Пояснительная записка Порк А.Э. (1222880), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

При крайнем верхнем положении плунжера топливо подается из бака насосом через штуцер и фильтры по каналам в корпусе 7 поступает в кольцевую камеру 14. Через отверстия в гильзе оно заполняет полость под плунжером. Избыток топлива через фильтр и штуцер отводится в топливный бак циркуляция топлива обеспечивает охлаждение насос-форсунки, удаление воздуха из топлива и подогрев топлива в баке. Двигаясь вниз, плунжер перекрывает нижнее отверстие гильзы, но топливо через сверления в плунжере и отверстие поступает в кольцевую камеру 14. Когда верхняя кромка кольцевой проточки плунжера перекрывает и отверстие, давление топлива под плунжером быстро возрастает, нагнетательный клапан 3 отжимается до упора 2 и топливо впрыскивается через распылитель 1 в камеру сгорания. Нагнетательный клапан устраняет возможность подтекания топлива через распылитель. Обратный клапан 4 предупреждает возможность прорыва газов или воздуха из камеры сгорания в гильзу насос-форсунки при неплотном закрытии нагнетательного клапана. Как только нижняя кромка кольцевой проточки плунжера откроет перепускное отверстие, топливо через сверление в плунжере и отверстие начнет перетекать в кольцевую камеру 14, давление топлива снизится, клапан 3 закроется и впрыскивание топлива прекратится; плунжер, продолжая двигаться вниз, совершает холостой ход. В момент начала перепуска топлива струя топлива выходит из отверстия с большой скоростью. Стальной закаленный отражатель, установленный внутри гайки, предохраняет ее стенки от износа, вызываемого ударами топлива.

Таким образом, верхняя кромка кольцевой проточки определяет начало впрыска топлива, а нижняя кромка – конец впрыска. Обе кромки выполнены винтовыми.

При повороте плунжера посредством рейки и шестерни изменяется положение винтовых кромок кольцевой проточки плунжера относительно отверстий, а следовательно, изменяются моменты начала и конца впрыска, а также количество впрыскиваемого топлива. Для максимальной подачи топлива рейку 12 полностью вдвигают в корпус 7; для прекращения подачи топлива рейку до отказа выдвигают из корпуса. Основные преимущества данной системы

Преимущество такого решения в том, что оно позволяет легко регулировать подачу топлива в каждый цилиндр, а при выходе из строя одного насоса остальные останутся в строю. Недостатками системы является сложность конструкции и высокие требования к качеству изготовления прецизионных деталей секций насоса.

1.3 Индивидуальные ТНВД с электромагнитным клапаном

Развитие двигателестроения характеризуется увеличением потребления нефтяных топлив и повышения мировых цен на нефтепродукты, что приводит к ухудшению экологической обстановки.[1]

Железная дорога является основным потребителям моторных топлив, на ее долю приходится 11% от всего сжигаемого топлива на всех транспортных средствах. Выброс вредных веществ, поступающих в атмосферу, составляет 6,3 % от всех видов транспорта.[2]

Ужесточение требований к экологическим показателям, стремление уменьшить расходы топлива, диагностику и обслуживание, возможно лишь при использовании электронных систем автоматического управления параметрами двигателя.[4, 6]

Основными признаками классификации современных дизелей, является способ создания высокого давления впрыска и наличия трубопроводов высокого давления.[7–9]

Это условие реализуется при помощи индивидуальных ТНВД с электромагнитными клапанами, которые управляются специальными электронными блоками. При этом, по сравнению с механическими индивидуальными ТНВД, имеющими механические регуляторы, отпадает необходимость в рейке, регулирующей втулке и элементах соединения, а также в исполнительном механизме. Эти громоздкие детали заменяет электрический провод, соединяющий блок управления с электромагнитными клапанами ТНВД.

Кроме того, появляется возможность задать для каждого цилиндра различные условия регулирования процесса впрыскивания, что позволяет учитывать дополнительные параметры, такие, как температура топлива или степень износа отдельных цилиндров.

По сравнению с и индивидуальным механическим ТНВД, плунжер индивидуального ТНВД с электромагнитным клапаном (рисунок 1.6) выполнен намного проще. Он не имеет ни вертикального паза, ни спиральной канавки с регулирующей кромкой. Кроме того, в гильзе плунжера отсутствуют распределительные отверстия. Вместо нагнетательного клапана в корпус ТНВД установлен электромагнитный клапан с управляющим поршнем. Цилиндрический управляющий поршень 11, ходит по гильзе 12 в верхней части корпуса 14 ТНВД. На этом поршне со стороны катушки электромагнита 9 находится игла с конической посадочной поверхностью, которая взаимодействует с седлом в гильзе. Там же укреплена пластина 7 якоря, которая при подаче напряжения на катушку притягивается электромагнитом, преодолевающим силу возвратной пружины 10 клапана. При этом управляющий поршень переходит в закрытое положение, т.е. игла плотно прилегает к седлу. Между пластиной якоря и корпусом электромагнита остается воздушный зазор. Как только катушка электромагнита обесточивается, пружина клапана сдвигает управляющий поршень от магнита, открывая проходное сечение клапана и прижимая управляющий поршень к упорной пластине 3.

1 – канал подвода топлива; 2 – камера впуска; 3 – упорная пластина; 4 – канал обратного слива топлива; 5 – плунжер; 6 – штуцер магистрали высокого давления; 7 – пластина якоря;
8 – штекер соединения с блоком управления; 9 – электромагнитный клапан; 10 – возвратная пружина клапана; 11 – управляющий поршень; 12 – втулка управляющего поршня;
13 – камера высокого давления; 14 – корпус ТНВД

Рисунок 1.6 – Индивидуальный ТНВД с электромагнитным клапаном

Через кольцевые канавки и отверстия в гильзе плунжера возможны отвод просачивающегося без давления топлива или смазка плунжера под давлением.

Для того чтобы могло произойти впрыскивание топлива, блок управления работой дизеля включает катушку электромагнита в то время, когда плунжер движется вверх. Пока катушка под напряжением, клапан остается закрытым и топливо под давлением подается к распылителю. Одновременно снижается сила тока в катушке электромагнита, удерживающей клапан в закрытом положении. Соответственно, уменьшаются потери мощности и излишнее тепловыделение, связанные с прохождением тока через катушку. Для окончания впрыскивания блок управления снимает напряжение с катушки. Возвратная пружина клапана сдвигает управляющий поршень в открытое положение. Оставшееся горючее, нагнетаемое плунжером, перетекает через открытый клапан в канал обратного слива топлива. Таким образом, магистраль высокого давления разгружается до давления в системе подачи.

На протекание процесса впрыскивания при использовании системы индивидуальных ТНВД c управлением электромагнитными клапанами, как и при механическом регулировании, влияет форма кулачка привода ТНВД.

Гильза, в которой перемещается управляющий поршень, горизонтально расположена в верхней части корпуса ТНВД. Если после долгой эксплуатации на седле появляются следы износа, конструкция ТНВД позволяет быстро заменить пару «гильза-поршень». Недостатком системы является высокая стоимость компонентов системы и частые поломки электромагнитного клапана.

1.3 Насос-форсунки с электронным управлением

В топливной аппаратуре неразделенного типа ТНВД и форсунка объединены в один узел – насос-форсунку. Она устанавливается в головку блока на каждом цилиндре двигателя (рисунок 1.7).[5]

Предварительный впрыск служит для плавности сгорания смеси при основном впрыске. Основной впрыск обеспечивает качественное смесеобразование на различных режимах работы двигателя. Дополнительный впрыск необходим для очистки камеры сгорания от накопленной сажи.

Когда кулачек распределительного вала через коромысло перемещает плунжер вниз, топливо перетекает по каналам форсунки. При закрытии клапана происходит отсечка топлива. Давление топлива начинает расти. По мере увеличения давления игла распылителя, преодолевая усилие пружины, поднимается и происходит предварительный впрыск топлива.

1 – кулачок привода; 2 – плунжер; 3 – возвратная пружина; 4 – камера высокого давления; 5 – игла клапана; 6 – камера электромагнитного клапана; 7 – канал подвода топлива; 8 – канал обратного слива топлива; 9 – катушка электромагнита; 10 – седло клапана;
11 – игла распылителя

Рисунок 1.7 – Система управления топливоподачей транспортных дизелей с топливной аппаратурой неразделенного типа

Предварительный впрыск топлива прекращается при открытии клапана. Топливо переливается в питающую магистраль. Давление топлива снижается. В зависимости от режимов работы двигателя может осуществляться один или два предварительных впрыска топлива.

Основной впрыск производится при дальнейшем движении плунжера вниз. Клапан снова закрывается. Давление топлива начинает расти, игла распылителя, преодолевая усилие пружины и давление топлива, поднимается и происходит основной впрыск топлива. Чем выше давление, тем больше количества топлива сжимается и соответственно больше впрыскивается в камеру сгорания двигателя. Основной впрыск топлива завершается при открытии клапана. При этом падает давление топлива и закрывается игла распылителя.

Дополнительный впрыск выполняется при дальнейшем движении плунжера вниз. Принцип действия насос-форсунки при дополнительном впрыске аналогичен основному впрыску.

Система обладает преимуществами в сокращении продолжительности маршрута топлива, находящегося под высоким давлением, увеличении гидравлической эффективностью, уменьшении собственной массы.

Недостатки системы неразделенного типа является высокая стоимость каждой насос-форсунки, низкая ремонтопригодность, дорогая диагностика.

1.5 Система Common Rail

Требование к системам впрыска топлива постоянно растут. Более высокие давления впрыска, повышенные скорости срабатывания форсунок и плавное регулирование процесса впрыска, при постоянно меняющихся режимах работы. Главным преимуществом системы Common Rail (рисунок 1.8) является широкий диапазон изменений давлений и момента начала впрыскивания. Все это возможно путем разделения процессов создания давления и обеспечения впрыскивания.[5]

Эта система, в отличие от вариантов с механическим приводом ТНВД, имеет более широкие требования по впрыску, а именно:

- повышенное давление впрыскивания;

- изменяемый момент начала впрыскивания;

- обеспечение предварительного впрыскивания и дополнительного впрыскивания (даже очень позднего);

- возможность регулирования давления впрыскивания в зависимости от режимов работы.

1 – топливный насос высокого давления; 2 – клапан отключения плунжерной секции; 3 – клапан регулирования давления; 4 – магистраль высокого давления; 5 – аккумулятор высокого давления; 6 – датчик давления топлива в аккумуляторе; 7 – клапан ограничения давления; 8 – ограничитель пропускной способности; 9 – форсунка; 10 – блок управления

Рисунок 1.8 – Система впрыска Common Rail

Эта система, в отличие от вариантов с механическим приводом ТНВД, имеет более широкие требования по впрыску, а именно:

- повышенное давление впрыскивания;

- изменяемый момент начала впрыскивания;

- обеспечение предварительного впрыскивания и дополнительного впрыскивания (даже очень позднего);

- возможность регулирования давления впрыскивания в зависимости от режимов работы.

Аккумуляторная система Common Rail состоит (рисунок 1.9):

- контур низкого давления;

- контур высокого давления, включая ТНВД, аккумулятор высокого давления, форсунки и магистрали высокого давления;

- система электронного регулирования работы дизеля, датчики управления;

- 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

Характеристики

Список файлов ВКР