Диссертация (1024783), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

2.9.Эта электронная система управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01включает насосную секцию топливного насоса высокого давления (ТНВД) сплунжером 3 (Рис. 2.9), приводимым от кулачка кулачкового вала ТНВД.При движении плунжера вверх топливо вытесняется в надплунжернуюполость, в которой установлен клапан 6. При нахождении клапана 6 вкрайнем левом положении надплунжерная полость 12 сообщена с линией 5низкого давления ТНВД. Электронно-управляемый клапан 6 соединен с91якорем10электромагнита11.Втребуемыймоментвременинаэлектромагнит 11 подается управляющий сигнал от электронного блокауправления САУ, и якорь 10 притягивается к электромагниту. При этомклапан 6 смещается вправо и своей кромкой 7 разобщает надплунжернуюполость 12 с линией 5 низкого давления ТНВД.

Далее топливо под высокимдавлением вытесняется в штуцер 8 ТНВД. Использование клапана 6 длярегулирования фаз начала и окончания подачи топлива позволяет гибкоуправлять процессом топливоподачи. В частности, при этом появляетсявозможностьреализациисложныхзаконоврегулированияУОВТвсоответствии с изменениями скоростного и нагрузочного режимов работы.Такая схема ТНВД использована при создании опытной электроннойсистемы управления топливоподачей для дизелей типа Д50 (6 ЧН 31,8/33)производства ОАО «Пензадизельмаш» (Пензенский дизельный завод). Этосреднеоборотный дизель мощностью Nе= 730-880 кВт (1000-1200 л.с.) длядизель-генераторных установок, железнодорожного и водного транспорта.Этот двигатель широко используется, в частности, в дизель-генераторахманевровых, магистральных и промышленных тепловозов.ВдизелетипаД50используетсятопливнаяаппаратура(ТА)разделенного типа, содержащая ТНВД, топливопроводы высокого давления ифорсунки.

Насосная секция ТНВД базового дизеля выполнена с плунжерамидиаметром dпл=20 мм и полный ход hпл=26 мм. Общий вид и характеристикипрофиля кулачка кулачкового вала ТНВД дизеля типа Д50 приведены на Рис.2.11 и Рис. 2.12. Диаметр ролика толкателя был равен dрол=56,5мм, толщинаролика bрол=32 мм.В штатной системе топливоподачи топливные насосы высокогодавлениячерезтопливопроводывысокогодавлениясоединенысфорсунками. Длина нагнетательного топливопровода равна L=1650 мм, еговнутренний диаметр – dвн=3,5 мм. Конструктивная схема штатной форсункидизеля типа Д50 представлена на Рис. 2.13.92Рис. 2.11. Профиль кулачка топливного насоса дизеля типа Д50Рис.

2.12. Диаграмма изменения хода hпл и скорости спл плунжера от угла φповорота кулачкового вала ТНВД дизеля типа Д50 (скорость спл плунжерасоответствует частоте вращения коленчатого вала n=750 мин-1 и частотевращения кулачкового вала ТНВД n=375 мин-1): 1 – точка начала нагнетаниятоплива ТНВД в штатной системе; 2 – точка начала нагнетания топливаТНВД при смещении участка нагнетания на другой участок профиля кулачка– при повернутом на 6° п.к.в.

по ходу вращения коленчатого вала93Рис. 2.13. Конструктивная схема форсунки системы топливоподачи дизелятипа Д50В исследуемой системе топливоподачи применены многосопловыезакрытыефорсунки.Распылительфорсункивыполненсчисломраспыливающих отверстий iр=9 диаметром dр=0,38 мм. Угол конуса иглы94форсунки равен γи=60°, ее ход – hи=0,45±0,05 мм, давление топлива в началеподъема иглы форсунки – рфо=27,5 МПа.Работа представленных штатной и опытной систем топливоподачипроанализирована при расчетных исследованиях процесса топливоподачидизеля типа Д50. Далее рассмотрим расчетные методики, применяемые прирасчетах процесса топливоподачи дизельных двигателей.2.2.

Методики расчета процесса топливоподачи дизелейОценку влияния конструктивных особенностей системы топливоподачина характер впрыскивания топлива целесообразно проводить расчетнымметодом, позволяющим сократить материальные и временные затраты прианализе процесса топливоподачи. Поскольку разработано достаточнобольшое число различных методик процесса топливоподачи дизелей,необходимо провести их анализ и выбрать методику, позволяющую оценитьвлияние конструктивных особенностей топливной системы на показателитопливоподачи.Теория топливоподачи дизельных двигателей, учитывающая волновыепроцессы в линии высокого давления и основанная на анализе волновогоуравненияприграничныхусловиях,определяемыхконструкциейаппаратуры, получила название динамической теории впрыскивания.

В ееразработку на основе теории гидравлического удара Н.Е. Жуковскогобольшой вклад внесли российские ученые. Практическое завершение онаполучила в трудах И.В. Астахова. Современные методики расчетатопливоподачи учитывают гидродинамические процессы в нагнетательныхтопливопроводах и возможность появления в топливе газовой фазы [21, 33,96, 180, 185]. Использование динамической теории впрыскивания дляпрактических расчетов стало возможным с появлением ЭВМ и разработкойспециальных программ. В соответствии с этой теорией давление топлива в95выбранный момент времени в разных точках линии высокого давления(ЛВД) принимается различным. Так, например, если в сечении z (Рис.

2.14)давление топлива p, то в бесконечно близком сечении z+dz давление должнобыть p+dp.Рис. 2.14. Гидродинамическая схема линии высокого давления топливнойаппаратуры дизеля: 1 – секция ТНВД; 2 – топливопровод; 3 – форсунка.Так как p=f(z), то p+dp=p+(p/z)dz. В связи с этим на каждый элементтопливадлинойdz,находящийсявтопливопроводеЛВДпринеустановившемся (волновом) движении, действуют с обеих сторонразличные давления: p и p1=p+(p/z)dz.

Разность сил, действующих наэлемент, вызванная разностью давлений, приводит к ускоренному илизамедленномудвижениюэлемента.Вэтихусловияхуравнениединамического равновесия элемента в соответствии с принципом д'Аламбераможет быть представлено в виде:2m (c / t )  ( d тр/ 4) [ p  ( p  (p / z )dz )] ,(2.1)причем масса элемента m определяется соотношением2m   d тр т dz / 4 ,(2.2)96где c - скорость движения элемента; dтр - внутренний диаметрнагнетательного топливопровода.C учетом выражения (2.2) уравнение (2.1) приобретает вид:c / t  (p / z ) /  т .(2.3)Таким образом, ускорение движения топлива пропорционально падениюдавления по длине топливопровода ЛВД.За элементарный интервал времени dt давление топлива в сечении zменяется от p до p+(p/t)dt, что вызывает изменение объема элементатоплива на dV вследствие его сжимаемости.

При этом выражение,характеризующее количество топлива, дополнительно аккумулируемое вЛВД в результате сжатия топлива, имеющее вид:dV   т V dp ,(2.4)можно представить в форме dV=-т V (p/t)dt. Изменение объема элементатоплива dV во времени вызывает изменение его длины на ds1. Повышениедавления топлива приводит также к деформации топливопровода высокогодавления. Увеличение его диаметра dтр приведет к дополнительномуизменению (уменьшению) длины элемента топлива на ds2. Поэтому ds2<0также, как и ds1<0 при dp>0.Суммарное изменение длины элемента топлива:ds  ds1  ds2  ( т  A / E ) (p / t ) / dz dt ,(2.5)где E - модуль упругости материала топливопровода, A - константа,зависящая от размеров топливопровода.Изменение длины элемента отражается на скорости движения топлива,так как ds представляет собой разность пути, пройденного обоими торцами97элемента за интервал времени dt.

Перемещение торца с координатой z+dzсоставляет[c+(c/z)dz]dt,перемещениедругоготорцаэлементаскоординатой z определяется произведением cdt, поэтомуds  (c / z ) / dz dt .(2.6)Из сопоставления выражений (2.5) и (2.6) следует, что c/z=-(т + A/E)(p/t). Если ввести обозначение т  A / E  1 /(  т a 2 ) ,(2.7)c / z  (p / t ) /(  т a 2 ) .(2.8)тоВ выражении (2.7) a является скоростью распространения звука в средес плотностью т и сжимаемостью т. Она может быть определена изсоотношенияa1 /[  т ( т  A / E )](2.9)Отношение A/E в формуле (2.9) отражает влияние упругости стеноктопливопровода ЛВД на скорость распространения звука в топливе.Продифференцировав уравнение (2.3) по z и уравнение (2.8) по t, а затем(2.3) - по t, а (2.8) - по z, получим 2 p / z 2  (1 / a 2 )  2 p / t 2 ; 2 c / z 2  (1 / a 2 )  2 c / t 2 .(2.10)Полученные уравнения (2.10) называются волновыми.

Волновыеуравнения (2.10) или два дифференциальных уравнения (2.3) и (2.8) даютвозможность определить давление р и скорость с течения топлива по98топливопроводу в требуемый момент времени и в требуемой точке линиивысокого давления, т.е. найти функциональные зависимости p = f(t, z) и c =f(t, z). Это позволяет рассчитать амплитуды и закон движения прямых иобратных (отраженных) волн давления в топливопроводе ЛВД и установитьих влияние на характер процесса впрыскивания.Решение уравнений (2.3) и (2.8) находят в форме [74, 126]:p  po  F (t  z / a) ;(2.11)c  co  [1 /(a  т )] F (t  z / a) ,(2.12)где F(t-z/a) – некоторая функция аргумента t-z/a.Путем подстановки выражений (2.11) и (2.12) в уравнения (2.3) и (2.8)нетрудно установить, что первые два выражения являются частнымрешением названных уравнений, так как приводят их к тождествам.

Характеристики

Список файлов диссертации