. Нагнетательный клапан 3 с пружиной можно оста­ вить на месте, так как для давления порядка 1,5—2 МПа (затяг пружины клапана) топливо можно считать несжимаемым, иначе го­ воря, клапан 3 открывается практически мгновенно, когда плун­ жер перекрывает рабочее окно 4. Подъем давления в момент НПН передается диафрагме 14, которая поднимет шток 13 замыкателя, и вспышка лампочки зафиксирует НПН.

Рассмотренные методы контроля угла опережения (рНин имеют определенное преимущество в том смысле, что позволяют непо­ средственно отсчитать момент НПН в градусах ПКВ. Однако в це­ лом метод наблюдения пригоден лишь для вспомогательных дизе­ лей, имеющих относительно небольшие массы элементов движения.

90