Судовые топливные насосы высокого давления

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 gц и 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:

gц = Nецge/60(n/m)

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

ge — 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 gц =35-:-40 г/цикл, для высокооборотных маломощных двигатели gu = 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-:-8о 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 gц за 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 hа1. При уменьшении gц начало подачи последовательно смещается в точ­ки 2 и 3, угол опережения уменьшается до  оп2,  оп3 и полез­ный ход плунжера становится hа2 и hа3

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 gц конец 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 gц за счет одновременного изменения начала и конца подачи топлива. Точки 1—6 соответствуют началу и концу пода­чи топлива при наибольшей величине gц. При уменьшении gц 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 gц за 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 gц за 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.

 Скачать реферат