Текст книги "Устройство военной автомобильной техники"

Система выпуска газов

Для выпускных газопроводов, расположенных с обеих сторон двигателя, каждый из них объединяет по четыре цилиндра; в газопроводах имеются присоединительные фланцы. Приемные трубы идут от каждого газопровода к единому глушителю, расположенному под рамой автомобиля.

Глушитель предназначен для уменьшения шума выпуска отработавших газов. Принцип действия основан на многократном расширении и охлаждении газов; состоит из корпуса – перфорированной трубы со щелями. Внутри корпус разделен перегородками на три камеры. Газы, проходя в камеры через щели, расширяются и охлаждаются, скорость движения их снижается, в результате чего уменьшается шум выпуска отработавших газов.

Конструкция системы выпуска газов позволяет устанавливать комплект оборудования для специальной санитарной обработки автомобиля.

Ограничитель служит для ограничения скорости режима работы двигателя с целью предохранения от повышенного износа его деталей и перерасхода топлива. Ограничитель пневмоцентробежного типа. Его состав: центральный датчик, установленный на крышке распределительных шестерен и имеющий привод от распределительного вала; диафрагменный исполнительный механизм, который воздействует на дроссельные заслонки карбюратора.

Датчик имеет корпус с пробкой, крышку, ротор с клапаном и седлом, регулировочным винтом и пружиной.

Исполнительный механизм состоит из: корпуса; крышки; диафрагмы; штока с пружиной; рычага с пружиной; двух жиклеров. Полости под диафрагмой и над диафрагмой соединены между собой трубками через датчик.

При небольшой частоте вращения коленчатого вала клапан датчика открыт и полость под диафрагмой соединена с воздушным патрубком карбюратора так же, как и полость над диафрагмой, разрежение в которую передается из смесительной камеры через жиклеры. В случае превышения определенной скорости вращения, на которую отрегулирован датчик, клапан под действием центробежной силы закрывается и разобщает полость над диафрагмой с воздушным патрубком. В эту полость подается разряжение, вследствие чего диафрагма перемещается вверх, прикрывается дроссельная заслонка и поступление горючей смеси уменьшается, а значит снижается частота вращения коленчатого вала. Изменять частоту вращения коленчатого вала в процессе эксплуатации не разрешается.

2.12. Особенности устройства системы питания, фильтрации топлива и воздуха дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя предназначена для хранения запаса топлива на автомобиле, его очистку и последующего впрыска в цилиндры дозированными порциями в соответствии с порядками их работы, а также очистки и подачи воздуха в цилиндры и выпуска отработавших газов.

Система питания дизельного двигателя состоит из трех групп устройств:

• обеспечивающие хранение, очистку и подачи топлива: топливный бак; фильтр грубой и тонкой очистки топлива; топливоподкачивающий насос с керамическим приводом; два ручных топливоподкачивающих насоса; топливный насос высокого давления с регулятором числа оборотов и автоматической муфты опережения впрыска топлива; форсунки; трубопроводы низкого и высокого давления;

• обеспечивающие очистку и подачу воздуха: колпак с сеткой; труба воздухозаборника; воздухозаборник; входная труба; воздушный фильтр, впускные коллекторы (трубопроводы); выходная труба; сигнализатор (индикатор загрязненности);

• обеспечивающие отвод отработанных газов: два выпускных трубопровода (коллектора); две приемных трубы; глушитель; выпускная труба (эжектор).

Топливо засасывается топливоподкачивающим насосом из бака через фильтр грубой очистки, затем через фильтр тонкой очистки к топливному насосу высокого давления, который в соответствии с порядком работы цилиндров подает топливо по топливопроводам высокого давления к форсункам, а те распыляют его в цилиндрах двигателя. Излишки топлива вместе с попавшим в систему воздухом отводятся через перепускной клапан топливного насоса, фильтр тонкой очистки, по топливопроводам в бак. Топливо просачивается через зазор между иглой и распылителем в полость пружины форсунки, тоже поступает в бак.

В дизельном двигателе горючая смесь приготавливается внутри цилиндра, поэтому на процесс смесеобразования уходит чрезвычайно мало времени (0,002 с), соответствующее всего 20–40° поворота КВ, т. е. в 10–12 раз меньше, чем в карбюраторном двигателе. Процессы смесеобразования и горения в дизельных двигателях происходят почти одновременно. Чтобы топливо быстрее и полнее сгорало, необходимы тонкое и однородное распыление топлива, достаточная дальнобойность струи, равномерное распределение частиц форсункой и организованное движение воздуха в камере сгорания. Распыление топлива – это процесс раздробления топлива, подаваемого форсункой в камеру сгорания, на мельчайшие частицы. Чем меньше диаметр капель топлива, тем быстрее они прогреваются и приготавливаются к самовоспламенению. Под дальнобойностью струи топлива подразумевают глубину проникновения конца струи в среду сжатого воздуха за определенный промежуток времени. Топливо должно успевать сгорать за то время, пока струя его, пройдя все пространство камеры сгорания, едва достигает противоположных стенок камеры. Равномерное распределение частиц в камере сгорания обеспечивается определенной формой камеры и конструкцией форсунки. Первые капли впрыскиваемого в камеру сгорания топлива находятся в лучших условиях сгорания, чем последующие, которые поступают в среду, уже загрязненную продуктами сгорания первых частиц. Поэтому распыление топлива и равномерное распределение его в камере сгорания необходимо сочетать с организованным движением воздуха в камере. Тогда воздух наиболее полно используется для сгорания. Вихревое движение воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия достигается соответствующей конструкцией поршня или камеры

В зависимости от характера использования перемешивание с воздушным зарядом и введения в зону сгорания основной массы впрыскиваемого в цилиндр топлива в дизелях различают следующие способы смесеобразования:

• объемный;

• пленочный;

• объемно-пленочный.

При объемном смесеобразовании топливо вводится в мелкораспыленном капельно-жидком состоянии непосредственно в воздушный заряд камеры сгорания.

При пленочном смесеобразовании впрыск топлива осуществляется односопловой форсункой под острым углом.

При объемно-пленочном смесеобразовании образование пленки топлива обуславливается высокой скоростью распыляемого топлива и направлением его факелов под острым углом к поверхности стенки. Поток воздуха направлен навстречу движению частиц топлива и не способствует образованию пленки, а способствует лишь быстрому испарению топлива.

Для полного и быстрого сгорания топлива количество воздуха, подаваемого в цилиндр, должно превышать теоретически необходимое. Если при работе карбюраторного двигателя на режиме средних нагрузок на 1 кг топлива приходится 16,5 кг воздуха (почти полное открытие дроссельной заслонки), то при работе дизельного двигателя на этом же режиме на 1 кг топлива приходится 18–24 кг воздуха. Только такой избыток воздуха обеспечивает полное сгорание топлива.

Впрыск топлива в камеру сгорания в конце такта сжатия начинается с опережением, которое согласуется с моментом образования в цилиндре двигателя условий, обеспечивающих быстрое воспламенение и сгорание топлива: все топливо успевает распылиться, перемешаться с воздухом и самовоспламениться. Степень сжатия дизельных двигателей значительно выше, чем в карбюраторных, поэтому дизельные двигатели экономичнее. С другой стороны, увеличение степени сжатия вызывает увеличение давления вспышки, что приводит к утяжелению деталей двигателя, ограничение числа оборотов и увеличению механических потерь. Высокие степени сжатия удалось получить потому, что сжимается воздух и нет опасности возникновения детонации и преждевременной вспышки.

Топливо для дизельных двигателей: летом применяется летнее дизельное топливо марки «ДЛ» (при температуре окружающего воздуха выше О °С до —30 °C); в зонах с температурой ниже —30 °C применяется арктическое топливо марки «ДА».

Дизельные топлива «ДЛ», «ДЗ», «ДА» получают из сернистых нефтяных восточных месторождений, и в связи с этим они имеют повышенное содержание серы, что приводит к повышенному износу деталей двигателя. Качество воспламенения дизельного топлива оценивают цетановым числом. Цетановое число определяется процентным содержанием цетана в такой смеси его альфаметилнафталином, который по воспламеняемости равноценен испытываемому топливу. Цетановое число цетана принято за 100, а трудновоспламеняющегося альфаметилнафталина за 0. Чем больше цетановое число, тем мягче работа двигателя. Цетановое число находится в пределах 40–45. Для повышения цетановых чисел к ним добавляют присадку изолрополнитрат (не более 1 %).

Топливный бак состоит из двух штампованных половин, соединенных сваркой и освинцованных для предохранения от коррозии. В верхней части бака установлена трубка, выполняющая роль воздушного клапана. В нижней части имеются пробка, сливной кран, отверстие, закрываемое пробкой.

В системе питания устанавливаются два топливных фильтра: фильтр тонкой очистки и фильтр грубой очистки.

Фильтр грубой очистки предназначен для предварительной очистки топлива, поступающего в топливоподкачивающий насос. Он установлен на всасывающей магистрали елевой стороны на раме. Состоит: крышка; стакан (колпак); успокоитель; фильтрующая сетка.

Фильтр тонкой очистки предназначен для окончательной очистки топлива перед поступлением в топливный насос высокого давления, а также сбора и удаления в бак проникшего в систему питания воздуха с частью топлива.

Фильтр установлен на верхней правой стороне двигателя. Состоит из двух колпаков; крышки; двух фильтрующих элементов с пружинами; сливного клапана.

Сменный фильтрующий элемент изготовлен из бумаги типа ЭТФ-3. Чтобы топливо шло только через фильтрующий элемент, в фильтре имеются уплотнения.

В крышке фильтра имеется сливной клапан-жиклер. Начало открытия клапана происходит при избыточном давлении 1,5–2,5 кгс/см². Регулировка клапана производится методом подбора регулировочной шайбы, установленной внутри пробки клапана.

Воздушный фильтр сухого типа с двухступенчатой очисткой воздуха и автоматическим отсосом пыли крепится к раме автомобиля. Состоит из корпуса с крышкой; фильтрующего элемента; двух колпаков.

Стальной корпус имеет входной и выходной патрубки, а также патрубок сбора пыли, во внутренней части имеется пылеотстойник. Фильтрующий элемент цилиндрической формы имеет: бумажный гофрированный фильтр; внутренний и наружный защитный кожух; верхнюю и нижнюю крышки. Бумажный фильтр изготовлен из специальной пористой бумаги. Он обладает низким сопротивлением впуска и высокой фильтрующей способностью. Герметичность фильтрующего элемента по торцам обеспечивается заливкой пластизоли. Гофрированные резиновые патрубки воздухозаборника, внутри которых выставлены опорные диски с пружинами, прижаты к кронштейну. Это обеспечивает сохранение герметизации стыков при смещении рамы кабины и возможность откидывания последней.

Впускные коллекторы отлиты из алюминиевого сплава и крепятся на боковых поверхностях головки цилиндров. Коллекторы для обоих рядов одинаковые и имеют форму трубы, соединенной патрубками с впускными каналами головок цилиндров. Коллекторы соединены между собой специальным переходником, каждый впускной трубопровод имеет сверху резьбовое отверстие, предназначенное для установки свечи электрофакельного устройства.

Система выпуска отработавших газов: два выпускных коллектора, две приемные трубы; глушитель; выпускная труба; эжектор.

Коллекторы соединяются столовками цилиндров патрубками. Применение разъемных соединений коллектора с патрубками головки компенсирует тепловые деформации деталей и повышает герметичность стыков. Приемные трубы соединяются с глушителем через тройник и металлический рукав. На трубах установлены заслонки вспомогательного (моторного) тормоза.

Глушитель подвешен к левому лонжерону рамы на двух хомутах. Газы, выходящие из глушителя через эжектор, создают разрежение в трубопроводе, соединенном с полостью первой ступени очистки воздушного фильтра посредством патрубка. Благодаря этому пыль отсасывается из фильтра и выбрасывается из трубопровода глушителя вместе с газами.

Топливопроводы предназначены для подвода топлива к форсункам и отвода от них. Топливопроводы низкого давления изготовлены из маслобензостойкой прозрачной пластмассы и присоединяются к местам топливоподачи полыми болтали с медными шайбами. Топливопроводы высокого давления изготовлены из специальных стальных трубок. Концы трубок имеют форму конусов, которые прижаты накидными гайками через шайбы к конусным гнездам штуцеров ТНВД и форсунок.

Топливоподкачивающий насос низкого давления предназначен для подачи топлива из бака к ТНВД. Насос поршневого типа с приводом от эксцентрика кулачкового вала ТНВД и с насосом ручной подкачки топлива размещен в крышке корпуса регулятора. Насос состоит из: корпуса; поршня; пружины; цилиндра; толкателя с роликом; штока; втулки штока; пружины; впускного клапана; нагнетательного клапана. Корпус насоса чугунный. В нем расположены каналы, соединяющие впускные и выпускные отверстия через полость, в которой перемещается поршень. Эта полость соединена каналами с полостью под впускным клапаном и полостью под нагнетательным клапаном. Стальной поршень совершает возвратно-поступательное движение под действием усилия, передаваемого от эксцентрика кулачкового вала ТНВД через толкатель и шток.

Впускной клапан состоит из: корпуса; направляющей втулки; седла; клапана; пружины. Канал клапана закрывается пробкой.

Форсунка (рис. 2.22) предназначена для впрыска распыления топлива и равномерного его распределения по объему камеры сгорания. Форсунка закрытого типа с гидравлическим подъемом иглы и многодырочным фиксированным распылителем. Давление начала подъема иглы 180 + 5 кгс/см². Форсунка устанавливается в гнездо головки цилиндра. Уплотнение осуществляется в верхнем поясе резиновым кольцом, в нижнем – стальным конусом и медной защитной шайбой, установленной между торцом гайки распылителя и головкой блока. Форсунка включает в себя: корпус; гайку; корпус распылителя; иглу; проставку; штангу; пружину; регулировочные шайбы; фильтр; штуцер.

Корпус и игла предоставляют собой прецизионную пару и раском-плектация их в процессе эксплуатации не допускается. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия. Проставка и корпус распылителя зафиксированы относительно корпуса штифтами.

Рис. 2.22. Форсунка:

1 – корпус распылителя; 2 — гайка распылителя; 3 – проставка; 4 — установочные штифты; 5 – штанга; 6 — корпус; 7 – уплотнительное кольцо;8 — штуцер; 9 — фильтр; 10 — уплотнительная втулка; 11 и 12 — регулировочные шайбы;13 — пружина; 14— игла распылителя

Привод управления подачей топлива механический. По способу управления привод подразделяется на ножной и ручной. Рычаги управления подачей топлива расположены на кнопке регулятора частоты вращения.

Ножной привод служит для управления скоростным режимом двигателя. Он состоит из педали, тяги, поперечных валиков. Педаль подачи топлива связана с рычагом управления, рейкой ТНВД.

Ручной привод служит для установления постоянной подачи топлива постанова двигателя. Кнопки ручного привода установлены на уплотнение рычага коробки передач: левая для включения постоянной подачи топлива связана гибким тросом с рычагом управления регулятора, правая – для остановки двигателя тросом с рычагом останова.

2.13. Топливный насос высокого давления

ТНВД предназначен для точного дозирования топлива в зависимости от режима работы двигателя и подачи его в заданном отрезке цикла и течение определенного времени к форсункам в соответствии с порядком работы цилиндров.

Насос плунжерного типа – восьмисекционный с подачей топлива, фильтрацией топлива и воздуха с V-образным положением блоков секций. Насос установлен в развале блок-картера и приводится в действие от шестерни распределительного вала двигателя через шестерню привода топливного насоса.

ТНВД состоит из: корпуса; восьми насосных секций; механизма привода плунжеров; механизма регулировки количества подаваемого топлива.

Корпус отлит из алюминиевого сплава. В корпусе насоса выполнены впускной и отсечной каналы, гнезда и полости для установки и крепления насосных секций, кулачкового вала с подшипниками, регулятора числа оборотов, оси промежуточной шестерни привода регулятора, подводящих и отводящих топливник штуцеров.

Верхняя плоскость корпуса ТНВД имеет крышку, на которой расположены рычаги управления регулятором скорости и два защитных кожуха топливных секций насоса.

Насосная секция состоит из: корпуса; втулки плунжера; плунжера; поворотной втулки; пружины плунжера; пружины клапана; нагнетательного клапана. Корпус секции имеет фланец, который крепится к корпусу насоса двумя шпильками. Уплотнение корпуса секции обеспечивается с помощью колец, выполненных из маслобензостойкой резины. Втулка и плунжер дозируют подачу топлива под большим давлением через форсунку в камеру сгорания. Втулки и плунжеры изготовлены из хромомолибденовой стали с высокой точностью и спарены друг с другом методом селективной сборки. Поэтому замена в комплекте одной детали на одноименную из другого комплекта не допускается. В верхней части плунжера сделано два отверстия и пазы с винтовой кромкой. Втулка секции имеет впускное и отсечное боковое отверстия, которые соединены с соответствующими полостями корпуса насоса. Правильное положение втулки относительно корпуса обеспечивается штифтом. На верхнем конце втулки устанавливается нагнетательный клапан, который прижат к седлу пружиной. Клапан при работе перемещается в отверстие седла, которое является направляющей для хвостовика клапана. Седло нагнетательного клапана прижато к втулке плунжера торцевой поверхностью штуцера через уплотнительную текстильную прокладку. Внутри штуцера выполнена полость, в которой расположен хвостовик седла нагнетательного клапана. Верхняя часть штуцера заканчивается резьбовым хвостовиком для крепления деталей, соединяющих внутреннюю полость штуцера с топливопроводом.

Механизм привода и плунжеров предназначен для передач толкающих усилий на плунжер. Он состоит из: кулачкового вала; толкателя; пружины. Кулачковой вал изготовляется из низкоуглеродистой хромомарганцевой стали. Направление вращения кулачкового вала со стороны привода правое. Рабочие поверхности всех кулачков и опорных шеек зала подвергаются термообработке.

Количество кулачков вала соответствует числу секций насоса, а их взаимное расположение – порядку чередования подач топлива секциями. Кулачковый вал насоса вращается на двух конических подшипниках, внутренние обоймы которых напрессованы на шейки вала. На переднем конце вала на конической поверхности на сегментной шпонке установлена муфта опережения впрыска топлива. Для уплотнения полости кулачкового вала в передней части имеется резиновый сальник, установленный в крынке подлинника.

Толкатель роликовый передает усилие от кулачка к плунжеру. Пружина толкателя возвращает плунжер в крайнее положение. Верхний конец пружины упирается в опорную шайбу, нижний – в опорную шайбу пяты толкателя. Механизм регулировки количества подаваемого топлива предназначен для проворачивания плунжеров вокруг их осей с целью изменения количества подаваемого топлива. Механизм состоит из: двух реек; восьми поворотных втулок со штифтами.

Рейка ТНВД находится в постоянном зацеплении со штифтом поворотной втулки. Поворотная втулка установлена в постоянном зацеплении с плунжером. Рейка ТНВД своими выступами находится в постоянном зацеплении со штифтами поворотных втулок, а поворотные втулки – с плунжерами. Таким образом, при поступательном движении рейки поворачивают плунжеры вокруг своей оси.

Работа секции топливного насоса. Топливо под действием топливоподкачивающего насоса поступает через входное отверстие во втулке плунжера в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх, как только его верхняя кромка перекроет входное отверстие втулки, топливо начинает подвергаться сжатию, вследствие чего открывается нагнетательный клапан и топливо поступает в топливопровод высокого давления к форсунке. При дальнейшем движении плунжера вверх давление в топливопроводе возрастает и при достижении величины 180 + 5 кгс/см² происходит впрыск топлива форсункой в камеру сгорания. Продолжая двигаться вверх, плунжер своей винтовой кромкой открывает выходное отверстие во втулке, соединенное с отводным каналом. При открытии выходного отверстия давление топлива над плунжером резко уменьшается, и нагнетательный клапан под действием пружины закрывается. При опускании клапана до посадки на седло происходит увеличение объема пространства за клапаном и резкое падение давления в топливопроводе. Этим самым обеспечиваемая быстрая посадка в седло иглы распылителя форсунки и резкая отсечка подачи топлива в толкатель, полость над ним заполняется топливом. Далее процесс повторяется. Количество подаваемого плунжерного топлива определяется длиной хода нагнетания, которая изменяется поворотом плунжера относительно втулки, т. е. изменением положения винтовой кромки плунжера относительно выходного отверстия втулки.