Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Процесс топливоподачи в судовой топливной аппаратуре

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

Процесс топливоподачи – это важный этап работы судовых двигателей, который включает в себя несколько этапов. Основными элементами системы топливоподачи являются топливный насос и форсунка.

Важно отметить, что процесс топливоподачи должен быть тщательно контролируем и настроен для обеспечения оптимальной работы двигателя и минимизации выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Основные понятия и параметры процесса топливоподачи

Цикловая подача — подача топлива за один рабочий цикл:

gц = (ge Ne m / 60 n i) г/цикл

где:

Фазы подачиφнпн, φкн, φкпф н, φнпф — фазы начала и конца подачи по насосу и по форсунке.

φнпф = φф.о.

или угол опережения впрыска топлива,

φп = φнпф + φкпф

продолжительность подачи топлива.

Pн, Pф, Pн.макс, Pф.макс, Pф.о, Pф.з, Pост — давления топлива в насосе, форсунке, максимальные, открытия иглы, закрытия иглы, остаточное в топливопроводе между впрысками.

Остановимся более подробно на величине цикловой подачи. В свою очередь,

gц = (Fпл hа ρт ηпод) 103 г/цикл

где:

Коэффициент подачи топливного насоса ηпод представляющий собой отношение действительно поданной порции топлива gц к теоретически возможной и равной объему, описываемому плунжером на протяжении его активного хода, умноженному на плотность. Коэффициент подачи величина переменная и зависит от большого числа факторов, к числу которых относятся геометрические и конструктивные соотношения в ТНВД, сжимаемость топлива и явления дросселирования в периоды наполнения и отсечки и, конечно, утечки в системе насос-форсункаНасос-форсунки с гидроприводом. По опытным данным ηпод = 0,75-1,1, на него существенное влияние оказывают число оборотов и величина цикловой подачи (рис. 1).

Коэффициент подачи в функции оборотов ДВС
Рис. 1 Кривые изменения коэффициента подачи в функции оборотов и величины цикловой подачи (hа)

Увеличение gц (hа) приводит к росту коэффициента подачи. Важная особенность изменения ηпод заключается в том, что при снижении оборотов от номинальных до ≈ 75 % ηном и сохранении положения топливной рейки неизменным, он увеличивается (на 10-15 %) и лишь затем падает. Это увеличение влечет за собой рост цикловой подачи и, соответственно, — среднего эффективного давления

Pe = к gц ηe,

и развиваемого двигателем крутящего момента Mкр, что благоприятно сказывается на тяговых свойствах двигателя и устойчивости режима малых оборотов.

Пример — главный двигатель буксирующего судна. С увеличением силы тяги на гаке обороты двигателя будут падать и, если крутящий момент не будет увеличиваться, то обороты и тяговое усилие будут продолжать снижаться. Если же при снижении оборотов, цикловая подача за счет роста коэффициента подачи растут, то, соответственно, увеличиваются момент и сила тяги.

Развитие процесса топливоподачи

О том, как развивается процесс топливоподачиРасчет процесса топливоподачи, можно проследить по приведенным на рис. 2 кривым:

Давление топлива в топливопроводе и в форсунке поднимается до значения Pфо, при котором игла форсунки поднимается и, в связи с истечением топлива под нее, в этот момент обычно отмечается небольшой местный провал давления. Однако этот провал быстро компенсируется в связи с тем, что плунжер продолжает сжимать топливо, и давление поднимается до максимального значения — Pмакс. Дальнейший рост давления прекращается, так как в насосе начинается отсечка (или плунжер приходит в ВМТ кулачка) и давление падает. По достижении Pфз, при котором пружина сажает иглу на седло, впрыск топлива прекращается.

В форсунке и в топливопроводе при наличии нагнетательного клапана с отсасывающим пояском устанавливается давление, равное остаточному — Pост, сохраняющееся до следующего цикла подачи топлива. При отсутствии разгрузки устанавливается более высокое давление, равное Pфз, что провоцирует появление подтекания топлива под иглу.

Кривые работы ТНВД
Рис. 2 Кривые:
а – давления впрыска у форсунки; б – хода иглы форсунки; в – закона подачи топлива в пределах цикла

В общем случае процесс топливоподачи в системе «ТНВД — форсуночный топливопровод — форсунка» можно условно подразделить на следующие этапы:

1 этап — наполнение полости ТНВД топливом, поступающим от подкачивающего насоса под давлением 0,4-0,5 МПа. Начало — открытие плунжером при его движении вниз впускного окна (клапана).

Окончание — закрытие плунжером впускного окна (клапана) при его движении из крайнего нижнего положения вверх (геометрическое окончание наполнения). Действительное окончание наполнения происходит раньше, так как при подходе верхней кромки плунжера к верхней кромке окна благодаря возникающему в остающейся узкой щели дросселированию начинается сжатие топлива, давление топлива начинает расти и перепуск прекращается. При этом, чем больше обороты двигателя, тем больше сказывается дросселирование и тем раньше (по углу поворота вала) заканчивается наполнение и начинается сжатие топлива. Таким образом, активный ход плунжера несколько увеличивается.

2 этап — сжатие топлива в надплунжерной полости насоса от давления подкачки до давления, при котором открывается нагнетательный клапан насоса Pоткр.п.кл = Pзатяг.плуж.кл + Pост. Здесь уместно отметить, что существенную роль в процессе топливоподачи играет сжимаемость топлива. Коэффициент сжимаемости топлив α = (0,6 — 1,0) 10-6 м3/кг. Благодаря сжимаемости плунжер затрачивает часть своего хода на сжатие топлива.

Расчетное уравнение:

Fпл Cпл dt = α V1 dp         Форм. 1

где:

3 этап — продолжение сжатия (соответствующего роста давления) топлива в объеме полости насоса V1 и в объеме топливопровода и форсунки V2. Начало — открытие нагнетательного клапана. Окончание — достижение давления открытия иглы Pфо.

Расчетное уравнение:

Fпл Cпл dt = α (V1 + V2) dp         Форм. 2

4 этап — впрыск топлива в цилиндр с момента открытия иглы и до момента начала отсечки в ТНВД. Начало этапа — момент подъема давления топлива у иглы форсунки до величины давления открытия иглы.

Окончание — начало отсечки в ТНВД, соответствующее открытию отсечной кромкой плунжера отсечного отверстия (открытию отсечного клапана в насосе клап. типа) и закрытие нагнетательного клапана.

Расчетное уравнение:

Fпл Cпл dt = α (V1 + V2) dp + μ fс (2/ρ)1/2 (Pт  Pц.ср)1/2 dt,          Форм. 3

Объемная подача плунжеромFпл Cпл dt = α
Объем сжимаемого топлива(V1 + V2) dp + μ fс (2/р)1/2
Расход топлива через форсунку(Pт— Pц.ср)1/2 dt

где:

5 этап — продолжение истечения (впрыска) топлива из форсунки от момента отсечки в насосе и посадки нагнетательного клапана на седло до момента, когда давление у форсунки упадет до давления посадки иглы на седло (закрытие иглы). Впрыск происходит за счет расширения топлива, оставшегося в топливопроводе и форсунке (в объеме V2).

Расчетное уравнение:

α V2 dp =  μ fс [2 (P  Pц.ср)/ρ] 1/2dt.         Форм. 4

При наличии у нагнетательного клапана разгрузочного пояска (рис. Насосы двигателей Вяртсиля“Нагнетательный клапан с разгрузочным пояском”) давление в топливопроводе и форсунке резко падает до Pост < Pзакр. иглы и тогда последняя фаза впрыска практически отсутствует. Это хорошо, так как истечение топлива из форсунки при понижающихся давлениях впрыска отрицательно сказывается на распыливании, сокращается длина факела и проникновение капель в богатые кислородом периферийные зоны камеры сгорания, тем самым, приводящее к неполному сгоранию и дымлению на выхлопе.

На рис. 2 в представлена интегральная кривая, показывающая как распределяется цикловая подача топлива по углу поворота коленчатого вала. В частности, на рисунке для примера показано какое количество топлива от всей величины цикловой подачи попадает в цилиндр к моменту прихода поршня в ВМТ.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Ноябрь, 09, 2016 7034 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ