Пояснительная записка_Наумов (1222870), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

- системы подачи воздуха и отвода остаточных газов.

1 – ТНВД; 2 – топливный аккумулятор высокого давления; 3 – форсунки

Рисунок 1.9 – Принципиальная схема управления работой дизеля с аккумуляторной системой впрыска Common Rail

Форсунка с быстродействующим электромагнитным клапаном является важнейшей частью аккумуляторной системы. Клапан регулирует процесс впрыскивания топлива в каждом цилиндре. В данной системе впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит при открытом электромагнитном клапане, это и отличает ее от всех других систем с управлением электромагнитными клапанами.

Принцип действия аккумуляторной системы основан на том, что процессы создания высокого давления и обеспечения впрыскивания разделены.

Непрерывно работающий ТНВД, с приводом от дизеля создает потребное давление впрыскивания, которое остается постоянным независимо от частоты вращения коленчатого вала и расхода топлива. Давление регулируется с помощью клапана установленного на входе в ТНВД. Топливо, находящееся в аккумуляторе под высоким давлением всегда подготовлено к впрыскиванию. Впрыскивание топлива происходит по короткой магистрали высокого давления через форсунки, которые впрыскивают его в камеру сгорания. Порция впрыскиваемого топлива пропорционально времени включения электромагнитного клапана и не зависит от частоты вращения коленчатого вала. Главной задачей электронного регулирования является управление впрыскиванием дизельного топлива в нужный момент в нужном количестве и с необходимым давлением.

Многоступенчатый впрыск позволил практически избавиться от характерных для дизельных двигателей вибраций при работе. Применение системы Common Rail позволило добиться повышения мощности, снижения расхода топлива и уменьшения вредных выбросов в атмосферу.

Основными недостатками системы являются: применение в системе сложной дорогостоящей электроники и прецизионных механизмов. Топливная система, рассчитанная на высокое давление, требует высокой точности обработки деталей и сборки, а аккумуляторный впрыск крайне требователен к качеству топлива. Вода, грязь и высокое содержание серы в топливе, приводит к повреждению форсунок и ТНВД. Так же ремонт узлов и агрегатов требует немалых денежных средств.

1.7 Система впрыска HEUI

Устройство впрыска с гидроприводом и электронным управлением. Эта система представляет собой усовершенствованные насос-форсунки, которые управляются с помощью гидравлического привода, заменившего кулачковый вал.

Вместо кулачка работает масло из системы смазки двигателя (рисунок 1.10), подаваемое по специальной магистрали под давлением. Оно действует на масляный плунжер, перемещающий плунжер топливный, который благодаря меньшему диаметру создает высокое давление.

1 – масляный насос высокого давления; 2 – топливоподкачивающий насос; 3 – топливный фильтр; 4 – клапан, приводящий в действие насос-форсунку; 5 – блок управления; 6 – масляный корректор высокого давления; 7 – насос-форсунки; 8 – топливный бак; 9 – масляный поддон; 10 – маслоохладитель

Рисунок 1.10 – Топливная системы HEUI

Электромагнитный клапан, управляющий впрыском, теперь находится не в топливном канале, а в масленом. Теперь он не подвергается отрицательному воздействию со стороны топлива.

Давление в масляной магистрали намного превышает рабочее для системы смазки и создается гидронасосом. Он выполнен в виде навесного агрегата и подает к насос-форсункам также и топливо под давлением, близким к давлению масла. Вместе с насос-форсунками этот узел составляет механическую основу системы.

Контроль над давлением в масляной магистрали осуществляется с помощью электромагнитного клапана электронным блоком. Блок управляет также работой насос-форсунок и задает закон впрыска, который в системе HEUI двухэтапный. Сначала производится впрыск небольшой дозы горючего. Благодаря этому сгорание основной порции топлива проходит лучше.

Электромагнитные клапаны насос-форсунок и масляной магистрали высокого давления – это те устройства, с помощью которых электронный блок и управляет всей работой двигателя. Чтобы делать это должным образом, он учитывает целый ряд параметров: частоту вращения коленчатого вала, температуру надувочного воздуха и охлаждающей жидкости, положение педали «газа». Он получает информацию от спидометра и тахометра, спид-сенсора, датчиков в трансмиссии и тормозной системе. Все получаемые данные хранятся в памяти. Поэтому с помощью компьютера можно легко настраивать систему топливоподачи. Так же помощью блока управления руководители фирмы могут контролировать работу машины и ее оператора.

Благодаря системе HEUI давление впрыска не зависит от числа оборотов двигателя. HEUI наделяет двигатель хорошей экономичностью при отличных экологических показателях, обеспечивает легкий запуск на морозе и в жару, отсутствие белого дыма в выхлопе и хорошую работу в горных условиях. Главным недостатком системы является ее стоимость, а так же сложная конструкция.

Предложенная нами модернизация дизеля путем установки индивидуального топливного насоса высокого давления с электромагнитным клапаном производства BOSH взамен штатному насосу с золотниковым регулированием подачи топлива, выбрана ввиду целесообразности перехода на электронное управление, так же исходя из простоты конструкции штатной системы, минимальной ее доработки и наличия систем в лаборатории университета.

2 КОНСТРУКТИВНАЯ ПРОРАБОТКА

2.1 Задачи конструктивной проработки

Цель данного раздела заключалась в проработке возможных вариантов модернизации насоса. При этом главным критерием модернизации являлось сохранение прочности блочного насоса при новой конструкции и свести к минимуму затраты на механическую обработку. Необходимо было адаптировать индивидуальный топливный насос высокого давления (ТНВД) BOSCH на один из отсеков шестисекционного насоса к приводу от кулачкового вала штатного блочного насоса, при этом сохранить соосность между плунжером ТНВД BOSCH и направляющей толкателя штатного блочного насоса.

Конструктивная проработка была выполнена в программе Solid Works. С целью конструктивной проработки были созданы твердотельные модели всех деталей обоих насосов. Рассматривалось три варианта модернизации штатного насоса, из которых был выбран наиболее экономичный для изготовления.

2.2 Рассматриваемые варианты модернизации насоса

Идея первого варианта заключалась в адаптации насоса таким образом, что бы стало возможным использовать топливные каналы блочного насоса для подвода топлива к насосу ТНВД BOSCH.

При этом отказаться от родного корпуса насоса BOSCH. Первый вариант модернизации отображен на рисунке 2.1.

Взамен оригинальному корпусу изготовить новый, подходящий нам корпус, и вварить его в корпус штатного блочного насоса. Так же необходимо выполнить обработку корпуса блочного насоса для установки в него нового корпуса, а именно высверлить под него и под крепления отверстие.

Новый корпус насоса должен иметь цилиндрическую форму с отливами под крепления. Так же при изготовлении корпуса необходимо добиться точных и идентичных размеров внутренней полости корпуса, как у родного корпуса насос BOSCH.

Рисунок 2.1 – Первый вариант модернизации насоса

Это необходимо для плотной посадки насоса в корпус, во избежание течи топлива в районе уплотнительных колец. Корпуса требуемый в изготовлении представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Новый корпус насоса BOSCH

Так как расположение насоса непосредственно зависит от расположения топливных каналов блочного насоса в горизонтальной плоскости, возникает необходимость в изготовлении сплошной цилиндрической вставки для компенсации длины толкателя в вертикальной плоскости. Чертежные размеры цилиндрической вставки представлены на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Чертежные размеры цилиндрической вставки

Второй вариант модернизации заключался в обработке надкулачковой части блочного насоса. В данном варианте необходимо вырезать часть корпуса и сделать площадку для установки ТНВД BOSCH на второй отсек. При этом варианте используется родной корпус ТНВД BOSCH. Второй вариант модернизации представлен на рисунке 2.4.

Так как толкатель выходит за пределы крепежной площадки, есть необходимость в изготовлении металлической вставки, представленная на рисунке 3.5, для увеличения расстояния между толкателем и плунжером.

Рисунок 2.4 – Второй вариант модернизации насоса

Рисунок 2.5 – Металлическая вставка

Третий вариант модернизации заключается во внедрении ТНВД BOSCH в блочный насос, используя внутреннюю полость под крепления. В данном варианте используется родной корпус ТНВД BOSCH. Необходимость адаптации ТНВД BOSCH ко внутренней полости для более практичного закрепления и сохранения прочность блочного насоса. При данном способе обработке подвергается верхняя часть корпуса блочного насоса. Необходимо произвести обработку в горизонтальной и вертикальной плоскости. Третий вариант модернизации насоса представлен на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Третий вариант модернизации насоса

Так же при этом способе есть необходимость в изготовлении сплошной цилиндрической вставки для компенсации длины толкателя. Компенсатор длины в данном способе схож с размерами компенсатора, который необходим во втором способе, единственное отличие это его высота, она составляет 53 мм.

Для более эффективного крепления, обработке подвергается и корпус ТНВД BOSCH. Чертежные размеры по обработке корпуса BOSCH приведены на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 – Чертежные размеры по обработке корпуса ТНВД BOSCH

2.3 Недостатки и преимущества вариантов модернизации

Преимущества первого варианта модернизации заключаются в том, что при данном расположении ТНВД BOSCH появляется возможность использовать топливные каналы блочного насоса. Так же к преимуществу данного способа можно отнести доступность к регулировочному болту толкателя.

Недостатками данного способа является сложность в изготовлении нового корпуса для насоса BOSCH. Необходимо добиться более точных размеров внутренней полости как у родного корпуса насоса, для плотной его посадки во избежание течи топлива в районе уплотнительных колец. Так же есть сложность в обработке блочного насоса под новый корпус. Здесь так же отсутствие точных размеров может повлечь за собой течь топлива в уплотнительных местах.

Идея данного способа требовала сварного соединения между изготовленным корпусом и блочным насосом. Так как анализ на идентификацию материала корпуса блочного насоса не производился, это не исключало того, что корпус отлит из чугуна. В случае этого, сварочный процесс исключается, так как сварочный процесс чугуна экономический не целесообразен. В связи с этим мы решили отказаться от этого способа модернизации насоса.

К достоинствам второго варианта модернизации насоса относится простота в обработке. В данном способе необходимо всего лишь выпилить часть корпуса.

К недостаткам данного способа можно отнести отсутствие доступа к регулировочному болту толкателя. Так же при проработке данного способа выявилось то, что места крепежных болтов совпадают с отверстиями направляющие толкатель. То есть нет металла для установки шпилек для крепления ТНВД BOSCH. В связи с этим такой способ модернизации невозможен и не удобен по ряду других причин.

К достоинствам третьего варианта модернизации можно отнести простоту в обработке корпуса и доступность к регулировочному болту. Так же при такой конструкции блочный насос сохраняет свою прочность и более эффективно осуществляется крепление ТНВД BOSCH. В связи с этим мы приняли решение взять в разработку этот вариант модернизации насоса. Этот вариант наиболее экономичен в реализации по сравнению с двумя, вышеперечисленными, вариантами.

3 ПРОВЕРКА НА ПРОЧНОСТЬ

По сравнению со штатным плунжером, плунжер индивидуального ТНВД BOSCH больше в диаметре на 6 мм. В связи с увеличением диаметра, давление впрыска топлива возросло в два раза и составляет примерно 80 МПа. Расчеты процесса топливоподачи штатной и модернизированной конструкции произведены в программе «ВПРЫСК», студентом ДВГУПС, Порк Антон Эннович. Расчеты отображены в ДП 190301.65.18.151.ПЗ; пункт 3. При штатной конструкции давление впрыска значительно ниже, в связи с этим возникает необходимость в проверке на прочность деталей, на которых передается усилие.

Характеристики

Список файлов ВКР