Диссертация (1024783), страница 16
Текст из файла (страница 16)
2.17. показана схема системы топливоподачи, применяемая длярасчета параметров впрыскивания опытной системой топливоподачи сэлектронным управлением – системой типа ЭСУВТ.01 дизеля типа Д50.Исходные данные для расчета процесса топливоподачи указанных системприведены в Приложениях 1 и 2. В Приложении 3 даны интегральныепоказатели процесса топливоподачи, полученные в результате расчетаопытной системы топливоподачи типа ЭСУВТ.01.Рис. 2.17.
Схема системы топливоподачи для расчета параметроввпрыскивания опытной системой топливоподачи с электроннымуправлением – системой типа ЭСУВТ.01 дизеля типа Д50: 1 –нагнетательный трубопровод; 7 – канал форсунки; 10 –форсунка; 17, 18, 23 –неактивные элементы (не используются в расчете); 20 – механическийпривод плунжера; 22 – клапан с электронным управлением; 25 – плунжернаяпара113Изготовленные в ООО «ППП Дизельавтоматика» (г.
Саратов) всоответствии с принятой схемой (см. Рис. 2.9) опытные секции ТНВД сэлектроуправляемыми клапанами с системой управления ЭСУВТ.01 имелиследующие параметры. Электронно-управляемый клапан 6 (Рис. 2.9)насосной секции ТНВД выполнен с диаметром dкл=12 мм и ходом hкл=0,3 мм.ЖесткостьпружиныэлектромагнитногоклапанасоставлялаСпр=1,7кгс/мм=17 Н/мм.
Площадь сечения жиклера за клапаном fж=8 мм2. Объемполости электромагнита при закрытом клапане составлял Vкл=4000 мм3.Размеры якоря электромагнита – 24×17×5,5 мм, минимальный зазор междуякорем и электромагнитом – 0,08…0,1 мм, максимальное усилие (расчетное)электромагнита Fэм=35 кгс=350 Н, максимальная продолжительностьдействия электромагнита – 8 мс, время переходного процесса по переднемуфронту тока – 1,3 мс, время переходного процесса по заднему фронту тока –0,2 мс, угол первого включения электромагнита – 35…36 градусов поворотакулачкового вала (п.кул.в.) ТНВД относительно верхней мертвой точки(ВМТ).
Указанные параметры штатной и опытной топливных системиспользованы при расчетах процесса топливоподачи дизеля типа Д50.2.3. Расчетные исследования процесса топливоподачидизеля со штатной и опытной системами топливоподачиУказанное расчетное исследованиепрограммногокомплексаВПРЫСК,проведенос использованиемразработанноговМГТУим.Н.Э.Баумана профессором Л.В. Греховым [29, 32, 33]. Этот программныйкомплекс базируется на математических моделях, представленных в разделе2.2, и предназначен для расчетного анализа процесса топливоподачи иоптимизации топливных систем различных схем.
Комплекс состоит из блокасервисных программ для работы с исходными данными, генерированиясхемы топливной системы, хранения и анализа выводимой информации и из114блока расчетных программ. Программный комплекс «Впрыск» апробированна топливных системах большинства отечественных дизелей, используетсяна предприятиях и адаптирован к удаленному пользованию в любой странемира через сеть Internet.Расчетное ядро комплекса постоянно совершенствуется, в основном, вдвух направлениях: повышения точности и скорости счета и расширениявозможностей комплекса в актуальных направлениях развития топливныхсистем. Так, введен расчет электрических процессов в исполнительныхустройствах систем с электронным управлением, расчет многофазноговпрыскивания, процессов в линии низкого давления систем с клапаннымуправлением, переходных процессов, крутильных колебаний в приводахтопливногонасосавысокогодавления(ТНВД),использованияальтернативных и нетрадиционных топлив и др.Для описания одномерного нестационарного теплоизолированногодвижениявязкойсжимаемойжидкостивтрубопроводахмогутиспользоваться аналитическое решение Д’Аламбера с поправкой Т.Ф.Кузнецова на диссипацию, простой сеточный метод с явной численнойсхемой, линеаризованный метод С.К.
Годунова [29, 30]. Как показываетопыт,длябольшинстватопливныхсистемавтотракторныхдизелейоправдано использование аналитического решения, имеющее преимуществав большей скорости счета, устойчивости, в том числе устойчивости решениясопряженных уравнений граничных условий.При определении упругих свойств топлив в полостях ограниченногообъема решаются уравнения связи давления и плотности [29, 50]. Онизаменяют более привычные эмпирические выражения для коэффициентасжимаемости (эквивалента уравнения состояния), хотя также базируются наэмпирическойинформации.Такойприемобеспечиваетбольшуюуниверсальность в отношении исходных дифференциальных уравнений,записываемых для трубопроводов и полостей, большую скорость счета и115универсальность в отношении смесей различных топлив, газожидкостныхсостояний топлив [29, 50].
Полученные результаты расчетных исследованийхорошо совпадают с экспериментальными данными исследовательских работи заводских испытаний [99].Для оценки влияния параметров ТА на топливоподачу и показателивпрыскивания и распыливания топлива были проведены моделирование,численные эксперименты и оптимизация процесса топливоподачи впрограммном комплексе ВПРЫСК. Расчёты произведены для номинальногорежима работы дизеля. Объектом исследования являлась упомянутаяэлектронная система управления впрыском топлива ЭСУВТ.01 производстваООО «ППП Дизельавтоматика» г. Саратов, которой оснащён двигатель Д50 всоставе дизель-генераторной установки 1-ПДГ4Д.
Некоторые параметрыдизеля Д50 приведены в Таблице 2.1. Состав ТА и ее основные параметрыпредставлены в Таблице 2.2.Таблица 2.1.Параметры дизельного двигателя типа Д50 в составе дизель-генераторнойустановки 1-ПДГ4ДПараметрыДиаметр цилиндра D, ммХод поршня S, ммЧисло цилиндров двигателяСтепень сжатияНоминальная частота вращения вала двигателя n, мин-1Номинальная мощность двигателя Ne, л.с.Значения318330612,67501200Таблица 2.2.Состав ТА с системой электронного управления топливоподачей ЭСУВТ.01и ее основные параметрыТип ТНВДНагнетательные трубопроводыРаспылителиЦикловая подача, г4ЭТН.03Lтр=1650 мм, dвн=3,5 ммLU 9×0,381,54116Следуетотметить,чтонеобходимымусловиемдальнейшегосовершенствования процесса топливоподачи является увеличение давлениявпрыскивания.
Повышение этого давления с сочетании с реализациейоптимизированных законов управления УОВТ обеспечивает дальнейшееулучшения показателей топливной экономичности и токсичности ОГ,которые являются в настоящее время основными показателями дизельныхдвигателейразличногоназначения(тепловозных,автомобильных,тракторных и комбайновых и др.) [29, 98, 116, 144]. Поэтому при расчетныхисследованиях в качестве параметра, отражающего качество процессоввпрыскивания и распыливания топлива, выбрано максимальное давлениевпрыскивания Pвпр.max.Расчетный закон движения плунжера (зависимость подъёма плунжера отугла поворота кулачкового вала ТНВД), формируемый кулачком вала ТНВД,представлен на Рис. 2.18.
На Рис. 2.19 показан закон хода затвора клапана(Hкл) и график скорости плунжера (Wплун-ра) по углу поворота кулачковоговала ТНВД. На Рис. 2.20 приведены графики давления впрыскивания дляштатной системы, не оснащенной электроуправляемым клапаном, и длясистемы ЭСУВТ.01.Рис. 2.18. График хода плунжера Hпл-ра по углу поворота кулачкового валаТНВД117Рис. 2.19. Закон движения затвора клапана Hкл (a) и график скоростиплунжера Wпл-ра (b) от угла поворота вала ТНВДРис.
2.20. Характеристика давления впрыскивания топлива по углу поворотавала ТНВД: a – штатная система без электронного управления, b – системаЭСУВТ.01Данные Рис. 2.20 свидетельствуют о том, что при всех прочих равныхпараметрах двух ТА, при использовании системы ЭСУВТ.01 сразу получензначительный прирост давления впрыскивания и, при этом, исключаетсявозможность подвпрыскивания топлива. Прирост давления впрыскивания118объясняется тем, что электроуправляемый клапан срабатывает значительнобыстрее, чем открываются и закрываются окна в штатном ТНВД (Рис. 2.21).Для оценки мелкости распыливания топлива, в том числе негативноговлияния крупных капель в начале и конце подачи, помимо характеристикидавления впрыскивания получены зависимости среднего диаметра капель поЗаутеру D32 от конструктивных параметров системы ЭСУВТ.01.
С цельюоценки влияния диаметра клапана этой системы на показатели впрыскиванияираспыливаниятопливасравнимдвекомплектациисистемсэлектроуправляемым клапаном диаметром 10 мм и 12 мм. Полученныерасчетные характеристики давления впрыскивания для двух исследуемыхвариантов ТА практически не отличаются друг от друга. С другой стороны,сочетание таких параметров как диаметр клапана и его максимальный ходопределяется качеством наполнения плунжерной полости. Оставляя диаметрклапана неизменным (12 мм), были получены значения максимальногосодержания газов в плунжерной полости за время наполнения при различныхзначениях хода в диапазоне от 0,15 мм до 0,4 мм.
При любом значении хода вэтом диапазоне содержание газов в плунжерной полости оказалось нулевым.Значительное влияние на процесс топливоподачи оказывают параметрынагнетательного трубопровода, такие как его длина и диаметр. На Рис. 2.22представлены изолинии максимального давления впрыскивания Pвпр.max(МПа) и среднего диаметра капель по Заутеру D32 (мкм) в зависимости отдлины Ltr и внутреннего диаметра Dtr нагнетательного трубопровода.119Рис. 2.21. Характеристики параметров топливоподачи по углу поворота валаТНВД: a – закон движения затвора клапана системы ЭСУВТ.01; b – площадьсечения отсечного окна штатной системы, с – площадь сечения впускногоокна штатной системыРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
