система питания. Назначение, устройство и принцип действия системы питания

• Название: Назначение, устройство и принцип действия системы питания
• Анкор: система питания
• Дата: 07.05.2021
• Размер: 0.91 Mb.
• Имя файла: система питания.docx
• Тип: Диплом; #202400
• страница: 2 из 3

Топливные насосы высокого давления

Топливный насос предназначен для подачи под давлением к форсунке каждого цилиндра одинаковой точно отмеренной порции топлива, соответствующей режиму работы дизеля, в момент, обес­печивающий хорошие условия смесеобразования и сгорания. В ав­тотракторных дизелях наиболее распространены топливные насосы золотникового типа с постоянным ходом плунжера. В этих насосах количество подаваемого топлива регулируют поворотом плунжера.

В качестве примера рассмотрим конструкцию топливного насоса 4ТН9ХЮ (четырехплунжерный топливный насос с диаметром плунжера 9 мм и ходом плунжера 10 мм).

Устройство насоса. Он (рис. 5) состоит из корпуса 18, кулачкового вала 19, головки 6, четырех секций насоса и механиз­ма регулирования количества подаваемого топлива.

Корпус представляет собой отлитую из чугуна коробку, к кото­рой крепят головку с помощью болтов 7 и в которой размещают узлы и детали насоса. Корпус внутри имеет горизонтальную пере­городку, которая делит его на верхнюю и нижнюю полости. В верх­ней полости размещены механизм регулирования количества пода­ваемого топлива и выступающие из головки части плунжерных пар, а в нижней — кулачковый вал 19. В горизонтальной перегород­ке имеются четыре отверстия, в которых установлены толкатели 14. С правой стороны корпуса имеется прилив для установки топливоподкачивающего насоса. К заднему торцу корпуса крепят регулятор частоты вращения, ж переднему торцу — плиту 17 и установочный фланец 16. Кулачковый вал служит для периодического перемещения плун­жеров из нижнего положения, в верхнее. Вал установлен на шари­ковых подшипниках. Он имеет четыре кулачка тангенциального профиля и эксцентрик для привода в действие топливоподкачивающего насоса. Вал приводился во вращение от шестерни, установ­ленной на фланец К. Шестерня соединяется с валом с помощью шлицевой втулки 15, которая насажена на его конический хвосто­вик.

На конце вала со стороны регулятора закреплена шестерня, с помощью которой приводится во вращение механизм регулятора. Кулачковый вал у четырехтактных дизелей вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Вал изготовляют штамповкой из углеродистой стали.

Головка 6 представляет собой фасонную отливку из чугуна, в которой размещены детали секций насоса, два продольных канала 21 и 26 (рис.6, а), соединенных между собой поперечным кана­лом, и шариковый перепускной клапан. Топливо из фильтра тонкой очистки поступает в канал 26, а из него — в канал 21. Головка на­соса соединена с корпусом шпильками (рис. 5).

« Секция насоса (рис. 5, 6, а) состоит из гильзы 2, плунжера 3, пружины плунжера 11, нагнетательного клапана 4 с седлом 24 и пружиной 23, штуцера 5, толкателя 14 с роликом 30 и регулировоч­ным болтом 13.

Гильза (рис. 6, а, б) представляет собой цилиндр, в верхней утолщен-ной части которого расположены два сквозных отверстия: верхнее — впускное 25 и нижнее — перепускное 22. Впускное от­верстие каждой гильзы соединено с каналом 26, а перепускное — с каналом 21. Гильзу ус-танавливают в головке 6 насоса в определен­ном положении и фиксируют от проворачивания установочным винтом 27.

Плунжер предназначен для подачи топлива под давлением к форсун-ке и является золотником для регулирования количества подаваемого топ-лива соответственно нагрузке дизеля. В верхней части плунжер имеет кольцевую выточку 35 (рис. 6, б) и верти­кальный паз 34, имеющий с од-ной стороны спиральную отсечную кромку 20 для регулирования количес- тва подаваемого плунжером топлива. Головка плунжера имеет централь-ное вертикальное 32 и радиальное 33 отверстия. На цилиндрической части плунжера пре­дусмотрена кольцевая выточка 36 для распределения смазки по трущимся поверхностям плунжера и гильзы. В нижней части плун­жера имеется выступ 31, на который устанавливают тарелку 28 плунжера. На конце плунжера напрессован поводок 8. Плунжер перемещается в гильзе, как поршень в цилиндре.

Нагнетательный клапан (рис. 6, г, д) служит для периодиче­ского разобщения внутренней полости топливопровода высокого давления с над-плунжерным пространством. Клапан имеет кониче­скую запорную фаску 38, цилиндрический разгрузочный поясок 37 и хвостовик с продольными пазами. Седло клапана (рис. 6, а), ус­тановленное на торец гильзы 2, прижимается к ней с помощью шту­цера 5, ввертываемого в головку насоса. Гильза, плунжер, нагне­тательный клапан и седло клапана изготовляют из легированной стали.

Толкатель (рис. 5, 6, а) служит для передачи движения от кулачкового

вала 19 к плунжеру 3. Он представляет собой тонко­стенный стальной ста-кан. Сверху в толкатель ввернут регулировоч­ный болт 18 с контргайкой 29. В нижней части корпуса толкателя запрессована ось ролика 30.

Механизм регулирования количества подаваемого топлива (рис. 5) предназначен для увеличения или уменьшения количества топлива, подаваемого в цилиндры, при изменении режима работы дизеля. Механизм состоит из рейки 12, на которой стяжными болта­ми 10 закреплены хомутики 9 и скобы 1. В пазы хомутиков входят поводки 8 плунжеров. Рейка 12 с помощью скобы 1 связана с ре­гулятором частоты вращения.

Рис. 5 Топливный насос 4ТН9×10 Рис. 6 Конструкция принцип дейс твия секции топливного насоса

Трущиеся поверхности подвижных деталей топливного насоса, кроме гильзы и плунжера, смазываются дизельным маслом, кото­рое находится в нижней полости корпуса насоса. Поверхности гильзы и плунжера смазываются дизельным топливом.

Форсунки

Форсунка предназначена для впрыска топлива в камеру сгора­ния и распыливания его на мелкие частицы. Форсунки, применяе­мые на дизелях, разделяют на закрытые и открытые.

Закрытыми называют такие форсунки, у которых топливопро­вод высокого давления в период между впрысками топлива разоб­щен с камерой сгорания специальной запорной иглой.


Рис.7. Форсунка
Управление иглой в форсунках осуществляется механическим или гидравлическим приводом. В автотракторных дизелях широко распространены форсунки с гидравлическим управлением (под действием давления топлива). Закрытые форсунки в зависимости от способа смесеобразования имеют различную конструкцию рас­пиливающего устройства. По конструкции распылители бывают игольчатые с одним или несколькими сопловыми отверстиями и штифтовые с одним сопловым отверстием и коническим или цилин­дрическим штифтом на конце иглы. Игольчатые распылители с несколькими сопловыми отверстиями (4—10) применяют, как пра­вило, в дизелях с неразделенными камерами сгорания. Штифтовые распылители, как и игольчатые распылители с одним сопловым отверстиием, обычно применяют в дизелях с разделенными камера­ми
сгорания. В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип дейст­вия за-крытой штифтовой форсунки с гидравлическим управлением иглой.Форсунка (рис. 7) состоит из стального корпуса 15, к ко­торому гайкой 16 крепится распылитель 18 с запорной иглой 17. Игла запарным конусом 23 прижимается к коническому седлу в распылителе посредством пружины 14 и штанги 2. На нижнем кон­це иглы 17 имеется конический штифт 24, который выступает из соплового отверстия. Нижний торец пружины 14 упирается в тарелку штанги 2, а верхний - в тарелку регулировочного вин-та 12, который ввернут в гайку 13, завернутую до упора в корпус форсун-ки. Положение регулировочного винта фиксируется контргайкой 11. Регулировочный винт сверху закрывается колпаком 10, навер­нутым на гайку 13. Колпак 10 уплотняется с корпусом с помощью медной прокладки 6. Распылитель и иглу изготовляют из легиро­ванной стали и подвергают термической обработке. Чтобы обеспе­чить требуемую герметичность в прецизионной паре распылитель— игла, их трущиеся поверх­ности притирают друг к другу.

При работе двигателя топливо из насоса потопливопроводу 5 высо­кого давления, присоеди­ненному накидной гайкой 4 к корпусу 15, посту-пает через каналы 3 в корпусе 15 форсунки, кольцевую канавку 21 и канал 1 в распылителе в полость 19. При нагнетательном ходе плунжера давление топли­ва в полости 19 возра­стает. Это давление пере­дается на коническую по­верхность 22 иглы. В мо­мент, когда давление топ­лива на иглу преодоле­вает усилие пружины, иг­ла распылителя приподнимается и топливо впрыскивается в ка­меру сгорания через узкую кольцевую щель между сопловым от­верстием распылителя 18 и штифтом 24 иглы. Топливо под большим давлением, проходя через кольцевую щель, приобретает большую скорость и распыливается на мелкие частицы. Штифт придает струе распыленного топлива форму конуса, что обеспечи­вает хорошее смесеобразование. После окончания подачи топлива насосом давление в полости 19 упадет и игла под действием пру­жины прижимается конусом 23 к сед-лу, разобщая полость 19 и камеру сгорания.

Несмотря на герметичность прецизионной пары распылитель — игла, небольшое количество топлива прорывается через зазор меж­ду деталями пары. Просочившееся топливо поступает в сливную трубку 8 через отверстие 7 в гайке 13 и сверленый болт 9.

Форсунку крепят к головке цилиндров с помощью двух шпилек. При установке форсунки для лучшего уплотнения под гайку 16 устанавливают медную прокладку 20.

Открытыми называют такие форсунки, у которых отсутствует за-порное устройство между трубопроводом высокого давления и камерой сгорания. Открытые форсунки по сравнению с закрытыми имеют ряд

существенных недостатков: подтекание топлива через сопловое отверстие из-за недостатка чёткого начала и конца впрыска топлива при малой час-

тоте вращения коленчатого вала вследствие резкого уменьшения давления впрыска. Из-за указанных недостатков открытые форсунки на дизелях применяют редко.

Система питания карбюраторных двигателей.

Топливо для карбюраторных двигателей

В карбюраторных двигателях в качестве топлива применяют бензин. Основной тепловой показатель бензина — его низшая теп­лота сгорания (около 44 000 кДж/кг). Качество бензина оценива­ют по его основным эк-сплуатационнотехническим свойствам: испаряемости, антидетонационной стойкости, термоокислительной стабильности, отсутствию механических примесей и воды, стабиль­ности при хранении и транспортировке.

Испаряемость бензина характеризует способность его перехо­дить из жидкой фазы в паровую. Испаряемость бензина опреде­ляют по его фракционному составу, который находится его раз­гонкой при различных температурах. Об испаряемости бензина судят по температурам выкипания 10, 50 и 90% бензина. Так, например, температура выкипания 10% бензина характеризует его пусковые качества. Чем больше испаряемость при малых тем­пературах, тем лучше качество бензина.

Бензины имеют различную антидетонационную стойкость, т.е. различило склонность к детонации. Антидетонационная стойкость бензина оценивается октановым числом (ОЧ), которое числено равно процентному содержанию по объему изооктана в смеси изооктана и гептана, равноценной по детонационной стойкости данному топливу. ОЧ изооктана принимают за 100, а гептана за нуль. Чем выше ОЧ бензина, тем меньше его склонность к детонации.

Для повышения ОЧ к бензину добавляют этиловую жидкость, которая состоит из тетраэтилсвинца (ТЭС) — антидетонатора и диброметена — выносителя. Этиловую жидкость добавляют к бензину в количестве 0,5—1 см3 на 1 кг бензина. Бензины с добавкой этиловой жидкости называют этилированными, они ядовиты, и при их использовании необходимо соблюдать меры предосторожности. Этилированный бензин окрашен в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.

Бензин не должен содержать коррозирующих веществ (серы; сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей), так как присутствие их приводит к коррозии деталей двигателя.

Термоокислительная стабильность бензина характеризует его стой-кость против смоло и нагарообразования. Повышенное нагаро и смолообразование вызывает ухудшение отвода теплоты; от стенок камеры сгорания, уменьшение объема камеры сгорания и нарушение нормальной подачи топлива в двигатель, что приводит к снижению мощности и экономичности двигателя.

Бензин не должен содержать механических примесей и воды. Присутствие механических примесей вызывает засорение фильтров, топливопроводов, каналов карбюратора и увеличивает износ стенок цилиндров и других деталей. Наличие воды в бензине затрудняет пуск двигателя.

Стабильность бензина при хранении характеризует его спо­собность сохранять свои начальные физические и химические свой­ства при хранении и транспортировке.

Автомобильные бензины маркируются буквой А с цифровым индеек-сом, показывающим значение ОЧ. В соответствии с ГОСТ 4095—75 выпускались бензины марок А-66, А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98.

Система питания карбюраторного двигателя

Система питания предназначена для очистки топлива и возду­ха, при- готовления горючей смеси требуемого качества, подачи ее в цилиндры двигателя в необходимом количестве и отвода из цилиндров отработав-ших газов.

Система питания (рис. 8) состоит из топливного бака 2, топливного фильтра 1, топливного насоса 6, воздухоочистителя 4, карбюратора 7. глу-шителя отработавших газов 10, топливопроводов 5, впускного 8 и выпускного трубопроводов. Бензин из бака 2 через фильтр 1 подается топливным насосом 6 в карбюратор 7 по топливопроводу 5. В карбюраторе бензин распили­вается на мельчайшие капли, смешивается с воздухом, поступив­шим из атмосферы через воздухоочиститель 4, и частично испа­ряется. В результате этого в карбюраторе образуется горючая смесь. Горючая смесь во время такта впуска поступает из карбюратора к цилиндрам двигателя по впускному трубопроводу 8. Во время такта выпуска отработав-шие газы из цилиндра через вы­пускной трубопровод 9 и глушитель 10 отводятся в атмосферу. Бензин в бак заливают через трубку 3.



Рис. 8. Схема системы питания карбюраторного двигателя

Смесеобразование. Влияние качества и состава горючей смеси на

работу двигателя

Чтобы обеспечить полное сгорание топлива в цилиндре двига­теля, топливо должно быть соответствующим образом подготов­лено к процессу сгорания в виде горючей смеси. Процесс приго­товления горючей смеси из паров топлива и воздуха называют смесеобразованием или карбюрацией. В карбюраторных двигате­лях горючая смесь приготовляется не в цилин-дре, а в специальных устройствах, называемых карбюраторами.

Процесс смесеобразования состоит из дозировки топлива и воздуха, истечения топлива или бензовоздушной эмульсии из рас­пылителей, рас-пыливания топлива и перемешивания его с возду­хом и испарения топлива. Этот процесс начинается в карбюрато­ре, продолжается при движений: горючей смеси во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре двигателя в конце так­та сжатия.

На работу двигателя оказывают существенное влияние качест­во и состав горючей смеси. В горючей смеси топливо должно быть хорошо распылено и равномерно перемешано с воздухом. Топливо и воздух должны содержаться в горючей смеси в строго определенных соотношениях.

Карбюратор К-22Г автомобилей ГАЗ-51 и ГАЗ-63А

Карбюратор К-22Г относится к трехдиффузорным карбюраторам с па-дающим потоком смеси, в которых горючая смесь компенсируется при по-мощи перепускного воздушного клапана, автоматически регулирующего разрежение в диффузоре.

Карбюратор имеет:

а) главную дозирующую систему, состоящую из главного 26 (рис. 9) и дополнительного 25 жиклеров с распылителями 14 и 15 (выполненных в двух блоках), а также из автоматического перепускного воздушного клапана; устье распылителя 14 главного жиклера находится в малом диффузоре 7, входящем внутрь среднего диффузора 3, а устье распылителя 15 дополнительного жиклера—в большом вспомогательном диффузоре 8; автоматический перепускной воздушный клапан состоит из четырех упругих пластин 5, регулирующих прохождений воздушного потока между стенками смесительной камеры и диффузорами 7 и 3;

б) систему холостого хода, в которую входят бензиновый жиклер 6, два воздушных жиклера 10 и 11 эмульсионный жиклер 9;

в) экономайзер с механическим приводом; к экономайзеру относятся жиклер 27 мощности и клапан 22 экономайзера, нагруженный пружиной;

г) ускорительный насос, конструктивно объединённый с экономайзером, со следующими деталями: поршень 19 с пружиной 18, обратный клапан 21, выпускной клапан 17 и жиклер 16;

д) пусковое устройство — воздушную заслонку 13 с автоматическим клапаном 12;

е) пневматический ограничитель числа оборотов коленчатого вала двигателя, функции которого выполняют дроссельная заслонка 28, имеющая фигурное сечение, и пружина 29.



Рис, 9. Схема карбюратора К-22Г (автомобиль ГАЗ-51):

1-улдеяачный винт; 2—канал холостого хода; 3—средний диффузор; 4—эмульционный канал; 5-пластина; 6 —жиклер холостого хода; 7 — малый диффузор; 8 — большой диффузор; 9- эмульционный жиклер; 10 и 11 — воздушные зканслеры; 12 — клапан воздушной заслонки; 13-воздушнаязаслонка; 14 — распылитель главного жиклёра; 15—распылитель дополнительного жиклёра; 16—жиклёр ускорительного насоса; 17 — выпускной клапан; 18 — пружина; 19—пор­шень; 20—стержень; 21—обратный клапан; 22 — клапан экономайзера; 23 — канал; 24 — регулировочный винт главного жиклера; 25 — дополнительный жиклер; 26 — главный жиклер; 27 —жиклёр мощности; 28- дроссельная заслонка; 29 — пружина ограничителя оборотов.

Подача топлива и воздуха в карбюратор и горючей смеси в двигатель

В систему подачи топлива входят топливные баки, топливопроводы, топливный насос и топливные фильтры. Топливные баки служат для хранения бензина, их ем­кость обеспечивает работу двигателя с нагрузкой в течение 10—12 ч. Баки изготовляют из тонкой листовой стали и снабжают ребрами жесткости. Бак имеет заливную горловину для заправки бензином, внутренние перегородки, уменьшающие плескание бен­зина, пробку для слива отстоя и датчик указателя уровня топли­ва. В заливной горловине расположен сетчатый съемный фильтр для предварительной очистки бензина.

Горловину закрывают от­кидной герметичной крышкой с впускным и выпускным клапана­ми. Впускной клапан впускает воздух в бак при разрежении (2+4) х103 Па, обеспечивая бесперебойную подачу бензина в кар­бюратор. Выпускной клапан открывается при повышении давле­ния в баке до (1,1 -4-1,8) 10* Па.

Топливопроводы обеспечивают герметичность топливной системы при всех рабочих давлениях. Их изготовляют из медных или латунных трубок. Топливопроводы между собой и с прибо­рами системы питания со-единяются с помощью штуцеров и на­кидных гаек.



Рис. 10. Диафрагменный насос

Топливный насос предназначен для подачи бензина в поплавную камеру карбюратора из топливного бака. Топливные насосы обычно выполняют диафрагменного типа. Диафрагменный насос (рис. 10) состоит из корпуса 11, крыш­ки 1 и головки 4. В головке насоса размещены два впускных 3 один выпускной 12 клапаны. Между головкой и корпусом установлена диафрагма 5, которая с помощью толкателя 9 соединена рычагом 6 привода.


Рис. 11. Топливный фильтр-отстойник

Топливный фильтрпредназначен для очистки бензина от механических примесей и воды. В качестве топливного фильтра в карбюраторных двигателях используют фильтры-отстойники. Топливный фильтротстойник (рис 11, а) состоит из корпуса 2, отстойника 5, фильтрующего элемента 4 и сливной пробки 6. Фильтрующий элемент состоит из набора алюминиевых или ла­тунных пластин 3 (рис. 11,6), которые имеют выступы 2 высо­той 0,05 мм и отверстия 1 для прохода чистого бензина.

Бензин из бака через топливопровод 1 (рис. 11, а) поступает в отстойник 5. В отстойнике вода и часть примесей оседают на дно, а бензин фильтруется, проходя через щели между пластинами. Очищенный бензин отсасывается в топливный насос через отверстия 1 в пластинах и выходной канал 3.

Воздухоочиститель (воздушный фильтр) предназначен для очистки воздуха от пыли. Воздухоочистители по пособу очистки воздуха подразделяют на инерционные, фильтрующие и комбинированные.

В инерционных воздухоочистителях очистка воздуха состоит в отделении более тяжелых, чем воздух, частиц пыли при изменении направления движения потока воздуха.

В фильтрующих воздухоочистителях очистка воздуха состоит в задержании частиц пыли воздуха фильтрующим элементом, в качестве которого применяют металлические сетки, войлок, хлопчатобумажные ткани и др.

В комбинированных воздухоочистителях очистка воздуха сна­чала осуществляется инерционным способом, а затем фильтрую­щим.

Комбинированные воздухоочистители обеспечивают наилучшую очистку воздуха, поэтому они получили наибольшее распространение в автотракторных двигателях. Комбинированные воз­духоочистители выполняют сухими, мокрыми и смешанными (сухая инерционная и мокрая фильтрующая очистка).