Схема работы системы питания

Во время работы двигателя топливо из бака 12 засасывается топливопроводом низкого давления в фильтр грубой очистки 1 I (рисунок 22), где отделяются крупные механические примеси. Далее топливо нагнетается топливным насосом низкого давления (подкачивающим насосом) 10 через фильтр тонкой очистки Ч в насос высокого давления 7. Последний подает топливо через топливопровод высокого давления 6 к форсунке 4, которая впры­

скивает его в распыленном состоянии в камеру сгорания. В топ­ливный насос высокого давления топливо в избытке подается

подкачивающим насосом. Излишки топлива отводятся из топ­ливного насоса но топливопроводу 15 во впускную часть подка­чивающего насоса.

Рисунок 22 - .Схема системы питания дизеля Д-243

(трактор МТЗ-82):

I воздухоочиститель; 2 - впускной трубопровод; 3 - глушитель; 4 форсунка;5 - выпускной трубопровод; 6 - топливопровод высокого давления; 7— топливный насос высокого давления; 8 - топливопровод низкого давления; 9 фильтр тонкой очистки топлива; 10- подкачивающийнасос низкого давления; 11 – фильтр грубой очистки топлива; 12 - топливный бак; 13 - поршень; 14 - впускной клапан; 15 топливопровод перепуска излишнего топлива; -воздух; → топливо; -отработавшие газы

Воздух, пройдя предварительную очистку в воздухоочисти­теле 1, попадает в цилиндры двигателя через впускной трубопровод 2.

Воздухоочистители

Воздух содержит большое количество ныли. Например, и сухую погоду при работе почвообрабатывающих машин ее коли­чество достигает 2,5 г/м . В состав дорожной ныли входят оксиды кальция, железа, кремния и др. Поверхностная твердость пыли­нок оксида кремния (кварца) равна твердости высококачествен­ных сталей. За 1 ч работы тракторный двигатель средней мощно­сти засасывает около 200 \г воздуха. Если его не очищать, то за рабочую смену в цилиндры двигателя может попасть несколько килограммов пыли, вызывающей ускоренное изнашивание ци­линдров, поршней и других трущихся деталей. Поэтому при на­рушении герметичности в соединениях воздухоподводящих дета­лей и подсосе неочищенного воздуха срок службы двигателя со­кращается в десятки раз. На тракторах применяют в основном комбинированные воздухоочистители, сочетающие инерционный и фильтрующийспособы очистки воздуха. Различают трех- и четырехступенчатые комбинированные воздухоочистители.

Трехступенчатый воздухоочиститель (рисунок 23 ) наибо­лее часто используют на тракторных двигателях. Первая ступень очистки воздуха в нем обеспечивается инерционным очистите­лем, вторая ступень - контактная, с масляной ванной, третья контактная, с фильтрующимиэлементами.

Воздухоочистительустановлен на головке цилиндров с по­мощью кронштейна и хомутов и состоит из корпуса 3, головки 11 и приваренной к ней заборной трубы 9. Сверху на трубе хомутом закреплен воздухозаборный колпак с центробежнымпылеотдели-телем 6. В корпус воздухоочистителя вложены три фильтрующих элемента 2 из капроновой путанки. Снизу к корпусу стяжными болтами прикреплен поддон 7 с масляной ванной. Воздухоочи­ститель работает следующим образом.

При такте впуска воздух под действием разрежения через отверстия сетки 8 попадает внутрь инерционного очистителя и. соприкасаясь с наклонными лопастями завихрителя 5, приходит во вращательное движение. Крупные частицы пыли,

попавшие в очиститель с воздухом, под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам и через два окна 7 в колпаке выводятся наружу. В инерционном очисти­теле отделяется 2/3 пыли, содержащейсяв воздухе. Поток воздуха с мелкими частицами пыли на большой скорости движется вниз по заборной трубе, попадает в масляную ванну, забрасывает Масло на сетки фильтрующих элементов и резко меняет направ­ление и скорость. При этом мелкие частицы пыли остаются в масле, а воздух проходит через фильтрующие элементы в патру­бок 4 к цилиндрам двигателя. Фильтрующие элементы 2, пропи­танные маслом, улавливают мельчайшие механические примеси воздуха.

Четырехступенчатый воздухоочиститель очищает воздух до степени очистки, равной 99 %. Он состоит из центробежного пылеотделителя 6, выполняющего роль инерционной очистки (рисунок 23 б), фильтрующих элементов 13 и 14 тонкой очистки, кассе ты с капроновым фильтрующим элементом грубой очистки 15 и масляного поддона.

Рисунок 23 - Комбинированные воздухоочистители:

а трехступенчатый (дизель Д-243, трактор МТЗ-82);

б- четырехступенчатый (дизель Д-144); 1 поддон;

2 - фильтрующие элементы; 3 - корпус; 4 - воздухоотводящий

патрубок; 5 завихритель; 6 центробежный пылеотделитель; 7 — окно для удаления пыли; 8 сетка; 9

заборная труба; 10 опорная обойма; 11 головка; 12 чашка; 13, 14 фильтрующие элементы тонкой очистки; 15 кассета с фильтрующими элементами грубой очистки из капрона

В поддоне находится масляная ванна с метками уровня мас­ли. Но время транспортных работ фильтрующий элемент 14 из полиуретана на трактор не устанавливается. Он находится в ящи­ке с запасными частями. Перед эксплуатацией трактора на поле­вых работах этот элемент с более крупными порами устанавли­вают над масляным поддоном. Загрязненные полиуретановые пластины промывают бензином. После промывания их отжимают и сушат.

Эксплуатация двигателя без фильтрующих элементов в воз­духоочистителе запрещается.

Турбокомпрессор

Для повышения мощности двигателя необходимо, чтобы в цилиндры подавалось больше воздуха, предварительно сжатого в компрессоре, и топлива, которое полностью сгорит и выделит больше энергии.

Турбокомпрессор используют для нагнетания воздуха под давлением в цилиндры двигателя. Он состоит из среднего корпу­са I (рисунок 24), центробежного компрессора, газовой турбины и установленных в них колее 5 и 9, которые жестко закреплены на общем валу 4.

Рисунок 24 - Турбокомпрессор дизеляСМД-62 (трактор Т-150К):

1 - средний корпус; 2 - втулка; 3 - корпус компрессора; 4- вал:

5, 9 - колеса компрессора и турбины; 6-канал подвода масла:

7- корпус турбины; 8 - вставка турбины

Отработавшие газы но выпускному коллектору попадают в камеругазовой турбины и направляются на лопатки рабочего колеса турбины 9, заставляя его вращаться вместе с валом 4. Далее Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускную трубу.Закрепленное на валу колесо компрессора 5 засасывает воздух из атмосферы через воздухоочиститель. Во время такта впуска дизеля сжатый компрессором воздух нагнетается по впу­скному факту в цилиндры под давлением 0,15...0,20 МП а.

Колеса турбины и компрессора вращаются с большой часто­той вращения - около 900 с"¹ (До 54 тыс. мин'¹). При их незначи­тельной несбалансированности может возникнуть сильная вибра­ция. Поэтому опорой валу служит бронзовый подшипник типа качающейся втулки 2.

Через специальный щелевой фильтр масло нагнетается ко втулке и по сверлению в ней поступает во внутреннюю полость, для смазывания трущейся поверхности вала. По наружной проточке втулки масло нагнетается в зазор между втулкой и корпусом, образуя масляную подушку. Последняя гасит вибрацию, возникающую при вращении вала. Из турбокомпрессора масло сливается в картер. Для контроля давления масла, поступающего в турбокомпрессор, на среднем корпусе установлен штуцер для манометра. Номинальное (нормальное) давление масла после фильтра турбокомпрессора - 0,2...0,4 МПа.

По степени нагнетания сжатого воздуха наддув разделяют на низкий с давлением воздуха на впуске до 0,15 МПа, средний давление воздуха до 0,2 МПа и высокий при давлении свыше 0.2 Мпа

Топливный бак

Запас топлива (приблизительно на смену) находится в топливном баке. На тракторе ЛТЗ-55 он расположен под сиденьем трактора. У трактора МТЗ-80 и -82 два топливных бака, кото­рые размешены по обе стороны заднего моста под кабиной. Они опираются па кронштейны и соединены между собой в верхней части с помощью резинового рукава и стяжных хомутов.

Бак 12 (см. рисунок 22) состоит из двух штампованных из листовой стали половин, сваренных между собой. В верхней части бака приварена заливная горловина, в которой установлен сет­чатый фильтр. Рядом с фильтром в отверстии фланца заливной горловины находится топливомерная линейка, предназначенная для замера уровня топлива в баке. В верхнюю часть бака вмон­тирован датчик уровня топлива, указатель которого размещен на щитке приборов.

Горловинутопливного бака закрывают крышкой. В крышке имеется отверстие, через которое воздух может входить в бак и заполнять объем, освобождаемый израсходованным топливом, предотвращая тем самым разрежение в баке, которое может пре­пятствовать вытеканию из него топлива.

В днище топливного бака вмонтированы расходный и слив­ной краны. Заборная трубка расходного крана выступает над днищем бака для предохранения от попадания отстоя топлива к агрегатам системы питания. Через сливной кран удаляется отстой топлива.

Топливные фильтры

На двигателях обычно устанавливают два последовательно работающих топливных фильтра грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки топлива типа ФГ очищает топливо от крупных металлических примесей. Его называют также фильтром-отстойником. Он представляет собой фильтрующий элемент, состоящий из отражателя 1 (рисунок 25) и лагунной сетки 8 с ячейками размером 0;2 мм.

Фильтрующийэлемент смонтирован на резьбовой втулке, которая ввернута в корпус 3 и прижимает к нему распределитель потока топлива 5, имеющий ряд равномерно расположенных по окружности отверстий.

Фильтрующий элемент расположен внутри стакана 7, кото­рый закреплен на корпусе с помощью нажимного кольца 6 и бол­тов. Стык между стаканом и корпусом уплотнен паронитовойпрокладкой. В нижней части стакана установлен успокоитель 9. В резьбовую втулку стакана ввернута пробка 10.

Во время работы двигателя топливо подводится в фильтр через трубку 2, кольцевую полость Д и отверстия распределителя 5. Затем оно стекает вниз па отражатель 1 и через кольцевую щель между отражателем и стенкой стакана с увеличенной

ско­ростью поступает в полость В. Часть топлива по инерции попада­ет под успокоитель, где оседают крупные механические примеси и вода, находящаяся в топливе. В полости В топливо меняет на­правление, поступая через сетку 8 в трубку 4. Через центральное отверстие успокоителя оно тоже поднимается вверх к сетке фильтрующегоэлемента. Пройдя через сетку, оно очищается от мелких механических примесей и поступает через центральное отверстие корпуса к отводящей трубке 4. Успокоитель предотвращает перемешивание топлива, находящегося в полости Г, с отстоем, даже при тряске.

Рисунок 25 - Фильтр грубой очистки топлива: I отражатель; 2, 4 трубки; 3 - корпус; 5 распредели гель потока

топлива; 6 - нажимное кольцо; 7 стакан; 8 латунная сетка;

9- успокоитель; !0 - пробка сливного отверстия; А, Б вход и выход топлива; В, Г полости; Д- кольцевая полость.

Фильтр тонкой очистки топлива очищает топливо от мель­чайших механических частиц (размером 1...5 мкм).

На рисунке 26 а представлен фильтр дизеля Д-243 (трактор МТЗ-82), и котором фильтрующий элемент 2 включает в себя две секции: наружную и внутреннюю. Внутренняя секция считается предохранительной: при разрыве шторы наружной секции меха­нические примеси будут задерживаться во внутренней секции. Каждая секция фильтрующего элемента представляет собой ци­линдрический картонный каркас, заключенный в жестяные крышки. Каркас имеет отверстия для прохода топлива. Внутри пего размещены фильтрующие шторы, изготовленные из специ­альной бумаги и свернутые и многогранную винтовую гармошку. Для штор наружной секции применяют бумагу с порами больших размеров, чем для внутренней.

Поток топлива под давлением подкачивающего насоса вхо­дит через отверстие А в корпус фильтра, затем последовательно проходит через отверстия каркасов и поры фильтрующихштор наружной и внутренней секций внутрь фильтрующею элемента. Очищенное от мельчайших примесей топливо через отверстие Ь направляется по топливопроводу низкого давления в насос высо­кого давления.

В нижней части корпуса предусмотрено закрытое пробкой 7 отверстие для слива загрязненного топлива и воды, попавшей с топливом из фильтра. На крышке последнего установлен проду­вочный вентиль 5. Он служит для выпуска воздуха, попавшего в топливную систему двигателя. Для удаления воздуха отворачи­вают вентиль и нагнетают топливо с помощью подкачивающею насоса. Шариковый клапан 6 под давлением топлива отходит от гнезда, и через открывшееся отверстие топливо выходит наружу по трубке 3 из корпуса фильтра тонкой очистки. Если в топлив­ной системе есть воздух, из сливной трубки сначала будут выде­ляться воздушные пузырьки. Когда топливо из трубки потечет ровной струей, вентиль закрывают, шарик перекрывает сливное отверстие.

Односекционный фильтр дизеля Д-144 для трактора ЛТЗ-55 (рисунок 26 6) по устройству и схеме работы подобен ранее ука­занному фильтру, но имеет один фильтрующий элемент.

Рисунок 26 - Фильтры тонкой очистки топлива:

а - двухсекционный; б - односекционный; I корпус;

2 - фильтрующий элемент; 3 трубка для выпуска воздуха;

4 - крышка; 5 - продувочный вентиль; 6 — шариковый клапан;

7 пробка сливного отверстия; 8 - штуцер отвода топлива

к насосу высокого давления; 9 - штуцер подвода топлива

из подкачивающего насоса; А, Б - отверстия для входа

и выхода топлива

Подкачивающий насос

Для обеспечения равномерной подачи топлива к топливному насосу и преодоления гидравлического сопротивления топлив­ных фильтровдвигатель снабжен топливоподкачивающим насо­сом поршневого типа. Он установлен на корпусе топливного насоса высокого давления (ТНВД) и обеспечивает необходимую подачу топлива в подводящем канале, поддерживая в нем давле­ние в пределах 0,08...0,12 МПа. Топливоподкачивающий насос приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала ТНВД.

Подкачивающий насос состоит из корпуса 2 (рисунок 27 а), поршня 1, пружины II, толкателя 5, клапанов 3 и 10 и насоса ручной подкачки. Впускной и нагнетательный клапаны изготов лены из капрона.

С помощью пружин они плотно прижимаются к седлам в корпусе насоса. Поршень 1 свободно перемещается в точно обработанном отверстии корпуса. Топливо перекачивается за два хода поршня.

Первый ход поршня вспомогательный (на рисунке не пока­зан). Под действием эксцентрика кулачкового вала топливного насоса 14 и толкателя 5 поршень I перемешается вверх, сжимая пружину 11. Давление топлива и полости А над поршнем возрас­тает, под поршнем в полости Б образуется разрежение. При этом впускной клапан 10 закрывается, нагнетательный 3 открывается, топливо перетекает из надпоршневого пространства под поршень.

Рисунок 27 - Топливоподкачивающий насос:

а устройство; б схема работы насоса при нагнетании; 1-основной поршень; 2- корпус; 3, 10 - нагнетательный и впускной клапаны; 4, 12-выпускной и впускной топливопроводы; 5 - толкатель; 6- шток; 7- цилиндр насоса ручной подкачки: 8 - рукоятка; 9 - поршень насоса ручной подкачки: 11, 13 - пружины поршня и толкателя; 14- эксцентрик; 15 -крышка; А, Ь полости корпуса

Второй ход поршня рабочий нагнетание (рисунок 27 б). Когда эксцентрик 14 вала топливного насоса сходит с

ролика толкателя 5, пружина 1 I разжимается и перемещает поршень 1 вниз. Под давлением поршня топливо через выпускной топливо­провод 4 из-под поршня перегоняется к фильтру тонкой очистки. В то же время над поршнем образуется разрежение, нагнетатель­ный клапан 3 закрывается, впускной клапан 10 открывается, топ­ливо из топливного бака поступает в надпоршневое пространство А. Далее процесс повторяется. Подача насоса - 1,5 л/мин, давле­ние подачи топлива - 0,15 МПа. Подача насоса зависит от про­тиводавления топлива. Если фильтрующие элементы тонкой очи­стки засорятся, то их гидравлическое сопротивление не сможет преодолеть усилие, развиваемое пружиной 11. Ход поршня 1 уменьшится, пружина будет находиться в сжатом состоянии. В результате подача топлива уменьшится.

Насос ручной подкачки служит для заполнения системы топливом и удаления из нее воздуха. По принципу работы он пред­ставляет собой насос одностороннего действия.

Насос состоит из корпуса, крышки, поршня 9 и закрепленно-го на нем штока с рукояткой 8 (см. рисунок 27 а, б). Корпус насо­са имеет форму цилиндра. Внутренняя поверхность цилиндра тщательно обработана. В днище цилиндра имеется отверстие, которое соединяем цилиндр с полостью над впускным клапаном. Снаружи, в верхней части корпуса насоса, выполнена резьба, на которую наворачивается крышка.

Насос ручной подкачки топлива работает следующим образом. При вытягивании рукоятки 8 вместе с поршнем 9 вверх в цилиндре под поршнем создается разрежение, вследствие чего открывается впускной клапан 10, и топливо из впускной полости поступает в пространство под поршнем. При опускании рукоятки имеете с поршнем вниз под давлением топлива впускной клапан закрывается, нагнетательныйклапан 3 открывается. Топливо вы­талкивается в нагнетательную полость насоса и далее через фильтр тонкой очистки - в ТНВД. После ручной прокачки топли-варукоятку насоса 8 необходимо навернуть на хвостовик крышки.

Топливный насосвысокого давления служит для подачи в цилиндры двигателя дозированных порций топлива в определен­ный момент и под высоким давлением. Это давление развивается до 25 МПа.

На двигателях изучаемых факторов устанавливают

топлив­ные насосы двух типов: рядные, типа ТН, и распределительные, типа НД.

Насос рядного типа состоит из секций, число которых соот­ветствует числу цилиндров. Марка насоса 4УТНМ расшифровы­вается так: четырехплунжерный универсальный рядный модер­низированный топливный насос. Марка насоса НД-21/2-4 означа­ет: насос дизеля распределительного типа, односекционный (21), для двух четырех цилиндров.

Плунжерные пары ТНВД, как и распылитель форсунки с иг­лой, относятся к прецизионным деталям, т.е. изготовленным с высокой точностью. Зазор между ними (1...2 мкм) в десятки раз тоньше человеческого волоса. Разукомплектовывать детали плунжерной пары не разрешается.

Форсунка

С помощью форсунок топливо под большим давлением в мелкораспыленном состоянии продавливается в камеру сгорания двигателя. Рабочее давление форсунок изменяется в пределах 17...21 МПа.

Детали форсунки смонтированы в стальном корпусе 4 (ри­сунок 28). В средней части корпуса расположен фланец с двумя отверстиями для шпилек крепления форсунки к головке цилинд­ров. Основная часть форсунки - распылитель, состоящий из кор­пуса 2 и иглы 3.

Корпус и игла распылителя изготовлены из легированной стали, тщательно обработаны и имеют большую твердость рабо­чих поверхностей, необходимую для работы в условиях высокой температуры и повышенного давления. Для получения мини­мального зазора иглу и корпус распылителя на заводе подбирают парами и притирают друг к другу.

Поэтому заменить одну из этих деталей нельзя. Игла прижа­та к коническому седлу корпуса пружиной 6 с помощью штанги 5. Пружину регулируют винтом 7 на определенное давление. Ре­гулировочный винт ввернут в донышко стакана, который завер­нут в корпусе форсунки. От самоотвинчивания регулировочный винт предохранен контргайкой. Сверху ниш закрыт колпаком 8, в котором имеется резьбовое отверстие для присоединения слив­ной трубки, через которую отводится топливо, просочившееся в полость пружины.

Рисунок 28 - Форсунка:

с устройство; б схема работы; 1 гайка распылителя; 2 корпус распылителя; 3 игла распылителя; 4 - корпус форсунки; 5 - штанга; 6 пружина; 7 - регулировочный винт; 8 колпак; 9 штуцер для топливопровода; 10 - сетчатый фильтр; II – распылительное отверстие; А - канал; Б - камера распылителя

В процессе работы двигателя топливо по трубке высокого давления поступает из насоса через канал А в камеру Б. Когда давление топлива в камере превысит усилие пружины, сила, дей­ствующая на иглу снизу, приподнимет ее, и топливо будет нагне­шься в камеру сгорания через кольцевую щель, образовавшуюся между иглой и корпусом распылителя.

При этом из камеры Бтопливо поступает к распылительным отверстиям 11 и через них впрыскивается в камеру сгорания в распыленном виде.

После впрыска топлива давление в камере распылителя Б

резко падает, и игла под действием пружины быстро закрывает выходное отверстие форсунки. Пружину форсунки

регулируют так, чтобы она срабатывала при давлении 17,5 МПа.

Топливопроводы низкою давления изготавливают из лагун­ных или тонкостенных стальных трубок, имеющих противокор­розионное покрытие. На некоторых двигателях применяют поли-винилхлоридные (ПВХ) топливопроводы.

Топливопроводы высокого давления выполнены из стали. Их внутренний диаметр - 2 мм, наружный - 1 мм. Для предохра­нения от коррозии наружные поверхности обработаны оксидами.