Реферат: Система питания дизельных и карбюраторных двигателей

В дизельных двигателях применяют дизельное топливо, являю­щееся продуктом переработки нефти. Топливо, используемое в ди­зельных двига-телях, должно обладать следующими основными качествами: оптималь-ной вязкостью, низкой температурой засты­вания, высокой склонностью к воспламенению, высокой термоокис­лительной стабильностью, высокими антикоррозионными свойст­вами, отсутствием механических примесей и воды, хорошей ста­бильностью при хранении и транспортировке.

Вязкость дизельного топлива влияет на процессы топливоподачи и распыливания. При недостаточной вязкости топлива уве­личивается утечка его через зазоры в распылителях форсунки и в прецизионных парах топли-вного насоса, а при высокой ухуд­шаются процессы топливоподачи, рас-пыливания и смесеобразова­ния в двигателе. Вязкость топлива зависит от температуры. Тем­пература застывания топлива влияет на процесс подачи топлива из топливного бака в цилиндры двигателя. Поэтому топливо дол-жно иметь низкую температуру застывания.

Склонность топлива к воспламенению влияет на протекание процесса сгорания. Дизельные топлива, обладающие высокой склонностью к вос-пламенению, обеспечивают плавное протекание процесса сгорания, без резкого повышения давления. Воспламе­няемость топлива оценивают це-тановым числом (ЦЧ), которое численно равно процентному содержанию по объему цетана в смеси цетана и альфаметилнафталина, равноценной по воспламе­няемости данному топливу. Для дизельных топлив ЦЧ=40÷60.

Термоокислительная стабильность дизельного топлива харак­теризует его стойкость против смоло- и нагарообразования. По­вышенное нагаро- и смолообразование вызывает ухудшение отво­да теплоты от стенок камеры сгорания и нарушение подачи топлива через форсунки в. двигатель, что приводит к снижению мощности и экономичности двигателя.

Дизельное топливо не должно содержать коррозирующих веществ, так как присутствие их приводит к коррозии деталей топливоподающей аппаратуры и двигателя. Дизельное топливо не должно содержать механи-ческих примесей и воды. Присутствие механических примесей вызывает засорение фильтров, топливопроводов, форсунок, каналов топливного на-соса и увеличивает, износ деталей топливной аппаратуры и двигателя. Стабильность дизельного топлива характеризует его способность сохра-нять свои начальные физические и химические свойства при хранении
и транспортировке.

Для автотракторных дизелей применяют выпускаемые промышлен-ностью топлива: ДЛ— дизельное летнее (при температуре выше 0°С), ДЗ —дизельное зимнее (ори температуре до —30°С); ДА —дизельное арк-тическое (при температуре ниже —30° С) (ГОСТ 4749—73).

Смесеобразование в дизелях.

Процесс приготовления горючей смеси внутри цилиндра двига­теля называют смесеобразованием. Процесс смесеобразования в дизеле состоит в распыливании впрыскиваемого жидкого топлива форсункой на мельчай-шие капли и в равномерном распределении их в объеме сжатого воздуха в камере сгорания. Смесеобразова­ние в дизеле осуществляется в конце про-цесса сжатия и в начале процесса расширения и протекает за очень корот-кий промежуток времени, соответствующий 30—40° поворота коленчато-го вала. В результате кратковременности процесса смесеобразования и низ­кой испаряемости дизельного топлива горючая смесь получается неод-нородной, что вызывает необходимость увеличения избытка воздуха для обеспечения полного сгорания топлива. Поэтому дизе­ли работают с коэф-фициентом избытка воздуха, большем единицы (а= 1,2÷1,8). Высокое зна-чение коэффициента избытка воздуха способствует уменьшению среднего эффективного давления. Чтобы уменьшить коэффициент избытка воздуха при обеспечении полного и своевременного сгорания топлива, следует улучшать качество смесеобразования.

Для улучшения смесеобразования необходимо повышать тон­кость, однородность и равномерность распыливания топлива. Гонкость и одно-родность распыливания характеризуется диаметром и числом капель, по-лучающихся при распаде струи топлива. Тонкость и однородность распы-ливания улучшаются с повышением давления впрыска и противодавления в цилиндре, с уменьшением диаметра соплового отверстия форсунки и вязкости топлива.

Равномерное распределение капель в камере сгорания зависит от дальнобойности факела распыленного топлива. Дальнобойность (глубина проникновения частиц топлива в среду сжатого воздуха) факела увеличи-вается при повышении давления впрыска и при уменьшении противодав-ления в цилиндре. На равномерное распре­деление капель топлива в объё-ме сжатого воздуха, а следовательно, и на качество смесеобразования зна-чительное влияние оказывает конструкция камеры сгорания.

В автотракторных дизелях применяют два типа камер сгора­ния: не-разделенные и разделенные. Неразделенные камеры сгора­ния (рис. 1, а) представляют собой единый объем, заключенный между днищем поршня и поверхностью головки, в котором проис­ходит процесс смесеобразования и сгорания топлива, впрыснутого через форсунку. Тонкость распыливания и необходимая дальнобой­ность факела обеспечиваются большим давлени-ем впрыска, равным 20—60 МПа, и малым диаметром сопловых отвер-стий форсун­ки. Равномерное распределение частиц топлива в объеме сжа-того воздуха достигают применением многодырчатых форсунок.

Дизели с неразделенными камерами характеризуются высокой эконо-мичностью и хорошими пусковыми качествами, но обладают повышенной жесткостью (резкое нарастание давления в процессе сгорания) работы и высокими требованиями к изготовлению и экс­плуатации топливной аппаратуры.

Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, которые сое-динены между собой одним или несколькими каналами. Разделённые ка-

Рис. 1. Формы камер сгорания

меры бывают двух типов: вихревые камеры и предкаме­ры. Вихревая ка-мера (рис. 1, б) состоит из основной 3 и вихревой 1 камер, соединенных между собой каналом 2, «который расположен под углом к днищу поршня и тангенциально по отношению к вихре­вой, камере. Вихревая камера об-ычно имеет шаровую форму и располагается в головке цилиндра. Объем вихревой камеры состав­ляет 60—80% от всего объема камеры сгорания.

Процесс смесеобразования и сгорания в дизелях с вихревой камерой осуществляется следующим образом. В процессе сжатия воздух из полос-ти цилиндра поступает по тангенциальному каналу в вихревую камеру, где приобретает интенсивное вращательное движение. Благодаря этому топливо, впрыскиваемое форсункой, хорошо перемешивается с воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива в вихревой камере давление в ней резко повы­шается и смесь несгоревшего топлива с продуктами сго-рания пере­текает через тангенциальный канал в основную камеру, где смеши­вается с еще неиспользованным воздухом, и полностью сгорает. Достоинство вихрекамерных дизелей: хорошее смесеобразование, воз-можность работы с пониженным коэффициентом избытка возду­ха при бездымном сгорании, мягкая работа, возможность примене­ния однодыр-чатых форсунок со сравнительно малым давлением впрыска топлива (10—15 МПа). К недостаткам дизелей с вихревой камерой относятся меньшая экономичность по сравнению с дизеля­ми с неразделенным камерами и затруднительный пуск.

В предкамерных дизелях камера сгорания состоит из основной каме-ры 3 и предкамеры 2 (рис. 1, в), соединенных между собой одним или нес-колькими каналами. Объем предкамеры составляет , 25-40% объема всей камеры сгорания. Процесс смесеобразования сгорания в предкамерных дизелях происходит следующим образом. В процессе сжатия часть возду-ха из полости цилиндра перетекает в предкамеру с большой скоростью. Топливо, впрыскиваемое в предкамеру форсункой 1 , перемешивается с движущимися с боль­шой скоростью в ней воздухом и частично сгорает при малом коэф­фициенте избытка воздуха. При сгорании топлива давле-ние в пред­камере резко повышается и смесь несгоревшего топлива с про-дуктами сгорания перетекает в основную камеру, где смешива­ется с еще неиспользованным воздухом и полностью сгорает.

Предкамерные дизели обладают теми же достоинствами и не­достатками, что и вихрекамерные дизели.

Система питания дизеля

Система питания предназначена: для подачи под давлением в каждый цилиндр одинаковой, точно отмеренной порции топлива, соответствую-щей режиму работы дизеля; для очистки подаваемого топлива от механи-

Рис. 2. Схема системы питания дизеля

ческих примесей и воды; для подачи и очистки воздуха и для отвода из цилиндров отработавших газов.

Система питания дизеля (рис. 2) состоит из топливного бака 11, фильтров грубой 15 и тонкой 5 очистки топлива, топливоподкачивающего насоса 12 , насоса высокого давления с регулятором 17, форсунок 3 , возду-хоочистителя 16 , топливопровода высокого давления 6 , трубок слива топ-лива 4 из форсунок, предпускового подогревателя 1 и топливопроводов низкого давления 2, 9, 10, 13 и 14.

Топливо из бака 11 по топливопроводу 14 засасывается топливопод-качивающим насосом 12 в фильтр грубой очистки 15 , где обчищается от крупных механических примесей. Очищенное топливо подается топливо-подкачивающим насосом 12 под давлением по топливопроводу 13 к филь-тру 5 тонкой очистки. В фильтре 8 топливо очищается от оставшихся при-месей и по топливопроводу 9 поступает в насос 17 высокого давления. Из насоса 17 топливо под большим давлением подается по топливопроводу высокого давления 6 к форсункам 3 , из которых в распыленном виде впрыскивается в камеры 5 сгорания. Излишки топлива, поданного в насос отводятся из него через перепускной клапан 7 по топливопроводу 10 об-ратно в насос 12. Топливо, которое просачивается через зазоры сопряга-емых деталей форсунок, по трубкам 4 отводится в фильтр 8 .

Топливные баки служат для хранения на автомобиле или тракторе ди-зельного топлива и обладают емкостью, обеспечивающее работу дизеля с нагрузкой в течение 10—12 ч.

Топливные фильтры предназначены для очистки топлива от механи-ческих примесей и воды. Топливо очищается в фильтрах грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки очищает от крупных частиц (40—80 мкм) механических примесей. Он включается в систему между баком и топли-воподкачивающим насосом. Фильтр грубой очистки (рис. 3) состоит из корпуса 4 , крышки 1 , фильтрующего элемента 3 и крана 6 для слива от-стоя. Фильтрующий элемент состоит из сетчатого металлического карка-са с навитым на него ворсистым хлопчатобумажным шнуром. Правиль-ность установки фильтрующего элемента обеспечивается розеткой 5 . Между корпусом 4 и крышкой 1 установлена прокладка 2.

Топливо, поступающее в корпус фильтра, проходит между витками хлопчатобумажного шнура, оставляя на его ворсинках механические при-меси. Очищенное топливо поступает во внутреннюю полость фильтрую-щего элемента и далее в отводящий топливопровод.