ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Конструкции топливной аппаратуры высокого давления.

Топлизная аппаратура малооборотных двухтактных крейцкопфных дизелей
В малооборотных дизелях в основном устанавливают топливные си­стемы раздельного действия, автономные для каждого цилиндра.
Сравнительно часто используют разветвленные системы высокого давления, в которых ТНВД каждого цилиндра подает топливо к двум или трем форсункам, установленным на этом же цилиндре.

Ниже представ­лена конструкция топ­ливной системы вы­сокого давления ма­лооборотного крейц- копфного двухтактно­го дизеля 6ДКРН 26/98, выпускаемого ОАО «Брянский ма­шиностроительный завод» по лицензии фирмы MAN-B&W.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиТопливный насос высокого давления золотникового типа с регулированием по концу подачи пока­зан на рис. 3.47.
Основные параметры топливной аппаратуры представлены в табл. 3.3.
Кулачковая шайба насоса имеет вогнутый симметричный профиль, вследствие чего в двухтактном реверсивном дизеле с кпапанно-щелевой схемой газообмена стало возможным разместить кулачковые шайбы на­сосов и выпускных клапанов на одном распределительном вале.
К верхней части корпуса насоса 14 шпильками крепится крышка 7. Втулка плунжера 12, проставка 10 и крышка соединены болтами, которые расположены через равные интервалы для уменьшения деформации втул­ки плунжера 12. Два направляющих кольца 4, установленных соответствен­но между крышкой 7 и проставкой 10, проставкой и втулкой плунжера 12, обеспечивают правильное расположение деталей в корпусе насоса 14.
Нижняя часть корпуса втулки плунжера центрируется в отверстии корпуса насоса. Кольцо 13, установленное в канавке с внешней стороны втулки плунжера, служит уплотнением между корпусами. Для обеспече­ния плотности соприкасающихся поверхностей крышки, проставки и втулки плунжера притираются. В проставке выполнено седло для нагру­женного пружиной 6 золотникового клапана 5. Топливо поступает в над- плунжерное пространство через радиальные каналы в проставке 10.
Между крышкой 7 и корпусом насоса 14 установлен ряд прокладок 8. При изменении их числа опускается или поднимается втулка плунжера 12 относительно плунжера 1. Таким образом, изменяются момент начала впрыска топлива и максимальное давление сгорания в цилиндрах дизе­ля. Одна прокладка изменяет давление на 0,25 МПа.


  1. Таблица 3 3

Основные параметры топливной аппаратуры МОД, выпускаемых ОАО «Брянский машиностроительный завод»


Параметры

ДКРН
26/98

ДКРН
35/105

ДКРН
42/136

ДКРН
60/229

ДКРН
60/195

Цилиндровая мощность Nu кВт

365

559

995

2044

1920

Частота вращения коленчатого вала п, мин1

250

200

176

105

123

Удельный расход топлива. де, г/(кВт ¦ ч)

177

173,7

177

172,7

174

Цикловая подача, дц, г

4,3

8,1

16,7

56

45,3

Способ регулирования ТНВД Охлаждение форсунки Диаметр dn и ход плунжера
^тах* ММ

25; 34,6

КП+ +Vit* топливом
32; 39,5

42; 45,5

63; 65,3

57; 65,3

Давление начала впрыскивания Р0, МПа

30+«

30+2,5

30+2-5

30+2-5

30+2.5

Диаметр dM и ход иглы
^тах

12,5;1,6

12,5;1,6

12,5; 1,6

17; 1,75

17; 1,75

Количество ic и диаметр dc. (в мм) распыливающих отверстий распылителя

5; 0,5

5; 0,67

4; 0,9

4; 1,35

6; 1,02

Наружный DT и внут - ренний dT диаметры, длина LT. топливопрово -

11; 4; 1015 или

И; 4;

14; 4,5;

24; 8;

24; 8;

да высокого давления, мм

8;3;800

1070

946

2500

2500

Примечание:
*Kn+VIT - регулирование цикловой подачи топлива ТНВД по концу подачи с систе­мой, изменяющей начало впрыска.
В корпусе втулки плунжера расположены два отсечных отверстия, ко­торые закрываются и открываются при движении плунжера. Это, в соче­тании с поворотом плунжера, осуществляемым поворотной втулкой 2, служит для регулирования количества топлива, впрыскиваемого в ци­линдр. Напротив отсечных отверстий в корпусе насоса установлены две пробки 11. Струя топлива, вытекающая через отсечные отверстия в конце хода подачи топлива, направлена в эти пробки. При эрозионном повреж­дении их можно заменить.
Плунжер насоса снабжен направляющим буртом, который переме­щается в пазу поворотной втулки 2. Нижним торцом он опирается на пяту корпуса толкателя.
Поворотная втулка 2 вращается в нижней части корпуса насоса 14. Ее зубчатый венец входит в зацепление с зубчатой рейкой 75. Венец и рейка


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.47. Насос топливный МОД: 1 ~ плунжер; 2 - втулка поворотная; 3 - дроссель; 4 - кольцо; 5 - клапан; 6 ~ пружина; 7 - крышка; 8 ~ прокладка; 9 ~ кольцо уплотнительное; 10 ~ проставка; 11 ~ пробка; 12 - втулка плунжера; 13 - кольцо уплотнительное; 14 ~ корпус насоса; 15 ~ рейка; 16 ~ указатель индекса

маркируются рисками, чтобы обеспечить правильную сборку деталей по­сле разборки. Зубчатая рейка связана с отсечным механизмом через пру­жинное соединение. Поэтому при заедании плунжера одного из топлив­ных насосов отсечной механизм не блокируется для остальных.
Топливо в насос высокого давления подается по трубе от топливо­подкачивающего насоса через верхнее фланцевое соединение на корпу­се и частично отводится через дроссель 3, установленный с другой сторо­ны корпуса. Такая циркуляция нагретого топлива в насосе обеспечивает его прогрев перед пуском и во время остановки двигателя. Подогретое топливо поступает в кольцевую проточку в корпусе насоса, затем через


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
ется впрыск топлива через форсунки до тех пор, пока наклонные отсечные кромки плунжера не откроют отсечные отверстия.
После этого топливо отводится через две канавки на поверхности плунжера и отсечные отверстия.
Регулировка максимального давле­ния сгорания производится смещением в окружном направлении топливных шайб (грубая регулировка) или изменением числа регулировочных прокладок (тонкая регулировка).
При реверсировании дизеля необхо­димо реверсировать привод топливных насосов. Для реверса насоса изменяется положение ролика-толкателя относитель­но кулачка, рис. 3.48. Левая схема пока­зывает положение ролика при работе ди­зеля на передний ход, а правая - при ра­боте на задний ход. Топливный насос с си-
Рис. 3.49. Топливный насос с системой реверсирования дизелей серии L-MC


стемой реверсирования пока­зан на рис. 3.49. Изменение углового положения толкателя осуществляется посредством тяги, связанной с пневматиче­ским реверсивным механиз­мом.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиУстройство форсунки по­казано на рис. 3.50.
Работа форсунки пред­ставлена на рис. 3.51.
В закрытом состоянии пружина С прижимает иглу В к коническому седлу в корпусе клапана А, и топливо циркули­рует через отверстие в верхней части иглы. Когда давление топлива превышает 2 МПа, иг­ла поднимается. При этом от­верстие закрывается. Впрыск топлива происходит, когда давление топлива преодоле­вает усилие пружины и подни­мает иглу F. Это давление за­висит от размеров деталей. Для его повышения примерно на 5 МПа допускается устанав­ливать дополнительное коль- 6 ~ кольцо; 7 - пружина; 8 ~ винт; 9 - кольцо; цо 6 (см. рис. 3.50).

  1. - фланец; 11 ~ кольцо; 12 - штифт; 13 - кла-                 Когда дизель не работает

пан невозвратный; 14 ~ пружина; 15 - штифт (положение I), подогретое
топливо подается топливопод­качивающим насосом через топливный насос на форсунки.
В каждой из форсунок оно проходит через контрольное отверстие фланца к невозвратному клапану, игла которого отключает поток к рас­пылителю. Пространство вокруг конического седла иглы заполнено топ­ливом, но его давление недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и поднять иглу.
Топливо проходит через отверстие в верхней части иглы клапана в на­ружную полость вокруг невозвратного клапана и в полость вокруг пружи­ны, откуда через отверстие оно поступает в корпус форсунки и далее на слив через боковое отверстие фланца.
У работающего дизеля, когда давление топлива в начале хода подачи топливного насоса (положение II), достигает приблизительно соответству-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.51. Работа форсунки: А ~ корпус клапана; В - игла; С ~ пружина; D - упор;
Е - корпус распылителя; F - игла

ющего усилия пружины невозвратного клапана, игла В поднимается и прижимается к упору D. При этом циркуляционное отверстие закрывается, и топливо поступает в полость вокруг седла иглы F корпуса распылителя Е.
Когда давление топлива достигает давления открытия форсунки (по­ложение III), игла поднимается, и топливо через сопло впрыскивается в цилиндр.
После завершения подачи топлива топливным насосом давление па­дает, и игла распылителя прижимается к седлу пружинами, а затем и иг­ла клапана. Впрыск прекращается, и топливо начинает снова циркулиро­вать через невозвратный клапан.
Если по какой-то причине игла застрянет в корпусе распылителя, то невозвратный клапан не даст подкачивающему насосу во время останов­ки дизеля нагнетать топливо через сопло в цилиндр.

Топливный насос высокого давления дизелей SMC-C «зонтичного» типа индивидуальный для каждого цилиндра и установлен на корпусе толкателя над соответствующей цилиндру секцией распределительного вала (рис. 3.52 и 3.53).
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиКвадратное основание корпуса топливного насоса имеет канавку для сбора протечек топлива, которое затем отводится через дренажную трубку.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3.52. ТНВД(а) и ТНВДс толкателем (б). 1 ~ впускной клапан; 2 ~ трубопровод высокого давления; 3 ~ подвод топлива; 4 - втулка плунжера; 5 - плунжер; 6 ~ рейка плунжера; 7 ~ отвод циркулирующего топлива; 8 ~ толкатель; 9 - перепускной клапан


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3,53. Топливный насос дизеля S50MC ~ С (продолжение см. на след, стр.):
1 - шпилька; 2 ~ гайка; 3 - пробка; 4 - прокладка; 5 ~ пробка; 6 - прокладка;
7 - штифт; 8 ~ крышка; 9 - пробка; 10 ~ рейка плунжера; 11 - втулка поворотная;
12 ~ штифт; 13 ~ корпус насоса; 14 ~ прокладка; 15 - прокладка; 16 ~ пробка; 17 - винт; 18 ~ кольцо уплотнительное; 19 - кольцо; 20 ~ плунжер; 21 - крышка; 22 ~ штифт;

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели23 - кольцо уплотнительное; 24 ~ штифт;
25 ~ кольцо опорное; 26 ~ кольцо уплотнительное; 27 - кольцо опорное;
28 ~ втулка плунжера; 29 ~ втулка; 30 ~ втулка; 35 31 - шнур; 32 ~ гайка; 33 - дроссель; 34 - винт; 35 ~ болт; 36 - кольцо; 37 - манжета;
38 ~ пружина; 39 ~ втулка направляющая;
40 - манжета; 41 - корпус всасывающего клапана; 42 - шпиндель всасывающего клапана; 43 - пружина; 44 - втулка;
45 ~ кольцо коническое; 46 ~ кольцо



уплотнительное; 47~корпус перепускного клапана; 48 - демпфер перепускного клапана; 49 ~ кольцо уплотнительное; 50 - поршень перепускного клапана; 51 - фланец; 52 - винт

В основании имеется зубчатая рейка 10 топлива, которой регулирует­ся количество топлива, подаваемое насосом в цилиндр двигателя через поворотную втулку 11.
Верхняя часть корпуса насоса 13 закрывается верхней крышкой 21, которая включает в себя перепускной и всасывающий клапаны. Крышка крепится к корпусу шпильками 1 и гайками 2, установленными на корпус насоса Установочный штифт 24 обеспечивает правильное расположение деталей.
Между крышкой и корпусом устанавливаются прокладки 14. Изме­няя число прокладок, можно регулировать давление газов в камере
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателисгорания (см. раздел 4).
Топливо поступает через фланцевое соеди­нение на передней сто­роне корпуса насоса. На фланце задней стороны корпуса или в трубе по­дачи топлива встроен демпфер, который нейт­рализует удар, возника­ющий при открытии от­сечных отверстий в кон­це каждого поступатель­ного хода.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиДемпфер (рис. 3.54) состоит из цилиндра и плунжера, нагруженного пружинами, который пе­ремещается назад при поступлении топлива из камеры подачи в прост­ранство вокруг втулки насоса.
В корпусе насоса на­против отсечных отвер­стий втулки установлены две винтовые пробки 5. Струи топлива, выходя щие из отсечных отвер­стий в конце хода подачи, ударяются в эти пробки, которые можно заменить после того, как они будут повреждены эрозией.


Плунжер насоса установлен внутри втулки 28 и отшлифован с высо­кой точностью, чтобы образовать маслонепроницаемое уплотнение. Втулка и плунжер насоса составляют единый комплект, и их не следует за­менять по отдельности.
При перемещении плунжера во втулке, отсечные отверстия во втулке открываются и закрываются. Эта операция, наряду с поворотом плунже­ра, осуществляется регулирующим приводом и обеспечивает изменение количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.
Плунжер насоса имеет направляющий блок, который перемещается в шпоночной канавке поворотной втулки. Плунжер нижней частью опира­ется на упорный диск штыкового замка в шейке толкателя. Зазор, равный примерно 0,1 мм, между основанием плунжера и толкателем обеспечи­вает возможность поворота плунжера в толкателе.
Поворотная втулка имеет зубчатый венец для зацепления с зубчатой рейкой в основании корпуса насоса. Зубчатый венец и зубчатая рейка маркируются рисками, при помощи которых эти детали могут быть точно установлены по отношению друг к другу после демонтажа. Зубчатая рей­ка связана с регулирующим приводом двигателя через пружинное соеди­нение. Вследствие этого при заедании плунжера насоса привод для уп­равления остальными топливными насосами не блокируется
Перепускной клапан установлен на верхней крышке насоса. Клапан состоит из поршня 50, который соединен с пневматической (электричес кой) системой двигателя. В случае срабатывания системы защиты или сис­темы сигнализации топлива (дополнительный вариант) или когда действу­ет сигнал СТОП, сжатый воздух направляется к верхней части поршня, за­ставляя поршень вместе со стержнем перемещаться вниз и открывать вса­сывающий клапан, и тем самым происходит перепуск топлива к форсунке За все время работы перепускного клапана топливо возвращается в корпус насоса через сверления в корпусе насоса, и впрыскивание топли­ва не происходит.
Топливо подается к насосу по трубке на передней стороне корпуса от циркуляционного насоса, приводимого электродвигателем.
Давление поддерживается постоянным при помощи перепускного клапана, который располагается между топливной магистралью подачи топлива к насосам и трубопроводам обратного потока. Топливный насос и форсунки сконструированы с учетом циркуляции подогретого топлива, что поддерживает насос и форсунки в нагретом состоянии во время сто­янки двигателя и между впрысками топлива.
Впрыск топлива. Во время хода всасывания, пружинный всасываю­щий клапан открывается и камера заполняется топливом. Как только плунжер перекроет отсечные отверстия при ходе вверх во втулке, начина­ется впрыск топлива через форсунки.
Впрыск продолжается до тех пор, пока отсечные отверстия не откроют­ся косыми отсечными кромками плунжера, после чего топливо проходит через отверстия в верхней части плунжера и отсечные отверстия втулки.
Привод топливного насоса. Корпус толкателя, в который входят топливный насос, привод выпускного клапана и индикаторный привод, объединяется с отсеком приводов (рис. 3.55).


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.55. Привод топливного насоса высокого давления: 1 - толкатель; 2 - корпус толкателя; 3 ~ спиральные пружины; 4 - зонтичное уплотнение от топлива

На реверсивных двигателях толкатель каждого топливного насоса включает в себя реверсивное звено углового перемещения.
Топливный насос приводится от кулачка распределительного вала. Движение передается через толкатель на плунжер во втулке корпуса топ­ливного насоса, который трубами высокого давления соединен с форсун­ками, установленными на крышке цилиндра. Толкатель прижимается вниз двумя спиральными пружинами, расположенными между толкателем и основанием насоса, таким образом, ролик толкателя следует за профилем кулачка распределительного вала. Корпус насоса крепится к корпусу рас­пределительного вала двумя шпильками и гайками.
Резьбовая часть шпилек выполнена удлиненной, что облегчает по­степенное ослабление пружины толкателя при разборке узла.
Плунжер опирается на упор в шейке толкателя и закрепляется к тол­кателю штыковым замком. Сам толкатель защищен от проворачивания посредством направляющего блока, установленного во втулке корпуса.
Верхняя часть шейки толкателя находится внутри корпуса насоса и ос­нащена крышкой, которая устанавливается на уплотнительное устройство.

Эта крышка вместе с уплотнительной втулкой, которая установлена в корпусе насоса, образует лабиринтное уплотнение для предотвращения

попадания топлива в систему смазки.
Специальное приспособление, которое поднимает ролик толкателя отдельно от топливного кулачка, предусмотрено поставкой. Приспособ­ление должно быть установлено на верхней крышке насоса, когда будет снят перепускной клапан.
Реверсивный механизм. Реверсирование достигается путем пере­мещения ролика в приводном механизме топливного насоса каждого ци­линдра. Звено, соединяющее толкатель и ролик, снабжено реверсивным рычагом, а осевой стержень устанавливается на верхнем конце реверсив­ного рычага. Осевой стержень перемещается в реверсивной направляю­щей, соединенной с пневмоцилиндром. Звено само запирается, как в по­ложении ВПЕРЕД, так и НАЗАД без воздействия внешних сил. Каждый ци­линдр реверсируется отдельно, а реверсивный механизм запускается с помощью сжатого воздуха.
Топливные трубы высокого давления. Все трубы высокго давления (рис. 3.56) в системе оборудованы гибкими рукавами, армированными стальной проволокой или защитной наружной трубой. Пространство между трубой и защитным шлангом через сверления во фланцах соединено с дренажным отверстием в крышке насоса.
Сигнализация протечек топлива. Каждый топливный насос с по­мощью отводной трубки соединен с общим сливным баком, в котором установлено реле уровня. Сливной бак оборудован перепускным клапа­ном, в нижней части которого имеется маленькая сливная трубка, откуда небольшие протечки выводятся наружу, не действуя на реле уровня.
В случае трещин в трубопроводах или при больших протечках в сис­теме, проходное сечение упомянутой трубки недостаточно для отвода возросшего количества топлива, и уровень топлива в сливном баке ста­новится достаточным для работы перепускного клапана. Возросший уро­вень топлива приводит к подаче сигнала от реле уровня.
Сливные трубы каждого топливного насоса могут быть подсоедине­ны к мембранному клапану, который выдает сигнал и приводит в дейст­вие перепускной клапан для того, чтобы остановить поток топлива от со­ответствующего насоса.
Форсунка дизеля S50MC-C (рис. 3.57) состоит из фланца 19, соеди­нительной гайки 2, корпуса 4, сопла 10. В корпусе форсунки имеются не­возвратный клапан с комбинированным иглой-кпапаном 16, упорный шпиндель 15, проставки 9 и 11 и распылитель 10.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.56. Топливные трубы высокого давления

Распылитель состоит из корпуса клапана 6, шпинделя 8 с иглой 7 и собирается на тугой посадке. Игла прижимается к коническому седлу рас­пылителя под воздействием упорной пружины 13. Давление на пружину передается через шлифованную пяту. Упорная пружина 13 определяет давление открытия клапана
Когда форсунка устанавливается в крышке цилиндра, детали стяги­ваются между собой усилием затяжки гаек через фланец, невозвратный клапан, упорный шпиндель, распылитель, сопло и корпус форсунки. Этим усилием они прижимаются к крышке цилиндра.
Дополнительно может быть вставлен диск для повышения давления открытия на 3 МПа.
Невозвратный клапан 16 состоит из корпуса, упора, иглы и пружины. Невозвратный клапан собирается в тугой посадке. Игла прижимается пружиной к коническому седлу внутри невозвратного клапана. В этом по­ложении головка иглы открывает отверстие, предназначенное для цирку­ляции в упоре.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиРис. 3.57. Форсунка дизеля S50MC-C.

  1. ~ кольцо; 2 ~ накидная гайка; 3 - штифт; 4 ~ корпус; 5 - сопловый наконечник распылителя; 6 - корпус клапана; 7 ~ игла распылителя; 8 ~ шпиндель; 9 - проста­вок; Ю - распылитель; 11 - -проставок; 12 - тарелка пружины; 13 - пружина;

14 ~ дополнительный диск; 15 - упорный шпиндель; 16 ~ невозвратный клапан;

  1. ~ пружина; 18 ~ штифт; 19 - фланец форсунки; 20 и 21 - уплотнительные кольца

Конструктивные изменения в топливной аппаратуре дизелей с большим диаметром цилиндра
Конструкция топливной аппаратуры двигателей К80.90МС-С МК5 и МК6 была изменена в нескольких зонах. Диаметр плунжера топливного насоса и уклон кулачной шайбы были увеличены для соответствия увели­ченной мощности и измененного (с двух на три) количества форсунок.
Уплотнение зонтичного типа под топливным насосом увеличило мас­су толкателя. Жесткость пружины толкателя топливного насоса была уве­личена с целью защиты толкателя от скачка на кулачок. Более того, попе­речная направляющая втулка вокруг шейки толкателя, введенная для ми­нимизации риска образования задиров между плунжером топливного насоса и втулкой придала толкателю поперечную жесткость.
В эксплуатации двигателей с большим диаметром цилиндра (90 и 80 см) имели место кавитационные повреждения верхней части плунжера ТНВД, вызванные захлопыванием пузырьков в топливе вблизи поверхнос­ти плунжера сразу после закрытия отсечных отверстий во втулке плунжера.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФакторами, влияющими на кавитацию, являются скорость потока в отсечных отверстиях, время закрытия отверстий, давление и вязкость топлива. Кавитационные повреждения на плунжере уже наблюдались во время работы с использованием дизельного топлива. Расчеты и испыта­ния показали, что введение разгрузочной канавки на верхней части плун­жера позволило исключить кавитационные повреждения (рис. 3.58).


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3.58. Плунжер топливного насоса с разгружающей канавкой и увеличенной поверхностью скольжения: а) старая конструкция; 6) новая конструкция

При движении плунжера вверх топливо вытесняется из отсечных ко­нусных отверстий с большой скоростью. Когда плунжер закрывает отсеч­ные отверстия, инерция топлива создает низкое давление у поверхности плунжера.
Введение двух дополнительных синхронизирующих отверстий во втулке плунжера (рис. 3.59) позволило существенно снизить скорость по­тока топлива в отсечных отверстиях за счет увеличения площади отверстия.
Кроме того, синхронизирующие отверстия снабжены диафрагмой, чтобы давление у поверхности плунжера поддерживалось относительно
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателивысоким.
Количество форсунок. В МОД количество форсунок зависит от диаметра цилиндра и состав­ляет 2-3 на один ци­линдр.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиТри форсунки устанавливаются в крышку цилиндра на двигателях с боль­шим диаметром ци­линдра, что приво­дит к лучшему рас­пределению тепла и общему сокращению уровня максималь­ных температур. Кроме того, снижена вероятность появле­ния кавитации внут­ри направляющей шпинделя форсунки благодаря уменьше­нию потока топлива через каждую фор­сунку.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиРазвитие кон­струкции форсу­нок. Повышение среднего эффектив­
ного давления на современных МОД обеспечивается повышением цик ловой подачи топлива, а, следовательно, увеличивается площадь сече ния потока через форсунку, что ведет к увеличению объема мешочка в распылителе форсунки. В результате больше топлива из объема «мешоч­ка» попадает в камеру сгорания и способствует эмиссии дыма и несгорев­ших углеводородов, а также увеличивает отложения в самой камере сго­рания.
В связи с этим фирма MAN-B&W разработала новые распылители форсунки «Mini Sac» и «Slide», см. рис. 3.60.
Стандартная конструкция распылителя имеет большой объем «ме­шочка». Форсунка с распылителем «Mini Sac» включает в себя обычное коническое седло шпинделя, а также золотник внутри распылителя. В конструкции «Mini Sac» условия потока вблизи отверстий сопла анало­гичны условиям потока в обычном (стандартном) распылителе, но суще­ственно меньший объем «мешочка» (всего = 15% от объема «мешочка» в стандартном распылителе) оказывает положительное влияние на чистоту камеры сгорания.
На рис. 3.60, (в) представлена новая конструкция распылителя фор­сунки золотникового типа, в которой практически отсутствует проблема объема «мешочка». Эта золотниковая форсунка вводится в качестве стан дарта. Ее основными преимуществами является снижение эмиссии NOx, СО, дыма и несгоревших углеводородов, существенное уменьшение отло­жений на деталях КС.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Vmeu — 1690 мм^ Standard

Vmemj = 520 мм^ Mini Sac

Vmeiu =0

Slide

Рис. 3.60. Конструкции распылителей форсунки МОД. а - стандартная; б ~с уменьшенным объемом; в - золотниковая


Всасывающий клапан топливного насоса. На двигателях 80-90МС наблюдались колебания максимального давления ртах и не­удовлетворительная работа системы VIT. Топливный насос является бо­лее чувствительным при высоком индексе VIT, поскольку время, которое необходимо плунжеру для достижения отсечных отверстий, в этом слу­чае меньше, т.е. время закрытия, имеющееся у всасывающего клапана, меньше.
Поэтому всасывающий клапан был изменен (рис. 3.61).
Введение фаски увеличило поверхность на золотнике на 264 мм2, а следовательно, и усилие, действующее на золотник, на величину 185 Н, что обеспечило быстрое закрытие всасывающего клапана.
Система отключения цилиндров. При низких нагрузках традици­онной проблемой является загрязнение двигателя вследствие нерегуляр­ного впрыска и распыления, что ведет к неполному сгоранию.
Нерегулярный впрыск может быть вызван «качанием» регулятора и (или) большими зазорами в соединениях системы управления рейкой топливного насоса. В любом случае эффект состоит в том, что топливные насосы при работе в зоне, очень близкой к минимально возможной по­даче топлива, могут иногда иметь, а иногда не иметь достаточного индек­са для впрыска топлива.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиПосредством введения системы, в которой примерно половина ци линдров отключается на малых оборотах, впрыск в оставшихся в работе цилиндрах значительно улучшается, что обеспечивает стабильное сгора­ние и, следовательно, устойчивую работу и поддержание на минимуме эмиссии частиц в диапазоне малых обо­ротов.
Чтобы избежать скопления чрез мерного количества смазочного масла в цилиндрах, которые временно выводят ся из работы, отключение осуществляет­ся путем переключения между двумя группами цилиндров, что позволяет сжигать избыток смазочного масла и поддерживать одинаковую термичес­кую нагрузку на всех цилиндрах.
Переключение с одной группы ци­линдров на другую осуществляется на временной основе. Разделение на группы выполняется для того, чтобы сократить количество действующих цилиндров на­половину и добиться по возможное™ наиболее ровного порядка вспышек.
Чтобы обеспечить безопасный пуск. Рис. 3 61 Всасывающий клапан- система отключения цилиндров блоки- 1 ~ исходная конструкция;

  1. -улучшенная конструкция

руется в течение пускового периода до тех пор, пока работа двигателя стабил изи руется.
Система эксплуатировалась более года на ряде двигателей 11К90МС-С и обеспечивала стабильную эксплуатацию на режимах до 13 мин1 (МДМ достигается при 104 об/мин).
Аккумуляторные топливные системы МОД
Ведущие дизелестроительные фирмы MAN-B&Wu Sulzer ведут широ­кие исследования по применению аккумуляторных топливных систем вы­сокого давления с электронным управлением впрыска в МОД. Фирма MAN совместно с фирмой Bosch предварительно провели исследования на четырехтактном дизеле для выяснения влияния электронного управле­ния впрыском на работу двухтактного судового дизеля, а также насколько точно и надежно может такое управление, в комбинации со вспомогатель­ной гидросистемой, повлиять на эксплуатационные показатели дизеля.
Вначале давление в системе подачи топлива создавалось, как обыч­но, индивидуальными топливными насосами, приводимыми от общего распределительного вала дизеля, но топливо подавалось в общий акку­мулятор, откуда оно подводилось к форсункам с электронным управле­нием. На этом этапе было установлено, что электронная система обеспе­чивает проектные предположения, скорость процесса регулирования ис­ключительно высока, вспомогательная гидросистема работает безу­пречно. Полученные данные были использованы на последующих опыт­ных образцах дизелей, где индивидуальные насосы были заменены дву­мя соответствующей производительности, приводимыми от двухкулач­кового вала.
Общее расположение аппаратуры на двухтактном дизеле (МОД) фирмы MAN показано на рис. 3.62. Схема форсунки предоставлена на рис. 3.63. Каналы, по которым поступает топливо, обозначены черным цветом.
По сигналу, поступающему от датчика управления началом впрыска, переключающее устройство 1 сервосистемы сообщает канал В гидросис­темы со сливом; давление масла падает, под действием давления топли­ва открывается клапан 3, и топливо поступает в распылитель. Одновре­менно или с малым запаздыванием давление масла по каналу А переда­ется на сервопоршень 5 иглы, которая поднимается, преодолевая давле­ние топлива. Для закрытия форсунки процессы в системе гидроуправле­ния протекают в обратном порядке. Давление топлива передается на пор­шень 4, опуская иглу. Переключающее устройство обеспечивает управле­ние процессом впрыска даже при зависании иглы.

Дальнейшие усовершенствования касались оптимизации работы ре­гулятора для достижения минимального расхода топлива по всему полю характеристик дизеля. При этом регулированию подвергались: момент начала впрыска, среднее давление впрыска и изменение давления в про­цессе впрыска.


Рис. 3 62. Расположение аппаратуры на МОД: 1 - датчик частоты вращения;

  1. Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели~ датчик, фиксирующий угловые положения коленчатого вала, 3 - к датчику давления топлива, подаваемого насосами; 4 ~ электронный регулятор; 5 - электро­проводка управления начала впрыска;

б ~ электропроводка датчика давления в аккумуляторе; 7 - аккумулятор топлива,

  1. - штуцер присоединения гидросистемы;
  2. ~ нагнетательные трубопроводы от аккумулятора к форсунке; 10 - форсунка с электронным управлением и вспомогательной гидросистемой;
  3. ~ нагнетательные трубопроводы к аккумулятору топлива; 12 - топливный насос высокого давления


Работающая электронная система впрыска обеспечивает почти мгно­венное изменение давления топлива в форсунке при ее открытии и за­крытии, что позволяет сократить продолжительность впрыска. На рис 3.64 показано изменение давления топлива перед распылителем форсун­ки - штриховыми линиями для обычной форсунки и сплошными - для

форсунки с электронным управлением, при полной и 25%-ной нагрузке дизеля и минимальных де. Угол ф является неэффективным участком впрыска.
При обычном, механически управляемом впрыске, для каждой вин­товой характеристики устанавливается различное изменение максималь­ного давления впрыска, в зависимости от нагрузки. При электронном уп­равлении оказывается возможной одна зависимость (сплошная линия) давления впрыска от нагрузки.


Ne= 100%

 

МПа
70.0
50.0
30.0
10.0

 

Ne= 25%

 

МПа
50.0
30.0
10.0

  

 



Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели—J ф U-
Начало Конец впрыска впрыска



Рис. 3.64. Изменение давления топлива перед распылителем форсунки:
Исследования показали, что давление в аккумуляторе, обеспечиваю­щее минимальные де., должно уменьшаться при снижении Ne. Так как ве­личина Ne пропорциональна частоте вращения, длительности впрыска и давлению топлива, все эти величины введены в программу работы элек­тронного регулятора, что позволяет оптимизировать любую точку поля характеристики дизеля. Понижение давления впрыска необходимо для оптимизации де. на малых Ne.
На рис. 3.65 представлена принципиальная схема аккумуляторной топливной системы фирм MAN и «Роберт Бош» с электронным управле­нием.
Электронный контроллер всей системы является микрокомпьютерным комплексом, перерабатывающим заданную последовательность операций при пуске, реверсе и работе дизеля. Он также выполняет функции регуля­тора частоты вращения во всем диапазоне эксплуатационных режимов.
Функции дозирующего устройства осуществляет форсунка с установ­ленным на ее корпусе сервоклапаном, имеющим электрогидравлический исполнительный механизм.
Идеальное дозирование в сочетании с оптимальной вариацией па­раметров впрыска за счет отработанной программы дало возможность фирме MAN уменьшить удельный расход топлива на частичных нагруз­ках в среднем на 5 г/кВтч на ряде МОД.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



фильтр обеспечивал надежность при нормальной эксплуатации и подтвер­дил стабильную работу при весьма умеренной частоте самоочистки.
Как побочный эффект, общая чистота всего системного масла в дви­гателе стала значительно выше, чем при обычном случае, и способство­вала более низким уровням износа деталей двигателя, смазываемых си­стемным маслом. Очищенное масло пригодно для использования в гид­росистеме.
Система впрыска топлива. Объединенная система сервомасла, ис­пользующая в качестве рабочей среды холодное, чистое смазочное мас­ло, приводит насос впрыска топлива. Каждый цилиндровый блок снаб­жен аккумулятором сервомасла для обеспечения достаточной устойчи­вой подачи сервомаслах, согласно требованиям системы впрыска и для исключения опасных колебаний давления в присоединенной системе труб сервомасла.
Перемещение плунжера контролируется быстродействующим про­порциональным управляющим клапаном NC фирмы Curtise Wright Drive Technology GmbH (прежде известным под названием SIG Antriebstechnik) из Швейцарии.
Клапан ТС управляется от электродвигателя, который получает входные данные от блока управления (т.е. локального компьютера) - каждый цилиндр оснащен одним таким компьютером.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиКлючевые составляющие системы имеют проверенную надежность.
Второе и третье поколения насосов имеют существенно более простую кон­струкцию (рис. 3.67) и меньшие габа­риты.
Основной особенностью новой конструкции насоса третьего поколе­ния является его способность работать на тяжелом топливе. Плунжер насоса оснащен усовершенствованной зонтич­ной конструкцией для защиты системы смазочного масла от проникновения тяжелого топлива Начало и конец хода плунжера контролируются быстродей­ствующим гидравлическим клапаном NC (см. рис. 3.66), который управляет­ся компьютером.
Система впрыска топлива способна выполнять все целесообразные виды впрыска, необходимые для работы ди­зеля. Система может исполнять функ­ции как системы одиночного впрыска,


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.67. Конструкция топливных насосов с гидроприводом. 1 - первая конструкция;
2 - вторая конструкция; 3 ~ последняя конструкция

так и системы предвпрыска с высокой степенью свободы модуляций, впрыска в отношении полноты впрыска, фаз, продолжительности давле­ния, двойного впрыска и т.д. Некоторое количество моделей впрыска бу­дет храниться в компьютере и выбираться системой управления так, что­бы работа двигателя протекала с оптимальными характеристиками впры­ска на режимах от самой малой нагрузки до перегрузки, так же как и на ходе назад и при аварийной остановке. Переключение от одной из храня­щихся моделей впрыска к другой может быть выполнено в период време­ни между двумя последовательными впрысками.
Некоторые примеры возможностей системы впрыска топлива пока­заны на рис. 3.68. Испытания двигателя с такими моделями показали, что типы «прогрессивного впрыска» являются наилучшими в отношении рас­хода топлива. Тип «двойного впрыска» дает несколько более высокий расход топлива, но эмиссия NOx снижается примерно на 20%.
Система управления. Специальные компьютеры осуществляют функции управления распредвалом (фазы и вид профиля). Эта новая си­стема управления двигателем является встроенным узлом двигателя. Электронная система была создана в сотрудничестве с компанией


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

МПа

МПа

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.68. Кривые давления в форсунке и подъема иглы для четырех моделей впрыска: 1 - обычный впрыск; 2 ~ впрыск при постоянном давлении;
3 ~ прогрессивный впрыск; 4 - двойной впрыск

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиLyngs&Marine (LM), а система второго поко­ления фирмой MAN-B&W, создавшей отдел электронного управления двигателями и его системами.
Двумя главными функциями электрон­ного управления являются впрыск топлива (включая функцию регулятора) и работа вы­пускного клапана.
Система привода выпускного клапана представлена на рис. 3.69.
Выпускной клапан приводится, как и в системе впрыска топлива, той же системой сервомасла, использующей в качестве рабо­чей среды сжатое охлажденное чистое сма­зочное масло. Однако необходимая функци­ональность выпускного клапана включает только контроль за фазами открытия и за­крытия клапана. Это достигается быстродей-


ствующим управляющим клапаном NC открыто/закрыто для контроля за перемещением выпускного клапана.
Клапаны NC принимают электронные сигналы от блоков управления цилиндром, установленных на каждом цилиндре.
Кроме того, система пускового воздуха и система смазки цилиндро­вых втулок также управляются компьютером.
Топливная аппаратура газожидкостных малооборотных крейцкопфных дизелей фирмы MAN-B&W
Для обслуживания автономных морских нефтяных месторождений, от которых невозможна прокладка трубопроводов к берегу, широко ис­пользуются челночные танкеры. В период обработки нефти при погрузке, когда сырая нефть льется в судовые грузовые танки, заполненные инерт­ным газом, большое количество легких компонентов сырой нефти испа­ряется. Эти пары нефти обычно называются летучими органическими компонентами (VOC).
Состав VOC: метан, этан, пропан, бутан, пентан и некоторые более ' высокие углеводороды.
Исследования компании Stotoil эмиссии VOC на челночных танкерах показали, что значительное количество нефтяных паров высвобождаются в атмосферу не только при погрузке, но и во время плавания. Величина энергии, теряемой при высвобождении VOC в атмосферу, сравнима с об­щим расходом тяжелого топлива судном за рейс, что привело к идее ис­пользовать VOC в качестве основного топлива для двигателей. Это снизи­ло бы воздействие VOC на окружающую среду, обеспечило бы значитель­ную экономию затрат на тяжелое топливо и снизило бы эмиссию выпуск­ного газа от двигателя.
Компания Stotoil обратилась к фирме MAN-B&W с предложением приспособить двигатели для использования VOC в качестве основного топлива. В результате было подписано соглашение о сотрудничестве для совместной разработки соответствующей технологии на судах.
Ключевые технологии для достижения этой цели - система сбора и хранения VOC, разработанная Stotoil, и двигатель фирмы MAN-B&W с впрыском газа высокого давления, приспособленный сжигать VOC в ка­честве основного топлива двигателя (рис. 3.70).
Обычно пропан и более тяжелые углеводороды VOC находятся в жидком состоянии, в то время как метан и этан выходят в атмосферу на­ряду с инертным газом. Жидкие VOC хранятся в цистернах под давлени­ем, откуда они подаются к двигателю высоконапорным насосом.
Особенности конструкции двигателя MC-GI, приспособленного для работы на VOC, следующие.
В крышке цилиндра установлены:

  1. две топливные форсунки для тяжелого топлива;
  2. две форсунки для VOC;

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.70. Схема системы сбора и хранения VOC на челночном танкере: 1 - выпуск в атмосферу (в основном азот); 2 ~ обработка VOC на палубе; 3 ~ сырая нефть в загрузочном баке; 4 - VOC-газ; 5 - сырая нефть; б - поперечное сечение судна;
7 ~ сконденсированный VOC при атмосферном давлении; 8 - выпускные газы с низким содержанием SOx и окислов азота; 9 - машинное отделение,
10 - всасываю-щий воздух; 11 - тяжелое топливо; 12 -дизель

  1. выпускной клапан;
  2. быстрозапорный и невозвратный клапаны на трубопроводе подво­да VOC;
  3. предохранительный клапан;
  4. клапан управления очисткой;
  5. быстродействующий клапан с электронным управлением (клапан NC), относящийся к системе Mechatronic впрыска VOC.

Предварительно подогретые и сжатые VOC впрыскиваются непо­средственно в камеру сгорания сразу после впрыска небольшого количе­ства жидкого топлива (8% от расхода топлива при 100%-ной нагрузке), которое действует как вспомогательное топливо и обеспечивает безопас­ное, стабильное и надежное горение на всех нагрузках двигателя.
Форсунки VOC управляются системой Mechatronic, которая осуще­ствляет и компьютерный контроль. Система представляет собой двухкон­турную объединенную систему подачи (рис. 3.71).
Насосная станция двигателя подает управляющее масло под высоким давлением к электронно управляемому гидравлическому клапану (кла­пан NC) на каждом цилиндре. VOC впрыскиваются при открытии клапана NC, допускающего поступление управляющего масла высокого давления к форсункам VOC. Давление масла открывает форсунки VOC и осуществ­ляет впрыск сжатых VOC внутрь цилиндра. Когда достаточное количество VOC будет впрыснуто, давление управляющего масла снимается, благо­даря перестановке клапана NC в другое положение. В результате нагру-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.71. Двухконтурная система впрыска газа Mechatronic: 1 ~ форсунка VOC;
2 ~ насос высокого давления; 3 - электронный управляющий сигнал; 4 - клапан NC;
5 -резервуар смазочного (управляющего) масла; 6 ~ клапанный блок; 7 - подача сжатого VOC; 8 - аккумулятор

женный пружиной шпиндель закрывает форсунку VOC и впрыск VOC прекращается.
Благодаря этой системе, фазы впрыска VOC могут свободно управ­ляться соответственно впрыску вспомогательного жидкого топлива, что­бы адаптироваться к конкретному режиму горения VOC.
Важным требованием к любой двухтопливной системе является спо­собность работать при любом соотношении между жидким топливом и газом - будь то метан из испаряющихся газов на судне или жидкий газ в случае танкеров. В обоих случаях, если нет в распоряжении достаточного количества VOC (или испаряющихся газов), количество вспомогательно­го жидкого топлива должно возрасти, чтобы обеспечить требуемую мощ­ность двигателя. Если это достигается при фиксированных фазах для вспомогательного топлива и VOC (или газа), то давление в цилиндре мо­жет существенно возрасти (до = 15 бар при 50% VOC/50% жидкого топ­лива), что приведет к перегрузке двигателя.

Система Mechatronic позволяет управлять впрыском VOC таким об­разом, чтобы давление в цилиндре и закон горения оставались фактиче­ски неизменными независимо от соотношения между количеством вспо­могательного топлива и количеством VOC.

Эмиссия NOx в двухтопливном режиме ниже, чем при работе на чис­то дизельном топливе.
Такое оптимизированное управление невозможно при использова­нии обычной управляемой распредвалом системы впрыска газа или VOC.
На рис. 3.72 представлено расположение насосов с впрыском газа и жидкого топлива, а также масляного насоса, управляющего форсункой газа, без электронного управления (с распредвалом). В качестве масля­ного насоса применен ТНВД фирмы БОШ.
На рис. 3.73 показано схематическое изображение сред, с которыми работает комбинированная топливо-газовая форсунка.
На рис. 3.74 и 3.75 представлены конструкции комбинированных
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиВспомогательное ... топливо              
Топливный насос
Подсоединение
для впрыска газа
Газовый
шпиндель
Уплотняющее масло Газовое топливо
Рис. 3.73. Схематическое изображение Рис. 3.72. Расположение насосов        сред, с которыми работает комби-
на больших двигателях MAN-B& WL нированная топливо-газовая форсунка с впрыском газа под высоким давлением дизеля MAN-B& WL с впрыском газа (с распредвалом)                                                         ПОд высоким давлением

топливо-газовых форсунок. Принцип работы этих форсунок аналогичен ранее описанным, только управление открытием игл осуществляется не топливом, а маслом, поступающим от специального насоса.
На рис. 3.76 показан поперечный разрез топливного насоса дизеля MAN-B&W с впрыском газа под высоким давлением.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиУстановка комби­нированной топливо­газовой форсунки в крышке цилиндра пред­ставлена на рис. 3.77.
На рис. 3.78 пока­зано изменение давле­ния во время впрыска при максимально дли­тельной мощности (МДМ) в топливном насосе дизеля при ра­боте на 100%-ном жид­ком топливе и на 92% газа и 8% жидкого топ­лива.
Топливная аппарату­ра среднеоборотных двигателей
Определяющими факторами в развитии топливной аппаратуры среднеоборотных дизе­лей является рост фор­сирования дизелей и требование к повыше­нию их экономичности при работе на разных топливах, включая ма­зуты с вязкостью до 600 сСт и более и высоким содержанием серы (до 5%).
Максимальное давление впрыскивания топлива ртах зависит от сте­пени форсирования по рте и по верхней границе достигает 180-220 МПа и более. Например, на дизеле VASA46 (S/D = 58/46, 1ЧЦ = 905 кВт, п = 450, 500 и 514 мин1, pz = 18 МПа, рте = 2,5 МПа, топливо тяжелое с вязкостью до 700 сСт при 50°С, давление впрыска - 220 МПа.
Сохраняющаяся устойчивая тенденция роста рттах связана как с рос­том форсирования, так и со стремлением оптимизировать этот параметр


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.75. Комбинированная топливо-газовая форсунка

в возможно большем диапазоне частичных режимов, на которых, как из­вестно, давление впрыскивания обычно падает.
На среднеоборотных дизелях все шире используют топливные насо­сы, выполненные за одно целое с роликовым толкателем. Преимущества указанных ТНВД, в первую очередь, связаны с компактностью их конст­рукции. Очевидно, что совместное выполнение насоса и толкателя дает выигрыш в массогабаритных показателях, но при этом возникают трудно­сти с размещением силовой пружины плунжера. С ростом давления впрыскивания, скоростей и ускорений плунжера, размеры пружины воз­растают, что, вероятно, ограничит широкое распространение конструк­ций ТНВД, совмещенных с роликовым толкателем.
В целом для ТНВД современных СОД характерно наличие нагнета­тельных клапанов двойного действия, смазывание нижней части плунже-


Управляющее масло
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.76. Поперечный разрез топливного насоса дизеля MAN-B& We впрыском газа под высоким давлением (показан предохранительный клапан в крышке насоса)

ра маслом из системы смазки дизеля, дренаж просочившегося по плун­жерной паре топлива, симметричность расположения регулировочных кромок на плунжере и отверстий во втулках. Как правило, на плунжере предусматривается кромка начала подачи, изменяющая опережение по­дачи топлива по определенному закону в зависимости от нагрузки.
Основные параметры топливной аппаратуры СОД представлены в табл. 3.4.
В ТНВД дизеля L58/64 верхняя часть плунжера снабжена наклонной кромкой, автоматически изменяющей начало нагнетания топлива при изменении цикловой подачи (рис. 3.79).
Конструкция нагнетательного клапана ТНВД с дополнительно уста­новленным клапаном обеспечивает уменьшение давления в трубопрово­де высокого давления после впрыскивания, исключает повторные откры­тия иглы распылителя форсунки.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Основные параметры топливной аппаратуры СОД


В ТНВД предусмот рен механизм измене­ния угла опережения подачи топлива путем углового смещения ро­лика под плунжером. Между кулачком при­вода ТНВД и роликом толкателя помещен од- ноплечный рычаг, на одном конце которого находится ролик, катя щийся по кулачку, а на другом - проушина, по­мещенная на эксцент­рике. Изменением угло­вого положения эксцен­трика изменяется поло­жение рычага относи­тельно привода ТНВД. В результате набегание кулачка на ролик проис­ходит при разных угло­вых положениях отно­сительно КВ.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиС помощью указан­ного механизма изме­нения периода опере-
Р,, МПа


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

75,0-

50,0-

100% жидкого топлива 8% жидкого топлива

Рис. 3.78. Изменение давления во время впрыска при МДМ в топливном насосе дизеля MAN В& We впрыском газа под высоким давлением


жения подачи топлива можно изменить ртах в диапазоне 3 МПа Однако уменьшение про должительности впрыскивания и увеличение его давления до 150 МПа за счет повышения ско­рости плунжера ТНВД увеличи­вают потребную мощность для привода распределительного вала.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиЗащита корпусов от эрози­онного разрушения отсечной струей выполняется постанов­кой специальных пробок против окон плунжерной пары.
Некоторые зарубежные фирмы решение проблемы обеспечения возрастающих давлений впрыскивания связы­вают с использованием так на­зываемых моноблочных плун­жерных втулок (например, фир­ма L’Orange). Аппаратура этой фирмы получила распростране­ние на дизелях фирм Bergen, Wartsila (двигатели VASA32, VASA22). На дизелях L58/64 ис­пользована также моноблочная втулка, близкая по конструктив­ному исполнению с конструкци­ей фирмы L'Orange. Фирма Рис, 3.79. ТНВД СОД типа L58/64:            Bosch наРЯДУ с традиционным
1,6 ~ отражательные болты; 2 - плунжерная исполнением типоразмерных втулка; 3 ~ обратный клапан; 4 ~ корпус рядов односекционных ТНВД клапана; 5 - нагнетательный клапан; стала выпускать ТНВД типораз-

  1. ~ плунжер; 8 ~ топливный канал для смазки мера PFRICY с моноблочной плунжера; 9 - топливная рейка;               плунжерной втулкой собствен-
  2. ~ плунжерные пружины; 11 - направляю- ной конструкции (рис. 3.80, а). щая втулка ролика; 12 ~ ролик; 13 - механизм Рассмотрим (рис. 3.80, а, б, регулирования угла опережения подачи в) преимущества этих ТНВД по топлива; 14 -распределительный вал сравнению с традиционным ис­полнением. По конструктивно­му исполнению сопоставляемые ТНВД имеют, в основном, одно принци­пиальное отличие - открытую или закрытую надплунжерную полость плунжерной пары. В последнем случае можно выполнять нагнетательную

секцию с одним стыком по линии высокого давления, а нагнетательный клапан располагать в теле плунжерной втулки (двигатели VASA32, 1_58/64идр). Однако это не всегда используют. В ТНВД фирмы Bosch при моноблочной втулке, очевидно, по технологическим соображениям, со­хранены два стыка по линии высокого давления (рис. 3.80, а).
В общем случае переход на одностыковое уплотнение линии нагнета­ния при моноблочной втулке усложняет головки ТНВД, так как затрудня­ется крепление одновременно с оптимальными усилиями плунжерной втулки и уплотнительного стыка.
В ТНВД двигателей VASA32 и L58/64 эту задачу решили отдельным креплением втулки (шестью болтами) и стыка высокого давления (шес­тью болтами) с удвоением числа болтов и соответствующим усложнени­ем конструкции.
Моноблочная плунжерная втулка отличается усложнением техноло­гии изготовления. Отмечаемое в настоящее время распространение ТНВД с моноблочными втулками в СОД можно объяснить возможностью обой­тись одним уплотнительным стыком по линии высокого давления.
В конструкции форсунок современных СОД отмечается тенденция к сокращению установочной длины форсунки за счет использования ка­налов в крышке цилиндра для организации подвода и отвода топлива и охлаждающей жидкости для распылителя. Наиболее характерные конст­рукции подобных форсунок показаны на рис. 3.81, а, б (двигателей L58/64 и VASA32).
Подвод топлива осуществляется штуцером, проходящим через канал в крышке цилиндра. Отвод просочившегося по игле топлива, а также под­вод охлаждающей воды или масла осуществляется через полости, обра зованные между корпусом форсунки и крышкой цилиндра, с помощью уплотнительных колец.
В запирающем узле форсунки по-прежнему преимущественным ре­шением остается нижнее расположение пружины с максимально воз­можным ее приближением к распылителю и уменьшением массы по движных деталей.
На СОД, работающих на тяжелых топливах, используются форсунки с охлаждаемым распылителем. Выбор охлаждающей жидкости - воды, дизельного топлива или масла - зависит оттеплонапряженности распы­лителя.
При невысокой теплонапряженности предпочтение отдается охлаж­дению распылителя маслом из системы смазки дизеля (дизели VASA22, VASA32, А25 идр).
Для дальнейшего совершенствования конструкции находят приме­нение оригинальные конструкции распылителей, выполненные по типу длинно-корпусных с уменьшенной тепловоспринимающей поверхнос­тью, в частности форсунки дизеля РСЗО. В ней прецизионная направляю­щая поверхность иглы отнесена от запорного конуса и уменьшен диаметр носика распылителя, что позволило обеспечить приемлемый уровень


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателитеплонапряженности распылителя более интенсивным охлаждением нижней части форсунки водой в крышке цилиндра.
Топливные системы высокого давления дизелей РС имеют много кон­структивных решений. В качестве примера на рис. 3.82 и 3.83 показаны ТНВД и форсунки дизеля РС2-5.
В насосе с регулированием конца подачи топлива (рис. 3.82) два на­полнительных отверстия выполняют роль и отсечных (на плунжере две отсечные кромки). Втулка плунжера подвесного типа, и в нее вставлен корпус нагнетательного клапана (клапан без разгружающего пояска). В насосе предусмотрена непрерывная циркуляция топлива через всасы­вающую полость. Геометрическое начало нагнетания регулируется изме­нением положения плунжера относительно его втулки, что достигается завинчиванием или отвинчиванием болта 22. Положение этого болта фиксируется специальным зажимным устройством.
Оригинально решено соединение насоса с топливопроводом высо­кого давления, который представляет собой пруток с просверленным от-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.82. ТНВД дизеля РС2-5:1 - уплотни­тельное кольцо; 2 и 3 - соответственно пружина и тарелка толкателя; 4 - рейка;
5 ~ болт фиксации; 6 ~ корпус насоса;
7 ~ уплотнительное кольцо; 8 - упор нагнетательного клапана; 9 ~ нажимной фланец; 10 ~ болт; II ~ штуцер;
12 ~ пружина клапана; 13 - нагнетательный клапан; 14 ~ корпус клапана; 15 ~ втулка плунжера; 16 - плунжер; 17 - верхняя тарелка; 18 - пружина плунжера;

  1. ~ поворотная втулка плунжера;
  2. ~ стакан; 21 ~ нижняя тарелка;

22 - регулировочный болт; 23 - зажимное устройство; 24 ~ нижняя тарелка толкателя

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели


верстием. Поэтому разрывы топливопроводов при высоких давлениях топлива наблюдаются редко.
Относительная особенность форсунки дизеля РС2-5 (см. рис. 3.83) заключается в способе размещения топливопровода высокого давления, он проходит через крышку цилиндра, что сокращает его длину. Распыли- вающая часть распылителя выполнена вместе с направляющей с очень малым объемом подигольчатой полости. Более длинной сделана нижняя часть иглы распылителя, в результате чего ее трущаяся цилиндрическая часть расположена в зоне меньшей температуры.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиОхлаждающая вода подводится и отводится по четырем каналам 10, что также интенсифицирует охлаждение распылителя.
ТНВД дизеля ТМ 620С фирмы SWD с параметрами S/D = 66/62; Neu—1417 кВт; л = 425 мин 1;ре= 2,0 МПа; Ст = 9,4 м/с; pz = 14,5 МПа; де = 178 г/кВт ¦ ч на номи­нальном режиме и gemjn = 172 г/кВтч.
Конструкция ТНВД (рис. 3.84) рас­считана на максимальное давление впрыска 160 МПа. Втулка плунжера не имеет сквозного осевого канала, а все движущиеся части ТНВД смазываются маслом. Плунжер снабжен масляным уплотнением, что предотвращает загряз­нение смазочного масла топливом и га­рантирует надежную работу плунжера.
Сокращена продолжительность впрыска топлива на 20% благодаря но­вому профилю топливного кулачка.
При доводке рабочего процесса ше­стицилиндрового дизеля серии ТВД-510В (Neu = 405 кВт; ре = 2,1 МПа; pz = 14,5 МПа; S/D = 36/33; п = 750 мин1) были повышены скорости плунжера с 1,2 до 1,6 м/с и в последующем до 2 м/с, про­должительность впрыска была доведе­на до 35°. Каждое повышение скорости сопровождалось снижением расхода топлива на Дде = 3 г/(кВт ¦ ч).
При скорости 2 м/с были подобра­ны оптимальная эффективная проход­ная площадь распыливающих отверстий и гидравлическое сечение нагнетатель­ного трубопровода, что в сочетании с ус- Рис 3 84 Топливный
насос высокого
тановкой разгрузочного клапана посто- давления дизеля ТМ620-С фирмы
SWD

янного давления позволило повысить максимальное давление впрыска до 120 МПа при кинематической вязкости тяжелого топлива в 11 мм2/с и по­лучить высокую дисперсность распыливания.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиВеличина угла, образованного осями сопловых отверстий распыли­теля, влияет на изменение расхода топлива Дде и дымность рв, как это видно на графике рис. 3.85. Оптимальная величина этого угла состав­ляет - 150°. Здесь же показано влияние положения распылителя форсун­ки по высоте.
Л
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиа? 0,4 4 t
Клапан постоянно­го давления обеспечи­вал разгрузку топливо­проводов до незначи­тельных колебаний ос­таточного давления в системе впрыска.
Результаты исследо­вания влияния количест­ва сопловых отверстий на расход топлива и дымность отработанных газов при изменении мощности от 25 до 100% NeH дизеля ЧН32/36 фирмы MAN представ­лены на рис. 3.86.
Как видно из ри­сунка, форсунка с большим числом соп­ловых отверстий обес­печивает улучшение процесса сгорания. Для


дизелей с различными диаметрами цилиндров установлена зависимость между мощностью и величиной суммарного сечения сопловых отверстий форсунки
Ne/Fy . = 200 кВт
с/ La СОПЛ.ОТВ                                                                             ”
ММ2.
Насос-форсунки
Для устранения вредного влияния колебательных процессов в нагне­тательном топливопроводе на топливоподачу, предотвращения разруше ний топливопроводов при высоких давлениях впрыска и улучшения уп­равляемости топливоподачи, применяют насос-форсунку (объединение форсунки и насоса в одном агрегате). При этом упрощается конструкция форсунки (убирают топливопровод с присоединительными штуцерами), значительно уменьшается объем топливной системы. Насос-форсунки устанавливаются в крышке цилиндра На рис. 3.87 представлена насос- форсунка судового дизеля.
Форсуночная часть агрегата значительно усложнена. Кроме сопла 75 и пластинчатого обратного клапана 14 она имеет прецизионную пару, со­стоящую из иглы 13 и ее направляющей 2, пружины 12, иглы с корпусом 3 и проставку 4. Все детали форсунки охлаждаются топливом, поступаю­щим через щелевой фильтр 11 и циркулирующим в кольцевых зазорах. Толкатель 10 насоса нагружен двумя пружинами 9, расположенными в стакане 8, и перемещается в направляющих корпуса 7.
Плунжер 6 и втулку 5 с двумя окнами и каналами для отвода просо­чившегося топлива присоединяют к корпусу вместе с деталями форсунки при помощи фигурного колпака с резьбой. Подачу топлива регулируют как по началу, так и по концу поворотом плунжера, осуществляемым ше­стерней и находящейся в зацеплении с ней рейкой.
Двухфазный впрыск топлива
Двухфазный впрыск топлива заключается в разделении цикловой по­дачи на две порции: предварительную и основную. В зависимости от вре­мени подачи основной порции по отношению к предварительной, разли­чают ступенчатое впрыскивание (впрыскивание порций осуществяется без разрыва между ними) и двухфазное (предварительная и основная порция впрыскиваются с разрывом между ними). Двухфазный впрыск топлива позволяет снизить жесткость процесса сгорания. При этом воспламенение основной массы топлива протекает без периода задержки воспламене­ния. Особенно большой эффект можно получить, если плунжер предва­рительной подачи выполнить с меньшим диаметром, чем плунжер ос­новной подачи. В данном случае увеличивается и отношение максималь­ной цикловой подачи к минимально устойчивой в связи с тем, что на ма­лых нагрузках впрыскивание топлива производится плунжером с мень­шим диаметром Снижению минимально устойчивой цикловой подачи


способствует также и значи­тельное уменьшение объе­ма линии высокого давле­ния топлива, так как при ус­тановке невозвратных кла­панов после топливопрово­дов отключается топливо­провод основной подачи, если топливо нагнетается только плунжером предва­рительной подачи.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиТопливный насос высо­кого давления с управляе­мым впрыском, разрабо­танный в Чехословакии для СОД, имеет два плунжера, приводимых в движение общей кулачковой шайбой (рис. 3.88).
Диаметры плунжеров 1 и б соответственно равны 20 и 32 мм. Нагнетательные по­лости каждой секции ТНВД после нагнетательных кла­панов 2 и 5 соединены труб­кой 3. Далее топливо пода­ется к форсунке по общему топливопроводу высокого давления 4. Регулировка топлива производится по концу подачи. Каждая сек­ция ТНВД может быть отре­гулирована по цикловой по­даче и геометрическому на­чалу нагнетания, независи­мо одна от другой.
В дизелях ТНВД с двумя плунжерами имеют только одну кулачковую шайбу, хо­тя при двух шайбах возмож­ности управления характе­ристикой впрыска топлива возрастают. Но в последнем случае на распределитель­ном валу дизеля необходи­мо установить дополни-


тельную шайбу, что не всегда возможно, осо­бенно в четырехтактных дизелях. Однако и в слу­чае использования лишь одной кулачковой шай­бы сравнительно боль­шой интервал между предварительной и ос­новной подачами можно обеспечить в результате применения дополни­тельных отверстий раз­ных диаметров и различ­ного их расположения по высоте.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиНа дизеле VASA46 фирмы Wartsila осуще­ствлен двухфазный впрыск топлива. Вначале небольшая часть цикло­вой дозы впрыскивается в цилиндр через малую вспомогательную фор­сунку. Через короткий промежуток времени, через основную форсун­ку, впрыскивается основ­ная часть цикловой дозы топлива. Впрыск топлива через обе форсунки осу­ществляется от одного топливного насоса под давлением 220 МПа.
Фирма Bosh разра­ботала форсунку для двухфазного впрыска топлива, рис. 3.89. Раз­деление топлива на две фазы достигается в ней с помощью двух подпру­жиненных клапанов 1 и 3
(клапан 1 служит для впрыска основной, а клапан 3 - для впрыска вспомо­гательной порции топлива). Характеристики их пружин подобраны таким образом, чтобы при нарастании давления в процессе впрыска вначале от­крывался клапан 3 (до упора 4). Поступая в камеру 5, топливо поднимает
иглу б, в результате чего произойдет впрыск пред­варительной порции. После впрыска давление в камере 5 упадет и игла закроется, в то время как давление в основном канале будет продолжать расти. Это обусловит открытие клапана 1 (до упо­ра 2), открытие обратного клапана 7, поднятие иг­лы и впрыск основной порции топлива.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиЭлектронное управление открытием и закры­тием иглы распылителя также является эффек­тивным способом управления двухфазным впры­ском топлива.
Разделенный (двухфазный) впрыск является более эффективным средством воздействия на процесс сгорания. В связи с активизацией работ по снижению дымности и токсичности отработан­ных газов и применению альтернативных топлив, интерес к нему резко возрос. Разделенный впрыск широко исследовался в двух- и четырех­тактных дизелях с различными камерами сгора­ния при диаметре цилиндров до 480 мм и часто­те вращения от 150 до 2500 мин1. Организация такого впрыска предполагает согласование ха­рактеристик сгорания основной и запальной пор­ции топлив.
Несмотря на образование при впрыске «за­пальной» порции, достаточно бедной смеси (в результате длительного температурного воздей­ствия), возможно ее предварительное самовос­пламенение и сгорание, вероятность которого возрастает по мере увеличения дозы «запально­го» топлива. В этом случае затрудняются воспла­менение и сгорание основной порции за счет большого количества остаточных газов и низкого коэффициента избытка воздуха, что сопровож­дается ухудшением экономичности и динамики рабочего цикла.
Возможно одновременное воспламенение «запальной» и основной порции при ранних углах впрыска последней, что также ухудшает показа­тели рабочего цикла. Наиболее приемлемым для контроля за максималь­ными скоростями сгорания является воспламенение основной порции за счет самовоспламенения «запальной» или воздействия на период за­держки самовоспламенения основной порции.
Характерные для разделенного впрыска топлива результаты были получены при исследовании одноцилиндровых и полноразмерных дизе­лей Ч 14,5/20,5, ЧН 14,5/20,5; ЧН15/16. В этом случае за счет применения кулачка с двумя разновысокими выступами обеспечивалась подача «за­пальной» порции, величиной 12—17% на номинальном режиме в конце
выпуска - начале впуска, с целью двойного воздействия на нее теплотой отработанных газов и процесса сжатия.
Этот процесс, являющийся разновидностью известного способа Vigom, разработанного французским институтом нефти, позволил существенно изменить характеристику выгорания топлива, снизив интенсивность тепло­выделения в начальном периоде примерно в 2,5 раза. Это обеспечило сни­жение максимальной быстроты возрастания давленя, величины ртах на 10%, степени дымности отработанных газов в 1,5~1,9 раза.
Достигнуто существенное снижение уровней вибраций в диапазоне частот 150~3500 Гц и динамических нагрузок на детали за счет уменьше­ния величины и скоростей их деформаций. Снижен уровень шума про­цесса сгорания в диапазоне частот 800~8000 Гц на 5-7 дБ. Изменение ха­рактеристик тепловыделения позволило существенно уменьшить при разделенном впрыске не только дымность, но и содержание окислов азо­та NOx в отработанных газах.
Происходит снижение температуры деталей ЦПГдо 15~30°С.
Большое значение имеет возможность форсирования дизеля с раз­деленным впрыском при сохранении максимальных давлений р на уров­не исходного варианта с обычным впрыском. Исследования показали, что возможно увеличение мощности до 15_25%, особенно при подаче ча­сти топлива во впускной коллектор.
Особое значение приобретает разделенный впрыск топлива во всех его разновидностях при работе на альтернативных топливах, в основном неспособных к самовоспламенению в обычных конструкциях дизелей, в частности, метанола, этанола, спирта и т.д.
В высокофорсированных дизелях, имеющих среднее эффективное давление 1,5~2 МПа и более, управление характеристиками впрыска ре­шает комплексные задачи: ограничение максимального давления цикла в условиях повышения цикловой подачи топлива и обеспечение стабиль­ной работы в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Ограничение максимального давления цикла, традиционно достигаемое уменьшением степени сжатия и угла опережения впрыска топлива, со­провождается ухудшением экономических показателей, дымности и ток­сичности отработанных газов за счет растягивания процесса сгорания на линии расширения. Это приводит к повышению теплонагруженности ос­новных деталей дизеля: поршня, крышки цилиндра, распылителя.
Результаты испытаний на двигателях ЧН15/16, 416,5/21; 418/22; ЧН36/ 45 и других различных способов разделения цикловой подачи по­казывают снижение максимального давления примерно на 10_20%, что равноценно уменьшению степени сжатия на 2~3 единицы при примене­нии предкамерного смесеобразования.
Снижение тепловой нагруженности при разделении цикловой пода­чи объясняется уменьшением интенсивности тепловыделения и конвек­тивного теплообмена вблизи ВМТ и, особенно, снижением концентрации сажистых частиц, являющихся основным источником теплового излуче­ния в камере сгорания.
Топливная аппаратура дизель-генераторов
Топливные насосы высокого давления дизель-генераторов представ­лены на рис. 3.90. Топливный насос дизеля ЧН26/26 (рис. 3.90, б), одно­секционный, золотникового типа, обеспечивает регулирование количест­ва топлива по началу и концу подачи. Этот смешанный тип регулирования обеспечивает за счет правильного выбора закона изменения опережения начала подачи топлива наибольшую топливную экономичность дизеля. Профиль кулачка обеспечивает изменение скорости движения плунжера таким образом, что активный ход плунжера на любом режиме работы происходит при постоянной скорости.
При этом скорость изменяется пропорционально частоте вращения распределительного вала.
Насос объединен с толкателем. Нагнетательный клапан без отсасыва­ющего пояска с внутренним конусным уплотнением и расположением пружины внутри клапана, а его упора в корпусе. Такая конструкция кла­пана в сочетании с торцовым уплотнением по штуцеру, через стальную (с омеднением) прокладку позволяет иметь минимальный объем топлива в штуцере над клапаном.
Рейка закрыта глухим фланцем с одной стороны и гофрированным резиновым колпаком с другой, что обеспечивает ее герметичность.
Корпуса толкателя и нагнетательного клапана изготовлены из сталей с азотированием трущихся поверхностей, что повышает их износостой­кость и долговечность. Канал подвода топлива выполнен непосредствен­но в корпусе насоса и соединен с полостью всасывания отверстиями для подвода и отсечки топлива.
Это вместе с расположением всасывающего окна втулки плунжера в нижней части полости и отсечного окна в верхней части обеспечивает ма­лые гидравлические потери на подводе и хорошую вентиляцию полости всасывания-отсечки.
Регулирование насоса выполняется на стенде с форсункой, принятой за образец, на режимах, соответствующих номинальной мощности и ми­нимальной частоте вращения холостого хода дизеля.
Корпус 9 представляет собой фасонную отливку из чугуна. В верхней части с упором в торец внутренней расточки корпуса установлена втулка 5 с плунжером 4. Втулка плунжера фиксируется в корпусе в определен­ном положении винтом. Во избежание деформации втулки плунжера и задира трущихся поверхностей пары винт не должен упираться в дно па­за втулки, что можно определить во время сборки по свободному осево­му перемещению (в пределах паза) втулки при затянутом винте.
На золотниковой части плунжера расположены верхняя и нижняя спиральные регулировочные кромки, обеспечивающие изменение опе­режения начала подачи топлива (верхняя кромка) и количество подавае­мого топлива при повороте плунжера. На цилиндрической и компресси­онной частях плунжера имеется несколько кольцевых канавок. Широкая канавка при любом рабочем положении плунжера по высоте соединена

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

наклонным отверстием во втулке с полостью всасывания насоса, что при малых зазорах между плунжером и втулкой исключает течь топлива по плунжеру в масляную систему.
На заводе-изготовителе применяется сопряженное шлифование плунжера, обеспечивающее сборку втулки с зазором 0,003-0,004 мм без совместной притирки деталей. В связи со сложностью непосредственного измерения такого малого зазора применяют косвенный метод его опре­деления по гидравлической плотности золотниковой и компрессионной частей. Плотность золотниковой части пары проверяют гидравлическим испытанием на стенде грузом, опускающимся под действием собствен­ной массы и обеспечивающим давление над плунжером 28 МПа. Кон­троль производится профильтрованной технологической жидкостью вяз­костью 9,9-10,9 сСт. Время опускания груза должно быть для новых плун­жерных пар 8~35 с и минимально допустимое в эксплуатации - 2 с. До­пускается проверка плотности плунжерных пар сравнением их с образцо­выми парами, имеющими максимальную и минимальную допускаемые плотности. При этом вязкость жидкости не контролируется, а допускае­мые значения плотности для каждой группы пар, испытываемых одно­временно, устанавливаются по результатам испытаний в тех же условиях образцовых пар максимальной и минимальной плотности.
Сверху на втулку плунжера 5 установлен корпус 19 с клапаном. Кону­сы клапана и седла прижаты друг к другу усилием пружины, расположен­ной внутри клапана и упирающейся верхним торцом в тарелку-упор, за­фиксированную пружинным кольцом, установленным в проточку корпуса клапана. Втулка плунжера и корпус клапана закреплены в корпусе насоса нажимным штуцером. Затяжка штуцера, во избежание чрезмерной де­формации втулки плунжера и, как следствие, задиров трущихся поверхно­стей деталей плунжерной пары, ограничена моментом 0,49-0,049 кН ¦ м.
Снизу на втулку плунжера установлен зубчатый венец б, который удерживается от выпадения верхней тарелкой 7, прижатой к корпусу на­соса пружиной 10. Второй конец пружины опирается на нижнюю тарелку 11 и удерживается тарелкой, установленной на плунжере и упирающейся в упор толкателя. С зубчатым венцом входит в зацепление установленная в корпусе рейка 15, посредством которой механизм управления повора­чивает плунжер.
Максимальный выход А рейки, замеряемый от торца рейки до бол­та, ограничивается винтом 16, который препятствует дальнейшему пово­роту зубчатого венца и перемещению рейки. Чтобы исключить случайные разрегулировки насоса, доступ к винту 16 ограничен пробкой. Размер А устанавливают при регулировании насоса по подаче на стенде изменени­ем положения рейки и толщины прокладки 28.
Снизу к корпусу насоса прикреплена направляющая втулка 13 толка­теля, в которую установлена с натягом и стопорится винтом бронзовая втулка. Направляющая втулка 13 на внутренней поверхности имеет три фрезерованных продольных паза для слива из насоса масла и топлива, просочившихся по зазорам деталей толкателя и плунжерной пары. Угло­вое положение толкателя строго фиксируется относительно направляю­щей насоса.
Для обеспечения одинаковых углов начала подачи топлива до ВМТ по всем цилиндрам необходимо, чтобы зазор между торцом плунжера и корпусом нагнетательного клапана при верхнем крайнем положении плунжера был одинаковым у всех насосов и равным 2 + 0,15 мм. Этот за­зор устанавливают набором регулировочных стальных прокладок 14 между опорными поверхностями фланца, направляющей толкателя и ос­нованием. Толщина прокладок определяется по разности размера Н, из­меренного от наружной поверхности ролика толкателя до опорной по­верхности фланца, направляющей при поджатом до упора в корпус кла­пана плунжере, и размерами 58 мм для дизеля 20ЧН 26/26 и 56 мм для остальных дизелей. Размер прокладок в миллиметрах выбивается (мар­кируется) на поверхности корпуса насоса. Чтобы избежать смятия про­кладок, под опорные поверхности устанавливаются прокладки наиболь­шей толщины, но не более двух при суммарной толщине 1,5_3 мм и не более одной при толщине менее 1,5 мм.
Трущиеся поверхности деталей толкателя смазываются маслом дизе­ля, поступающим к направляющей втулке на рабочую поверхность и за­тем на детали толкателя. Во избежание задиров деталей толкателя и про­филя кулачка, трущиеся поверхности втулки оси ролика покрыты брон­зой, торцовые рабочие поверхности ролика имеют заниженную ширину, а угловое положение насосов зафиксировано специальными штифтами.
С момента перекрытия всасывающего окна верхней кромкой плунже­ра (геометрическое начало подачи) начинается активный нагнетательный ход плунжера и топливо через нагнетательный клапан и топливопровод высокого давления подается к форсунке. При достижении нижней спи­ральной кромкой плунжера отсечного отверстия втулки (геометрический конец подачи) активный ход плунжера заканчивается. Надплунжерное пространство при дальнейшем движении плунжера сообщается с полос­тью насоса и подводящим топливопроводом, давление падает, клапан садится на седло корпуса, и подача топлива прекращается. В момент начала отсечки в полости насоса кратковременно создается давление 4-6 МПа.
В действительности, из-за дросселирования подача начинается не­сколько раньше, а конец подачи позже. При опускании плунжера в пери­од обратного активного хода (оба отверстия перекрыты) в надплунжер- ной полости образуется разрежение. С момента открытия всасывающего отверстия втулки верхней спиральной кромкой плунжера начинается процесс наполнения топливом надплунжерной полости.
Форсунка дизелей ЧН26/26 (рис. 3.91, а) сообщает струям топлива, входящим в цилиндр дизеля, соответствующее направление, с учетом формы камеры сгорания, и обеспечивает хорошее распыление.
Пружина 8 максимально приближена к игле 3 распылителя, что поз­воляет уменьшить массу движущихся частей. Топливо подходит к отвер­стиям сопла 1 тогда, когда давление его создает в камере 18 усилие, дей­ствующее на поясок в нижней части иглы, достаточное для сжатия пружи­ны. Поэтому в начале и в конце впрыскивания топливо входит в цилиндр со значительной скоростью, чем устраняется возможность прилипания его к соплу в конце впрыскивания и закоксования.
При струйном смесеобразовании на конструирование сопла форсун­ки (распылителя) обращается особое внимание. От диаметра отверстий зависит давление впрыскивания топлива, качество распыления и дально­бойность топливной струи (обычно выполняют 3-10 отверстий диамет­ром 0,15-0,55 мм).
Число и диаметр отверстий выбирают в зависимости от формы каме­ры сгорания, размеров и быстроходности двигателя. Обычно их опреде­ляют опытным путем.
Начальное давление впрыскивания устанавливается для каждого типа двигателя и определяется силой затяжки пружины, равной 20-30 МПа. Затем давление увеличивается в зависимости от закона подачи топлива ТНВД обычно до 50~75 МПа. При использовании воздушных вихрей для образования топливовоздушной смеси (двухкамерное смесеобразова­ние) можно ограничиваться давлением около 8~12 МПа и одним отвер­стием форсунки диаметром 1,5_3мм.
Технические условия на изготовление форсунок, правила приемки, испытания, маркировку и упаковку устанавливаются ГОСТ 10579-88.
В форсунке дизелей ЧН26/26 (см. рис. 3.91, а) детали смонтированы в стальном корпусе 7, к которому гайкой 4 присоединены распылитель и сопло. Торцовые поверхности корпуса форсунки и корпуса распылителя тщательно шлифуют и притирают друг к другу. Деформация деталей ог­раничена фиксированной затяжкой накидной гайки 4 на 5~6 делений шкалы насечки, нанесенной на гайке.
В верхней части корпуса форсунки имеется топливоподводящий кор­пус Фильтры 14 со щелевым фильтром 15. Штуцер 13 служит для отвода топлива, просачивающегося через зазор между иглой и корпусом распы­лителя. Пружина 8 затягивается поворотом регулировочного винта 11, по­ложение которого фиксируется гайкой 16. Между винтом 11 и пружиной 8 установлена тарелка 10. При работе под действием пружины штанга б, пружина и тарелка поворачиваются вокруг своей оси, что исключает выра­ботку деталей и увеличивает срок их службы. Игла, штанга, пружина, та­релка и регулировочный винт изготовлены из легированной стали и зака­лены до высокой твердости, а опорные поверхности выполнены с малой шероховатостью и высокой точностью. Сверху на регулировочный винт навернут штуцер 13, к которому присоединена трубка, отводящая топливо, просочившееся через зазор между иглой и корпусом распылителя. Затяж­кой винтом 11 пружины устанавливают давление топлива, соответствую­щее моменту начала подъема иглы (32 + 0,5 МПа). При прохождении топ­лива через щелевой фильтр частицы размером свыше 0,02 мм задержива­ются в кольцевым зазоре между корпусом и стержнем Фильтры.

Рис. 3.91. Форсунка: а - дизель типа ЧН26/26; 6 - дизель типа Д100;

  1. Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели~ сопло; 2 ~ корпус распылителя; 3 - игла;

4 ~ гайка; 5,9 ~ кольца упло тнитель ные;
6 - штанга; 7-корпус форсунки, 8 - пружина; 10 - тарелка, 11-винт регулировочный;
12 - прокладка;
13 ~ штуцер, 14 ~ корпус Фильтры, 15 ~ щелевой фильтр, 16 - гайка;
17 - канал подвода топлива; 18 -кольцевая камера распылителя;
19 ~ уплотнительная поверхность газового стыка; 20 ~ стакан пружины; 21 - защитные колпачки
Корпус распылителя 2 и игла 3, благодаря высокой точности изготовле­ния цилиндрических и конусных уплотняющих поверхностей комплектуются подбором с зазором в пределах 0,003+0,0005 мм (по цилиндрическим по­верхностям). При этом взаимная притирка деталей исключена. Герметич­ность распылителя обеспечивается узким уплотнительным пояском, распо­ложенным у основания запорного конуса на игле и несколько ниже основа­ния в корпусе, который образуется при работе. Подъем иглы 3 ограничива­ется упором ее в торец корпуса форсунки 7, который для повышения изно­состойкости подвергнут цементации и закалке до твердости HRC 58~62.
Число и диаметр распыливающих отверстий для дизелей ЧН26/26 с различной цилиндровой мощностью различны. Так, для дизелей 20ЧН26/26 изготавливают сопла с десятью отверстиями диаметром 0,4 мм, для дизелей с рте < 1,09 МПа ~ с девятью отверстиями диаметром 0,35 мм и для остальных дизелей - с девятью отверстиями диаметром 0,4 мм.
Эффективная площадь сечения распыливающих отверстий контро­лируется на заводе пропуском топлива под давлением 1,05 МПа. Допус­кается разница пропускной способности между соплами не более 10% и
между отдельными отверстиями не более 10%. В эксплуатации допуска­ются износ распыливающих отверстий не более 0,02 мм и увеличение эф­фективной суммарной площади сечения не более 10%. Опыт эксплуата­ции показывает, что в основном износ сопел не превышает этих значений за 10000-15000 часов работы на дистиллятном топливе.
Форсунку устанавливают в крышку под углом 30° к оси цилиндра, что позволяет разместить наружную часть форсунки вне закрытия крышки и облегчить ее обслуживание в эксплуатации. Форсунка крепится к крышке цилиндра двумя шпильками, гайки которых во избежание деформации гайки 4 (колпака) и распылителя 2 затягивают динамометрическим клю­чом, создавая момент 0,0785_0,117 кН-м. Уплотнение форсунки в крыш­ке обеспечивается конусным соединением (поверхность 19) в нижней ча­сти и резиновым уплотнительным кольцом 9.
Форсунка дизеля типа Д100 (см. рис. 3.91,6) принципиально не отли­чается от форсунки дизеля ЧН26/26. Форсунка имеет значительно мень­шие размеры, что определяется меньшей высотой гнезд, в которых уста­навливается форсунка, по сравнению с высотой крышки дизеля ЧН26/26.
Отдельный распылитель и отдельный иглодержатель у рассмотрен­ных форсунок позволяют обеспечить лучшие условия для работы иглы, так как и в этом случае она отодвинута от камеры сгорания в более холод­ную зону, охлаждается протекающим топливом и менее подвержена при- горанию Отдельный распылитель легче и дешевле заменить в случае вы­хода его из строя.
Выше были рассмотрены индивидуальные - односекционные ТНВД, применение которых позволяет обеспечить минимальную длину топли­вопроводов высокого давления, одинаковую для всех цилиндров. При выходе из строя одного насоса на двигателе его можно быстро заменить запасным, что удобно в эксплуатации.
Недостатком индивидуальной компоновки является необходимость соединения с помощью тяг управления механизмов регулирования подачи топливных насосов, что увеличивает число сопряженных деталей, трение между которыми понижают степень чувствительности регулятора частоты вращения. В эксплуатации затрудняется также наблюдение за насосами.
Блочные насосы (рис. 3.92) компактны, удобны в обслуживании: они обеспечивают возможность регулирования агрегатов вне самого двига­теля на специальном стенде. Число секций в блочном насосе обычно не превышает 12.
Особенности топливной аппаратуры для впрыскивания тяжелого топлива
Применение тяжелого топлива в дизелях требует внесения в конст­рукцию топливной аппаратуры следующих мероприятий:

  1. интенсификация охлаждения распылителя форсунки;
  2. обеспечение равномерного прогрева плунжерных пар ТНВД в пе­риод перевода двигателя с дизельного топлива на тяжелое;
  3. увеличение диаметральных зазоров в прецизионных парах плун­жер-втулка и игла-направляющая;
  4. обеспечение отвода утечек топлива из ТНВД и форсунки.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.92. Блочные топливные насосы высокого давления: а ~ с открытым блоком (11Д45-16ДН23/30); б-с глухим блоком и подвесной втулкой плунжера (Bosh); 7 - втулка плунжера; 2 ~ блок насоса; 3 - плунжер; 4 - пружина плунжера; 5 - тарелка пружины; б - толкатель; 7 - ролик толкателя; 8 - кулачковый вал; 9 ~ стопор толкателя; 10 ~ зубчатый венец плунжера; 11 - рейка зубчатая;
12 ~ стопорный винт втулки; 13 - окно втулки; 14 ~ нагнетательный клапан; 75 - упор клапана; 16 - нажимной штуцер клапана; 17 - крепление втулки плунжера;
18 ~ опорный бурт подвесной втулки; 19 ~ отражатель; 20 - уплотнение втулки в корпусе; h - высота опорного бурта 2,5мм

Нередко в дизелях, работающих на тяжелом топливе, увеличивают эффективное проходное сечение распылителя форсунки.
Тяжелое топливо к дизелю подается при температуре, которая неред­ко превышает температуру вспышки, поэтому при разрыве топливопро­вода высокого давления появляется вероятность возникновения пожара. В связи с этим, во многих МОД и СОД на указанные топливопроводы на­девают защитные кожухи, из которых топливо при разрыве топливопро­вода отводится в специальную цистерну.
Вязкость тяжелого топлива при впрыске в рабочий цилиндр дизеля более высокая, чем вязкость дизельного топлива. Оптимальное значение вязкости устанавливают во время доводки рабочего процесса дизеля. Большинство дизелей при пуске и на режимах малых нагрузок работают на дизельном топливе. Таким образом, в эксплуатации вязкость топлива, впрыскиваемого в цилиндр дизеля, может изменяться в сравнительно широких пределах, что нередко оказывает заметное влияние на парамет­ры процесса впрыскивания, а, следовательно, и на параметры дизеля.
Повышение вязкости топлива приводит к увеличению давления в ТНВД, то есть к возрастанию нагрузки на его привод. Давление топлива в подигольчатой полости форсунки, от которого зависит качество распыли­вания, после перехода с дизельного топлива на тяжелое изменяется срав­нительно мало, так как увеличенное гидравлическое сопротивление топ­ливопровода высокого давления снижает это давление, а меньшая сжи­маемость тяжелого топлива повышает его.
Другой особенностью тяжелого топлива является возрастание цикло­вой подачи, вследствие увеличения плотности топлива и коэффициента подачи, что приводит к повышению мощности дизеля.
Продолжительность впрыскивания тяжелого топлива практически такая же, как и при впрыскивании дизельного. Однако при конструирова­нии ТНВД следует предусмотреть возможность изменения угла опереже­ния впрыска ф'оп без остановки дизеля.
Следует отметить, что для МОД и СОД с большой цилиндровой мощ­ностью обычно такая регулировка не требуется в связи с тем, что для та­ких дизелей влияние вязкости топлива на основные параметры рабочего процесса является незначительным.
Топливная аппаратура высокооборотных дизелей
Топливные системы высокого давления в ВОД устанавливаются толь­ко с механическим приводом ТНВД. Чаще всего это системы непосредст­венного действия, хотя используют и насос-форсунки (например, на ди­зелях ЯАЗ-204). Насосы выпускают в рядном исполнении, но иногда ис­пользуют и V-образные насосы. В автотракторных дизелях применяют как распределительные, так и золотниковые ТНВД. Основные конструктив­ные параметры топливной аппаратуры ряда отечественных дизелей при­ведены в табл. 3.5.
Особенности конструкции топливной аппаратуры ВОД рассмотрим на примере ряда дизелей.
Топливный насос золотникового типа дизеля 12ЧСН18/20, рядный, показан на рис. 3.93. Корпус насоса - общий для всех двенадцати секций ТНВД и состоит из камеры, семи стоек и головки, которые стянуты четыр­надцатью шпильками. Двенадцать кулачковых шайб с симметричным профилем расположены через 30°, в соответствии с порядком работы плунжеров насосов. Ролики толкателей плунжеров имеют игольчатые под­шипники. В головке насоса проходят наполнительный и отсечной каналы, то есть наполнение и отсечка разделены. Наполнение осуществляется че­рез два верхних отверстия втулки плунжера, а отсечка через четыре ниж­них отверстия (не попали в разрез), при этом последние выполнены в два ряда. Следует признать сравнительно редким такое конструктивное реше ние. Топливо после отсечки подводится к топливоподкачивающему насосу


Таблица 3.5
Основные параметры топливной аппаратуры ВОД

Параметры

6ЧН
21/21

124CH
18/20

6ЧСПН
15/18

64 13/14 (ЯМ3236)

84 12/12 КАМАЗ -740

64
11/12,5

Цилиндровая мощность 1Мц,кВт

129

61,5

28,8

22,1

19,3

16,5

Частота коленчатого вала п. мин1

_ 1500

1550

1500

2100

2600

2200

Удельный расход топлива 9е. г/(кВт-ч)

218

224

228

245

225

245

Цикловая подача дц, г

0,625

0,296

0,146

0,086

0,056

0,061

Способ регулирования ТНВД Диаметр dn и ход плунжера
^тах*

16; 12

13; 12

12, 10

КП
9; 10

9; 10

8.5; 8

Давление начала впрыскивания, р0, МПа

25,5

19,6

20,6

17,1

18,1

17,1

Диаметр dL и ход иглы

6; 0,45

6; 0,45

6; 0,45

6; 0,27

6; 0,22

6; 0,23

Количество ic и диаметр dc (в мм) отверстий распылителя

г
8; 0,4

8; 0,35

8; 0,3

4; 0,34

i
4; 0,3 4, 0.3

Геометрическое начало нагнетания ф'оп ” до ВМТ

32

27-29

28

20

18

26

Наружный DT и внутренний • dT-диаметры, длина Lt топливопровода высокого давления, мм

8; 3,0; 1290

7,5;
2,5

7; 2,0; 350 и 600

7; 2,0; 415

7; 2,0; 485, 516 и 618

7; 2; 535


Нагнетательный клапан выполнен с разгружающим пояском.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиНасос регулируется по концу подачи. Плунжер имеет две спи­ральные канавки. Зубчатые венцы поворотных втулок плунжеров двух соседних секций ТНВД входят в зацепление с шестью зубчатыми секторами, разворачивающимися при перемещении рейки насоса. Геометрическое начало нагнета­ния регулируется положением болта 25 толкателя плунжера.
Топливный насос золотнико­вого типа дизеля КАМАЗ V-образ­ный, с регулированием по концу подачи показан на рис. 3.94.
Геометрическое начало на­гнетания регулируется за счет тол щины пяты 5 между плунжером и его толкателем. От разворота тол­катель фиксируется сухарем 6, выступ которого входит в паз кор­пуса 2. Детали секций ТНВД мон­тируют в специальном корпусе 16, который вставляется в корпус на­соса. Обычно указанные детали собирают непосредственно в кор­пусе насоса.
Рис. 3.93. Топливный насос высокого давления дизеля 12ЧСН18/20: 1 ~ кулачковый вал, 2 - стопорный винт подшипника; 3 - картер; 4 - стойка; 5 - реечное устройство;
6 ~ головка насоса; 7 - втулка плунжера; 8 ~ плунжер-золотник; 9 ~ корпус нагнетательного клапана; 10 - нагнетательный клапан; 11 - штуцер; 12 и 13 ~ упор и пружина нагнетательного клапана; 14 - шпилька с гайкой; 15 -уплотнительное кольцо; 16 ~ наполнительный канал; 17 - наполнительное отверстие; 18 - стопорный винт; 19 - отсечный клапан; 20 - коробка зубчатого венца поворотной втулки плунжера; 21 - верхняя тарелка; 22 - поворотная втулка; 23 - пружина плунжера; 24 - нижняя тарелка; 25 - регулировочный болт толкателя; 26 ~ толкатель плунжера, 27 ~ ролик толкателя; 28 ~ винт подшипника


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис 3.94. Топливный насос высокого давления дизеля КАМАЗ:
1 ~ кулачковый вал; 2 - корпус насоса; 3 - ролик толкателя;
4 ~ толкатель плунжера; 5 - пята толкателя; 6 ~ сухарь;
7 - нижняя тарелка; 8 ~ поворотная втулка плунжера; 9 - пружина плунжера;
10 ~ шайба; 11 - плунжер-золотник;
12 и 13 - уплотнительные кольца; 14 -установочный штифт;
15 ~ втулка плунжера, 16 ~ корпус секции ТНВД; 17 ~ прокладка;
18 ~ нагнетательный клапан; 19 ~ штуцер; 20 ~ правая рейка

Топливные насосы высокого давления распределительного типа
В многоплунжерных насосах в процессе эксплуатации нарушается равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам и изменяется угол опережения впрыска, в результате чего ухудшаются показатели ра­бочего процесса в отдельных цилиндрах дизеля. Постоянная регулиров­ка ТНВД усложняет техническую эксплуатацию дизеля и его обслужива­ние. Кроме того, стоимость изготовления многоплунжерных насосов до вольно высокая. Поэтому ведутся работы по созданию ТНВД с минималь­ным числом плунжерных пар
К таким ТНВД относятся насосы распределительного типа. В них ис­пользуют одну плунжерную пару для обслуживания ряда, а иногда и всех цилиндров дизеля.

Конструктивное выполнение распределительных насосов разнооб­разно. Оно обусловлено схемой распределения топлива, способами при­вода плунжера, дозирования и регулирования подачи топлива. Общим для всех распределительных насосов является наличие плунжера и рас­пределителя. Распределитель изготавливают в виде отдельного агрегата или как одно целое с плунжером насоса. Наличие установки отдельного распределения усложняет общую схему насоса и для нее необходима до­полнительная прецизионная пара. Приводом плунжера распределитель­ных насосов служат кулачковые механизмы с внешним, внутренним и торцовым расположением профилей.
Принципиальная схема распределительного топливного насоса с внешним расположением профилей приведена на рис. 3.9Б.
Толкатель 8 насоса совершает поступательное движение под воздей­ствием кулачка 9, вала 10 и пружины 12, а его вращательное движение
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиосуществляется шестерней 11 через втулку 6 (сторцовым зубчатым венцом) и штифт 7. Оба движения передаются основному плунжеру 4 насоса, имею­щему распределительный паз Б. Топли­во дозируют дросселирующей иглой 3, связанной с регулятором.
Максимальную подачу устанавли­вают дополнительным плунжером 2, нагруженным пружиной 1. Плунжер 2 перемещается вверх под действием давления топлива, сжимаемого основ­ным плунжером 4. С уменьшением на­тяжения пружины 1 плунжер поднима­ется на большую высоту, объем, в кото­ром сжимается топливо, увеличивается и в результате этого максимальная цик­ловая подача уменьшается. Число про­филей на начальной окружности опре­деляется числом цилиндров, обслужи­ваемых насосом. Насос имеет один на- Рис. 3.95. Схема распределительного гнетательнь|й клапан 13, после которого топливного насоса с внешним топливо поступает по специальным ка- расположением профилей кулачка: налам в корпусе втулки, в кольцевую 1 ~ пружина; 2 - дополнительный выточку на основном плунжере и по па- плунжер; 3 - игла; 4 - основной зу Б поочередно подводится к каналам, плунжер; 5 - распределительный паз; соединенным нагнетательными топли- 6 ~ втулка; 7 - штифт; 8 - толкатель; воп ровода м и с форсун ка м и.
9 ~ кулачок; 10 - вал; 11 ~ шестерня; в распределительном насосе с вну- 12 - пружина; 13 ~ нагнетательный ТреНним расположением профилей клапан

(рис. 3.96) вал распредели­тель 3 получает вращение от коленчатого вала дизеля через шестерню, закрепляемую на его конической части. В тща­тельно обработанных цилинд­рических каналах этого вала расположены встречно движу­щиеся плунжеры 9, распирае­мые пружиной 10. Плунжеры кинематически связаны с тол­кателями 8, в которых установ­лены ролики 7, движущиеся по поверхности профилирован­ного кольца 6.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиПри сбегании роликов с выступающих профилей коль­ца 6, пружина 10 - раздвигает плунжеры 9, в результате чего под ними и в центральном ка­нале вала создается разреже­ние. Топливо от шестеренного насоса поступает по каналу 11 корпуса насоса в камеру 12, а оттуда через дросселирующий золотник Б, каналы в корпусе и канал 4 вала в осевое отвер­стие
При набегании роликов на профильные выступы плунже­ры сближаются, сжимают в осевом канале топливо и на­гнетают его через клапан 2 в канал 1, соединенный с форсункой.
Цикловую подачу регулируют положением дросселирующего золот­ника 5, связанного с регулятором. Осевое передвижение золотника при­водит к изменению проходного сечения дросселирующего устройства и, следовательно, обусловливает количество топлива, поступающего через него в осевой канал распределителя.
Дозирование топлива можно осуществлять и при помощи устройст­ва, показанного с правой стороны схемы. Доступ топлива в осевой канал вала-распределителя ограничивает дросселирующая игла 14, нагружен­ная с одной стороны пружиной, натяжение которой изменяется при по­мощи рычага 16, а с другой - давлением топлива, поступающего от под­качивающего насоса через иглу 75 под поршенек 13.

При увеличении скоростного режима работы дизеля регулятор пере­двигает иглу 15 вверх. При этом увеличивается проходное сечение, через которое топливо поступает под поршенек 13, усилие возрастает, игла при­крывается. Полное закрытие иглы предотвращается пружиной, натяже­ние которой увеличивается одновременно с ростом давления на порше­нек 13. Наоборот, увеличение нагрузки дизеля приводит к уменьшению частоты вращения вала и перемещению иглы 5 в сторону уменьшения проходного сечения.
Конструктивное выполнение насосов распределительного типов можно увидеть на примере насоса НД-21/4 (рис. 3.97) семейства НД.
Насос предназначен для четырехцилиндровых дизелей и является базовой моделью унифицированного ряда таких ТНВД для автомобиль­ных, тракторных, стационарных и судовых дизелей малой мощности с различным (до 12) числом цилиндров, работающих с частотой враще­ния коленчатого вала до 3000 мин1.
У одноплунжерного распределительного ТНВД НД-21/4 с золотнико­вым дозированием цикловой подачи топлива (путем изменения активно­го хода плунжера в его конце) диаметр и полный ход плунжера равны 8 мм. В насос встроены топливоподкачивающий насос и регулятор.
В верхней части алюминиевого корпуса 21 установлена распредели­тельная плунжерная пара, состоящая из плунжера 10, втулки 8 и дозатора

  1. Плунжер 10 имеет центральное и сквозное диаметральное перепускное (с пазом) отверстие, а также размещенное выше радиальное распреде-

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.97. Распределительный топливный насос НД-21/4

лительное отверстие с пазом. Пазы на плунжере создают постоянное про­ходное сечение для топлива при осевом и угловом перемещениях плун­жера во втулке. Втулка 8, в которой плунжер совершает возвратно-посту­пательное и вращательное движения, имеет боковое окно для размеще­ния дозатора. В верхней части втулки выполнены два впускных наклон­ных отверстия и четыре нагнетательных канала, выходящих на верхний торец втулки.
Дозатор 9, предназначенный для изменения цикловой подачи топли­ва, надет на плунжер и перекрывает его перепускные отверстия. Он удер­живается в определенном положении и может перемещаться по плунже­ру при помощи сухаря 29, штырька 30, кривошипа и рычажного механиз­ма, связанного с муфтой регулятора.
Головка 13 ТНВД стяжной гайкой 11 прижата к торцовой плоскости втулки плунжера и зафиксирована штифтом 17. В головке помещены че­тыре нагнетательных пластинчатых клапана 14 двойного действия, корпу­са которых прижаты штуцерами 15 через уплотнительные прокладки 16. Клапаны сообщаются с соответствующими нагнетательными каналами втулки плунжера. Вследствие постоянного вращения плунжера в его втул­ке, радиальное отверстие плунжера во время каждого следующего цикла подачи топлива совпадает с очередным нагнетательным отверстием втул­ки, смещенным по отношению к предыдущему на 90° в направлении вра­щения плунжера. Поэтому топливо нагнетается насосом через нагнета­тельные каналы втулки 8, плунжера и клапаны 14, последовательно во все форсунки дизеля.
При движении плунжера 1 (рис. 3.98, а) вниз под действием пружи­ны толкателя совершается ход всасывания. В надплунжерном пространст­ве создается разрежение, и с момента, когда торец плунжера откроет на­клонные наполнительные отверстия 10 во втулке, в надплунжерное про­странство начинает поступать топливо. При движении плунжера вверх под действием кулачка (ход нагнетания) топливо из надплунжерной по­лости вначале перетекает через отверстие 10 в полость низкого давления.
В момент, когда торец плунжера перекроет (см. рис. 3.98, б) напол­нительные отверстия 10, топливо под давлением из надплунжерной по­лости по центральному 11 и радиальному 12 каналам в плунжере начина­ет поступать в его распределительный паз 13. Отсечное отверстие 14 плун­жера в этот момент перекрыто дозатором 3. При вращении плунжера рас­пределительный паз 13 поочередно соединяется с нагнетательными кана­лами 15 во втулке 2 и головке 5, соединенных гайкой 4. Под давлением топлива открывается нагнетательный клапан 16, отрываясь от своего сед­ла 9 и сжимая пружину 8, и топливо по каналам в ограничителе 7 хода клапана 16 и по трубопроводу высокого давления, подсоединенному к штуцеру 6, поступает к форсунке. Нагнетание топлива к форсунке продол­жается до момента, когда отсечное отверстие 14 плунжера начинает вы­ходить из дозатора 3 (см. рис. 3.98, в). Давление топлива в надплунжер­ном пространстве резко падает, и впрыскивание прекращается. Измене-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3.98. Этапы работы распределительного топливного насоса НД-21/4: а ~ наполнение; б - начало нагнетания; в - отсечка

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателинием положения дозатора можно изменить продолжительность периода нагнетания и, следовательно, цикловую подачу топлива.
Кулачки 26 (см. рис. 3.97) кулачкового вала имеют сложный про­филь. За один оборот они сообщают плунжеру посредством толкателя 2, направляемого болтом 31 (во взаимодействии с пружинами 4 через та­релки 3), четыре возвратно-поступательных движения (по числу обслу­живаемых форсунок). При двух или трех форсунках профиль кулачка имеет соответственно два или три выступа. На заднем конце вала закреп­лено коническое зубчатое колесо 24 для привода вала 18 регулятора (че­рез зубчатое колесо 23) и валика 22 с эксцентриком привода топливопод­качивающего насоса. Регулятор имеет механический корректор 20.
Вращение плунжеру передается от зубчатого колеса, нарезанного на валике регулятора, через промежуточное зубчатое колесо Б, соединенное с зубчатой втулкой 6, которая установлена на нижней части втулки плун­жера и пазом связана с профильным пояском плунжера, допускающим осевое перемещение последнего относительно зубчатой втулки. Кулачко­вый вал и плунжер вращаются с частотой вращения, в 2 раза меньшей ча­стоты вращения коленчатого вала дизеля.

Топливо поступает во впускную полость, окружающую втулку плун­жера и уплотняемую резиновыми кольцами 7 и 12, через штуцер 28. Для устранения влияния колебательных процессов на наполнение рабочей полости насоса впускная полость отделена узким кольцевым зазором во­круг втулки плунжера от полости, в которую происходит перепуск топли­ва. Избыточное топливо из этой полости отводится во впускной канал топливоподкачивающего насоса через штуцер 27 с клапаном и перепуск­ную трубку 33.
Масло заливают в нижнюю полость корпуса ТНВД через отверстие са­пуна 19, а его уровень проверяют путем отвертывания контрольной проб­ки 32. Масло при замене сливают через нижнее отверстие с пробкой 2Б. ТНВД установлен на фланце 1, который прикреплен к дизелю четырьмя болтами.
Для обеспечения возможности использования распределительных ТНВД на дизелях с числом цилиндров более четырех-шести создан двух­секционный распределительный ТНВД, каждая секция которого может обслуживать три-четыре цилиндра.
Топливный насос высокого давления распределительного типа фирмы Bosch. ТНВД типа VE предназначен для быстроходных дизелей, устанавливаемых на легковых и грузовых автомобилях, тракторах, судах и стационарных установках.
Насос имеет небольшую массу и монтажный объем, обеспечивает точную дозировку даже незначительного количества впрыскиваемого топлива и оптимальную настройку начала и продолжительности впрыска по отдельным рабочим режимам двигателя.
Конструкция ТНВД. Закрытый корпус топливного насоса с распреде­лителем включает пять функциональных узлов (рис. 3.99, обведены жир­ными линиями):

  1. шиберный топливоподкачивающий насос 1;
  2. механический регулятор числа оборотов 2;
  3. топливный насос высокого давления с распределительной голо­вкой 4;
  4. механизм изменения угла опережения впрыска топлива 3;
  5. электромагнитный клапан Б.

Подача топлива. От приводного вала 1 вращение двигателя переда­ется на шиберный топливоподкачиваюший насос 2, привод регулятора 3 и дисковый кулачок 5. При каждом своем обороте шиберный топливо­подкачивающий насос подает неизменное количество топлива. Регулиро­вочный клапан 20 регулирует напор топлива во внутренней камере насо­са пропорционально числу оборотов. Через перепускной дроссельный клапан 13 происходит непрерывное стекание определенного количества топлива с целью охлаждения внутренней камеры насоса. Дисковый кула­чок, который опирается на ролики опорного кольца 4, создает враща- телъно-подъемное движение, переносимое на распределительный плун­жер 7. В связи с подъемным движением плунжера осуществляется подача


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.99. ТНВД распределительного типа VE

топлива, а вследствие вращательного движения топливо распределяется через отсечную канавку 11 в отдельные выпускные отверстия, откуда оно поступает через нагнетательный клапан 10 в топливопровод и форсунку.
Регулирование числа оборотов. Шестерня 3, установленная на при­водном вале, вращает вал 19 с центробежными грузами 18 всережимного регулятора числа оборотов. В связи с воздействием центробежной силы на эти грузы, они передвигаются наружу и прижимают муфту регулятора 17 к регулирующей системе рычагов 12. Этой центробежной силе противодей­ствует сила пружины регулятора 15, предварительная затяжка которой оп­ределяется позицией педали и рычага регулирования числа оборотов 16.
С повышением числа оборотов центробежная сила преодолевает си­лу пружины регулятора и изменяет, тем самым, позицию регулирующей системы рычагов. Регулирующий золотник 8, который находится на рас­пределительном плунжере, может передвигаться. В момент, когда отсеч­ная кромка регулирующего золотника открывает перепускное отверстие 9 распределительного плунжера, прекратится и процесс подачи топлива Уменьшение числа оборотов в определенном режиме насоса приво­дит к повышению количества подаваемого топлива. При повышении чис­ла оборотов уменьшается подаваемое количество топлива. Этот процесс регулирования охватывает весь диапазон чисел оборотов.
В противоположность всережимному регулятору регулятор числа оборотов холостого хода и максимального числа оборотов обеспечивает процесс регулирования в нижнем диапазоне числа оборотов холостого хода, а также максимального числа оборотов, чтобы исключить превы шение номинального числа оборотов двигателя. Промежуточным диапа­зоном чисел оборотов этот регулятор не управляет. В этих диапазонах сам механик определяет скорость двигателя через педаль.
Коррекция момента начала впрыска. Плунжер для коррекции на чала впрыска б, на который действует напор топлива во внутренней каме ре насоса, изменяет с повышением числа оборотов размещение опорно­го кольца с роликами и дискового кулачка таким образом, чтобы произо­шло опережение момента начала впрыска.
Остановка. Остановка дизеля осуществляется прекращением подачи топлива. Для этого имеется две возможности:

  1. с помощью механического устройства 14 а, которое приводится в действие тросиком или рычагом;
  2. с помощью электрического устройства 14 b через соответствующий ключ-выключатель. Последнее преимущественно предусматрива­ется для остановки дизеля

Для того, чтобы настроить топливный насос с распределителем к ра бочим условиям, характерным для самого дизеля и области его примене­ния, используются специальные навесные модули различных функций, которые обеспечивают оптимальный рабочий режим (рис. 3.100).
Нагнетательный клапан при полной нагрузке двигателя обеспечивает дозировку подкачиваемого насосом топлива в зависимости от числа обо­ротов.
Корректор LDA дозы топлива, впрыскиваемой при полной нагрузке, зависящий от давления наддува, применяется для дизелей с турбонадду­вом, где он в нижнем диапазоне чисел оборотов дизеля уменьшает дозу впрыскиваемого при полной нагрузке топлива, чтобы обеспечить низкий уровень давления.
Корректор ADA дозы топлива, впрыскиваемой при полной нагруз­ке, зависящий от атмосферного давления. С повышением высоты над уровнем моря или разряжения воздуха, оптимальный состав смеси не обеспечивается, так как дизель всасывает меньше воздуха, что приводит к образованию богатой смеси с избытком топлива, а, следовательно, к повышенному давлению и перегреву дизеля. Корректор ADA обеспечи­вает в случае уменьшения атмосферного давления соответствующее со­кращение дозы топлива, впрыскиваемой при полной нагрузке.
Корректор LFB момента начала подачи топлива, зависящий от на­грузки. С уменьшением нагрузки, корректор LFB снижает напор топлива во внутренней камере насоса В результате корректор момента начала впрыска вызывает «запаздывание» фактического начала подачи, вследст­вие чего в нижнем диапазоне нагрузки исключается так называемое «вра­щение дизеля на холостом ходу».


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
"Рис. 3.100. Сменные согласующие модули: 1 ~ корректор LDA дозы топлива, впрыскиваемой при полной нагрузке; 2 - корректор ADA дозы топлива,
впрыскиваемой при полной нагрузке, зависящий от атмосферного давления;
3 ~ корректор LFB момента начала подачи топлива, зависящий от нагрузки;
4 ~ ускоритель KSB пуска в холодном состоянии; 5 - согласующий нагнетательный
клапан

Ускоритель KSB пуска в холодном состоянии. Обеспечивает опереже­ние момента начала впрыска. Эта коррекция осуществляется тросиком, ав­томатическим путем через зависящий от температуры механизм управле­ния или путем гидравлического ускорителя пуска в холодном состоянии.
Топливный фильтр. Применяются одноступенчатые или двухсту­пенчатые фильтры с водосборными камерами и спускными пробками для конденсированной воды.
Преимущества и недостатки систем распределительного типа

Системы с насосами распределительного типа имеют как положи­тельные качества, отличающие их от обычных топливных систем дизелей, так и недостатки. К преимуществам этих систем можно отнести:

  1. насосы распределительного типа имеют меньшие габаритные раз­меры и массу;
  2. в распределительных насосах до минимума уменьшается количест­во прецизионных пар;
  3. улучшается равномерность, в результате чего создается большая идентичность характеристик для отдельных цилиндров;
  4. упрощается обслуживание и регулировка систем, так как отпадает необходимость в регулировании подачи топлива по отдельным ци­линдрам.

Однако существенные недостатки этих систем не позволяют в настоя­щее время вытеснить обычные системы с многоплунжерными насосами высокого давления. К ним относятся:

  1. увеличенный износ плунжерных пар и небольшой срок их службы в результате большой частоты возвратно-поступательного и вра­щательного движения плунжера;
  2. интенсивные колебательные движения отсечной и наполнительной магистралей системы вследствие большой цикличности работы на­соса нарушают нормальное протекание рабочего процесса систе­мы, в частности, эти колебания ухудшают наполнение рабочей по­лости насоса;
  3. значительное гидравлическое сопротивление движению топлива в результате наличия распределителя топлива, а также многих рас­пределительных каналов в корпусе насоса. Это приводит к сниже­нию давления на 2~3 МПа и более;
  4. Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиизнос толкателя и кулачка и сокращение срока их службы в резуль­тате повышенных контактных напряжений, возникающих вследст­вие большой цикличности.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
12                   3 4
Рис. 3.102. Согласующий нагнетательный клапан: 1 - разгрузочный поясок;

Рис. 3.101. Ускоритель KSB пуска в         2 согласующий поясок, 3 проточка;
холодном состоянии: 1 - вал;                     4 ~ поперечное сечение дросселя

  1. - шаровой палец;3 ~ продольный паз;

4 ~ обойма качения

Форсунки высокооборотных дизелей
Они отличаются малыми габаритными размерами, впрыскивают обычно дизельное топливо легких сортов и поэтому не имеют специаль­ного охлаждения распылителя. Диаметр корпуса форсунки уменьшен, что является возможным в связи с верхним расположением пружины. Форсунки ВОД относительно просты по конструкции (см. рис. 3.103 и рис. 3.104). Затяжку пружины регулируют винтом 4 или 6 соответственно. На дизелях с разделенными камерами сгорания используют форсунки
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели3


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.104. Форсунка ФШ6-2х25:
1 и 2 ~ соответственно, корпус и игла распылителя; 3 и 7 ~ колпаки; 4 - канал подвода топлива; 5 ~ корпус форсунки; 6 ~ регулировочный винт с контргайкой; 8 ~ прокладка; 9 ~ пружина; 10 - штанга


 

со штифтовым распылителем (см. рис. 3.104), игла которого заканчива­ется штифтом, формирующим струю впрыскиваемого топлива.
Насос-форсунки. Применение насос-форсунок обусловлено стрем­лением к сокращению длины топливопровода между ТНВД и форсункой, вносящего определенные искажения в процессе впрыскивания вследст­вие гидравлического сопротивления топливопровода ВД и сжимаемости топлива в его достаточно большом объеме.
В верхней части корпуса 10 насос-форсунки (рис. 3.10Б) установлен плунжер 18 с зубчатым колесом 17 и рейкой 16, толкатель с надетой на его выступающую часть пружиной 13 плунжера. В нижней части насос-фор- сунки, стянутой с корпусом гайкой 9, расположен распылитель 1 с разме­щенным в нем нагнетательным клапаном 4, его пружиной 3 и упором 2, седло Б клапана 4, дополнительный пластинчатый клапан 6 с его седлом

  1. втулка 13 плунжера и втулка-отражатель 8.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиТопливо подается отдельно расположенным топливоподкачиваю­щим насосом в топливную магистраль головки цилиндра, откуда оно по­ступает во входной штуцер 14, проходит через входной защит­ный фильтр 1Б, протекает по ка­налам корпуса и заполняет вну­треннюю полость насос-фор- ^ сунки. Часть топлива из этой по­лости через наполнительное от­верстие А во втулке 19 попадает в рабочую полость под плунже­ром 18. Избыточное топливо по 1 каналам в корпусе отводится к выходному фильтру 11, затем 1 через выходной штуцер 12 по­ступает в отводную магистраль и далее в топливный бак. Вслед­ствие непрерывной циркуляции топлива рабочие детали насос- форсунки охлаждаются и из топливной системы удаляются пузырьки воздуха и пары легких фракций топлива.
Движение плунжера вниз происходит под действием ку­лачка распределительного вала дизеля, обратный ход соверша­ется под действием пружины 13.
Цикловая подача топлива изме­няется поворотом плунжера 18,
имеющего две спиральные рис. 3.105. Насос-форсунка АР-20А

кромки: одну - обычную отсечную, вторую - у торца плунжера - для из­менения момента начала впрыскивания. С повышением цикловой пода чи топлива, т.е. при увеличении активного хода плунжера, возрастает угол опережения начала впрыскивания и становится более поздним его конец. Таким образом, в этой насос-форсунке реализовано золотниковое дозирование цикловой подачи топлива изменением начала и конца ак тивного хода плунжера.
Для защиты от размывания гайки 9 потоком отсечного топлива, выхо­дящим из отсечного отверстия Б втулки плунжера, служит втулка-отража­тель 8, выполненная из пружинной стали.
Плунжер поворачивается рейкой 16. Рейки нескольких насос-форсу­нок соединены с рычагами, установленными на общем продольном вра­щающемся валике, кронштейны которого закреплены на головке цилин­дров дизеля. Этот валик рычагом и тягами соединен с регулятором.
Распылитель 1 имеет шесть растшливаюших отверстий диаметром 0,15 мм.
Входной 15 и выходной 11 защитные фильтры, предназначенные для улавливания продуктов изнашивания и коксования топлива размером более 0,15 мм, представляют собой стакан, изготовленный из сваренных в точках касания бронзовых шариков диаметром 0,3 мм с наваренной на открытом торце омедненной шайбой.
Системы впрыскивания многотопливных высокооборотных
дизелей
При впрыскивании легких сортов топлива в условиях высокой темпе­ратуры или низкого давления окружающей среды возникает опасность образования паровых пробок в топливной аппаратуре, которые могут на­рушить ее нормальную работу. Кроме того, бензин по сравнению с ди­зельным топливом имеет меньшую плотность и более высокий коэффи циент сжимаемости, в результате чего при неизменном активном геоме трическом ходе плунжера ТНВД снижается цикловая подача топлива, а, следовательно, и мощность дизеля. Поэтому в системе впрыскивания многотопливного ВОД, кроме возможности повышения давления в топ­ливопроводе низкого давления до 0,3-3,5 МПа, должен быть предусмо­трен топливоподкачивающий насос с автономным приводом, что позво­лит перед пуском дизеля осуществить подкачку всей системы и удалить из нее воздух и топливо, а также поточная система подвода топлива ТНВД в соответствии с требованиями ГОСТ 10578-95.
Согласно ГОСТ 10578-95 в топливных насосах высокого давления должно быть установлено специальное устройство для изменения пода­чи топлива при переходе с одного вида топлива на другой, причем после перехода с дизельного топлива на бензин падение цикловой подачи на номинальном режиме не должно превышать 5%.
Для ТНВД многотопливных дизелей должны быть предусмотрены также специальные меры по устранению попадания просочившегося бен­
зина через зазор в плунжерной паре на привод насоса. С этой целью вы­полняют кольцевые канавки во втулке плунжера, куда подается масло под давлением, которое не только является гидравлическим затвором для утечек бензина, но и обеспечивает смазку плунжера. Выше этой ка­навки во втулке плунжера рекомендуется выполнять дренажную полость, соединенную специальным каналом с линией низкого давления.
Главная особенность форсунки многотопливных ВОД заключается в том, что распылитель должен иметь наименьший объем подигольчатой полости.
Повышение надежности топливной системы ВОД при их форсировании по давлению впрыскивания
Повышение давления и объемной скорости впрыскивания приводит к увеличению нагруженности узлов топливной системы и требует измене
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиния их конструкции. Основные на­правления изменения конструк­ции ТНВД - использование закры­того корпуса (без люка для досту­па к внутренним устройствам ТНВД), подвесных секций, регули ровки, которые осуществляются наружными регулировочными ус­тройствами, а также использова­ние усиленных узлов привода плунжера и централизованной смазки ТНВД.
ТНВД конструкции ЯЗТА (рис. 3.106) имеет корпус насоса закры­того типа (типа компакт) и высо­кую жесткость во всех направле­ниях. Втулка плунжера _ фланце­вая, выполнена заодно с фланцем для крепления к корпусу насоса.
Детали секции - штуцер с на­гнетательным клапаном и пружи­ной, поворотная втулка, пружина с тарелками - объединены в само­стоятельный сборочный узел (рис. 3.106, б) на базе фланцевой втул ки, которая устанавливается в от­верстия корпуса ТНВД и закрепля­ется через фланец шпильками.
Такая подвесная конструкция секции существенно уменьшает де­формацию прецизионных деталей
при монтаже и работе топливной системы и разгружает корпус насоса от больших напряжений, возникающих при затяжке штуцеров насоса. Равно­мерность цикловых подач регулируется путем поворота секции в пределах пазов на фланце.
Узел толкателя усилен за счет неразборного корпуса и вынесения регу­лировки геометрического начала нагнетания вне корпуса путем установки необходимого количества прокладок под фланец секции. Узел кулачково­го вала также усилен, подшипники установлены с применением промежу­точных деталей, исключающих повреждение корпуса насоса при провора­чивании наружных обоим.
Усиление конструкции корпуса насоса может быть достигнуто с ис­пользованием стальной головки. Однако, подвесные секции на базе цельной фланцевой втулки плунжера в большинстве случаев перспектив­ны. Цельные фланцевые втулки плунжера применяются также и в насосах распределительного типа.
В форсированных по давлению впрыскивания насосах возникают проблемы защиты корпуса от эрозионного изнашивания, решаемые, главным образом, установкой отражателей.
Узлы привода плунжера имеют высокие удельные нагрузки, поэтому необходима централизованная (от системы смазки двигателя) циркуля­ционная смазка с гарантированным уровнем в корпусе насоса.
Основное направление совершенствования форсунок - уменьшение габаритов и массы подвижных деталей, прежде всего, за счет уменьше­ния диаметра иглы - способствует также и повышению их надежности, так как эти мероприятия приводят к понижению силы пружины и силы удара иглы о седло и к уменьшению возможности обратного прорыва га­зов. Улучшение условий работы запирающих конусов иглы и корпуса мо­жет быть достигнуто выполнением цилиндрической направляющей иглы с небольшой направленной конусностью, этой же цели способствуют ка­навки на направляющей иглы.

Выбор основных конструктивных элементов топливной системы высокого давления дизелей
Выбор основных конструктивных элементов топливной системы вы­сокого давления заключается в определении:

  1. продолжительности впрыскивания топлива и максимального дав­ления,
  2. цикловой подачи на номинальном режиме и на режиме холостого хода;
  3. параметров плунжерной пары;
  4. параметров распылителя форсунки;
  5. параметров нагнетательного клапана;
  6. кинематических характеристик плунжера (расчет кулачковой шай­бы насоса).

Продолжительность впрыскивания топлива и максимального давле ния. Продолжительность впрыскивания топлива <рвп и максимальное дав­ление ратах на номинальном режиме работы дизеля выбирают на основе анализа данных аналогов и тенденций в проектировании топливной ап­паратуры современных дизелей.
Для МОД фвп = 25-30°; для СОД фвп = 30-40°; для ВОД фВП = 25-30°.
При выборе продолжительности впрыскивания необходимо, чтобы угол соответствующий концу впрыскивания, не превышал 10~20° угла по ворота коленчатого вала после ВМТ.
Максимальное давление топлива можно принять равным:
для МОД 70-100 МПа; для СОД 80-250 МПа; для ВОД 35-60 МПа.
Расчет цикловой подачи топлива (см3) на номинальном режиме:
60 ¦ п ¦ zR ¦ i • iH - р
где ge - эффективный удельный расход топлива, (г/(кВт - ч);
Ne -мощность двигателя, кВт; п ~ частота вращения коленчатого вала, мин1; zR - коэффициент тактности (для двухтактных дизелей zR = 1, для че­тырехтактных = 0,5);
i - число цилиндров дизеля,
iH - число насосов, подающих топливо на один цилиндр; р - плотность топлива, г/см3.
На режиме холостого хода:
1000 ¦ GT
9ц =                                      1             
60 ¦ п ¦ zR ¦ I - iH ¦ р
где GT - часовой расход топлива на режиме холостого хода, кг/ч.
С учетом компенсации износа, запаса на допустимую перегрузку, увеличения расхода де при доводочных испытаниях дизеля и возможной его форсировки принимают:
9цтах — (1*25 1,5)дц

Параметры плунжерной пары. К плунжерным парам ТНВД (рис. 3.107) предъявляются следующие требования:

  1. минимальная деформация от монтажных усилий и давления топ­лива;
  2. минимальные утечки топлива по зазору между деталями пары;
  3. снижение кавитационных разрушений;
  4. высокое качество изготовления пары.

Уменьшение деформации плунжерной пары достигается:

  1. увеличением стенки втулки;
  2. использованием гидравлически уравновешенных пар, с симмет­ричными распределительными кромками на плунжере и отверсти ями во втулке, а также втулок подвесного типа;
  3. при выполнении на плунжере или втулке стенок в местах действия отрицательных деформаций

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиУменьшение утечек топлива между плунжером и втулкой обеспечи­вается при отводе топлива через наклонный канал во втулке, соединен­ный с кольцевой канавкой, выполняемой на плунжере или втулке ниже золотниковой части. Работоспособность плунжерной пары и качество уп­лотнения повышаются, если ниже дренажной канавки выполнить вторую канавку, в которую под давлением подается отфильтрованное масло.
Снижение кавитационных разрушений золотниковой части плунжера и района отвер­стий втулки осуществляется:

  1. максимально возможным уменьшени­ем диаметра отсечного окна;
  2. мелкой выборкой, образующей отсеч ную кромку на плунжере;
  3. отверстием, высверленным во втулке и соединяющим район разрежения в окне с полостью всасывания;
  4. применением ступенчатых отсечных окон.

Для того, чтобы создать надежное уплот­нение торцовых поверхностей втулки и корпу­са нагнетательного клапана, следует втулку плунжера выполнять совместно с корпусом клапана и штуцером без разъемов.
Конструктивные параметры плунжерных пар ряда дизелей представлены в табл. 3.6 (обозначения см. рис. 3.107).
пары


Тип насоса или дизеля

dn
мм

пв

dB
мм

d0
мм

Dz/dn

Di/dn

ln/dn

Ln/dn

Фридман и Майер,

7-10

1

2,5

1

2,5

1,9-

1.5-

_
5,7-

0,28

тип Р1

 

1

3,0

1

3,0

2,7

2,14

8.1

 

Bosh, тип В

7-10

2

2,0

2

2,0

1.7-

1,4—

4.7-

0,28

 

 

2

2,0

2

3,0

2,43

2,0

8,3

 

ЯЗТА

9

1

3,0

1

3,0

2,33

1,67

7,2

0,45

ЧН 18/22

12

2*

3,0

-

-

2,66

2.08

6,25

0,4

ЧН 16/17

12

2

3,5

2

3,5

2,04

1.54

5.63

0 45

ЧН 18/20

13

2

3,5

4

3,5

1,85

1,52

6.55

0,47

6ЧРН 25/34

16

2*

3.5

-

-

1.7

1.37

4,5

0,29

6ЧН 21/21'

16

2*

3,0

-

-

2.0

1,57

4,7

04

ЧН 24/27

16

2*

5,5

 

-

2.38

1.75

6,25

0,37

ЧН 26/26

17

1

3,0

1

3,0

2.24

1.65

5,65

0,44

ДН 23/30

17

1

4,0

1

2,5

2,24

1.65

5,75

0,41

ЧН30/38

20

2*

3,5

-

-

2.4

1,9

5,8

0,43

ЧН 36/45

22

2*

5.0

-

-

2,1

1,75

6,75

0,41

Sulzer 16LVA24

22

2*

5,0

 

-

2,73

1,68

5,8

0,37

РС-2

27

2*

9,0

_
-

-

2,18

1,78

5,45

0,43

Таблица 3 6

Примечание: * Наполнительные окна являются одновременно и отсечными

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиСогласно данным таблицы отношения основных геометрических па­раметров плунжерной пары находятся в пределах:
D2/dn=1,7-2,7,
D,/dn=1.4-2.1;
Ln/Dn = 4,5-7,0; ln/Ln = 0,28-0,47.
Диаметр плунжера насоса определяют совместно со средней скоро­стью плунжера по формуле:
dn = ji.65 (с р71иф;п)
где dn - диаметр плунжера, см;
Сср - средняя скорость плунжера, см/с;
?7Н - коэффициент подачи топлива (изменяется от 0,7 до 1,1; в пред­варительном расчете рекомендуется т]н = 0,8);

(р'вп - геометрическая продолжительность нагнетания в градусах по углу поворота кулачкового вала, определяемая геометрическим актив­ным ходом плунжера.

Ориентировочно <р'вп = (p'nzn,A где Д = 1,4 при ртах = 40 МПа и
Д = 1,7 при ртах = 80 МПа, причем Д возрастает пропорционально увеличению ртах.
По статистическим данным диаметр плунжера
1,69дц0-303 при дц < 10 г;
3,5 + 0,04 (дц - 10) при дц = 10-60 г,
где dn - диаметр плунжера, см; дц - цикловая подача, г.
Диаметр плунжера уточняют по ГОСТу 10578-95 (табл. 3.7).
9п:


Таблица 3.7
Диаметр и ход плунжера топливных насосов высокого давления

Тип насоса

Диаметр плунжера, мм

Ход плунжера, мм

I.

5,0; 5,5; 6,5; 7,0; 7,5; 8.0; 8,5; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0; 13,0,14,0; 15,0; 16,0; 17,0; 18,0; 20,0; 22,0

7; 8; 9,10; 12; 16; 20

II

5,0; 5,5; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0; 13,0; 14,0; 15,0,16,0; 17,0; 18,0; 19,0; 20,0; 22,0; 24,0; 26,0; 28,0, 30,0; 32,0; 34,0; 36,0; 38,0; 40,0; 42,0; 46,0; 48,0; 52,0; 54,0; 62,0

7; 8; 10; 12; 16; 22; 26; 30; 32; 36; 38; 42; 60; 68; 70; 82; 84; 98; 100

По выбранным значениям диаметра плунжера и отношения полного хода плунжера к его диаметру определяют полный ход плунжера hmax. От­ношение hmax/dn обычно равно 0,7-2,0, а чаще 0,75-1,4.
Геометрический активный ход плунжера
haK = 4gц/(я- d2n ¦ р- 7jH).
где haK - ход плунжера, см;
р ~ плотность топлива, г/см2; т]и - коэффициент подачи топлива.
По статистическим данным отношение полного хода плунжера hmax к его геометрическому активному ходу в клапанных топливных насосах вы­сокого давления hmax /haK = 1,7,а в золотниковых
2,6-0,12 dn-З) при dn =3,0-5,5
hmax _ 4,81dn~0'56 при dn < 3 см;
haK 2,6-0,12 (dn-3) при dn = 3,0-5,5 см.


При определении hmax в золотниковом ТНВД следует учесть, что ход плунжера не должен быть меньше
Ьд = axhai< + dB + 0,5d0,
где - минимально допустимый ход плунжера, см, ах = 1,25-1,5 - коэффициент запаса подачи насоса, dB и d0 ~ диаметры соответственно наполнительного и отсечного от­верстий плунжерной пары, см.
Диаметр (см) наполнительных отверстий во втулке ориентировочно определяют по формуле
dB
где Сф ~ средняя скорость плунжера от начала движения до закрытия окна, м/с;
пв - средняя скорость течения топлива в отверстии втулки в период наполнения (рекомендуется 20-25 м/с); пв - число наполнительных отверстий
Обычно диаметр отверстия dB = (0,15-0,35)dn. Для повышения коэф­фициента расхода на входе наполнительного отверстия выполняют конус с углом 20-30°. Длина цилиндрического участка lBC = 0,5dB. Размер отсеч­ного отверстия нередко принимают равным наполнительному и уточняют при лабораторных испытаниях. Отсечное отверстие выполняют цилинд­рическим на всей длине.
Геометрическая продолжительность нагнетания
.                            ФвЛ                       
вп 1,2 + 0,47- 10 3 (пкрот - 100) ' где ф'вп - продолжительность нагнетания в градусах по углу поворо­та кулачкового вала;
фвп - продолжительность впрыскивания в градусах угла поворота ко­ленчатого вала;
Zfl - коэффициент тактности дизеля,
пк ~ частота вращения кулачкового вала, с ’;
рот - давление топлива в насосе в момент отсечки, МПа.
Средняя скорость плунжера в период геометрического активного хо­да (см/с)
0:р                    )ак/(р вп
По статистическим данным:

  1. диаметр наполнительного отверстия плунжерной пары dB =^L(0,25e°'432rfn)_ см>

где пв ~ число наполнительных отверстий плунжерной пары.

  1. диаметр отсечного отверстия плунжерной пары

d0 = аотс/в, см.
где аот = 0,6~1,0 - коэффициент, учитывающий уменьшение диаме­тра отсечного отверстия по сравнению с наполнительным, необходимое для снижения отрицательного эффекта, вызванного разрывом сплошно­сти потока топлива в полостях насоса после отсечки подачи.
Параметры нагнетательного клапана. Основные конструктивные параметры нагнетательных клапанов представлены на рис. 3.108. Требо­вания:

  1. гидравлическое сопротивление, объем топлива за каналом и масса подвижных деталей должны быть минимальными;
  2. герметичность закрытия;
  3. равномерность потока топлива в клапанах;
  4. равенство всех эффективных проходных сечений;
  5. отношение минимального сечения в клапане при его полном ходе к проходному сечению топливопровода высокого давления в пре­делах 3-4,5.

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиДиаметр нагнетательного клапана ТНВД с наружным запорным кону­сом при dn = 0,5-2,5 см для ВОД и СОД


dKH = 0,4 + 0,52 (dn - 0,5);
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3.108. Нагнетательные клапаны ТНВД: а, 6 ~ грибовидные клапаны; в - цилинд­рический клапан; ак ~ угол наклона кромки посадочного пояска к оси клапана; у - высота подъема клапана



 

с наружным запорным конусом при dn = 2,0-6,0 см для МОД
dKH = 1,0 + 0,17 (dn~ 2,5); с внутренним запорным конусом при dn = 1,0-3,5 см
dKH = 0,5 +0,12 (d„ - 1,2),
где dKH - диаметр клапана, см.
Минимально допустимый ход нагнетательного клапана


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

где ymin - ход клапана, см;
g-i - коэффициент, равный +1 для клапанов с внешним запорным ко­нусом и - 1 для клапанов с внутренним запорным конусом, если конус ча­стично входит в подводящий канал;
ак - угол наклона уплотнительного пояска клапана к его оси, граду­сы;
/щ = (3-4,5) fT - проходное сечение клапана, см2. При установке кла­пана с разгружающим пояском ход клапана должен быть увеличен на ве­личину разгружающего хода
Внутренний диаметр топливопровода высокого давления, см
dT>/7,65q цл/(исрфвп)
где иф - максимально допустимая средняя скорость топлива в топ­ливопроводе за период впрыскивания (рекомендуется принимать 5000-8000 м/с).
Размер dT уточняют по ГОСТу 8519 93.
По статистическим данным


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателипри dn < 1,0 см; при dn = 1,1—1,4 см; при dn = 1,5-2,0 см; при dn > 2,0 см.



где dT. - диаметр топливопровода, см.
Конструктивные параметры распылителя форсунки. В настоя­щее время в дизелях в основном применяют бесштифтовые и штифтовые распылители форсунок (последние только для ВОД с разделенными ка­мерами сгорания). Наиболее распространенные конструкции бесштиф- товых распылителей показаны на рис. 3.109. Конструктивные параметры некоторых распылителей приведены в табл. 3.8.

Площадь сечения сопловых отверстий распылителя, см2
0,06nqu fc_ <РнпРс J(2/P) (Р аср Рцср)
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателигде juc - коэффициент рас­хода распыливающих отвер­стий (рекомендуется = 0,6-0,7);
Рарс — (0,5 0,7) Ртах среднее давление впрыскива­ния, Па;
Рцср _ среднее давление га­зов в рабочем цилиндре, Па;
р ~ плотность топлива, кг/м3;
qu - цикловая подача, см3; фвп - продолжительность впрыскивания в градусах пово­рота коленчатого вала.
По статистическим данным площадь сечения распыливаю­щих отверстий распылителя форсунки
о, в - соответственно короткий и                                           _ ПП7(Г , j2 >
длиннокорпусный распылители                            'с ~ U,UU/b/ а п, СМ .


Таблица 3.8 Конструктивные параметры распылителей форсунок, мм

Дизель

D,

о2

du

d

d2

d3

^max

dc

'c

ЧН 18/20

17

13,8

6,0

3,2

1.5

1,5

0,48

0,35

8

ЧН 16/17

18

15,0

6,0

3.5

2.4

1,8

0,4

0,30 1

9

423/30

22

18,0

6,0

3.0

1.8

1,8

0,4 ,

0,35

8

ЧН 25/34

22

18,0

6,0

_3.0

1.8

1,8

0,4

-

-

ЯМЭ-236

17

9,2

6,0

3,0

1,2

1,2

0,22

0,34

4

СМД 60

-

-

6,0

3.0

1.0

1.0

0,23

0,32

4

2Д100

14

14,0

7,0

5.7

3.2

3,2

0,45

0,56

3

ЧН 26/26

26

h10,0

8,0

6.0

1,8

2,5

0,7

0,4

9

ЧН 36/45

38

14,0

8,0

4,4

2,5

2,5

1,6

0,4

10

ЧН 24/27

30

25,0

8,0

4.8

3.0

2,4

0,45

0,42

8

16LVA-24

35

15,0

8,0

5,0

2,5

2,5

0.55

0,35

10

ЧН 30/38

42

13

10,0

8.0

4,5

2,5

0,55

0,45

9

8ДКРН 74/160-2

50

8,5

10

I 6,0

3,0

3,0

1.0

1,0

4

ДКРН 74/160

54

8,0

14

6.0

3,4

3,0

1,0

0,95

4


Диаметр распыливающих отверстии распылителя
0,025                                       при D < 10 см;
0,030                                       при D = 10,5-20 см,
т 0,035                                           при D = 20,5-25 см;
0.040 + 0,00136 (D- 25)           при D> 25 см;

  1. 040 + 0,00120 (D - 45) МОД с одной форсункой на цилиндре;

где dc - диаметр соплового отверстия, см;
D - диаметр цилиндра, см.
Число распыливающих отверстий распылителя
ic=fc/(0,785 ¦/ф ¦ d2c),
где /ф - число форсунок, установленных на одном цилиндре.
Ширина перемычки 5пер между отверстиями со стороны канала (d3) должна быть не меньше диаметра распыливающего отверстия dc, тогда диаметр канала
с/3 = /с (dc + <5пер)/л, см.
Диаметр d3 окончательно устанавливают с учетом технологических возможностей механической обработки. На входе в канал d3 выполняют входной конус с углом 30 или 60° и диаметром основания, несколько превышающим диаметр d2, канала в корпусе. Для объединенных с сопло­вым наконечником распылителей диаметры d2 и d3 обычно равны, а для съемных сопел:
d2/d3 =0,7-1,0 для qu< 1,3 г и
d2/d3 = 1,—1,8 для больших цикловых подач.
Диаметр основания d запирающего конуса иглы можно определить из соотношений d/d2 рис. 3.110; для МОД и СОД 1,5-2,0; для ВОД 2,0“3,0.
Хорошие результаты для СОД при q4 < 1,3 г были получены с распы­лителями d/d2, =3,0-3,3.
Диаметр основания запирающего конуса распылителя для повыше­ния качества посадки иглы и точности задания величины дифференци­альной площадки следует выбирать на 0,1-0,3 мм больше диаметра ос­нования запирающего конуса иглы. Размер дифференциальной площад­ки зависит от диаметра направляющей иглы du(cM. рис. 3.109, а).
Дифференциальные площадки распылителей обычно выполняют двух размеров с du/d = 1,1 —1,35 и du/d =2,0.
Для транспортных дизелей, значительную часть времени работаю щих на режимах холостого хода, предпочтительнее соотношение.
du/d = 1,2~1,4.
Углы запирающих конусов иглы и корпуса распылителя аи = 60° и ас = 59°С разностью углов аи - = 0,3-1,0°.

Площадь проходного сечения в запирающем конусе с диаметром d-| при полном ходе иглы zmax с погрешностью до 1,5%
fr = Jtsin0,5ajzmax + 0,5 (d, - d2) x [tg 1 (0,5 ac) - tg1 (0,5 aj]} x x [d2 _ zmax cos 0,25 (а,- + aj sin (0,5 aj].
По статистическим данным диаметр иглы распылителя форсунки
¦ 0,6                                        при dn <1,3 см;
| 0,6 + 0,25 (dn- 1,3) при dn> 1,3см,
где d„ - диаметр иглы в см.
Ход иглы распылителя форсунки
1,15с/ — /l,32d2 - 1,47fr при аи = 60° d - /d2 _ 0,9fr   при аи = 90°
где Z - ход иглы, см;
d - диаметр нижней цилиндрической части иглы распылителя, см (см. рис. 3 110),
fr - проходное сечение в запорном конусе, Ы2 (принимаем fr = 3 fc),
аи - угол запорного конуса.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиТепловая защита распылителя. Одной из основных причин заклини­вания игл и закоксования сопловых отверстий является высокая теплона- пряженность. Поэтому необходимо обеспечить приемлемые температуры нижней части направляющей иглы, около распыливающих отверстий и за­пирающего конуса. Допустимыми можно считать температуры, полученные при тер- мометри-ровании работоспособных рас­пылителей:
428 К у нижней кромки направляю­щей иглы распылителей;
393-403 К около запирающего конуса;
373-378 К в нижней части направляю­щей иглы распылителя,
463-473 К в нижней части соплового наконечника.
Самым эффективным способом теп­ловой защиты распылителя является его охлаждение жидкостью (водой, топливом или маслом). При этом необходимо, что­бы охлаждающая жидкость подавалась как можно ближе к указанным зонам рас­пылителя, исключая застойные. Большое
распылителя форсунки

значение для снижения температуры распылителя имеет и интенсивность охлаждения крышки цилиндра, в зоне которой расположен распылитель
Уменьшение радиального зазора между корпусом распылителя и крышкой цилиндра, а также поверхности распылителя со стороны каме­ры сгорания, использование длиннокорпусных распылителей позволяют снизить теплонапряженность распылителя.
Надежность распылителя может быть повышена, для этого распыли­тели необходимо изготавливать без совместных притирок деталей, вы­полняя технические требования (ГОСТ 10579-88) и обеспечивая:

  1. биение конусов относительно направляющих поверхностей иглы не более 1,2 мкм, корпуса распылителя не более 2 мкм,
  2. диаметральный зазор между цилиндрическими поверхностями 3_5 мкм;
  3. углы запирающих конусов на игле 60° зо, на корпусе распылителя Бд'Ч-Ю';
  4. шероховатость поверхностей топливоподводящих каналов и соп­ловых отверстий Ra = 2,5;
  5. отклонение диаметра сопловых отверстий 0,01 мм.

О гидродинамическом расчете топливных систем высокого давления. Гидродинамический расчет системы впрыска топлива дизеля заключается в расчете процесса впрыскивания с определением основных его параметров. В связи с широким внедрением в дизелестроении ЭВМ экспериментальные исследования топливной аппаратуры на стенде все чаще заменяют теоретическими на ЭВМ. Теоретические исследования со кращают материальные затраты и время на разработку и доводку топлив­ной аппаратуры, а также позволяют глубже изучить физические явления, происходящие в период впрыскивания топлива. Это дает возможность определить пути совершенствования конструктивных схем топливных си­стем высокого давления и отдельных их узлов.
Существующие методы расчета процесса впрыскивания обычно ба­зируются на динамической или на статической теории.
В первом случае методика расчета процесса впрыскивания основана на решении уравнений неустановившегося движения жидкости в топли­вопроводе высокого давления с учетом уравнений граничных условий в узлах топливной системы высокого давления (в ТНВД, форсунке, в узлах разветвления, золотниковых распределителях и т.п.).
Во втором случае методика расчета построена на решении уравнений сжимаемости топлива в топливопроводе и примыкающих к нему объе­мах с учетом уравнений движения плунжера, клапанов, иглы форсунки. Волновые явления в топливопроводе вообще не рассматривают.
Статический метод обеспечивает необходимую точность расчета впрыскивания топлива лишь в системах с очень коротким топливопрово­дом высокого давления или при его отсутствии. Поэтому процесс впрыс­кивания топлива в дизелях в основном рассчитывают гидродинамичес­ким методом с использованием ЭВМ.
О расчете профиля кулачковой шайбы ТНВД. Расчет профиля ку­лачковой шайбы заключается в определении размеров профиля, обеспе­чивающих получение заданных кинематических характеристик плунже­ра: перемещения h, скорости с и ускорения J. На практике широко приме­няют кулачковые шайбы, позволяющие получать трапецеидальный, треу­гольный или близкие к ним законы изменения скорости плунжера по уг­лу поворота распределительного или кулачкового вала. При этом обычно первый участок тангенциальный, второй и третий описаны дугами. Все большее распространение получают кулачковые шайбы с вогнутым про­филем первого участка и трапецеидальным (или близким к нему) зако­ном изменения скорости плунжера, поскольку они позволяют получать большие скорости во время его активного геометрического хода, а также независимые от профиля кулачковой шайбы параметры топливоподачи при регулировании ТНВД на дизеле по геометрическому началу подачи топлива.
Основные направления совершенствования топливной аппаратуры

  1. Уменьшение продолжительности впрыскивания топлива. Так, по данным фирмы МАК перенос окончания процесса впрыскивания с 60° по­ворота коленчатого вала после ВМТ до 40° после ВМТ увеличивает ско­рость тепловыделения и снижает удельный расход топлива на 4 г/(кВт - ч). С созданием новых дизелей и соответственно новой топливной аппарату­ры в последние годы намечается тенденция к уменьшению продолжи­тельности впрыскивания до 25_30°.
  2. Повышение давления впрыскивания рвпр до 200-250 МПа сокраща­ет его продолжительность и тем самым сокращается время сгорания топли­ва в цилиндре без образования нагаров и отложений при работе на частич­ных нагрузках, обеспечивает высокое качество распыливания топлива.
  3. Сокращение периода впрыска топлива за счет увеличения скоро­сти подъема кулачка в приводе ТНВД.
  4. У центрально расположенной форсунки предусматривается боко­вое крепление нагнетательного трубопровода от ТНВД. Небольшая длина нагнетательного трубопровода способствует повышению стабильности момента начала и конца впрыска на различных режимах работы дизеля.
  5. Система управления впрыском топлива должна обеспечивать оп­тимальный период впрыска топлива при работе двигателя на любых на­грузках.
  6. Применение охлаждаемых распылителей форсунок. Развитие кон­струкций охлаждаемых распылителей определяется основными требова­ниями:
  7. обеспечение минимальной тепловоспринимающей и максималь­ной теплоотводящей поверхности распылителя с относительно не­большими габаритами по ее установочному диаметру в крышке цилиндра;

  1. обеспечение высокой эффективности охлаждения наиболее важ­ных участков распылителя в зоне сопловых отверстий, запорного конуса и нижней части прецизионной направляющей иглы;
  2. обеспечение технологичности конструкции, коррозионная стой­кость материала, простота обслуживания и высокая эксплуатаци­онная надежность распылителя при использовании как дизельно­го, так и тяжелого топлива;
  3. уменьшение механической нагруженности корпусов распылителей путем снижения абсолютных величин усилий и деформаций его корпуса.
  4. Топливная аппаратура должна обеспечивать пуск и остановку ди­зеля, работающего на тяжелом топливе.
  5. Сохранение температуры основных элементов ТА, достаточной для снижения вязкости до величины, обеспечивающей хорошее распылива­ние. Применение ТНВД с окружающей его тепловой изоляцией.
  6. Применение тщательной очистки топлива до поступления его в си­стему высокого давления для предупреждения износа сопловых отвер­стий распылителя форсунки.
  7. Применение устройства (при работе на тяжелом топливе), предо­храняющего дизель от разноса, в дополнение к обычному предельному регулятору. С этой целью на каждом ТНВД применено пневматическое ус­тройство, принудительно переводящее регулировочную рейку в положе­ние выключения подачи.
  8. При отработке системы впрыска топлива особое внимание уделя­ется возможно быстрому нарастанию давления в начальной фазе впрыс­ка с тем, чтобы и при малых нагрузках обеспечивалось удовлетворитель­ное распыление топлива.
  9. Уменьшение длины канала топлива от входного штуцера до соп­ла, что уменьшает колебания давления топлива.
  10. Уменьшение массы подвижных деталей, объема топлива в поло­стях корпуса форсунки.
  11. Применение масляного уплотнения плунжера.
  12. Внутренние кромки сопловых отверстий скругляются электрохи­мическим способом обработки, что повышает их стойкость против кор­розии и износа, а также способствует улучшению процесса сгорания и снижению дымности отработанных газов. Скрутление кромок способст­вует стабилизации характеристик впрыска в течение длительного перио­да работы.Применение аккумуляторной системы с электронным управлением.

 

 

 

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика