Embed Size (px)
Citation preview
РУСЕНСКИ УНИВЕРСИТЕТ “АНГЕЛ КЪНЧЕВ”
Факултет: Транспортен
Катедра: Двигатели с Вътрешно Горене
ДОПУСКАМ ДО ЗАЩИТА
Ръководител на
специализиращата катедра:………………………...
(доц. д-р инж. Хр. Станчев)
ОБЯСНИТЕЛНА ЗАПИСКА
НА ДИПЛОМЕН ПРОЕКТ
Тeма: Устройство, изпитване и регулиране на горивонагнетателната помпа DPC
Дипломант:…………………… Консултант:…………………….
(………………….) (………………)
ОДОБРЯВАМ
Ръководител:………………………
(…………………)
Русе
1
2011г.
Увод:
Концентрацията на вредни вещества в изпусканите газове зависи и
от техническото състояние на двигателя и от параметрите на горивната
му уредба (ъгъл на изпреварване на впръскването, налягане на
впръскване и др). Те имат пряко влияние върху ефективността на
процеса горене, а от там и на икономическите и екологичните
показатели на двигателя.
Съвременната наука за двигатели с вътрешно горене се развива
както в търсене на начини и средства за подобряване на параметрите и
характеристиките на съществуващите уредби, системи и устройства,
така и в разработването на нови функционални възли, системи и
устройства за автоматизиране и оптимално регулиране и управление на
работните процеси в двигателите. Това става възможно в резултат на
развитието на електрониката и приложението и в разработването на
системи за управление на горивните уредби, както и за комплексното
управление на работните процеси в двигатели с вътрешно горене.
Опитът показва, че голяма част от престоите на машините,
задвижвани от двигатели с вътрешно горене, се дължат на
неизправности на горивната уредба, системите и устройствата за
подаване на въздух, регулатора или електронната система за
управление.
Това налага изучаването на принципите на действие и
конструкцията на горивните уредби, регулаторите и електронните
системи за управление на двигатели с вътрешно горене.
2
Глава 1.
Смесообразуване и горене в дизеловите двигатели. Особености на
горивният процес при двигатели с разделена горивна камера.
1.1. Смесообразуване в дизеловите двигатели.
Приготвянето на горивната смес при дизеловите двигатели се
извършва в самия цилиндър на двигателя. Пълното и своевременно
изгаряне на горивото, а също така и максималното използване на
въздуха в цилиндъра на двигателя зависят от качеството на
смесообразуването. Процесът на смесообразуване се състои от
подаване, разпределение и изпарение на горивото в цилиндъра и
смесване на горивните пари с въздуха. Този процес протича много
бързо (0,04 - 0,001 s). При такъв малък интервал от време и поради
специфичните физикохимични свойства на дизеловото гориво (в
сравнение с леките горива), а също така и поради това, че липсва
специално устройство за приготовляване на работната смес,
образуването на еднородна смес в горивната камера е невъзможно.
Това не е и желателно, тъй като ще се получи едновременно запалване
и изгаряне на сместа в цялата горивна камера, в резултат на което
налягането в цилиндъра ще се повиши много бързо, а бързото
нарастване на налягането ще влоши работата на двигателя и ще
увеличи износването на неговите детайли.
При дизеловите двигатели е желателно процесът на
смесообразуване да протича приблизително едновременно с процеса на
горене. Това е възможно при образуване на нееднородни смеси. Но
нееднородната смес увеличава непълното изгаряне на горивото. Ето
3
защо при дизеловите двигатели, за да се постигне пълно изгаряне на
горивото, се увеличава въздушното отношение. Това обстоятелство
обаче води към намаляване на използвания литраж на тези двигатели и
увеличаване на тяхната маса.
Получаването при дизеловите двигатели на такава
горивновъздушна смес, при която горивото да се окисли напълно и
своевременно с използване на цялото количество кислород във
въздуха, е извънредно трудна задача. За решаването (в една или в
друга степен) на тази задача са създадени различни в конструктивно
отношение горивни камери.
Голямото разнообразие на горивните камери при съвременните
дизелови двигатели по същество могат да се разделят на две основни
групи:
- неразделени горивни камери - при тях камерата представлява
единен обем, в който протичат процесите на смесообразуване и горене.
- разделени горивни камери - при тях камерата е разделена на
отделни пространства (в повечето случаи - две), съединени помежду си
с един или няколко канала.
При двигателите с неразделена горивна камера се различават
следните начини на смесообразуване: обемно, слойно и обемно-слойно,
а при тези с разделени горивни камери – предкамерно и вихрокамерно.
1.2. Обемно смесообразуване.
За да се получи качествена горивна смес при обемното
смесообразуване, е необходимо да са изпълнени следните основни
условия: подаваното в горивната камера гориво да бъде разпръснато на
4
много малки капки по възможност с малка разлика в диаметъра. Фино
разпръснатото гориво да се разпредели равномерно във въздушната
среда по целия обем на горивната камера.
Осигуряването на горните две основни условия зависи от
конструктивните особености и състоянието на горивната апаратура,
конфигурацията на горивната камера, организираното вихрово
движение на въздуха и сместа в горивната камера и физичните свойства
на използваното гориво.
Фиг. 1.1. Схеми на горивни камери с обемно смесообразуване.
На фиг. 1.1. са показани типични горивни камери на двигатели с
обемно смесообразуване. С помощта на горивната аппаратура,
необходимото количество гориво се впръсква под високо налягане (от
80 до 200 МРа) във въздушната среда на горивната камера с налягане
от 3,0 до 4,5 МРа и температура от 750 до 1000 К. Разпадането на
горивната струя зависи от скоростта, с която се движи във въздушната
среда, от съпротивлението на въздушната среда, от силите на
повърхностно напрежение и на вътрешно сцепление на горивото, а
също така и от първоначалните смущения при изтичане на горивото от
впръсквача. При движение на горивната струя във въздушната среда се
5
появяват съпротивителни сили. Тези сили пречат на проникването на
струята в сгъстената въздушна среда и предизвикват откъсване на
отделните капки от повърхността на горивната струя, т.е. раздробяват
горивната струя. С увеличаване на съпротивителните сили разпадането
на горивната струя се подобрява. Указаните сили могат да се
увеличават чрез увеличаване на скоростта, с която постъпва горивото в
камерата, а също така и чрез увеличаване относителната скорост и
плътност на въздушната среда, в която се впръсква горивото. Силите на
повърхностно напрежение и на вътрешно сцепление са молекулни сили,
които се противопоставят на стремежа на външните сили да разкъсат
горивната струя, т.е. пречат на нейното разпадане на малки горивни
капки. С увеличаване вискозитета на горивото тези сили се увеличават.
Отрицателното влияние на вискозитета върху разпадането на горивната
струя може да се намали чрез увеличаване на скоростта на
постъпващото гориво в горивната камера.
Постъпващото в камерата гориво се разпада на отделни, различни
по размер капки на определено разстояние от отворите на
разпръсквача. Формата на разпадането на горивната струя под
въздействието на посочените фактори зависи главно от скоростта на
изтичането на горивото от разпръсквача. Тази скорост се колебае от 150
до 650 m/s.
За да се получи необходимото качество на сместа, горивото трябва
да бъде фино и еднородно, т.е. на много малки капки, по възможност с
еднакви размери. Финото разпръскване на горивото се характеризира с
големината на средния диаметър (40 – 50 μm) на горивните капки,
образувани при разпадането на струята. С намаляването на средния
диаметър на горивните капки качеството на разпръскване се повишава.
А с подобряване качеството на разпръскването, т.е. с намаляване
средния диаметър на капките, ще се увеличи тяхната относителна
6
повърхност, в резултат на което ще се ускорят изпарението,
възпламеняването и изгарянето на горивото.
1.3. Слойно смесообразуване.
Един от основните недостатъци на обемния начин на
смесообразуване е натрупването на голямо количество гориво през
време на индукционния период, вследствие на което изгарянето на
горивото през следващия период придобива взривен характер с бързо
нарастване на налягането в цилиндъра на двигателя. Посоченият
недостатък може да се отстрани чрез слойно смесообразуване. При
слойното смесообразуване през време на индукционния период
незначително количество гориво се изпарява и се смесва с въздуха.
При този начин на смесообразуване в обема на горивната камера се
подава и разпръсква незначително количество гориво (обикновено
около 5%), което преминава през всички стадии на подготовка към
възпламеняване (както и при обемния начин на смесообразуване) и
служи като начало на възпламеняване на работната смес. Основното
количество гориво (около 95%) в течно състояние се подава върху
горещата повърхност на горивната камера под остър ъгъл, за да не се
отрази, а да се разстеле на голяма площ тънък слой с дебелина,
непревишаваща 0,2 mm. Полученият тънък слой гориво бързо се
нагрява и изпарява, като парите се увличат и размесват със завихрения
въздух в горивната камера. Последователно приготовляваната работна
смес попада в зоната на горенето (която се е образувала първоначално
от самовъзпламеняване на впръснатото в началото гориво (5%) в обема
на горивната камера) и изгаря във фронта на пламъка. Необходимото
количество топлина за изпаряване на горивния слой се взема от
7
нагрятата стена на горивната камера. За целта температурата на
стената на горивната камера трябва да бъде относително ниска (около
200 – 400 °С) - достатъчна за изпарение на горивото с необходимата
скорост, но недостатъчна за термичното разпадане на неговите
молекули. Същността на този начин на сме-сообразуване се състои в
това, че смесването на горивото с въздуха става след неговото
изпарение.
Слойното смесообразуване се осъществява с горивна камера със
сферична вдлъбнатина на буталото (фиг. 1.2.). Закритият впръсквач с
два или един отвора на разпръсквача е разположен под наклон така, че
струята на основното гориво да образува необходимия остър ъгъл с
повърхността на стената на камерата. Налягането на горивото при
впръскване се колебае от 12 до 20 МРа.
За да се подпомогне разстилането на горивото на тънък слой върху
повърхността на камерата, направлението на въздуха трябва да
съвпада с направлението на горивната струя. Необходимото въртеливо
движение на въздуха се постига посредством специална козирка на
всмукателния клапан или чрез специално оформен тангенциален
всмукателен канал в цилиндровата глава.
Фиг. 1.2. Схема на горивна камера на двигател със слойно смесообразуване.
8
През периода на горенето въртеливото движение на въздуха трябва
да бъде достатъчно интензивно, за да се ускори изпарението на
горивото и да се осигури своевременно необходимото количество
въздух при смесването му с горивните пари. По такъв начин се получава
по-пълно и своевременно изгаряне на горивото.
За да се поддържа необходимата температура на стената на
горивната камера, вътрешната стена на буталото се охлажда с маслена
струя.
Наред с високите икономически и мощностни показатели
благодарение на постепенното подвеждане на горивната смес в зоната
на горенето двигателите работят с малки скорости на нарастване на
налягането, т.е. "меко", почти безшумно, при относително ниско
максимално налягане на работния цикъл. Отличителна особеност на
двигателите със слойно смесообразуване е и тяхната способност да
работят с различни видове горива, т.е. те не са чувствителни по
отношение на вида на използваното гориво.
1.4. Обемно-слойно смесообразуване.
Обемно-слойното смесообразуване е съчетание в една или друга
степен на обемното и слойното смесообразуване. Този вид
смесообразуване е най-разпространеният начин на образуване на
горивната смес (фиг. 1.3.). Коя част ще има по-голям дял - дали
обемното, или слойното смесообразуване, зависи от условията на
протичане на процеса.
Впръскването на горивото се извършва с многоструен разпръсквач,
разположен централно или малко изместен от оста на камерата.
9
Горивото попада по загретите околни стени близо до входния ръб на
гърловината, при което лесно се изпарява и изгаря по-пълно.
Фиг. 1.3. Схема на горивна камера с обемно-слойно смесообразуване.
Формата на камерата осигурява интензивно смесване на горивото с
въздуха при преминаване на въздуха от надбуталното пространство в
камерата. Организацията на смесообразуване и горене се извършва от
радиалното и осовото движение на работното вещество, като при някои
разновидности на посоченото смесообразуване може да се използва
допълнително и тангенциален вихър на постъпващия въздух, създаден
от пълнителната система.
1.5. Смесообразуване при двигатели с разделени горивни камери.
Предимства и недостатъци.
При дизеловите двигатели с разделени горивни камери
необходимата енергия за смесообразуването се получава главно за
сметка на движението на работното вещество през време на процесите
10
сгъстяване, горене и разширение и в значително по-малка степен за
сметка на енергията на горивната струя.
Разделянето на горивната камера на два обема, съединени
помежду си с един или с няколко канала, създава възможност за
протичане на работното вещество от едното в другото пространство, в
резултат на което се създава интензивно вихрово движение и
качествено размесване на въздуха с разпръснатото гориво.
В зависимост от конструктивните форми на разделените горивни
камери и характерните особености на вихровите потоци на работното
вещество съвременните дизелови двигатели се делят на: вихрокамерни
и предкамерни.
1.6. Вихрокамерно смесообразуване.
При вихровокамерното смесообразуване горивната камера е
разделена на две части: горивна камера - разположена между челото на
буталото и цилиндровата глава, и допълнителна (вихрова) камера със
сферична или цилиндрична, а в някои случаи и овална форма,
разположена в главата или по-рядко в цилиндровия блок.
Двете камери са съединени помежду си с един, а в някои случаи и с
повече (до три) канали с голямо сечение. Обикновено те имат кръгла
или елипсовидна форма с тангенциално направление по отношение на
допълнителната вихрова камера. Обемът над вихровата камера
съставлява 40 - 80% от целия обем на горивната камера.
При движение на буталото от ДМТ към ГМТ през време на
сгъстяването работното вещество (въздухът) от цилиндъра на
11
двигателя чрез тангенциалните канали преминава във вихровата
камера.
Поради тези конструктивни особености на вихровата камера в нея
се получава интензивно въртеливо движение на постъпилото работно
вещество.
Фиг. 1.4. Схеми на горивни камери на двигатели с вихрокамерно смесообразуване.
Степента на завихряне на работното вещество (въздухът) се
измерва с т.нар. вихрово отношение, което представлява отношение на
ъгловата скорост на вихрите във вихровата камера към ъгловата
скорост на коляновия вал на двигателя. Изследванията показват, че
оптималната стойност на вихровото отношение в края на сгъстяването
за съвременните дизелови двигатели с вихрови камери се намира в
границите 34 - 40 и зависи главно от размерите на камерата и
съединителния клапан. Тъй като скоростта на преминаващото работно
вещество от цилиндъра на двигателя във вихровата камера е умерена,
т.е. не е голяма, то и разликата в налягането между двете камери е
12
незначителна и не превишава 0,1 - 0,2 МРа. Горивото се подава във
въртящото се работно вещество във вихровата камера с помощта на
впръсквач с един отвор на разпръсквача или с щифтов впръсквач.
Опитите показват, че когато оста на горивната струя е изместена от
центъра на вихровата камера към нейната стена по направление на
движещия се поток, показателите на двигателя се подобряват.
Впръснатото гориво частично се изпарява в обема на камерата, а
другата негова част, увличана от въздушния поток, попада върху
стената на камерата и се изпарява. След възпламеняване и изгаряне на
част от впръснатото гориво в обема на вихровата камера налягането се
повишава допълнително с около 0,6 - 0,8 МРа, вследствие на което
работното вещество (състоящо се от продукти на горенето, въздух и
неизгоряло гориво) с по-висока скорост протича обратно в главната
горивна камера, където също възниква вихрово движение. По такъв
начин вихровата камера създава благоприятни условия за по-добро
смесообразуване и по-пълно изгаряне на горивото при сравнително по-
малки стойности на въздушното отношение.
Създаването на интензивно, закономерно и достатъчно устойчиво
вихрово движение на работното вещество намалява изискванията към
качеството на разпръскването и равномерното разпределение на
горивото по целия обем на горивната камера;
Вихровокамерният начин на смесообразуване има следните
предимства:
- двигателите работят с по-малка стойност на въздушното
отношение (α = 1,2 - 1,4), a следователно и с по-високо средно
ефективно налягане и по-голяма литрова мощност поради по-пълното
използване на кислорода от въздуха при интензивното и закономерно
вихрообразуване;
13
- работният процес е стабилен при изменение на честотния режим и
натоварването на двигателя. С увеличаването на честотата на въртене
на коляновия вал се увеличава и ъгловата скорост на въздушния поток,
в резултат на което смесообразуването се подобрява, а това спомага за
устойчиво протичане на работния процес. Ето защо вихровокамерното
смесообразуване успешно се използва при високооборотните дизелови
двигатели;
- чувствителността на работния процес към качеството на
разпръскване е незначителна, тъй като кинетичната енергия на
въздушния поток е основната част от необходимата енергия за
смесообразуването. Това позволява да се използват разпръсквачи с
голямо пропускателно сечение и ниско налягане на впръскването (8 - 15
МРа). Износването на прецизните детайли на горивонагнетателната
помпа и впръсквача в този случай оказват по-малко влияние на
работния процес, отколкото при еднокамерните двигатели с обемно
смесообразуване. По такъв начин горивната апаратура работи при
значително по-благоприятни условия;
- малък период на задържане, а следователно и малка скорост на
нарастване на налягането (мека работа) и умерено максимално
налягане вследствие интензивното и закономерно вихрово движение на
работното вещество.
Недостатъците на вихровокамерното смесообразуване са:
- повишен специфичен разход на горивото поради допълнителни
топлинни и хидравлични загуби, свързани с увеличената охладителна
повърхност на вихровата камера, интензивното въртеливо движение на
работното вещество и преминаването му през съединителния канал.
- лоши пускови качества на двигателя главно поради некачествено
разпръскване на горивото (при разпръсквачи с голямо пропускателно
14
сечение на отвора и ниско налягане на впръскване) и интензивното
отвеждане на топлина в охлаждащата среда.
- усложнена конструкция на цилиндровата глава или цилиндровия
блок и местни прегрявания в зависимост от разположението на
допълнителната (вихрова) камера и съединителния канал.
В някои случаи за облекчаване пускането на двигателя се използват
т.нар. "двуструйни впръсквачи", при които едната от струите има
направление през съединителния канал към надбуталното
пространство. Използват се и специални нагреватели, а също така и по-
високи степени на сгъстяване (ε = 17 - 24).
1.7. Предкамерно смесообразуване.
Горивната камера на двигателите с предкамерно смесообразуване
е разделена на две части: главна горивна камера, разположена между
челото на буталото и цилиндровата глава, и допълнителна горивна
камера - предкамера, разположена в цилиндровата глава (фиг. 1.5.).
Двете камери са съединени с един или няколко канала с относително
малко общо пропускателно сечение.
Предкамерата се разполага централно или е изместена по
отношение на оста на цилиндъра, за да се увеличи пропускателното
сечение на клапаните. Нейната ос е вертикална, а в някои случаи -
наклонена по отношение оста на цилиндъра, за да се предпази челото
на буталото от излизащите горещи газове от предкамерата. Обемът на
предкамерата съставлява 25 - 45% от обема на цялата горивна камера.
Впръсквачът с един отвор на разпръсквача се разполага по оста на
предкамерата. Челото на буталото в повечето случаи има вдлъбнатина,
15
разположена в зоната на изхода на съединителните канали, с което
смесообразувнето се подобрява.
Фиг. 1.5. Схеми на горивни камери на двигател с предкамерно смесообразуване.
При движение на буталото от ДМТ към ГМТ през време на
сгъстяването налягането в цилиндъра нараства по-бързо, отколкото в
предкамерата поради хидравличното съпротивление на съединителните
канали. Благодарение на тази разлика в налягането (около 0,3 - 0,8 МРа)
работното вещество (въздухът) от цилиндъра изтича с голяма скорост в
предкамерата, където възниква интензивно движение, спомагащо за
смесване на впръснатото гориво в предкамерата с въздуха. Горивото се
впръсква по направление към съединителните канали срещу въздушния
поток приблизително тогава, когато неговата скорост е най-голяма. Тъй
като обемът на предкамерата е малък, кислородът от въздуха в нея е
недостатъчен за изгаряне на цялото подадено количество гориво.
Изгаря само една част, в резултат на което налягането и температурата
в предкамерата нарастват значително. Под действието на увеличеното
налягане основната част от горивото заедно с получените продукти на
горенето се изтласква с голяма скорост през каналите в надбуталното
16
пространство на цилиндъра. Благодарение на тази голяма скорост и
интензивното вихрообразуване се създават благоприятни условия за
качествено разпръскване на основната част от подаденото количество
гориво и раз-месването му с въздуха в главната горивна камера, където
протича и неговото пълно изгаряне.
Броят и направлението на съединителните канали трябва да бъде
такова, че постъпващият въздушен поток от цилиндъра в предкамерата
при сгъстяването да не пречи на съсредоточаването на по-голямата
част от подаваното гориво към изхода на съединителните канали. В
същото време за по-равномерно разпределение на горивото във
въздушната среда на главната горивна камера броят и направлението
на каналите трябва да съответствуват на нейната форма.
По такъв начин при предкамерните двигатели смесообразуването се
постига главно за сметка на енергията, получена при частичното
изгаряне на горивото в предкамерата. При това разпръскването и
размесването на основната част от горивото с въздуха в главната
горивна камера протича при наличието на продукти на горенето с висока
температура.
Предкамерният начин на смесообразуване има следните
положителни качества:
- двигателите работят при сравнително малки стойности на
въздушното отношение (α = 1,3 - 1,4) поради съвършеното размесване
на по-голямата част от горивото с въздуха в главната горивна камера.
- интензивното вихрообразуване при изтичане на работното
вещество от предкамерата в главната горивна камера, неговата
повишена температура и неохлажданата долна част на предкамерата
осигурява устойчив работен процес и при високи скоростни режими на
двигателя.
17
- чувствителността на работния процес към качеството на
разпръскването е незначителна, вследствие на което се използват
разпръсквачи с един отвор, на който пропускателното сечение е
сравнително голямо при ниско налягане на впръскването 10 - 12 МРа, а
това облекчава работата на горивната апаратура.
- чувствителността на работния процес към качеството на
използваното гориво е незначителна поради допълнителното
разпръскване на по-голямата част от горивото при повишената
температура (1500 - 1800 °С) на работното вещество.
- малката скорост на нарастване на налягането и умерено
максимално налягане на работния цикъл, поради което двигателят
работи меко, а натоварването на детайлите от коляно-мотовилковия
механизъм е умерено.
Наред с тези предимства предкамерният начин на смесообразуване
има и следните по-съществени недостатъци:
- повишен специфичен разход на гориво поради по-големите
топлинни загуби вследствие на голямата относителна охладителна
повърхност на горивната камера, а също така и поради загубата на
енергия за вихрообразуването и преодоляване на съпротивлението на
съединителните канали при постъпване на работното вещество в
предкамерата и при неговото обратно изтичане в надбуталното
пространство.
- лоши пускови качества на двигателя главно поради големите
топлинни загуби във външната среда.
- сравнително ниско средноефективно налягане поради повишените
топлинни и хидравлични загуби.
18
- конфигурацията на предкамерата усложнява конструкцията на
цилиндровата глава.
За подобряване на пусковите качества на предкамерните двигатели
степента на сгъстяване се повишава до 19 - 21, а при двигателите с
малък обем на цилиндъра тя достига и до 22 - 24. В някои случаи се
използват и нагревателни свещи.
1.8. Горене в дизеловите двигатели.
За по-голяма яснота на особеностите на процеса горене в
дизеловите двигатели трябва да се разгледа разгънатата индикаторна
диаграма, показана на фиг. 1.6.
Фиг. 1.6. Разгъната индикаторна диаграма на дизелов двигател.
Едновременно с изменение на налягането р са показани
изменението на средната температура на газовете Т, количеството
19
гориво, постъпващо в горивната камера σ (или интегралният закон на
впръскване на горивото), кривата на активното топлоотделяне х и
скоростта на топлоотделянето dx/dφ.
Процесът горене в дизеловите двигатели е разделен на четири
условни периода:
- Първи период.
Това е периодът на задържане на самовъзпламеняването на който
съответствува ъгъл на завъртане на коляновия вал φi от началото на
впръскване на горивото (т. 1) до момента на видимото горене (т. 2). През
този период налягането и температурата на пресния заряд се
повишават само в резултат на политропното сгъстяване. Температурата
и налягането през този период са малко по-ниски от теоретичните
вследствие на това, че част от топлината се изразходва за изпарение на
вече постъпилото в камерата гориво. През този период се извършва
физикохимичната подготовка на образувалата се вече горивна смес с
повишаване на нейната температура до появата на първите огнища на
самовъзпламеняване и горене (т. 2).
През този период в горивната камера успява да постъпи около 30 -
60% отчетено по кривата на интегралния закон на впръскване на
горивото.
- Втори период.
Това е периодът на интензивното горене (от т. 2 до т. 3). Скоростта
на нарастване на налягането dp/dφ зависи от количеството гориво σ1,
което е постъпило и се е подготвило за изгаряне още през първия
период. Допустимата средна скорост на нарастване на налягането от
гледна точка на нормалната работа на двигателя трябва да е в
границите от 0,4 до 0,5 MPa/grad. Скоростта на постъпване на горивото
по време на интензивното горене не влияе върху твърдостта на работа
20
на двигателя, тъй като горивото постъпва в среда с много по-висока
температура и неговият подготвителен период е пренебрежимо малък.
От опитни данни е доказано, че най-голяма индикаторна работа се
получава, когато максималната стойност на налягането е при ъгъл от 6
до 8 градуса след ГМТ.
С повишаване на налягането расте непрекъснато и количеството
топлина х, което се е отделило през горенето. До т. 3 обаче успява да се
отдели не повече от 30 до 40% от общото количество топлина, внесено
с цикловата порция гориво. Максималната скорост на активното
топлоотделяне dx/dφ се получава преди т. 3, т.е. преди налягането да е
достигнало максималната си стойност, след което тя непрекъснато се
намалява и се стреми асимптотично към нула.
- Трети период.
Той започва от момента на достигане на максималното налягане до
момента на достигане на максимална средна температура на газовете,
т.е. от т. 3 до т. 4. Горенето през този период протича с по-малка скорост
вследствие на намалената концентрация на кислорода, увеличеното
количество отработили газове и отсъствието на интензивна
турбулизация на сместа. Преобладава дифузионно горене.
Общото количество на освободената топлина през целия период от
горенето непрекъснато расте и в т. 4 х = 75 - 85% от общото количество
внесена топлина. Максималната температура се достига обикновено при
ъгъл от 20 - 25° след ГМТ.
- Четвърти период.
Горенето при дизеловите двигатели не свършва в т. 4, а значително
след нея - в т. 5, което се обяснява с догарянето на онази част от
21
горивото, която не е намерила все още необходимото количество
кислород за окислението си.
За край на горенето се приема условно онзи момент, в който се е
отделило около 95 - 97% от общото количество внесена топлина, т.е. т.
5 лежи на около 60 - 70° след ГМТ.
22
Глава 2. Дизелова горивна уредба. Особености на дизеловата
горивна уредба за двигателите с разделена горивна камера.
Автомобилните и тракторните двигатели работят обикновено при
различни натоварвания и честоти на въртене на коляновия вал.
Двигателят трябва да работи устойчиво при малка честота на въртене,
бързо да възприема увеличеното натоварване и да осигурява движение
на автомобила и трактора със съответната скорост при всякакви
експлоатационни условия.
Нормалната работа на дизеловия двигател при посочените режими
е възможна само при изправна и точно регулирана горивна апаратура.
Относно дизеловата горивна апаратура се поставят следните
изисквания:
- във всеки цилиндър на дизеловия двигател за един работен
цикъл трябва да се подава определено количество гориво в зависимост
от натоварването и честотата на въртене на коляновия вал на
двигателя. При изменение на натоварването и честотата на въртене на
коляновия вал на двигателя горивната апаратура трябва бързо да
променя дозата на горивото, впръсквано в цилиндъра, така че при
изменилия се работен режим двигателят да развива необходимата
мощност;
- горивото трябва да се впръсква под високо налягане в
цилиндрите на двигателя през период, когато това е необходимо за най-
ефективното му изгаряне;
- фиността на разпръскване на горивото и разпределянето му в
горивната камера трябва да съответствуват на конструктивните
особености на двигателя и на процеса на смесообразуването (вид на
23
горивната камера, завихряне и подгряване на въздуха и др.), тъй като от
тези фактори зависят съществено горивната икономичност на двигателя
и димността на отработилите газове;
- горивната апаратура на многоцилиндровите двигатели трябва да
осигурява подаването на еднакви дози гориво във всички цилиндри при
един и същи ъгъл на изпреварване на впръскването;
- горивната апаратура трябва да бъде по възможност проста по
конструкция, дълго да работи без нарушаване на първоначалната
регулировка на помпата и дюзите (разпръсквачите) и без забележимо
износване на техните триещи се части, а също и да бъде удобна за
обслужване в експлоатационни условия.
2.1. Видове горивни уредби.
Горивната уредба на автотракторните дизелови двигатели бива
главно два вида:
- разделена, когато горивонагнетателната помпа и дюзата
(впръсквачът) конструктивно са отделени една от друга и са съединени с
тръбопровод за високо налягане;
- неразделена, когато горивонагнетателната помпа и дюзата
конструктивно са обединени в един възел (помпа-дюза).
Според начина на дозиране на горивото горивната уредба и от
двата типа се подразделя на:
- горивна уредба с шибърно дозиране, в която цикловото
количество гориво се изменя от помпения елемент - буталото на
помпения елемент действа като шибър;
24
- горивна уредба с дозиране чрез дроселиране, в която с
дроселиращо устройство се изменя количеството на постъпващото в
цилиндъра на помпения елемент гориво.
В дизеловите двигатели с разделена горивна камера по правило се
използват разделени горивни уредби, като начинат на дозиране може да
бъде както шибърно така и чрез дроселиране.
Поради ниското максимално налягане на впръскваното в горивната
камера гориво, се използват предимно щифтови разпръсквачи.
Фиг. 2.1. Типична схема на разделена горивната уредба: 1 - резервоар; 2 - филтър за грубо пречистване на горивото; 3 - пробка за източване на маслото; 4 - контролна пробка за нивото на маслото; 5 - горивоподаваща помпа; 6 - горивонагнетателиа помпа; 7 - отдушник 8 - пробка за обезвъздушаване; 9 - пропускателен клапан; 10 - ръчна подаваща помпа; 11 - пробка за наливане на масло; 12 - филтър за фино пречистване на горивото; 13 - вихрова камера; 14 - дюза; 15 –тръбопровод.
Разделената горивна уредба се състои от следните основни
елементи: резервоар, филтри, горивоподаваща помпа,
горивонагнетателна помпа и дюзи. На фиг. 2.1. е показана типична
схема на разделена горивна уредба. Всички елементи се съединяват с
тръбопроводи в определена последователност и образуват единна
система.
25
2.2. Устройство и принцип на действие на горивонагнетателна
помпа шибърен тип.
Горивонагнетателната помпа е най-сложният агрегат на горивната
уредба на дизеловия двигател. Тя служи за подаване на еднакви дози
гориво във всички цилиндри на двигателя в количество, което
съответства на натоварването на двигателя, и в моменти, когато са
създадени най-добри условия за горене. В автомобилните и тракторните
дизелови двигатели се използват два типа горивонагнетателни помпи-
редови и разпределителни. Редовите горивонагнетателни помпи
обединяват в едно тяло отделните помпени елементи (секции), чиито
брой е равен на броя на цилиндрите на двигателя. В разпределителните
помпи един помпен елемент подава гориво в няколко цилиндъра, като
се включва последователно към съответните дюзи.
Фиг. 2.2. Помпена секция. 1 - гърбичен вал, 2 - ос на ролката, 3 - глава на горивонагнетателната помпа, 4 и 11 - надлъжни канали в главата на горивонагнетателната помпа, 5 - преливен отвор, 6- пружина на нагнетателния клапан, 7 – щуцер, 8 - нагнетателен клапан, 9 - седло на нагнетателния клапан, 10 - всмукателен отвор,12 - фиксиращ винт, 13 – бутало, 14 – цилиндър, 15 – пружина, 16 - талерка на пружината, 17 - регулиращ болт, 18 – контрагайка, 19 – повдигач, 20 - ролка на повдигана, 21 - осов канал, 22 - радиален канал, 23 - пръстеновидна канавка на буталото, 24 – водач.
26
На фиг. 2.2. е показана схема на помпена секция на ГНП шибърен
тип. При шибърните горивонагнетателни помпи количеството на
горивото, подавано в цилиндъра на двигателя (цикловото количество
гориво) се изменя от помпения елемент при неизменен ход на буталото
и практически неизменно запълване на надбуталното пространство с
гориво.
На фиг. 2.3. е показана схемата на работа на помпената секция.
При движение на буталото надолу, когато се отвори всмукателният
отвор 10, горивото от надлъжния канал 11 под налягане, създадено от
горивоподаващата помпа, запълва пространството над буталото (фиг.
2.3. а).
Фиг. 2.3. Схема на работа на помпената секция. 25 - регулиращ ръб на винтовата канавка, 26 - разтоварващ пояс на нагнетателният клапан, (останалите позиции са като на фиг. 2.2.)
При движение на буталото нагоре горивото се изтласква през
всмукателния отвор обратно в надлъжния канал в главата на помпата,
докато буталото с горния си край затвори всмукателния отвор. При по-
нататъшното движение на буталото нагоре налягането на горивото в
пространството над буталото започва да се повишава. Когато това
налягане стане достатъчно за да преодолее силата на пружината 6 и
налягането в пространството на щуцера (около 1 МРа), нагнетателният
27
клапан 8 се отваря и по тръбопровода за високо налягане горивото
постъпва в дюзата (фиг. 2.3. б).
При по-нататъшното движение на буталото, когато регулиращият
ръб 25 на винтовата канавка А отвори преливния отвор 5, горивото от
пространството над буталото по осовия и радиалния канал и по
винтовата канавка А се връща през преливния отвор в надлъжния канал
4 в главата на помпата, тъй като налягането в този канал е значително
по-ниско от налягането в пространството над буталото. Налягането в
пространството над буталото намалява рязко и нагнетателния клапан
под действие на пружината се установява на седлото 9. При това в
отвора на седлото влиза отначало разтоварващият пояс 26, който при
преместването си в отвора на седлото засмуква известно количество
гориво от щуцера (фиг. 2.3. в). Нaлягането в щуцера и в нагнетателния
тръбопровод се понижава рязко, поради което подаването на гориво от
дюзата бързо се прекратява. Това предотвратява появата на повторно
впръскване и прокапване на гориво от отворите на разпръсквача и
периодите между впръскванията. След като разпръскването завърши,
уплътняващият конус на нагнетателния клапан отделя херметично
пространството над клапана от пространството под клапана. Налягането
над клапана в периодите между впръскванията остава почти винаги
еднакво. Това е необходимо, за да се получа еднакви впръсквания както
по обема на подаваното гориво, така и по момента на началото на
подаването при различните работни режими на двигателя.
Количеството на горивото, подавано от помпения елемент, се
изменя чрез регулиращия ръб на винтовата канавка А на буталото. В
зависимост от ъгловото положение на този ръб спрямо цилиндъра при
движението на буталото преливният отвор 5 се отваря съответно по-
рано или по-късно. Това предизвиква съответно намаляване или
увеличаване на подаваното количество гориво.
28
Така чрез завъртане на буталото около геометричната му ос се
изменя подаваното количество гориво, макар че общият ход на буталото
остава неизменен.
При средно количество на подаваното гориво буталото заема
положение в цилиндъра, при което срещу преливния отвор е
разположена средната част на регулиращия ръб. В началото на
работния ход, когато всмукателния отвор се затвори от буталото,
горивото се подава към дюзата дотогава, докато регулиращия ръб
достигне преливния отвор. При отваряне на преливния отвор
налягането в пространството над буталото се понижава и подаването на
горивото се прекратява.
При завъртане на буталото в положение, при което срещу
преливния отвор е разположена най-долната част на регулиращия ръб,
преливният отвор се отваря а самия край на хода на буталото, при което
количеството на подаваното гориво е най-голямо.
При положение на буталото, когато най-горната част на
регулиращия ръб е разположена срещу преливния отвор, гориво не се
подава, тъй като при движение на буталото горивото свободно
преминава по осовия и радиалния канал на буталото и през преливния
отвор обратно в надлъжния канал и главата на помпата.
Теоретически нагнетяването на горивото започва в момента, когато
се затвори всмукателният отвор, а завършва в момента, когато започва
да се отваря преливния отвор от регулиращия ръб. Моментите на
пълното затваряне на всмукателния отвор от челния ръб на буталото и
на началото на отваряне на преливния отвор от регулиращия ръб се
наричат съответно геометрично начало и геометричен край на
подаването. Ходът на буталото от геометричното начало до
геометричния край на подаването се нарича активен ход на буталото.
29
2.3. Принцип на действие на горивонагнетателната помпа с дозиране на горивото чрез дроселиране.
Такъв вид дозиране на горивото имаме при някои ГНП
разпределителен тип (например Lucas DPA, DPC и DPS). Към
хидравличната глава на ГНП (състояща се от тяло и ротор-
разпределител) се подава гориво с ниско налягане Рзх. При пълнене на
пространството между буталата горивото приминава през дозатор 5,
който чрез завъртане около оста си променя проходното си сечение и
дроселира горивният поток и по такъв начин регулира количеството
постъпващо в ротора гориво при съвпадане на каналите 6 и 11 (фиг.
2.4.а).
След затваряне на канала 11 и начало на движение на буталата 1
едно към друго (фиг. 2.4.б) налягането на горивото в осовият канал се
повишава. При съвпадане на канала 10 с някой от каналите 9 в тялото
на хидравличната глава се осъществява подаване на гориво под високо
налягане към съответният разпръсквач, вследствие на което след
определен ъгъл на завъртане на КВ се впръсква гориво в горивната
камера на двигателя в която вече имаме сгъстен въздух с висока
температура. Това гориво се изпарява и изгаря като по този начин се
осъществява превръщане на химичната енергия на горивото в
механична работа.
30
Фиг. 2.4. Схема на действие на ГНП с дозиране на горивото чрез дроселиране. 1 - бутала, 2 - повдигач, 3 - ролка, 4 - канал за гориво с ниско налягане, 5 – дозатор, 6 – пълнителен канал, 7 – ротор-разпределител, 8 – тяло, 9 – канали за високо налягане в тялото, 10 – канал за високо налягане в ротора, 11 – пълнителни канали в ротора, 12 – осов канал в ротора, 13 – гърбична шайба, 14 – регулатор на изпреварване на подаването на гориво, 15 – лост на регулатора на регулатора на изпреварване, 16 – подаване на гориво към разпръсквача.
31
Глава 3.
Горивонагнетателни помпи DPC. Устройство и принцип на работа.
3.1. Схема на горивната уредба.
На фиг. 3.1. е представена схема на горивна уредба с
горивонагнетателна помпа DPC.
Фиг. 3.1. Схема на горивонагнетателна помпа LUCAS DPC: 1 – резервоар, 2 – дюза, 3 - изходен щуцер, 4 - нагнетателен клапан, 5 – ротор, 6 – ролка, 7 – плунжер, 8, 11 – обувка, 9 – повдигач, 10 - ограничител на повдигачите, 12 – бутала, 13 - пускова пружина, 14 -регулировъчен винт, 15 - гърбичен пръстен, 16 - бутало на авансатора, 17 – авансатор, 18 - пружина на авансатора, 19 - стартово бутало, 20, 21, 22, 23, 25 – канали, 24 - управляващ шибър, 26 - пружина на клапана изключвател, 27 - диференциален клапан изключвател, 28 - регулиращ клапан, 29 - електромагнитен клапан, 30, 31 - канали от системата за ниско налягане, 32 - хидравлична глава, 33 -пълнителни канали за ниско налягане, 34 - горивоподаваща помпа, 35 – дозатор, 36 - горивен филтър.
Горивото от резервоара 1 преминава през горивния филтър 36 и се
подава на входа на горивоподкачващата роторно-лопаткова помпа 34,
откъдето чрез електромагнитния клапан 29 постъпва в дозиращия
клапан 35. Ниското налягане в системата се поддържа от клапана 28.
32
Дозирането на горивото в помпата Lucas се осъществява на принципа
на дроселиране на входа на дозиращия клапан, намиращ се под
въздействието на автоматичния регулатор на честотата на въртене.
В хода на нагнетяване горивото чрез нагнетателния клапан се
подава дюзата 2. Авансатора 17 регулира момента на начало на
впръскване на горивото в зависимост от скоростния режим на двигателя.
3.2. Общ вид на помпа Lucas DPC.
Общ вид на горивонагнетателната помпа Lucas DPC в разрез е
показана фиг. 3.2.
Фиг. 3.2. Общ вид на ГНП Lucas DPC.
3.3. Помпа за ниско налягане.
Помпата за ниско налягане служи за засмукване на гориво от
резервоара и създаване на налягане в корпуса на горивонагнетателната
33
помпа, стойността на което зависи от честотата на въртене на
двигателя.
Разположението на помпата за ниско налягане в корпуса на
горивонагнетателната помпа е показано на фиг.3.За, а детайлите на
помпата на фиг. 3.3б.
а) b)
Фиг. 3.3. Разположение (a) и детайли (b) на помпата за ниско налягане: 1-ротор, 2-лопатки, 3-ексцентрикова шайба.
Тя е пластинкова и се състои от ротор, ексцентрикова шайба и две
лопатки, които се преместват по вътрешната повърхност на
ексцентриковата шайба. Регулиращият клапан за ниско налягане
поддържа налягането в определени граници, осигурявайки зависимостта
на подаването на гориво от честотата на въртене на коляновия вал.
Регулиращият клапан (фиг.3.4.) се състои от корпус 4, в който е
разположено бутало 2 и пружина 3. Натегнатостта на пружината се
регулира чрез винта 5. Пружината 1 поддържа буталото 2 в изходно
положение.
34
Фиг. 3.4. Регулиращ клапан: 1-възвратна пружина, 2-бутало, 3-пружина, 4-корпус, 5-регулировъчен винт, 6-контрагайка, 7, 8, 9, 10, 11-канали.
Запълването на клапана с гориво става при преместването на
буталото 2, което свива пружината 3 и осигурява свързването на
каналите 10 и 11. При увеличаване на честотата на въртене, буталото 2
се премества и постепенно открива канала 8, като по този начин
регулира налягането.
3.4. Нагнетяване и разпределяне на горивото.
Функциите нагнетяване и разпределяне на горивото се изпълняват
от основната секция в горивонагнетателната помпа, която се състои от
две части - корпус и ротор-разпределител. Последният включва в себе
си нагнетателен елемент,състоящ се от два радиално движещи се
плунжера.
Схема на работата на ротор - разпределителя е показана на фиг.
3.5.
35
Фиг. 3.5. Схема на работа на роторно-разпределителна помпа Lucas DPC: а) пълнене, б) нагнетяване и впръскване на горивото. 1 - плунжер, 2 - вход на горивото, 3 - пълнителен канал, 4 - пълнителен канал в ротора, 5 -тяло, 6 - ротор-разпределител, 7 - гърбична шайба, 8 - разпределителен канал в ротора, 9 - канал за високо налягане в главата, 10 - подаване на горивото под високо налягане към дюзата.
Когато роторът се върти и един от входните му канали съвпадне с
дозиращия канал в главата, горивото под определено налягане изпълва
каналите на ротора и раздалечава буталата. При по-нататъшното
въртене на ротора входния канал се затваря отново и малко след това
разпределителният му канал съвпада с някой от нагнетателните канали,
съединени чрез тръбопроводи за високо налягане с дюзите. Двете ролки
в този момент са в контакт с две срещуположни гърбици и буталата се
движат едно срещу друго, като горивото, изпълнило пространството
между тях, се изтласква към съответната дюза. Подаването на гориво
прекратява, когато буталата достигнат края на хода си навътре,
определен от височината на гърбиците. Малко след това
разпределителният отвор се затваря. Тъй като роторът продължава да
се върти, описаният цикъл се повтаря и горивото се подава
последователно към всички дюзи.
Гърбичната шайба, с изработените по вътрешната и повърхност
гърбици, е показана на фиг. 3.6.
36
Фиг. 3.6. Гърбична шайба; 1 - гърбици; 2 – палец.
На вътрешната повърхност на шайбата са изработени гърбици 1, с
голяма степен на точност. Формата на гърбиците определя закона на
преместване на буталата, продължителността на сгъстяване и
стабилността на подаване на горивото в цикъла. Палеца 2 служи за
свързване на шайбата с авансатора.
3.5. Пусково подаване на гориво.
За облекчаване на пускането на двигателя в горивонагнетателната
помпа DPC е монтиран пусков обогатител, който осигурява увеличаване
на подаването на гориво при пускане и при работа на пускови честоти на
въртене, като увеличава разстоянието между буталата. Поради тази
причина по външните повърхности на повдигача и на пластината,
ограничаваща максималното подаване, са изработени прорези, както е
показано на фиг. 3.7.
37
Фиг. 3.7. Схема на регулиране разстоянието между буталата: 1 - повдигачи; 2 пластина ограничаваща максималното подаване; 3 – бутало.
Разположението на пусковия обогатител е показано на фиг. 3.8.
Фиг. 3.8. Схема на разположение на пусковия обогатител.
Когато се зацепят прорезите на повдигача и пластината,
максималното разстояние между буталата 3 (фиг. 3.7.) се увеличава на
разстояние х. Съвместното преместване на ролката и повдигана от
положение на максимално (пусково) подаване до положение на
номинално подаване и обратно се осъществява при осовото
преместване на повдигача под действие на възвратната пружина на
38
пусковия обогатител (поз. 2, фиг. 3.9.) в посока на увеличение на
подаването на гориво, и под действие на буталото на пусковия
обогатител (поз. 1, фиг. 3.9) в посока на номинално подаване.
Фиг. 3.9. Схема на преместване на пусковия обогатител: а) пусково подаване, б) номинално подаване. 1 - бутало на пусковия обогатител, 2 - възвратна пружина, 3 – плунжери, 4 - направление на горивото под налягане от диференциалния клапан.
Подаването на гориво към пусковия обогатител става през
диференциалния клапан (клапан-ключ), схема на който е показана на
фиг. 3.10.
Диференциалният клапан, работещ под действието на ниското
налягане, е поместен в корпуса 4, като същевременно държи
хидравличната глава към корпуса на ГНП.
Налягането, създавано от горивоподаващата помпа и зависещо от
скоростният режим на работа на двигателя, се подвежда към клапана
чрез канавката 6. При затворен клапан върху буталото на пусковия
обогатител не действа налягане и той увеличава подаването на гориво.
Когато клапанът се открие, горивото под ниско налягане постъпва през
отвора 8 и канала 7 към буталото на пусковия обогатител, като по този
начин последния прекратява действието си.
39
Фиг. 3.10. Диференциален клапан (клапан-ключ): 1 - регулировъчен винт, 2 – канал, 3 - пружина на клапана, 4 – корпус, 5 – клапан, 6 – канавка, 7 - канал към обогатителя, 8 – отвор.
3.6. Автоматичен регулатор на честотата на въртене.
Регулатора на честотата на въртене служи за поддържане на
зададената честотата на въртене на коляновия вал на двигателя.
В ГНП Lucas DPС се вграждат двурежимни или всережимни
регулатори на честотата на въртене. Тъй като в ГНП предназначени за
леки и лекотоварни автомобили се използват предимно двурежимни
регулатори ще се разгледа устройството само на този тип.
Разположението на регулатора в корпуса на горивонагнетателната
помпа е показано на фиг. 3.11.
Двурежимния регулатор поддържа автоматично пусковия режим,
както минималната и максималната честоти на въртене на коляновия
вал. Всички междинни режими се управляват от водача, който
непосредствено въздейства върху дозиращия клапан, изменяйки
подаването на гориво.
40
Фиг. 3.11. Разположение на двурежимния регулатор в корпуса на горивонагнетателната помпа.
Схема на двурежимния регулатор е показана на фиг. 3.12. Тялото 2
включващо в себе си пружина за максимален честотен режим и пружина
за частичен режим, свързва лоста за управление 1 с горната част на
лоста на регулатора 3, който чрез щангата 5 е съединен с дозиращия
клапан 7. Пластинковата пружина 14, закрепена на предния край на
лоста на регулатора 3, регулира режима на празен ход.
Фиг. 3.12. Детайли на двурежимния регулатор: 1 - лост за управление, 2 — тяло на работните пружини, 3 - лост на регулатора, 4 – конзола, 5 -съединителен лост, 6 — пружина, 7 — дозиращ клапан, 8 – муфа, 9 — тежест, 10 - тяло на тежестите, 11 — вал, 12 — вал за регулиране на празния ход, 13 – лост, 14 - пластинкова пружина.
41
Центробежните тежести 9 на регулатора, разположени в тялото 10,
при преместването си под действие на центробежните сили въздействат
на муфата 8, която на свой ред на лоста на регулатора 3 и от там на
дозиращия клапан 7.
На режим на празен ход центробежните сили на тежестите са много
малки и режима се управлява от пластинковата пружина 14.
3.7. Регулиране ъгъла на изпреварване на впръскване.
Устройството за изменение на ъгъла на изпреварване на
впръскване на горивото (авансатор) се намира в горната част на
помпата и е свързано механически с гърбичната шайба. Схема на
устройството е показано на фиг. 3.13 и фиг. 3.14.
Фиг. 3.13. Схема на разположение на авансатора в горивонагнетателната помпа.
42
Фиг. 3.14. Регулатор на ъгъла на изпреварване на впръскване. 1,9- пробка, 2 - ограничител на максималния ъгъл, 3 - работна пружина, 4 - упор; 5 – пружина, 6 -палец; 7 – бутало, 8 – камера, 10 – втулка, 11 – щуцер, 12 - корпус на горивонагнетателната помпа, 13 - гърбична шайба.
Буталото 7, поместено във втулката 10, посредством винта 6 се
съединява с гърбичната шайба 13. Пружините 3 и 5 контролират
преместването на буталото, когато то се намира под въздействие на
ниското налягане на горивото.
Когато двигателя не работи и диференциалния клапан за
допълнително подаване на гориво при режим пускане е затворен и
върху буталото не действа налягане. Буталото под въздействие на
работната пружина 3 и пружината 5 опира в пробката 9. При открит
диференциален клапан горивото от роторнопластинковата помпа
постъпва в камерата 8, и буталото под въздействие на налягането на
горивото се премества докато опре в тарелката 4, като свива пружината
5. Така системата се намира в положение наречено "нулево
изпреварване". При увеличаване на честотата на въртене налягането на
горивото в камерата 8 нараства, и когато силата на налягането стане по-
голяма от силата на натяг на пружината 3, буталото започва да се
премества, а свързаната с него гърбична шайба се завърта в обратна
посока спрямо вала на помпата. При това завъртане ъгъла на
изпреварване на впръскване нараства. При намаляне на честотата на
43
въртене, работната пружина избутва буталото в обратна посока като по
този начин намалява ъгъла на изпреварване.
3.8. Регулиране ъгъла на изпреварване на впръскване при режим
на ниски честоти.
Следствие от принципа на дозирането чрез дроселиране е това, че
колкото по-малко количество гориво постъпва за нагнетяване, толкова
по-късно започва да се впръсква горивото в цилиндъра на двигателя.
Този нежелан ефект води до твърде късно начало на впръскване на
горивото при работа на двигателя на празен ход и ниски натоварвания.
Ето защо всички помпи от вида DPC и DPS имат устройство наречено
LLA (Low Load Advance) служещо за увеличаване на ъгъла на
изпреварване при празен ход и ниски натоварвания. На фиг. 3.15. е
показано разположението му в корпуса на ГНП.
Фиг. 3.15. Разположение на LLA устройството.
При работа на двигателя на празен ход и на режим на ниско
натоварване горивото под налягане постъпва към шибъра 9 (фиг. 3.16.)
чрез диференциалния клапан на пусковия обогатител. Лоста 10 отваря
44
шибъра 9 и върху буталото 1 започва да действа налягането в
горивонагнетателната помпа.
Фиг. 3.16. Схема на механизма за изменение на ъгъла на изпреварване на впръскване на малки натоварвания: 1 – бутало, 2 – втулка, 3 – корпус, 4 – пружина, 5 – ограничител, 6 – пробка, 7 - подвижен упор, 8 - корпус на клапана, 9 – шибър, 10 – лост, А - канал в корпуса, В - канал за подвеждане на горивото към буталото на LLA.
В това време върху буталото на авансатора действа налягането
създавано от горивоподаващата помпа. Разликата в наляганията
управлява изменението на ъгъла на изпреварване на впръскване,
характерен за ниско натоварване.
На режим на пълно натоварване лоста затваря клапана и на
буталото на LLA действа налягането от горивоподаващата помпа, под
действие на което буталото 1 се премества заедно с буталото на
основния механизъм на авансатора. При преместването си буталото
завърта гьрбичната шайба в посока на въртене на вала, и се установява
в положение съответстващо на пълно натоварване.
На автомобилите с електронна система за управление, в частност
със система за рециркулация на изпусканите газове, управлението на
ъгъла на изпреварване на впръскването при ниски натоварвания се
осъществява чрез електромагнитен клапан, който позволява по-
прецизно регулиране. Сигнал от потенциометър, съединен с лоста за
45
управление, се подава на блока за управление (ECU), който от своя
страна подава сигнал към електромагнитния клапан (фиг. 3.17).
Фиг. 3.17. Електромагнитен клапан в системата за изменение на ъгъла на изпреварване на впръскване: 1 - корпус на клапана, 2 – съчма, 3 – плунжер, 4 – пружина, 5 – електромагнит, А - канал в корпуса на горивонагнетателната помпа, В - канал към буталото на LLA, С — канал от горивоподаващата помпа.
На режим на ниско натоварване в намотката на електромагнитния
клапан протича ток. Горивото под ниско налягане повдига съчмата 2 и
постъпва в корпуса на горивонагнетателната помпа. Налягането върху
буталото на LLA пада и системата преминава в режим на регулиране
при ниско натоварване. При увеличаване на натоварването до
определено ниво, електромагнитния клапан престава да действа,
съчмата под действие на пружината 4 ляга в седлото си, и налягането
към буталото се увеличава. В резултат на това действието на системата
LLA се прекратява.
3.9. Устройство за изключване подаването на гориво.
Изключването на двигателя се осъществява чрез прекъсване на
подаването на гориво в ротор-разпределителя. За тази цел между
46
канала 1 за постъпване на горивото от горивоподаващата помпа и
канала 4 за подвеждане на горивото към дозиращия клапан е поставен
електромагнитен клапан 3 (фиг. 3.18.)
Фиг. 3.18. Устройство за изключване подаването на гориво: 1 - канал от горивоподаващата помпа, 2 – бутало, 3- електромагнитен клапан, 4- канал към дозиращия клапан.
47
Глава 4.
Изпитване и регулиране на горивонагнетателната помпа DPC.
4.1. Универсални стендове.
За комплексна проверка на горивната апаратура се използват
специални универсални стендове. Тези стендове са предназначени за
изпитване и регулиране на горивонагнетателни и горивоподаващи
помпи, а също и на регулаторите, и за проверка на херметичността и
хидравличното съпротивление на горивните филтри.
4.2. Стендове СТАР-8 и СТАР-12.
Тези стендове имат голямо приложение у нас. В конструктивно
отношение те са еднакви, с тази разлика, че на СТАР-8 могат да се
регулират горивонагнетателни помпи с брой на помпените елементи от
един до осем, а на СТАР-12 от един до дванадесет.
На фиг. 4.1. е показан общият вид на стенда СТАР-8.
На тези стендове могат да се извършват следните регулировки на
помпите:
- регулиране на цикловото количество гориво на отделните помпени
елементи;
- регулиране на ъгъла на началото на впръскване на гориво със
стробоскопа;
48
- регулиране на ъгъла на началото на подаване на гориво по метода
на проливането;
- проверяване на горивоподаващите помпи.
Фиг. 4.1. Общ вид на стенда СТАР-8.
4.3. Изпитване и регулиране на горивонагнетателната помпа DPC.
Фиг. 4.2. Табелка с обозначение на горивонагнетателната помпа Lucas DPC. 1 - фирма доставчик на ГНП, 2 - модел на ГНП, 3 – фирма проиводител на ГНП, 4 - кодово число, посочващо броят на щуцерите за високо налягане (1), 5 - буква посочваща основната модификация на ГНП (2), 6 - число посочващо предназначението на ГНП, 7 - число посочващо модификацията на ГНП, определящо взаимозаменяемостта на детайлите му (освен на ГНП като цяло), 8 - буква определяща регулировките на ГНП. (1) - кодови числа 1 и 2 означават наличие на три щуцера за високо налягане, 3, 4, 5, 6, 7- наличие на четири щуцера за високо налягане а 8 – наличие на шест щуцера за високо налягане, (2) – буквата А посочва модификацията на регулатора на честотата на въртене, а буквата В посочва модификацията на горивоподаващата помпа и метода за регулиране ъгъла на изпреварване на впръскването.
49
Табелка на корпуса на горивонагнетателната помпа съдържа
обозначение за типа на помпата, модела, сериен номер, а стрелката
показва посоката на въртене на вала на помпата (фиг. 4.2).
4.4. Регулиране на ниското налягане в корпуса на ГНП.
За да се регулира налягането подавано от пластинковата помпа е
необходимо да се охлаби контрагайката на регулировъчния винт на
клапана (фиг. 3.4.), след което трябва да се завърти винта в
необходимата посока до получаване на необходимото налягане. За
получаване на по-точна регулировка, с помощта на отвертка се завърта
в посока намаляване или увеличаване на налягането. След достигане
на необходимото налягане, контрагайката се завива.
4.5. Регулировка на диференциалния клапан на пусковия
обогатител.
Регулирането на диференциалния клапан на пусковия обогатител
(фиг. 3.10.) се извършва в следната последователност: премахва се
защитната капачка от клапана на обогатителя и се затяга напълно
регулировъчния винт; при зададена честота на въртене регулировъчния
винт на клапана се отвива постепенно, докато налягането от
горивоподаващата помпа не започне да се променя. Това показва че
клапана започва да отваря; проверява се дали се изменя ъгъла на
изпреварване на впръскването при пълно отваряне на клапана.
50
4.6. Регулировка на авансатора.
Предварителния ъгъл на изпреварване на впръскването се
установява с помощта на регулировъчна шайба, намираща се под
главната работна пружина 3 (фиг. 3.14.). Дебелината на
регулировъчната шайба се подбира конкретно за модификацията на
горивонагнетателната помпа. Окончателната регулировка се извършва
при зададена честота на въртене чрез регулиране на ниското налягане -
увеличението на налягането води до увеличаване ъгъла на
изпреварване. Големината на ниското налягане от горивоподаващата
помпа трябва да бъде в границите, указани в техническата
характеристика на горивонагнетателната помпа. В случай че не може да
се получи съчетание на необходимите ъгъл на изпреварване на
впръскването и налягане на горивоподаващата помпа, е необходимо да
се промени дебелината или броя на регулиращите шайби в авансатора.
След окончателната регулировка контрагайката на регулировъчния винт
трябва да се затегне.
4.7. Регулиране на максималното подаване на гориво.
Фиг. 4.3. Разположение на регулировъчния винт за максимално подаване: 1 – пробка.
51
Регулировъчният винт за максималното подаване се достига през
канал, чрез отвиване на пробката показана на позиция 1 на фиг. 4.3.
Максималното подаване на гориво се определя при режим на
"пълно натоварване", тоест при положение на лоста за управление на
упора за максимална честота на въртене. Големината на максималното
подаване зависи от положението на регулировъчния винт и от
диаметъра на буталата на ротора. При завиване на винта подаването се
увеличава, а при отвиване - намалява.
4.8. Центроване на ГНП към двигателя.
След регулиране на ГНП на специален стенд той се монтира на
двигателя. При леките и лекотоварни автомобили, на които обикновенно
се постава този тип ГНП, той се задвижва от коляновия вал чрез зъбен
ремък, както е показано на фиг. 4.4. Чрез специални застопоряващи
щифтове 1 и 2 се установява статичният ъгъл на изпреварване на
впръскването, а чрез болтовете 3 този ъгъл може да се регулира по-
точно.
Фиг. 4.4. Установяване на статичният ъгъл на изпреварване на впръскване на горивото. А - застопоряващ щифт в маховика, В – застопоряващи щифтове в шайбите на разпределителния вал (2) и на ГНП (1), 3 - регулировъчни болтове на шайбата на ГНП.
52
4.9. Настройка на регулатора на честотата на въртене.
Разположението на регулировъчните винтове на честотата на
въртене са показани на фиг. 4.5.
Фиr. 4.5. Разположение на регулировъчните винтове: 1 - лост на празния ход, 2 - регулировъчен винт на празния ход, 3 - регулировъчен винт за устойчива работа, 4 - лост за управление, 5 - регулировъчен винт за максимална честота на въртене.
Регулиране на максималната честота на въртене се извършва след
регулиране на винта 3, и регулировъчния винт за празен ход 2.
Максималния скоростен режим се установява съгласно техническите
характеристики, чрез регулиране на винта 5 за максимална честота на
въртене.
53
Литература:
1. Младенов, М. Лекции по горивни уредби и автоматично регулиране
на ДВГ.
2. Илиев, Л., „Горивни уредби и автоматично регулиране на ДВГ”,
Техника, София, 1992.
3. http://cx.podolsk.ru/xm/docum/lucas
54
