Диплом на тему Механотестер Семенов А.В. (1222350), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

3.2 Статический метод расчета процесса впрыска.

Расчетная схема топливной системы приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Расчетная схема топливной системы

При статическом расчете процесса впрыска горючего делят на три поочередных шага. На рисунке 3.1 приведена расчетная схема топливной системы.

Первый шаг — заблаговременное повышение давления горючего в магистрали от торца плунжера до сопловых отверстий [12].

Этот шаг наступает в момент закрытия всасывающих окон (разрез III—III) и оканчивается, когда давление в подыгольчатой полости форсунки досягает давления начала открытия иглы (разрез II—II).

Процесс топливоподачи описывается последующим расчетным уравнением:

, (3.1)

где - площадь плунжера;

- скорость плунжера;

- коэффициент сжимаемости дизельного горючего;

- объем горючего в системе в начале первого шага или средний объем горючего за этап.

, (3.2)

где ;

;

- давление, Па.

При начальном условии ,

. (3.3)

По уравнению (3.2) можно найти рост давления горючего в течение первого шага в любой момент времени.

Так как по условию задачи подъем иглы форсунки совершается моментально, то в силу освобождения подыгольчатого объема, равного произведению площади поперечного разреза иглы на величину её подъёма , в системе нагнетания падает давление горючего на величину

. (3.4)

На осциллограмме процесса впрыска горючего на диаграмме давлений имеется, типичный «провал», возникающий вследствие отсасывающего действия иглы.

Второй шаг — модифицирование давления горючего в системе в период всего процесса впрыска (нагнетания). Практически он обхватывает период от начала подъема иглы распылителя до конца подачи горючего насосом.

Этот шаг процесса топливоподачи описывается следующим уравнением объемного баланса на линии нагнетания

, (3.5)

где – текущий объем горючего в системе (при расчете принимается постоянным и равным его среднему значению за период полезного хода плунжера );

- давление в цилиндре двигателя за период впрыска (при расчете становится постоянным);

- плотность.

Исследуя изменения скорости плунжера по линейной зависимости

, ( - постоянная) и считая переменными величинами только

. представим уравнение (3.4) в виде однородного дифференциального уравнения первого порядка и путем двойной замены переменных решим его.

Третий шаг — свободное расширение. Этот шаг наступает от момента прекращения подачи горючего насосом и длиться до момента окончания топлива из форсунки [12].

При постановки нагнетательного клапана, оборудованный отсасывающим пояском и происходит падение давления топлива в системе. Определение этого падения рассчитываем по формуле:

, (3.6)

где - объем горючего между клапаном и сопловыми отверстиями,

и - площадь, и активный ход отсасывающего пояска клапана.

Если давление в нагнетательной системе сохраняется достаточно большим, то топливо может истекать, аккумулированное за счет сжимаемости в форсунке и трубопроводе, из распылителя. Истечение продолжается до тех пор, пока давление в системе не станет равным давлению закрытия иглы форсунки .

Давление закрытия иглы рассчитывается:

, (3.7)

где - дифференциальная площадь иглы.

Свободное расширение топлива характеризуется уравнением:

, (3.8)

При решении, которого

, (3.9)

где - время посадки нагнетательного клапана в село;

- давление после посадки иглы;

- давление топлива в конце второго этапа.

Утечка топлива за счет аккумулирования потенциальной энергии увеличивает процесс впрыска и снижает эффективность его конечной фазы. С целью снижения шага свободного расширения следует стремиться к достижению линии высокого давления с наиболее меньшим объемом и согласовывать такую величину разряжающегося пояса нагнетательного клапана, чтобы при отсечке горючего нагнетательная линия разряжалась максимально [12].

При статическом расчете подъем иглы распылителя графически описывается в виде простого прямоугольника, а закон подачи топлива определяется расчетом по следующему выражению:

. (3.10)

Точность расчета процесса топливоподачи в значительной степени зависит от рационального выбора коэффициента сжатия горючего.

Расчет делается в программе Microsoft Office Excel, на рисунках 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 представлен статический метод расчета процесса впрыска форсунки Д49. Исходные данные для расчета:

Рисунок 3.2 – Статический метод расчета процесса впрыска форсунки Д49

Рисунок 3.3 – Предварительное повышение давления топлива в магистрали от торца плунжера до сопловых отверстий (первый этап)

Рисунок 3.4– Второй этап – изменение давления топлива в системе в период всего процесса впрыска (нагнетания)

Рисунок 3.5 – свободное расширение (третий этап)

Рисунок 3.6 Расчетная диаграмма давления в процессе впрыскивания топлива

4 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНОГО И ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Изменение давления топлива в трубопроводе

Для того чтобы проверить топливную аппаратуру по ее параметрам строят осциллограмму процесса впрыскивания топлива и делят осциллограмму на участки. Максимальную информативность обеспечивает закон изменения давления в трубопроводе у штуцера форсунки, на рисунке 4.1 представлено изменение давления топлива в трубопроводе.

Рисунок 4.1 - Изменение давления топлива в трубопроводе

На рисунке видно, что график изменение давления топлива разделен на точки и участки. На участке 1 определяет подачу давления. В точке 2 начинается подача топлива топливным насосом, затем на участке 3 происходит открытие нагнетательного клапана и здесь же происходит подача топлива от топливного насоса к форсунке. Увеличивается давление в точке 4, следовательно на участке 5 происходит падение давления и закрытие иглы. В точке 6 происходит посадка иглы на седло, дополнительный впрыск топлива после того как игла распылителя села в седло происходит на участке 7, далее видим, что график выпрямился за счет того что осталось давление после подачи горючего.

4.2 Устройство сбора данных (УСД) National Instruments USB - 6009

В информационных и управляющих системах информация от датчиков бывает представлена в аналоговой форме. Для ее ввода в цифровые ЭВМ и цифровое управляющее устройство широко применяются аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). В большинстве случаев АЦП выполняют преобразование входного напряжения или тока в двоичный цифровой код.

Устройство сбора информации (DAQ – Data Acquisition) USB-6009 фирмы производителя National Instruments активно применяется при проектировании информационно-измерительных систем. Устройство позволяет осуществлять сбор и генерирование информации. Его с одной стороны монтируют к ЭВМ, а с другой стороны к электрической цепи. Получая аналоговый сигнал напряжения или тока от этой цепи в ЭВМ, DAQ-устройство обрабатывает сигнал, преобразует в двоичный цифровой код и передает на ЭВМ.

На базе компьютера можно создать измерительную систему, в которую нужно включить DAQ-устройство. При этом DAQ-устройство только преобразует входящий сигнал в дискретную форму, читаемую компьютером. Это означает, что одно и то же DAQ-устройство может производить множество различных измерений с помощью различных программ, которые считывают и обрабатывают информацию. Хотя данная гибкость обеспечивает использование всего одно техническое устройство для множества видов измерений, но тогда потребуется значительное количество времени для проектирования соответствующих программ.

Решить данную проблему поможет программа LabVIEW, которая содержит в себе большое количество функций для сбора информации и ее последующего анализа.

Схема подключения устройства сбора данных USB - 6009 фирмы National Instruments представлен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема подключения устройства сбора данных USB - 6009 фирмы National Instruments

Приспособление для защиты от натяжения USB - 6009 кабеля представлен на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Устройство USB – 6009 кабеля

Характеристики устройства USB - 6009 кабеля представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Характеристики устройства USB – 6009 кабеля

С помощью устройства сбора данных National Instruments USB - 6009, были сняты осциллограммы процесса впрыска, которые представлены в разделе 4.3.

4.3 Результаты полученные с помощью устройств сбора данных (УСД) National Instruments USB - 6009

На рисунке 4.4 представлена диаграмма эталонной форсунке. Посредством эталонной форсунки мы производи проверку давление впрыска, плотность, а так же перепад давления.

Рисунок 4.4 –Диаграмма процесса впрыска эталонной форсунки

На рисунке 4.5 представлена диаграмма рабочей форсунки. Рабочая форсунка отличается от эталонной форсунки удовлетворением требованиям документации, выполнение которых обеспечивает ее применение по назначению.

Рисунок 4.5 – Диаграмма процесса впрыска рабочей форсунки

На рисунке 4.6 представлена диаграмма с неисправной форсункой, в данном случае с забитием соплового отверстия.

Рисунок 4.6 - Диаграмма процесса впрыска форсунки с забитием отверстием

На рисунке 4.7 представлена диаграмма неисправной форсунки, которая в данном случае не выдерживает запорный конус.

Рисунок 4.7 – Диаграмма процесса впрыска форсунки, которая не выдерживает запорный конус

Характеристики

Список файлов ВКР