Судовой двигатель внутреннего сгорания L21/31

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТМОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА
Федеральное государственное образовательноеучреждение
Государственная морская академияимени  адмирала С.О. Макарова
КАФЕДРА ДВС и АСЭУ

Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине: “СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГОСГОРАНИЯ”

Выполнил: Иванов И.И
Группа: М-000
Проверил: пр-ль: Петров П.П
Санкт – Петербург.  2010

Содержание
 
I. Описание двигателя MAN B&W L21/31. 3
Конструкция. 4
II. Расчёт рабочего цикла. 9
III. Расчет процесса газообмена. 22
IV. Расчет системы наддува. 24
V. Анализ уравновешенностидвигателя. 30
VI. Узловой вопрос “Топливнаяаппаратура Судовых ДВС”. 32
6.1Топливная система. 32
6.2Основыконструкции топливных насосов. 33
6.3Неисправноститопливной системы… 35
6.4Форсунка. 40
6.4.1 Конструкция. 40
6.4.2 Форсунки с многодырчатыми распылителями. 44
6.4.3 Тепловое состояние и охлаждение форсунок. 47
6.4.4 Особенности конструкции форсунки двигателей MAN&BW L-MC… 48
6.4.5 а). Проверка форсунок. 53
6.4.5 б). Проверка и регулировка топливной форсунки. 55
6.4.6 Подготовка к притирке распылителя. 59
6.4.7 Притирка иглы и седла. 61
6.5Основные неисправности форсунки. 64
6.6Проверка и регулировка угла опережения подачи топлива. 66
6.7Процесс топливоподачи. 69
Список литературы… 76

I.Описание двигателя MANB&WL21/31
судовой двигатель внутреннее сгорание
 
Двигатели этого семействавходят в модельный ряд двигателей нового поколения, включающий так же последниеразработки фирмы по машинам L16\24и L 27\38, идентичные по уровню форсункии конструктивному исполнению.
Они создавались на основенакопленного опыта эксплуатации дизелей ранних выпусков. Основные задачиразработки состояли в упрощении операции по эксплуатации и техническомуобслуживанию, достижению высокой экономичности и возможности работы нанизкокачественных тяжёлых топливах. Фирма утверждает, что ресурс двигателеймежду переработками составляет 20-25 тыс. часов. Для двигателейрассматриваемого класса эти цифры являются веема высокими. Малые вибрации,низкие уровни шума и эмиссии выхлопа являются так же не менее важными задачами.Двигатели предназначены для использования в качестве судовых главных ивспомогательных.
Технические данныедвигателя L21/31
Параметры
Размерность
Величина Диаметр цилиндра мм 210 Ход поршня мм 310 Скорость вращения об/мин 900/1000 Мощность цилиндра кВт 215 Ср. эффект. давление бар 24,8/24,0 Максим. давл. сгорания бар 200-210 Степень сжатия - 15,5 Число цилиндров рядное расположение 5,6,7,8,9

Конструкция
 
/>
В конструкцию двигателязаложен принцип интегрирования отдельных компонентов модуль с целью сокращениячисла конструктивных элементов и, тем самым сокращения затрат времени насборку, техническое обслуживание и ремонт. Новым является наличие фронтальнойлитой коробки, которой располагаются обслуживающие двигатель вспомогательныеагрегаты (насосы, охладители, терморегулирующие клапаны и пр.)
Фундаментная рама при генераторном исполнении единая.Одновременно исполняет функции масляного поддона. К судовому фундаментукрепится посредством эластичных антивибраторов.
Блок-станина представляет собой литой моноблок.Учитывая, что блок-станина отлита из чугуна, все её компоненты с помощьюанкерных связей и поперечных шпилек находятся в предварительно сжатом состояниипри передаче усилий от крышек цилиндров к коленчатому валу испытываютисключительно напряжения сжатия, что благоприятно сказывается на прочности.Здесь полезно напомнить, что чугун отлично работает на сжатие, но обладаетмалой прочностью под действием растягивающих напряжений. Рамовые подшипникиподвесного коленчатого вала имеют мощную поддержку в виде анкерных связейверхний конец которых закреплён в мощной промежуточной полке станины. Крышкиподшипников размещаются в вертикальных направляющих станины и удерживаются гидравлическизатягиваемыми шпильками. Вкладыши подшипников трёхслойные.
Втулка цилиндра отлита центробежным способом изспециального чугуна, вставляется в отверстие в станине и опирается на неёнизко-расположенным фланцем. Благодаря этому верхняя охлаждаемая часть втулкинаходится над станиной, полость охлаждения образуется между этой частью втулкии рубашкой, выполненной в виде кольцевого образования в нижней части крышкицилиндра. Часть втулки, расположенная ниже опорного фланца, не охлаждается и этопозволяет поддерживать в ней достаточно высокие температуры и тем. Самым,избежать низко температурной коррозии.
Отсутствие воды в станинеисключает возможность обводнения масла при протечках. Для снижениязаполирования рабочей поверхности втулки и расхода масла в верхнюю часть устанавливаетсяантиполировочное кольцо. Уплотнение спрягаемых поверхностей втулки и крышкиобеспечивается через промежуточное чугунное кольцо.
Крышка цилиндра отлита из чугуна совместно синтегрированной с ней частью ресивера надувочного воздуха. Огневое днищетолстое и выдерживает высокие механические нагрузки (максимальное давлениесгорания достигает 180 бар), но для исключения появления в нём высокихтемпературных напряжений его охлаждение осуществляется по расположенным в нёмканалам. В крышке устанавливаются 2 впускных и 2 выпускных клапана. Крепитсякрышка к станине четырьмя шпильками.
Поршень составной – юбка отлита изсферического чугуна, головка стальная кованная и охлаждается маслом,поступающим в сверление в шатуне.
Внутри головкитеплоотдача реализуется методом взбалтывания, возникающего при переменеускорений при движении поршня. Отвод масла из головки осуществляется черезспециальное сверление в картер. Поршень снабжается двумя компрессионными иодним маслосъёмным кольцом. Компрессионные кольца имеют бочкообразную форму ихромовое покрытие рабочих поверхностей, обеспечивающие отличное уплотнение приминимальном износе.
комплект поршневых колец
канавка
форма
тип 1 + 2
/> компр. кольцо хромированное, внешняя поверхность бочкообразной формы 3
/> компр. кольцо хромированное, коническое; внутри ступени вырез 4
/>
маслосъёмное кольцо
хромированное,
подпружиненное
Шатун стальной, кованный, круглого сеченияс нижней головой морского типа. Наличие морской головки позволило увеличитдиаметр мотылевой шейки и этим существенно снизить удельные давления вподшипнике. Это же позволяет не прибегая к разборке подшипника вынимать шатунсовместно с поршнем и втулкой цилиндра. Вкладыши трёхслойные с приработаннымпокрытием. Новым является использование трёхслойной втулки головного подшипникавзамен традиционно применявшейся втулки из свинцовистой бронзы. Канализациямасла в шатуне традиционная.
Топливовпрыскивающаяаппаратуравключает топливный насос золотникового типа с регулировкой по концу подачи ифорсунку многодырчатую, неохлаждаемую. Топливные трубки высокого давления одетыв защитный кожух, исключающий проникновение протечек топлива за пределы кожуха.Протечки могут возникать как при ослаблении штуцерных соединений форсуночнойтрубки, так и при её разрыве, что особенно опасно, так как струи топлива иобразующийся туман из частиц топлива могут попасть на горячие детали и воспламенится.К сожалению, подобные случаи пожаров бывали неоднократно.
Регулятор гидромеханический или электронный сгидравлическим сервомотором.
Клапаны изготовлены из термо- икоррозионно-стойкой стали, на тарелках и сёдлах имеется наплавка. Для предотвращенияобразования отложений на рабочих поверхностях предусмотрен механизмпроворачивания клапанов.
Систематурбонаддува постоянногодавления с промежуточным двухступенчатым воздухоохладителем трубчатого типа.Охлаждающая вода высокотемпературного контура проходит через первую ступень, авода низкотемпературного контура поступает во вторую ступень. Наличие двухступеней позволяет обеспечивать охлаждение воздуха при работе двигателя навысоких нагрузках и нагревать воздух при переходе на малых нагрузках.
Система воздухоснабжениядвигателя в целях ускорения реакции ГТК на изменение режима работы двигателявключен Лямбда-Регулятор.
Схема системы охлаждения двигателя представлена нарис. 2.

/>
 

II. Расчёт рабочего цикла
 
Задание:
Тип двигателя                                                    MANB&W L21/31
Частота вращения                                                       n = 900 об/мин
Удельный эффективныйрасход топлива                            geзад = 180 г/кВт·ч
Среднее эффективноедавление                                 Peзад = 2,48 МПа
Данные по двигателю:
Число цилиндров                                                        i = 8
Диаметр цилиндра                                                     D = 21 см
Ход поршня                                                                S = 31 см
Максимальное давлениецикла                                  Pzзад = 20 МПа
Угол открытия выпускныхорганов                          jb = 40°ПКВ до НМТ
Угол открытия продувочныхорганов            jd= 40°ПКВдо ВМТ
Угол закрытия выпускныхорганов                 jв’ = 50°ПКВ после ВМТ
Угол закрытия продувочныхорганов             jа = 30°ПКВ после НМТ
Постоянная КШМ                                                      lш = 0,23
Механический КПД                                                    hм = 0,93
Коэффициент тактности (4х-тактного)                       m = 2
Топливо (Дизельное)
Массовое содержаниеуглерода С = 0,87
Массовоесодержание водорода Н = 0,128
Массовое содержание серы S= 0,002
Массовое содержание воды W= 0
Проверка: Σт =С + H + S + W =1,0 — верно
Исходные данные красчёту:
Коэффициент тактности длячетырёх тактного двигателя m=2.
Проектная эффективнаямощность двигателя, кВт:

Neзад = /> = />= 1596.
Радиус кривошипа, м:
R = /> = /> = 0,155.
Поправка Брикса, м:
ОО′ = /> = /> = 0,0178.
Коэффициент потерянногохода поршня:
yа = /> = 0,где
Молярная масса кислородав воздухе m02 = 32кг/кмоль (принимаем).
Молярная масса азота ввоздухе mN2 = 28кг/кмоль (принимаем).
Молярная масса воздуха,кг/кмоль:
mв = 0,23·m02 + 0,77·mN2 = 0,23·32 + 0,77·28 = 28,92.
Теоретическое количествовоздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг:
Lо = /> = /> = 0,503.

Теоретическое количествовоздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг:
Lo′= /> =/> = 14,54.
 
Процесс наполнения:
Температура забортнойводы tзв = 25°C.
Температурный перепад вохладителе пресной воды Dtоп = 0°C (принимаем).
Температура охлаждающейводы, °C:
tохл = 40.
Температурный напор ввоздухоохладителю ∆tво=12°C (принимаем).
Температура надувочноговоздуха, К:
Ts = tохл + Dtво + 273 = 40 + 12 + 273= 325.
Подогрев воздуха отстенок цилиндра Dtст = 10°C (принимаем).
Коэффициент остаточныхгазов gr = 0,05 (принимаем).
Температура остаточныхгазов Tr = 820°C(принимаем).
Температура воздуха вцилиндре к моменту начала сжатия Ta, K:
Ta = /> = /> = 358.
Действительная степеньсжатия eд = 15,5 (принимаем).
Отношение Pa/Ps= 0,98

Коэффициент наполнения hн:
hн = /> = /> =0,904.
Цикловая подача топлива,кг/цикл:
gц = />= /> = 0,00133.
Рабочий объем цилиндра, м3:
Vh = /> = /> = 0,0107.
Газовая постоянная длявоздуха Rв = 287 Дж/кг∙К(принимаем).
Коэффициент избыткавоздуха при сгорании топлива a = 2,2 (принимаем).
Давление наддува, МПа:
Ps = /> = /> = 0,41.
Плотность наддувочноговоздуха, кг/м3:
rs = /> = /> = 4,396.
Действительный воздушныйзаряд к моменту начала сжатия, кг:

Gв = Vh·rs·hн = 0,0107·4,396·0,904 = 0,0425.
Давление в цилиндре кмоменту начала сжатия, МПа:
Pa=Ps= 0,41
Расчетный коэффициентизбытка воздуха при сгорании топлива:
aрасч = /> =/> = 2,198.
Погрешность расчета, %:
Da = />·100% = />·100= 0,091.
Температура воздуха вмашинном отделении Tмо= 20 °С = 293 К.
Относительная влажностьφмо=80%.
Температура точки росы,К:
Tp = (0,9·(Тмо – 273) + 0,3·jмо + 10·(10·Ps – 0,99) – 22) + 273 =
= (0,9·(293 – 273) +0,3·80 + 10·(10·0,41 – 0,99) – 22) + 273 = 322,93.
Запас по точке росы,°C:
DTp = Ts – Tp = 325 – 322,93 = 2,07
(допуск: DTp³2°C).
Процесс сжатия:
Показатель политропысжатия n1 = 1,365 (принимаем).

Температура в концесжатия, К:
Тс = Та· eдn-1 = 358 · 15,51,365–1 =985.
Давление в конце сжатия,МПа:
Pc = Pa · eдn = 0,41 · 15,51,365 = 18.
Процесс сгорания:
Ro = 8,315 кДж/(моль·К) – универсальнаягазовая постоянная.
Действительное кол-вовоздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг:
L = a·Lo = 2,2 · 0,503 = 1,107.
Коэффициент использованиятепла в точке “z” xz = 0,83 (принимаем).
Степень повышениядавления по прототипу:
lпр = /> =/> = 1,111.
Принимаем l =1,1.
Химический(теоретический) коэффициент молекулярного изменения:
bo = 1 + /> = 1 + /> = 1,029
Действительныйкоэффициент молекулярного изменения:

bz = /> = /> = 1,028.
Средняя мольная изохорнаятеплоемкость смеси воздуха и остаточных газов при температуре Tc, кДж/(кмоль·К):
(mСм)с » (mСм)возд =19,26 + 0,00251∙Tс = 19,26 + 0,00251∙985 = 21,73
Низшая теплота сгораниятоплива, кДж/кг:
Qнр = 33915·С + 125600·Н – 10886·(О – S) – 2512·(9·H + W)
Qнр=33915·0,87+125600·0,128–10886·(0) –2512·(9·0,128+0)=42711.
Уравнение сгорания вобщем виде:
 
/>, где
(mСp)z= (mСv)z+ Ro – средняя мольная изобарнаятеплоемкость смеси воздуха и продуктов сгорания при температуре Тz.
(mСv)z= /> –
средняя мольная изохорнаятеплоемкость смеси воздуха и продуктов сгорания при температуре Тz.
После подстановкичисленных значений в уравнение сгорания:
/>.

Температура в точке “z”, К:
Тz = /> = 1772.
Максимальное давлениецикла, МПа:
Pz = l·Pc = 1,1·18 = 19,8.
Погрешность расчета, МПа:
DPz = Pz – Pzзад = 19,8– 20 = — 0,2.
(допуск: ± 0,3 МПа).
Степень предварительногорасширения :
r = /> =/> = 1,681.
 
Процесс расширения:
Степень последующегорасширения:
d = /> =/> = 9,518.
n2 – показатель политропы расширения (принимаем n2 = 1,215).
Давление в концерасширения, МПа:

Pb = /> = /> = 1,294.
Температура в цилиндре вконце расширения, К:
Tb = /> = /> = 1091,6.
Построение диаграммы:
Полный рабочий объёмцилиндра, м3:
Vh = Vh′ = 0,0107.
Объём цилиндра в концесжатия, м3:
Vc = /> = /> = 0,00071.
Объём цилиндра в началесжатия, м3:
Vа = Vc + Vh′ = 0,00071 + 0,0107 = 0,01141.
Объем цилиндра в концепроцесса сгорания, м3:
Vz = /> = /> = 0,0012.
Максимальный объемцилиндра, м3:
Vf = Vc + Vh = 0,00071 + 0,0107 = 0,01141.

Таблица расчетаполитроп сжатия и расширения:Расчет политроп сжатия и расширения
εi
Vi=Va/εi
Pсж=Pa·εin2
Pрасш=Pb·εin2 Расчетная точка
10^2 м3 МПа МПа 1.(a) 1,00 1,141 0,41 1,294 2 1,25 0,913 0,556 1,697 3 1,50 0,761 0,713 2,118 4 2,00 0,571 1,056 3,004 5 2,50 0,456 1,432 3,939 6 3,00 0,38 1,837 4,916 7 3,25 0,351 2,049 5,418 8 3,50 0,326 2,267 5,929 9 3,75 0,304 2,491 6,447 10 4,25 0,268 2,955 7,506 11 4,50 0,254 3,195 8,046 12 5,00 0,228 3,689 9,145 13 7,00 0,163 5,839 13,763 14 9,00 0,127 8,229 18,678 15 10,00 0,114 9,501 21,229 16.(z) 9,51 0,12 8,872 19,972 17 13,00 0,088 13,593 19,972 18 15,00 0,076 16,525 19,972 19.(c) 16,07 0,071 18,155 19,972
По результатам расчетастроим расчетную диаграмму (рис. 2)
Масштаб давления: mp = 0,11 МПа/мм.
Масштаб объема: mv = 0,0072 м3/мм.
Среднее индикаторноедавление:
Площадь диаграммытеоретического цикла (до скругления):
Sтеор=3844 мм2.
Площадь диаграммытеоретического цикла (после скругления):
Sд=3763 мм2.
Коэффициент скругления :

j ск = /> = /> = 0,979.
Среднее индикаторноедавление теоретического цикла (Pi`),МПа:
Pi′ = /> =
=/> = 2,769.
Расчетное среднееиндикаторное давление, МПа:
Pi = P’i·jск = 2,769 · 0,975 = 2,711.
Заданное среднееиндикаторное давление, МПа:
Piзад = /> =/> = 2,667.
Среднее индикаторноедавление из диаграммы, МПа:
Piд = /> = /> = 2,785.
Погрешность расчета, %:
DPiзад = /> = /> = 1,623%

(допуск ± 2,5%).
Погрешность построения,%:
DPiд = /> = /> = -2,73 %
(допуск ± 5,0%).
Индикаторные иэффективные показатели:
Индикаторная работа газовв цилиндре, кДж:
Li = Pi· Vh· 103 = 2,711 · 0,0107 ·103 = 29,01.
Среднее эффективноедавление, МПа:
Pe = Pi · hм = 2,711 · 0,93 = 2,52.
Индикаторная мощность,кВт:
Ni = /> = /> = 1740,6.
Эффективная мощность,кВт:
Ne = Ni · hм = 1740,6 · 0,93 = 1618,8.
Часовой расход топлива,кг/ч:
Gч = /> = /> = 287,28.

Удельный индикаторныйрасход топлива, кг/кВт∙ч:
gi = /> = /> = 0,165.
Удельный эффективныйрасход топлива, кг/кВт∙ч:
g e = /> = /> = 0,177.
Индикаторный КПД:
h i = /> = /> = 0,511.
Эффективный КПД:
hе = hi· hм = 0,511 · 0,93 = 0,475
Погрешность расчета(допустимое отклонение ±2,5 %):
DPe = /> = /> = 1,587 %.
Dge = /> = /> = — 1,695 %.
DNe = /> = /> = 1,408 %.
 

III. Расчет процесса газообмена
 
1. Построение круговой диаграммы фазгазораспределения
/>
Нахождение высотыоткрытия клапанов:
dгорл = 180 мм
dштока = 28 мм
S1 = πd2горл / 4 — πd2штока / 4 = 24815
S2 =πDh = 3.14×180×h
S1 =S2
h = S2 /πD = 24815 / (3.14×180) = 56,7
Диаграмма линейногооткрытия клапанов, определяемого профилем кулачков газораспределенного привода
2.Определим потерю при прохождениивоздуха во время продувки.
Расход воздуха черезкомпрессор:

а) Gк = /> = /> = 3,06 кг/ч
б) Gк = />
/>= Gк — /> = 0,51 кг/ч
Принимаем /> = 0,7.
/>= S1 = S2
ρs = 4,396кг/м3
/>= 0,75
/>= />= />= 27,5 Па
 

IV. Расчет системы наддува
 
Исходные данные
1. Давление наддува Ps=0,41 МПа
2. Температура воздуха вресивере Тs=325 К
3. Коэффициент продувки jа=1,2
4. Коэффициент избыткавоздуха при сгорании a=2,2
5. Давление газов завыпускными органами Рг=3,8 ×105 МПа
6. Коэффициент,учитывающий увеличение расхода газов по сравнению с воздухом на величинурасхода топлива b=1,028
7. Барометрическоедавление Рб=0,1013МПа
8. Температура воздуха навходе в компрессор Т0=ТМ0=293 К
9. Теоретически необходимоеколичество воздуха L0’=14,54 кг/кг
10. Низшая теплотасгорания QHр=42711 кДж/кг
11. Относительная потерятепла с газами qГ=0,45
12. Средняя теплоёмкость:воздуха Ср.в.=1,05 кДж/(кг*К)
 газов Ср.г.=1,09кДж/кг
13. Индикаторная мощностьдвигателя N i=1740 кВт
14 Число цилиндров i =8
1. Оценкапотерь давления в газовоздушных трактах системы.
xобщ =xфxвоxгxотxn
xф=0,99 – в фильтрах турбокомпрессорах
xво= 0,98 – в воздухоохладителе
xг=0,98 – в выпускном трубопроводе до турбины
xот= 0,99 – в выпускном трубопроводепосле турбины
xn=Рг/Рs=0,927 – при продувке цилиндра

xобщ=0,99*0,98*0,98*0,99*0,927=0,872
2. Температурагазов перед турбиной
Тт=Тs+/>
qГ – относительная потеря тепла с газами
СРГ – средняятеплоемкость газов (кДж/кг)
Тт=314+/>=773 К
3. Выбор КПДтурбокомпрессора
hТК=0,6375
4. Вычислимстепени повышения давления воздуха pкв компрессоре и pтв турбине
pк =Рк/Р0=РS/(xвоРбxф)=0,41/(0,98 ∙ 0,1013 ∙ 0,99) = 4,172
Рб — барометрическое давление [МПа]
pт = Рт/Рот = xобщpк=0,872×3,14 = 3,638
5. Определяемотносительные перепады температур воздуха />в компрессоре и газов />в турбине
/>=pк(к-1)/к-1=4,172(1,4-1)/1,4-1=0,504
/>=1-/>

Находим коэффициентимпульсности
KEрасч. = />
Т0–температура воздуха на входе в компрессор.
KEрасч. = /> = 0,84
6. Вычисляемадиабатные работы сжатия воздуха в компрессоре НК и расширения газовв турбине НТ
НК= 1005Т0/> =1005*293*0,504 = 148410Дж/кг
НТ=1128ТТ/> =1128*773*0,309 = 269431Дж/кг
7. Вычисляемтемпературу воздуха за компрессором
ТК=Т0+/>
hад.к.=0,85 –адиабатный КПД компрессора
ср.в. –средняя теплоемкость воздуха [кДж/(кг*К)]
ТК=293+/>=459 К
8. Вычисляемтемпературу газов за турбиной
Т0Т =ТТ-/>

hад.т.=hТ/hТМ =0,75/0,97=0,773 – адиабатный КПДтурбины
hТ=0,75 – КПД турбины
hТМ=0,97 – механический КПДтурбокомпрессора
сРГ – среднеятеплоемкость газов [кДж/(кг*К)]
Т0Т=773 — />=582 К
9. Определимсекундный массовый расход воздуха через компрессор
Gk = Gs = />= /> = 3,11 кг/с
Ne = 1648 кВт
ge = 0,177 кг/кВт∙ч
 
10. Находим суммарнуюмощность турбин
SNT = SNК = />543 кВт
Проверим её относительнуювеличину
dТ=/>
Выбор числа и типатурбокомпрессора.
Исходя из допускаемойпроизводительности одного турбокомпрессора ( не более 4 кг/с) и суммарнойпроизводительности турбокомпрессора двигателя Gк = Gs = 0,857 кг/с, принимаем число турбокомпрессоров для 6-ти цилиндровогодвигателя с (изобарной) импульсной системой наддува, равное одному.

Задаемся диаметром колесакомпрессора с лопаточным диффузором Dк = 350 мм и находим безразмерный коэффициент напора компрессора НК=1,35
1. Вычисляемокружную скорость на периферии колеса компрессора
UК=/>
2. Выбираемотносительную скорость потока на входе в колесо компрессора
сm=0,35 и подсчитываем скорость потока
с=сmuК=0,35*468,9=164,1 м/с
3. Определяемплощадь входа в колесо компрессора
FK=G’K/(r0c)
r0=P0106/(RT0)=0.1013∙106/(287∙293)=1,205 кг/м3 – плотность воздуха перед компрессором
G’k = Gk/i = 3,11/ 1 = 3,11
i = число турбокомпрессоров
FК=3,11/(1,205∙164,1)=0,0157 м2
 
4. Вычислимдиаметр колеса компрессора
 
DК=а/>

а=1,9; b=0,62 – коэффициенты конструктивныхсоотношений
DК=1,9/>=0,342м
Отличие полученных DК от предварительно принятого составляет:
/>% и не превышает допустимых 5%
5. Частотавращения ротора турбокомпрессора на расчетном режиме
 
nТ=/>
В системеодноступенчатого изобарного наддува 8-цилиндрового двигателя типа MAN B&W L21/31 необходимо иметь одинтурбокомпрессор типа TK 35.

V. Анализ уравновешенности двигателя
Исходные данные
Тип двигателя:четырёхтакный (m = 2) MAN L21/31;
Число цилиндров: i = 8;
Порядок работы цилиндров:
1-3-2-4-8-6-7-5
Порядок выполнениярасчётов:
1) Определение углазаклинки звезды I порядка:
/>
2) Определение углазаклинки звезды II порядка:
/> 
λкшм =0,23
n = 900 об/мин
/>
3) Строим звезду Iго и IIго порядка (схемы кривошипа)

 />
 
Вывод:
Двигатель уравновешен повсем силам инерции вращающихся масс (ΣPjВ = 0), поступательно – движущихся масс Iго и IIго порядка (ΣPjI = 0, ΣPjII = 0), по всем моментам инерциипоступательно – движущихся масс Iго и IIго порядка (ΣMjI = 0, ΣMjII = 0) и по моментам инерциивращающихся масс (ΣMjВ= 0)

VI. Узловой вопрос “Топливная аппаратура Судовых ДВС”
6.1 Топливная система
 
Типовая схема топливнойсистемы судовой дизельной установки, включающей топливоподготовку и подачутоплива к двигателю, представлена на рис. 6-1.
До использования вдвигателе топливо должно быть очищено от механических примесей и воды(отстаивание, сепарирование, фильтрация) и подготовлено к подаче (повышениедавления для улучшения наполнения ТНВД и подогрев вязкости до 10-12 сСт).
/>
Рис. 6.1. Систематопливоподготовки судовой дизельной установки (рекомендации CIMAC – международный Совет по ДВС).
А- отстойная цистерна, В-расходная цистерна, 1- дежурные топливные насосы, 2- Подогреватели (паровые илиэлектрические), 3- Сепараторы,
4- топливоподкачивающиенасосы, 5- фильтр авт. Или ручной, 6-расходомер,
7- Циркуляционная илидеаэрационная цистерна, 8- топливоподкачивающие насосы, 9- вязкозиметр.

Рассмотренныя схемасистемы предусматривает использование тяжёлых топлив, как в главном, так и вовспомогательных двигателях, поэтому предусматривается подогрев топлива на всёмпути его следования к двигателям, в отстойной, расходной и циркуляционнойцистернах, перед сепараторами и непосредственно перед двигателем.
6.2 Основы конструкции топливных насосов
 
Топливные насосы, обычноназываемые топливными насосами высокого давления (ТНВД), выполняют следующиефункции:
1. Отмеривание(дозирование) порции подаваемого в цилиндр топлива (величины цикловой подачи) вполном соответствии с заданным режимом работы двигателя.
2. Обеспечениетребуемого момента начала подачи топлива (угла опережения) и продолжительностии характеристики впрыска (закона подачи).
3. Сжатие топлива дозаданных давлений впрыска.
Цикловая подача – подача топлива за один рабочийцикл.
Регулирование цикловойподачи осуществляется путём:
1. Изменения количестваперепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием клапанов,открытие и закрытие которых осуществляется специальным приводным механизмом (насосыклапанного типа).
2. Изменениеколичества перепускаемого топлива на части хода плунжера с использованием вкачестве регулирующего самого плунжера (насосы золотникового типа).
В обоих вариантахиспользуются три способа организации подачи топлива:
A. Перепускизлишнего количества топлива осуществляется в конце подачи (насосы срегулированием по концу подачи);
B. Перепускизлишнего количества топлива осуществляется в начале подачи (насосы срегулированием по началу подачи).
C. Перепускизлишнего количества топлива осуществляется в начале и в конце подачи (насоссо смешанным регулированием).
Привод плунжеров ТНВД осуществляется от кулачковых шайб,откованных заодно с распределительным или специально кулачковым валиком(двигатели высоко- и среднеоборотные), или закреплённых на валу на шпонках илшлицевых соединениях, что позволяет их разворачивать или осуществлять замену(двигатели мало- и среднеоборотные).
Исключение составляюттопливные насосы с гидроприводом, в которых плунжер приводится под давлениемгидромасла.
Профили кулачковыхшайб:
Симметричные – применяются в 2-х тактных дизелях,позволят осуществлять реверсирование с одним комплектом шайб, обеспечивающиходинаковые фазы распределения как на переднем, так и на заднем ходах.
Несимметричные – применяются в 4-х тактных дизелях,позволят осуществлять меньшую продолжительность впрыска топлива при большойскорости плунжера. Для осуществления реверса требуется двойной комплект шайб –переднего и заднего хода. Стандартный профиль топливной шайбы образован дугамиокружности и на участке активного хода обеспечивает движение плунжера с линейноувеличивающимися и постоянными скоростями (см. рис. 6.2.1).

/>
Рис. 6.2.1. Кинематикаплунжера ТНВД двигателя «Бурмейстер и Вайн» 74VTBF160.
Для достижения болеекороткой и интенсивной подачи используют тангенциальные кулачки, имеющие болеекрутой профиль (см. рис. 6.2.2).
/>
Рис. 6.2.2. Сопоставлениекривых скорости и хода плунжера при нормальном и тангенциальном профиляхкулачковых шайб.
 
6.3 Неисправноститопливной системы
При пуске коленчатый валвращается с частотой, достаточной для пуска, но вспышек топлива в цилиндрах нетили они происходят с перебоями и дизель останавливается. Дизель работает спониженной частотой вращения или совсем останавливается. Неисправность связанас тем, что к топливным насосам не поступает топливо, или поступает внедостаточном количестве, или несоответствующего качества. Причинойнеисправности может быть:
Отсутствие топлива в расходнойцистерне. Необходимо заполнить расходную цистерну топливом.
Закрыты краны натопливопроводе. Для устранения неполадки необходимо открыть краны натопливопроводе.
Неисправностьтопливоподкачивающего насоса. Для устранения неполадки необходимо разобрать иосмотреть насос и его привод, отрегулировать зазоры и работу клапанов, заменитьнеисправные детали.
Неисправностьпоплавкового приёмника топлива. Для устранения неполадки необходимо осмотретьприёмник и устранить неисправности.
Засорение приёмных сетокв расходных цистернах, топливных фильтров или топливопроводов. Для устранениянеполадки необходимо очистить и промыть сетки и фильтры, продутьтопливопроводы.
Наличие воды в топливнойсистеме. Для устранения неполадки необходимо слить обводнённое топливо изсистемы и заполнить её чистым отсепарированным или отстоенным, прокачатьтопливные насосы, проверить, не заедают ли плунжерные пары топливных насосовили форсунок, работавших на обводнённом топливе.
Наличие воздуха и газов втопливной системе. Для устранения неполадки необходимо: удалить воздух изсистемы, для чего открыть пробки на фильтрах и топливных насосах и сливатьтопливо до тех пор, пока оно не начнёт сплошной струёй без пузырей и воздуха,прокачать топливные насосы; при повторном попадании воздуха проверить, незаедают ли иглы форсунок и нагнетательные клапаны насосов, устранитьобнаруженные неисправности; проверить правильность присоединения трубопроводовслива топлива от форсунок к сливному баку, не допуская присоединения его ктопливной магистрали, подающей топливо к насосам.
При пуске коленчатый валвращается с частотой, достаточной для пуска, но вспышек топлива в одном илинескольких цилиндрах нет или они происходят с перебоями и дизель не пускаетсяили пускается с трудом. При работе дизель не развивает мощности, работаетнеравномерно. При этом:
— у неисправныхцилиндров низкая температура выпускных газов, низкое максимальное давлениецикла, в форсуночных трубках не ощущается толчков топлива, корпуса топливныхнасосов холодные.Неисправность связана с тем, что в один или несколько цилиндров не поступаеттопливо или поступает в недостаточном количестве. В таких случаях причинойнеисправности может быть:
·  Неисправность топливного насоса(сломана пружина, заедание плунжера или толкателя). Необходимо проверитьдвижение деталей, расходить или заменить неисправные.
·  Неплотность нагнетательного иливсасывающего клапанов топливного насоса. Для устранения неполадки необходимопритереть или заменить клапан с седлом или пружину клапана.
·  Неплотность плунжерной парытопливного насоса. Для устранения неполадки необходимо опрессовать насос,заменить изношенную плунжерную пару.
·  Неплотности в соединениях, трещиныили свищи в топливных трубках высокого давления. Для устранения неполадкинеобходимо подтянуть соединения, заменить неисправные трубки.
·  Разрегулирование топливных насосов,неправильная установка нулевой подачи топлива. Для устранения неполадкинеобходимо проверить и отрегулировать нулевую подачу топливных насосов.
·  Наличие трещины в направляющей иглыфорсунки. Для устранения неполадки необходимо заменить иглу с распылителем.
·  Неплотность иглы форсунки внаправляющей вследствие износа. Для устранения неполадки необходимо опрессоватьфорсунку, заменить изношенную иглу с распылителем.
— у неисправныхцилиндров пониженная температура выпускных газов, в форсуночных трубкахощущаются резкие толчки топлива, корпуса топливных насосов нагреваются. Неисправность связана с тем, что водин или несколько цилиндров поступает недостаточное количество топлива. Втаких случаях причиной неисправности является засорение щелевого фильтрафорсунки. Для устранения неполадки необходимо промыть или заменить щелевойфильтр.
— у неисправныхцилиндров повышенная температура и тёмный цвет выпускных газов, пониженноемаксимальное давление цикла. Неисправность связана с неполным сгоранием топливавследствие плохого распыливания. В таких случаях причиной неисправности можетбыть:
· Подтеканиефорсунки, неплотность запорного конуса иглы. Необходимо опрессовать форсунку,притереть или заменить иглу с распылителем.
· Зависание иглыфорсунки. Для устранения неполадки необходимо расходить или заменить иглу сраспылителем.
· Поломка пружиныфорсунки. Для устранения неполадки необходимо заменить пружину.
· Трещина или обрывраспылителя. Для устранения неполадки необходимо заменить распылитель.
· Износ отверстийраспылителя. Для устранения неполадки необходимо заменить распылитель.
· Низкое давлениеоткрытия форсунки. Необходимо опрессовать и отрегулировать форсунку.
· Повышеннаявязкость топлива вследствие его низкой температуры. Для устранения неполадкинеобходимо отрегулировать температуру топлива в соответствии с инструкцией поэксплуатации.
— у неисправныхцилиндров повышенная температура и тёмный цвет выпускных газов, пониженноемаксимальное давление цикла, в форсуночных трубках ощущаются резкие толчкитоплива, корпуса топливных насосов нагреваются. Неисправность связана с неполнымсгоранием топлива вследствие его плохого распыливания. В таких случаях причинойнеисправности является засорение отверстий распылителя форсунки. Для устранениянеполадки необходимо снять и прочистить или заменить распылитель.
Давление масла до ипосле фильтра пониженное, температура масла после двигателя повышена, уровеньмасла в маслосборнике повышается. Неисправность связана с попаданием топлива в масло. Причинанеисправности — пропуск сальника топливоподкачивающего насоса, неплотностьсоединений форсуночных трубок. Для устранения неисправности необходимоподтянуть соединения, устранить неплотности.
При установке органовуправления в положение «Стоп» дизель не останавливается. Неисправность связана снесоответствием положением реек топливных насосов положению органов управления.Причиной неисправности является неправильная установка нулевого положениятопливных насосов. Для устранения неисправности необходимо остановить дизель,выключив топливные насосы., установить правильное нулевое положение топливныхнасосов.
Дизель нагревается,температура выпускных газов, охлаждающей воды и масла повышена, дым чёрного иликоричневого цвета.Неисправность связана с перегрузкой дизеля, повышенной цикловой подачейтоплива. Причиной неисправности является преднамеренное (для повышения мощностидизеля) ли случайное (самопроизвольное под воздействием всережимногорегулятора) увеличение цикловой подачи топлива. Для устранения неисправностинеобходимо снизить частоту вращения главного дизеля или нагрузкудизель-генератора.
Один или несколькоцилиндров имеют повышенную температуру и тёмную окраску выпускных газов,повышенную температуру охлаждающей воды, повышенное максимальное давлениецикла. Стук в цилиндрах, исчезающий при выключении подачи топлива.Неисправность связана с перегрузкой отдельных цилиндров, повышенной цикловойподачей топлива. Причиной неисправности является неравномерное распределениемощности по цилиндрам. Для устранения неисправности необходимо проверить иотрегулировать нагрузку по цилиндрам.
 
6.4 Форсунка
 
6.4.1Конструкция
/>
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Форсунки служат длянепосредственного впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, распыливания его начастицы с размером не более 5-30 мк и распределения их внутри камеры сгорания.
Представленная на рис. 6.4.1.форсунка размещается в крышке цилиндра и состоит из двух основных элементов –корпуса 1 и распылителя 2, прижимаемого к корпусу накидной гайкой 3. Топливо отнасоса подводится через штуцер 5 к каналу 4, откуда попадает в концевую выточку10 на торце распылителя и по трём каналам 8 подаётся в полость 9 распылителя.Клапан 12 служит для выпуска воздуха.
Игла 10 распылителя черезболт 6 нагружена пружиной 11, затяг которой может регулироваться болтом 6.
Изменением силы затягарегулируется давление отрыва иглы от седла (начальное давление впрыска – Pфо).
При закрытом положенииигла своим конусом сидит на конусе сопла и препятствует
Рис. 6.4.1.           проникновениютоплива в ниже расположенную камеру сопловых отверстий.
Положение иглыопределяется действием двух сил: силы затяга пружины Pпр, прижимающей иглу к седлу, и силы давления топлива Pф, действующей на дифференциальную площадку
/> – см. рис. 6.4.2.
С повышением давления до
/>
игла поднимается до упораи сила давления топлива теперь будет действовать уже на всю площадь поперечногосечения иглы
/>,
удерживая её в этомположении до падения давления до Pфз.
Последнее находится изследующего выражения

/>.
Таким образом, давлениезакрытия иглы ниже давления, при котором она открывается и распыливание топливав этой фазе впрыска существенно хуже.
/>
Высота подъёма иглафорсунки ограничивается упором в зависимости от размеров форсунки и количествапропускаемого ею топлива находится в пределах 0,5-1,5 мм. С увеличением хода иглы растут динамические силы её удара о седло и упор, что приводит кпоявлению наклёпа и потери плотности посадки иглы. Посадочный конус иглы обычнопринимается равным 60°. Посадочный конус седла в целях достижения узкойпритирочной поверхности посадки, при которой достигается наиболее высокаяплотность, принимается не менее на 2° меньше.
Игла и её направляющееотверстие в распылителе являются прецизионными и изготовлены с высокойточностью. Путём селективного подбора выбирают пару «игла-направляющая» такой, чтобызазор между ними укладывался в заданный технологический допуск, величинакоторого зависит от размеров, теплового режима работы, вязкости используемоготоплива и находится в пределах 5-12 микрон.
Скомплектованная такимобразом пара является «неразлучной» и при эксплуатации из замена должнапроизводится только парами, перекомплектации.
По типу запорныхорганов и распыливающих отверстий применяются следующие виды распылителей:
— клапанныемногодырчатые (рис. 6.4.2) – получили наибольшее распространение в основномв двигателях с непосредственным впрыском, количество отверстий –  Рис. 6.4.2                  от 1 до 9, диаметр 0,20-1,5 мм.
— клапанныеоднодырчатые (рис. 6.4.3, а) – применяются в предкамерных двигателях, длякоторых наилучшей формой распыливания является сосредоточенный факел с малымуглом конуса и с большой пробивной способностью.
— штифтовые,имеющие одно сопловое отверстие – применяются в сравнительно маломощных дизеляхс раздельными камерами сгорания. Штифтовой распылитель с цилиндрическим штифтом(рис. 6.4.3, б) имеет постоянное сечение истечения и образует сосредоточенныйфакел с малым углом конуса. У штифтового распылителя (рис. 6.4.3, в) штифтвыполнен в виде двух усечённых конусов, сложенных меньшими основаниями. Штифтывыполняются с различными углами при вершине нижнего конуса (от 0 до 50°),благодаря этому в процессе движения штифта угол конуса распыливаемого факелаизменяется в широких пределах, захватываю всё большее пространство камерысгорания.

/>
Рис. 6.4.3. Видыраспылителей:
а). клапанныйоднодырчатый; б). штифтовой цилиндрический; в). штифтовой конический.
6.4.2 Форсунки с многодырчатыми распылителями
Распыливание топлива
Факел топлива,вылетающего с большими скоростями из соплового отверстия, состоит изцентральной части – струи, включающей грубо распылённые частицы топлива иоболочку, содержащую большое число отрываемых воздухом расходящихся нитей имелких частиц. Компактная стержневая часть факела обладает значительнойэнергией и движется с большой скоростью, глубоко проникая в массу сжатого вкамере воздуха.
Дробление струипроисходит под воздействием внешних сил аэродинамического сопротивлениявоздуха. Чем выше скорость движения струи и чем выше давление в камере сжатия,тем быстрее происходит распад струи на мельчайшие капли. На распад так жевлияет давление впрыскивания топлива, определяемое суммарным сопротивлениемсопловых отверстий (их диаметром) и вязкость топлива. С уменьшением диаметрасопловых отверстий давления и скорость истечения растут и, соответственно,увеличивается мелкость распыливания, увеличивается угол конуса струи факелараспыла и уменьшается его длина. Это сегодня широко используется в современныхдвигателях для повышения эффективности сгорания тяжёлых высоковязких топлив. Сростом вязкости топлива увеличиваются силы поверхностного натяжения,препятствующие распаду струи. При распылении образуется меньше мелких капель иувеличивается число и размер крупных частиц. Уменьшается угол конуса распадаструи и увеличивается её длина, в связи с чем возникает опасность её касанияоткрытых поверхностей стенок рабочей втулки и донышка поршня. Топливо,оседающее на этих поверхностях сгорает не полностью, что вызывает нагароотложенияи перегрев, который может привести к сквозному прогоранию поршней (алюминиевыепоршни) или появлению трещин (чугунные). Это требует уделять особое вниманиеподогреву тяжёлых топлив до температур, которые обеспечили бы его вязкостьперед подачей к ТНВД не более 10-12 сСт.
/>
С увеличением диаметровсопловых отверстий, а это в эксплуатации происходит в следствии их эрозионногоизнашивания, падает давление распыливание и увеличивается число и размеркрупных частиц. Поэтому все ведущие фирмы требуют периодически проверятьдиаметр отверстий и не допускают дальнейшей эксплуатации распылителей, вкоторых диаметр отверстий превышает номинал на 10 и более процентов.
Исследования, проведённыйфирмой МАН на двигателях MC,показали, что объём внутренней полости соплового наконечника играетсущественную роль в образовании в цилиндрах сажистых частиц и углеводородов (CH), а так же коксований сопловыхотверстии.
Уменьшение этой полостина 15% достигнутое путём введения в канал сопла золотника, изготовленного заодно целое с иглой (см. рис. 6.4.4). Позволило существенно повысить чистотувыхлопа.
Рис. 6.4.4К уменьшениюобъёма камеры сопла сегодня прибегают и при производстве форсуноксреднеоборотных двигателей.
В большинстве случаемотверстия в распылителях сверлятся. На выходе сверла образуются заусеницы, провоцирующиеобразование вихрей, приводящие к кавитационно-эрозийным разрушениям и быстромуизносу отверстий.
/>
Поэтому, во избежаниеотмеченных явлений, ряд фирм обладающих технологическими возможностями,применят скругление кромок отверстий, чем существенно продлевают их ресурс (см.рис 6.4.5).
В мало- и среднеоборотныхдвигателях в целях удешевления изготовления и замены сопловых наконечников приих износе сопла изготавливают отдельно от основного корпуса распылителя.

6.4.3 Тепловоесостояние и охлаждение форсунок
В общем случае, количествоподводимого к распылителю форсунки тепла определяется температурой газов t газ в камере сгорания и величиной площадиих соприкосновения с распылителем Fр:
q1 + q2 – q3 = Fpагаз (tгаз – tрасп),
q1 и q2 — количества тепла, передаваемыераспылителю через его торцевую 1 и цилиндрическую 2 поверхности (рис. 9-7),
q3 — количество тепла, отводимое с впрыскиваемымтопливом,
Fp — площадь распылителя,соприкасающаяся с газами.
С увеличением Fp количество передаваемого враспылитель тепла растет.
агаз – коэффициент теплоотдачи от газов,
tгаз – средняя заменяющая температура газови tр температура стенок соплового наконечника.
/>

Естественен вывод что, дляуменьшения тепловых потоков целесообразно идти на сокращение лобовой ицилиндрической поверхности распылителя, а также – его бокового зазора в крышке(но не менее 0,5 мм в двигателях средней размерности и 1 мм в более крупных.)
В противном случаев припоявлении в зазоре нагара не исключены заклинивание и деформации распылителя.Заметим, что зазоры в паре «игла-направляющая» не превышают 5-10 микрон ипоэтому даже небольшие деформации в связи с перегревом и последующимрасширением распылителя приводят к заклиниванию иглы в направляющей. Крометого, при температурах свыше 160-1800С на теле иглы образуютсялаковые отложения, также способствующие заклиниванию, а сопловые отверстиязабиваются коксом.
Рис. 6.4.6. Тепловые потоки в        Вцелях снижения температур распылителей в
распылителе.                малооборотныхи среднеоборотных форсированных двигателях ввели охлаждение форсунок используядля этого воду, масло или топливо. Наиболее эффективным, явилось использованиеводы, что и было реализовано в распылителях двигателей Зульцер RD, RND-a иRND-М-б.
6.4.4 Особенности конструкции форсунки двигателей MAN&BWL-MC
Конструкциюраспылителя форсунки судовых дизелей Бурмейстер и Вайн (рис. 6.4.5., а) снезначительными изменениями применяли до тех пор, пока не была созданапринципиально новая форсунка с другим распылителем (рис. 6.4.5., б).
Вконструкции, показанной на рис. 6.4.5., а, сопло 10 запрессованов корпус 11 (соплодержатель), который притирается к нижнему торцунаправляющей 8 иглы 7. Верхний торец направляющей притерт к корпусу1 форсунки. Массивной гайкой 9 соплодержатель 11, направляющая8 и нижняя часть корпуса 1 скреплены в единый герметичный узел.Штифты 5 обеспечивают совпадение участков каналов охлаждения 12топливопровода 6. Сопло 10 закреплено в корпусе 11 горячей посадкой, чемобеспечивается надежная фиксация сопла, отверстия которого должны иметь строгозаданное направление (число форсунок две или три при центральном положениивыпускного клапана). Три или четыре распыливающих отверстия сопла имеют диаметр0,95 –1,05 мм. Для увеличения срока службы элементов игла — упор верхняя частьиглы 7 сделана в виде утолщённой головки, а упор 4 – в виде втулки увеличенногодиаметра. Упор запрессован в тело корпуса 1. Подъём иглы hи = 1 мм. Развитая головка иглы позволила увеличитьдиаметр штока 3, передающего игле усилие затяга форсуночной пружины 2 (Рзп),что повысило надёжность узла пружина – шток.
ФорсункиБурмейстер и Вайн охлаждаются, как правило, дизельным топливом автономнойсистемы.

/>
Рис.6.4.5. Распылители форсунок двигателей Бурмейстер и
Вайн VT2BF МАН-Бурмейстер и Вайн KGF, L-MC
Впоследние годы все высокомощные судовые малооборотные дизели Бурмейстер и Вайн,а также перспективные дизели МАН — Бурмейстер и Вайн оборудуют новыми форсункамиунифицированной конструкцией (см. рис. 6.4.5., 6).
Принципиальнымотличием в данном случае является то, что форсунка неохлаждаемая. Нормальнаяработа форсунки при высоких температурах подогрева тяжелого топлива (105-120 °С)обеспечивается благодаря его центральному подводу по каналу 14. При этомполучаются симметричное температурное поле и равные градиенты температур попоперечному сечению распылителя, а следовательно, равные рабочие зазоры всопряженных парах (во всех прочих конструкциях форсунок, где горячее топливо иохладитель подаются по разным сторонам ее корпуса, создается несимметричноетемпературное поле).
Распылительсостоит из сопла 10, направляющей 8, иглы 7 и запорного клапана 17внутри иглы. Направление односторонних сопловых отверстий обеспечиваетсяфиксацией сопла штифтом 5, (корпус 1 форсунки фиксируется своим штифтом в местекрепления, не показанном на чертеже). Игла 7, имеющая вверху форму стакана, воспринимаетусилие затяга пружины 2 через ползун 13, в вырезы которого входит головкапроставки 15 с центральным каналом 14. Внутри стакана иглы размещены пружина 16запорного клапана 17 и узел сопряжения топливного канала в проставке 15 и вклапане 17. Нижний заплечик проставки 15 ограничивает подъем клапана (hк= 3,5 мм), а верхний — подъем иглы (hи= 1,75 мм).
Форсункаобеспечивает циркуляцию нагретого топлива при неработающем двигателе (во времяподготовки к пуску и при вынужденных остановках в море), а также в период междусмежными впрысками, когда ролик толкателя плунжера обкатывает цилиндрическуючасть шайбы.
Пристоянке двигателя, когда ТНВД находится в положении нулевой подачи (полостинаполнения и нагнетания соединены), топливоподкачивающий насос при давлении 0,6МПа подает топливо в нагнетательный топливопровод и канал 14 форсунки. 'Гак какпружина 16 запорного клапана 17 имеет затяг 1 МПа, то клапан не поднимается, итопливо проходит через небольшое отверстие 18 в стакан иглы и далее вверх наслив. Таким образом, при стоянке любой продолжительности вся система нагнетаниябудет заполнена топливом рабочей вязкости. Это исключительно важно для надежнойработы топливной аппаратуры.
Приработе двигателя в период активного хода плунжера давление нагнетанияпрактически мгновенно поднимает запорный клапан 17, и перепускное отверстие 18перекрывается. Топливо проходит к дифференциальной площадке иглы 7 и поднимаетиглу.
Вконце активного хода плунжера вся система нагнетания быстро разгружается черезрабочую полость насоса, так как нагнетательного клапана в нем нет. Когдадавление топлива падает ниже давления затяга Рап. пружина2 сажает иглу 7, а при давлении ниже 1 МПа пружина 16 опускает на местозапорный клапан 17. Ролик толкателя плунжера на длительное время выходит наверх шайбы, и система нагнетания вновь прокачивается топливом до следующегоактивного хода плунжера.
Врассмотренной особенности новой форсунки большое достоинство топливнойаппаратуры, так как в любых условиях эксплуатации она постоянно находится врабочем температурном режиме, что чрезвычайно важно для гарантии надежности.
Практикапоказала, что во время вынужденных остановок судов в море, при длительныхстоянках в готовности, а также при продолжительных режимах малых ходов иманевров тяжелое топливо остывает по всей линии нагнетания, вязкость егоповышается. В таких случаях после пуска двигателя или при резких набросах нагрузкидавление впрыскивания может сильно возрасти, а гидравлические усилия в линиинагнетания достичь опасного уровня. В результате возможны образование трещин вкорпусах ТНВД и стенках нагнетательных топливопроводов, прорыв мест соединенийих с насосом и форсункой (особенно когда эти места резьбовые).
Длятопливной аппаратуры с охлаждаемыми форсунками существует несколько решений,направленных на поддержание температурного режима системы нагнетания вупомянутых условиях: отключение охлаждения форсунок, подача пара в каналыохлаждения, установка вдоль всего (или части) нагнетательного топливопроводапаровых «спутников» и т.д. Однако все эти решения по эффективности действиязначительно уступают форсунке с симметричным температурным полем.
Положительнымфактором в пользу неохлаждаемых форсунок является и то, что исключаетсянеобходимость применять специальную систему охлаждения (два насоса, цистерна,трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики).
Есть,однако, и недостатки. Конструкция форсунки сложная, многодетальная. Одних местпритирки — девять, причем для притирки требуются специальные оправки. Втопливной аппаратуре фактически отсутствует нагнетательный клапан, так какзапорный клапан 17 его функций не выполняет: в случае зависания иглы форсункитопливо из системы нагнетания выталкивается давлением газов в цилиндре вскорепосле окончания активного хода плунжера. Опыт показывает, что цилиндр при этомсамовыключается.
 
6.4.5.а). Проверка форсунок
Техническое состояниефорсунок определяет надёжность и экономичность работы двигателя. Снижениеплотности и неудовлетворительное распыливание приводят к неполному сгораниютоплива и дымлению на выхлопе, сгорание переходит на линию расширения, чтовызывает перегрев цилиндро-поршневой группы и пригорание выхлопных клапанов.Следствием попадания струй плохо распыленного топлива на головки поршнейявляется и прогорание.
Срок службы распылителейфорсунок современных двигателей обычно лежит в пределах 5-10 тысяч часов, поистечению этого времени, как правило, требуется их замена или ремонт.Рекомендуется в пределах этого срока через 2-4 тысячи часов осуществлятьпериодические проверки состояния форсунок, включающие:
·  Оценку состояния сопловых отверстийна отсутствие в них коксовых отложений и износ (измерение диаметра);
·  Проверку на плотность и отсутствиеподтеканий;
·  Проверку и регулирование давленияоткрывания иглы;
·  Проверку, и если возможно,регулирование величины его хода.
Перечисленные проверки инеобходимые регулировки производятся в приспособленном для этого помещении и сиспользованием специального опрессовочного стенда.
Проверяют плотностьцилиндрических поверхностей иглы с направляющей и плотность седла иглы(конического или плоского). Грубая оценка износа уплотняющих поверхностей иглыи направляющей производится по интенсивности утечек топлива через отверстие, ккоторому присоединена сливная трубка.
/>
Герметичностьцилиндрической уплотняющей поверхности и плотность посадки иглы проверяют напрессе, схема которого приведена на рис. 6.4.6… Топливо из бака 4 поступает кодноплунжерному насосу 3, приводимому в действие рукояткой 2. Форсункаукреплена в штативе 5. Впрыск топлива осуществляется в бак 6. Давление,развиваемое насосом, контролируется манометром 1.
Испытание плотности парыигла – направляющая подобно испытанию плунжерной пары. Но иглу следуетнагрузить затяжной пружиной несколько больше, чтобы р1 превысилорекомендуемое давление впрыска для этого типа форсунки на 10-15 МПа. Приперепаде давлений Δр = p1 ÷ p2 (2-5 МПа)нормальная плотность пары, т. е. время падения давления, соответствует 7-30 с.
Плотность комплектафорсунок для дизеля указывают в правилах технической эксплуатации. Разница в
Рис. 6.4.6. показателеплотности не должна превышать ± 25 % его средней величины.
Испытания форсунки всборе на прессе позволяют визуально оценить качество распыливания и плотностьпосадки иглы. Форсунку закрепляют в штативе, присоединяют трубку ипрокачиванием удаляют воздух. Далее, прокачивая форсунку и регулируя натяжениепружины, устанавливают рекомендуемое давление распыливания. Перед контрольнымвпрыском тщательно обтирают кончик сопла. Затем медленно нажимают на рукояткупресса, наблюдая за манометром и за кончиком сопла: сопло должно быть сухим домомента подъема иглы, при котором манометр покажет давление распыливания. Послевпрыска вновь вытирают кончик сопла: в посследующий момент, если игла садитсяплотно, сопло должно быть сухим. При обнаружении подтекания иглу в первую очередьнеобходимо промыть, а затем, если подтекание продолжается, притереть куплотняющей поверхности.
6.4.5. б). Проверка и регулировка топливной форсунки
Проверять работу форсункиможно при помощи топливного насоса, установленного на двигателе; или лучше наспециальном стенде (Рис. 6.4.7.).
Передвигая рычаг 1,действуют на плунжер насоса 2. Последний забирает топливо из бака 3 и,прокачивая его через тройник 4 и трубопровод 5, подает в форсунку 6. Передпроверкой открывают кран 7 и, передвигая рычаг, удаляют воздух из системы.

/>
Форсунку, подлежащуюосмотру и регулировке, разбирают на чистом и хорошо освещенном месте, промываюткеросином или чистым топливом, обдувают сжатым воздухом и снова собирают. Уфорсунок, которые имеют регулируемый подъем иглы, регулировочный винтзавертывают до упора, а затем отвертывают на часть оборота, обеспечивающуюнеобходимый подъем иглы. Последнее указывается в инструкции по эксплуатациидвигателя.
Чтобы не смешать деталиразных форсунок, рекомендуется разбирать и собирать их поочередно. При проверкенадо
Рис. 6.4.7 соблюдатьосторожность, так как попадание струи топлива на кожу рук вызывает долгонезаживающую рану. Обтирать детали форсунки можно только салфетками из бязи илибатиста.
Проверка отсутствиязасорения отверстий в соплах. Форсунку закрепляют на стенде, удаляют из системы воздух,краном 7 (см. рис. 6.4.7) выключают манометр 8, под форсунку кладут бумагу ирезко впрыскивают топливо. Если на бумаге прорванных мест или следов от струйтоплива будет меньше, чем отверстий в распылителе, это означает, что частьотверстий засорена.
Для прочистки отверстийфорсунку разбирают, промывают в керосине, нагар с наружных поверхностей снимаютпри помощи деревянного скребка, отверстия прочищают стальной проволокой(диаметр которой должен быть меньше диаметра сопловых, отверстий на 0,05-0,1 мм) и только затем собирают форсунку.
Прочищать отверстия безразборки форсунки не разрешается, так как в этом случае грязь останется внутрифорсунки.
Если диаметры отверстийсопла увеличились на 10-12% па сравнению с номинальным размером или отличаютсядруг от друга на ±5%, то сопла заменяют.
Проверка плотностипары игла – направляющая втулка. Плотность посадки иглы в ее направляющей проверяют следующимобразом:
·  пружину форсунки затягивают такимобразом, чтобы давление открытия иглы соответствовало указанному в инструкциипо эксплуатации двигателя или в его паспорте;
·  создают давление в форсунке, несколькопревышающее оговоренное инструкцией, и по секундомеру определяют время падениядавления на 50 кгс/см2 от установленного;
·  время, за которое давление упадет на50 кгс/см2, указывается в инструкции по эксплуатации двигателя идолжно быть не меньше 15 сек для новых распылителей и 5 сек для распылителей,бывших в употреблении.
При уменьшении плотностипары значительно увеличиваются протечки топлива через зазор во время работыдвигателя. Нормальным (для новой форсунки) считается протечка топлива 1-4%количества топлива, поданного в цилиндр. Количество топлива, сливаемого изразных форсунок за одно и то же время, не должно различаться более чем на 50%.
При необходимости паруигла — направляющая заменяют запасной. Переставлять иглы в направляющих втулкахне рекомендуется, так как эти детали очень точно (прецизионно) пригнаны друг кдругу. При наклоне направляющей на 45° игла должна выходить из нее на 1/3 длинынаправляющей части под действием собственного веса при любом повороте вокругсвоей оси.
Проверка и регулировкадавления подъема иглы форсунки. Для проверки рабочего давления открытия иглы форсункиустанавливают на стенде (см. рис. 6.4.7) и насосом 2 создают давление топлива,контролируемое по манометру 9. Величина давления указывается в инструкции поэксплуатации двигателя и регулируется изменением силы натяжения пружиныфорсунки.
Отклонение величиныдавления открытия иглы форсунки от нормы допускается в пределах ±(5÷10)кгс/см2.
Проверка подтеканияфорсунки. Плотностьпритирки уплотняющего конуса (или торца) иглы проверяют медленным повышениемдавления топлива в форсунке, плавно передвигая для этого рычаг 1 (см. рис. 6.4.7).При давлении на 5 — 10 кгс/см2 меньше давления впрыска конец распылителя долженбыть сухим.
Если форсунка подтекает,то слегка притирают иглу к ее седлу при помощи тонкой пасты ГОИ, разведенной накеросине. При притирке следят за тем, чтобы паста не попадала в зазор междуиглой и ее направляющей. После притирки детали тщательно промывают в керосинеили чистом топливе, обдувают воздухом и снова проверяют на отсутствиеподтекания.
Проверка качествараспыливания топлива. Во время подачи топлива форсунка должна давать резкий и четкий дробныйвпрыск с характерным резким звуком. Для удобства наблюдения за качествомраспиливания рекомендуется направить форсунку на лист чистой бумаги. Следытоплива на бумаге должны быть одинаковой густоты и расположены на равномрасстоянии от центра. Если форсунка не дает равномерного по окружностираспыливания, ее разбирают, отверстия сопла прочищают тонкой мягкой проволокой.
При большой разработкесопловых отверстий увеличивается их суммарное сечение и нарушается правильнаяформа сверления, что вызывает снижение скорости выхода топлива из форсунки и,следовательно, ухудшает качество распыла. В этом случае обычно сопло заменяютзапасным.

6.4.6 Подготовка к притирке распылителя
Операциюпо притирке приходится производить при каждой плановой ревизии форсунок и темболее при наличии отказов. Используемые при этом приемы и продолжительность операцийзависят от состояния зоны уплотнения. В любом случаефорсункаразбирается, детали очищают, промывают чистым дизельным топливом, а осушаютсжатым воздухом.
Еслина игле имеются лаковые отложения, то их необходимо предварительно удалить соответствующимипрепаратами типа “Sicloe”. До начала операций по притирке необходимо выяснитьсостояние и местоположение уплотняющего пояска на игле. Для этого на конус иглыв месте несколько выше зоны конца седла тонко заточенной спичкой или иголкойнанести 3-4 капельки притирочной пасты (рис. 6.4.8). Вставить иглу в корпус распылителяи легкими вращательными движениями (без ударов и сильных нажимов) притиратьиглу 15-30 секунд. Извлечь иглу, удалить притирочную пасту с конуса иглы и седла.Развести на масле притирочную пасту и нанести снова 3-4 капельки, но уже ближе кместу предполагаемого пояска и притирать иглу с легким нажимом 5-10 сек. Снова очиститьиглу и седла и приступить к осмотру с более детальным выяснением состояния и местоположенияпояска. Прежде чем приступить к притирке необходимо уяснить и в дальнейшемсоблюдать несколько основных правил:
· Фирма “Зульцер”рекомендует использовать карборундовые пасты зернистостью не ниже 500 (это науровне марок 3А, 4А класса “Very fine”). Этому условию соответствует отечественнаяпаста Государственного оптического института (ГОИ) светло-зеленого цвета(тонкая).
· Избегатьпопадания пасты на цилиндрическую направляющую часть иглы и отверстия призаводке иглы в корпус и обратно, а так же при чистке седла; Наличие там пастыпри притирке приведет к увеличению зазора и необходимости забраковатьраспылитель. При чистке седла соблюдать указания изготовителя, приведенные винструкции (использовать деревянные палочки с плотно обтянутой тканью и т. п.).
· В процессепритирки не производить сильных нажимов и ударов, что приведет к царапанию иповреждению поверхностей абразивами. Необходимый эффект притирки со снятиемдолей микрометров происходит за счет окисления поверхности находящейся в пастеолеиновой кислотой. Мелкие абразивы легко снимают окисленные слои даже прилегком воздействии без повреждения чистых поверхностей, которые тут сноваокисляются. (Этот процесс называется коррозионно-механическим износом и поформе похож на поведение самополирующих красок, покрывающих подводную частькорпуса. Под действием струй воды тонкие слои краски отделяются вместе сприлипшими микроорганизмами, обеспечивая постоянную чистоту и гладкостьнаружной обшивки).
· Пасту наноситьвсегда ниже формируемого пояска уплотнения, создавая тем самым повышенный износнижележащих поверхностей, создавая раскрытие зазора к низу и продвижениеконтактной зоны вверх к основанию конуса. По мере притирки паста поднимается вверхи распределяясь по увеличивающейся площади, ее плотность и агрессивностьуменьшаются, а абразивные частицы измельчаются (рис. 6.4.9). Поэтому чем вышенаходятся слои, тем меньше скорость износа, что и обеспечивает сохранениеклинового зазора.
· Каждый разнаносить пасту малыми дозами, препятствуя тем самым попаданию свежей(агрессивной) пасты на формируемый поясок и вышележащие поверхности. Необходимуюагрессивность в зоне притирки обеспечивают частой сменой пасты с удалением отработанной(по 15-30 сек.).
· Нельзя допускатьувеличения длительности работы на одной порции пасты до 3-5 минут, (как указанов некоторых рекомендациях). За длительное время нагреваясь паста высыхает,теряет агрессивность и только царапает, а не полирует поверхность. Скоростьизноса падает, а качество поверхностей ухудшается. По этой же причине нельзяиспользовать старую, подохшую пасту. Если даже разбавить ее масломагрессивность восстановить не удастся.
Указанныхвыше правил следует придерживаться при всех операциях с использованиемпритирочных паст, чтобы избежать ошибок, ведущих к нерациональной затратевремени и повреждению поверхностей.
/>                      />
Рис. 6.4.8                                Рис.6.4.9
 
6.4.7 Притирка иглы иседла
Послевыявления состояния запирающего пояска возможны несколько вариантов дальнейшихдействий.
 
/>

Вариант1.
Уплотняющийпоясок занимает правильное положение на переходе конуса в цилиндрическую часть,но его ширина увеличена и нижняя кромка четко не просматривается. Задачапритирки сводится к уменьшению ширины пояска у форсунок к МОД до 0,1-0,2 мм с приданием четкого очертания нижней границы (для СОД оптимальная ширина пояска может быть науровне 0,3-0,5 мм). Для этого притирочную пасту 3-4 точками наносят несколькониже проявившегося блестящего пояска (рис. 6.4.10). Вставить иглу в корпус илегкими вращательными движениями (2-3 оборота всего)
 Рис6.4.10 равномерно распределить пасту по обрабатываемым поверхностям. Далее провестикороткую притирку (15-30 сек.) вращательно ударными движениями. Вытащить иглу итщательно очистить поверхности.
Нанестиснова 3-4 точки уже на самую границу пояска и легкими вращательными движениями(без ударов) провести притирку 5-10 сек. Снова извлечь иглу, очистить ее и седлои осмотреть. Если пара не сильно изношена, то этого бывает достаточно для формированиянужной ширины пояска. Если нет, то операцию повторяют до получения нужногорезультата. Пара промывается, осушается, собирается.
Примечание. Некоторые специалисты предпочитаютокончательную доводочную операцию производить без пасты на масле. При этомпроисходит выглаживание пояска
безизносов- поясок “набивается”.
 
Вариант2.
/>/>
Уплотняющийпоясок несколько смещен вниз от основания конуса (рис.6.4.11). На первом этапезадача сводится к смещению пояска вверх в нужную зону для чего пасту наносятниже кромки пояска и также интервалами 15-30 сек. Производить притирку и заменупасты. Если паста после притирки равномерно распределена по поверхности, то этоуказывает на отсутствие искажения формы конусов и поясок довольно
Рис.6.4.11  Рис.6.4.12 быстро будет перемещаться вверх к основанию, а окончательную егодоводку проводят по варианту 1. Если же игла притиралась многократно, то неисключено, что на конусе под пояском имеется впадина. Такую ситуацию можноотличить по неравномерному распределению пасты после притирочных операций:выступающий поясок будет светлым, а впадина со скопившейся в ней пастой будетвыглядеть темной полосой (рис.6.4.12). Ситуация осложняется и потребуетбольшего времени или даже проверки формы седла и его исправления. Придостаточной квалификации исполнителя выступ на конусе иглы, на которомнаходится поясок, можно убрать тонким (мелким) бруском, установив иглу на станок(снять всего 0,01-0,02 мм). После этого притирку повторить.
Вариант3.
Поясокна игле смещен вниз и притиркой по седлу его не удается исправить. Требуетсяпроверка формы седла в корпусе. Если выяснится нарушение формы седла, то послеее исправления притирку можно повторить по варианту 2.
Проверкуи исправление формы седла производят с помощью, притира аналогичного по форме иразмерам игл, и отличающегося от нее увеличенным углом конуса (60 градусов 30минут вместо 60 градусов) и уменьшенным диаметром цилиндрической направляющейчасти (так, для дизеля RND 68 рекомендуемый диаметр 11,50 мм). В судовых условиях его невозможно изготовить с такой точностью по углу конуса и необходимосделать заказ на его изготовление. При этом обязательно нужно указать матери:серый чугун СЧ22; СЧ28 (cast iron).
Выборматериала притира мотивирован тем, что он должен быть мягче притираемых поверхностей.(Так для обработки посадочного гнезда под форсунку в стальной цилиндрическойкрышке притир изготовляют из более мягкого материала бронзы). К тому же серыйчугун обладает антизадирными свойствами и не подвержен пластическим деформациямв следствии нулевой пластичности. Поэтому и проверочные плиты делают чугунными.Требование к пониженной твердости по отношению к обрабатываемой поверхностиобусловлено тем, что при притирке абразивы способны внедряться в более мягкуюповерхность и образуют вместе с нею нечто наподобие абразивного камня. Такая поверхностьцарапает более твердую, а сама защищена от износа и искажения формы. Какпроизводится обработка седла распылителя чугунным притиром подробно описано в инструкцияхк двигателям модификаций RND и RTА фирмы “Зульцер”.
Еслипричина затрудненной притирки иглы оказалась в изношенности седла, то после исправленияего формы операцию можно повторить.
 
6.5 Основные неисправности форсунки
Неисправности в работефорсунок всегда приводят к ухудшению смесеобразования, в результате чегоскорость сгорания топлива уменьшается, догорание происходит на большей частирабочего хода, часть топлива сгорает не полностью – всё это приводит к снижениюмощности и экономичности двигателя.
Форсунки должныподвергаться периодическим профилактическим осмотрам через 500-1000 часовработы. Во время осмотров снятые с двигателя форсунки разбирают, очищают отнагара, промывают, устраняют неисправности, собирают, проверяют и регулируют настенде. Замена форсунок для осмотра и устранения неисправности производятся приобнаружении признаков плохой работы: повышения температуры выпускных газов ипоявления темного дыма из трубы.
Неисправности и ихустранение:
1) Зависание иглывозникает при работе на загрязненном, обводненном или «сухом» топливе, из-запопадания механических частиц в рабочий зазор форсуночной пары или разрушениярабочих поверхностей иглы коррозией. При зависании иглы форсунка начинаетработать как открытая, что сопровождается подтеканием топлива и обнаруживается поповышению температуры выпускных газов и появлению дымного выхлопа. Форсункузаменяют запасной. Зависшую иглу удаляют за хвостовик или выпрессовывают наспециальном устройстве. После слабых «захватов» иглу достаточно промыть ирасходить на масле. После задиров распылитель заменяют.
2) Закупоркасопловых отверстий приводит к повышению давления, создаваемого ТНВД, врезультате этого может произойти разрыв форсуночного трубопровода, отрыв соплаили поломка плунжера ТНВД. Обнаруживается по резко ощутимым гидравлическимударам в форсуночной трубе. Возникает в результате подтекания форсунки, прикотором топливо вытекает не распыливаясь и сгорает около сопла, а так же приработе на плохо очищенном топливе. После разборки отверстия прочищаютспециальной стальной иглой диаметром меньше диаметра сопла на 0,1 мм, а затем сопло и распылитель промывают чистым топливом и обдувают сжатым воздухом.
3) Износ сопловыхотверстий приводит к изменению формы и дальнобойности факела. Обнаруживается попоявлению дымного выхлопа и повышению температуры выпускных газов. На стендеразмеры отверстий после их очистки проверяют с помощью предельных калибров.Если отверстия имеют овал или их диаметры увеличились больше чем на 10%, тосопло или весь распылитель заменяют.
4) Поломка пружиныпроисходит от плохого качества материала, неправильной термической обработкиили при неправильной сборке, при которой возникает перекос пружины. При поломкепроисходит зависание иглы и подтекание форсунки. Во время осмотра пружинузаменяют.
Обгорание сопловогонаконечника приводит к разрушению конца сопла. Возникает при значительномподтекании форсунки, когда интенсивное горение происходит в непосредственнойблизости от сопла, вызывая эрозионное разрушение концевой части распылителя;вследствие химической коррозии от действия серной кислоты, которая появляетсяна конце сопла при излишнем охлаждении форсунки, когда температура её наружнойповерхности снижается ниже «точки росы», что бывает при продолжительной работедвигателя на малых нагрузках и на маневрах. Такой распылитель заменяют.
 
6.6 Проверка и регулировка угла опережения подачи топлива
Своевременность сгораниятоплива обуславливается углом опережения подачи топлива. От его величинызависят продолжительность периода задержки самовоспламенения, скоростьнарастания давления и расположение линии сгорания относительно В.М.Т. Присмещении сгорания топлива на начало процесса расширения уменьшается давление вконце горения, повышается температура отходящих газов и возрастают потеритеплоты, что приводит к увеличению удельного расхода топлива. Кроме того, будутпроисходить перегрев поршня и повышение температурных напряжений цилиндра.Давление в конце горения Pz по отдельным цилиндрам не должноотклоняться от значений, указанных в формуляре дизеля, более чем на ± 5 %. Дляповышения Pz угол опережения подачи топлива увеличивают, дляснижения — уменьшают. Величина угла опережения подачи топлива указана вформуляре двигателя.
При определенииугла опережения подачи топлива односекционным топливным насосом выполняютследующие действия:
1.  Отсоединяют топливную трубку отнасоса.
2.  Устанавливают на штуцер топливногонасоса моментоскоп.
3.  Ставят рейку топливного насоса наполную подачу топлива.
4.  Прокачивают топливный насос вручнуюдо полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.
5.  Сжимая резиновую трубку, выдавливаютиз стеклянной трубки топливо до половины её длины.
6.  Медленно проворачивают коленчатый валдизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот моментбудет соответствовать началу подачи топлива.
7. Измеряют угол, накоторый кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т. Если маховик неразбит на градусы, измеряют длину дуги маховика от метки В.М.Т. данного цилиндрадо неподвижной стрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по формуле
/>
где l – длина дуги отметки в.м.т. до стрелки-указателя, мм;
L – длина окружностимаховика, мм.
При отсутствиимоментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить следующим образом:
1.  Отсоединяют топливную трубку отнасоса.
2.  Вынимают из насоса нагнетательныйклапан с пружиной, устанавливают на место штуцер или крышку насоса.
3.  Подают топливо из расходной цистернык насосу.
4.  Спускают воздух из топливноготрубопровода и насоса, после чего прикрывают отверстие в штуцере пальцем.
5.  Медленно проворачивают коленчатый валдизеля до прекращения вытекания топлива через штуцер.
6.  Измеряют угол, на который кривошиппроверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т.
Для большей точностирекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый уголопережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного вформуляре дизеля, его регулируют поворотом шайбы топливного насоса нараспределительном валу.
При этом выполняютследующие действия:
1. Отмечают рискамиположение кулачковой шайбы относительно фланца втулки
2. Отвёртываютстяжные болты или гайку крепления и выводят кулачковую шайбу из зацепления сзубцами втулки.
3. Поворачиваютшайбу на нужную величину и вводят в зацепление с зубцами втулки. Для увеличенияугла опережения кулачковая шайба смещается по направлению вращенияраспределительного 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 на0,4-0,6 МПа (4-6 кгс/см2).
При определенииугла опережения подачи топлива многоплунжерным насосом выполняют следующиедействия:
1.  Отсоединяют топливную трубку отпервой секции насоса.
2.  Устанавливают на штуцер первой секциитопливного насоса моментоскоп.
3.  Ставят рейку топливного насоса наполную подачу топлива.
4.  Прокачивают топливный насос вручнуюдо полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.
5.  Сжимая резиновую трубку, выдавливаютиз стеклянной трубки топливо до половины её длины.
6.  Медленно проворачивают коленчатый валдизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот моментбудет соответствовать началу подачи топлива.
7.  Измеряют угол, на который кривошиппроверяемого 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 неподвижнойстрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по той же формуле, что идля односекционного насоса.
При отсутствиимоментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить тем же образом,который был представлен ранее.
Для большей точностирекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый уголопережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного вформуляре дизеля, его регулируют поворотом на определённый уголтопливораспределительного вала.
При этом выполняютследующие действия:
1.  Отвёртывают стяжные болты, проходящиечерез овальные отверстия ведущего фланца.
2.  Поворачивают ведомый фланецотносительно привода на несколько делений по направлению вращенияраспределительного вала или наоборот. Совпадение риски на ведущем фланце сцентральной риской на ведомом фланце соответствует заданному углу опереженияподачи, установленному заводом-изготовителем. При повороте фланца на одноделение угол опережения изменяется на указанное в формуляре значение (напр. длядвигателя 3 Д 6 — на 6° ).
3.  Зажимают стяжные болты.
В отдельных случаях, длянасосов с большим износом плунжерных пар, угол опережения подачи топливапроверяют по началу впрыска топлива форсункой, работающей в паре с проверяемымнасосом. При такой проверке углы опережения подачи топлива получаются на 20-25% меньше указанных в формуляре дизеля.
 
6.7 Процесстопливоподачи
 
Основные понятия и параметрыпроцесса топливоподачи
1. Цикловаяподача — подачатоплива за один рабочий цикл
gц = (ge Ne m /60 n i) г/цикл,
где: m — коэффициенттактности, для 2-х т. дв. =1; для 4-х т. дв. =2;
n – об/мин; i — число цилиндров.
2. Фазы подачи – φнпн, φкн,φкпф, φнпф – фазы начала и конца подачи понасосу и по форсунке.

φнпф = φф.о.или угол опережения впрыска топлива,
φп = φнпф+ φкпф – продолжительность подачи топлива.
3. Pн, Pф, Pн. макс, Pф.макс, Pф.о., Pф.з., Pост. — давления топлива в насосе,форсунке, максимальные, открытия иглы, закрытия иглы, остаточное втопливопроводе между впрысками.
Остановимся более подробно навеличине цикловой подачи.
В свою очередь,
gц = (Fпл ha ρт ηпод) 10-3 г/цикл;
Fпл = πd2 / 4- площадь плунжера м3; ha — активный ход плунжера м, ρт — плотность топлива кг/м3.
Коэффициент подачи топливного насоса ηпод —, представляющий собой отношениедействительно поданной порции топлива gц к теоретически возможной и равнойобъему, описываемому плунжером на протяжении его активного хода, умноженному наплотность. Коэффициент подачи величина переменная и зависит от большого числафакторов, к числу которых относятся геометрические и конструктивные соотношенияв ТНВД, сжимаемость топлива и явления дросселирования в периоды наполнения и отсечкии, конечно, утечки в системе насос-форсунка. По опытным данным ηпод= 0,75-1,1, на него существенное влияние оказывают число оборотов и величинацикловой подачи (рис. 6.7.1.). Увеличение gц (ha) приводитк росту коэффициента подачи. Важная особенность изменения ηпод заключаетсяв том, что при снижении оборотов от номинальных до ≈ 75% nном и сохранении положения топливнойрейки неизменным, онувеличивается (на 10-15%) и лишь затем падает. Это увеличение влечет за собойрост цикловой подачи и, соответственно, — среднего эффективного давления

Pe = k gц ηе,
и развиваемого двигателем крутящегомомента Мкр,что благоприятно сказывается на тяговых свойствах двигателя и устойчивостирежима малых оборотов.
Пример – главный двигательбуксирующего судна.С увеличением силы тяги на гаке обороты двигателя будут падать и, если крутящиймомент не будет увеличиваться, то обороты и тяговое усилие будут продолжатьснижаться. Если же при снижении оборотов, цикловая подача за счет ростакоэффициента подачи растут, то, соответственно, увеличиваются момент и силатяги.
/>
Рис. 6.7.1. Кривые изменениякоэффициента подачи в функции оборотов и величины цикловой подачи (ha).
Развитие процесса топливоподачи
О том, как развивается процесстопливоподачи, можно проследить по приведенным на рис. 6.7.2. кривым: а)давлений топлива у форсунки, б) хода иглы форсунки при ее открытии, в)интегрального распределения подачи за один впрыск по углу п.к.в. (законаподачи).
Давление топлива в топливопроводе и вфорсунке поднимается до значения Рфо, при котором игла форсункиподнимается и, в связи с истечением топлива под нее, в этот момент обычноотмечается небольшой местный провал давления. Однако этот провал быстрокомпенсируется в связи с тем, что плунжер продолжает сжимать топливо, идавление поднимается до максимального значения – Pмакс. Дальнейший рост давления прекращается, так как в насосе начинаетсяотсечка (или плунжер приходит в ВМТ кулачка) и давление падает. По достижении Рфз, прикотором пружина сажает иглу на седло, впрыск топлива прекращается.
В форсунке и в топливопроводе приналичии нагнетательного клапана с отсасывающим пояском устанавливаетсядавление, равное остаточному — Рост, сохраняющееся до следующего цикла подачитоплива. При отсутствии разгрузки устанавливается более высокое давление,равное Р ф.з' что провоцирует появление подтекания топлива под иглу.
/>
Рис. 6.7.2. Кривые: а). давлениевпрыска у форсунки, б). хода иглы форсунки, в). законы подачи топлива впределах цикла.
В общем случае процесстопливоподачи в системе «ТНВД — форсуночный топливопровод – форсунка» можноусловно подразделить на следующие этапы:
1 этап – наполнение полости ТНВДтопливом, поступающим от подкачивающего насоса под давлением 0,4-0,5 МПа.Начало — открытие плунжером при его движении вниз впускного окна (клапана).
Окончание — закрытие плунжеромвпускного окна (клапана) при его движении из крайнего нижнего положения вверх(геометрическое окончание наполнения). Действительное окончание наполненияпроисходит раньше, так как при подходе верхней кромки плунжера к верхней кромкеокна благодаря возникающему в остающейся узкой щели дросселированию начинаетсясжатие топлива, давление топлива начинает расти и перепуск прекращается. Приэтом, чем больше обороты двигателя, тем больше сказывается дросселирование итем раньше (по углу поворота вала) заканчивается наполнение и начинается сжатиетоплива. Таким образом, активный ход плунжера несколько увеличивается.
2 этап – сжатие топлива внадплунжерной полости насоса от давления подкачки до давления, при которомоткрывается нагнетательный клапан насоса Pоткр.н.кл. = Pзатяга.пруж.кл. + Pост… Здесь уместно отметить, что существенную роль в процессетопливоподачи играет сжимаемость топлива. Коэффициент сжимаемости топлив а =(0,6 — 1,0) 10-6 мЗ/кг. Благодаря сжимаемости плунжерзатрачивает часть своего хода на сжатие топлива
Расчетное уравнение –
Fпл Спл dt = a V1 dp                                            (1)
где: Fпл – площадь плунжера, Спл – скорость плунжера, t — время, V1 – объем надплунжерной полости насоса, Р — давление топлива.
3 этап – продолжение сжатия(соответствующего роста давления) топлива в объеме полости насоса V1 ив объеме топливопровода и форсунки V2. Начало –открытие нагнетательного клапана. Окончание – достижение давления открытия иглыРфо.
Расчетное уравнение –

Fпл Спл dt = a (V1 + V1)dp                                 (2)
4 этап – впрыск топлива в цилиндр смомента открытия иглы и до момента начала отсечки в ТНВД. Начало этапа — моментподъема давления топлива у иглы форсунки до величины давления открытия иглы. Окончание — начало отсечки в ТНВД,соответствующее открытию отсечной кромкой плунжера отсечного отверстия(открытию отсечного клапана в насосе клап. типа) и закрытие нагнетательногоклапана.
Расчётное уравнение –
Fпл Спл dt = a(V1 + V2) dp + μ fc (2/ρ)1/2 (Pт – Pц.ср)1/2 dt                 (3)
 
Объёмная подача Объём сжимаемого    Расходтоплива
 плунжера  топлива     черезфорсунку
где: μ — коэффициент истечения сопловых отверстий, fc — суммарное сечение сопловыхотверстий, ρ — плотность топлива, Рт — давление топлива впериод впрыска, Pц.ср. — среднее давление в камере сгоранияв период впрыска.
5 этап — продолжение истечения (впрыска)топлива из форсунки от момента отсечки в насосе и посадки нагнетательногоклапана на седло до момента, когда давление у форсунки упадет до давленияпосадки иглы на седло (закрытие иглы). Впрыск происходит за счет расширениятоплива, оставшегося в топливопроводе и форсунке (в объеме V2).
Расчётное уравнение –
 
a V2 dp = — μfc (2 (Pт – Pц.ср) / ρ)1/2 dt                                    (4)
При наличии у нагнетательного клапанаразгрузочного пояска давление в топливопроводе и форсунке резко падает до Рост≤ Рзакр. иглы и тогда последняя фаза впрыска практическиотсутствует. Это хорошо, так как истечение топлива из форсунки при понижающихсядавлениях впрыска отрицательно сказывается на распыливании, сокращается длинафакела и проникновение капель в богатые кислородом периферийные зоны камерысгорания, тем самым, приводящее к неполному сгоранию и дымлению на выхлопе.
На рис 6.7.2. впредставлена интегральная кривая, показывающая как распределяется цикловаяподача топлива по углу поворота коленчатого вала. В частности, на рисунке дляпримера показано какое количество топлива от всей величины цикловой подачипопадает в цилиндр к моменту прихода поршня в ВМТ.

Список литературы
1. Возницкий И.В.,Камкин С.В., Шмелев В.П., Осташенко В.Ф. “Рабочие процессы судовых дизелей”издание 2-е, переработанное и дополненное. Москва «ТРАНСПОРТ» 1990 г.
2. Гаврилов В.С.,Камкин С.В., Шмелёв В.П. “Техническая эксплуатация судовых дизельных установок”Москва «ТРАНСПОРТ» 1985 г.
3. Волочков В.А.“Расчет рабочих процессов судовых дизелей” учебное пособие. Москва В/О«Мортехинформреклама» 1987 г.
4. Симаков А.С.Методические указания к расчетно-графической работе на тему: “Расчет рабочегоцикла судового двухтактного дизеля”. Санкт-Петербург 2003 г.
5. Возницкий И.В.“Современные судовые среднеоборотные двигатели” издание 3-е, учебное пособие поспециальности 2405. Санкт-Петербург 2006 г.
6. Возницкий И.В.“Топливная аппаратура судовых дизелей, конструкция, проверка состояния ирегулировка” учебное пособие по специальности 180403.00. Моркнига 2007.
7. Возницкий И.В.,Михеев Е.Г. “Судовые дизели и их эксплуатация”. Москва «ТРАНСПОРТ» 1990 г.