Процесс топливоподачи - Судовые дизельные установки

Основные понятия и параметры процесса топливоподачи

1. Цикловая подача - подача топлива за один рабочий цикл

GЦ = (gE NE m / 60 n i) г/цикл,

Где: m - коэффициент тактности, для 2-х т. дв. =1; для 4-х т. дв. =2;

N - об/мин; i - число цилиндров.

    2. Фазы подачи - цНпн, цКн, цКпф, цНпф - фазы начала и конца подачи по насосу и по форсунке. 3. цНпф = цФ. о. или угол опережения впрыска топлива,

ЦП = цНпф + цКпф - продолжительность подачи топлива.

3. 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 hA сТ зПод) 10-3 г/цикл;

FПл = рd2 / 4- площадь плунжера м3; hA - активный ход плунжера м, сТ - плотность топлива кг/м3.

Коэффициент подачи топливного насоса зПод -, 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-форсунка. По опытным данным зПод = 0,75-1,1, на него существенное влияние оказывают число оборотов и величина цикловой подачи (рис. 6.7.1.). Увеличение gЦ (hA) приводит к росту коэффициента подачи. Важная особенность изменения зПод заключается в том, что при снижении оборотов от номинальных до ? 75% nНом 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 = k gЦ зЕ,

И развиваемого двигателем крутящего момента МКр, 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.

кривые изменения коэффициента подачи в функции оборотов и величины цикловой подачи (h)

Рис. 6.7.1 Кривые изменения коэффициента подачи в функции оборотов и величины цикловой подачи (hA)

Развитие процесса топливоподачи

О том, как развивается процесс топливоподачи, можно проследить по приведенным на рис. 6.7.2. кривым: а) давлений топлива у форсунки, б) хода иглы форсунки при ее открытии, в) интегрального распределения подачи за один впрыск по углу п. к.в. (закона подачи).

Давление топлива в топливопроводе и в форсунке поднимается до значения РФо, 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 РФз, 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 - Рост, сохраняющееся до следующего цикла подачи топлива. При отсутствии разгрузки устанавливается более высокое давление, равное Р ф. з' что провоцирует появление подтекания топлива под иглу.

кривые

Рис. 6.7.2 Кривые: а). давление впрыска у форсунки, б). хода иглы форсунки, в). законы 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. н.кл. = PЗатяга. пруж. кл. + PОст.. Здесь уместно отметить, что существенную роль в процессе топливоподачи играет сжимаемость топлива. Коэффициент сжимаемости топлив а = (0,6 - 1,0) 10-6 мЗ/кг. Благодаря сжимаемости плунжер затрачивает часть своего хода на сжатие топлива

Расчетное уравнение -

FПл СПл dt = a V1 dp

Где: FПл - площадь плунжера, СПл - скорость плунжера, t - время, V1 - объем надплунжерной полости насоса, Р - давление топлива.

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 РФо.

Расчетное уравнение -

FПл СПл dt = a (V1 + V1) dp (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 СПл dt = a (V1 + V2) dp + м fC (2/с)1/2 (PТ - PЦ. ср)1/2 dt (3)

Где: м - коэффициент истечения сопловых отверстий, fC - суммарное сечение сопловых отверстий, с - плотность топлива, РТ - давление топлива в период впрыска, PЦ. ср. - среднее давление в камере сгорания в период впрыска.

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 -

A V2 dp = - м fC (2 (PТ - PЦ. ср) / с)1/2 dt (4)

При наличии у нагнетательного клапана разгрузочного пояска давление в топливопроводе и форсунке резко падает до РОст ? РЗакр. 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 6.7.2. 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.

Похожие статьи




Процесс топливоподачи - Судовые дизельные установки

Предыдущая | Следующая