Судовые топливные насосы высокого давления (стр. 1 из 3)

Министерство образования и науки Украины

Херсонский государственный морской институт

Факультет заочного обучения

Реферат

По дисциплине: Судовое ДВС

На тему: Топливные насосы высокого давления

студента __5__ курса ______

Почепинский П.С.________

^{( Фамилия Имя Отчество )}

Херсон 2008

Назначение топливных насосов высокого давления — впрыскивать топливо через форсунку в цилиндр двигателя. Требования, предъявляемые к ТНВД: способность создавать высокие давления [400—800 кгс/см² (40—80 МПа) при разделенных насосах и форсунках и до 1500—2000 кгс/см² (150—200 МПа) при неразделенной топливной аппаратуре]; точно дозировать цикловую подачу топлива g_ци регулировать ее величину при изменении режима работы двигателя; производить впрыск топлива в цилиндр при определенном положении кривошипа; установленные на одном двигателе ТНВД должны иметь одинаковую цикловую подачу. Неравномерность цикловых подач по отдельным цилиндрам допускается не более 5% на режиме полного хода.

Величину цикловой подачи определяют по формуле:

g_ц = N_ецg_e/60(n/m)

где N_ец— эффективная цилиндровая мощность, л. с. (кВт);

g_e — удельный расход топлива, г/(э.л. с.-ч) [г/(кВт-ч)];

п — частота вращения коленчатого вала, об/мин;

т — коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей

m = 2, для двухтактных n = 1).

Для мощного малооборотного двигателя g_ц =35-:-40 г/цикл, для высокооборотных маломощных двигатели g_u = 0,10-:-0,15 г/цикл.

При уменьшении мощности двигателя (при работе на малом ходу) цикловая подача уменьшается в 7—10 раз.

Привод ТНВД. Наибольшее применение имеет механический привод от кулачной шайбы. Топливные насосы, выполненные отдельно для каждого цилиндра, приводятся от кулачных шайб, укрепленных на распределительном валу двигателя. У многосекционных ТНВД, выполненных в виде общего блока, имеется собственный кулачковый вал для привода плунжеров насосных секций. Расположение кулачных шайб на валу согласуется с расположением кривошипов коленчатого вала, а их крепление должно давать возможность изменять положение кулачных шайб по отношению к кривошипам и таким образом изменять момент впрыска топлива по углу п. к. в.

Кулачковый вал ТНВД должен делать один оборот за цикл, поэтому в двухтактных двигателях коленчатый и кулачковый валы имеют одинаковую частоту вращения, в четырехтактных двигателях частота вращения коленчатого вала в 2 раза больше, чем у вала ТНВД.

Чтобы сохранить взаимное расположение кулачных шайб и кривошипов при изменении направления вращения коленчатого вала, у реверсивных двигателей устанавливают:

одну кулачную шайбу симметричного профиля и при реверсе разворачивают распределительный вал на угол, обеспечивающий сохранение момента впрыска топлива по углу п. к. в. при изменении стороны вращения;

две кулачные шайбы для каждого ТНВД: одну — для работы на передний ход, другую — работы на задний ход. При реверсе под ТНВД подводят соответствующую шайбу за счет осевого передвижения вала.

Диаграмма топливораспределения изображает момент и продолжительность подачи топлива, выраженные в углах п. к. в. кривошипа (отсчет углов производится от ВМТ). Для осуществления цикла смешанного сгорания необходимо обеспечить самовоспламенение топлива до прихода поршня в ВМТ (за 1—2° п. к. в.). Период задержки самовоспламенения топлива

_i = 0,001 -:- 0,010 с, поэтому впрыск топлива в цилиндр всегда производят до ВМТ. Угол поворота кривошипа (отсчитанный от ВМТ), при котором происходит впрыск топлива, называется углом опережения подачи топлива _0п. Его выбирают в зависимости от частоты вращения двигателя. В двигателях высокооборотных  _оп= 20-:-30° п. к. в., в малооборотных

 _оп=4-:-8^о п. к. в.; общая продолжительность подачи топлива, выраженная в углах п. к. в., составляет 15—25° п. к. в.

Способы регулирования цикловой подачи. Подача топлива осуществляется только на части хода плунжера, который называется активным ходом, на остальной части топливо перепускается в приемную полость насоса.

Величину цикловой подачи можно регулировать тремя способами: изменяя начало подачи топлива; изменяя конец подачи топлива; применяя смешанное регулирование, при котором одновременно изменяется начало и конец подачи топлива.

На рис. 1 показаны диаграммы топливоподачи и графики пути и скорости плунжера при различных способах регулирования цикловой подачи. Диаграмма и графики ( рис. 1, а) соответствуют регулированию g_цза счет изменения начала подачи топлива. На всех режимах конец подачи насоса (КПН) происходит в точке 4.

Угол п. к. в., в течение которого происходит впрыск топлива, изменяется за счет изменения угла опережения подачи топлива  _оп1 Наибольшей подаче соответствуют точки 1на диаграмме топливораспределения и на графике пути плунжера, угол опережения  _оп1 и полезный ход плунжера h_а1. При уменьшении g_ц начало подачи последовательно смещается в точки 2 и 3, угол опережения уменьшается до  _оп2,  _оп3 и полезный ход плунжера становится h_а2 и h_а3

Следовательно, регулирование величины цикловой подачи всегда приводит к изменению угла опережения подачи. Недостатком этого способа регулирования является малая скорость плунжера в конце подачи, что приводит к «вялому» распыливанию в конце впрыска.

Рис. 1. Диаграммы топливоподачи

Диаграмма и графики (рис. 1, б) соответствуют регулированию за счет изменения конца подачи топлива. Началу подачи всегда соответствует точка 1, при уменьшении g_цконец подачи перемещается из точки 4 в точки 3 и 2 и соответ ственно изменяется полезный ход плунжера. Угол опережения по дачи топлива  _оп на всех режимах остается неизменным. Ско рость плунжера во время впрыска высокая, вся порция топлива хорошо распыливается.

Диаграмма и графики ( рис. 1, в) соответствуют регулированию g_цза счет одновременного изменения начала и конца подачи топлива. Точки 1—6 соответствуют началу и концу подачи топлива при наибольшей величине g_ц. При уменьшении g_ц начало подачи последовательно смещается в точки 2 и 3, конец подачи — в точки 5 и 4. Так же, как при первом способе регулирования, изменение цикловой подачи приводит к изменению угла опережения подачи.

Для двигателей, работающих с постоянной частотой вращения (дизель-генераторы), второй способ регулирования наиболее удобен, так как при неизменном скоростном режиме постоянный угол опережения подачи топлива обеспечит воспламенение топлива при одном и том же угле поворота кривошипа, что будет создавать одинаковые условия протекания процесса сгорания на всех режимах работы двигателя.

В двигателях средне- и высокооборотных, работающих на гребной винт с переменной частотой вращения, применение ТНВД с регулированием g_цза счет изменения начала подачи топлива обеспечит «мягкую» работу двигателя на всех режимах из-за автоматического изменения угла опережения подачи топлива при изменении скоростного режима.

У малооборотных дизелей, работающих с небольшим углом опережения подачи топлива (6—8° п. к. в.), регулирование g_цза счет изменения начала подачи топлива неоправданно, так как такие ТНВД на режимах среднего и малого ходов начинают подавать топливо за ВМТ, что снижает экономичность двигателя.

Устройства, регулирующие величину цикловой подачи в насосах клапанного типа, могут выполняться в виде перепускных и отсечных клапанов, через которые на части хода плунжера топливо перепускается в приемную полость насоса; в насосах золотникового типа плунжер-золотник перепускает топливо в приемное окно в начале или в конце своего хода.

ТНВД клапанного типа с регулированием цикловой подачи за счет изменения начала подачи. Основные элементы насоса (рис. 2): плунжерная прецизионная пара, состоящая из плунжера 13 и втулки; толкатель 11 плунжера; возвратная пружина 12; нагнетательный 2, перепускной 4, предохранительный 1 клапаны.

Механизм регулирования (отсечное устройство) цикловой подачи состоит из перепускного клапана 4 с составным толкателем 5, 6, 7, двухплечего рычага 8, шарнирно связанного с толкателем, и эксцентрикового валика 9, на который опирается рычаг 5. Привод насоса — от симметричной кулачной шайбы 10, расположенной на распределительном валу.

Принцип действия ТНВД. Плунжер посредством толкателя приводится в действие от кулачной шайбы. Непрерывный контакт между роликом толкателя и кулачком обеспечивается пружиной. При ходе плунжера вниз топливо через перепускной (он же всасывающий) клапан 4 поступает в надплунжерное пространство. В начале хода клапан открывается давлением топлива, поступающего к насосу по магистрали 3, дальнейшее его открытие происходит под действием рычага 8 и толкателей. В начале нагнетательного хода перепускной клапан открыт и топливо выталкивается в магистраль 3- Начало подачи произойдет в момент посадки клапана 4 на гнездо, конец подачи наступит, когда ролик толкателя 11 выйдет на выступ кулачной шайбы, а плунжер насоса придет в ВМТ. Следовательно, активный ход плунжера h_aначинается с момента посадки клапана 4 на гнездо и заканчивается, когда плунжер приходит в ВМТ.

Регулирование цикловой подачи производят, изменяя момент закрытия клапана 4, т. е., изменяя начало подачи топлива. Для всех насосов, установленных на двигателе, регулирование осуществляют с помощью тяги управления топливоподачей, которая перемещается вручную или регулятором частоты вращения. При перемещении тяги эксцентриковые валики 9 всех