Двигатели внутреннего сгорания

коленчатого вала двигателя. Трущиеся поверхности распределительного вала для уменьшения износа подвергнуты закалке с помощью нагрева током высокой частоты. Привод распределительного вала от коленчатого вала осуществляется при помощи шестеренчатой передачи. Для этой цели на переднем торце коленчатого вала насажена стальная шестерня, а на переднем конце распределительного вала — чугунная шестерня. Распределительная шестерня от провертывания на валу удерживается шпонкой и закрепляется шайбой и болтом, завернутым в торец вала.

Обе распределительные шестерни имеют косые зубья, вызывающие при вращении вала его осевое смещение.

Для предупреждения осевого смещения вала при работе двигателя между шестерней и передней опорной шейкой вала установлен фланец, который закреплен двумя болтами к передней стенке блока цилиндров (рис. 6). Внутри фланца на носке вала установлено распорное кольцо, толщина которого несколько больше толщины фланца, в результате чего достигается небольшое осевое смещение распределительного вала. В четырехтактных двигателях рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала, т. е. за это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра, а это возможно если число оборотов распределительного вала будет в 2 раза меньше числа оборотов коленчатого

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

вала, поэтому диаметр шестерни, установленной на распределительном валу, делают в 2 раза большим, чем диаметр шестерни коленчатого вала.

Клапаны в цилиндрах двигателя должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень двигается от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан должен быть открыт, а при такте сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, на шестернях газораспределительного механизма делают метки: на зубе шестерни коленчатого вала и между двумя зубьями шестерни распределительного вала (рис. 7). При сборке двигателя эти метки должны совпадать.

Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков распределительного вала к штангам.

Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам и выполнены в виде стальных стержней с закаленными наконечниками (ЗИЛ-130)

Коромысла передают усилие от штанги к клапану. Изготовляют их из стали в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. Полая ось закреплена в стойках на головке цилиндров. От продольного перемещения коромысло удерживается сферической пружиной. На двигателях ЗИЛ-130 коромысла не равноплечие. В короткое плечо завернут регулировочный винт с контргайкой, упирающийся в сферическую поверхность наконечника штанги.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.

В двигателе ЗиЛ-130 впускные и выпускные каналы выполнены в головках цилиндров и заканчиваются вставными гнездами из жаропрочного чугуна.

Клапан (рис. 8) состоит из головки и стержня. Головка имеет узкую, скошенную под углом 45 или 30° кромку (рабочая поверхность), называемую фаской. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла, для чего эти поверхности взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают большим, чем диаметр выпускного.

Система охлаждения:

Необходимость системы охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание их. Нельзя допускать и переохлаждения двигателя, так как при этом увеличиваются тепловые потери и уменьшается количество полезно используемого тепла, возрастают потери на трение вследствие загустевания смазки, ухудшаются условия смесеобразования, снижается мощность и ухудшается экономичность. Нормальный тепловой режим работы двигателя должен быть в пределах 80—90°С.

На двигателе ЗиЛ-130 применяют систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В качестве теплоносителя применяют воду или специальные незамерзающие смеси — антифризы или тосолы.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

К системе жидкостного охлаждения (рис. 9) относятся: полость охлаждения блока и головок цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, жалюзи,термостат, водораспределительная труба, патрубки, шланги, сливныой краник.

Охлаждающая жидкость, находящаяся в полости охлаждения, нагреваясь за счет тепла, образующегося в цилиндре двигателя, поступает в радиатор, охлаждается в нем и возвращается в полость охлаждения. Принудительная циркуляция жидкости в системе обеспечивается водяным насосом, а усиленное охлаждение ее — за счет интенсивного обдува радиатора воздухом.

Отдельные детали системы охлаждения соединены трубками и прорезиненными шлангами. Степень охлаждения регулируется при помощи термостата, жалюзи. Жидкость в систему охлаждения заливают через горловину радиатора или расширительного бачка. Вместимость системы охлаждения двигателя автомобиля ЗиЛ-130 -26 л. Охлаждающую жидкость выпускают через краники или отверстия, закрываемые резьбовыми коническими пробками, расположенными в нижнем патрубке блока цилиндров и пусковом подогревателе.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Радиатор отдает воздуху тепло от охлаждающей жидкости. Он состоит из сердцевины, верхнего и нижнего бачков и деталей крепления (рис. 10). Сердцевина радиатора выполнена из отдельных вертикальных трубок, между которыми находятся поперечные горизонтальные пластины, придающие радиатору жесткость и увеличивающие поверхность охлаждения. Трубки сердцевины радиатора впаяны в верхний и нижний бачки.

Рис.10. Радиатор.

Система жидкостного и воздушного охлаждения двигателей.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Система охлаждения предназначена для отвода излишней теплоты от цилиндров двигателя и поддержания оптимального температурного режима в пределах 80-95 С.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Системы охлаждения бывают воздушные и жидкостные В жидкостных системах в качестве охлаждающей жидкости применяют воду и незамерзающие жидкости.

Основные требования, которым должны удовлетворять охлаждающие жидкости:

• эффективно отводить теплоту;

иметь высокую температуру кипения и большую теплоту испарения;

• обладать низкой температурой кристаллизации;

• не вызывать коррозии металлических деталей и не разрушать резиновые детали;

• не вспениваться в процессе работы;

• быть дешевыми;

• быть безопасными в пожарном отношении и безвредными для здоровья.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Наиболее распространенной охлаждающей жидкостью является вода. Она имеет самую высокую теплоемкость, большую теплопроводность, небольшую вязкость, большую теплоту испарения. Однако вода имеет и существенные недостатки, затрудняющие ее применение в качестве охлаждающей жидкости. При 0°С она замерзает со значительным увеличением объема, что может привести к разрушению приборов системы охлаждения. В ней содержится большое количество солей, которые при закипании воды отлагаются на стенках рубашки охлаждения и трубках радиатора в виде накипи, теплопроводность которой существенно меньше, чем у металлов.

По содержанию солей вода подразделяется на жесткую, средней жесткости и мягкую. В мягкой воде содержание солей небольшое, что в меньшей степени загрязняет систему охлаждения накипью и шлаком. Воду средней жесткости и жесткую рекомендуется перед заливкой в систему смягчать кипячением или химическими способами. Перед заливкой в систему воды, обработанной любыми антинакипинами, необходимо очистить систему от старой накипи.

В холодное время года при температурах ниже 0 °С применяются низкозамерзающие жидкости (антифризы), представляющие собой смеси этиленгликоля с водой.

Этиленгликоль — это маслянистая желтоватая жидкость без запаха. Температура закипания этиленгликоля 197°С, кристаллизации - 115°С; смесь 53% этиленгликоля и 47 % воды кристаллизуется при температуре - 40 °С, смесь 66 % этиленгликоля и 34 % воды кристаллизуется при температуре - 65°С. Для уменьшения коррозии в состав антифризов добавляют присадки. Антифризы различаются по рецептуре, поэтому смешивать разные марки между собой не следует.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

При эксплуатации автомобиля может происходить уменьшение уровня охлаждающей жидкости в радиаторе двигателя. Поскольку температура кипения этиленгликоля очень высока (до 197°С), снижение уровня охлаждающей жидкости происходит за счет выкипания воды и, следовательно, доливать нужно чистую воду. Антифризы соответствующих марок доливаются в том случае, если произошло вытекание жидкости из системы охлаждения. Необходимо следить, чтобы в этиленгликолевые охлаждающие жидкости не попадали нефтепродукты, так как они вызывают вспенивание и выброс пара через паровой клапан пробки радиатора в атмосферу. Заполнять систему этиленгликолевыми жидкостями нужно на 6-8 % меньше, чем водой, так как при нагревании они сильно расширяются и могут вытесняться из радиатора через паровой клапан. Срок службы тосола ограничивается двумя годами, при интенсивной эксплуатации автомобиля менять его нужно после пробега автомобилем 60 тыс. км. Этиленгликоль — сильный пищевой яд, поэтому после работы с ним необходимо тщательно вымыть руки и лицо водой с мылом. При температуре ниже температуры замерзания тосол превращается в густую снегообразную массу, не вызывающую повреждений радиатора и блока цилиндров.

Общее устройство и работа системы охлаждения

Система охлаждения представляет собой совокупность агрегатов, устройств и механизмов, поддерживающих температуру деталей двигателя, соприкасающихся с горячими газами, в допустимых пределах. Количество отводимой от деталей двигателя теплоты зависит от мощности, скоростного и нагрузочного режимов.

Излишний отвод теплоты не должен приводить к переохлаждению, а недостаточный - перегреву двигателя, так как это ухудшает его работу.

Состояние теплового режима двигателя зависит от многих факторов, а именно:

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

 атмосферной температуры, работы отдельных механизмов и систем, которые могут оказывать влияние на перегрев и переохлаждение двигателя, а следовательно, на его работу, мощность, экономичность и износ деталей.

Перегрев двигателя - такое явление может быть вызвано следующими причинами:

• недостаток охлаждающей жидкости в системе охлаждения;

• накопление шлама внутри системы охлаждения;

• слабое натяжение ремней вентилятора и водяного насоса;

• поломка крыльчатки водяного насоса;

•работа двигателя на бедной или богатой рабочей смеси, не соответствующей режиму работы двигателя;

• неправильно установленное зажигание;

• неполностью открытые жалюзи в летнее время;

• притормаживание из-за неправильно отрегулированных тормозов;

• неумелое вождение автомобиля.

При перегреве двигателя сильно разжижается моторное масло. Оно теряет вязкость, плохо удерживается на трущихся поверхностях, в результате чего увеличивается их износ. Стекающее со стенок цилиндров масло ухудшает уплотнение поршня в цилиндре, из-за чего не только увеличивается износ деталей поршневой группы, но и возрастает прорыв газов в картер двигателя. Пары бензина, попадая в более холодный картер, конденсируются и, выпадая в масло, разжижают его. При рабочем ходе в картер прорывается большое количество отработавших газов, содержащих копоть, которая также выпадает в масло, загрязняя его. Такое масло требует более тщательной очистки, быстрее стареет, его необходимо чаще менять. Прорыв горючей смеси увеличивает непроизводительный расход бензина, снижает величину давления газов на днище поршня, вызывая снижение мощности. Поступающая в цилиндр горючая

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

смесь перегрета, сильно расширена, что уменьшает весовой заряд цилиндра. Таким образом, работа двигателя с перегревом вызывает увеличенный износ деталей, падение мощности и расход топлива.

Переохлаждение двигателя

В основном переохлаждение двигателя происходит из-за низкой наружной температуры. У переохлажденного двигателя масло густое, вязкое. Оно плохо продавливается в узкие зазоры, и трущиеся поверхности работают почти без смазки, что увеличивает их износ. Горючая смесь, поступающая в цилиндры, недостаточно прогревается, часть бензина, не успевая испариться, поступает в цилиндр в жидком виде, выпадает на днище поршня, а затем стекает по стенкам цилиндров в картер двигателя, смывая масло, оголяя цилиндры и поршни. Это способствует интенсивному изнашиванию цилиндропоршневой группы. Уменьшение слоя масла на зеркале цилиндров ухудшает уплотнение и приводит к увеличению прорыва газов в картер двигателя. При такте сжатия увеличивается прорыв в картер горючей смеси, которая конденсируется и разжижает масло. При рабочем ходе увеличивается прорыв в картер отработавших газов, загрязняющих масло копотью. Загрязненное копотью и разжиженное бензином масло требует более тщательной очистки, быстрее стареет, его необходимо чаще менять. Часть бензина не успевает испариться и стекает в картер двигателя, к тому же увеличивается прорыв горючей смеси из камер сгорания в картер. Таким образом, это топливо не участвует в горении, что приводит к уменьшению давления на днище поршня при рабочем ходе и потере мощности двигателя.

Итак, при работе двигателя с недостаточным нагревом наблюдается перерасход топлива, резко увеличивается износ цилиндропоршневой группы, подшипников коленчатого и распределительного валов, значительно снижается мощность двигателя.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Оценка воздушной и жидкостной систем охлаждения

В воздушной системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания (двигатель автомобиля «Запорожец») теплота от стенок цилиндров и головок блока передается воздуху, обдувающему двигатель, и выводится в атмосферу. В системе жидкостного охлаждения теплота, отводимая от двигателя, передается жидкости, прокачиваемой через двигатель, и затем от жидкости воздуху, после чего теплота рассеивается в окружающей среде. Обе системы охлаждения способны обеспечить нормальное тепловое состояние двигателя. Основным преимуществом воздушной системы охлаждения является отсутствие водяной рубашки, водяного насоса и радиатора. Таким образом, воздушная система охлаждения проще в устройстве, ее эксплуатационная надежность выше. Двигатели с воздушным охлаждением быстрее прогреваются после пуска, что способствует снижению износа цилиндров и поршневых колец. Однако воздушная система охлаждения не обеспечивает равномерного охлаждения всех цилиндров, более сложен прогрев двигателя перед запуском. Преимуществом жидкостной системы является более равномерное охлаждение цилиндров. Эти двигатели изготавливаются с блоком цилиндров, что обеспечивает повышенную жесткость. У двигателей с воздушным охлаждением для лучшего отвода теплоты от цилиндров между ними делают разрывы для прохода воздушного потока. Двигатели с жидкостным охлаждением работают тише, так как цилиндры изолированы рубашкой охлаждения. Недостатком жидкостной системы является более сложное устройство, большое количество приборов, расход дорогих цветных металлов, множество патрубков и резиновых шлангов, требующих герметичного соединения и регулярного наблюдения.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Закрытые и открытые системы охлаждения

Степень нагревания цилиндров зависит от частоты повторяемости рабочих ходов в цилиндрах, которая очень высока и, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем сильнее нагревается верхняя часть цилиндров, особенно камеры сгорания. Это приводит к закипанию охлаждающей жидкости вокруг верхней части цилиндров и камер сгорания и образованию парового облака. Паровое облако препятствует прохождению охлаждающей жидкости к стенкам камер сгорания, которые начинают перегреваться.

В открытой системе охлаждения вода закипает при 100°С, а в закрытой системе за счет повышения давления температура закипания охлаждающей жидкости повышается до 109 - 115°С. Теперь паровое облако вокруг цилиндров образуется значительно позднее. Наличие повышенного внутреннего давления в системе охлаждения будет способствовать продавливанию парового облака, и охлаждающая жидкость будет интенсивнее поступать к цилиндрам и охлаждать их.

Открытые системы охлаждения в двигателях не применяются из-за значительных потерь охлаждающей жидкости вследствие естественного испарения и кипения при нагреве двигателя. Доливать воду необходимо чистую, мягкую, но при эксплуатации автомобиля соблюсти это условие не всегда удается. Добавление жесткой воды приводит к выпариванию солей из воды и отложению их в виде накипи на стенках рубашек охлаждения. Применение грязной воды приводит к накоплению шлама. Все это вызывает нарушения работы двигателя. Кроме того, при работе в горных условиях

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

закипание охлаждающей жидкости в открытой системе является одной из причин, снижающих надежность работы двигателя. На современных двигателях применяются закрытые системы охлаждения. В такой системе охлаждения радиатор герметично закрывается пробкой и не имеет свободного сообщения с атмосферой. Система сообщается с атмосферой через два клапана, паровой и воздушный, расположенные в пробке радиатора или расширительного бачка.

Компоненты системы охлаждения

В систему охлаждения входят следующие приборы и детали: радиатор, жалюзи, вентилятор, водяной насос, термостаты, рубашка охлаждения двигателя, патрубки, шланги, краники, датчики и указатели температуры охлаждающей жидкости, датчики сигнализатора аварийного перегрева охлаждающей жидкости, кожух вентилятора, расширительный бачок, ремни привода приборов охлаждения. На многих моделях двигателей вентилятор приводится в работу от электродвигателя. У дизелей вентилятор приводится в работу гидромуфтой.

Радиатор

Радиатор предназначен для охлаждения воды или низкозамерзающих жидкостей. Радиаторы, как правило, имеют подобную конструкцию и оснащены трубчато-пластинчатыми сердцевинами из алюминиевого сплава и с пластмассовыми бачками. На бачках имеются патрубки, к которым подсоединены гибкие шланги для отвода горячей воды в радиатор из рубашки охлаждения двигателя. Здесь же есть патрубок меньшего диаметра, который соединяется гибким шлангом с

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

расширительным бачком и служит для отвода пара. Также в одном из бачков имеется патрубок для подсоединения гибкого шланга, который через корпус термостата и шланг соединяется с патрубком водяного насоса.

На бачке радиатора установлен датчик включения электровентилятора; в нижней части этого бачка имеется патрубок для слива охлаждающей жидкости, закрытый пробкой. Сердцевина радиатора закрывается кожухом, который служит для усиления воздушного потока. Вентилятор установлен на оси электродвигателя.

Расширительный бачок

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Расширительный бачок предназначен для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости в системе при ее расширении от нагревания, контроля степени заполнения системы жидко¬стью, а также для удаления из нее воздуха и пара. Он соединяется с левым бачком радиатора в верхней части и с корпусом термостата. На большинстве моделей двигателей через расширительные бачки в систему заливают охлаждающую жидкость. Расширительные бачки изготовляют из прозрачной пластмассы. На боковой поверхности бачка имеется метка «MIN», указывающая нижний допустимый уровень охлаждающей жидкости в бачке. В полностью заправленной системе охлаждения уровень жидкости в расширительном бачке на холодном двигателе должен быть на 25 - 30 мм выше метки «MIN», нанесенной на расширительном бачке.

Заливная горловина расширительного бачка закрыта резьбовой пробкой, поддерживающей повышенное давление в системе охлаждения. Пробка расширительного бачка, герметически закрывающая систему охлаждения, имеет два клапана — паровой и воздушный. Например: у двигателей автомобилей ВАЗ-2110, -2111 и -2112 паровой клапан открывается при давлении ПО... 150 кПа (1,1 - 1,5 кгс/см2), а воздушный - при снижении давления на 3 - 13 кПа (0,03 - 0,13 кгс/см2).

Уровень охлаждающей жидкости рекомендуется проверять на холодном двигателе, так как при нагревании ее объем увеличивается и у прогретого двигателя уровень жидкости может значительно подняться.

Не допускается использование воды в качестве охлаждающей жидкости в холодное время. При сливе воды из системы охлаждения часть воды остается в полости насоса, что может привести к примерзанию крыльчатки насоса и выходу из строя зубчатого ремня двигателя.

При необходимости нужно проверить плотность охлаждающей жидкости

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ареометром, она должна быть в пределах 1,078 - 1,085 г/см3.

Если уровень охлаждающей жидкости в бачке ниже нормы, а плотность выше указанной, то  необходимо долить дистиллированную воду. Если плотность нормальная, то доливать нужно жидкость той марки, какая находится в системе охлаждения.

Жидкостный насос

Жидкостный, или водяной, насос предназначен для принудительной циркуляции охлаждающей жидкости по системе охлаждения двигателя.

Работа насоса. При работающем двигателе вращение со шкива коленчатого вала при помощи клиновидного ремня передается на шкив вала водяного насоса и крыльчатку насоса. Лопасти крыльчатки разбрасывают воду в разные стороны действием центробежных сил, и вода через раструбы нагнетается в рубашку охлаждения двигателя.

Привод жидкостного насоса. Привод насоса охлаждающей жидкости у современных двигателей автомобилей осуществляется одновременно с приводом распределительного вала. Зубчатый ремень привода перекинут с зубчатого шкива коленчатого вала через зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости,

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

через натяжной ролик и зубчатый шкив распределительного вала. Регулировка натяжения зубчатого ремня производится натяжным роликом. Натяжение ремня считается нормальным, если в средней части между зубчатыми шкивами коленчатого и распределительного валов зубчатый ремень закручивается на 90° усилием пальцев 15-20 Н (1,5-2,0 кгс).

Вентилятор

Вентилятор предназначен для усиления воздушного потока через сердцевину радиатора, охлаждающего жидкость, текущую по трубкам радиатора. Вентилятор состоит из ступицы, крыльчатки, передней и задней крестовин крыльчатки и лопастей. Муфта вентилятора дает возможность вентилятору работать в автоматическом режиме.

Термостат

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Термостат служит для ускорения прогрева двигателя после запуска и для поддержания нормального температурного режима при движении автомобиля.

Термостаты различных моделей двигателей отличаются по устройству, но принципиально устроены и работают одинаково.

Для быстрого прогрева после запуска холодного двигателя охлаждающая жидкость не должна проходить через радиатор. Поэтому термостат закрывает доступ охлаждающей жидкости в радиатор, и она циркулирует по малому кругу, минуя сердцевину радиатора. Насос нагнетает охлаждающую жидкость в рубашку охлаждения блока цилиндров. Оттуда через окна жидкость проходит в рубашку охлаждения головки блока цилиндров, нагревается и по каналу поступает в термостат. Пройдя через перепускной клапан, жидкость возвращается в жидкостный насос. Поскольку жидкость не проходит через сердцевину радиатора, она быстро нагревается, поднимая температуру двигателя до 78-82°С.

При прогреве двигателя не рекомендуется открывать заслонку воздухопритока и включать электродвигатель отопителя кузова, так как отопитель кузова соединен параллельно с радиатором и термостат не отключает его от двигателя. Основной клапан термостата начинает открываться, когда температура охлаждающей жидкости достигает 78... 82 С.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

При температуре 94°С он уже полностью открыт и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу. Из жидкостного насоса она поступает в рубашку охлаждения блока цилиндров, а затем через окна — в рубашку охлаждения головки блока цилиндров и через канал в термостат; пройдя через основной клапан, жидкость идет в верхний бачок радиатора. Далее, опускаясь к нижнему бачку, жидкость охлаждается при прохождении через узкие каналы трубок и из нижнего бачка, через патрубки и шланги, поступает в жидкостный насос. При этом, если открыт краник отопителя кузова, горячая жидкость из рубашки охлаждения поступает в отопитель кузова. Из отопителя жидкость по шлангу возвращается в полость разрежения жидкостного насоса.

Контроль за температурой охлаждающей жидкости

При эксплуатации автомобиля водитель обязан постоянно контролировать тепловой режим двигателя, так как нарушение его приводит к потере мощности, перерасходу топлива и усиленному износу деталей двигателя. Для контроля за температурой охлаждающей жидкости на автомобилях имеется

указатель температуры воды с датчиком указателя, который установлен на выходном патрубке термостата. На расширительном бачке установлен датчик указателя уровня охлаждающей жидкости.

Современные двигатели для контроля за работой системы охлаждения в обязательном порядке имеют указатели температуры охлаждающей жидкости и сигнализаторы ее аварийного перегрева в системе охлаждения двигателя. На двигателях, у которых вентилятор приводится в работу электродвигателем, имеются сигнализаторы работы электродвигате.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Устройство и работа смазочной системы двигателя ЯМЗ-238

Состоит из двухсекционного смазочного насоса (рисунок 6.6) 3 и 4, фильтра 12 грубой (предварительной) очистки масла, фильтра 5 тонкой очистки масла (центробежного), масляного радиатора 8, манометра 11 с датчиком. В системе установлены перепускной 6, редукционный 7, предохранительный 9 и дифференциальный 10 клапаны.

Давление масла в системе контролируется с помощью манометра 11, на режиме номинальной мощности оно должно находиться в пределах 4-7 кгс/см2, а при минимальной частоте вращения коленчатого вала – не менее 1 кгс/см2. Масло заливается в смазочную ёмкость 1 блока цилиндров через горловину на крышке головки цилиндров; его уровень контролируется измерительным щупом, установленным с левой стороны двигателя.

Рис. 11 - Смазочная система двигателя ЯМЗ-238

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1 – смазочная ёмкость; 2 – маслоприемник; 3 – нагнетающая  секция смазочного насоса; 4 –  радиаторная секция смазочного  насоса; 5 – фильтр тонкой очистки  масла (центробежный); 6 – перепускной  клапан; 7 – редукционный клапан  нагнетающей секции смазочного  насоса; 8 – масляный радиатор; 9 –  предохранительный клапан радиаторной  секции смазочного насоса; 10 –  дифференциальный клапан; 11 – манометр; 12 – фильтр грубой очистки  масла; 13 – главная масляная магистраль.

Он установлен на крышке переднего коренного подшипника коленчатого вала. Привод насоса осуществляется от шестерни коленчатого вала. Насос состоит из двух секций – основной (нагнетающей) и радиаторной. В корпусе основной секции насоса имеется редукционный клапан 2. Он предназначен для поддержания определенного давления масла, поступающего в двигатель. Если давление масла на выходе из насоса превышает 7-8 кгс/см2, клапан открывается и часть масла перепускается из полости нагнетания в смазочную ёмкость. Давление открытия клапана регулируется шайбами, которые устанавливаются между колпачком клапана и пружиной.

В корпусе радиаторной секции насоса имеется предохранительный клапан 10, предназначенный для отключения масляного радиатора при пуске

двигателя в холодное время (при загустевшем масле) или в случае засорения радиатора. Этим предотвращается повреждение радиатора. Клапан открывается при давлении на выходе из этой секции 0,8-1,2 кгс/см2, масло при этом стекает в смазочную ёмкость двигателя. При эксплуатации регулировка этого клапана не предусмотрена.

В смазочной системе рядом со смазочным насосом установлен дифференциальный клапан 10, предназначенный для стабилизации

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

давления в магистрали и разгрузки ее в случае повышения давления в ней более 5,2 - 5,4 кгс/см2. При открытии клапана часть масла сливается в смазочную ёмкость двигателя. В смазочной системе двигателя установлены два фильтра: грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки масла односекционный, включен в смазочную систему последовательно, через него проходит все масло, поступающее в двигатель.

Рис. 12 - Смазочный насос

Фильтр установлен в передней части двигателя с правой стороны. Основными частями фильтра являются: корпус 1, фильтрующий элемент 6, колпак 8 и стержень 7. Колпак через уплотнительную прокладку прижат к корпусу болтом 2, ввернутым в стержень 7. Пружина 3 предотвращает перемещение фильтрующего элемента. В корпусе 1 установлены перепускной клапан и сигнализатор 10 засоренности фильтрующего элемента. При работающем двигателе масло поступает в центральный стержень 7. Через вырезы в верхней части стержня масло направляется под колпак 8 и, пройдя фильтрующий элемент 6, попадает во внутреннюю полость фильтра. Из этой полости очищенное масло по каналу между нижней крышкой 9 и центральным стержнем 7 поступает в канал корпуса фильтра, а оттуда в центральный масляный канал блока цилиндров. Перепускной клапан открывается при перепаде (разности) давлений до и после фильтра 2-2,5 кгс/см2 и перепускает часть неочищенного масла в центральный масляный канал. В момент открытия перепускного клапана происходит замыкание контактов сигнализатора и в кабине водителя включается контрольная лампа.

Это происходит при частичном или полном засорении фильтрующего элемента, а также при работе двигателя на холодном масле.

Рис. 13 – Фильтр грубой очистки масла

1 – корпус; 2 – болт крепления  колпака; 3 – пружина; 4 – прокладки; 5 – верхняя крышка; 6 – фильтрующий  элемент; 7 – стержень; 8 – колпак; 9 – нижняя крышка; 10 – перепускной  клапан и сигнализатор засоренности

Фильтр тонкой очистки масла (центробежный) включен в смазочную систему параллельно, через него проходит около 10 % масла. В течение 4-5 мин работы двигателя все масло в системе проходит через фильтр тонкой очистки и очищается от механических примесей. Фильтр установлен на левой стороне двигателя. Он состоит из корпуса 1, колпака 4 и ротора 11, свободно вращающегося на оси 13. Ротор 11 фильтра закрывается колпаком 10,

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

который закреплен гайкой 6. Эти детали фильтра изготовлены из алюминиевого сплава. В корпусе ротора установлены две заборные трубки 3, предназначенные для подачи масла к соплам 2, которые ввернуты в отверстия приливов нижней части корпуса ротора. Выходные отверстия сопел обращены в разные стороны, поэтому вращение ротора происходит за счет реактивного момента, возникающего при истечении из сопел струй масла. Частота вращения ротора зависит от давления и температуры масла в смазочной системе и достигает 5000-7000 об/мин. При такой частоте вращения механические примеси, находящиеся в масле, отбрасываются центробежной силой к стенкам колпака ротора и оседают на них плотным слоем.

Рис. 14 – Фильтр тонкой очистки масла (центробежный) двигателя ЯМЗ-238

1 – корпус фильтра; 2 – сопло; 3 – заборная трубка; 4 – колпак; 5 – колпачковая гайка; 6 – гайка крепления колпака ротора; 7 – упорная шайба; 8 – гайка крепления ротора; 9 – сетка; 10 – колпак ротора; 11 – ротор; 12 – подшипник; 13 – ось ротора

Исправность фильтра оценивается по характерному звуку высокого тона, который слышен в течение 2-3 мин после остановки двигателя.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Радиатор 8 (рисунок 6.6) трубчатого типа, предназначен для принудительного охлаждения масла. Масляный радиатор установлен перед радиатором системы охлаждения. Масло в нем охлаждается воздушным потоком, создаваемым вентилятором системы охлаждения. Включать радиатор в работу рекомендуется при температуре окружающего воздуха 15°С и выше. Радиатор обязательно включается также при работе автомобиля в тяжелых дорожных условииях, с большой нагрузкой и малыми скоростями движения. Радиаторная секция насоса нагнетает масло в радиатор, в котором оно охлаждается и сливается в поддон двигателя. Через радиатор проходит до 20 % общего количества масла, подаваемого насосом. Включается и выключается радиатор краном, установленным с левой стороны блока цилиндров двигателя.

Вентиляция картера двигателя предназначена для удаления проникающих в картер газов и паров топлива. Вентиляция картера у двигателей ЯМЗ-238 осуществляется через сапун, который расположен в задней стенке левого ряда цилиндров. Через сапун внутренняя полость картера сообщается также с атмосферой, благодаря чему предотвращается повышение давления газов внутри картера.

Рис. 15 - Система питания дизельного двигателя топливом и воздухом

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Cистема питания воздухом дизельного двигателя

Система питания воздухом предназначена для очистки воздуха и подачи его в цилиндры дизеля. У дизеля СМД-31 в нее входят сборочные единицы: воздухозаборник, инерционный предочиститель, воздухоочиститель, турбокомпрессор, воздуховоздушный радиатор (устанавливается на машине) и впускной коллектор.

Воздух, всасываемый турбокомпрессором, проходит через систему очистки, по трубопроводу нагнетается в воздухо-воздушный радиатор, где охлаждается с помощью вентилятора. Затем по трубопроводу он подается во впускной коллектор, а из него – в цилиндры дизеля.

В результате снижения температуры наддувочного воздуха массовый его заряд, подаваемый в цилиндры, увеличивается, что способствует более полному сгоранию топлива, лучшему протеканию рабочего процесса, обеспечению заданной мощности и топливной экономичности дизеля.

Аналогичная система питания воздухом применяется на дизелях СМД-23/24.

Система очистки воздуха. Для очистки всасываемого в цилиндры воздуха на дизелях СМД-31 и СМД-23/24 предусмотрена трехступенчатая система. Исключение составляют дизели СМД-23.02 и СМД-24.02 корнеуборочных машин, где применена двухступенчатая система очистки воздуха.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 36. Схема системы питания воздухом

1 – воздухо-воздушный радиатор; 2 – водяной радиатор; 3 – вентилятор; 4 – вращающийся воздухозаборник; 5 – инерционный предочиститель; б – патрубок; 7 и 14-трубопроводы; 8 – воздухоочиститель; 9 – турбокомпрессор; 10 – отсосная труба; 11 – клапан эжектора; 12 – глушитель; 13 – впускной коллектор.

Рис. 16. Система очистки воздуха дизеля СМД-31: 1 – воздухоочиститель; 2 – инерционный предочиститель; 3 – вращающийся воздухозаборник; Л, 6,7 и 10 — стяжные хомуты; 5 и 11 – компенсаторы; 8 – впускная труба турбокомпрессора; 9 – шланг; 12 – входной патрубок воздухоочистителя.

В трехступенчатую систему очистки входят вращающийся воздухозаборник, инерционный предочиститель и воздухоочиститель.

Вращающийся воздухозаборник установлен на входном патрубке инерционного предочистителя и крепится стяжным хомутом. Он представляет собой цилиндрическую сетку, к одному краю которой приварена крышка, в другой

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

завальцована крыльчатка, предохраняющая от попадания пожнивных масс через зазор между сеткой и поддоном. К фланцу болтами прикреплена крышка с сеткой. Фланец установлен на оси, вращающейся в подшипниках. На нижней части оси закреплена турбина. Для смазывания подшипников применяется тугоплавкая смазка.

Инерционный  предочиститель  закреплен на капоте комбайна и соединяется с входным патрубком воздухоочистителя с помощью резинового компенсатора и стяжных хомутов. Инерционный  предочиститель  с  эжекционным удалением отсепарированной  пыли состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого приварены завихритель и отражатель.

Клапан эжектора закреплен на капоте комбайна и с помощью шлангов и стяжных хомутов подсоединен к отсосной трубке эжектора и отсосной трубке инерционного предочистителя. Клапан эжектора состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого находится клапан. На неработающем дизеле клапан закрыт. При работе дизеля в результате разрежения со стороны эжектора и давления воздуха со стороны инерционного предочистителя клапан открыт. В случае снижения давления на всасывании клапан закрывается предохраняя воздухоочиститель от загрязнения выпускными газами.

Воздухоочиститель закреплен на капоте комбайна и соединен с турбокомпрессором через впускную трубу с помощью компенсатора, шланга и стяжных хомутов. Воздухоочиститель представляет собой сварной корпус, в котором на шпильках установлены и закреплены гайками-барашками 8 две секции фильтров-патронов. На дизелях СМД-23/24 одна секция. Каждая секция состоит из основного и предохранительного фильтров-патронов.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 17. Схема очистки воздуха дизелей СМД-23/24

1 – обратный клапан; 2 – воздухоочиститель; 3 – инерционный  предочиститель; 4 - стяжные хомуты; 6 – соединительный шланг; 8 – впускная труба турбокомпрессора; 9 – входной патрубок воздухоочистителя; 10 – шланг отвода пыли из инерционного предочистителя; 11 – глушитель; 12 –эжектор.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 18. Система очистки воздуха на дизелях СМД-23.02 и СМД-24.02

1 – турбокомпрессор; 2, 5 и 7 – стяжные хомуты; 3 – топливопровод слива топлива из первой форсунки; 4 – впускная труба турбокомпрессора; 6 – воздухоочиститель; 8 – моноциклон; 9 – выбросная щель моноциклона; 10 – компенсатор.

Рис. 19. Инерционный предочиститель: 1 – выходная труба; 2 – корпус; 3 – фиксатор; 4 – входной патрубок; 5 – днище; 6 завихритель; 7 – отражатель; 8 – выходной патрубок отсепарированной пыли; 9 перегородка

Основной фильтр-патрон состоит из наружной и внутренней сеток, бумажной фильтрующей шторы, находящейся внутри сеток, и донышек, скрепленных герметично эпоксидной смолой. Конструкция предохранительного патрона аналогична.

Очистка воздуха происходит следующим образом. Воздух под действием разрежения, создаваемого турбокомпрессором, через сетку воздухозаборника направляется в трубу поступая на лопатки воздушной турбины, приводит во вращение вал. Через фланец вращение передается сетке. С поверхности заборной сетки частицы пожнивной массы и пыли сбрасываются центробежной силой. сетка самоочищается.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Из воздухозаборника воздух по входному патрубку попадает внутрь корпуса инерционного предочистителя. Пройдя через завихритель, воздух приобретает вращательное движение. Частицы пыли под действием центробежной силы сбрасываются к стенке корпуса предочистителя и через зазор между стенкой корпуса и отражателем опускаются на дно корпуса. Из корпуса пыль по отсосной трубке (см. рис. 37), соединенной через обратный клапан с трубкой эжектора, уносится вместе с отработавшими газами в атмосферу. Предварительно очищенный воздух через патрубок поступает в воздухоочиститель. Проходя последовательно через фильтры-патроны (основной и предохранительный), воздух окончательно очищается от пыли. По выходному патрубку и впускной трубеон поступает в турбокомпрессор.

На дизелях СМД-23.02 и СМД-24.02 предусмотрена двухступенчатая очистка воздуха – моноциклон с удалением пыли через выбросные щели и воздухоочиститель.

Воздухоочиститель этих дизелей состоит из корпуса, внутри которого с помощью шпильки и гаек с шайбами закреплены два фильтра-патрона: основной и предохранительный.

Фильтры-патроны V-типоразмера или всех дизелей типов СМД-31 и СМД-23, СМД-24 унифицированы: основной – 60-12029.00, предохранительный – 60-12028.00.

Турбокомпрессор. На дизелях СМД-31 и СМД-23/24 установлен турбокомпрессор, использующий энергию выпускных газов для наддува воздуха в цилиндры. Различные модификации этих турбокомпрессоров имеют разные габариты, отличаются конструкцией отдельных элементов и поэтому не взаимозаменяемы.

На рисунке 45 приведена конструкция турбокомпрессора ТКР8,5С-1. Конструкция других модификаций аналогична. Принцип действия турбокомпрессора следующий. Горячие газы из цилиндров под давлением

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

поступают по выпускному коллектору в камеру газовой турбины, а оттуда направляются на лопатки колеса турбины. Расширяясь, газы вращают колеса турбины с валом, на другом конце которого находится колесо турбокомпрессора. Из турбины отработавшие газы выходят в атмосферу.

Рис. 20. Турбокомпрессор ТКР8.5С-1

Центробежный компрессор засасывает воздух через воздухоочиститель, сжимает его и подает под давлением через воздухо-воздушный радиатор и впускной коллектор в цилиндры дизеля.

Техническое обслуживание системы питания воздухом.

Для обеспечения надежной работы системы питания воздухом в процессе эксплуатации необходимо соблюдать следующие правила:

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

– не допускать попадания воды в воздухоочиститель при мойке дизеля;для предохранения фильтров-патронов от загрязнения продуктами сгорания работа дизеля в закрытом помещении запрещается; 
– не допускать работу дизеля с загрязненными выше нормы фильтрами-патронами из-за увеличения расхода картерного масла и выхода из строя масляного уплотнения турбокомпрессора; 
– при проведении сварочных работ на деталях воздухоочистителя удалять из корпуса фильтры-патроны, так как искры и раскаленные капли металла могут привести к их возгоранию; – не допускать вращения коленчатого вала дизеля в противоположную сторону, так как это приводит к замасливанию и засорению продуктами сгорания фильтров-патронов;

не допускать разгерметизации системы питания воздухом до турбокомпрессора и после него, так как это может привести в первом случае к подсосу неочищенного воздуха, во втором – к снижению мощности дизеля, обильному дымлению из-за утечки воздуха;

– своевременно проводить техническое обслуживание составных частей системы питания воздухом.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 21. Продувка основного фильтра-патрона воздухоочистителя сжатым воздухом.

Техническое обслуживание трех- и двухступенчатой систем питания воздухом дизелей СМД-31 и СМД-23/24 заключается в следующем:  
– через каждые 60 моточасов (при ТО-1) очистить щели колпака и защитной сетки моноциклона, обдуть сжатым воздухом или промыть основной фильтр-патрон воздухоочистителя; 
– через каждые 240 моточасов обдуть или промыть предохранительный фильтр-патрон воздухоочистителя и смазать подшипники вращающегося воздухозаборника (дозаправить 8…10 г смазки Литол-24); 
– через каждые 480 моточасов заменить основной фильтр-патрон воздухоочистителя. Проведение этой работы рекомендуется при подготовке к уборочному сезону.

Последовательность операции по обслуживанию воздухоочистителя (на примере дизеля СМД-31) следующая:– отверните гайки-барашки и снимите крышки обеих секций;– отверните гайки-барашки и выньте из корпуса основные фильтры-патроны; 
– продуйте основные фильтры-патроны сжатым воздухом сначала внутри, а затем снаружи до полного удаления пыли.

Во избежание прорыва бумажной шторы давление воздуха должно быть не более 0,2…0,3 МПа (2…3 кгс/см2). При этом струю воздуха следует направлять под углом к боковой поверхности фильтра-патрона и регулировать давление воздуха изменением расстояния от наконечника шланга до поверхности фильтра-патрона. При отсутствии сжатого воздуха, а также в случае замасливания или загрязнения продуктами сгорания основные фильтры-патроны необходимо погрузить на 2 ч в моющий раствор, после чего интенсивно прополоскать в воде (температура 35…45 °С) и просушить в течение 24 ч. Промывать фильтры-патроны следует

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

также в том случае, когда продувкой сжатым воздухом они не восстанавливаются. Моющий раствор приготавливают из мыльной пасты ОП-7 или ОП-Ю (ГОСТ 8433-81) и воды, нагретой до 40…45°С (20 г пасты на 1 л воды). Допускается использовать для промывки фильтров-патронов стиральный порошок или пасту, а также хозяйственное мыло, измельченное и растворенное в теплой воде (100 г мыла на 10 л воды).

Мыльный раствор необходимо отфильтровать. Запрещается продувать основные фильтры-патроны выпускными газами или промывать в дизельном топливе; 
отверните гайки-барашки и выньте из корпуса предохранительные фильтры-патроны.

Обслуживание фильтров-патронов следует проводить осторожно, чтобы не повредить их. Обслуживание предохранительных фильтров-патронов с бумажной фильтрующей шторой аналогично основным фильтрам-патронам.

Воздухоочиститель собирают в последовательности, обратной разборке. При этом проверяют состояние уплотнительных колец. Основные фильтры-патроны и фильтрующие элементы предохранительных фильтров-патронов в случае повреждения заменяют из комплекта ЗИП.

Убедитесь в правильности установки фильтров-патронов в корпусе и надежно затяните гайки-барашки. Во избежание повреждения фильтров-патронов не производите чрезмерную затяжку гаек.

В случае повышения расхода картерного масла из-за износа или залегания уплотнительных колец турбокомпрессора последний необходимо снять с дизеля для полной разборки.

Турбокомпрессор разбирают в следующем порядке:  
– отверните две гайки и отсоедините от турбокомпрессора трубку слива масла; 
-отверните гайки, снимите шайбы и отсоедините корпус компрессора от среднего корпуса; 
– отогните буртики замковых шайб, отверните гайки, снимите замковые шайбы, планки и отсоедините корпус турбины от среднего корпуса. Во избежание повреждения лопаток при разборке и сборке турбокомпрессора не ставьте средний корпус в сборе с ротором на колесо турбины или компрессора; 
– отверните специальную гайку, придерживая вал ключом за грани на хвостовике колеса турбины, и снимите колесо компрессора; 
– выньте из среднего корпуса колесо турбины с валом, осторожно постукивая деревянным молотком через проставку по торцу вала со стороны компрессора; 
– выньте маслоотражатель из диска уплотнения компрессора; выньте уплотнительные кольца из канавок маслоотражателя и втулки уплотнения.

Турбокомпрессор собирают в такой последовательности:  
– очистите деревянным скребком от нагара, промойте в чистом дизельном топливе и продуйте сжатым воздухом все детали турбокомпрессора; 
– установите новые уплотнительные кольца в канавки втулки уплотнения, после чего проверните кольца в канавках так, чтобы замки колец были обращены в противоположные стороны;– смажьте вал ротора чистым моторным маслом и установите ротор в средний корпус турбокомпрессора;– установите на маслоотражатель уплотнительное кольцо;

– затем маслоотражатель – в диск уплотнения;– установите колесо компрессора на вал ротора, совместив метки на валу и колесе компрессора; 
– закрепите колесо компрессора на валу ротора специальной гайкой, затянув ее до совпадения меток на гайке и валу ротора.

После сборки среднего корпуса турбокомпрессора проверьте легкость и плавность вращения ротора в подшипнике, а также осевое перемещение ротора, которое должно быть в пределах 0,16-0,25 мм.

Дальнейшую сборку турбокомпрессора производите в порядке, обратном разборке.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Система питания топливом дизеля

Система питания топливом дизеля предназначена для размещения, очистки и своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя в нужном количестве и под достаточным давлением на всех режимах его работы при любой температуре окружающего воздуха.

Дизельное топливо является одним из продуктов переработки нефти. В нем содержатся различные углеводороды (парафины, нафтены, ароматические и др.). Число атомов углерода, входящих в молекулы дизельного топлива, достигает тридцати. Основное качество дизельного топлива — легкость воспламенения при соприкосновении горячим воздухом. Воспламеняемость топлива характеризуется цетановым числом. Чем выше это число, тем менее стойки к окислению молекулы топлива и легче оно воспламеняется. У дизельного топлива цетановое число составляет 40 — 50 (чаще всего 45).

Важной характеристикой топлива также является его вязкость при различных температурах. Для обеспечения нормальной работы двигателя топливо не должно застывать при низкой температуре (до -60 °С). Кроме того, необходимо, чтобы топливо не было токсичным, обладало антикоррозионными и смазывающими свойствами, а также не создавало паровые пробки в топливопроводах при температурах до 50 °С.

Для автотракторных дизелей используется топливо марок А (арктическое), 3 (зимнее) и Л (летнее). Наиболее широко распространено топливо марок З (при отрицательной температуре воздуха) и Л (при температурах выше 0 °С).

Ко всем агрегатам и узлам системы питания предъявляются следующие основные требования:

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

• герметичность
• малые масса и габариты
• надежность
• коррозионная стойкость
• малые гидравлические сопротивления
• простота
• низкая стоимость обслуживания

Топливопроводы и агрегаты системы питания топливом должны быть расположены в моторном отделении ТС таким образом, чтобы при их неисправности капающее топливо не попадало на детали, имеющие температуру, способную вызвать его воспламенение.

Схема системы питания топливом мощного дизеля приведена на рисунке. В общем случае в систему питания топливом входят узлы, размещенные вне двигателя (на раме или в корпусе машины), и на двигателе.

К первым относятся топливные баки бачок 7 для сбора топлива, предпусковой топливоподкачивающий насос 10, топливораспределительный кран 77, топливопроводы низкого давления и некоторые другие узлы. Ко вторым в первую очередь относятся основной топливоподкачивающий насос 8, топливный насос высокого давления (ТНВД) 5, форсунки 4 и топливопроводы  высокого давления.При работе двигателя топливо из топливных баков забирается основным топливоподкачивающим насосом и под давлением 0,05…0,1 МПа подается к ТНВД. По пути из баков к насосу топливо проходит через топливораспределительный кран, предпусковой топливоподкачивающий насос и фильтр 9 грубой очистки. Если на ТС установлен только один топливный бак или несколько баков, сообщающихся друг с другом, то топливораспределительный кран отсутствует. Перед

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

поступлением в ТНВД из насоса топливо очищается от мельчайших примесей в фильтре 3 тонкой очистки. Нагнетательные секции ТНВД, приводимого в действие от коленчатого вала двигателя, в определенные моменты согласно рабочему циклу и порядку работы двигателя подают топливо под высоким давлением (до 50 МПа и более) в необходимом количестве к форсункам. Через форсунки, ввернутые в головку блока цилиндров, топливо впрыскивается в камеры сгорания в те моменты, когда в цилиндрах завершается такт сжатия.

Рис. 22 Схема системы питания топливом мощного дизеля: 
1 — топливные баки; 2 — кран для выпуска воздуха; 3 — фильтр тонкой очистки; 4 — форсунки; 5 ТНВД; 6 — двигатель; 7 — бачок для сбора топлива; 8 — основной топливоподкачивающий насос; 9 — фильтр грубой очистки; 10 — предпусковой топливоподкачивающий насос; 11 — топливораспределительный кран.

топливные трубопроводы обозначены сплошной линией; трубопроводы для удаления воздуха из системы обозначены пунктиром. Перед пуском двигателя заполнение системы топливом и подача его к ТНВД осуществляются с помощью предпускового топливоподкачивающего насоса. После пуска этот насос не функционирует.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Если в ТНВД и трубопроводы высокого давления, соединяющие его с форсунками, попадает воздух, то подача топлива в цилиндры нарушается. Следовательно, нарушается и нормальный режим работы двигателя. С целью предотвращения попадания воздуха в ТНВД на пути топлива к нему помещают воздухоотстойник, расположенный в самой высокой точке системы. Обычно воздухоотстойник размещают в крышке фильтра тонкой очистки. Перед пуском двигателя в случае необходимости скопившийся в воздухоотстойнике воздух отводят в воздушные полости топливных баков 1 через кран (клапан) 2 для выпуска воздуха. Для этого при неработающем двигателе открывают кран (клапан) и с помощью предпускового насоса прокачивают систему. В этом случае топливо вытесняет воздух из воздухоотстойника в воздушную полость топливного бака через топливо распределительный кран (как показано на рисунке) или напрямую.

Топливо, просочившееся в форсунках между иглой и распылителем, отводится по сливным трубопроводам в специальный бачок 7 или в какой-либо основной топливный бак.

Топливные баки служат для хранения топлива. Они могут иметь различную конфигурацию и вместимость в зависимости от конструкции конкретного ТС. Общая вместимость топливных баков определяется запасом хода машины (обычно не менее 500 км). Чаще всего баки изготавливает из листовой стали или высокопрочного пластика, стойкого к воздействию химически активного топлива. Для предотвращения коррозии внутренние поверхности стальных баков покрывают бакелитовым лаком, оцинковывают или лудят. С целью увеличения жесткости баков на их стенках иногда выштамповывают желоба, а внутри устанавливают несплошные перегородки, которые к тому же уменьшают площадь свободной поверхности топлива и ослабляют его колебания время движения ТС.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Наливные горловины топливных баков обычно снабжают сетчатыми фильтрами. В нижней части баков размещают отстойники. Если бак имеет значительную вместимость, то слив топлива осуществляется через отверстие с пробкой и шариковым клапаном, расположенное выше отстойника. В этом случае используется специальный ключ-трубка со шлангом. Воздушное пространство баков соединяется с атмосферой через дренажные трубки или другие специальные устройства, которые должны исключать возможность попадания огня во внутреннюю полость бака и вытекания топлива при резких толчках ТС, а также (по возможности) обеспечивать очистку воздуха, поступающего в баки. Для замера количества топлива в баках раньше применялись измерительные стержни. В настоящее время для этой цели чаще всего используются электрические датчики поплавкового типа, посылающие электрический сигнал, пропорциональный уровню топлива, к соответствующему указателю на приборной панели ТС.

Основной топливоподкачавающий насос обеспечивает бесперебойную подачу топлива из баков к ТНВД при работающем двигателе. Он обычно приводится в действие от коленчатого или распределительного вала двигателя. Может применяться и автономный электродвигатель, питаемый от генератора ТС. Использование электропривода обеспечивает равномерную подачу топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала и возможность аварийного отключения всей системы. Существуют различные конструкции топливоподкачивающих насосов. Они могут быть шестеренными, плунжерными (поршневыми) или коловратными (пластинчатого типа). Как правило, применяются плунжерные и коловратное насосы.

Плунжерный топливоподкачивающий насос состоит из корпуса 5, плунжера 7 с пружиной 6, толкателя 10 с роликом 77, пружиной 9 и штоком 8, а также клапанов – впускного 4 и нагнетательного 1 с пружинами. Толкатель с

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

 плунжером могут  перемещаться вверх-вниз. Перемещение  вверх происходит при повороте  эксцентрика 72, изготовленного как  одно целое с кулачковым валом  ТНВД; перемещение вниз обеспечивают  пружины 6 и 9.

При сбегании выступа эксцентрика с ролика толкателя плунжер под действием пружины б перемещается вниз, вытесняя топливо, находящееся под ним, в нагнетательную магистраль насоса. В это время нагнетательный клапан закрыт, а впускной под действием разрежения над плунжером открыт, и топливо поступает из впускной магистрали в надплунжерную полость. При движении толкателя и плунжера вверх впускной клапан закрывается под действием давления топлива, а нагнетательный, наоборот, открывается, и топливо из надплунжерной полости поступает в нижнюю камеру под плунжером. Таким образом, нагнетание топлива происходит только при движении плунжера вниз.

Если подачу топлива в цилиндры двигателя уменьшают, в выпускном трубопроводе насоса, а значит, и в полости под плунжером давление возрастает. В этом случае плунжер не может опуститься вниз даже под действием пружины 6, и толкатель со штоком перемещается вхолостую. По мере расходования топлива давление в нагнетательной полости понижается, и плунжер под действием пружины 6 опять начинает перемещаться вниз, обеспечивая подачу топлива.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 23 Схема плунжерного топливоподкачиваюгцего насоса: 
1 — нагнетательный клапан; 2 — корпус насоса ручной подкачки топлива; 3 — поршень насоса ручной подкачки топлива; 4 — впускной клапан; 5 — корпус топливоподкачивающего насоса; 6, 9 — пружины; 7 — плунжер; 8 — шток; 10 — толкатель; 11 — ролик; 12 — эксцентрик кулачкового вала.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 24 Схема коловратного топливоподкачивающего насоса: 
1 — пружина редукционного клапана; 2 — редукционный клапан; 3 — перепускной клапан; 4 — пружина перепускного клапана; 5 — плавающий палец; 6 — пластина; 7 — ротор; 8 — направляющий стакан; А—В — камеры насоса.

Плунжерный топливоподкачивающий насос обычно совмещен с насосом 2 ручной подкачки топлива. Данный насос устанавливается на входе в основной топливоподкачивающий насос и приводится в действие вручную за счет перемещения поршня 3 со штоком. При движении поршня вверх под ним образуется разрежение, открывается впускной клапан, и топливо заполняет подплунжерное пространство. При перемещении поршня вниз впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается, позволяя топливу пройти далее по топливной магистрали.

В мощных быстроходных дизелях применяются в основном коловратные топливоподкачивающие насосы. Ротор 7 насоса приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. В роторе имеются прорези, в которые вставлены пластины 6. Одним (наружным) концом пластины скользят по внутренней поверхности направляющего стакана 8, а другим (внутренним) — по окружности плавающего пальца 5, расположенного эксцентрически относительно оси ротора. При этом они то выдвигаются из ротора, то вдвигаются в него.

Ротор и пластины делят внутреннюю полость направляющего стакана на камеры А, Б и В, объемы которых при вращении ротора непрерывно меняются. Объем камеры А увеличивается, поэтому в ней создается разрежение, под действием которого топливо засасывается из впускной магистрали. Объем камеры В уменьшается, давление в ней повышается, и топливо вытесняется в нагнетательную полость насоса.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Топливо, находящееся в камере Б, переходит от входного отверстия стакана к выходному. При повышении давления в нагнетательной полости до определенного уровня открывается редукционный клапан 2, преодолевая усилие пружины 7, и излишек топлива перепускается обратно во впускную полость насоса. Поэтому в нагнетательной полости и выпускном трубопроводе поддерживается постоянное давление. Перед пуском, когда двигатель и, следовательно, основной топливоподкачивающий насос не работают, топливо через него может прокачиваться предпусковым топливоподкачивающим насосом. В этом случае открывается перепускной клапан 3, преодолевая усилие пружины 4. В закрытом положении тарелка этого клапана перекрывает отверстия в тарелке редукционного клапана.

Перед пуском двигателя заполнение системы топливом и подача его к ТНВД осуществляются с помощью предпускового топливоподкачивающего насоса 70. Ранее были широко распространены насосы плунжерного и диафрагменного (мембранного) типов с ручным приводом. Однако в настоящее время все чаще применяются центробежные крыльчатые насосы с приводом от электродвигателя, питаемого электрической энергией аккумуляторной батареи. Они обеспечивают более быструю прокачку топлива, не требуют затрат мускульной энергии механика-водителя и могут использоваться в качестве аварийных при отказе основного топливоподкачивающего насоса.

Очистка топлива от механических примесей и воды происходит в фильтрах грубой 9 и тонкой 3 очистки. Фильтр грубой очистки, устанавливаемый перед основным топливоподкачивающим насосом 8, задерживает частицы размерами 20… 50 мкм, на долю которых приходится 80…90 % массы всех примесей. Фильтр тонкой очистки, помещаемый между основным топливоподкачивающим насосом и ТНВД, задерживает примеси размерами 2-20 мкм.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

В настоящее время в силовых установках с дизелями применяют следующие типы фильтров грубой очистки: сетчатые, ленточно- и пластинчато-щелевые.

У сетчатых фильтров фильтрующим элементом является металлическая сетка. Из нее можно образовывать концентрические цилиндры, через стенки которых продавливается топливо, или дискообразные секции, нанизанные на центральную трубу с отверстиями в стенке, соединенную с выходным трубопроводом.

В ленточно-щелевом фильтре фильтрующим элементом служит гофрированный стакан с намотанной на него профильной лентой. Через щели между витками ленты, образованными за счет ее выступов, топливо из пространства, окружающего фильтрующий элемент, попадает во впадины между гофрированным стаканом и лентой, а затем — в полость между дном и крышкой стакана, откуда удаляется через выпускной трубопровод.

Фильтрующий элемент пластинчато-щелевого фильтра представляет собой полый цилиндр, составленный из одинаковых тонких кольцевых дисков с отгибными выступами. За счет этих выступов между дисками образуются зазоры. Топливо поступает к наружным и внутренним поверхностям цилиндра и, проходя через щели между дисками, очищается. Очищенное топливо через торцевые отверстия в дисках направляется в верхнюю часть фильтра к выходному отверстию.

Очень часто фильтр грубой очистки совмещают с отстойником для воды, находящейся в дизельном топливе. В этом случае необходимо периодически отворачивать пробку отстойника для удаления из него скопившейся воды.В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элементов обычно

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

используют картонные элементы типа «многолучевая звезда» или пакеты из картонных и фетровых дисков. Реже применяют каркасы с адсорбирующей механические примеси набивкой (например, минеральной ватой), каркасы с тканевой или нитчатой обмоткой и др.

В процессе эксплуатации ТС топливные фильтры загрязняются, что приводит к увеличению их сопротивления. Чтобы подача топлива к ТНВД не прекратилась, необходимо фильтр грубой очистки периодически промывать, а фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки заменять новым.

Топливный насос высокого давления 5 предназначен для точного дозирования топлива и его подачи в форсунки 4 под необходимым давлением и в определенный момент. В рядных двигателях такой насос помещают сбоку от двигателя, на верхней половине его картера. У V-образных двигателей его устанавливают в развале цилиндров. Существует множество типов ТНВД. В частности, на дизели сравнительно небольшой мощности, предназначенные для легковых автомобилей, как правило, устанавливают ТНВД распределительного типа с одним нагнетающим плунжером-распределителем. Однако мощные многоцилиндровые дизели чаще всего оборудованы многоплунжерными насосами. Пример такого ТНВД для шестицилиндрового V-образного дизеля представлен на рисунке.

Насос состоит из корпуса 5 с крышками, шести насосных секций, механизма привода насосных секций и механизма поворота плунжеров. Каждая насосная секция включает в себя плунжер 8, возвратную пружину 11 с опорными шайбами, нагнетательный клапан 3 с седлом, пружиной и упором, а также штуцер 2 и другие вспомогательные направляющие и крепежные детали. Механизм привода насосных секций состоит из кулачкового вала 7 и роликовых толкателей 6 с регулировочными болтами. В механизм поворота плунжеров

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

входят поворотные втулки 10 с зубчатыми венцами и зубчатая рейка 9 с втулками и ограничительным винтом. Вдоль секций в корпусе насоса высверлены два продольных канала 1 и 4, соединенных друг с другом поперечными каналами. Каждый плунжер очень точно подогнан к своей гильзе, что обеспечивает достижение высокого давления с наименьшей утечкой топлива через зазоры.

Рис. 25 Топливный насос высокого давления: 
1,4 — продольные каналы; 2 — штуцер; 3 — нагнетательный клапан; 5 — корпус насоса; 6 — роликовый толкатель; 7 — кулачковый вал; 8 — плунжер; 9 — зубчатая рейка; 10 — поворотная втулка; 11 — возвратная пружина.

Насос работает следующим образом. Кулачковый вал приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи (угловая скорость кулачкового вала в 2 раза меньше скорости коленчатого). Вращаясь, кулачковый вал перемещает своими кулачками роликовые толкатели 6, которые поднимают плунжеры вверх.

Обратный ход толкателей и плунжеров обесепечивается возвратными пружинами.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

К каналу 4 подводится топливо от топливоподкачивающего насоса, предварительно очищенное в фильтре тонкой очистки.

Когда плунжер находится в нижнем положении, топливо из канала 4 попадает в образовавшуюся надплунжерную полость. При движении плунжера вверх входное отверстие закрывается, и топливо под большим давлением проходит через нагнетательный клапан, штуцер и топливопровод высокого давления к форсунке.

Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока надплунжерная полость не соединится со сливным каналом 1 с помощью осевых, радиальных и винтовых проточек в плунжере. При постоянном ходе плунжера, определяемом высотой выступа кулачка, количество подаваемого к форсунке топлива регулируется поворотом плунжера с помощью зубчатой рейки и поворотной втулки с зубчатым венцом.

Винтовая проточка в плунжере выполнена так, что по мере его поворота изменяется расстояние от края перепускного отверстия, связанного с каналом 7, до края отсечной кромки винтовой проточки. При этом длина рабочего хода плунжера, во время которого происходит нагнетание топлива, также изменяется.

Для того чтобы топливо, подаваемое в цилиндры, успевало своевременно сгорать, и двигатель развивал наибольшую мощность, необходимо при росте частоты вращения коленчатого вала несколько увеличивать угол опережения впрыскивания топлива.

Регулирование этого угла у насосов с механическим управлением обеспечивается специальной центробежной муфтой, которая устанавливается в корпусе ТНВД и пропорционально частоте вращения коленчатого вала смещает на некоторый угол кулачковый вал насоса в направлении его вращения.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

С ТНВД соединен механизм всережимного регулятора. Он автоматически поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала, устанавливает минимальную частоту на холостом ходу, а также ограничивает максимальную частоту. Механизм регулятора представляет собой систему тяг, пружин и упоров, связанных с зубчатой рейкой ТНВД, перемещение которых зависит от частоты вращения кулачкового вала.

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя под высоким давлением в мелкораспыленном виде.

Типичная форсунка включает в себя корпус 5 с распылителем 3, направляющим штифтом 4 и накидной гайкой 2, иглу 1 распылителя со штоком б, пружину 7 с опорной шайбой, регулировочным винтом 9 и втулкой 8, колпачковую гайку 10 и топливоприемный штуцер 12 с сетчатым фильтром 11. Распылитель и игла должны быть очень точно подогнаны друг к другу. В верхней части распылителя имеются один кольцевой и несколько (чаще всего три) вертикальных топливных канала, а в нижней части — центральные входной и выходной каналы с распыляющими отверстиями. Диаметр этих отверстий составляет 0,2…0,4 мм. Игла своим нижним конусным концом закрывает выходной канал. Распылитель плотно прикрепляется к корпусу-форсунки с помощью накидной гайки. Топливный канал корпуса соединяется с кольцевым каналом распылителя через его вертикальные каналы. Правильное положение распылителя относительно корпуса обеспечивает направляющий штифт.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 26 Форсунка: 1 — игла распылителя; 2 — накидная гайка; 3 — распылитель; 4 — направляющий штифт; 5 — корпус форсунки; 6 — шток; 7 — пружина; 8 — втулка; 9 — регулировочный винт; 10 — кол- пачковая гайка; 11 — сетчатый фильтр; 12 — топливоприемный штуцер

Топливо, подаваемое к форсунке по топливоприемному штуцеру, проходит через сетчатый фильтр и по топливным каналам корпуса в верхней части распылителя поступает в его кольцевую полость. По достижении необходимого давления в этой полости, действующего кроме прочего на конический поясок иглы, она поднимается вверх, преодолевая сопротивление пружины. В это время открывается выходной канал, и топливо через него и распыливающие отверстия поступает в камеру сгорания цилиндра двигателя.

После прекращения подачи топлива насосной секцией ТНВД и падения давления игла снова садится в свое седло, прекращая впрыскивание топлива. Просочившееся через неплотности топливо поступает в верхнюю часть форсунки и через отверстия в винте 9 и гайке 10 по специальному трубопроводу сливается в бачок 7 для сбора топлива.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Современные жесткие требования к уровню выбросов вредных веществ двигателями внутреннего сгорания вынудили конструкторов дизелей искать новые решения в области топливной аппаратуры для них. Дело в том, что даже самые совершенные ТНВД не могут обеспечить такого давления топлива, при котором оно распылялось бы настолько мелко, что могло бы полностью сгореть в камере сгорания.

Неполное сгорание приводит к большему расходу топлива, а самое главное — к повышению в отработавших газах концентрации вредных веществ, в частности сажи. В связи с этим в настоящее время для дизелей с непосредственным впрыском все чаще применяется так называемая аккумуляторная система питания топливом.

Основное отличие такой системы от «классической» заключается в наличии общей топливной рампы (аккумулятора давления), в которой во время работы двигателя создается очень высокое давление.

Топливная рампа соединена трубопроводами высокого давления с электронно-управляемыми топливными форсунками, иглы которых перемещаются с помощью электромагнитов по сигналам от компьютера (электронного блока) управления двигателем. Такая система питания топливом позволяет оптимизироваться.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата