Влияние моментов топливоподачи на индикаторный процесс

Как это отмечалось в (Параметры топливоподачи и факторы, их определяющие), действительные моменты подачи топлива в цилиндр по углу поворота коленчатого вала φнп, φкп не совпадают с моментами топливоподачи по насосу φнпн, φкпн.

Основные причины этого — наличие форсуночного трубопровода определенной длины, в котором возникают прямые и отраженные волны давления; плавность нарастания “фронта” давления, что требует некоторого времени для достижения давления затяга иглы форсунки; дросселирование топлива во всасывающих и отсечных органах ТНВД. Параметры подачи по форсунке (иначе — действительные параметры регулирования) могут быть получены расчетным или экспериментальным путем.

Динамическими характеристиками топливной аппаратуры (или “регулировочными характеристиками по динамическим параметрам”) называются зависимости действительных моментов топливоподачи по углу поворота коленчатого вала от положения топливной рейки или частоты вращения коленчатого вала.

Исследования показывают, что динамические характеристики в первую очередь зависят от способа регулирования ТНВД — по началу или по концу подачи — и не зависят от типа насоса (клапанный или золотниковый).

а) ТНВД с регулированием по концу подачи

Динамические характеристики топливной аппаратуры с регулированием по концу подачи рассмотрим на примере двигателя РИД 76, работающего на винт. Характеристики имеют вид, показанный на рис. 1.

Рис. 1 Динамические характеристики топливной аппаратуры двигателя 6RND76 при работе по винтовой характеристике

Из рисунка видно, что:

  1. Действительный угол опережения подачи по насосу φнпн несколько больше геометрического угла φнпн. Эта разница возрастает при увеличении частоты вращения, достигая на режимах полных ходов величины Δφн = φнпн — φнпн = 1.5° пкв. Более ранняя подача насоса объясняется эффектом дросселирования — насос начинает подавать топливо ранее, чем закроется полностью всасывающий клапан или перепускное отверстие. Чем больше частота вращения, тем больше скорость плунжера, тем значительнее дросселирование;
  2. Действительный угол опережения подачи в цилиндр φнп сдвинут относительно угла подачи по насосу φнпн: φнпн — φ нп = Δφφ; разница фаз может достигать 19-20° пкв (двигатель Фиат С 758 S). Смещение фаз определяется конечной скоростью перемещения волны по форсуночному трубопроводу, а также сжимаемостью топлива (требуется некоторое время, чтобы сжать топливо до давления затяга иглы форсунки). Для большинства ДВС с ростом частоты вращения Δφφ возрастает. Волна давления перемещается по форсуночному трубопроводу со скоростью звука а = 1100 — 1300 м/сек. Время прохождения волны от насоса к форсунке одинаково как для малого, так и для полного ходов (Δτ = 1тр/ а), однако на полном ходу за то же время коленчатый вал поворачивается на больший угол (поскольку Δφ = 6n Δτ), что и объясняет большее смещение фазы впрыска по форсунке при увеличением оборотов. В двигателях, где топливоподача начинается от нулевой скорости плунжера, с ростом частоты вращения возрастает скорость повышения давления по углу поворота коленчатого вала, давление подъема иглы форсунки достигается раньше. Поэтому, несмотря на увеличение угла прохождения волны от насоса к форсунке при повышении оборотов, опережение подачи по форсунке может оставаться постоянным;
  3. Конец подачи по насосу и угол подачи насоса значительно изменяются по сравнению с геометрическими параметрами при увеличении частоты вращения. При этом на частичных режимах работы (n = 85 — 87 об/мин и ниже) конец подачи насоса происходит до ВМТ. На полном ходу подача заканчивается при повороте коленчатого вала за ВМТ на 10-11°;
  4. Действительный конец подачи по насосу φкпн определяется моментом падения давления у насоса до остаточного давления в системе. После открытия отсечных органов падение давление у насоса не происходит мгновенно — плунжер продолжает нагнетательный ход, что при наличии эффекта дросселирования обеспечивает постепенное падение давления на угле поворота коленчатого вала до 3-4°;
  5. Угол конца подачи по форсунке φкп и продолжительность впрыска φп = φнп + φкп возрастают при увеличении частоты вращения более интенсивно, чем происходит изменение этих фаз по насосу. Одна из причин более интенсивного смещения фазы конца подачи указывалась — это возрастание угла поворота коленчатого вала при прохождении волны давления от насоса к форсунке при возрастании частоты вращения. Другая причина — волновые явления в системах с нагнетательным клапаном на входе в форсуночный трубопровод. По окончании подачи насоса отраженная от форсунки волна повторно отражается от севшего на седло нагнетательного клапана и вновь возвращается к форсунке, что продляет фазу впрыска. Конец впрыска вялый, что ухудшает распыл, снижает экономичность двигателя.

Для борьбы с волновыми явлениями в топливоподающих системах применяют специальные нагнетательные клапаны с отсасывающими поясками, выбирают оптимальное давление затяга иглы форсунки, стремятся уменьшить длину форсуночного трубопровода. Некоторые фирмы (в частности, Бурмейстер и Вайн) с целью ликвидации волновых явлений вообще не устанавливает нагнетательных клапанов на выходе из насоса, что снижает кпд системы топливоподачи, увеличивает динамику привода насоса (для обеспечения тех же давлений впрыска необходимо увеличивать скорость движения плунжера).

В двигателях MAH KZ 70/120, имеющих нагнетательные клапаны, продолжительность подачи по форсунке (вместе с фазой так называемого “подтекания” топлива) больше продолжительности подачи по насосу на 75%: φп = 1,75 φпн. Для двигателя Зульцер РИД 76 это увеличение составляет φп = 1,1 φпн, что говорит о лучшей доводке системы.

Смотрите также:
б) ТНВД с регулированием по началу подачи
в) влияние моментов топливоподачи на индикаторный процесс

Октябрь, 26, 2016 504 0
Читайте также