Практическое занятие № 1
Цель занятия:Изучить конструкцию элементов системы топливной аппаратуры методика испытания, и оценка тенического состояния на испытательных стендах.
1.Содержание занятия
1.1 Назначение, принцип действия и гидравлическая схема системы топливоподачи
1.2 Классификация, типы и схемы топливных систем дизельного двигателя.
1.3 Назначение, конструкция и принцип действия ТНВД
1.4 Основные характеристики ТНВД
1.5 Назначение, схема, принцип действия испытательного стенда
1.6 Порядок и методика испытаний ТНВД на стенде
1.7 Методика обработки результатов.
2. Оборудование и приборы
2.1. Стенд для испытания ТНВД и регуляторов опережения впрыска дизельного двигателя
2.2. Испытуемый ТНВД без муфты опережения впрыска.
2.3. Форсунки.
2.4. Интегрированный обучающий комплекс ИОК ДВС версии 2.0. 2003г.
2.5. Модуль для изучения системы управления пьезоинжектором дизельного двигателя;
3.Методическая информация
I.1 Назначение, принцип действия и гидравлическая схема системы топливоподачи дизельного двигателя
ТНВД предназначен для подачи подготовленного очищенного топлива к форсункам двигателя под высоким давлением в заданный момент времени в порядке, соответствующем порядку работы цилиндров, и в количестве, соответствующем режиму работы двигателя.
Для лучшего понимания процесса на рисунке 11 показана схема топливной системы из которой видно, что топливо из бака проходя фильтр грубой очистки, топливо подкачивающий насос, фильтр тонкой очистки и поступает т топливный насос высокого давления (ТНВД), от куда под высоким давлением поступает к форсункам.
Б - бак; В - вентиль или кран; ФГО - фильтр грубой очистки; ТПН - топливо подкачивающий насос; ФТО - фильтр тонкой очистки; ТНВД – топливный насос высокого давления; Ф – форсунка.
Рисунок 11 - Гидравлическая схема типовой системы топливоподачи двигателя
I.2 Классификация, типы и схемы топливных систем дизельного двигателя.
Системы топливоподачи делят на систему разделенного и неразделенного типа. В системах разделенного типа имеется два элемента: ТНВД и форсунки, соединенные трубопроводом высокого давления. В системах питания неразделенного типа функции ТНВД и форсунки совмещены в насос-форсунку.
На рисунке 11 показана общая схема системы питания топливом разделенного типа дизеля ЯМЗ-236
Такие системы обычно применяют для высокооборотных четырех- и двухтактных дизелей с целью устранения искажения заданной характеристики подач, топлива колебательными процессами, возникающими в топливопроводах высокого давлении вследствие сжимаемости топлива и упругости трубопроводов
1 - топливный бак; 2, 5, 7, 8, 12, 13 – топливо проводы низкого давления; 3 - фильтр грубой очистки топлива; 4 - топливоподкачивающий насос; 6 - фильтр тонкой очистки топлива; 9 - топливный насос высокого давления; 10 –топливо провод высокого давления: 11 - форсунка.
Рисунок 12- Топливная система четырехтактного дизеля ЯМ3-236
.
1 - топливный бак; 2 - указатель уровня топлива; 3 - фильтр очистки топлива; 4 - фильтр тонкой очистки топлива; 5 - отводящая магистраль; 6 - подводящая магистраль; 7 – насос-форсунка; 8 - топливоподкачивающий насос
Рисунок 13 - Топливная система двухтактного дизеля ЯАЗ-204
3.4 Конструкция и принцип действия ТНВД.
Конструкция секции ТНВД показана на рисунке 14. Основными элементами секции являются плунжер, гильза плунжера, поворотная втулка с зубчатым венцом, пружина, нагнетательный клапан с седлом и пружиной, нажимной штуцер и толкатель.
Принцип работы насоса можно понять из рисунка 14. В начале хода плунжера 3 из крайнего верхнего положения вниз происходит поступление топлива в рабочую полость через перепускное отверстие 4 в гильзе 2. При дальнейшем ходе это отверстие перекрывается плунжером и в рабочей полости образуется разряжение, причем увеличивающийся объем рабочей полости заполняется парами топлива. После открытия впускного отверстия 1 рабочая полость заполняется топливом. В начале хода плунжера вверх некоторая часть топлива вытесняется из рабочей полости через впускное отверстие, а после его
перекрытия плунжером происходит нагнетание топлива в форсунку (поз. а).
1 — зубчатая рейка; 2 — зубчатый венец; 3 — нажимной штуцер; 4 — пружина нагнетательного клапана; 5 — ограничитель подъема нагнетательного клапана; 6 — нагнетательный клапан; 7 — седло; 8 — гильза плунжера; 9 — стопорный винт; 10 — плунжер; 11 – винт; 12— поворотная втулка; 13 и 15 — тарелки пружины; 14 — пружина; 16 — регулировочный болт; 17 — толкатель; 18 — ось ролика; 19 — ролик; 20 — кулачковый валик; 21 — кулачок; а — топливный канал
Рисунок 14 - Секция топливного насоса высокого давления:
Активный ход плунжера, на протяжении которого происходит подача топлива, продолжается до открытия перепускного отверстия винтовой кромкой плунжера (поз. Б рисунок15).
Максимальная цикловая подача соответствует такому положению плунжера, при котором длина образующей, совпадающей с осью перепускного отверстия, максимальна. При повороте плунжера до совпадения оси перепускного отверстия с осью паза, соединяющего рабочую полость с полостью проточки, подача топлива полностью прекращается (поз. в).
А б в
1 - впускное отверстие; 2 - гильза; 3 - плунжер; 4 - перепускное отверстие.
а) начало подачи топлива; б) конец подачи топлива; в) нулевая подача топлива
Рисунок 15- Изменение цикловой подачи перепуском топлива в конце нагнетания:
3.5 Основные характеристики ТНВД.
Основными характеристиками ТНВД являются:
1. Характеристикой ТНВД по положению регулирующего органа (нагрузочная характеристика) называется зависимость цикловой подачи топлива от положения регулирующего органа при постоянной частоте вращения кулачкового валика.
Цикловая подача топлива – это количество топлива, впрыскиваемое одной плунжерной парой за цикл.
∆qтц=f(hp), при n=const
где ∆qтц – цикловая подача топлива (мл; мг);
n – частота вращения колен вала (об/мин);
hр – положение рейки (мм).
|
Рисунок 16 - Характеристика ТНВД по положению регулирующего органа
2. Скоростная характеристика – зависимость цикловой подачи топлива от частоты вращения кулачкового валика при постоянном положении регулирующего органа.
∆qтц=f(n), при hp=const
Характеристики ТНВД снижаются при совместном испытании насосов и форсунок и являются характеристиками системы топливо подачи.
 |
|
При работе ТНВД по скоростной характеристике с ростом частоты кулачкового валика подача топлива увеличивается незначительно, а частичная - более интенсивно.
|
Рисунок 17 - Скоростная характеристика ТНВД
3. Степень неравномерности подачи топлива:
где Vmax и Vmin – объемы топлива, подаваемые секцией соответственно с максимальной и минимальной производительностью (мл).
Неравномерность цикловой подачи не должна превышать 5%. Заданная неравномерность устанавливается заводом-изготовителем для режимов, соответствующих номинальным режимам.
Кроме характеристик, определяется величина давления, создаваемая в плунжерных насосах ТНВД.
3.6 Схема, принцип действия испытательного стенда.
Испытательный стенд предназначен для определения основных характеристик ТНВД. Конструкция испытательного стенда показана на рисунке 17.Основными элементами являются: испытываемый ТНВД; электродвигатель, предназначенный для вращения кулачкового валика ТНВД; устройство, предназначенное для изменения положения рейки топливного насоса; устройство для замера величины подаваемого топлива в каждый цилиндр.
Система питания стенда предназначена для подачи топлива к ТНВД под заданным давлением.
Приборная доска предназначена для замера параметров системы питания стенда.
Начало подачи топлива зависит от момента набегания кулочка на ролик толкателя, он может регулироваться поворачиванием регулировочного винта в толкателе или изменением регулировочных шайб, а также путем изменения соединительной муфты ТНВД и привода колен вала. Величина цикловой подачи топлива регулируется поворотом плунжера вокруг его оси, что достигается смещением поворотной втулки относительно зубчатого сектора или поворотом корпуса секции относительно корпуса насоса.
Пусковая подача топлива регулируется регулировочным винтом на крышке регулятора частоты вращения.
3 – двигатель; 5,6 – система питания стенда; 12 – устройство для замера подаваемого топлива; 16 –испытуемый ТНВД; 18 – устройство для изменения положения рейки;
Рисунок 18 - Схема установки испытания ТНВД
Проверку начала подачи топлива выполняют моментоскопом, который представляет собой стеклянную трубку и устанавливается на штуцер секции вместо топливо провода высокого давления, при медленном поворачивании кулачкового вала с установленным на нём градуированным диском. Для первой секции насоса момент начала подачи топлива отсчитывают по углу поворота колен вала двигателя, а для остальных секций - через каждые 45о угла поворота кулачкового вала в соответствии с очерёдностью работы цилиндров. Отклонение допускается в пределах 20...30' по углу поворота кулачкового вала.
Проверку величины и равномерности подачи топлива выполняют при заданной частоте вращения кулачкового вала за определённое количество циклов. При этом используются эталонные (форсунки и топливо проводы к ним). Топливо впрыскивается в мерные стеклянные цилиндры стенда.
В результате по полученным данным строится таблица. По которой определяется степень неравномерности подачи топлива, цикловая подача топлива.
3.7 Обработка результатов.
В качестве примера приведем испытание четырех плунжерного ТНВД