ПЗ Мороз С.Ю. (1231202), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Надежность, стабильность и четкость работы топливной аппа­ратуры имеют исключительно важное, значение для нормальной эксплуатации дизельного двигателя. Обеспечение сочетания указанных свойств, для каждой конкретной топливной системы до­стигается присущими только ей наиболее выгодными соотношениями между размерами основных конструктивных элементов системы и ее кинематическими характеристиками. Чтобы определить эти выгодные соотношения, необходим детальный и достаточно точный расчет как основных характерных размеров топливного насоса и форсунок (распылителей), так и самого процесса впрыска топлива.

Умение решать конкретные задачи по топливоподаче является одним из решающих факторов, способствующих дальнейшему раз­витию единого метода расчета и исследования рабочего процесса дизеля, который охватывал бы впрыск, смесеобразование и сго­рание топлива в дизеле.

Современные методы расчета процесса топливоподачи бази­руются на статической теории впрыска.

Статическая теория впрыска, рассматривающая топливо как невязкую сжимаемую жидкость и пренебрегающая волновым ха­рактером происходящих процессов, наибольшее развитие полу­чила в работах советских исследователей. На основе этой теории были получены критерии, характеризующие подобие про­цессов топливоподачи. В ряде случаев они позволяют определить возможность обеспечения заданных технических условий на топ­ливную аппаратуру за счет использования насосов и форсунок в пределах существующего типоразмерного ряда.

Изложение теории процесса впрыска топлива в конечном итоге сводится к составлению и решению обыкновенных дифферен­циальных уравнений (статическая теория) и уравнений в частных производных второго порядка (динамическая теория). При этом следует иметь в виду, что любые дифференциальные уравнения являются математической идеализацией' окружающей действи­тельности и эта идеализация производится, прежде всего, для того, чтобы упростить описание сложных физических явлений.

В принципе любой рассматриваемый физический процесс можно выразить математически различными способами, но важно выбрать наиболее правильный.

В анализе существует три критерия, которым должна удовле­творять правильно поставленная математическая задача. Во-первых, задача должна допускать решение (существование); во-вторых, решение должно быть единственным и, в-третьих, решение должно быть устойчивым.[6]

Критерии существования и единственности в своей совокуп­ности определяют закономерность явлений причинной связью, т. е. при повторении экспериментов можно и следует ожидать совпадения результатов. Требование устойчивости решения нужно, прежде всего, потому, что в расчетных или экспериментальных дан­ных всегда содержится некоторая ошибка и, естественно, следует избегать того, чтобы эта ошибка вызывала слишком большую неточность в решении.

Примером уравнений, в которых в зависимости от количества учитываемых факторов определяется степень приближения к дей­ствительным физическим процессам, могут являться уравнения, описывающие процесс впрыска топлива в дизелях.

При анализе процесса впрыска топлива на основании уравне­ния расхода для несжимаемой или сжимаемой идеальной жид­кости мы имеем уравнения, которые только в первом приближе­нии отображают действительный характер процесса топливоподачи (статическая теория). Основным же преимуществом этих уравнений является математическая простота их решений и до­ведение их до конечных расчетных формул. Тем не менее, статиче­ская теория дает возможность проследить влияние на про­цесс, впрыска топлива основных параметров топливной аппара­туры.

Таковы примерно основные физико-математические предпосылки, на которых базируются современные методы расчета процесса впрыска топлива в дизелях.

Нас в основном интересует топливные системы быстроходных дизелей, работающих на маловязких топливах, поэтому будем рассматривать расчет без учета гидравлических сопротивлений.

Рассмотрим методику расчета, применительно к наиболее распространенному типу топливной аппаратуры: насосу с жестким приводом топливо впрыскивающего плунжера, работающего в сочетании с закрытой форсункой с по­стоянным сечением сопловых отверстий.

Статический метод расчета базируется на следующих основных положениях: топливо считается сжимаемым, но коэффициент сжимаемости при расчете сохраняет постоянное значение; давле­ние и плотность во всех точках топливного потока на линии вы­сокого давления и в любой момент времени принимаются равными; распределительные органы открываются и закрываются мгновенно, т.е. в отверстиях втулки плунжера, нагнетательного клапана и распылителя дросселирование топлива не учитывается.

При статическом расчете, процесс, впрыска топлива разделяют на три последовательных этапа.

На рисунке 3.1 показана расчетная схема топливной системы.

Рисунок 3.1 – Расчетная схема топливной аппаратуры.

Первый этап — предварительное повышение давления топлива в магистрали от торца плунжера до сопловых отверстий.[6]

Этот этап начинается в момент закрытия всасывающих окон (сечение III—III) и заканчивается, когда давление в подыгольчатой полости форсунки достигает давления начала открытия иглы (сечение II—II).

Процесс топливоподачи описывается следующим расчетным уравнением:

, (3.1)

где —площадь плунжера;
—скорость плунжера;
— объем топлива в системе в начале первого этапа или средний объем топлива за этап.

При начальном условии

(3.2)

По выражению можно определить рост давления топлива в течение первого этапа в любой момент времени.

Поскольку по условию задачи подъем иглы форсунки происхо­дит мгновенно, то в силу высвобождения подыгольчатого объема, равного произведению площади поперечного сечения иглы f_u на величину ее подъема h_u, в системе нагнетания уменьшается давление топлива на величину

(3.3)

На осциллограмме процесса впрыска топлива на диаграмме давлений имеется, как правило, характерный «провал», появляю­щийся вследствие отсасывающего действия иглы.

Второй этап — изменение давления топлива в системе в пе­риод всего процесса впрыска (нагнетания). Фактически он охваты­вает период от начала подъема иглы распылителя до конца подачи топлива насосом.

Этот этап процесса топливоподачи описывается уравнением объемного баланса на линии нагнетания

, (3.4)

где V— текущий объем топлива 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 принимается постоянным).

Следует отметить, что полученное решение справед­ливо для топливных систем, в которых скорость плунжера изме­няется по линейному закону или остается постоянной.

Третий этап — свободное расширение. Этот этап начинается от момента прекращения подачи топлива насосом и продолжается до момента окончания истечения топлива из форсунки.

При посадке нагнетательного клапана, снабженного отсасы­вающим пояском, в системе высокого давления наступает паде­ние давления топлива. Величина этого падения может быть оценена выражением[6]

, (3.5)

где — объем топлива между клапаном и сопловыми отверстиями;

— 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

, (3.6)

где — дифференциальная площадь иглы.

Истечение топлива за счет аккумулирования потенциальной энергии удли­няет процесс впрыска и ухудшает его конечную фазу. С целью уменьшения этапа свободного расшире­ния следует стремиться выполнять линии высокого давления с минимальным объемом и подбирать та­кую величину отсасываю­щего пояска нагнетатель­ного клапана, чтобы при отсечке топлива напорная линия разгружалась пол­ностью.[6]

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

. (3.7)

Точность расчета процесса топливоподачи в большой степени зависит от правильного выбора коэффициента сжимаемости топ­лива. [6]

, (3.8)

где = 6,634 ;

b= -

p – давление, Па.

3.2.Статический расчет процесса впрыска дизеля 10Д100.

По имеющимся теоретическим сведениям и формулам, был выполнен статический расчет процесса впрыска топлива на дизеле типа 10Д100. Все результаты, в зависимости от этапов, представлены ниже.

Имеющиеся данные:

- - объем надплунжерного пространства;

- - подыгольчатое пространство;

- - объем штуцера+ТВД+форсунки;

- - площадь плунжера;

- - коэффициент сжимаемости топлива;

- - остаточное давление

- - плотность топлива;

- - диаметр соплового отверстия форсунки;

- – площадь соплового отверстия.

Рисунок 3.1 – Расчет топливоподачи.

Характеристики

Список файлов ВКР