НОВОСТИ    КНИГИ    КАРТА САЙТОВ    ССЫЛКИ    О САЙТЕ   






предыдущая главасодержаниеследующая глава

Подогреватели, работающие на дизельном топливе

Предпусковые подогреватели автомобильных двигателей, работающие на дизельном топливе, имеют по сравнению с бензиновыми подогревателями ряд конструктивных особенностей. Эти особенности в первую очередь связаны с различиями физических свойств дизельного топлива и бензина.

Дизельное топливо в отличие от бензина менее летуче и более вязко. Его вязкость значительно возрастает при отрицательных температурах и к тому же возможно выпадение из него парафинов. В силу этих свойств преодолеть силы поверхностного натяжения, распылить и обеспечить получение однородной смеси дизельного топлива с воздухом во всем объеме горелки при подаче по аналогии с бензиновыми подогревателями, т. е. самотеком, практически невозможно.

Создание же неоднородной смеси в горелке подогревателя приводит к недожогу топлива, вызывающему образование в отработавших газах подогревателя продуктов неполного сгорания, вследствие чего топливо догорает на выходе из подогревателя. Это вызывает уменьшение теплопроизводительности и КПД подогревателя. Продукты неполного сгорания топлива в виде нагара, имеющего низкий коэффициент теплопроводности, интенсивно скапливаясь на внутренних поверхностях горелки и стенках теплообменника, нарушают нормальное протекание процесса горения и ухудшают теплообмен между горячими газами и теплоносителем. В результате резко снижается срок службы подогревателя или требуется периодическое техническое обслуживание его с целью очистки внутренних поверхностей от нагара. В противном случае эффективность подогревателя значительно снижается. Догорание частиц топлива и его паров на выходе из подогревателя при использовании отработавших газов подогревателя для обогрева масла в двигателе автомобиля повышает пожарную опасность и может вызвать локальный перегрев масла в картере двигателя.

Таким образом, предпусковые подогреватели, работающие на дизельном топливе, должны иметь конструктивные элементы, обеспечивающие качественное его распыливание.

К особенностям современных дизельных подогревателей следует отнести применение на них в подавляющем большинстве принудительного способа циркуляции теплоносителя в период предпускового прогрева двигателя. Это объясняется тем, что дизельные автомобильные двигатели имеют большую металлоемкость по сравнению с карбюраторными двигателями.

Исследования ряда двигателей показали, что для обеспечения равномерного предпускового разогрева их в относительно короткое время, отводимое на подготовку двигателя к принятию нагрузки, термосифонная циркуляция недостаточна, а потому целесообразно применять принудительную циркуляцию теплоносителя, обеспечивающую лучший разогрев подшипников коленчатого вала и необходимое снижение момента сопротивления вращению его в период пуска.

Имеется еще ряд конструктивных особенностей, отличающих дизельные подогреватели от бензиновых. В целом же они близки по конструкции и могут быть унифицированы по основному узлу - теплообменнику.

Устройство отечественных дизельных подогревателей. В настоящее время выпускается ряд дизельных подогревателей типа ПЖД (подогреватель жидкости, дизельный), устанавливаемых на автомобили МАЗ, КрАЗ, МоАЗ, БелАЗ.

Для автомобилей МАЗ, КрАЗ, МоАЗ применяется подогреватель ПЖД-44, для БелАЗ - ПЖД-70, для КамАЗ - ПЖД-30.

Подогреватели ПЖД-44 и ПЖД-70 различаются в основном по теплопроизводительности, близки по конструкции и унифицированы по основным узлам.

Предпусковой подогреватель ПЖД-30 двигателей автомобилей КамАЗ аналогичен по конструкции двум первым, но имеет ряд более совершенных узлов, в значительной мере устраняющих недостатки, присущие им.

Все дизельные подогреватели, выпускаемые у нас в настоящее время, имеют жидкостные теплообменники. Дизельные воздушные подогреватели для автомобилей отечественной промышленностью не выпускаются.

Современные серийно выпускаемые дизельные подогреватели состоят из следующих основных узлов: котла подогревателя, насосного агрегата, электромагнитного топливного клапана, пульта управления. Подогреватели типа ПЖД-30, кроме вышеназванных узлов, имеют в конструкции дополнительно: источник высокого напряжения, электронагреватели топлива. В конструкции и компоновке общих для дизельных подогревателей узлов также имеется ряд различий.

Котел подогревателя состоит из теплообменника и горелки. В отличие от бензиновых подогревателей горелки дизельных подогревателей только съемные. Это дает возможность периодически или по мере необходимости очищать внутренние поверхности горелки и газохода теплообменника подогревателя от нагара, а также более четко контролировать в производстве качество горелки, являющейся основной частью дизельного подогревателя.

Теплообменник дизельного подогревателя конструктивно практически не отличается от теплообменника бензинового подогревателя, т. е. имеет две соединенные между собой цилиндрические рубашки и газоход с поворотом на 180°.

Горелка дизельного подогревателя в силу ряда особенностей, рассмотренных ранее, отличается по принципу протекания процессов смесеобразования и сгорания топлива и соответственно по конструкции от горелки бензинового подогревателя и приближается по конструкции и принципу действия, скорее, к камерам сгорания газотурбинных двигателей.

Для обеспечения достаточно полного сгорания дизельного топлива, определяющего в конечном итоге эффективность и долговечность подогревателя, для обеспечения надежности приведения в условиях отрицательных температур необходимо, чтобы выполнялись:

определенное количественное соотношение подаваемого на сгорание топлива и воздуха;

образование однородной смеси по всему объему горелки;

устойчивое воспламенение смеси.

Количество подаваемого на сгорание топлива для обеспечения требуемой теплопроизводительности устанавливается на основе приближенного расчета и уточняется экспериментальной проверкой.

На основе опыта исследований подогревателей типа ПЖД установлено, что средняя величина коэффициента избытка воздуха, при которой обеспечиваются оптимальные условия работы подогревателя, лежит в пределах 1,2-1,5.

С уменьшением значения коэффициента избытка воздуха длина факела в котле подогревателя возрастает и догорание топлива происходит по всей длине газохода подогревателя и даже за его пределами. При этом, хотя температура в зоне горения несколько возрастает, теплопроизводительность подогревателя снижается, так как не обеспечивается полное сгорание всего подаваемого топлива в зоне теплообменника. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает температуру сгорания, что также снижает теплопроизводительность подогревателя.

Существенное значение на протекание процесса сгорания топлива оказывает распределение воздуха по объему горелки и соответственно значение коэффициента избытка воздуха в различных поясах горелки. Последнее обстоятельство определяется конструкцией горелки подогревателя.

Для примера рассмотрим устройство дизельного подогревателя ПЖД-44 (рис. 8). В передней части котла подогревателя с помощью фланца и болтов устанавливается горелка, представляющая собой два цилиндра, установленные один в другой. Внутренний цилиндр 12 имеет отверстия, наружный цилиндр 13 отверстий не имеет. В передней части горелки между наружным и внутренним донышками цилиндров устанавливается неподвижный многолопаточный центростремительный завихритель 11. В выходной части горелки имеется сужение в виде сопла.

Рис. 8. Устройство подогревателя ПЖД-44: 1 - топливный шестеренчатый насос; 2 - электродвигатель насосного агрегата; 3 - вентилятор; 4 - жидкостный насос; 5 - всасывающий патрубок жидкостного насоса; 6 - свеча накаливания; 7 и 9 - топливопроводы; 8 - электромагнитный топливный клапан; 10 - форсунка; 11 - завихритель; 12 - внутренний цилиндр горелки; 13 - наружный цилиндр горелки; 14 - патрубок выхода нагретой жидкости; 15 - прямой газоход; 16 - наружная жидкостная рубашка; 17 - внутренняя жидкостная рубашка; 18 - обратный газоход; 19 - патрубок подвода жидкости в теплообменник котла; 20 - сливной краник; 21 - газоотводящий патрубок; 22 - дренажная трубка; А - нагретая жидкость в двигатель; Б - отработавшие газы к масляному картеру двигателя; В - жидкость от двигателя; Г - жидкость от насоса в котел подогревателя
Рис. 8. Устройство подогревателя ПЖД-44: 1 - топливный шестеренчатый насос; 2 - электродвигатель насосного агрегата; 3 - вентилятор; 4 - жидкостный насос; 5 - всасывающий патрубок жидкостного насоса; 6 - свеча накаливания; 7 и 9 - топливопроводы; 8 - электромагнитный топливный клапан; 10 - форсунка; 11 - завихритель; 12 - внутренний цилиндр горелки; 13 - наружный цилиндр горелки; 14 - патрубок выхода нагретой жидкости; 15 - прямой газоход; 16 - наружная жидкостная рубашка; 17 - внутренняя жидкостная рубашка; 18 - обратный газоход; 19 - патрубок подвода жидкости в теплообменник котла; 20 - сливной краник; 21 - газоотводящий патрубок; 22 - дренажная трубка; А - нагретая жидкость в двигатель; Б - отработавшие газы к масляному картеру двигателя; В - жидкость от двигателя; Г - жидкость от насоса в котел подогревателя

Воздух от вентилятора 3 подогревателя подводится к горелке тангенциально. Вследствие такого подвода он получает закрутку и далее разбивается на два потока: первичный и вторичный. Первичный поток подается в зону сгорания через завихритель 11, вторичный проходит в кольцевую полость, образуемую внутренним и наружным цилиндрами, и через отверстия во внутреннем цилиндре попадает в зону сгорания.

Неподвижный завихритель дополнительно турбулизует первичный поток воздуха, получившего предварительную закрутку в результате тангенциального подвода к горелке. Распыленное форсункой топливо подается в поток интенсивно движущегося воздуха и смешивается с ним, образуя по всему объему горелки относительно однородную смесь, которая в период приведения подогревателя в действие (розжиг) воспламеняется от свечи накаливания. Но так как для воспламенения дизельного топлива при отрицательных температурах требуется большое количество тепла, то поверхность нагрева свечи накаливания дизельного подогревателя и ток, потребляемый свечой, соответственно больше, чем у бензиновых подогревателей. После приведения подогревателя в действие свечу отключают. Дальнейшее воспламенение осуществляется за счет нагрева внутренних поверхностей горелки и непрерывности потока пламени. Кроме того, надежность воспламенения смеси в горелках дизельных подогревателей повышается вследствие наличия такой структуры газового потока в горелке, при которой имеет место область пониженного давления вдоль оси горелки по направлению к форсунке. В результате часть газового потока с высокой температурой возвращается к форсунке, что способствует воспламенению новых порций смеси.

Вторичный поток воздуха, проходя через отверстия во внутреннем цилиндре, проникает в поток горящих газов, смешивается с ними и частицами не полностью сгоревшего топлива и способствует полному догоранию топлива. Обдув внутреннего цилиндра холодным воздухом позволяет снизить его температуру и предотвратить преждевременное прогорание в результате перегрева.

Котел предпускового подогревателя ПЖД-30 (рис. 9) несколько отличается от котлов других дизельных подогревателей конструкцией горелки. К основным конструктивным особенностям, отличающим горелку этого подогревателя от других серийных дизельных подогревателей, следует отнести следующее:

подвод воздуха от вентилятора осуществляется в направлении, перпендикулярном к продольной оси горелки, вместо тангенциального подвода;

центростремительный завихритель заменен на осевой с профилированными винтовыми лопатками;

изменено количество, размер и расположение отверстий во внутреннем цилиндре;

применен электроискровой розжиг вместо розжига свечой накаливания.

Рис. 9. Котел подогревателя ПЖД-30: 1 - электронагреватель топлива; 2 - электромагнитный топливный клапан; 3 - патрубок отвода нагретой жидкости; 4 - искровая свеча; 5 - штуцер подвода топлива к нагревателю в теплообменнике; 6 - патрубок отвода отработавших газов; 7 - топливный фильтр; 8 - жидкостная полость котла; 9 - обратный газоход; 10 - прямой газоход; 11 - горелка; 12 - форсунка; 13 - воздушный патрубок; 14 - нагреватель топлива в теплообменнике; 15 - патрубок подвода жидкости в котел
Рис. 9. Котел подогревателя ПЖД-30: 1 - электронагреватель топлива; 2 - электромагнитный топливный клапан; 3 - патрубок отвода нагретой жидкости; 4 - искровая свеча; 5 - штуцер подвода топлива к нагревателю в теплообменнике; 6 - патрубок отвода отработавших газов; 7 - топливный фильтр; 8 - жидкостная полость котла; 9 - обратный газоход; 10 - прямой газоход; 11 - горелка; 12 - форсунка; 13 - воздушный патрубок; 14 - нагреватель топлива в теплообменнике; 15 - патрубок подвода жидкости в котел

Отказ от традиционного для горелок дизельных подогревателей тангенционального подвода воздуха позволяет снизить величину аэродинамического сопротивления воздуха на входе в горелку и соответственно потери расхода воздуха.

Замена центростремительного завихрителя на осевой позволяет создать более оптимальную структуру потока воздуха в горелке, обеспечить обдув торца форсунки и внутренней поверхности свечи для уменьшения нагарообразования на ее поверхности. Применение искрового розжига вместо розжига с использованием свечи накаливания позволяет получить ряд преимуществ в конструкции подогревателя: снизить величину потребляемого тока на пуск подогревателя, сократить время на пуск, повысить надежность воспламенения топлива и долговечность запального устройства топлива.

Ток, потребляемый свечой накаливания выпускаемых дизельных подогревателей, равен 42-45 А. Ток, потребляемый электроискровой свечой, совместно с высоковольтным источником составляет не более 5 А. Время на приведение в действие дизельного подогревателя свечой накаливания при отрицательных температурах составляет от 60 до 120 с. Время пуска подогревателя электроискровой свечой практически мгновенное. Максимально это время не превышает 15 с, в противном случае имеет место нарушение в работе какой-нибудь из систем подогревателя.

При этом следует отметить, что общее время на приведение подогревателя в действие с помощью электроискровой свечи и ток, потребляемый на розжиг при температурах ниже 30°С, несколько увеличиваются за счет использования в сочетании с электроискровым розжигом электронагревателя топлива. Ток, потребляемый электронагревателем топлива, составляет порядка 12 А, а время включения его не превышает 60 с. Эти величины значительно меньше, чем при розжиге со свечой накаливания. К тому же электронагреватель, кроме подогрева топлива, обеспечивает подогрев корпуса электромагнитного топливного клапана и фильтров тонкой очистки, предотвращая возможное перекрытие проходных сечений топлива парафином или льдом. При температуре выше -30°С возможен пуск подогревателя без использования электронагревателя топлива и соответственно резкое снижение потребления электроэнергии аккумуляторных батарей. Свеча накаливания, обладая достаточной надежностью в отношении розжига подогревателя, имеет недостаточную долговечность из-за наличия открытой спирали, длительно работающей в зоне с высокой температурой. В результате нередки случаи перегорания спирали свечи, что вынуждает в комплект запасных частей включать запасную свечу. Искровая свеча менее подвержена действию высокой температуры, но она более чувствительна к нагарообразованию на поверхности. Если периодически очищать ее от нагара, то одной свечи достаточно на весь срок службы подогревателя.

Искровая свеча подогревателя ПЖД-30 (рис. 10) отличается от обычной автомобильной свечи зажигания боковым электродом, роль которого выполняет наружный экран с фасонными двухъярусными отверстиями и увеличенной общей длиной.

Рис. 10. Искровая свеча дизельных подогревателей: 1 - изолятор; 2 - центральный электрод; 3 - экран
Рис. 10. Искровая свеча дизельных подогревателей: 1 - изолятор; 2 - центральный электрод; 3 - экран

Применение свечи с постоянным местом искрового разряда (между центральными и боковыми электродами) на горелках предпусковых подогревателей себя не оправдало из-за быстрого перекрытия нагаром искрового промежутка, приводящего к отсутствию искрообразования или разряду по внешнему контуру свечи.

Наличие экрана вокруг центрального электрода дает возможность получать искровой разряд в любой части окружности экрана, повышая этим надежность свечи в условиях работы в зоне повышенного нагарообразования.

Увеличение общей длины свечи подогревателя диктуется необходимостью обеспечения установки свечи на горелке таким образом, чтобы зона искрового разряда находилась обязательно в зоне распыла топлива форсункой. В противном случае розжиг подогревателя будет затруднен или невозможен.

Искровая свеча подогревателя работает в сочетании с источником высокого напряжения постоянного тока ТК-107, представляющего собой индукционную катушку с транзисторным коммутатором, которые обеспечивают создание высокого напряжения (18 кВ) и частоту следования импульсов высокого напряжения 250 Гц.

Форсунка. Существенное влияние на процессы смесеобразования, воспламенения и сгорания дизельного топлива в горелке подогревателя оказывает качество распыла топлива форсункой, которое характеризуется углом распыла, равномерностью распределения частиц топлива по объему конуса распыливаемого топлива, величиной частиц топлива и их дальнобойностью.

Исследованиями установлено, что в горелках предпусковых подогревателей целесообразно получать короткий факел пламени, чтобы основная масса распыленного топлива сгорала в зоне горелки или в непосредственной близости от нее. Получение короткого факела пламени достигается, помимо выполнения соответствующей конструкции горелки подогревателя, созданием определенных условий распыла топлива.

Для создания благоприятных условий смесеобразования необходимо, чтобы поверхность соприкосновения топлива с воздухом была наибольшей, а это получается при достаточно большом (не менее 60°) угле распыла топлива. Угол распыла топлива в значительной мере определяет и надежность розжига подогревателя (особенно при наличии искровой свечи). При уменьшении угла распыла возможно несовпадание конуса распыливаемого топлива с зоной искрового разряда запального устройства и отказы в розжиге подогревателя.

На работоспособность и долговечность горелки подогревателя оказывает влияние также равномерность распределения топлива по конусу распыла. При равномерном распыливании обеспечиваются условия для создания однородной смеси во всем объеме горелки, соответственно быстрое сгорание смеси без образования локальных зон повышенного нагарообразования или зон повышенной температуры. Известно, что скорость сгорания капли топлива зависит от скорости ее испарения, поэтому необходимо, чтобы отношение поверхности капли распыленного топлива к ее объему (шло по возможности большим. Поскольку это отношение обратно пропорционально радиусу капли топлива, необходимо добиваться максимально возможного количественного дробления всего подаваемого на сгорание топлива с наименьшей величиной капель.

Дальнобойность струй топлива увеличивает длину факела и, способствует неоднородности смеси по объему горелки, поэтому дальнобойность струй в форсунках предпусковых подогревателей относительно небольшая.

Для выполнения всех перечисленных требований в предпусковых дизельных подогревателях отечественной конструкции используется метод подачи топлива в горелку под давлением и распыл его с помощью форсунки центробежного типа. Давление топлива создается специальным насосом подогревателя. На современных предпусковых дизельных подогревателях получили распространение шестеренчатые насосы, обеспечивающие непрерывную подачу топлива к форсунке. Иногда в предпусковых подогревателях используются плунжерные насосы, но они требуют устройств, устраняющих пульсацию топлива, и имеют более сложную конструкцию, что и ограничивает область их применения.

Распыл топлива форсункой центробежного типа основан на сообщении топливу перед соплом тангенциального направления движения, что достигается применением в форсунке вихревой камеры. Топливо под давлением с высокой скоростью по касательной входит в цилиндрическую полость вихревой камеры. Вследствие наличия тангенциональной составляющей скорости топливо из сопла форсунки вытекает в виде туманообразного конуба.

Форсунка серийных дизельных подогревателей ПЖД-44 показана на рис. 11. Конструкция форсунки подогревателя ПЖД-70 аналогична конструкции форсунки подогревателя ПЖД-44, за исключением некоторых конструктивных отличий. Ее корпус ввертывается в корпус электромагнитного клапана подогревателя, а корпус форсунки подогревателя ПЖД-44 - в специальный штуцер, который, в свою очередь, устанавливается на резьбе в донышке горелки подогревателя. В обоих корпусах предусмотрено сопло сечением 0,4-0,5 мм. Наличие отверстия малого Диаметра в корпусной детали, а также необходимость обеспечения его строгой соосности делают конструкцию нетехнологичной. На последних образцах подогревателей типа ПЖД-44 введена дополнительная пластинка с отверстием, выполняющим роль сопла, что позволяет несколько снизить требования на изготовление корпуса. Для предотвращения подтекания топлива из сопла форсунки внутренний торец корпуса и торец вихревой камеры должны плотно прилегать друг к другу, что достигается соответствующей обработкой этих деталей и затяжкой прижимного винта при сборке форсунки. В процессе эксплуатации камера пригорает к корпусу форсунки, что создает определенные трудности при разборке форсунки для промывки и является недостатком конструкции форсунок такого типа.

Рис. 11. Форсунка подогревателей типа ПЖД-44: 1 - корпус форсунки; 2 - камера; 3 - прокладка; 4 - нажимный винт; 5 - штуцер; 6 - прокладка фильтра; 7 - фильтр; 8 - прокладка корпуса фильтра; 9 - пружина; 10 - корпус фильтра
Рис. 11. Форсунка подогревателей типа ПЖД-44: 1 - корпус форсунки; 2 - камера; 3 - прокладка; 4 - нажимный винт; 5 - штуцер; 6 - прокладка фильтра; 7 - фильтр; 8 - прокладка корпуса фильтра; 9 - пружина; 10 - корпус фильтра

Фильтр тонкой очистки топлива используется от насоса-форсунки дизельных двигателей ЯМЗ-206. На форсунке подогревателя ПЖД-70 фильтр крепится специальным винтом, а на форсунке подогревателя ПЖД-44 устанавливается в специальном корпусе и прижимается пружиной.

Форсунка подогревателя ПЖД-30 (рис. 12) отличается по конструкции от форсунок других серийных подогревателей.

Рис. 12. Форсунка подогревателя ПЖД-30: 1 - корпус форсунки; 2 - прокладка распылителя; 3 - вихревая камера-распылитель; 4 - проставка; 5 - винт; 6 - винт крепления фильтра; 7 - фильтр; 8 - шайба
Рис. 12. Форсунка подогревателя ПЖД-30: 1 - корпус форсунки; 2 - прокладка распылителя; 3 - вихревая камера-распылитель; 4 - проставка; 5 - винт; 6 - винт крепления фильтра; 7 - фильтр; 8 - шайба

У этой форсунки улучшенное качество распыла топлива, снижена зависимость качества распыла от вязкости топлива, повышена технологичность ее изготовления. Достигается это введением специальной конструкции вихревой камеры-распылителя 3 в виде пластинки с тангенциальными каналами. Камера через проставку 4 прижимается винтом 5 к корпусу 1 форсунки. Уплотнение между форсункой и вихревой камерой обеспечивается прокладкой 2. Такая конструкция форсунки более удобна в эксплуатации, так как дает возможность обеспечивать ее легкую разборку и сборку. Ввертывается форсунка по аналогии с форсункой подогревателя ПЖД-70 в корпус электромагнитного клапана подогревателя.

Стендовые и эксплуатационные испытания показали, что форсунка подогревателя ПЖД-30 обеспечивает более качественный распыл, менее склонна к засорениям и закоксованиям.

Подогрев топлива. Опыт эксплуатации предпусковых подогревателей, работающих на дизельном топливе, показал, что при низких отрицательных температурах из-за повышения вязкости дизельного топлива невозможно обеспечить требуемое качество его распыла. В результате снижается надежность пуска подогревателя, так как из-за уменьшения угла распыла топлива запальное устройство может оказаться вне зоны его распыла. Величина частиц распыленного холодного топлива увеличивается. Это, в свою очередь, затрудняет розжиг подогревателя, а при его работе в результате некачественного смесеобразования и соответственно неполного сгорания интенсивно образуется нагар.

С целью устранения отрицательного влияния повышенной вязкости топлива на работоспособность и надежность подогревателя в конструкции последних и перспективных подогревателей предусматриваются нагреватели топлива (пусковой электронагреватель, трубчатый нагреватель).

Пусковой электронагреватель обеспечивает подогрев небольшой порции топлива перед пуском подогревателя. Подогретое топливо дает возможность обеспечить качественный распыл его форсункой в период пуска подогревателя, предовращая отказы в розжиге из-за значительного повышения вязкости топлива при отрицательных температурах. Конструкция пускового электронагревателя топлива будет рассмотрена далее.

Трубчатый нагреватель топлива обеспечивает подогрев топлива в период работы подогревателя и устанавливается в обратный газоход теплообменника подогревателя (см. рис. 9). Подогрев топлива, подаваемого на сгорание в горелку, осуществляется за счет использования тепла отработавших газов подогревателя. Топливо к нагревателю подводится от насоса подогревателя и отводится к электромагнитному клапану. Вследствие наличия высокой температуры отработавших газов подогревателя топливо, выходящее из нагревателя, имеет всегда положительную температуру. Это дает возможность обеспечивать высокую полноту сгорания не только за счет улучшения качества распыла нагретого топлива форсункой, но и за счет увеличения скорости его сгорания.

Насосный агрегат (рис. 13) представляет собой устройство, состоящее из вентилятора (нагнетателя), топливного и жидкостного насосов, приводимых от одного электродвигателя. Жидкостный насос и вентилятор, выполняемые в литом алюминиевом корпусе, устанавливаются с одной стороны приводного электродвигателя, топливный насос, имеющий автономный корпус, крепится с противоположной стороны. Такая конструкция насосного агрегата достаточно компактна, не вызывает трудностей при установке подогревателя на автомобиле и удобна в обслуживании. Применение единого двигателя на привод всех устройств снижает производственные затраты.

Рис. 13. Насосный агрегат подогревателя ПЖД-30: 1 - сливной краник; 2 - корпус жидкостного насоса; 3 - рабочее колесо жидкостного насоса; 4 и 11 - уплотнительные манжеты; 5 - крыльчатка вентилятора; 6 - корпус вентилятора; 7 - электродвигатель; 8 - муфта топливного насоса; 9 - ведущая шестерня топливного насоса; 10 - ведомая шестерня топливного насоса; 12 - редукционный клапан
Рис. 13. Насосный агрегат подогревателя ПЖД-30: 1 - сливной краник; 2 - корпус жидкостного насоса; 3 - рабочее колесо жидкостного насоса; 4 и 11 - уплотнительные манжеты; 5 - крыльчатка вентилятора; 6 - корпус вентилятора; 7 - электродвигатель; 8 - муфта топливного насоса; 9 - ведущая шестерня топливного насоса; 10 - ведомая шестерня топливного насоса; 12 - редукционный клапан

Жидкостный насос центробежного типа предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя в период его предпускового прогрева. Рабочее колесо 3 насоса устанавливается непосредственно на вал электродвигателя 7 с помощью сегментной шпонки и крепится гайкой. Уплотнение рабочей полости насоса со стороны вентилятора обеспечивается по валу резиновой манжетой 4. Жидкость к насосу подводится через патрубок на крышке насоса, а отводится через патрубок на корпусе насоса. Сливают жидкость из полости насоса через краник 1.

Вентилятор центробежного типа обеспечивает подачу воздуха в горелку подогревателя. Крыльчатка 5 вентилятора устанавливается на вал электродвигателя на шпонке и крепится гайкой. Необходимый зазор между крыльчаткой и корпусом вентилятора обеспечивается распорной втулкой, устанавливаемой между подшипником электродвигателя и ступицей крыльчатки. Такая конструкция крепления крыльчатки принята на насосных агрегатах подогревателей ПЖД-70 и ПЖД-30, На подогревателях типа ПЖД-44 крыльчатка устанавливается на вал через ступицу. Ступица стопорится на валу винтом, а крыльчатка крепится к ступице.

Крыльчатка вентилятора изготовляется из алюминиевого сплава и балансируется.

Топливный насос шестеренчатого типа обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке подогревателя. Насос выполнен в чугунном литом корпусе. Шестерни 9 и 10 стальные. Вал насоса со стороны приводного электродвигателя уплотняется резиновой манжетой 11. Манжета разгружена путем сверления, соединяющего ее с всасывающей полостью насоса. Просочившееся топливо отводится через дренажное отверстие.

Вал ведущей шестерни соединяется с валом приводного электродвигателя посредством муфты 8. Муфта может быть стальная - жесткая (подогреватели ПЖД-44) или резинометаллическая - эластичная (подогреватели ПЖД-30 и ПЖД-70). Последняя имеет большую долговечность.

Корпус насоса к корпусу электродвигателя крепится посредством переходника. Переходник может соединяться с крышкой электродвигателя при помощи резьбы (подогреватель ПЖД-44) или при помощи фланца (подогреватель ПЖД-30).

Производительность топливного насоса регулируют редукционным клапаном 12, обеспечивающим перепуск топлива из нагнетательной полости во всасывающую. Производительность насоса составляет до 20 кг/ч, максимальное давление 20 кгс/см2.

Электромагнитный топливный клапан дизельных подогревателей по принципу действия не отличается от электромагнитного клапана бензиновых подогревателей и выполняет те же функции, т. е. обеспечивает дистанционное отключение или включение топлива, подаваемого на сгорание в подогреватель.

Конструктивное отличие клапанов от клапанов бензиновых подогревателей заключается в следующем:

отсутствует устройство регулирования расхода топлива, так как оно предусмотрено в конструкции шестеренчатого топливного насоса (редукционный клапан);

запорное устройство выполняется в виде стального шарика (подогреватель ПЖД-44) или твердосплавной полусферы (подогреватель ПЖД-70 и ПЖД-30), обеспечивающих более надежное отключение топлива и менее склонные к примерзанию к седлу.

В корпус электромагнитного клапана предпускового подогревателя ПЖД-30 (рис. 14) устанавливаются форсунка и электронагреватель топлива. Такая компоновка трех элементов конструкции подогревателя в одном узле компактна и удобна в обслуживании. Установка электронагревателя топлива непосредственно в корпус клапана обеспечивает также прогрев корпуса, что устраняет возможность примерзания запорного устройства при наличии конденсата, а также снижает сопротивление топливных фильтров в случае выпадения под влиянием отрицательной температуры парафинов из топлива.

Рис. 14. Электромагнитный топливный клапан подогревателя ПЖД-30: 1 - корпус электромагнитной катушки; 2 - запорная полусфера; 3 - корпус клапана с седлом; 4 - прокладка фильтра; 5 - фильтр; 6 - пружина фильтра; 7 - корпус фильтра; 8 - прокладка форсунки; 9 - электронагреватель топлива; 10 - втулка; 11 - прокладка втулки; 12 - форсунка
Рис. 14. Электромагнитный топливный клапан подогревателя ПЖД-30: 1 - корпус электромагнитной катушки; 2 - запорная полусфера; 3 - корпус клапана с седлом; 4 - прокладка фильтра; 5 - фильтр; 6 - пружина фильтра; 7 - корпус фильтра; 8 - прокладка форсунки; 9 - электронагреватель топлива; 10 - втулка; 11 - прокладка втулки; 12 - форсунка

Электронагреватель топлива представляет собой штифтовую свечу, т. е. спираль, закрытую кожухом. Он устанавливается на резьбе в технологическую втулку 10, которая, в свою очередь ввертывается в корпус электромагнитного клапана и уплотняется с ним прокладкой 11. Электромагнитный клапан описанной конструкции устанавливается на корпусе горелки подогревателя. При выполнении электромагнитного клапана в отдельном корпусе он может быть отнесен от горелки подогревателя. На входе в клапан и перед форсункой установлены фильтры тонкой очистки топлива.

Пульт управления дизельного подогревателя обеспечивает ручное дистанционное управление работой подогревателя.

В пультах управления подогревателей ПЖД-44 и ПЖД-70 управление каждым потребителем осуществляется от отдельного тумблера. Электродвигатель насосного агрегата имеет два включенных положения: "пуск" и "работа". В положении "пуск" в цепь электродвигателя последовательно включается дополнительное сопротивление, обеспечивающее снижение частоты вращения вала электродвигателя. При уменьшении частоты вращения приводного электродвигателя снижается производительность вентилятора подогревателя, в результате чего уменьшается интенсивность обдува воздухом свечи накаливания и повышается надежность розжига подогревателя.

В положении "работа" на электродвигатель подается полное напряжение аккумуляторных батарей и обеспечивается работа подогревателя в номинальном режиме. В цепи электродвигателя и электромагнитного клапана предусмотрены предохранители. Электромагнитный клапан и свеча накаливания включаются отдельными тумблерами.

В отличие от описанного пульта управления работой подогревателя для подогревателя ПЖД-30 применяется управление с помощью только одного переключателя, имеющего четыре положения (рис. 15):

0 - все выключено;

I - розжиг. Включены искровая свеча (контакт СТ), насосный агрегат (контакт AM), электромагнитный топливный клапан (контакт КЗ). Это положение переключателя нефиксированное, подпружиненное. При прекращении воздействия на рукоятку переключателя обеспечивается его автоматическое переключение в положение II;

II - работа. Включены насосный агрегат (контакт AM) и электромагнитный топливный клапан (контакт КЗ).

III - продувка и подогрев топлива. Включены насосный агрегат и электронагреватель топлива (контакт AM).

Рис. 15. Схема управления работой подогревателя ПЖД-30: 1 - предохранитель; 2 - переключатель; 3 - контактор электродвигателя насосного агрегата; 4 - электродвигатель насосного агрегата, 5 - реле электронагревателя топлива; 6 - электронагреватель топлива; 7 - электромагнитный топливный клапан; 8 - источник питания; 9 - искровая свеча
Рис. 15. Схема управления работой подогревателя ПЖД-30: 1 - предохранитель; 2 - переключатель; 3 - контактор электродвигателя насосного агрегата; 4 - электродвигатель насосного агрегата, 5 - реле электронагревателя топлива; 6 - электронагреватель топлива; 7 - электромагнитный топливный клапан; 8 - источник питания; 9 - искровая свеча

Питание электродвигателя насосного агрегата и электронагревателя топлива, потребляющих большой ток осуществляется соответственно через контактор 3 и реле 5. Это дает возможность применять слаботочный переключатель, имеющий относительно небольшие габаритные размеры.

Такой метод управления более прогрессивный, так как позволяет максимально упростить операции по управлению работой подогревателя, облегчает размещение пульта управления на автомобиле.

Устройство зарубежных дизельных подогревателей. Из известных зарубежных предпусковых жидкостных подогревателей, работающих на дизельном топливе, наибольшее распространение получили подогреватели фирмы "Вебасто" (ФРГ), отличающиеся по принципу действия и устройству от отечественных предпусковых подогревателей.

Подогреватель "Вебасто" В 14003 (рис. 16) состоит из следующих основных узлов: теплообменника 11, топливного насоса 4, вентилятора 5, распылителя 7, электродвигателя 1, электромагнитного клапана 7. Циркуляционный жидкостный насос выполнен отдельным агрегатом. Теплообменник в отличие от теплообменников отечественных подогревателей имеет одну жидкостную рубашку, обеспечивающую теплообмен по внутренней поверхности, а для улучшения условий теплопередачи имеется оребрение в виде продольных пластин. Теплообменник соединен с разъемным корпусом, в котором устанавливается электродвигатель, приводящий с одной стороны топливный насос 4 (через муфту 2), с другой осевой воздушный вентилятор 5 и распылитель 7 с экраном 9. В передней части теплообменника располагается камера сгорания в виде перфарированного цилиндра с асбестовой футеровкой. В ней обеспечивается смешивание топлива с воздухом, воспламенение смеси и частичное ее сгорание. Догорание смеси происходит в жаровой трубе 17 и в газоходе между стенкой жаровой трубы и внутренней поверхностью теплообменника, т. е. отработавшие газы совершают путь, как и в конструкциях отечественных подогревателей с поворотом на 180°.

Рис. 16. Устройство предпускового подогревателя 'Вебасто': 1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - корпус горелки; 4 - топливный насос; 5 - вентилятор; 6 - прокладка;  7 - распылитель; 8 - свеча накаливания; 9 - экран; 10 - подводящий жидкостный патрубок; 11 - теплообменник; 12 - отводящий жидкостный патрубок; 13 - датчик перегрева охлаждающей жидкости; 14 - датчик горения; 15 - пробка сливного отверстия; 16 - внутренняя стенка теплообменника с оребрением; 17 - жаровая труба; 18 - камера сгорания; 19 - выпускной патрубок; 20 - завихритель; 21 - дренажное отверстие; 22 - нагнетательный топливопровод; 23 - штуцер нагнетательного топливопровода; 24 - воздушный всасывающий патрубок; 25 - штуцер всасывающего топливопровода; 26 - всасывающий топливопровод; 27 - электромагнитный топливный клапан
Рис. 16. Устройство предпускового подогревателя 'Вебасто': 1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - корпус горелки; 4 - топливный насос; 5 - вентилятор; 6 - прокладка; 7 - распылитель; 8 - свеча накаливания; 9 - экран; 10 - подводящий жидкостный патрубок; 11 - теплообменник; 12 - отводящий жидкостный патрубок; 13 - датчик перегрева охлаждающей жидкости; 14 - датчик горения; 15 - пробка сливного отверстия; 16 - внутренняя стенка теплообменника с оребрением; 17 - жаровая труба; 18 - камера сгорания; 19 - выпускной патрубок; 20 - завихритель; 21 - дренажное отверстие; 22 - нагнетательный топливопровод; 23 - штуцер нагнетательного топливопровода; 24 - воздушный всасывающий патрубок; 25 - штуцер всасывающего топливопровода; 26 - всасывающий топливопровод; 27 - электромагнитный топливный клапан

Работает подогреватель следующим образом, при включении подогревателя приводится в действие электродвигатель 1 и открывается электромагнитный топливный клапан 27, через который топливо из бака самотеком поступает к топливному насосу 4. Топливный насос подает топливо под давлением по нагнетательному трубопроводу 22 к распылителю 7. Распылитель представляет собой одноконтурную открытую чашечную форсунку Ротационного типа с принудительным вращением от электродвигателя. Благодаря подаче топлива под давлением и высокой частоте вращения распылителя обеспечивается достаточно мелкий распыл, топлива. Топливо попадает в поток воздуха, подаваемого осевым вентилятором и закрученного неподвижным заверителем 20 и смешивается с воздухом.

Очаг горения образуется от свечи 8 накаливания, находящейся в зоне распылителя и включаемой на период приведения подогревателя в действие, так как дальнейшее воспламенение происходит за счет нагрева деталей камеры сгорания и непрерывности потока пламени.

Достоинством подогревателя описанной конструкции является высокий коэффициент полезного действия, небольшая токсичность отработавших газов подогревателя, возможность работы с различной теплопроизводительностью, а недостатком - низкая эффективность при относительно больших габаритах и массе.

предыдущая главасодержаниеследующая глава










© MOTORZLIB.RU, 2001-2020
При использовании материалов сайта активная ссылка обязательна:
http://motorzlib.ru/ 'Автомобилестроение, наземный транспорт и организация движения'
Рейтинг@Mail.ru