1

Instalacja wtryskowa paliwa – temat nr 12 (3)

A/

Zasada sterowania dawką paliwa.

B/

Wpływ rozwiązania sterowania przelewem paliwa na właściwości pracy silnika

okrętowego.

C/

Budowa i działanie pomp wtryskowych ( z zaworkiem przelewowym i tłoczkiem

pokrętnym – Boscha).

D/

Budowa wtryskiwaczy – do pracy na paliwie lekkim (olej napędowy) i ciężkim

( olej opałowy).

E/

Ciśnienie początku otwarcia iglicy wtryskiwacza – zasada nastawy wymaganej

wartości.

F/

Przewody wysokociśnieniowe paliwa.

Ad.A i B)

Zadaniem instalacji zasilania jest dostarczenie do komory spalania w określonym czasie prawidłowo

rozpylonego paliwa w ilości odpowiadającej chwilowemu zapotrzebowaniu mocy.

Ilość i rodzaj elementów stanowiących instalację zależy od:

•

rodzaju i mocy silnika,

•

rodzaju stosowanego paliwa.

W skład instalacji wchodzą (rys. 9.20; 9.21):

1.

zbiornik rozchodowy (PC-paliwa ciężkiego, PL- paliwa lekkiego) – gromadzenie paliwa,

dopływ paliwa do silnika grawitacyjnie lub pompą zasilającą, dwa zbiorniki rozchodowe o

pojemności pokrywającej 8-12 lub 24 godzinne zapotrzebowanie paliwa przez silnik.

2.

zbiornik mieszankowy (obiegowy)- przy spalaniu PC, pojemność 0,2-0,5m

3

, mieszanie paliw

lekkiego z ciężkim ( starsze rozwiazania), zapobiega nagłym zmianom temperatury i lepkości

oraz ciśnienia.

3.

urządzenia pomiarowe- zbiorniki pomiarowe, przepływomierze.

2

4.

pompy podające – cisnienie pracy 0,2 –0,5 MPa, zębate, śrubowe lub tłokowe, wydajność 2-4

razy większa od zużycia, odpowietrzanie systemu paliwa przed uruchomieniem, ręczne pompy

do odpowietrzania instalacji – małe silniki.

5.

podgrzewacz paliwa – lepkośc paliwa wtryskiwanego do komory spalania silników

wolnoobrotowych 15-25 cSt ( 2 – 3

o

E); średnioobrotowych. 12-16cSt (1,6 – 2,5

o

E);

podgrzewacze parowe i elektryczne, cisnienie 0,4-0,7 MPa;

6.

regulator lepkości paliwa,

7.

filtr paliwa dokładnego oczyszczania – instalowane przed pompami wtryskowymi lub

podgrzewaczami paliwa, filtry na wtryskiwaczu.

Cechy dobrego filtra paliwa:

•

duża skuteczność oczyszczania,

•

możliwość czyszczenia wkładu filtracyjnego podczas ruchu silnika,

•

prostota obsługi,

•

niezawodność działania.

Rodzaje filtrów – ze względu na konstrukcję:

•

z wkładem filtracyjnym włókiennym,

•

z wkładem filtracyjnym papierowym,

•

z w kładem filtracyjnym siatkowym,

•

z wkładem filtracyjnym szczelinowym – czyszczone ręcznie lub samooczyszczające.

8.

pompy wtryskowe i ich napęd – podają paliwo do wtryskiwacza sprężone do ciśnienia 40-100

MPa; dawkuje paliwo zależnie od chwilowego obciazenia silnika.

9.

przewody paliwowe wysokiego ciśnienia.

10.

wtryskiwacze,

11. regulator prędkości obrotowej.

Ad. C/ Budowa i działanie pomp wtryskowych ( z zaworkiem przelewowym i tłoczkiem

pokrętnym – Boscha).

3

Pompa wtryskowa podaje sprężone paliwo do wtryskiwacza pod cisnieniem potrzebnym do właściwego

rozpylenia paliwa.

Ogólne zasady budowy pomp wtryskowych.

Są to pompy wyporowe typu tłokowego składające się z:

•

cylindra,

•

tłoka,

•

zaworu zwrotnego,

•

napędu tłoka.

Rozwiazania konstrukcyjne:

•

jednocylindrowe,

•

wielocylindrowe – zblokowane ( silniki małych mocy).

Materiały:

•

stal stopowa wysokiej jakości

•

wykonane i spasowane z bardzo dużą precyzją ( tolerancje wykonania tłoka i cylinderka tzw. pary

precyzyjnej wynoszą 2-6

µ

m lub jeszcze precyzyjniejsze do 1,5-1

µ

m dla zespołów prądotwórczych –

dla porównania grubość włosa ludzkiego 60

µ

m).

Napęd pomp wtryskowych.

Ruch roboczy tłoka wymusza krzywka, ruch powrotny sprężyna.

Krzywki osadzane na wale krzywkowym(rozrządu) z możliwością kątowego przestawienia (regulacja początku

wtrysku paliwa) lub odkute razem z nim ( silniki małej mocy).

Max wydajność pomp wtryskowych – dwa razy większa niż zapotrzebowanie paliwa przez silnik przy max

obciążeniu a chwilowa wydajność proporcjonalna do chwilowej mocy silnika sterowana jest mechanizmem

wydajności pompy.

W zależności od sposobu regulacji wydajności chwilowej, pompy wtryskowe dzielimy na:

4

•

pompy wtryskowe z regulacją zaworową,

•

pompy wtryskowe z pokrętnymi (obrotowymi) tłokami.

Pompy wtryskowe z zaworową regulacją wydajności.

1.

z regulacją wydajności zaworem przelewowym na tłoczeniu – zespoły prądotwórcze i silniki

główne ( rys.9.33), cecha charakterystyczna – stały początek sprężania paliwa i zmienny

koniec wtrysku (rys.9.34-charakterystyka;rys. 9.35),

2.

z regulacją zaworem przelewowym na ssaniu – silniki główne (rys.9.36; rys. 9.37-

charakterystyka; rys. 9.38) – zmienny początek sprężania paliwa,

3.

z regulacją wydajności zaworem przelewowym na ssaniu i tłoczeniu (rys.9.39; rys. 9.41) -

silniki główne, zmienny początek i koniec wtrysku paliwa z możliwością niezależnego

starowania bez konieczności przestawiania krzywek paliwowych ( rys. 9.40).

Pompy wtryskowe z obrotowymi (pokrętnymi) tłokami ( rys. 9.42). – inaczej zwane pompami z otworami

przelewowymi.- najpopularniejsze typu Bosch.

Zmianę chwilowej wydajności pompy wtryskowej uzyskuje się przez obrót ( kątowe przestawienie) tłoka.

Odmiany tłoków pomp wtryskowych z obrotowym tłokiem ( rys.9.43;rys. 9.44):

•

tłok regulujący koniec wtrysku,

•

tłok regulujący początek wtrysku,

•

tłok regulujący początek i koniec wtrysku.

Zapobieganie drganiom mechanicznym – konstrukcyjnie wg rysunku 9.45.

Urządzenia do zmiany momentu wtrysku.

Regulacja zmiany momentu wtrysku jest niezbędna, gdy silnik zasilany jest paliwem niskiej jakości lub pracuje

na obciążeniu poniżej znamionowego.

Dodatkowe urządzenie regulacyjne – FQS ( Fuel Quality Setting), służące do zmiany momentu wtrysku paliwa

(rys.9.46; 9.47).

Stosowane jest również urządzenie typu VIT ( Variable Injection Timing)- rys. 9.47.

5

Krzywki paliwowe – napędzają tłoki pomp wtryskowych, niesymetryczne dla silników nienawrotnych,

symetryczne dla silników nawrotnych.

Ze względu na osadzenie na wale:

•

nieprzestawne – odkute razem z wałem lub wykonane oddzielnie i osadzone na wale na stałe (silniki

małej i średniej mocy), brak możliwości zmiany początku wtrysku dla każdego cylindra,

•

przestawne – silniki dużej mocy, możliwość zmiany początku wtrysku (rys.9.51).

Ad.D i E ) Wtryskiwacze.

Zadaniem wtryskiwacza jest:

•

optymalne rozpylenie wtryskiwanego do komory spalania paliwa,

•

równomierne nasycenie nim znajdującego się tam powietrza, tak aby wytworzyła się mieszanina

paliwowo-powietrzna o żądanej mikro- i makrostrukturze.

Praca wtryskiwacza wywiera zasadniczy wpływ na silnik i proces roboczy, głownie na:

•

przebieg i jakość spalania,

•

sprawność ogólna silnika,

•

obciążenia cieplne i mechaniczne.

Zasada działania.

Obecnie stosowane są wtryskiwacze zamknięte z iglicą otwieraną siła ciśnienia sprężonego paliwa.

Budowa – rys.9.54.

Odmiany wtryskiwaczy – różnią się głównie rodzajem końcówki wtryskiwacza zwanej rozpylaczem.

Zależnie od liczby otworów (dysz) rozpylacze mogą być:

•

jednootworowe (czopikowe i bezczopikowe) – rys.9.55; 9.56.(silniki łodzi ratunkowych, silniki

zespołów prądotwórczych).

6

•

wielootworowe ( 2-10 otworów o średnicy 0,2 – 0,8 mm), kąt wtrysku 40-160

o

( przykładowe oznaczenie rozpylacza np. 8 x 0,4 -150)

Wtryskiwacze z końcówkami:

•

chłodzonymi – rys.9.58; 9.59 ( w celu utrzymania temperatury dyszy dla zapewnienia właściwiej

jakości rozpylania, szczelności i trwałości),

•

nie chłodzonymi (elementy wykonane z żaroodpornej stali) – rys.9.60 (okres międzyprzeglądowy do 8

tys. godz.; trwałość pary precyzyjnej ok.32 tys. godz.)

Budowa wtryskiwaczy zamkniętych.

Budowa i rodzaje rozpylaczy – rys.9.54; 9.57;

Rozpylacz składa się z:

•

prowadnicy,

•

iglicy,

•

dyszy.

Para precyzyjna ( prowadnica z iglicą oraz dysza w komplecie lub oddzielna) – spasowane z luzem 2-4

µµµµ

m,

wymieniane w komplecie.

Ad.F) Przewody paliwowe wysokiego ciśnienia – zwane przewodami wtryskowymi lub rurkami paliwowymi.

Wykonane z grubościennych ciągnionych rur stalowych w stosunku d

z

/d

w

= 4 – 5;

Posiadają jednakową długość dla danego silnika, połączone złączkami śrubowymi miedzy sobą oraz z króćcami

wtryskiwaczy i pomp wtryskowych.( rys.9.52).

Zapobiegając skutkom pękania (przeciekom mogących spowodować niebezpieczeństwo pożaru w siłowni)

stosuje się przewody dwuścienne – rys.9.53.

7

Regulatory prędkości obrotowej.

Regulatory silników prądotwórczych i silników głównych współpracują ze śrubą napędową lub prądnicą i mają

za zadanie utrzymanie stałych obrotów zespołu prądotwórczego lub zadanych obrotów śruby napędowej statku

w zmiennych warunkach obciazenia.

Regulatory:

•

bezpieczeństwa – zapewniają zadziałanie po przekroczeniu nominalnej prędkości obrotowej o 15%.

•

wielozakresowe – regulator oddziaływuje na dawke paliwa w wypadku zmiany mocy pobieranej przez

odbiornik mocy ( śruba lub prądnica).

Uproszczony schemat blokowy układu regulacji prędkości obrotowej – rys.9.61.

Do regulacji silników stosuje się regulatory mechaniczne typu bezwładnościowego wyposażone w masy

wirujące tzw. bezwładniki.

W zależności od rodzaju sprzężenia zespołu sterującego z członem sterującym pompy wtryskowej regulatory

dzielimy na:

•

bezpośredniego działania – rys.9.62a,; 9.68; 9.69;

•

pośredniego działania – rys 9.62b; 9.70;

Dla zapewnienia stabilnej pracy stosowane są regulatory ze sprzężeniem zwrotnym i rozróżniamy:

•

ze sztywnym sprzężeniem zwrotnym – rys.9.63.

•

z podatnym (izodromowym)sprzężeniem zwrotnym – rys.9.64; rys.9.72 – regulator Woodwarda.

•

z kombinowanym (proporcjonalno-izodromowym) sprzężeniem zwrotnym.