Диссертация (1024783), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В результате при подаче в цилиндр меньшей дозы топлива ПЗВувеличивается, что требует соответствующего увеличения УОВТ. Но приэтом следует учитывать, что увеличение УОВТ может привести кчрезмерномуростумаксимальногодавлениясгоранияиснижениюдолговечности деталей двигателя. Поэтому в дизелях с турбонаддувом приформировании характеристики изменения УОВТ по нагрузке необходимовводить ограничение по pz. Так, на Рис. 1.19,б приведены регулировочныехарактеристики по УОВТ дизеля типа 1 ЧН 15/15 с турбонаддувом(абсолютное давление наддува на номинальном режиме pк=0,17 МПа) наразличных нагрузочных режимах при частоте вращения n=2600 мин-1,свидетельствующие о том, что для повышения топливной экономичности(уменьшения часового расхода топлива Gтопл) целесообразно по мереснижения нагрузки (мощности Ne) увеличивать УОВТ по характеристике 4,обеспечивающей ограничение по максимальному давлению сгорания pz<10МПа [98].Проведенный анализ показывает, что для обеспечения наилучшихпоказателей дизелей целесообразно изменять УОВТ в соответствии соскоростным и нагрузочным режимами.
Такие законы управления УОВТреализуются в некоторых серийных и опытных дизелях [29, 98, 222].1.5. Разработанные системы управления углом опережениявпрыскивания топлива транспортных дизелейРазработаны конструкции различных устройств управления УОВТ,обеспечивающих изменение УОВТ в соответствие с изменениями частотывращения и нагрузки, а также его корректирование при изменении60атмосферных условий и вида применяемого топлива. Их можно разделить натри группы: 1 – устройства, являющиеся приставкой к топливному насосувысокого (ТНВД) – муфты опережения впрыскивания топлива; 2 –встроенные в ТНВД устройства (как механические, так и электронноуправляемые), являющиеся его неотъемлемой частью; 3 – электронноуправляемые форсунки и насос-форсунки с регулированием начала иокончания подачи топлива [29, 98]. Устройства первых двух групп могутбыть использованы как в рядных, так и в распределительных ТНВД.
Вустройствах второй группы управление УОВТ осуществляется деталью илигруппой деталей, размещенных внутри ТНВД. В рядных ТНВД изменениеУОВТ достигается поворотом втулки или кромки плунжера, а такжесмещением толкателя. В распределительных ТНВД это обеспечивается припомощи смещения дозирующей втулки, кулачковой шайбы, винтовой пары идр.
В отличие от устройств последних двух групп муфты опереженияявляются автономными по отношению к ТНВД и имеют ручной илиавтоматический привод. Все автоматические приводы делятся на несколькогрупп: механические, гидравлические, пневматические, электромагнитные(электронно-управляемые) и др.
Такие же приводы могут быть использованыи в устройствах второй группы.Характерным примером устройств управления первой группы являетсяцентробежнаямуфтаопережениявпрыскиваниятопливасерийновыпускаемого ТНВД дизеля типа КамАЗ-740 (Рис. 1.20). Она установлена напереднем хвостовике кулачкового вала ТНВД и обеспечивает близкое клинейному уменьшение УОВТ при снижении частоты вращения коленчатоговала двигателя путем изменения взаимного углового расположения ведущей1 и ведомой 5 полумуфт. Такое изменение положения полумуфтаосуществляется центробежными грузами 11. При увеличении частотывращения грузы 11 под действием центробежных сил расходятся иповорачивают ведомую полумуфту относительно ведущей в направлении61вращения кулачкового вала, вызывая увеличение УОВТ.
При уменьшениичастоты вращения грузы 11 под действием пружин 14 сходятся иповорачивают ведомую полумуфту 5 относительно ведущей 1 в сторону,противоположную вращению вала, вызывая уменьшение УОВТ приснижении скоростного режима. Подобные автоматические центробежныемуфты опережения впрыскивания топлива установлены на топливныхнасосах ряда отечественных и зарубежных транспортных дизелей [29, 98].Рис. 1.20. Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива дизеляКамАЗ-740: 1 – ведущая полумуфта; 2 – ось; 3, 13 – шайбы; 4 –уплотнительное кольцо; 5 – ведомая полумуфта; 6 – корпус; 7, 9 – сальники;8 – втулка ведущей полумуфты; 10 – проставка; 11 – груз с пальцем; 12 –упорное кольцо; 14 – пружина; 15 – стакан пружины; 16 – регулировочныепрокладкиМуфты опережения впрыскивания топлива могут быть выполнены и сэлектронно-управляемым приводом.
Схема системы топливоподачи с однойизтакихмуфт,разработаннойфирмойDaimler-Benz(Германия),62представлена на Рис. 1.21 [29, 98]. В этой системе топливоподачиэлектронный блок 1 вырабатывает управляющий сигнал U, характеризующийрассогласование между действительным и требуемым значениями УОВТ.При этом действительный УОВТ определяется в электронном блоке 1 посигналу от датчика 3 УОВТ, а требуемый УОВТ – с использованиемзаложенных в запоминающем устройстве электронного блока базовыххарактеристик управления УОВТ на основании сигналов от датчиков частотывращения 4 и нагрузки 8 (положения рейки ТНВД 9).
При наличиирассогласования сигнал U от электронного блока 1 подается на обмоткуэлектрогидравлическогоклапана2,изменяющегодавлениемасла,подводимого к полумуфтам 5 и 7 из системы смазки дизеля. Взаимноеугловое перемещение ведущей и ведомой полумуфт происходит поддействием разности сил пружин 6 и давления масла, регулируемогоэлектрогидравлическим клапаном 2.Недостатком электронно-управляемых муфт опережения впрыскиванияявляются большие требуемые перестановочные усилия, что приводит кповышенным затратам энергии на процесс управления и к снижениюточности управления. Кроме того, большие массы перемещающихся деталейи большие силы трения в парах трения не позволяют обеспечить высокоебыстродействие при изменении УОВТ, что также является существеннымнедостатком электронно-управляемых муфт.Этого недостатка лишены устройства управления, встроенные в ТНВД ипозволяющие изменять начало и окончание подачи топлива.
Такоеуправление УОВТ осуществляется как в рядных, так и в распределительныхТНВД.Проведенныйанализконструкцийсерийновыпускаемыхраспределительных ТНВД показал, что управление УОВТ в этих насосахобеспечивается при помощи смещения дозирующей втулки (насосы типа НД)или кулачковой шайбы (система топливоподачи EPIC фирмы Lucas, Рис.1.22) [29, 98].63Рис. 1.21. Схема системы топливоподачи с электронно-управляемой муфтойопережения впрыскивания топлива фирмы Daimler-Benz (Германия): 1 –электронный блок управления ; 2 – электрогидравлический управляющийклапан; 3, 4, 8 – датчики; 5, 7 – полумуфты; 6 – пружины; 9 – дозирующаярейка ТНВД64Рис.
1.22. Схема топливного насоса высокого давления распределительноготипа с электронной системой управления EPIC фирмы Lucas: 1 –подкачивающий насос; 2 – исполнительное устройство; 3 – электронныйблок управления; 4 – датчик положения ротора; 5 – полость; 6 – форсунка; 7– ротор; 8 – плунжер; 9 – кулачковая шайба; 10 – пружина; 11 –межплунжерное пространствоУстройство изменения УОВТ, показанное на Рис. 1.22, реализовано вмикропроцессорной системе управления EPIC, разработанной фирмой Lucasдля распределительных ТНВД модели DPC дизелей легковых автомобилей.При этом ТНВД выполнен с ротором 7, совершающим осевое ивращательное движения. Топливо от подкачивающего насоса 1 по каналам вкорпусе поступает в полость 5, образованную ротором 7 и втулкой ротора.Осевое перемещение ротора 7 изменяет величину хода плунжеров 8 и, тем65самым, объем подаваемого топлива.
При формировании характеристикиуправления УОВТ момент начала подачи топлива изменяется путем угловогосмещения кулачковой шайбы 9 топливного насоса высокого давления (см.Рис. 1.22).К третьей группе устройств управления УОВТ относятся устройства,используемые в электронно-управляемых форсунках и насос-форсунках.Примером систем топливоподачи этого типа является насос-форсунка фирмыDetroit Diesel Allison (США), предназначенная для дизелей грузовыхавтомобилей. В этой насос-форсунке, схема которой представлена на Рис.1.23, цикловая подача топлива регулируется временем питания соленоидатрехпозиционного клапана [29, 98].
УОВТ зависит только от моментаобесточивания соленоида 5 (от начала подачи), а окончание впрыскиванияопределяется характеристикой форсунки. Насос-форсунка этой системыимеет плунжер 9, установленный в корпусе 1 форсунки, и клапан управления3, соединенный с якорем 5 соленоида, статор 7 которого через разъем 6связан с электронным блоком САУ. Возвратно-поступательное перемещениеплунжера, выполненного без винтовых канавок и отверстий, производитсятрадиционным механическим приводом от кулачка распределительного вала.Клапан 3 – нормально открытый с соленоидным управлением.
В корпусе 1имеются отверстия 2, соединяющие топливный коллектор 4 через клапан 3 сполостями плунжера 9. После закрытия клапана 3 происходит повышениедавления, и плунжер 9 подает топливо к распылителю форсунки. Окончаниеподачи топлива (отсечка) происходит при открытии клапана 3. Такимобразом, момент закрытия клапана 3 определяет угол опережениявпрыскивания топлива, а продолжительность перекрытия клапана –цикловую подачу топлива.66Рис.
1.23. Схема насос-форсунки с системой управления DDEC фирмыDetroit Diesel Allison (США): 1 – корпус; 2 – соединительные отверстия; 3 –клапан управления; 4 – топливный коллектор; 5 – якорь; 6 – разъем; 7 –статор соленоида; 8 – сердечник соленоида; 9 – плунжер67Таким образом, в дизелях транспортного назначения используютсяразличные устройства управления УОВТ. Наибольшими преимуществамиобладаютсистемыосуществляетсятопливоподачи,вкоторыхэлектронно-управляемымитакоеклапанами,управлениевстроеннымивнасосные секции ТНВД или в форсунки.1.6. Цель работы и задачи исследованияКак показал проведенный выше анализ, разработка и внедрение системэлектронного управления остается одним из основных направленийсовершенствования силовых установок тепловозов с дизель-генераторами.Использование систем управления тепловозным дизелем и его системамиявляется непременным условием достижения оптимального протеканиярабочего процесса. При этом к важнейшим системам комбинированногодизельного двигателя относится система топливоподачи.Диссертационнаясовершенствованияработасистемпосвященаэлектронногопроблемамуправлениясозданияитопливоподачейдизелей тепловозных дизель-генераторных установок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
