ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Рабочий процесс дизеля и топливоподача.

Развернутая индикаторная диаграмма дизеля показана на рис. 3.2.
Процесс сгорания топлива разбивается условно на четыре периода: подготовительный (участок d-c'); воспламенения и начального сгора­ния (участок c'-z); основного сгорания (участок z~z') и догорания (после точки г').
Точки а, в, г и д соответствуют моментам повышения давления топли­ва в полостях ТНВД и форсунки, точка б - геометрическому началу пода­
чи топлива, точка d - началу подъема иглы распылителя, а точка е - мо­менту посадки иглы на седло.
Первый период - задержка воспламенения т,. Продолжительность этого периода в основном определяется тепловым состоянием дизеля, качеством топлива и распыливания, последнее в значительной степени зависит от конструкции и режима работы топливной аппаратуры.
Второй период _ неуправляемый процесс, так как в это время сгора­ет в основном топливо, впрыснутое за периоду. Процесс сгорания во вто­ром периоде носит взрывной характер, а показатели механической на­пряженности оценивают по максимальному давлению сгорания pz, степе­ни повышения давления X. = pz/p'c (где р'с - давление в цилиндре в мо­мент начала видимого сгорания), средней Др/Аф и максимальной Др/Дф скорости нарастания давления газов.
Средняя скорость
Др/Дф = (pz - р'с)/(фсг + Ф2),
где фсг - угол от момента начала видимого сгорания до ВМТ; ф2 - угол после ВМТ, соответствующий давлению pz.
Величину dp/dф находят как максимальное значение отношения приращения давления газов в цилиндре рц к углу поворота коленчатого вала ф после проведения касательных в различных точках кривой рц.
Третий период - управляемое сгорание; процессом сгорания можно управлять, изменяя характеристику впрыскивания.
Четвертый период - замедленное догорание топлива. Теплота, вы­деленная при сгорании в этот период, используется с малой эффектив­ностью.
Основными параметрами топливоподачи, которые оказывают наи- большее влияние на рабочий процесс дизеля, являются:

  1. угол начала впрыскивания;
  2. качество распыливания топлива;
  3. характеристика впрыскивания;
  4. продолжительность впрыскивания.

На рабочий процесс дизеля также влияют подвпрыскивание и неста­бильная работа форсунки.
С увеличением фоп топливо в цилиндр впрыскивается раньше, поэто­му и воспламеняемость раньше. В результате большее количество топли­ва сгорает до ВМТ, что приводит к возрастанию pz, 'к., Др/Дф и dp/dф. Значения их будут еще больше возрастать, если с увеличением угла фоп возрастает и период ^(вследствие впрыскивания топлива в среду с более низким давлением и температурой).
От угла фоп зависит и экономичность двигателя. Если за исходное зна­чение угла фоп принять такое, при котором фсг = 0, то с увеличением фоп экономичность возрастает, так как некоторое увеличение работы сжатия до ВМТ с избытком компенсируется повышением термического КПД цик­ла вследствие подвода теплоты к рабочему телу при более высокой тем­


пературе. Однако при больших значениях угла (роп работа сжатия сущест­венно возрастает и становится больше, чем выигрыш в термическом КПД, поэтому экономичность дизеля падает.
С уменьшением угла <рОП, особенно до значений, соответствующих началу сгорания топлива после ВМТ, происходит снижение механической напряженности двигателя, но одновременно уменьшается экономич­ность дизеля и увеличивается степень догорания топлива, что повышает температуру выпускных газов и теплонапряженность деталей цилиндро­поршневой группы (ЦПГ).
Качество распыливания топлива оказывает решающее влияние на процесс сгорания. Чем оно выше, тем меньше догорание топлива, тем выше экономичность дизеля и ниже температура выпускных газов. Каче­ство распыливания топлива зависит от давления ра перед распыливаю- щими отверстиями (давление впрыскивания) и конструктивного испол­нения этих отверстий.
Характеристика впрыскивания существенно влияет на рабочий про­цесс дизеля: чем меньше топлива подано за период т,, тем ниже показате­ли механической напряженности двигателя. От характеристики впрыски­вания в заключительной фазе (угол <рп, см. рис. 3.2) зависит и процесс до горания топлива. Необходимо стремиться к тому, чтобы в этой фазе как можно меньшее количество топлива было впрыснуто в цилиндр. Данное требование может быть выполнено при резкой отсечке подачи топлива.
Продолжительность впрыскивания (угол срвп) также оказывает боль­шое влияние на рабочий процесс. Для повышения экономичности и сни­жения температуры выпускных газов необходимо обеспечить сравни­тельно небольшое значение угла срвп на номинальном режиме. Этот угол можно уменьшить увеличением максимального давления впрыскивания или эффективного проходного сечения распылителя. В первом случае возрастут механические нагрузки на детали топливной аппаратуры, а во втором - на режимах малых нагрузок будет низкое давление впрыскива­ния и, как следствие, плохое распыливание топлива.
К отрицательным последствиям приводит подвпрыскивание топли­ва. Давление топлива в форсунке в это время невысокое и снижается еще вследствие дросселирования в седле иглы, поднятой на небольшую вы­соту. В результате топливо в цилиндре сгорает плохо, что не только сни­жает экономичность двигателя, но и приводит к закоксованию распыли­телей форсунок и деталей камеры сгорания. По этим же причинам неже­лательна и нестабильная работа форсунки.

37">Основные типы топливных систем высокого давления

Классификационная схема основных типов топливных систем высо­кого давления представлена на рис. 3.3.
Все системы делятся на системы непосредственного действия, где по­дача топлива через форсунку происходит во время нагнетательного хода плунжера ТНВД, и аккумуляторные системы (впрыскивание топлива в ци-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.3. Классификационная схема топливных систем высокого давления

линдр осуществляется за счет энергии, аккумулированной до начала впрыскивания).
Системы непосредственного действия
Системы непосредственного действия по конструктивному исполне­нию могут быть неразделенного (насос-форсунки) и разделенного типов. В последних топливный насос и форсунка соединены топливопроводом высокого давления. В дизелях обычно применяют системы разделенного типа; использование насос-форсунок несмотря на их большую компакт­ность, меньшую массу и габаритные размеры, отсутствие подвпрыскива- ния топлива, постоянно уменьшается. Это обусловлено трудностями раз­мещения их в крышке цилиндра, сложностью привода.
В МОД и СОД с большой цилиндровой мощностью обычно на каждом цилиндре устанавливают автономный ТНВД. В ВОД и во многих СОД с не­большой цилиндровой мощностью в основном применяют блочные насо­сы с рядным или V-образным размещением секций высокого давления. В ВОД иногда используют и распределительные топливные насосы, в кото­рых секция высокого давления подает топливо к нескольким форсункам.
ТНВД разделяют на золотниковые и клапанные (рис. 3.4). Во-первых регулирование подачи топлива осуществляется плунжером-золотником.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 3.4. Схема топливных насосов высокого давления дизеля: а. б - насосы золотникового и клапанного типов; 1 - наполнительное отверстие втулки плунжера;
2 - отсечная кромка плунжера; 3 - отсечное отверстие втулки плунжера;
4 ~ плунжер; 5 ~ нагнетательная кромка плунжера; 6 ~ нагнетательный клапан;
7 - упор, ограничивающий подъем нагнетательного клапана; 8 - пружина;
9 - топливопровод высокого давления; 10,11 - соответственно отсечной и всасывающий клапаны; 12 и 13 - толкатели соответственно всасывающего и отсечного клапанов; 14 ~ рычаг привода толкателя

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиа во-вторых - специальными клапанами с механическим приводом от толкателя плунжера. В клапанных насосах более простая плунжерная па­ра, но они сложны по конструкции, имеют много движущихся деталей и очень чувствительны к износам посадочных поясков в седлах всасываю­щего и отсечного клапанов, толкателей и рычагов, что вызывает наруше­ние четкости впрыскивания и возрастание неравномерности подачи топ­лива по цилиндрам дизеля. Золотниковые насосы проще по конструкции, в регулировании и эксплуатации, чем и объясняется их широкое распро­странение. Серьезным недостатком золотниковых насосов является бо­
лее быстрый износ плунжера и золотниковой части. Топливные насосы высокого давления дизеля имеют механический, газовый, гидравличес­кий или пневматический привод. Наибольшее распространение получил механический привод (кулачковая шайба размещена на валике топлив­ного насоса или на распределительном валу дизеля).
Форсунки в топливных системах непосредственного действия в боль­шинстве случаев закрытого типа с пружинным запиранием иглы. В ВОД с разделенными КС очень часто устанавливают форсунки со штифтовым распылителем. Гидрозапорные форсунки (с гидравлическим запиранием иглы) на современных дизелях не применяются, так кактопливная систе­ма высокого давления с ними более громоздкая, дорогая и менее надеж­ная в эксплуатации. Открытые форсунки, хотя и просты по конструкции, применяют редко и только в ВОД, так как в указанных форсунках имеет место подтекание топлива в конце впрыскивания.
Аккумуляторные системы
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиВ традиционной системе подача топлива плунжерной парой начина­ется с низкого давления покоя и кончается при снижении давления до ну­ля, что обуславливает плохое качество впрыскивания и распыливания в начале и в конце каждого цикла впрыскивания (рис. 3.5).
Этот недостаток исключается в системе с аккумулятором давления, в которой в начале и в конце впрыски­вания, как и « течение всего процес­са, давление топлива одинаковое и для получения качественного распы­ливания должно быть достаточно высоким (рис. 3.6).
Количественное регулирование впрыскивания должно обеспечивать приближение к идеальному «треу­гольному» процессу тепловыделе­ния, т.е. начинается с очень малого расхода топлива.
Реализация этого требования и более полное использование поло­жительных качеств этой системы до­стигается при двухразовом впрыски­вании топлива.
Каскадная система впрыскивания
Исключение неблагоприятного смесеобразования в начале и конце впрыскивания с повышением давления возможно при применении кас­кадной системы впрыска (рис. 3.7).


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.6. Схема аккумуляторной системы впрыска топлива с электронным управлением: 1 - датчики; 2 - блок управления с вычислительным устройством;
3 ~ исполнительный механизм; 4 - гидроаккумулятор; 5 - регулируемый гидравлический насос; 6 - топливоподкачивающий насос; 7 - трубопровод дренажного топлива; 8 - распылитель форсунки; 9 - форсунка; 10 ~ электрические 'или гидравлические импульсы

Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 3.7. Схема каскадной системы впрыска- 7 - датчики; 2 - вычислительное устройство; 3 ~ исполнительный механизм, 4 ~ регулируемый насос создания предварительного давления; 5 ~ топливоподкачивающий насос; 6 ~ трубопровод дренажного топлива; 7 - ТНВД; 8 ~ распылитель форсунки; 9 - форсунка с предварительными механической и гидравлической нагрузками; 70 - редукционный клапан; 77 - электрические и гидравлические импульсы


В этой системе перед ТНВД 7 установлен малоразмерный дополни­тельный топливный насос 4, создающий давление до 50 МПа
Топливо под указанным давлением подается через редукционный клапан 10 в полость пружины форсунки 9 и к ТНВД 7. Вследствие этого, от­крытие и закрытие иглы происходит при высоком давлении, обеспечива­ющем на любом режиме двигателя хорошее распыливание и резкую от­сечку топлива.
Редукционным клапаном 10 регулируется давление в полости пружи­ны из условия, чтобы игла форсунки медленно поднималась и быстро опускалась, что создает возможность приближения процесса впрыскива­ния к условиям процесса сгорания при р = const.
Электронная система управления (вычислительное устройство 2 - микрокомпьютерный комплекс) позволяет оптимизировать цикловую подачу, угол опережения, давление впрыска в зависимости от режима работы двигателя (по сигналам датчиков 1).

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика