Параметры топливоподачи и факторы, их определяющие

Раздел: А

В общем случае топливоподающая система дизеля представляет собой сложную гидродинамическую систему. Гидродинамика определяется периодичностью (импульсностью) подачи топлива, наличием форсуночного трубопровода, в котором развиваются волновые явления, наличием таких источников возмущений, как нагнетательный клапан и игла форсунки. Примерный вид осциллограммы топливоподачи дан на рис. 1.

Давление у насоса Рн(τ) снимается с помощью датчика давления, установленного на входе в форсуночный трубопровод; давление у форсунки Рф(т) — с помощью датчика на входе в форсунку. Подъем иглы форсунки hи(x) и отметка ВМТ, как правило, замеряются с помощью датчиков индуктивного типа. При специальных испытаниях закон впрыска q(т) может быть описан осциллограммой давления в специальной емкости, куда производится впрыск топлива. При наличии осциллограммы топливоподачи закон впрыска может быть рассчитан с помощью уравнения расхода топлива через распылитель.

Для оценки характера топливоподачи, его влияния на показатели распыливания топлива и индикаторный процесс в цилиндре, оценки механической напряженности топливной аппаратуры используются параметры: максимальное и среднее давление у насоса и форсунки (Рнср, Рнмах, Рфср, Рфмах), давление «затяга» иглы форсунки Рфи, углы опережения подачи топлива по насосу и по форсунке (φнпн, φипф), действительный угол опережения подачи топлива в цилиндр дизеля фнп, моменты конца подачи по насосу φипф и по форсунке φип, продолжительность впрыска φφ, цикловая подача qц, закон (или характеристика) впрыска q(т), коэффициент подачи ηп.

Максимальное давление в системе Рнмах и Рфмах определяет динамические напряжения в насосе, форсуночном трубопроводе, форсунке, в приводе насоса и является исходным при расчете прочности элементов топливной системы. В то же время, максимальное давление у форсунки совместно со средним давлением Рфср является косвенным показателем, характеризующим параметры распыливания (дальнобойность и угол конуса факела, дисперсность и однородность распыливания). Параметры распыливания на начальной и конечной фазах косвенно характеризуются давлением затяга Рфи и посадки Р’фи иглы форсунки.

Следует сделать замечание, что давление посадки иглы Р’фи меньше давления подъема иглы Рфи. Когда игла сидит в седле, то давление топлива действует только на дифференциальную площадку (рис. 1); при поднятой игле давление топлива действует и на запорный конус (рис. 2). Следовательно, при большей площади для преодоления того же усилия затяга пружины форсунки требуется меньшее давление: Рфи < Рфи.

Достоинство косвенных показателей при анализе процесса распыливания — возможность их определения сравнительно простым путем (по данным осциллографирования топливоподачи).

Рис. 1 Осциллограмма топливоподачи в двигателе 8RND90 т/х «Маршал Захаров»
Рис.  2 Действие давления топлива на иглу форсунки при ее подъеме (А) и при посадке (Б) на седло

Закон впрыска q(т), включающий в себя параметры — цикловую подачу qц и продолжительность впрыска φφ, — совместно с углом опережения подачи топлива φнп определяет динамику индикаторного процесса (величины Pz и ΔР / Δφ), а также экономичность цикла. Подробно об этом говорилось при анализе процесса сгорания.

Коэффициент подачи равен отношению:

ηп = gц / (fпл fпл γт)          (№1)

где fпл — площадь плунжера ТНВД:

  • fпл — активный ход плунжера (часть хода, на котором насос подает топливо);
  • gц — цикловая подача топлива в цилиндр двигателя: gц = qц γт;
  • γт — удельный вес топлива;
  • gц — объемная цикловая подача.

Коэффициент подачи характеризует в какой-то степени экономичность собственно системы впрыска и характер изменения показателей индикаторного процесса при изменении режима работы двигателя. Коэффициент ηп зависит от конструкции топливной аппаратуры и режима ее работы; подробно будет рассмотрен позднее при изучении характеристик топливоподачи.

Такие параметры топливоподачи, как угол опережения подачи по насосу φнпн (иначе — геометрический угол опережения подачи), продолжительность впрыска φφ, цикловая подача gц, давления затяга иглы форсунки Рфи являются основными «рычагами» управления индикаторным процессом и обеспечения потребной мощности дизеля в условиях эксплуатации. Цикловая подача и соответственно мощность цилиндра регулируются изменением активного хода плунжера hа.

Угол опережения подачи по форсунке φнпф зависит от угла φнпн и времени прохождения волны давления от насоса к форсунке.

Если обозначить:

  • а — скорость волны давления в форсуночном трубопроводе;
  • 1тр — длина трубопровода;
  • n — частота вращения коленчатого вала, — то время прохождения волны от насоса к форсунке Δτ определится равенством: Δт= 1тр / а.

Этому времени соответствует угол поворота коленчатого вала:

Δφ = φнпн — φнпф = 6n Δт = 6n (1тр / а)          (№2)

Обычно в судовых ДВС а = 1100-1300 м/сек. При 1тр = 12,3 м (двигатель 909S Фиат), Δт = 9,5 • 10-3 сек, Δφ = 70пкв. В двигателях RD-90 фирмы Зульцер длина форсуночного трубопровода равна 1тр = 7,2м, n = 119 об/мин, Δт = 5,5 • 10-3 сек, Δφ = 40пкв. Как видно, запаздывание начала подачи по форсунке существенно отличается от геометрического начала подачи, что должно быть учтено при регулировке ТНВД.

Действительный угол начала подачи φнп определяется величиной φнпф, давлением затяга иглы Рфи и характером изменения давления Рф(т) — чем резче нарастание давления у форсунки, тем быстрее будет достигнута величина Рфи и раньше начнется впрыск.

Смотрите также:

Раздел: Б

Август, 25, 2016 217 0
Читайте также