Дабы продолжить рассказ о судовых и лодочных дизелях, дам еще одну (базовую) нужную для понимания информацию. Дам ее в упрощенном, но доступном для понимания виде. (Сейчас набежит куча "знатоков" и начнется критика)
Начну, пожалуй, с цитаты... или с комментария... (вот не знаю, с чего начать). Начну с комментария: "Вы зря так отзываетесь о "Википедии", ее техническая часть очень точна и..."
Правда? Тогда перейдем к цитате:
То́пливный насо́с высо́кого давле́ния (ТНВД) — неотъемлемый элемент любой системы впрыска топлива, подающей топливо непосредственно в цилиндр поршневого ДВС, например абсолютно всех дизельных двигателей.
Вот прям АБСОЛЮТНО ВСЕХ (наверное, это написано на полном серьезе). А, как же насос-форсунка? А как же полудизель? А как же... Из того же источника:
"Конструктивно всегда является плунжерным насосом объёмного принципа работы с приводом от вращающихся элементов самого ДВС".
А как же быть с электрическими насосами для форсунок или насос-форсунок. Да, это экзотика, но, писать столь категорично не стоит. Были (и есть) дизеля с пульверизаторами, без всяких ТНВД.
Не, это что-то писавший погорячился. В принципе, схемы судовых дизелей могут быть разными. Если очень грубо делить системы топливоподачи в дизелях по принципу, то они могут быть:
-с насос-форсунками, где на каждой форсунке висит свой насосик (как правило, плунжерный) он может быть с приводом от самого двигателя или с самостоятельным, отдельным приводом (и такое тоже есть)
-с общей магистралью или "common rail", когда один (как правило плунжерный) насос качает топливо с давлением от 200 до 2500 кг/кв. см (в зависимости от требований и конструкции). Топливо, поступает с высоким давлением в одну высоконапорную магистраль, из которой потом впрыск идет при открывании нужного клапана по трубкам (электронным или механическим способом) к форсункам.
- классический ТНВД – проверенное десятилетиями решение, которое активно применяется в технике с дизельными моторами. В основе этой системы подачи топлива находится работа плунжерных пар, собранных в блок. Одна пара на один цилиндр. Вращающийся вал с кулачками в нужный момент воздействует на нужную пару (насосик), которая создает давление топлива в нужной трубке, ведущей к нужной форсунке (так сделано на КамАзовском дизеле)
ТНВД распределительного типа конструктивно напоминает классический насос. Отличие заключается в количестве плунжерных пар. Если в рядном ТНВД одна пара идет на один цилиндр, то в распределительном работы одной плунжерной пары достаточно, чтобы обслуживать два, три, и даже шесть цилиндров. Это достигается через опцию вращения плунжера вокруг оси. Вращаясь, плунжер поочередно открывает выпускные клапана, подавая горючее на форсунки нескольких цилиндров. Это как бы вариация компоновки "коммон рейл".
История вопроса такова.
Еще в 1891 г. английская компания Richards Hornsby & Sons производила плунжерные насосы, по принципу действия напоминающие современные ТНВД. Но... на другом уровне.
Для уплотнения плунжера в таких насосах использовался комплект сальников, что не позволяло получить достаточно высоких давлений, необходимых для качественного распыливания топлива. Только в 1912 г. американец Отто Перссон (Otto Persson) предложил отказаться от системы сальниковых уплотнений, заменив их точной (прецизионной) подгонкой плунжера и втулки. Дизель и по сей день требует на порядок большей точности, чем бензиновый двигатель.
На дизельных двигателях плунжерные насосы, разработанные Джеймсом МакКекни (James McKechnie), впервые применены в 1910 г. английской компанией Vickers.
Важным аспектом использования того или иного типа топливной системы является возможность точного дозирования цикловой порции топлива в зависимости от режима работы двигателя.
В ранних конструкциях топливных насосов плунжерного типа использовался достаточно сложный принцип изменения хода плунжера. Рудольф Дизель в 1900 г. при разработке плунжерного топливного насоса использовал регулирование цикловой подачи с помощью перепускного клапана (американский патент № 654 140).
Момент закрытия клапана и начало нагнетания топлива определялись величиной зазора в механизме привода. Система оказалась недостаточно надежной, и от нее пришлось отказаться, однако сам принцип клапанного регулирования был впоследствии значительно усовершенствован.
Уже в 1903 г. немецкий инженер Имануэль Ланстер (Imanuel Lanster) получает американский патент № 729613 на топливный насос высокого давления, в котором цикловая подача топлива регулировалась с помощью специальных клапанов, приводимых в действие от плунжера. С незначительными изменениями этот принцип регулирования применяется на судовых дизелях и до настоящего времени.
В 1892 г. Карлом Пипером (Carl Pieper) был получен германский патент №66 057 на топливный насос плунжерного типа. По сути, это был первый топливный насос с золотниковым регулированием по началу подачи.
В 1895 г. Уильям Скотт (William Scott) получает английский патент № 9403 на аналогичную конструкцию, но уже с регулированием по началу и концу подачи. Практически в неизменном виде золотниковый принцип регулирования используется и до настоящего времени на большинстве дизельных двигателей, выпускаемых во всем мире.
Любая прецезионная (по простому, точно подогнанная) пара не любит посторонних примесей и "коксования". С примесями справляются фильтра и центрифуги, но...
Важной проблемой, с которой столкнулись разработчики первых топливных систем непосредственного действия, была проблема коксования распылителей форсунок. Это происходило в результате повисания на кончиках распылителей капель топлива в конце процесса впрыска. Для предотвращения коксования необходимо было резко сбросить давление в топливной магистрали.
Первому удалось решить эту проблему в 1910 г. американскому инженеру Герберту Кемптону (Herbert Kempton), который разделил надплунжерную полость и трубопровод высокого давления обратным (нагнетательным) клапаном с дросселирующим отверстием, через которое часть топлива возвращалась в надплунжерную полость на обратном ходе плунжера.
Однако более радикально проблему удалось решить в 1913 г. Карлу Стенбекеру (Karl Steinbecker), который предложил использовать для разгрузки топливной магистрали небольшой цилиндрический поясок, расположенный непосредственно под нагнетательным клапаном. В современном виде нагнетательный клапан с разгрузочным пояском был предложен в 1924 г. Акселем Даниэльсоном (Axel Danielson), инженером шведской компании Atlas Diesel.
Альтернативным путем развития топливных систем стало объединение в одном агрегате топливного насоса и форсунки (насос -форсунка). Это позволило избавиться от множества проблем, связанных с наличием достаточно большого объема топлива, находящегося в соединительной магистрали между топливным насосом и форсункой. Первая попытка объединить насос и форсунку в один агрегат была предпринята в 1911 г. Фредериком Ламплаучем (Frederick Lamplough), который получил британский патент № 1517 на устройства, напоминающие те, которые используются сегодня.
Коммерческое использование насос-форсунок было впервые начато в Соединенных Штатах с 1931 г. на двигателях Winton. В 1934 г. Артур Филден (Arthur Fielden) получил патент США № 1 981 913 на конструкцию насос-форсунки для двухтактных дизельных двигателей фирмы General Motors, которая используется и до настоящего времени.
Конструкция закрытых форсунок с игольчатым клапаном и струйным распылителем, широко применяемая сегодня на всех типах судовых дизелей, была предложена в 1910 г. английским инженером Фредериком Ливенсом (Frederick Livens). Штифтовая форсунка, распространенная на двигателях с разделенными камерами сгорания, была впервые предложена в том же году Питером Боуменом (Peter Bowman).
В качестве существенного преимущества современных топливных систем рассматривается возможность подачи цикловой порции топлива путем нескольких последовательных впрысков. Следует отметить, что сама идея разделить цикловую подачу на отдельные порции принадлежит французскому инженеру Луи Гастону Сабате (Louis Gaston Sabathe).
В 1908 г. он запатентовал конструкцию форсунки с пневматическим распыливанием топлива, в которой и был реализован принцип двух последовательных подач (патент США № 437 651).
В двигателях Сабате первая подача топлива осуществлялась до прихода поршня в ВМТ и позволяла обеспечить подвод теплоты практически при постоянном объеме (изохорный подвод теплоты). Вторая порция поступала, когда поршень уже двигался вниз, обеспечивая подвод теплоты практически при постоянном давлении (изобарный подвод теплоты). Таким образом, в двигателях Сабате был реализован цикл со смешанным подводом теплоты, который ранее был получен в двигателях, построенных Густавом Васильевичем Тринклером.
Но в западной литературе данный цикл до сих пор называется циклом Сабате. Однако если вопрос о том, кому же принадлежит приоритет на цикл со смешанным подводом теплоты, остается дискуссионным, то первенство на использование разделенного впрыска топлива, безусловно, принадлежит Сабате.
Важной вехой в истории создания топливных систем дизелей следует считать 1922 г. В декабре этого года немецкая компания Robert Bosch в Штутгарте приступила к производству топливной аппаратуры для дизельных двигателей. До этого каждый производитель двигателя делал агрегаты топливных систем самостоятельно, исходя из собственных технических и технологических возможностей.
Фирма Bosch стала первой специализированной компанией, наладившей выпуск широкой номенклатуры агрегатов и элементов топливных систем дизелей, в том числе и судовых. Узкая специализация позволила значительно повысить качество производимой продукции, благодаря чему фирма и сегодня остается одним из мировых лидеров в области производства комплектующих топливных систем.
Помимо фирмы Bosch ведущими мировыми производителями комплектующих топливных систем на сегодня являются фирмы Sulzer (Швейцария), Brice (Великобритания), Motorpal (Италия), MAN (Германия), Frieman-Mein (Австрия), L’Orange (Германия) и др.
На протяжении последних десятилетий развитие электроники позволило сначала на двигателях малой размерности, а затем на средне и малооборотных дизелях внедрить системы контроля и управления на основе микропроцессорной техники. Основными пунктами при разработке таких систем является управление процессами топливоподачи, а также газораспределением, смазкой цилиндров, пуском и реверсом двигателя.
Первые малооборотные двигатели с электронным управлением рабочим процессом были введены в эксплуатацию фирмой Sulzer в 2001 г., а фирмой MAN — в 2003 г. Задача внедрения электронного управления заключалась в оптимизации рабочего процесса двигателей, сокращении вредных выбросов с выхлопными газами и снижении удельного расхода топлива. Использование электронных систем позволило повысить гибкость в управлении углом опережения впрыска, законом подачи, а также дало возможность оптимизировать параметры топливоподачи во всем диапазоне рабочих режимов двигателя.
Фирма Sulzer, разработки которой в области МОД в настоящее время унаследовала фирма Wärtsilä, пошла по пути внедрения системы Common Rail на своей новой серии двигателей, получившей название RT-Flex. Фирмы MAN и Mitsubishi разработали системы топливоподачи с гидравлическим приводом ТНВД, который управляется через систему электромагнитных клапанов от электронного блока управления. Двигатели фирмы MAN, оборудованные подобными системами, обозначаются индексом ME, а двигатели фирмы Mitsubishi получили название UEC Eco-Engine.
В средне и высокооборотных двигателях наряду с традиционными системами топливоподачи ведущие производители широко внедряют системы Common Rail различных модификаций.
На высокооборотных двигателях (фирмы Caterpillar, Cummins, Perkins) широко внедряются насос-форсунки с электромагнитными управляющими клапанами.
Если очень коротко, то так.