Лабораторна робота № 4
Двигун. Система живлення дизеля

Мета роботи: вивчити призначення, загальні схеми, принцип дії та конструктивні особливості систем живлення дизельних двигунів, а також можливі їхні недоліки.

Методичні вказівки

Наявність в циліндрі зон з багатою сумішшю (λ < 1) призводить до збільшення викидів сажі, СО і СН. Щоб уникнути виникнення таких зон з багатою сумішшю, дизель повинен працювати при надлишку повітря. Значення λ для дизелів з наддувом при повному навантаженні знаходяться між1,15 і 2,0. На холостому ходу і при нульовому навантаженні вони підвищуються до λ > 10.

Дані величини коефіцієнта надлишку повітря показують значення загального по циліндру співвідношення мас повітря і палива. З точки зору самозаймання та утворення шкідливих речовин істотне значення мають локальні значення λ.

Дизель працює при гетерогенному сумішоутворенні і самозайманні отриманої суміші від стиснення. Перед або підчас згоряння неможливо забезпечити повністю гомогенне змішування впорскуваного палива з повітрям. Самозаймання відбувається через кілька градусів кута повороту колінчастого валу після початку впорскування (період затримки запалення). При гетерогенної суміші в циліндрі дизеля локальні коефіцієнти надлишку повітря мають весь діапазон значень від λ = 0 (чисте паливо) в центрі факела близько носка розпилювача до λ = ∞ (чисте повітря) в зоні зовнішнього полум'я. При найближчому розгляді окремої рідкої (вільної) краплі можна відзначити, що на її поверхні (парова зона) мають місце локальні значення λ від 0,3 до 1,5, що забезпечують можливість самозаймання суміші. З цього випливає, що при тонкому розпилюванні (багато дрібних крапель), високому коефіцієнті надлишку повітря і «дозованому» русі заряду виникає безліч локальних зон з невеликими значеннями λ, що забезпечують займання. Це потенційно забезпечує при згорянні незначне утворення сажі і NOx.

Гарне розпилювання відбувається завдяки високому тиску впорскування (в даний час максимальні тиски в системах перевищують 2000 бар). Таким чином, в циліндрі досягається висока відносна швидкість між факелом палива і повітрям, що забезпечує хороший розпил факела палива.

Форма камери згоряння впливає на якість процесу згоряння і відповідно на потужність і параметри ВГ дизеля. Завдяки формі камери згоряння при русі поршня в циліндрі паливоповітряна суміш може завихрюватися, перемішуватися або витіснятися з циліндра, що необхідно для рівномірного розподілу рідкого палива або парорідинних струменів в камері згоряння.

Для робочих процесів використовуються:

• нерозділена камера згоряння для двигунів з безпосереднім упорскуванням палива в циліндр (Direct Injection Engine);

• розділена камера згоряння (Indirect Injection Engine) – передкамерні та вихрокамерні дизелі.

Паливо, що поступає в циліндри дизельного двигуна, проходить через 2 етапи подачі. Спочатку підкачуючий насос подає паливо через фільтри до насоса високого тиску, а потім насос високого тиску забезпечує подачу палива через форсунки в циліндри двигуна.

До особливостей робочого процесу дизельного двигуна слід віднести запалення паливної суміші від зіткнення з гарячим повітрям (t =500-600°С), яке нагрівається при стисненні. Для цього дизельні двигуни мають високу ступінь стиснення. Для швидкого і повного згоряння палива необхідно забезпечити достатнє його нагрівання та перемішування з повітрям. Це досягається за рахунок дуже тонкого розпилювання палива або за рахунок направлення струменя на найбільш нагріту частину камери згоряння, чим забезпечу­ється підігрів плівки палива і його інтенсивне випаровування.

Добре перемішування палива з повітрям отримують за рахунок утворення сильних вихрових потоків стисненого повітря за допомогою спеціальної форми камери згоряння.

Затримка запалення дизельного палива від моменту його попадання у циліндр залежить від конструкції двигуна, його теплового режиму і від хімічної стійкості палива. В останньому випадку якість дизельних палив оцінюється цетановнм числом.

Характерною особливістю дизельних двигунів в те, що обертовий момент на колінчастому валу при постійній подачі палива прак­тично не змінюється при зміні швидкості його обертання. Це зв'язано з тим, що подача повітря при збільшенні обертів змінюється дуже мало, бо опір всмоктувального тракту набагато менший, ніж у бензинового двигуна. Через це заряд у циліндрі дизеля мало змінюється при збільшенні обертів колінвала, що забезпечує майже постійний обертовий момент. В реальних експлуатаційних умовах оберти двигуна коливаються у значному діапазоні при незначних змінах зовнішнього навантаження. Через це необхідно використовувати спеціальний регулятор.

Сучасні системи живлення дизелів обладнуються електронною системою керування. До таких систем відносяться ПНВТ з електромеханічним регулюванням, ПНВТ з керуванням за допомогою електромагнітних клапанів, насос-форсунки та система Common Rail. Регулювання здійснюється електронним блоком керування на основі сигналів датчиків (аналогічних до системи керування інжекторних двигунів).

Система Common Rail за будовою і принципом дії дещо відрізняється від інших систем. В даній системі відбувається повне електронне управління впорскуванням палива. Будова системи подібна до системи безпосереднього впорскування бензинових двигунів.

Необхідно розібратись у конструкції і роботі кожного вузла системи живлення дизеля. При вивченні насоса високого тиску слід звернути увагу на конструкцію плунжерної пари та нагніталь­ного клапана, знати, чим визначається момент початку та кінця упорскування. Необхідно вивчити конструктивні рішення форсунок відкритого та закритого типу, штифтових та безштифтових форсунок. Вивчити принципи дії паливопідкачувальних насосів різних типів.

Зміст роботи

Вивчити:

  • призначення і загальну схему живлення дизельного двигуна, розташування вузлів і деталей системи живлення на автомобілях різних типів;
  • призначення, принцип дії, будову частин системи живлення;
  • будову системи сумішоутворювання у дизелях;
  • основні частини системи живлення дизельного двигуна.

Виписати основні параметри системи живлення дизельного дви­гуна:

  • ємність паливного бака;
  • тип паливних фільтрів;
  • тип паливопідкачувального насоса;
  • тип паливного насоса високого тиску;
  • мінімальні питомі витрати палива;
  • контрольні витрати палива;
  • марка палива;
  • тип регулятора або спосіб регулювання циклової подачі;
  • тип регулятора або спосіб регулювання випередження впорскування;
  • схему електронного керування впорскуванням палива;
  • тип форсунки;

Накреслити:

  • принципову схему системи живлення двигуна;
  • схему форсунки;
  • схему плунжерної пари.

Контрольні запитання

 

1. Призначення системи живлення та її основних частин.

2. Будова та робота паливопідкачувального насоса.

3. Будова та робота паливного насоса високого тиску.

4. Будова та робота всережимного регулятора ПНВТ.

5. Будова та робота дворежимного регулятора ПНВТ.

6. Будова та робота регулятора випередження впорскування.

7. Особливості будови рядних ПНВТ з додатковою втулкою.

8. Будова та робота розподільних ПНВТ з управлінням регулюючої кромкою.

9. Будова та робота насос-форсунок.

10. Будова та робота форсунки.

11 Будова та робота системи Common Rail.

12. Принципи сумішоутворення в дизельних двигунах.