Что такое угол опережения подачи топлива

Проверка и регулировка угла опережения подачи топлива

Своевременность сгорания топлива обуславливается углом опережения подачи топлива. От его величины зависят продолжительность периода задержки самовоспламенения, скорость нарастания давления и расположение линии сгорания относительно В.М.Т. При смещении сгорания топлива на начало процесса расширения уменьшается давление в конце горения, повышается температура отходящих газов и возрастают потери теплоты, что приводит к увеличению удельного расхода топлива. Кроме того, будут происходить перегрев поршня и повышение температурных напряжений цилиндра. Давление в конце горения P_z по отдельным цилиндрам не должно отклоняться от значений, указанных в формуляре дизеля, более чем на ± 5 %. Для повышения P_z угол опережения подачи топлива увеличивают, для снижения – уменьшают. Величина угла опережения подачи топлива указана в формуляре двигателя.

При определении угла опережения подачи топлива односекционным топливным насосом выполняют следующие действия:

• 1. Отсоединяют топливную трубку от насоса.
• 2. Устанавливают на штуцер топливного насоса моментоскоп.
• 3. Ставят рейку топливного насоса на полную подачу топлива.
• 4. Прокачивают топливный насос вручную до полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.
• 5. Сжимая резиновую трубку, выдавливают из стеклянной трубки топливо до половины её длины.
• 6. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот момент будет соответствовать началу подачи топлива.
• 7. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т. Если маховик не разбит на градусы, измеряют длину дуги маховика от метки В.М.Т. данного цилиндра до неподвижной стрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по формуле

где l – длина дуги от метки в.м.т. до стрелки-указателя, мм;

L – длина окружности маховика, мм.

При отсутствии моментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить следующим образом:

• 1. Отсоединяют топливную трубку от насоса.
• 2. Вынимают из насоса нагнетательный клапан с пружиной, устанавливают на место штуцер или крышку насоса.
• 3. Подают топливо из расходной цистерны к насосу.
• 4. Спускают воздух из топливного трубопровода и насоса, после чего прикрывают отверстие в штуцере пальцем.
• 5. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до прекращения вытекания топлива через штуцер.
• 6. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т.

Для большей точности рекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый угол опережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного в формуляре дизеля, его регулируют поворотом шайбы топливного насоса на распределительном валу.

При этом выполняют следующие действия:

• 1. Отмечают рисками положение кулачковой шайбы относительно фланца втулки
• 2. Отвёртывают стяжные болты или гайку крепления и выводят кулачковую шайбу из зацепления с зубцами втулки.
• 3. Поворачивают шайбу на нужную величину и вводят в зацепление с зубцами втулки. Для увеличения угла опережения кулачковая шайба смещается по направлению вращения распределительного вала, а для уменьшения – против направления его вращения. Изменение положения кулачковой шайбы на 2 мм (один зубец) вызывает изменение угла опережения подачи топлива на 3 – 5 ° и максимального давления цикла на 0,4-0,6 МПа (4-6 кгс/см 2 ).

При определении угла опережения подачи топлива многоплунжерным насосом выполняют следующие действия:

• 1. Отсоединяют топливную трубку от первой секции насоса.
• 2. Устанавливают на штуцер первой секции топливного насоса моментоскоп.
• 3. Ставят рейку топливного насоса на полную подачу топлива.
• 4. Прокачивают топливный насос вручную до полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.
• 5. Сжимая резиновую трубку, выдавливают из стеклянной трубки топливо до половины её длины.
• 6. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот момент будет соответствовать началу подачи топлива.
• 7. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т. Если маховик не разбит на градусы, измеряют длину дуги маховика от метки в.м.т. данного цилиндра до неподвижной стрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по той же формуле, что и для односекционного насоса.

При отсутствии моментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить тем же образом, который был представлен ранее.

Для большей точности рекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый угол опережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного в формуляре дизеля, его регулируют поворотом на определённый угол топливораспределительного вала.

При этом выполняют следующие действия:

• 1. Отвёртывают стяжные болты, проходящие через овальные отверстия ведущего фланца.
• 2. Поворачивают ведомый фланец относительно привода на несколько делений по направлению вращения распределительного вала или наоборот. Совпадение риски на ведущем фланце с центральной риской на ведомом фланце соответствует заданному углу опережения подачи, установленному заводом-изготовителем. При повороте фланца на одно деление угол опережения изменяется на указанное в формуляре значение (напр. для двигателя 3 Д 6 – на 6° ).
• 3. Зажимают стяжные болты.

В отдельных случаях, для насосов с большим износом плунжерных пар, угол опережения подачи топлива проверяют по началу впрыска топлива форсункой, работающей в паре с проверяемым насосом. При такой проверке углы опережения подачи топлива получаются на 20-25 % меньше указанных в формуляре дизеля.

Сгорание топлива в дизеле

Задержка самовоспламенения.

Впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется не сразу. Сначала частички его испаряются, перемешиваются с воздухом и смесь нагревается до температуры самовоспламенения. Процесс этот сложный, многосторонний. Следовательно, после впрыска частичек топлива в цилиндр происходит задержка воспламенения вызванная физическими и химическими подготовительными процессами. Время, прошедшее от момента попадания частичек в цилиндр до начала горения называется периодом задержки самовоспламенения.

Период задержки самовоспламенения составляет 0,001-0,005 с. Если предполагать, что двигатель работает с частотой вращения 750 об./мин., то его коленвал поворачивается на 1º примерно за 0,002 с., значит за период задержки самовоспламенения кривошип повернётся на угол от 5 до 25º.

Это обстоятельство вынуждает делать впрыск топлива с опережением, т.е. до того как кривошип поршень придёт в ВМТ.

Угол, на который кривошип не доходит до ВМТ, в момент начала впрыска топлива называется – Углом опережения подачи топлива– это важнейший параметр регулировки двигателя у судовых дизелей он составляет 15-33º.

Протекание процесса сгорания.

d – точка начала подачи топлива;

@ – угол опережения подачи топлива;

@_i – угол поворота коленвала за период задержки воспламенения или (период задержки воспламенения).

с – точка начала горения за период задержки воспламенения (угол @_i) в цилиндр поступило какое-то количество топлива, составляющее обычно 15-50% от цикловой подачи, т.е. от дозы, впрыскиваемой за цикл.

Топливо воспламеняется следовательно температура и давление резко возрастают участок (сz). Топливо поступающее в цилиндр по окончании задержки спокойно сгорает, попадая так сказать в огненную среду.

Поршень в это время движется вниз объём над ним увеличивается и давление существенно не меняется участок (z₁, z).

(z – z) – участок показывает процесс расширения (топливо на этом участке догорает).

Участок (сz´) характерен интенсивным нарастанием давления от Рс до Рz. Если скорость нарастания будет больше чем 400-600 кПа/ град. П.К.В. (4-6 кгс/см 2 ),то нагрузка на поршень будет ударной, в цилиндре возникнет стук, такая работа двигателя называется жёсткой. Жёсткая работа крайне вредна и влияет на износ подшипников, вызывает деформацию и поломку поршневых колец.

Жёсткость работы двигателя зависит от скорости нарастания давления после самовоспламенения, а эта скорость – от количества топлива, поступившего в цилиндр за период задержки самовоспламенения. Короче жёсткость работы дизеля зависит от величины периода задержки самовоспламенения: чем он больше, тем жестче будет работа дизеля.

Значит, для обеспечения мягкой работы дизеля следует стремиться к уменьшению периода задержки самовоспламенения (регулировка – установить раньше угол – опережения подачи топлива).

Уменьшению периода задержки самовоспламенения способствует повышение температуры сжатого в цилиндре воздуха. Холодный дизель работает со «стуками» в цилиндре, после нагрева «стуки» исчезают.

Мягкая работа двигателя возможна при хорошей плотности поршня в цилиндре, при заданной степени сжатия и при поддержании двигателя в тёплом – горячем состоянии.

Жёсткая работа дизеля возможна при зависании иглы распылителя (форсунка) – низкое качество распыления.

Жёсткость работы дизеля зависит от самовоспламеняемости топлива – это качество характеризуется цетановым числом. Его определяют сравнением самовоспламеняемости исследуемого топлива и двух эталонных углеводородов:первый имеет минимальный период задержки самовоспламенения, второй значительный. (Сравнение производят на специальном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия). Сначала определяют степень сжатия при которой исследуемое топлива самовоспламеняется при положении поршня строго в ВМТ.

Затем подбирают эквивалетную смесь цетана и альфаметилнафталина, т.е. такую, которая при том же угле опережения подачи топлива и при той же степени сжатия самовоспламеняется при положении поршня в В.М.Т.

Цетановым числом топливаназывается процентное содержание цетана в такой его смеси с альфаметилнафталином, которая эквивалентна топливу по воспламеняемости.Если, например в эквивалентной смеси цетана содержится 45%, а альфаметилнафталина 55%, то цетановым числом топлива будет 45.

Достаточно мягкая работа быстроходных дизелей при цетановом числе 45. тихоходные могут работать при цетановом числе ниже 40.

Повышение цетанового числа сверх 55, вызывает уменьшение полноты сгорания топлива. Черезмерное сокращение периода задержки самовоспламенения приводит к вялому протеканию процесса сгорания, что снижает КПД.

Угол опережения впрыска и угол опережения подачи топлива

Топливо в двигателе сгорает не мгновенно. У дизельного двигателя наилучшие мощностные и экономические показатели работы, если топливо сгорает при нахождении поршня около верхней мертвой точки.

Чтобы обеспечить выполнение этого требования, нужно чтобы угол опережения впрыска топлива подавал его с опережением, до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

Величину опережения подачи топлива в дизельном двигателе, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, называют углом опережения впрыска.

У каждого дизельного двигателя, для главного режима работы, определенный угол опережения впрыска. При изменении угла опережения, снижаются мощностные и экономические показатели дизеля.

Величина угла опережения впрыска зависит от:

• давления впрыска
• химического состава топлива
• температуры воздуха в конце такта сжатия
• числа оборотов коленчатого вала дизеля
• количества подаваемого топлива.

Оптимальные условия сгорания

Если впрыскивать топливо в цилиндр слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха недостаточно высока, топливо будет плохо испаряться и часть его до самовоспламенения успеет осесть на стенках камеры. В этом случае горючее сгорает частично и работа дизеля ухудшается. Кроме того, из-за начавшегося сгорания топлива повышается давление газов в камере, которые будут противодействовать движению поршня, до прихода в верхнюю мертвую точку.

Работа дизеля ухудшается также и при слишком позднем впрыске. Топливо в этом случае сгорает при такте расширения, когда скорость сгорания понижается, а поверхность соприкосновения горячих газов со стенками цилиндра увеличивается. В этом случае много тепла будет отдано в охлаждающую воду и выброшено с отработавшими газами.

Чтобы форсунка впрыскивала с требуемым опережением, топливному насосу необходимо подавать горючее еще раньше, так как от момента начала подачи топлива насосом до впрыска из форсунки проходит некоторое время.

Угол, на который повернется коленчатый вал от положения, соответствующего началу подачи топлива насосом, до положения, при котором поршень придет в верхнюю мертвую точку, называют углом опережения подачи.

Угол опережения подачи топлива, больше угла опережения впрыска.
В конструкции топливного насоса или его привода предусматривается устройство, позволяющее изменять угол опережения подачи топлива.

Для каждого типа дизеля в зависимости от режимов работы, существуют подходящие значения угла опережения подачи топлива.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Угол – опережение – подача – топливо

При повороте кулачкового вала в направлении его вращения при работе двигателя угол опережения подачи топлива увеличивается, а при повороте этого вала в обратном направлении указанный угол уменьшается. В процессе работы двигателя кулачковый вал повертывается автоматически – центробежной муфтой опережения впрыскивания топлива. Насое начинает подавать топливо в цилиндр еще тогда, когда кривошип коленчатого вала не доходит на некоторый угол до ВМТ. Этот угол называют углом начала подачи топлива или углом опережения подачи топлива насосом. Форсунка позднее насоса начинает подавать топливо в цилиндр двигателя вследствие некоторого расширения топливопроводов, незначительной сжимаемости топлива и небольших его утечек в насосе и форсунке. [31]

Топливный насос высокого давления регулируют на специальном стенде типа СДТА ( рис – 47) – На стенде проверяют начало подачи топлива секциям насоса, а также величину и равномерность подачи. Проверенный и отрегулированный насос высокого давления устанавливают на двигателе, после чего регулируют угол опережения подачи топлива и обороты холостого хода. [33]

Состояние двигателя характеризуется прежде всего его мощностными и топливными показателями. Отклонение от нормативных значений основных параметров двигателя, а также затруднения с запуском двигателя вызывают необходимость проверки в первую очередь систем питания по параметрам: дымность выпускных газов, течь топлива, равномерность нагрева форсунок, угол опережения подачи топлива , давление топлива в различных участках системы, расход топлива, состав отработанных газов. Состояние кривошишю-шатушюго и газораспределительного механизмов проверяют по акустическим параметрам ( шумам и стукам), по анализу моторных масел, по компрессии, по давлению масла в главной масляной магистрали. [34]

Каждый вал служит для привода топливных насосов своего ряда. Кулачковые шайбы топливных насосов симметричного профиля, съемные. Установленный на дизеле механизм позволяет изменять угол опережения подачи топлива . [35]

Если при установке по меткам проверяемый угол опережения впрыска топлива не соответствует требуемому, шлицевой фланец поворачивают, изменяя его положение относительно шестерни. При совмещении соседней пары отверстий шлицевой фланец поворачивается на ГЗО, что соответствует изменению угла опережения подачи топлива на 3 по углу поворота коленчатого вала. При повороте фланца по часовой стрелке угол опережения подачи топлива увеличивается, против часовой стрелки – уменьшается. [37]

Однако после сборки и пуска дизеля все же требуется дополнительная подрегулировка при реостатных испытаниях тепловоза или на стенде для испытания дизелей. Поэтому при сборке дизеля устанавливают фазы газораспределения, угол опережения подачи топлива , а при испытаниях регулируют частоту вращения коленчатого вала двигателя, равномерность распределения нагрузки по цилиндрам и устанавливают упоры ограничения подачи топлива. [38]

Угол, определяющий момент начала подачи топлива, называется углом опережения подачи топлива. Он зависит от конструкции двигателя, числа оборотов и профиля топливного кулачка. Так как в более быстроходных двигателях процессы совершаются быстрее, то угол опережения подачи топлива здесь больше, чем у тихоходных двигателей. [39]

По давлению вспышки определяют, правильно ли установлен угол опережения подачи топлива, а следовательно, и как протекает рабочий процесс в проверяемом цилиндре. Давление вспышки по цилиндрам дизеля проверяют после выемки и ремонта или замены поршней, а также при замене топливных насосов, когда может измениться угол опережения подачи топлива . [40]

При втором техническом уходе выпол няют все работы в объеме ежедневного технического осмотра и первого технического ухода и, кроме того, сливают отстой из топливного бака, промывают топливный бак и трубопроводы; проверяют состояние зарядного генератора, реле-регулятора и пускового реле стартера. У нового или отремонтированного дизеля при первом проведении второго технического ухода проверяют затяжку стяжных и сшивных шпилек головок блока и зажимов регулировочных втулок распределительных валов. При снижении мощности дизеля, затруднительном пуске, повышенных вибрациях, необычном стуке, неустойчивых минимальных холостых оборотах, повышенной дымности выпуска проверяют газораспределение, угол опережения подачи топлива топливным насосом, давление и качество распыла топлива форсунками. [41]

На дизеле Д50 правильность установки угла опережения подачи топлива при выпуске тепловоза из капитального ремонта проверяют по меткам, нанесенным на валоповоротном диске коленчатого вала и на смотровом окне секции топливного насоса. Для этого проворачивают коленчатый вал по ходу дизеля, совмещая метку валоповоротно-го механизма соответствующего цилиндра с риской указателя на корпусе масляного насоса. В окне проверяемой секции топливного насоса должны совпасть метка на корпусе секции и средняя риска на стакане пружины плунжера. При несовпадении меток угол опережения подачи топлива данной секции насоса регулируют регулировочным винтом толкателя. [43]

Отъединяют вал наполнения топливного насоса ог регулятора частоты вращения и выдвигают рейки секций на максимальную подачу. Выжимают резинкой топливо из стеклянной трубки моментоскопа с таким расчетом, чтобы трубка была заполнена топливом примерно наполовину. Медленно вращая коленчатый вал по ходу, определяют момент начала движения топлива в стеклянной трубке, в этот момент прекращают проворачивать коленчатый вал. По делениям на градуированном диске определяют угол опережения подачи топлива . Для контроля коленчатый вал проворачивают против хода на V4 оборота и затем снова по ходу определяют момент начала движения топлива в стеклянной трубке. [44]

Необходимо помнить, что нельзя нарушать угол опережения подачи топлива насосом как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. В обоих случаях снижается мощность двигателя и возрастает износ его деталей. При изменении угла с 20 ( нормальный для дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) до 28 ( ранняя подача топлива) жесткость работы двигателя возрастает в 1 5 – 2 5 раза, а износ цилиндров – почти в 2 5 раза. Поэтому нужно своевременно проверять и, если необходимо, регулировать угол опережения подачи топлива насосом. [45]