Топливо для дизельных и карбюраторных двигателей, его виды, основные свойства и применение.

Двигатели работают на жидком топливе, получаемом путем перегонки нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Для работы дизелей используют дизельное топливо.

Дизельное топливо. При эксплуатации дизелей применяют ди­зельное топливо следующих марок (ГОСТ 305—82): Л (летнее)' при температуре окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 (зимнее)^[1] — до -20 °С (температура застывания топлива не выше -35 °С) и более морозостойкое топливо — до -30 "С и ниже (температура застыва­ния топлива не выше -45 °С). К главным показателям его качест­ва относят чистоту, высокую теплоту сгорания, малую вязкость, низкую температуру самовоспламенения, высокое цетановое чис­ло (не ниже 45). Чем больше цетановое число, тем меньше пери­од задержки самовоспламенения после момента начала впрыски­вания его в цилиндр и тем мягче работает двигатель.

Заправлять трактор нужно чистым топливом. Предварительно топливо отстаивают в цистерне не менее 2 сут.

Необходимо следить, чтобы в топливный бак не попадала вода, так как это может привести к выходу из строя топливной аппаратуры.

Перед заправкой тщательно очищают горловину бака и крыш­ку от пыли, прочищают отверстия в крышке и промывают сетчатый фильтр горловины.

Смесеобразование. В дизелях приготовление горючей смеси топ­лива с воздухом происходит внутри цилиндров за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая из них имела вокруг себя достаточное количество воздуха для полного сгорания. Для этого топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающем давление воз­духа при такте сжатия в камере сгорания.

В тракторных двигателях (дизелях) применяют неразделенные камеры сгорания, которые представляют собой единый объем, ог­раниченный днищем поршня 3 (рис. 1) и поверхностями голо­вки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с

воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосаблива­ют к форме топливных факелов. За счет углубления в днище пор­шня создается вихревое движение воздуха.

Мелкораспыленное топливо впрыскивается из форсунки 2 че­рез несколько отверстий, направленных в определенные места уг­лубления 1. Горючая смесь испаряется и воспламеняется за счет высокой температуры (в конце такта сжатия температура воздуха составляет около 600°С, давление — 3,5...5,5 МПа).

во впускную часть топливного на­соса низкого давления.

Система питания дизеля включает в себя такие агрегаты, как топливный насос и форсунки, имеющие трущиеся пары с весьма малым зазором — в десятки раз меньше толщины человеческого волоса. Под воздействием попавших в систему механических при­месей изготовленные с такой высокой точностью прецизионные детали и форсунки топливного насоса быстро изнашиваются или выходят из строя.

.2. Воздушные фильтры. Трубокомпрессор. Впускной и выпускной коллекторы.

Выхлопная труба.

Воздухоочиститель. Тракторы, как правило, работают в услови­ях высокой запыленности воздуха. Например, в сухую погоду при работе с почвообрабатывающими машинами запыленность дости­гает 2,5 г/м³. В составе дорожной пыли до 95 % кварца. Данный измельченный природный материал имеет твердость более высо­кую, чем твердость металлов, из которых изготовлены детали ди­зеля. За 1 ч работы тракторный двигатель средней мощности за­сасывает около 200 м³ воздуха. Если его не очищать, то за одну рабочую смену в цилиндры двигателя может попасть несколько килограммов пыли, вызывающей ускоренное изнашивание метал­ла цилиндров, поршней и других трущихся деталей. Поэтому в случае нарушения герметизации соединений воздухоподводящих деталей при подсосе неочищенного воздуха срок службы двигате­ля сокращается в десятки раз.

На тракторах в основном применяют комбинированные возду­хоочистители (рис. .3), в которых используется сочетание инер­ционного и фильтрующего способов очистки воздуха. Различают трех- и двухступенчатые комбинированные воздухоочистители.

Трехступенчатый воздухоочиститель наиболее часто при­меняют на тракторных двигателях. Первая ступень очистки возду­ха в нем обеспечивается инерционным очистителем, вторая сту­пень контактная с масляной ванной, а третья — контактная с филь­трующими элементами.

Воздухоочиститель вместе с патрубком выхода очищенного воз­духа устанавливают на головке цилиндров с помощью кронштейна и хомутов. Трехступенчатый воздухоочиститель состоит из корпу­са 3 (рис. 3, я), головки 11 и приваренной к ней заборной тру­бы 9. Сверху на трубе хомутом закреплен воздухозаборный колпак 6 с центробежным пылеотделителем. В корпусе воздухоочистителя находятся три фильтрующих элемента 2 из капроновой путанки. Снизу к корпусу стяжными болтами прикреплен поддон 1 с мас­ляной ванной.

Воздухоочиститель работает следующим образом. При такте впуска воздух под действием разрежения через отверстия сетки 8 засасывается внутрь инерционного очистителя и под воздействи­ем наклонных лопастей завихрителя 5 приобретает вращательное движение. При этом крупные частицы пыли, попавшие в очисти­тель с воздухом, под действием центробежной силы отбрасывают­ся к стенкам и через два окна 7 в колпаке 6 выводятся наружу. На долю инерционного очистителя приходится 2/3 объема удаленной пыли из воздуха. Очищенный от крупных частиц пыли поток воз­духа с большой скоростью движется вниз по заборной трубе, со­прикасаясь с поверхностью масла в поддоне, забрасывает масло на сетки фильтрующих элементов и резко меняет направление и ско­рость. При этом происходит дополнительная очистка воздуха, так как мелкие частицы пыли остаются в масле, а воздух через филь­трующие элементы поступает через воздухоотводящий патрубок 4 к цилиндрам двигателя. Фильтрующие элементы 2, смоченные мас­лом, улавливают мельчайшие механические примеси воздуха. ;

Двухступенчатый воздухоочиститель (рис.3, б) обеспе­чивает сухую очистку бумажными фильтрующими элементами. На первой, предварительной, ступени очистки в центробежном пы-За определенный период (от момента впрыскивания до начала горения горючей смеси) коленчатый вал успевает повернуться на некоторый угол. Для достижения улучшенных мощностных и эко­номических показателей дизеля необходимо, чтобы топливо пол­ностью сгорало, а для этого оно должно быть впрыснуто в цилиндр до прихода поршня в ВМТ.

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала впрыскивания топлива, называют «углом впрыска топлива». Необходимо, чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, а для этого топливный насос должен по­давать топливо еще раньше, чтобы обеспечивался некоторый ре­зерв времени на нагнетание топлива от насоса к форсунке. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в мо­мент начала подачи топлива из топливного насоса, называют «уг­лом опережения начала подачи топлива».

Схема работы системы питания. Во время работы двигателя топ­ливо из бака поступает по топливопроводу в фильтр 12 (рис. 2) грубой очистки, где отделяются крупные механические примеси. Далее насосом низкого давления топливо нагнетается через фильтр 9 тонкой очистки в насос 4 высокого давления. Послед­ний подает топливо через топливопровод 17 под большим давле­нием к форсункам 16, которые впрыскиваю^ его в распыленном состоянии в камеру сгорания. В топливный насос высокого дав­ления топливо подается с избытком. Излишки топлива отводятся из насоса по топливопроводу 2

Рис. 3. Комбинированные воздухоочистители:

а — трехступенчатый; б — двухступенчатый; в — индикатор засоренности; 1 — под-
дон; 2 — фильтрующие элементы; 3 — корпус; 4 — воздухоотводящий патрубок;
5 — завихритель; 6 — воздухозаборный колпак с центробежным пылеотделителем;
7 — окно для удаления пыли; 8 — сетка; 9 — заборная труба; 10 — опорная обой-
ма; // — головка; 12 — чашка; 13 — шпилька; 14, 16 — входные патрубки инер-
ционного и основного очистителей; 15 — стяжной хомут; 17 — гайки-барашки;
18 — крышка корпуса; 19, 20 — основной и дополнительный фильтры-патроны с
фильтрующими элементами; 21 — штуцер трубки индикатора засоренности; 22 —
патрубок; 23 — колпачок; 24— смотровое окно; 25— корпус индикатора; ,

— воздух до и после воздухоочистителя

В течение такта впуска воздух проходит через инерционный очиститель, где очищается от крупных частиц пыли. Далее воздух через входной патрубок 14 поступает в кольцевое пространство между корпусом 3 воздухоочистителя и основным фильтром-пат­роном. Проходя последовательно через основной и дополнитель­ный

фильтры-патроны воздух очищается от мелких частиц пыли, и через патрубок 4 поступает в цилиндры.

Контроль степени засоренности фильтрующих элементов и определение необходимости проведения ТО этих воздухоочистителей ведутся по данным наблюдения за индикатором засоренности (см. рис.3, в). Индикатор установлен либо на впускном трубопроводе, либо в кабине трактора. Индикатор засоренности представляет собой прозрачный корпус, под которым виден ярко-красный поршень. Полость корпуса соединена через штуцер 21 (см. рис. 3, б) с пат­рубком 22 (см. рис. 3, в) отсоса пыли. Индикатор срабатывает при загрязнении фильтрующих элементов воздухоочистителя. По мере их засоренности увеличивается разрежение во впускном трубопроводе дизеля и поршень индикатора, преодолевая сопротивление пружи­ны, перемещается в прозрачном корпусе и в смотровом окне 24 появляется часть поршня, окрашенная в красный цвет.

Турбокомпрессор. Для повышения мощности двигателя необхо­димо, чтобы в цилиндры подавались большие количества воздуха (достигается предварительным сжатием воздуха в компрессоре) и топлива (которое при этом полностью сгорает, выделяя больше энергии, чем при неполном сгорании).

Для нагнетания воздуха под давлением в цилиндры дизеля ис­пользуют турбокомпрессор, который состоит из среднего корпу­са 1 (рис. 4), центробежного компрессора, газовой турбины, ко­леса которых жестко закреплены на общем валу 4.

Отработавшие газы по выпускному коллектору попадают в каме­ру газовой турбины и направляются на лопатки рабочего колеса 9 турбины, заставляя его вращаться вместе с валом 4. Далее отрабо­тавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускную трубу.

Закрепленное на валу колесо 5 компрессора, вращаясь, засасы­вает воздух из атмосферы через воздухоочиститель и под избыточ­ным давлением 0,05...0,06 МПа нагнетает его по впускному тру­бопроводу в цилиндры двигателя.

Достигается большая частота вращения колес турбины и ком­прессора — около 900 с"¹ и при их даже незначительной несбалан­сированности могут возникнуть сильные вибрации. Поэтому ис­пользуется в качестве опоры вала бронзовый подшипник типа «ка­чающейся» втулки 2. Через специальный щелевой фильтр и по сверленому каналу во внутреннюю полость втулки поступает масло для смазывания тру­щейся поверхности вала. По наружной проточке втулки масло на­гнетается в зазор между втулкой и корпусом, образуя масляную подушку, которая гасит вибрации, возникающие при вращении вала. Из турбокомпрессора масло сливается в картер. Для контроля давления масла,

. Номи­нальное (нормальное) давление масла после фильтра турбокомп­рессора 0,2...0,4. МПа

Рис. 4. Турбокомпрессор дизеля СМД-62: / — средний корпус; 2 — втулка; 3 — корпус компрессора; 4 — вал; 5 — колесо компрессора; 6 — канал подвода масла; 7 — корпус турбины; 8 — вставка турби­ны; 9 — рабочее колесо газовой

3.Основные сведения о системе питания дизельных двигателей: назначение, устройство и принцип работы. Система подачи топлива. Топливный бак.

3.Топливный бак. Используемое топливо содержится в баке, ко­торый состоит из двух штампованных стальных листов, соединен­ных сваркой. Внутри бака вварены две перегородки для придания ему необходимой жесткости. С помощью перегородок при движе­нии трактора гасятся колебания, возникающие в большой массе топлива, и предотвращаются сильные удары топлива о стенки. В нижней части перегородок сделаны вырезы для перемещения массы топлива в баке. В верхней части бака находится наливная горловина, в которую вставлен сетчатый фильтр, состоящий из стального каркаса, покрытого латунной сеткой.

Горловину закрывают крышкой, в которой имеется отверстие для сообщения внутренней полости бака с атмосферой. Во избежа­ние перебоев в работе двигателя это отверстие следует прочищать, так как оно загрязняется пылью проникающего внутрь воздуха.

Количество топлива в баке определяют мерной линейкой или специальной топливомерной трубкой. Чтобы вместе с воздухом в бак не проникала пыль, крышку заполняют фильтрующей на­бивкой из тонкой стальной проволоки. Для надежного уплотне­ния по линии соединения крышки с баком служит пробковая рокладка.

В нижнюю часть тракторного бака вварены угольник сливного крана и втулка расходного крана, выступающая над днищем (что­бы осаждающиеся в баке примеси не попадали в нее). Через рас­ходный кран топливо поступает в систему питания двигателя. Че­рез этот кран удаляют отстой топлива.

3.Топливные фильтры, топливоподкачивающие помпы. Топливные помпы высокого давления и их приводы.

4.Топливные фильтры. На двигателях обычно устанавливают два последовательно работающих топливных фильтра грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки типа ФГ очищает топливо от крупных механических примесей. Его называют также фильтром-отстойни­ком, он представляет собой фильтрующий элемент, состоящий из отражателя 1 (рис. 5) и латунной сетки 8 с ячейками размером 0,2 мм. Фильтрующий элемент смонтирован на резьбовой втулке, которая ввернута в корпус 3 и прижимает к нему распределитель 5, имеющий ряд равномерно расположенных по окружности отвер­стий для разделения потока топлива.

Фильтрующий элемент находится внутри стакана 7, который закреплен на корпусе с помощью нажимного кольца 6 и болтов. Стык между стаканом и корпусом уплотнен паронитОвой проклад­кой. В нижней части стакана установлен успокоитель 9 движения топлива. В резьбовую втулку стакана ввернута пробка 10 сливно­го отверстия.

Во время работы двигателя топливо подводится в фильтр через трубку 2, кольцевую полость Ди отверстия распределителя 5.

Рис. 5. Фильтр грубой очистки топлива:

1 — отражатель; 2,4 — трубки; 3 — кор­пус; 5 — распределитель потока топли­ва; 6 — нажимное кольцо; 7 — стакан; 8 — латунная сетка (фильтрующий эле­мент); 9 — успокоитель движения топли­ва; 10 — пробка сливного отверстия; А и Б — вход и выход топлива; В и Г— нако­пительные рабочие полости; Д — кольцевая полость

Далее топливо стекает вниз на отражатель 1 и через кольцевую щель между отражателем и стен­кой стакана поступает с увели­ченной скоростью в полость Г. Часть топлива по инерции по­падает под успокоителе, где оседают крупные механические при­меси и скапливается вода, находящаяся в топливе. В полости Г топливо меняет направление и поступает через сетку 8 в трубку 4. Через центральное отверстие успокоителя оно также поднимает­ся вверх к сетке фильтрующего элемента. Пройдя через сетчатый элемент, топливо очищается от мелких механических примесей и поступает через центральное отверстие корпуса к отводящей труб­ке 4. Успокоитель предохраняет перемешивание топлива, находя­щегося в полости Г с отстоем, даже при тряске.

Фильтр тонкой очистки очищает топливо от мельчайших меха­нических частиц (размером 0,001... 0,005 мм). На дизелях разных моделей устанавливают от одного до трех фильтрующих элемен­тов, через которые топливо пропускается последовательно или па­раллельно.

На рис. 8.6, а представлен фильтр дизеля Д-243, в котором филь­трующий элемент 2 включает в себя две секции: наружную и внут­реннюю. Внутренняя секция считается как бы предохранительной: при разрыве шторы наружной секции механические примеси будут задерживаться во внутренней секции. Каждая секция фильтрующе­го элемента — цилиндрический картонный каркас, заключенный в жестяные крышки. Каркас имеет отверстия для прохода топлива. Внутри него размещены фильтрующие шторы, изготовленные из специальной бумаги и свернутые в многогранную винтовую гар­мошку. Для штор наружной секции применяют бумагу с порами больших размеров, чем для внутренней.

Поток топлива под давлением подкачивающего насоса посту­пает через отверстие А в корпус фильтра и проходит последова­тельно через отверстия каркасов и поры фильтрующих штор на­ружной и внутренней секций внутрь фильтрующего элемента, очи­щаясь от мельчайших примесей. Далее через отверстие Б топливо направляется по топливопроводу низкого давления в насос высо­кого давления.

В нижней части корпуса 1 фильтра предусмотрено закрытое пробкой 7 отверстие для слива из фильтра загрязнений топлива и попавшей с топливом воды. На крышке фильтра имеется проду­вочный вентиль 5, который служит для выпуска воздуха, попав­шего в топливную систему двигателя. Чтобы вентиль сработал, от­ворачивают его рукоятку и начинают нагнетать топливо в фильтр с помощью подкачивающей помпы. Шариковый клапан 6под дав­лением потока топлива отходит от гнезда, и через открывшееся отверстие топливо выходит наружу по трубке из корпуса фильтра тонкой очистки. При наличии в топливной системе воздуха из сливной трубки вначале будут выделяться воздушные пузырьки. Когда топливо из трубки потечет ровной струей (без пузырьков), рукоятку необходимо завернуть, шарик при этом перекроет слив­ное отверстие. Односекционный фильтр (рис..6, б) по устройству и схеме ра­боты подобен двухсекционному, но содержит один фильтрующий элемент.

На рис. 6, в приведен фильтр дизеля А-41 с двумя отдельны­ми секциями. Секция, расположенная в правом корпусе фильтра, служит первой ступенью очистки топлива, а в левом — второй ступенью.

Фильтрующие элементы 12 и 13 взаимозаменяемы. Каждый из них прикреплен стяжной шпилькой 17 к общей чугунной крышке 4, уплотнен прокладками и прижат к крышке пружиной 16. На крыш­ке фильтра смонтирован продувочный вентиль 5, а в нижней части корпуса размещен запорный шарик 75 с пробкой 14 для слива.

При работе дизеля топливо под давлением от подкачивающей помпы поступает в штуцер 8. Вначале оно направляется в правую секцию (рис. 8.6, г). Пройдя через отверстие каркаса, топливо про­сачивается через поры фильтрующих штор внутрь фильтрующего элемента и попадает через канал Г в левую секцию. После про­хождения второй ступени очистки топливо поступает через канал В в штуцер 9 отвода топлива к насосу высокого давления.

Рис. 8.6. Фильтры тонкой очистки топлива:

Рис.6. Фильтры тонкой очистки

а, в — двухсекционные; б — односекционный; г — схема работы двухсекционного фильтра; 1 — корпус; 2 — фильтрующий элемент; 3 — трубка для выпуска воздуха; 4 — крышка; 5 — продувочный вентиль; 6 — шариковый клапан; 7, 14 — пробки для слива; Я— штуцер подвода топлива из подкачивающей помпы; 9 — штуцер от­вода топлива к насосу высокого давления; 10 — гайка шпильки; 11 — двухходовой кран; 12, 13 — фильтрующие элементы первой и второй секций; 15 — запорный шарик; 16 — пружина; 17 — стяжная шпилька; А — отверстие для входа топлива в фильтр; Б — отверстие для выхода очищенного топлива из фильтра; В и Г — ка­налы для отвода топлива из второй и первой ступеней очистки; -=4 — потоки неочищенного и очищенного топлива.

Левую секцию фильтра используют в качестве контрольной. По степени засоренности сливаемого из нее топлива судят о работе фильтра грубой очистки топлива и фильтрующего элемента пра­вой секции.

В случае загрязнения правый элемент тонкой очистки можно промыть, не снимая фильтр. Для этого в крышке фильтра вмон­тирован двухходовой кран 11, который может быть установлен в два положения: рабочее и на промывку. При необходимости промывки (максимальные холостые обороты) направление потока топлива в правой секции меняется на обратное. С этой целью отвер­тывают на два оборота пробку для слива из правой секции и удаляют загрязненное топливо с неосевшими механическими части­цами. Выемкой крана 11 топливо направляется в левую секцию, по каналу Г оно попадает внутрь фильтрующего элемента правой секции. В это время дизель работает на топливе, которое подается из левой (непромываемой) секции.