Смесеобразование в дизелях. Исполнительные механизмы, приборы. Устройство и работа ТНВД

Процесс приготовления горючей смеси внутри цилиндра двига­теля называют смесеобразованием. Процесс смесеобразования в дизеле состоит в распыливании впрыскиваемого жидкого топлива форсункой на мельчайшие капли и в равномерном распределении их в объеме сжатого воздуха в камере сгорания. Смесеобразова­ние в дизеле осуществляется в конце процесса сжатия и в начале процесса расширения и протекает за очень короткий промежуток времени, соответствующий 30—40° поворота коленчатого вала. В результате кратковременности процесса смесеобразования и низ­кой испаряемости дизельного топлива горючая смесь получается неоднородной, что вызывает необходимость увеличения избытка воздуха для обеспечения полного сгорания топлива. Поэтому дизе­ли работают с коэффициентом избытка воздуха, большем единицы (а= 1,2÷1,8). Высокое значение коэффициента избытка воздуха способствует уменьшению среднего эффективного давления. Чтобы уменьшить коэффициент избытка воздуха при обеспечении полного и своевременного сгорания топлива, следует улучшать качество смесеобразования.

Для улучшения смесеобразования необходимо повышать тон­кость, однородность и равномерность распыливания топлива. Тонкость и однородность распыливания характеризуется диаметром и числом капель, получающихся при распаде струи топлива. Тонкость и однородность распыливания улучшаются с повышением давления впрыска и противодавления в цилиндре, с уменьшением диаметра соплового отверстия форсунки и вязкости топлива.

Равномерное распределение капель в камере сгорания зависит от дальнобойности факела распыленного топлива. Дальнобойность (глубина проникновения частиц топлива в среду сжатого воздуха) факела увеличивается при повышении давления впрыска и при уменьшении противодавления в цилиндре. На равномерное распре­деление капель топлива в объёме сжатого воздуха, а следовательно, и на качество смесеобразования значительное влияние оказывает конструкция камеры сгорания.

В автотракторных дизелях применяют два типа камер сгора­ния: неразделенные и разделенные. Неразделенные камеры сгора­ния представляют собой единый объем, заключенный между днищем поршня и поверхностью головки, в котором проис­ходит процесс смесеобразования и сгорания топлива, впрыснутого через форсунку. Тонкость распыливания и необходимая дальнобой­ность факела обеспечиваются большим давлением впрыска, равным 20—60 МПа, и малым диаметром сопловых отверстий форсун­ки. Равномерное распределение частиц топлива в объеме сжатого воздуха достигают применением многодырчатых форсунок.

Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, которые соединены между собой одним или несколькими каналами.

Разделённые камеры бывают двух типов: вихревые камеры и предкаме­ры.

Вихревая камера состоит из основной и вихревой камер, соединенных между собой каналом , «который расположен под углом к днищу поршня и тангенциально по отношению к вихре­вой, камере. Вихревая камера обычно имеет шаровую форму и располагается в головке цилиндра.

В предкамерных дизелях камера сгорания состоит из основной камеры и предкамеры, соединенных между собой одним или несколькими каналами. Объем предкамеры составляет , 25-40% объема всей камеры сгорания. Процесс смесеобразования сгорания в предкамерных дизелях происходит следующим образом. В процессе сжатия часть воздуха из полости цилиндра перетекает в предкамеру с большой скоростью. Топливо, впрыскиваемое в предкамеру форсункой, перемешивается с движущимися с боль­шой скоростью в ней воздухом и частично сгорает при малом коэф­фициенте избытка воздуха. При сгорании топлива давление в пред­камере резко повышается и смесь несгоревшего топлива с продуктами сгорания перетекает в основную камеру, где смешива­ется с еще неиспользованным воздухом и полностью сгорает.

Устройство ТНВД

· Корпус. Крышки. Всережимный регулятор, Муфта опережения впрыска, Подкачивающий насос. Кулачковый вал. Толкатели. Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками, Гильзы плунжеров. Возвратные пружины плунжеров. Нагнетательные клапаны. Штуцеры. Рейка.

Принцип работы ТНВД

Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке.

В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса.

Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше.