Работа ДВС на сжиженном газе. Пуск, остановка. Требования безопасности

 

Пуск двигателя. При температуре окружающего воздуха не ниже -5°С двигатель может быть пущен на газе при помощи стартера (Если температура окружающего воздуха ниже -5 ° С, то возникают затруднения с пуском двигателя на газе. В таких случаях сначала пускают и прогревают двигатель на бензине, а затем переводят его на газ). Перед пуском в двигателе проверяют наличие охлаждающей жидкости, масла и бензина, осматривают газовую аппаратуру с арматурой и убеждаются в полной ее исправности и герметичности, проверяют наличие газа в баллоне, открывают паровой вентиль баллона при пуске холодного двигателя или жидкостной вентиль при пуске прогретого двигателя, открывают магистральный вентиль и по показаниям манометров проверяют наличие газа в баллоне и первой ступени редуктора.

Воздушная заслонка смесителя прикрывается только при затрудненном пуске холодного двигателя, на всех других режимах работы двигателя она должна быть полностью открыта. Пуск прогретого двигателя, находящегося в исправном состоянии, обычно исходит с первой попытки.

 Пуск холодного двигателя при умеренной температуре осуществляется следующим образом. Открывают паровой расходный вентиль газового баллона и магистральный вентиль. Для ускорения пуска заполняют газом трубопровод от редуктора до смесителя принудительным открыванием клапана второй ступени редуктора путём кратковременного нажатия на шток мембранного узла клапана или прикрытия воздушных заслонок газового смесителя.  Вытягивают ручку управления дроссельными заслонками примерно наполовину длины ее хода, т.е. прикрывают дроссельные заслонки. Пускают двигатель и прогревают его на малой частоте вращения коленчатого вала.

Как только температура охлаждающей жидкости достигнет 50...60°С, открывают расходный вентиль жидкостной фазы и закрывают расходный вентиль паровой фазы. Недопустима длительная работа двигателя при открытом вентиле паровой фазы, так как происходит интенсивное испарение многих фракций сжиженного газа.

После  прогрева двигателя кнопку ручного управления дроссельными заслонками возвращают в исходное положение и открывают полностью воздушную заслонку, если ее прикрыв перед пуском двигателя.

Остановка двигателя. Для остановки двигателя на короткое время выключают зажигание. Магистральный и расходный вентили остаются открытыми, так как поступление газа перекрывает редуктор.

При остановке двигателя на более длительное время (1...2 ч.) перекрывают магистральный вентиль и не прерывают раб двигателя до тех пор, пока не будет израсходовано топливо газопровода между магистральным вентилем и газосмесительным устройством. Затем выключают зажигание.

При длительной стоянке (ночной или межсменной) закрывают расходные вентили паровой и жидкостной фаз и продолжают работать до полной остановки двигателя, после чего перекрывают магистральный вентиль и выключают зажигание.

Перевод двигателя с одного вида топлива на другой. Эту операцию рекомендуется выполнять после того, как из трубопровод будут полностью выработаны остатки предыдущего топлива двигатель остановится. Для двигателя, на котором установлен смеситель СГ-250 и карбюратор 112.1107011, перевод работы двигателя с газа на бензин осуществляется в следующей последовательности: закрывают расходный вентиль и вырабатывают газ трубопроводов до остановки двигателя, закрывают магистральный вентиль, выключают зажигание, отсоединяют тягу привода дроссельных заслонок от смесителя и присоединяют к карбюратору, открывают кран топливного бака, закрывают воздушные дроссельные заслонки смесителя, открывают крышку входного отверстия карбюратора, обычным способом запускают двигатель на бензине. При переводе работы двигателя с бензина на газ операции выполняют в обратной последовательности.

Заправка газобаллонных автомобилей. Заполнение баллон сжатым и сжиженным газом разрешается только на специальных газонаполнительных станциях со строгим соблюдением действующих на их территории правил и инструкций. Особенностями за правки автомобилей сжиженным газом являются:

обязательная герметичность соединений заправочного шланга и вентиля баллона;

контроль максимального наполнения баллона газом при помощи вентиля максимального уровня газа. Появление белого облагаза свидетельствует о заполнении баллона до максимального уровня и необходимости прекращения заправки;

строго горизонтальная установка газобаллонного автомобиля при заправке. В противном случае возможно чрезмерное или недо­статочное наполнение баллона сжиженным газом.

Количество сжиженного газа в баллоне и, следовательно, расход газа автомобилем можно измерять двумя способами: объемным весовым (массовым). Объемный способ является наиболее удобным.

В соответствии с нормативами линейные нормы расхода сжиженного газа для грузовых автомобилей составляют (л/100 км): ЗИЛ-431810 - 42, ГАЗ-33075 - 38.

Сжатым газом автомобили заправляют при неработающем двигателе. Заправочный шланг при помощи резьбового соединения герметично подсоединяют к наполнительному вентилю газовых баллонов. Затем открывают этот вентиль, проверяют, нет ли утеч­ки газа и определяют остаточное давление газа в баллонах по ма­нометру. Если оно меньше 0,5 МПа, то необходимо продуть баллон. Для этого в них подается сжатый газ под давлением 1,0... 1,5 МПа, а затем он выпускается в атмосферу. Продувка повторяется 2—3 раза.

Автомобиль заправляют из ресиверов автомобильных газонаполнительных станций. Ресиверы соединены между собой в две-три секции, что позволяет посекционно заправлять баллоны автомо­биля. Заправку баллонов начинают с секции с меньшим давлени­ем, а затем переключают на другую секцию и дозаправляют бал­лоны до давления, равного 20 МПа.

Количество заправленного сжатого газа определяют в объем­ных единицах (м³) при помощи манометра высокого давления по разности его показаний до и после заправки. Количество отпу­щенного газа учитывают с поправкой на изменение температуры и коэффициента сжимаемости газа. Поправочные коэффициенты определяют по таблицам.

При нормировании топлива для автомобилей, работающих на сжатом природном газе, используются временные линейные нор­мы (м³). Например, для ЗИЛ-431610 - 31,5; для ГАЗ-33076 - 25.

 

 

Тема № 9

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Топливо. Назначение и общее устройство.

В качестве топлива в дизелях исполь­зуют топлива широкого фракционного со­става. Эти топлива состоят из бензино­вых фракций, выкипающих при темпера­туре 333...363 К, и дизельных фракций, конец кипения которых ограничивается в зависимости от климатических условий и времени года применения топлива. Со­гласно ГОСТ 305—82 дизельное топливо выпускается трех марок: Л (летнее), 3 (зимнее), А (арктическое).

По содержанию среды дизельные топли­ва подразделяются на два типа: не более 0,2%, не более 0,5% (для топлива марки А — не более 0,4%).

Важнейшим показателем топлива для дизелей является склонность к воспламе­нению. Топливо, обладающее большой склонностью к воспламенению обеспечива­ет более благоприятное протекание процес­са сгорания без резкого повышения дав­ления и стуков в цилиндре двигателя. Наибольшей склонностью к воспламене­нию обладает цетан, воспламеняемость которого оценивается в 100 единиц, на­именьшей — альфаметилнафталин, склон­ность к воспламенению которого принима­ют за 0 единиц.

Склонность к воспламенению дизельных топлив оценивают цетановым числом. Цетановым числом называется процент­ное (по объему) содержание цетана в смеси с альфаметилнафталином, которая имеет такую же склонность к воспламе­нению, как и исследуемое топливо. На­пример, если исследуемое топливо имеет склонность к самовоспламенению, как и смесь, 45% цетана и 55% альфаметил-нафталина, то его цетановое число равно 45.

Цетановое число дизельных топлив лежит в пределах 40...55. Увеличение цетанового числа выше 55 нежелательно, так как процесс воспламенения топлива начнется до распределения топлива по всему объему камеры сгорания, что при­ведет к неполноте сгорания и сниже­нию экономичности работы двигателя.

Система питания дизеля предназначена для подачи в цилиндры двигателя воздуха и топлива. Подача топлива осуществляет­ся под давлением в определенный момент угла поворота коленчатого вала и опреде­ленными, согласно нагрузке двигателя, порциями.

В системе питания четырехтактного ди­зеля ЯМЗ-236М (рис. 9.1, а) топливо из бака 9 через фильтр 8 грубой очистки по топливопроводу поступает к топливо-подкачивающему насосу 11, от которого подается по топливопроводу 12к фильтру 1тонкой очистки, а по топливопроводу 2к насосу 5 высокого давления. Насос по топливопроводам 3 высокого давления подаёт топливо в форсунки 6 в соответсвии с порядком работы цилиндров двигателя (1-4-2-5-3-6). Независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя в каналах насоса поддерживается постоянное давление топлива 0,13... 0,15 МПа вследствие работы перепускного клапана 13 и жиклера фильтра тонкой очистки.

Топливо, не использованное в топ­ливном насосе выского давления, по топли­вопроводу 14 сливается в бак. Топливо­проводы 7 служат для отвода в бак топли­ва, просочившегося между распылителем форсунки и иглой. Топливо, постоянно циркулирующее в топливной системе, ох­лаждает головку насоса, отводит в бак топливо и воздух, попавший в систему.

Особенностью топливной системы двига­теля КамАЗ-740.10 является наличие в ней двух топливоподкачивающих насосов 11 и 28 (рис. 9.1, б). Насос 11, установленный на кронштейне коробки передач, имеет только ручной привод, а насос 28, укреп­ленный на корпусе насоса 5 высокого давления, имеет два привода: ручной и механический.

 

 

 

 

Рис. 9.1. Схемы системы питания четырехтактных двигателей:

а — ЯМЗ-236М; б — КамАЗ-740.10; 1—фильтр тонкой очистки топлива; 2, 3, 7, 10, 12, 14, 15—18, 20 и 23— 27 —топливопроводы; 4 —воздухоочиститель; 5—на­сос высокого давления; 6 —форсунка; 8 —фильтр грубой очистки топлива; 9 —топливный бак; 11 и 28 — топливоподкачивающие насосы; 13 — перепускной клапан; 19 —кран отбора топлива к подогрева­телю; 21 и 22 —тройники

Смесеобразование в дизелях. Период задержки самовоспламенения. Устройство форсунок.

Процесс смесеобразования проходит в течение короткого (20...60° угла по­ворота коленчатого вала) промежутка времени внутри цилиндра, когда поршень находится вблизи ВМТ. К началу подачи топлива в конце такта сжатия давление в цилиндре составляет примерно 3,0... 3,5 МПа, а температура 700...900 К. Смесеобразование в этом случае представ­ляет собой процесс испарения мелко рас­пыленного топлива и перемешивание его паров с воздухом.

Для приготовления рабочей смеси в ди­зеле отводится очень короткий промежу­ток времени, так как сразу после начала впрыскивания начинается сгорание и оста­ток топлива подается в уже горящую среду. Каждая частица топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно скорее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения.

Для удовлетворения этих требований необходимо организовать интенсивное на­правленное движение воздуха таким образом, чтобы с определенной дозой топ­лива смешивалось необходимое количество воздуха. В современных дизелях находит при­менение объемное, объемно-пленочное, пленочное, вихрекамерное и предкамер­ное смесеобразование. Способ смесеоб­разования обусловлен формой камеры сго­рания, которая в сочетании с топливо-подающей аппаратурой определяет усло­вия смесеобразования и сгорания в ди­зеле.

Двигатель с непосредственным впрыски­ванием обеспечивает наиболее экономич­ное протекание цикла и хорошие пусковые свойства. На таких двигателях устанав­ливаются, как правило, многоструйные форсунки с высоким давлением впрыски­вания (18,5...20 МПа). В двухтактных ди­зелях давление впрыскивания может со­ставлять 50..100 МПа. Разделенные камеры обычно состоят из двух полостей: полость над поршнем (основная  камера) и дополнительная полость в головке (вихревая камера или предкамера). Полости соединены между собой одним или несколькими каналами. Двигатели с такими камерами называют вихрекамерными или предкамерными. В них более плавно нарастает давление в цилиндрах (мягкая работа двигателя), но цикл протекает менее экономично, так как по сравнению с непосредствен­ным впрыскиванием увеличивается пло­щадь теплоотдачи при сгорании топлива и теряется часть энергии газов при пере­ходе из одной камеры в другую через соединяющие каналы вследствие гидрав­лического сопротивления. Форсунки, как правило, однострунные и рассчитаны на давление 12,5... 15 МПа.

 

Форсунка обеспечивает впрыскивание топлива под определенным давлением, рас­пыливание топлива и четкую отсечку пода­чи в конце впрыскивания. На дизелях применяют форсунки нескольких типов: открытые и закрытые, с распылителем, имеющим одно отверстие (сопло) или несколько. Закрытые форсунки могут быть штифтовые или бесштифтовые. На дизе­лях ЯМЗ-236М, КамАЗ-740.10 и ЗИЛ-645 применяют закрытые бесштифтовые фор­сунки (рис. 9.2). Форсунку называют закрытой, так как сопла в распылителе 4 закрыты иглой 1 и только в момент впрыскивания топлива сообщаются с ка­мерой сгорания. Для выхода топлива распылитель имеет четыре сопла диамет­ром 0,34 мм.

Форсунку на дизеле ЯМЗ-236М (рис. 9.2, а) устанавливают в латунный стакан 24 головки 25 блока. Под торец накидной гайки 5 крепления распылителя установ­лена медная шайба 2, предотвращаю­щая прорыв газов. Внутри корпуса форсунки проходит штанга 9, на верхнем конце которой закреплена тарелка 10. Пружина 11, упираясь одним концом в винт 12, а другим в тарелку 10, через штангу 9 прижимает иглу 1 к распылите­лю. В штангу с нижней стороны запрес­сован шарик 7 для плотной посадки иглы на седло. Винт 12 ввернут в стакан 13 пружины, зафиксирован от самоотверты­вания контргайкой 14 и закрыт колпаком 15. В корпус 8 форсунки запрессовано два штифта 6 для правильной установки распылителя.

Топливо подводится к форсунке через штуцер 20 с сетчатым фильтром 18 и поступает по наклонному каналу 21 в кольцевую проточку 22 распылителя. Затем топливо по трем каналам 23 про­ходит в кольцевую полость 3, располо­женную под утолщенной частью иглы.

Форсунка двигателя КамАЗ-740.10 (рис. 9.2,   б)имеет несколько иное устройство и работает аналогично рассмотренной.

 

 

 

 

 

 

Элементы системы питания.

 

Качественная очистка топлива в сочета­нии с качеством самого топлива во многом определяет работоспособность топливной аппаратуры, особенно таких на­иболее нагруженных его агрегатов, как топливный насос и форсунки. Топливо перед поступлением в топливный насос высокого давления фильтруется дважды: в фильтрах грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки топлива на двигателе ЯМЗ-236М (рис. 9.3, а) имеет сменный фильтрующий элемент 2, встав­ленный в корпус 3, закрытый крышкой 5. Фильтрующий элемент состоит из хлопча­тобумажной пряжи, намотанной на каркас, который изготовлен в виде трубки с боль­шим количеством отверстий. На автомобилях КамАЗ-5320 и

ЗИЛ-433100 фильтр грубой очистки топ­лива (рис. 9.3, б) установлен с левой стороны на раме автомобиля.

В крышку ввернуты пробка для удаления воздуха из фильтра и два штуцера для подвода и отвода топлива. Топливо, поступающее к фильтру грубой очистки, подается к распылителю 9 и стекает по отражателю 10 в корпус 3. Крупные механические примеси и вода осаждаются на дне корпуса, а топливо, которое прошло фильтрующую сетку 11, поступает по центральному, отверстию в топливо­провод низкого давления и к топливопод-качивающему насосу.

 

 

 

 

Рис. 9.3. Фильтры грубой очистки топлива дви­гателей:

 

а—ЯМЗ-236М; б— КамАЗ-740.10; 1—сливная проб­ка; 2 —фильтрующий элемент; 3 —корпус; 4, 7 и 13 — отверстия; 5—крышка; 6 — пробка; 8-прокладка; 9 —распылитель; 10-отражатель; 11—фильтрующая сетка; 12 —успокоитель

 

 

Фильтр тонкой очистки топлива дви­гателя ЯМЗ-236М имеет сменный фильт­рующий элемент 4 (рис. 9.4, а), надетый на стержень 6, приваренный к корпусу 5. Корпус фильтра закрыт крышкой 7, удерживаемой болтом 10, ввернутым в стержень. Фильтрующий элемент представляет собой перфорированный метал­лический каркас, обмотанный ситцевой тканью. На этом каркасе сформирована фильтрующая масса из древесной муки, пропитанной пульвербакелитом. Чтобы топливо не могло миновать фильтрующий элемент, он пружиной 2 прижат к крышке, имеющей отверстия для его подвода и отвода.

На двигателях КамАЗ-740.10 и ЗИЛ-645 фильтр тонкой очистки топлива (рис. 9.4, б) установлен на правой задней стороне двигателя. В нем собирается воз­дух, попавший в систему питания и уда­ляемый в бак вместе с частью топлива, подаваемого насосом. Фильтр тонкой очистки состоит из крышки 7, двух корпусов 5 с приваренными к ним стерж­нями 6, фильтрующих элементов 4, поджатых к крышке пружинами 2. В стержни ввернуты сливные пробки 1. Корпуса соединены с крышкой пробками 12, навернутыми на стержни 6. Фильт­рующие элементы, изготовленные из спе­ циальной бумаги, работают параллельно. В крышке фильтра имеется сливной кла­пан, открывающийся при избыточном давлении 0,13...0,17 МПа.

 

Рис. 9.4. Фильтры тонкой очистки топлива двигате­лей:

а — ЯМЗ-236М; б— КамАЗ-740.10 и ЗИЛ-645; 1— сливная пробка; 2 —пружина фильтрующего элемен­та; 3, 11, 13 и 14 —прокладки; 4 —фильтрующий элемент; 5 —корпус; 6 —стержень; 7—крышка; 8 и 12 —пробка; 9 —штуцер с калиброванным отвер­стием; 10 - болт

 

 

Топливоподкачивающий насос применя­ют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к насосу высокого давления. На дизелях ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 установлены топливоподка-чивающие насосы поршневого типа. Насос (рис. 9.5) установлен между фильтрами грубой и тонкой очистки топлива. В кор­пус насоса ввернут цилиндр 12 ручного привода топливо подкачивающего насоса, размещенный над впускным клапаном. Внутри цилиндра находится поршень 13 и шток 14. Втулка 1 штока 2 ввернута в корпус насоса. Эти детали, изготовлен­ные с очень большой точностью, состав­ляют прецизионную пару, раскомплектова­ние которой недопустимо.

Топливоподкачивающий насос имеет два привода: ручной и механический.

Ручным приводом пользуются для за­полнения топливом фильтров, топливо проводов и удаления из топливной системы воздуха. При перемещении поршня 13 рукояткой 15 вверх в цилиндре 12 соз­дается разрежение, открывается впускной клапан 19 и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня 13 вниз в цилиндре создаётся давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан 7 открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки. После удале­ния воздуха из системы ручным насосом поршень 13 опускают вниз и наворачи­вают рукоятку 15 на резьбовой хвостовик цилиндра; поршень плотно прижимается к прокладке 16.

При работе двигателя действует меха­нический привод топливоподкачивающего насоса. Вращающийся эксцентрик 24, расположенный на кулачковом валу насо­са высокого, давления, набегает на ролик 6 толкателя 4, вследствие чего сжимается пружина 3 и перемещается шток 2 (рис. 9.5, б) с поршнем 20, сжимая пружину 22. Под действием давления топлива в полости А над поршнем впуск­ной клапан 19 прижимается к седлу, а выпускной клапан 7 открывается, топливо перетекает по перепускному каналу 26 в полость Б под поршень 20.

Когда эксцентрик. сбегает с ролика толкателя, пружина 3 возвращает толка­тель в исходное положение. Одновременно пружина 22, разжимаясь, перемещает поршень 20 в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пони­женное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан 7 садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу посту­пает к фильтру тонкой очистки (рис. 9.5, в). Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан 19 и топливо заполняет полость А. При следующем набегании эксцентрика на ро­лик толкателя рассмотренные процессы повторяются.

 

 

 

 

Рис. 9.5. Tonливоподкачивающий насос поршневого типа:

а —конструкция; б—схема перепуска топлива; в — схема поступления топлива в насос и подачи его к фильтру тонкой очистки; 1—втулка; 2 —шток толкателя; 3, 8, 18 и 22 —пружины; 4 —толкатель; 5—ось ролика; 6 —ролик; 7 —выпускной клапан; 9 и 16 —прокладки; 10 и 23 —пробки; 11—корпус цилиндра; 12 — цилиндр; 13 —поршень; 14 —шток поршня; 15 —рукоятка; 17 —втулка цилиндра ручно­го насоса; 19 —впускной клапан; 20 —поршень; 21 — корпус насоса; 24 —эксцентрик; 25 и 26 —каналы

 

Устройство и работа ТНВД двигателей КамАЗ-740.10, ЯМЗ-236М.

 

Топливный насос высокого давления подает через форсунки в камеру сгора­ния топливо в строго определенные мо­менты и в определенном количестве, в зависимости от режима работы двигателя. По принципу действия топливные насосы, применяемые на дизелях, относятся к зо­лотниковому типу с постоянным ходом плунжера и регулировкой конца подачи топлива. Число секций топливного насоса соответствует числу цилиндров двигателя. Каждая секция обслуживает один ци­линдр. Топливный насос высокого давления двигателя ЯМЗ-236М (рис. 9.6) имеет шесть секций, а топливный насос двига­теля КамАЗ-740.10 — восемь секций, объе­диненных в общем корпусе.

Топливные насосы высокого давления дизельных двигателей ЯМЗ-236М и КамАЗ-740.10 расположены между ряда­ми цилиндров и приводятся в действие от зубчатых колес распределительного вала.

На корпусе 8 топливного насоса вы­сокого давления двигателя ЯМЗ-236М укреплен топливоподкачивающий насос 18. Автоматическая муфта 1 опережения впрыскивания топлива и регулятор часто­ты вращения коленчатого вала объеди­нены с насосом в один агрегат. Кулач­ковый вал 15 насоса вращается на роли­ковых конических роликоподшипниках 17, выходные концы вала уплотнены само­поджимными манжетами 16. Горизонтальная перегородка делит корпус на две части: верхнюю и нижнюю. В нижней части расположены кулачковый вал 15 и толкатели 43, а в верхней — насосные секции. В горизонтальной перегородке выполнены шесть отверстий и пазы для установки и направления движения толка­телей. Кулачковый вал приводит в движе­ние плунжеры 10 через ролики 44 тол­кателей 43 с регулировочными болтами 41.

 

 

 

 

 Плунжер 10 и втулка 9 (гильза) яв­ляются основными деталями отдельной секций насоса. Соединенные вместе, они образуют плунжерную пару. Плунжер имеет диаметр 9 мм и ход 10 мм. Для создания высокого давления зазор между плунжером и гильзой не должен превы­шать 0,0015...0,0020 мм. В верхней части втулки 2 (рис. 9.7) имеется впускное 1 и перепускное 13 отверстия. Плунжер может перемещаться внутри гильзы в вертикальном направ­лении и поворачиваться под действием двух направляющих выступов, входящих в пазы поворотной втулки 38 (см. рис. 9.6). Последняя, в свою очередь, поворачивается закрепленным на ней зубчатым венцом 26, находящимся в зацеплении с рейкой 6. В продольный паз рейки входит стопорный винт 37, определяющий ее положение.

При вращении кулачкового вала 15 (рис. 9.6) насоса кулачок 19 набегает на ролик 44 толкателя 43, который, поднимаясь, сжимает пружину 39 и пере­мещает плунжер 10 вверх по втулке 9. При дальнейшем повороте вала кулачок сбегает с ролика толкателя и пружина опускает плунжер вниз. При движении плунжера вверх секция подает топливо, а когда плунжер находится внизу, про­исходит наполнение надплунжерного про­странства топливом. Кроме возвратно-поступательного движения под действием рейки 6 плунжер совершает поворот вокруг своей оси на некоторый угол. Таким образом плунжер может совершать сложное движение — возвратно-поступа­тельное и вращательное одновременно.