Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Принцип работы топливной системы высокого давления и основные параметры процесса впрыскивания





2.1. Принцип работы

Топливная система высокого давления дизеля состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), форсунки и соединяющего их трубопровода высокого давления.

Основным назначением топливной системы высокого давления является впрыскивание и качественное распыливание точно дозированной цикловой подачи топлива и обеспечение заданной характе­ристики топливоподачи.

На тепловозных дизелях наибольшее распространение получили топливные насосы золотникового типа с механическим приводом плунжера от распределительного вала и форсунки закрытого типа с гидравлически управляемой иглой. Принципиальная схема такой топ­ливной системы высокого давления представлена на рис. 2.1.

Принцип действия топливной аппаратуры с механическим приводом плунжера топливного насоса заключается в том, что возвратно-поступательное движение плунжера 10, осуществляемое посредством толкателя 6 с роликом 3 и кулачка 2, попеременно используется для наполнения плунжерного объема топливом, а затем для подачи топлива через нагнетательный клапан 15 и топливопровод высокого давления 20 к распылителю форсунки.

Основными частями ТНВД являются корпус 8, в котором распо­ложены плунжерная пара, состоящая из плунжера 10, и гильзы 11, нагнетательный клапан 15, зубчатая рейке 19 с шестерней 9 и воз­вратная пружина 7.

Перемещение плунжера осуществляется приводом, состоящим из корпуса 5, толкателя 6 с роликом 3 и возвратной пружины 4, распределительного вала 1 с кулачком 2. Нагнетательный штуцер ТВД5 соединяется с форсункой трубо­проводом высокого давления 20.

Форсунка состоит из корпуса 23, в котором расположен рас­пылитель с иглой 24, прижимаемой к седлу распылителя (соплового наконечника) пружиной 21 через шток 22.

При вращении кулачкового вала 1 толкатель 6 будет совершать возвратно-поступательные перемещения, а вместе с ним и плунжер 10 топливного насоса, ход которого вниз обеспечивается пружиной 7.

 

Рис.2.1. Схема топливной системы высокого давления:

1 – распределительный вал; 2 – кулачок; 3 – ролик толкателя; 4, 7, 16, 21 – пружина; 5 – корпус толкателя; 6 – толкатель; 8 – корпус топливного насоса; 9 – поворотная шестерня; 10 – плунжер; 11 – гильза плунжера; 12 – отсечная кромка плунжера; 13 – отсечное окно гильзы; 14 – нагнетательная кромка плунжера; 15 – нагнетательный клапан; 17 – наполнительное окно гильзы; 18 – осевое отверстие, соединяющее нагнетательную полость «А» с отсечной «Б»; 19 – зубчатая рейка; 20 – топливопровод высокого давления; 22 – шток; 23 – корпус форсунки; 24 – игла; 25 – штуцер подвода топлива; 26 – распыливающие отверстия; 27 – запорный конус; 28 – подыгольное пространство; 29 – штуцер отвода утечек топлива.

 

При движении плунжера вниз, когда верхняя кромка его откроет наполнительное окно гильзы (положение 1), топливо от топливоподкачивающего насоса по трубопроводу низкого давления через наполнительное окно гильзы 17 поступает в надплунжерную полость «А» (рис. 2.2). При движении плунжера вверх топливо, нахо­дящееся в надплунжерной полости «А», в начальный момент будет вы­талкиваться через наполнительное окно, а затем, когда нагнета­тельная кромка 14 перекроет наполнительное окно гильзы 17 (это положение 11, соответствующее геометрическому началу подачи топ­лива), давление топлива в надплунжерной полости «А» начнет повы­шаться.

Рис.2.2. Схема работы топливного насоса золотникового типа:

I – наполнение надплунжерной полости топливом;

II – геометрическое начало подачи топлива;

III – подача (активный ход плунжера);

IV – геометрический конец подачи (отсечка);

V – вытеснение топлива в коллектор насоса.

(Обозначения те же, что на рис.2.1.).

 

Когда усилие от давления топлива, действующее на нагне­тательный клапан, преодолеет усилие пружины 16 (а при наличии остаточного давления в нагнетательном трубопроводе и усилие от давления топлива в нем), клапан 15 поднимается, и топливо по тру­бопроводу 20 поступит к форсунке и давление в полости 28 начнет повышаться (положение 111). Когда усилие от давления топлива, дей­ствующее снизу на иглу 24 форсунки, преодолеет усилие пружины 21, игла приподнимается и произойдет впрыскивание топлива через распиливающие отверстия 26 в цилиндр дизеля.

При дальнейшем движении плунжера вверх, когда он достигнет Положения 1V, соответствующего геометрическому концу подачи топлива отсечная кромка 12 плунжера откроет отсечное окно 13 гиль­зы, произойдет отсечка подачи и давление топлива в надплунжерной полости А резко уменьшится, клапан под действием пружины и усилия от давления топлива сверху сядет на седло. Ход плунжера от положения 11 до положения 1V называется полезным (активным хо­дом плунжера). После отсечки резко упадет давление топлива под иглой в полости 28 распылителя форсунки, и игла под действием пружины 21 сядет в седло, и впрыскивание топлива в цилиндр дизе­ля прекратится.

При дальнейшем движении плунжера из положения 1V вверх до крайнего верхнего положения V топливо из подплунжерной полости «А» вытесняется через вертикальный канал 18 плунжера и отсечную полость «Б» на золотниковой части плунжера в полость отсечного коллектора.

При движении плунжера из положения V вниз, когда верхняя кромка откроет всасывающее окно, топливо будет поступать в надплунжерную полость «А». Цикл работы топливного насоса повторяется при каждом обороте коленчатого вала двухтактных дизелей и один раз за два оборота коленчатого вала четырехтактных дизелей.

Количество топлива, подаваемого в цилиндр дизеля за один ход плунжера (цикловая подача), изменяется поворотом плунжера вокруг его оси (т.е. изменением его активного хода), зубчатой рейкой 19, входящей в зацепление с шестерней 9.

2.2. Основные параметры и характеристики

Параметры и конструкция топливной аппаратуры оказывают су­щественное влияние на протекание рабочего процесса дизеля.

Все элементы топливной системы дизеля подбирают таким обра­зом, чтобы они могли наилучшим образом обеспечить процесс сгорания топлива, oт качества которого зависит рабочий процесс дизеля, а, следовательно, его мощностные, эксплуатационные и экономи­ческие показатели.

Рассмотрим влияние параметров процесса впрыскивания топлива на процесс сгорания с помощью развернутой по времени (уг­лу поворота коленчатого вале jп.к.в) индикаторной диаграмм давления газов Рц в рабочем цилиндре и совмещенные с ней кривые давления топлива в насосе Рн, в камере под иглой форсунки Рф и хода иглы форсунки hи (рис.2.3).

Процесс сгорания топлива в цилиндре дизеля согласно тео­рии А.И. Толстого можно разбить на четыре периода: задержка воспламенения (участок d-с'), воспламенение и начальное сгорание (участок с '-z), основное сгорание (участок z-z') и, догорание (после точки z ').

Первый период (задержка самовоспламенения t1) соответствует времени от момента начала подачи топлива (точка d) до момента отрыва линии сгорания от линии сжатия (точка с'). В этот период происходят подготовительные физико-химические процессы, необходимые для самовоспламенения топлива. На период t1 влияют тепловое состояние дизеля и факторы, зависящие от конструкции и регулировки топливной аппаратуры; качество распыливания топлива, равномерное распределение факелов топлива в камере сгорания, а также начало и количество передаваемого топлива.

Второй период - период воспламенения и начального сгорания топлива занимает время от начала видимого горения (точка с ') до момента достижения максимального давления (точка z). В этот период продолжается впрыскивание топлива и происходит неуправляемый процесс сгорания, так как в это время сгорает в основном топливо, впрыснутое за период t1. Процесс сгорания во второй период носит взрывной характер и определяет динамич­ность рабочего процесса. Показатели механической напряженности оценивают по максимальному давлению сгорания Рz, степени по­вышения давления (где Рс` - давление в цилиндре в момент начала видимого горения) и средней скорости нарастания давления

(2.1)

где jсг - угол от момента начала видимого сгорания до В.М.Т

jZ - угол после В.М.Т. до момента достижения максималь­ного давления (точка Z).

Рис.2.3. Индикаторная диаграмма и изменение давления топлива по углу поворота:

а – давление газа в цилиндре дизеля; б – давление топлива у ТНВД; в – давление топлива у форсунки; г – ход иглы распылителя форсунки.

 

Скорость нарастания давления определяет плавность процесса сгорания: при малой скорости дизель работает мягко, без стуков, а при большой скорости жестко и со стуком. «Жесткая» работа ди­зеля недопустима, так как она приводит к значительному уменьше­нию ресурса дизеля.

Третий период - период основного, управляемого сгорания соответствует времени от момента достижения максимального давле­ния Рz до момента достижения максимальной температуры газа, условно обозначенной точкой Z`.

В этот период обычно происходит полное сгорание всего топ­лива, впрыснутого за второй период, а также частичное сгорание топлива, впрыскиваемого в третьем периоде. Процессом сгорания топлива в третьем периоде можно управлять, изменяя характеристи­ку топливоподачи.

Четвертей период - период замедленного сгорания или догорания - продолжается от момента достижения максимальной темпера­туры газов в цилиндре до конца процесса сгорания. Тепло, выделя­емое при сгорании топлива в этот период, используется с малой эффективностью. Поэтому для повышения экономичности дизеля стремятся чтобы четвертый период по возможности был короче. Для того период впрыскивания топлива после отсечки (соответствую­щих углу jп) должен быть уменьшен до минимума, т.е. должна быть обеспечена быстрая отсечка подачи. Быстрая отсечка подачи обеспечивается уменьшением объема трубопровода высокого давле­ния увеличением суммарного эффективного сечения распылителя форсунки, установкой нагнетательного клапана с разгружающим по­яском. Но каждое из этих решений имеет свои недостатки. Напри­мер, уменьшение объема трубопровода высокого давления достига­ется путем уменьшения длины или внутреннего диаметра трубопрово­да. Однако уменьшение длины трубопровода высокого давления при­водит к усложнению привода распределительного вала. Уменьшение внутреннего диаметра трубопровода высокого давления вызывает увеличение его гидравлического сопротивления, что обусловлива­ет существенное искажение характеристики впрыскивания, задан­ной профилем кулачка топливного насоса, а также повышает макси­мальное давление топлива в насосе, т.е. увеличивает нагрузку на привод. Уменьшение угла jп, за счет увеличения суммарного эф­фективного сечения распылителя форсунки приводят к ухудшению ка­чества распыливания топлива на режиме малых нагрузок из-за зна­чительного снижения давления перед сопловыми отверстиями.

Начало сжатия топлива у насоса или начало геометрически по­лезного хода плунжера hr соответствует началу перекрытия верхней кромкой плунжера всасывающего окна гильзы и на рис. 2.3, б отмечено точкой О. Начало сжатия топлива в нагнетательном тру­бопроводе наступает в момент, когда давление у насоса сравни­вается с остаточным давлением в системе Рост (точка 1). Момент начала подъема иглы или действительного начала впрыскивания топлива форсункой в камеру сгорания дизеля (точка 2) наступит в момент равенства давления топлива в системе величине затяжки пружины иглы форсунки Роф.

Продолжительность процесса от начала геометрической пода­чи (точка 0) до начала подъема иглы форсунки (точка 2) называет­ся периодом задержки подачи топлива, выраженным в углах поворота jЗ Этот период составляет I фазу процесса топливоподачи.

Несмотря на подъем иглы и открытие отверстий распылителя форсунки, давление в системе будет увеличиваться, так как коли­чество топлива, вытесняемое плунжером насоса, намного больше то­го количества, которое впрыскивается через отверстия распылителя форсунки в камеру сгорания дизеля. Увеличение давления в системе продолжается до начала отсечки (точка 4), когда отсечная кромка плунжера откроет отсечное окно гильзы и закончится активный ход плунжера. Период от начала подъема иглы до момента отсечки пода­чи называется периодом активного впрыскивания jа и составляет II-ю фазу процесса топливоподачи.

После начала отсечки нагнетательный клапан ТНВД садится на гнездо корпуса и отсоединяет топливопровод от надплунжерной по­лости насоса. Дальнейшая подача топлива в камеру сгорания осу­ществляется за счет энергии, аккумулированной в процессе сжатия топлива в I и II фазах. В момент, когда усилие на иглу от давле­ния топлива в системе будет меньше усилия затяжки пружины форсун­ки (точка 5), игла распылителя начнет опускаться, и в момент, ее по­садки на седло (точка 6) впрыскивание топлива в камеры сгорания дизеля прекратится.

Продолжительность впрыскивания топлива в камеру сгорания после начала отсечки составляет III фазу процесса топливоподачи и называется периодом разгрузки jр

Из рис. 2.3 видно, что геометрическая продолжительность топливоподачи jг = jз + jа, соответствующая геометрическому активному ходу плунжера hr не совпадает с действительной продолжительностью jдп топливоподачи по моментам начала и конца и отличается от нее по величине.

На некоторых режимах работы дизеля (например, у дизеля ПД1М) после посадки иглы форсунки могут иметь место повторные ее подъёмы (подвпрыскивание топлива) продолжительностью jдоп. При этом происходит дополнительное впрыскивание небольшой порции топлива в камеру сгорания после окончания основного процесса сго­рания. Такие подвпрыскивания топлива ведут к вялому и неполному догоранию топлива в период расширения, увеличивают потери тепла с отработавшими газами, ухудшают экономичность рабочего процесса дизеля закоксовывают распыливающие отверстия форсунки и выхлоп­ную систему дизеля. Основной причиной дополнительных впрыскива­ний являются интенсивные гидравлические колебания топлива в на­гнетательном трубопроводе, особенно при значительной его длине. Устранить подвпрыскивание можно разгрузкой топливопровода глав­ным образом при помощи нагнетательных клапанов с отсасывающим пояском, уменьшением длины нагнетательных трубопроводов с приме­нением насос - форсунок.

Угол опережения впрыскивания действительный jо.д и геометри­ческий jог, определяются соответственно от момента отрыва иглы форсунки от седла и перекрытия верхней кромкой наполнительного окна-гильзы до момента прихода поршня в ВМТ (см. рис. 2.3).

Геометрический угол опережения топливоподачи (геометричес­кое начало подачи) определяют обычно по началу перемещения ме­ниска в прозрачной трубке, установленной на штуцере ТНВД. В мо­мент перекрытия всасывающих окон происходит страгивание мениска которое определяет начало перемещения топлива в трубке. Поло­жение поршня в ВМТ определяют по диску, укрепленному на колен­чатом валу дизеля или распределительном валу насоса, а также с помощью ригляжа.

От действительного угла опережения подачи топлива в значи­тельной мере зависит продолжительность задержки воспламенения топлива в камере сгорания и все показатели рабочего процесса ди­зеля (см. рис.2.3). При больших углах опережения подачи топливо начинает поступать в цилиндр, когда давление и температура заря­да в нем относительно невелики, вследствие чего время задержки воспламенения увеличивается. К моменту прихода поршня в ВМТ в камере сгорания скапливается большая порция топлива. В момент начала сгорания резко повышается давление РZmax, и точка макси­мального давления сгорания смещается ближе к BМT поршня.

При заниженном значении угла опережения подачи значительная часть цикловой подачи топлива поступает в камеру сгорания после ВМТ, поэтому процесс сгорания происходит в основном на ходе рас­ширения. В результате этого снижается среднее эффективное давле­ние и эффективный коэффициент полезного действия, падает максима­льное давление сгорания, увеличивается удельный эффективный рас­ход топлива.

Для наилучшего протекания рабочего процесса дизеля действи­тельный угол опережения подачи топлива должен быть оптимальным. Его величина зависит от способа смесеобразования, режимных усло­вий работы дизеля, конструктивных параметров камеры сгорания, ма­териала поршня и крышки, длины нагнетательного трубопровода и других факторов.

Продолжительность разгрузки трубопровода высокого давления

Продолжительность впрыскивания после отсечки является сос­тавной частью действительной продолжительности впрыскивания и в значительной степени определяет его величину.

Период разгрузки характеризует окончание впрыскивания по от­ношению к началу отсечки по насосу. Продолжительность этого пе­риода зависит главным образом от емкости системы высокого давле­ния максимального давления топлива в системе, эффективного проходного сечения распиливающих отверстий распылителя форсунки, силы затяжки пружины и форсунки и других факторов, характеризующих общую действительную продолжительность впрыскивания топли­ва.

В период разгрузки впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит при пониженном давлении, в результате чего резко ухудшаются процессы распыливания топлива и перемешивания его с воз­духом, что вызывает ухудшение процесса сгорания. Следовательно, продолжительность периода разгрузки следует сокращать. Период разгрузки системы можно сократить уменьшением объема системы вы­сокого давления, разгружением системы отсасыванием топлива из нагнетательного трубопровода, увеличением давления затяжки пру­жины форсунки. На рис. 2.4 представлена осциллограмма процесса топливоподачи дизеля 2Д100 на номинальном режиме.

Рис.2.4. Осциллограмма топливоподачи дизеля Д100 на номинальном режиме:

1 – подъем иглы форсунки; 2 – давление в топливопроводе после насоса; 3 – давление в форсунке; 4, 5 – нулевые линии давлений (после насоса и в форсунке); 6 – давление в сопловом наконечнике; 7 – отметка времени.

 

В табл.2.1 приведены параметры дизелей и процессов топ­ливоподачи.

 


Параметры дизелей и процессов топливоподачи.

Таблица 2.1

Параметры и единицы измерения   Тип дизеля  
2Д100   10Д100   2Д50   ВД1М   14Д40   11Д45   1А-5Д49   2А-5Д49   М756   2Д70  
Цилиндровая мощность, кВт                      
Номинальная частота вра­щения дизеля, мин-1                    
Цикловая подача, gЦ, г   0,36х2 0,54х2 1,35 1,46 0,65 0,74 1,13 1,43 0,405 1,04
Геометрический угол опере­жения подачи топлива jОГ град до ВМТ   16±1   10±1 29±1,5 29±1,5 20±1   18-20   23-24   26-27   26-28    
Давление начала подъема иглы форсунки РО.Ф, МПа 21+0,5   21+0,5   27+0,5 27+0,5 32+0,5 32+0,5 32+0,5 32+0,5 20±0,3 28,0
Продолжительность впрыс­кивания топлива jдп, град     26,5                  
Максимальное давление топ­лива в подыгольной полости форсунки РФmax, МПа   31,2   58,8   59,8   66,1   61,6   77,5   63,5       81,5  

 


Важнейшее значение на организацию рабочего процесса дизеля имеет закон топливоподачи. Закон топливоподачи характеризует от­носительное распределение топлива в процессе единичного впрыски­вания по времени или углу поворота кулачкового вала насоса. Общее требование, предъявляемое к закону топливоподачи, заключа­ется в обеспечении впрыскивания относительно малой порции топли­ва в период задержки воспламенения и впрыскивании основной пор­ции во второй фазе топливоподачи.

Элементарный расход топлива через распылитель форсунки

(2.2)

где mЭfЭ - эффективное проходное сечение распыливающих отвер­стий распылителя форсунки;

Рф - давление топлива в подыгольной полости форсунки;

Pz - давление газов в цилиндре;

; - время;

nк – частота вращения коленчатого вала

qt - текущее значение расхода топлива через отверстия

распылителя форсунки;

r - плотность топлива.

Зависимость топливоподачи, показывающая, сколько топлива впрыскивается в камеру сгорания дизеля на каждый градус угла по­ворота коленчатого (кулачкового) вала, называется дифференциальной (рис. 2.5, а). На рис.2.6 представлена дифференциальная зависимость топливоподачи дизеля Д100 на номинальном режиме. Зависи­мость топливоподачи, показывающая суммарное количество топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания дизеля по углу поворота кулачкового вала насоса в период начала впрыскивания до данного момент называется интегральной (рис. 2.5, 6). Подынтегральная площадь зависимости равна цикловой подаче насоса. Действительная подача топлива ТНВД зависит от большого числа конструктивных и режимных факторов и отличается от геометрической подачи топлива.

Рис.2.5. Дифференциальная (а) и интегральная (б) зависимости топливоподачи дизеля.

Рис.2.6. Дифференциальная зависимость топливоподачи дизеля Д100 на номинальном режиме (n=850 об/мин; gi=285 г. за 800 ходов):

j1 – период задержки впрыскивания топлива; jа – период активного впрыска; jР – период разгрузки системы; jа+jР=jДП – действительная продолжительность подачи; jЗ+jа – геометрическая продолжительность подачи.

Характеристика топливоподачи представляет собой зависимость цикловой подачи топлива от положения регулирующей рейки при пос­тоянной частоте вращения кулачкового вала насоси.

Скоростная характеристика топливной аппаратуры оценивается полем кривых цикловых подач в зависимости от частоты вращения кулачкового вала насоса при неизменных положениях рейки. Для улучшения тяговых свойств тепловозных дизелей при положении рейки «до упора» необходимо некоторое увеличение подачи топлива с уменьшением частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Цикловая подача топлива на номинальном режиме определяется из условия обеспечения заданной цилиндровой мощности дизеля

где Neц - номинальная (эффективная) цилиндровая мощность дизеля, кВт;

qe - удельный расход топлива дизелем, г/кВт×ч;

nk - частота вращения кулачкового вала топливного наcoca, об/мин;

Для обеспечения допускаемой перегрузки дизеля и компенсации утечек топлива через прецизионные пары топливной аппаратуры при их износе в период эксплуатации, максимально возможная цикловая подача примерно в 1,3-1,4 раза больше номинальной.

Для устойчивой работы дизеля на режиме холостого хода мини­мальная цикловая подача обычно составляет

Неравномерность распределения топлива по цилиндрам многоци­линдрового дизеля оценивается удвоенной разностью крайних значе­ний цикловых подач наиболее отличающихся по подаче секций, отне­сенной к полусумме их же подач

Допустимая неравномерность подачи топливе в зависимости от числа секций насоса по ГОСТу находится в пределах: на номинальном режиме от 6 до 8 %, на режимах холостого хода от 25 до 75 % (боль­шая неравномерность для большого числа секций).

Коэффициент подачи топливной системы представляет собой от­ношение фактически поданного через форсунку количества топлива к теоретически возможному для геометрического полезного хода плунжера

где fn - площадь поперечного сечения плунжера, см2;

hn - геометрический полезный ход плунжера топливного на­соса, см.

Численное значение коэффициента подачи hv зависит от гидравлической плотности плунжерных пар и распылителей, конст­рукции топливной аппаратуры, скорости плунжера в процессе подачи топлива и многих других факторов.

Качество распыливания топлива оценивается макро и микро­структурами факела распыливания топлива, характеризующих степень соответствия формы камеры сгорания дизеля с мелкостью распыла.

В целом качество распыливания топлива есть функция способа смесеобразования, давления топлива в процессе впрыскивания, ре­гулировки форсунки по давлению открытия иглы, диаметра и распо­ложения сопловых отверстий распылителя и других факторов.

2.3. Расчет процесса топливоподачи

Современные методы расчета процесса топливоподачи в цилиндр дизеля базируются на статическом и динамическом методах. В общем случае топливную систему дизеля можно представить состоящей из трех основных элементов: ТНВД, формирующего импульсы давления и скорость топлива, трубопровода высокого давления, передающего эти импульсы, и форсунки, принимающей и преобразующей поступающие импульсы. В процессе работы системы изменяются скорость движения плунжера, проходные сечения отдельных элементов, в результате че­го скорость и давление топлива в разных местах магистрали принимают различные значения, а процесс носит неустойчивый характер.

При динамическом методе расчета процесс топливоподачи рас­сматривается с точки зрения гидравлического удара, т.е. как им­пульс, возникающий во входном сечении трубопровода и распростра­няющийся вдоль него в виде волны давления. Динамическая теория расчета процесса топливоподачи основана на совместном решении волнового уравнения для входного и выходного сечений топливопровода с уравнением неразрывности движения топлива и с уравнениями движения нагнетательного клапана и иглы форсунки.

Для расчета утечек топлива в плунжерных парах с целью опре­деления предельно допустимой величины зазора между плунжером и гильзой необходимо знать изменение величины давления в надплунжерной полости по углу поворота кулачкового вала ТНВД. Для ре­шения такой задачи с достаточной степенью точности можно приме­нять статический метод расчета процесса топливоподачи.

При упрощенном (статическом) методе расчета применяются не­которые допущения, в значительной степени схематизирующие слож­ные явления:

1) давление и плотность в любой момент считаются одинаковыми во всех точках магистрали от плунжера до сопловых отверстий рас­пылителя форсунки;

2) топливо считается сжимаемым, но коэффициент сжимаемости име­ет постоянное значение;

3) открытие и закрытие распределительных органов насоса и фор­сунки происходит мгновенно, тем самым пренебрегается дроссе­лирование потока в окнах гильзы, а эффективное сечение фор­сунки считается постоянным.

Расчетная схема топливной системы дизеля с ТНВД золотниково­го типа и закрытой гидравлически управляемой иглой представлена на рис. 2.1.

Протекание процесса топливоподачи в общем виде можно записать уравнением объемного баланса

где fn - площадь поперечного сечения плунжера;

Сn - скорость движения плунжера, соответствующая времени t;

V - объем системы, в котором сжимается топливо;

Р - давление топлива в системе;

SQ - сумма расходов топлива, вытекающего из системы;

b - истинный коэффициент сжимаемости топлива

Весь период топливоподачи можно разбить на три основных этапа и для каждого из них дифференциальное уравнение 2.1 принимает различный вид.

Первый этап охватывает период от момента перекрытия окон гильзы плунжером до момента подъема иглы форсунки (когда давление в системе станет равным давлению Ро.ф. открытия иглы форсунки) и описывается уравнением

где Q = Q3 + Qк + Qф;

Q3 и Qк - соответственно утечки через золотниковую и компрес­сионную части плунжерной пары; Qф - через уплот­няющую часть распылителя форсунки.

Начальные условия:

Р(t=0) = Pост,

где Рост - остаточное давление в трубопроводе.

Когда Р достигнет давления начала подъема иглы Ро.ф. игла поднимается до упора в ограничитель на величину hmax. При этом объем форсунки увеличится, а в трубопроводе и форсунке давление понизится на:

где fи - площадь поперечного сечения иглы,

К началу второго этапа:

Второй этап продолжается от момента открытия сопловых отвер­стий форсунки (подъема иглы) до момента открытия отсечных окон гильзы и посадки нагнетательного клапана на седло. Топливо посту­пает в камеру сгорания и частично сжимается. Протекание процесса описывается уравнением

(2.5)

где РZ - противодавление среды.

Третий этап продолжается от начала посадки нагнетательного клапана до момента посадки иглы форсунки на седло. Движение плунжера насоса на этом этапе не отражается на протекании процесса в системе, поэтому процесс описывается уравнением

(2.6)

В результате расчета строится график Р - РZ = f1(t). Переход от него к графику Р-РZ = f2(a) осуществляется по зависимости:

a = 6n×t

где n - частота вращения кулачкового вала ТНВД.

Чем больше скорость плунжера и чем длиннее нагнетательный трубопровод, тем больше различие между расчетной и действитель­ной диаграммами изменения давления топлива в системе по углу по­ворота кулачкового вала ТНВД,

Упрощенный метод расчета не позволяет проанализировать волновые явления как в процессе топливоподачи, так и после отсечки исследовать возможность появления дополнительных впрыскиваний.

 

Date: 2015-07-01; view: 4313; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию