Устройство системы питания

Основные требования. Система питания дизелей должна созда­вать высокое давление впрыскивания топлива в цилиндр, дозировать порции топлива в соответствии с нагрузкой дизеля, начинать впрыскивание топлива в камеру сгорания в определенный момент, в течение заданного промежутка времени и с определенной интенсивностью, хорошо распыливать и равномерно распределять топливо по объему камеры сгорания, обеспечивать начало впрыскивания и порции топлива, подаваемые насосом, одинако­выми во всех цилиндрах, надежно фильтровать топливо перед его поступлением в насосы и форсунки.

Эти требования обусловлены тем, что на процесс смесеобразования в дизеле отводится очень малое время (порядка 0,001 с), поэтому очень важно распылить топливо на мельчайшие капли и равномерно распределить их по всему объему воздуха в камере сгорания.

Схема системы питания. Топливоподкачивающий насос 10 дизеля КамАЗ-740 засасывает топливо из бака 1 через фильтр грубой очистки 4 и через фильтр тонкой очистки 18 (рис.59). По топливо­проводам низкого давления 2, 7, 11 и 13 топливо поступает к насосу высокого давления 12, который расположен между рядами цилиндров. В соответствии с порядком работы цилиндров дизеля насос 12 по топливопроводам 8 высокого давления подает топливо к форсункам 6. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, распыливают и впрыскивают топливо в камеры сгорания. Топливо-подкачивающий насос 10 подает к насосу 12 топлива больше, чем необходимо для работы дизеля, поэтому избыточное топливо, а с ним и попавший в систему воздух по дренажным топливопроводам 11 и 20 отводятся из насоса 12 и фильтра тонкой очистки 18 обратно в топливный бак. Топливо, просочившееся через зазор между корпусом распылителя и иглой форсунки, сливается в бак через топливопроводы 5, 15 и 21.

Топливный бак автомобиля КамАЗ объемом 125, 170 или 250 л имеет наливную горловину, снабженную выдвижной трубой с сетчатым фильтром и закрывающуюся герметичной крыш­кой. В нижней части бака имеется кран для слива отстоя. Уровень топлива можно контролировать по указателю, сигналы к которому поступают от реостатного датчика, расположенного в баке.

Фильтр грубой очист­ки (отстойник) автомобиля КамАЗ предварительно очищает топливо, он установлен с левой стороны авто­мобиля на его раме. Фильтр (рис.60) состоит из корпуса 7, стакана 2, фильтрующей сетки 4, успокоителя 3 и отражателя 5. Для уплотнения между корпусом и стаканом ставится кольцо. Снизу в стакане 2 имеется сливная пробка 1. Топливо из бака поступает в фильтр через подводящий штуцер и стекает в стакан. Крупные посто­ронние частицы и вода собираются в нижней части стакана. Из верхней части через фильтрующую сетку 4 и отводящий штуцер топливо подается к топливоподкачивающему насосу.

Фильтр тонкой очистки (рис.61) окончательно очищает топливо Перед его поступлением в насос высокого давления. Он установлен в самой высокой точке системы питания для сбора и удаления в бак через специальный клапан-жиклер 10 попавшего в систему воздуха вместе с частью топлива. Фильтр автомобиля КамАЗ состоит из двух секций, имеющих общий корпус 1. Каждая секция включает в себя колпак 6 с приваренным к нему стержнем 9 и бумажный фильтрующий элемент 5. Снизу в стержень ввернута сливная пробка 8. Колпаки соединены с корпусом болтами 2 и уплотнены шайбами 3. В фильтре имеется сливной клапан, отрегулированный на давление 0,15 МПа. Клапан регулируется подбором регулировочных шайб, расположенных внутри пробки клапана. Разъемы фильтра уплотнены прокладками.

Топливопроводы высокого давления (более 20 МПа) между насосом высокого давления и форсунками изготовлены из стальных трубок, концы которых имеют конус и прижаты накидными гайками через шайбы к конусным гнездам штуцеров насоса и форсунок. Чтобы предотвратить поломки топливопроводов из-за вибраций, их крепят скобами и кронштейнами.

10.2 Приборы системы питания дизелей.

Топливный насос высокого давления пред­назначен для подачи в цилиндры двигателя (через форсунки) в определенные моменты времени требуемых порций топлива. Этот насос является наиболее сложным узлом системы питания дизеля.

Топливный насос дизеля КамАЗ-740 (рис.62) состоит из восьми одинаковых секций в соответствии с числом цилиндров двигателя. Секция включает в себя корпус 1, втулку плунжера 9, плунжер 6, поворотную втулку 4, нагнетательный клапан 11, который штуцером 12 прижат к втулке плунжера. Под действием кулачка вала и пружины 5 плунжер совершает возвратно-поступательное движение.

При движении (рис.63) плунжера вниз (под действием пружины) в полости втулки возникает разрежение, при этом полость будет заполняться топливом, когда откроется впускное окно 3 (рис. 63, а). При движении плунжера вверх (под действием кулачка) в надплунжерном пространстве резко повысится давление при перек­рытом впускном окне и топливо через открывшийся нагнетатель­ный клапан 2 будет подаваться в топливопровод высокого давления (рис.63, б). Минимальный зазор между втулкой и плунжером порядка одного микрометра; давление подачи топлива превышает 20 МПа. Когда косая кромка плунжера 4 откроет отсечное окно 1, давление топлива во втулке плунжера резко снизится и нагнетатель­ный клапан 2 под действием пружины быстро закроется, подача топлива прекратится. Так как в этот момент плунжер еще продолжает двигаться вверх, то вытесняемое им топливо через осевое 5 и радиальное сверления в плунжере перетекает в отсечное окно 1, минуя выточку на плунжере (рис.63, в).

Количество топлива, подаваемого секцией топливного насоса высокого давления к форсунке, регулируется поворотом плунжера с помощью зубчатой рейки 8 (см. рис.62), втулки 4 и связывающего их поводка. Обе зубчатые рейки перемещаются вдоль корпуса насоса под воздействием педали управления подачей топлива или регуля­тора частоты вращения коленчатого вала.

В зависимости от угла поворота плунжера изменяется рассто­яние, проходимое плунжером от момента перекрытия впускного окна 3 до момента открытия косой кромкой 4 отсечного окна 1 (см. рис.63, в). В результате изменяются продолжительность впрыскивания и, следовательно, порция топлива, подаваемого и цилиндр.

Для остановки двигателя необходимо прекратить подачу топлива. С этой целью устанавливают плунжер рейкой в такое положение, чтобы радиальное сверление в нем оказалось обращенным к отсечному окну. В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо из надплунжерного пространства по сверлению 5 и выточке на плунжере перетекает к окну 1, а затем в топливный бак; в цилиндр топливо не подается.

Всережимный регулятор частоты вра­щения автоматически поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала изменением (в зависимости от нагрузки) количес­тва впрыскиваемого в цилиндр топлива. Регулятор дизеля КамАЗ находится в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в действие от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачей топлива, центро­бежные силы грузов регулятора уравновешены усилием пружины. Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, автомобиль поедет на спуск), то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины, несколько разойдутся и переместят рейку топливного насоса - подача топлива уменьшится, что не позволит дизелю заметно увеличить частоту вращения вала. При уменьшении частоты вращения вала относительно той, которая соответствует положению педали управления подачей топлива, центробежная сила грузов уменьшится и регулятор под действием усилия пружины переместит рейку в обрат­ном направлении - подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до заданного положением педали значения.

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива предназначена для изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленча­того вала, что обеспечивает улучшение пус­ковых качеств дизеля, а также его экономичность. Ведомая полумуфта 13 (рис.64) крепится на конической поверхности переднего конца кулачкового валика топ­ливного насоса шпонкой и гайкой, а ведущая полумуфта 1 - на ступице ведомой (может поворачиваться на ней). Между ступицей и полумуфтой 1 установлена втулка 3. Ведущая полумуфта приводится в действие распре­делительной промежуточной шестерней через вал с гибкими соединительными муф­тами. На ведомую полумуфту вращение передается двумя грузами 11. Грузы качаются в плоскости, перпендикулярной оси вра­щения муфты, на осях 16, запрессованных в ведомую полумуфту. Приставка 12 ведущей полумуфты упирается одним концом в палец груза, а другим - в профильный выступ. Пружина 8 стремится удержать грузы на упоре во втулку 3 ведущей полумуфты.

При увеличении частоты вращения ко­ленчатого вала грузы под действием центро­бежных сил расходятся, в результате чего ведомая полумуфта поворачивается относительно ведущей в направлении вращения кулачкового валика, что увеличивает угол опережения впрыскивания топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием пружины сходятся Ведомая полумуфта поворачивается вместе с валиком топливного насоса в сторону, противоположную направлению вращения валика, что уменьшает угол опережения впрыскивания топлива.

Форсунка (рис.65) служит для впрыскивания и рас­пыливания топлива. По топливопроводу высокого давления топливо поступает в штуцер 8 и, пройдя фильтр 9, по сверлениям в корпусах форсунки 6 распылителя 1 топливо попадает в полость иглы 14. Когда плунжер секции насоса создаст достаточное дав­ление, оно, действуя на иглу снизу вверх, преодолевает усилие пружины 13 и отжимает иглу, после чего начинается впрыскивание топлива через четыре отверстия в распылителе. После отсечки подачи топлива в насосе давление его в форсунке снижается и игла снова опускается, прекращая выход топлива из распылителя. Топливо, просочившееся между иглой и корпусом распылителя, отводится из форсунки по каналам в ее корпусе. Форсунку уста­навливают в головке цилиндра и закрепляют скобой.

Подкачивающие насосы служат для подачи топли­ва к насосу высокого давления в нужном количестве и поддержания перед ним достаточного давления.

Топливоподкачивающий насос поршневого типа дизеля КамАЗ (рис.66) установлен на задней крышке регулятора частоты вра­щения и приводится в действие от эксцентрика кулачкового валика насоса высокого давления. Когда толкатель 7 опускается, поршень 1 под действием пружины 5 движется вниз, создавая разрежение в полости А. Впускной клапан 4, сжимая пружину 3, поднимается и пропускает топливо в эту полость. Одновременно из полости Б топливо вытесняется в нагнетатель­ную магистраль (при закрытом кла­пане 9). При движении поршня 1 вверх топливо из полости А через нагнетательный клапан 9 поступает в полость В, впускной клапан 4 при этом закрыт.

Для заполнения системы топливом и удаления из нее воздуха на автомобиле КамАЗ имеются два ручных подкачивающих насоса: один крепится к фланцу топливоподкачивающего насоса, а другой установлен на кронштейне на кор­пусе сцепления с правой стороны автомобиля. Оба насоса ана­логичны по устройству. Для прокачивания топлива рукоятку с поршнем 2 приводят в движение от руки вверх - вниз.

Схема фильтрации воздуха. Атмосферный воздух необходимо очистить от пыли, чтобы уменьшить износ трущихся деталей, и равномерно распределить по цилиндрам.

Воздух поступает через сетки колпака 5 (рис.67) в трубу 4 воздухозаборника, а затем в воздушный фильтр. Проходя через инерционную решетку 3 и резко изменяя направление своего движения, воздух сначала освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и разрежения выбрасываются в атмосферу через эжектор 6. Затем более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе 2. Очищенный воздух по трубопроводам направляется в цилиндры 7 дизеля.

Воздушный фильтр (рис.68) автомобилей КамАЗ установлен сзади кабины и снабжен сменным картонным элемен­том 9. Воздух поступает в фильтр через входной патрубок. Внутри корпуса 3 размещаются инерционная решетка и пылесборная по­лость, соединенная с патрубками отсоса пыли. К патрубку 8 под­соединяется трубка, ведущая к эжектору, установленному в выходной трубе глушителя. Для контроля за работой воздушного фильтра на левом впускном трубопроводе установлен индикатор запыленности, который при увеличении разрежения во впускных трубопроводах сигнализирует опусканием красного сигнального флажка о необходимости промывки или замены картонного фильтрующего элемента.

Наддув. Для увеличения литровой мощности дизелей на неко­торых из них применяют так называемый наддув, т.е. подачу в цилиндры воздуха на такте впуска под давлением, создаваемым нагнетателем (компрессором). При наддуве количест­во воздуха, поступающего в цилиндры, увеличивается, что позволяет сжигать в них большее количество топлива и таким образом повышать мощность дизеля.

На автомобильных дизелях чаще всего применяют газотурбинный наддув (рис.69). Давление воздуха повышает­ся в центробежном компрессоре 6, рабо­чее колесо которого приводится во вращение турбиной 5, использующей энергию потока отработавших газов до поступления их в глушитель.

Колеса компрессора и турбины уста­новлены на общем валу и вращаются с одинаковой частотой. Этот агрегат назы­вают турбокомпрессором. На V-образном дизеле устанавливают один или два турбокомпрессора, в последнем случае каждый турбокомпрессор обслу­живает свой ряд цилиндров. Чтобы дав­ление наддува не превышало допус­тимого значения (обычно до 0,2 МПа), используют перепускной клапан 4, ко­торый при достижении требуемого дав­ления наддува (оно воздействует на мембрану 2) открывается и перепускает часть отрабо­тавших газов мимо турби­ны 5. В некоторых случаях для уменьшения темпера­туры воздуха после комп­рессора его пропускают через холодильник.

Газотурбинный наддув позволяет увеличить лит­ровую мощность дизеля до 20 - 45 кВт/л, т.е. на 20 - 40%; применяется для автомобильных дизелей ЯМЗ-238Ф, КамАЗ-7403 и др.

Раздел 11. Трансмиссия автомобиля.