ет зубчатый сектор с втулкой и закрепленной в ней плунжером насоса высокого давления. При повороте плунжера изменяются его активный ход и подача топлива. Регулирование количества топлива происходит отсечкой в конце подачи.
На рис. 1.17 показана схема электронного управления подачей топлива насоса высокого давления (ТНВД), оборудованного регулятором с электрическим приводом.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 1.17. Схема электронного управления подачей топлива
31
Определим расчетным путем основные размеры плунжерной пары насоса высокого давления, которая при помощи форсунки подает топливо в камеру сгорания дизеля КамАЗ -740. 63 – 400. Мощность дизеля 400 л.с. (295 кВт) при частоте вращения коленчатого вала 1900 мин-1. Среднее давление перед сопловыми отверстиями при-
нимаем равным 40 МПа (максимальное 70 МПа), а плотность топлива – 850 кг/м3.
Основные размеры плунжерной пары насоса зависят от величины удельного эффективного расхода топлива, который определяется
из теплового расчета и на основе доводочных испытаний двигателя. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для режима номинальной мощности дизеля типа КамАЗ - 740 |
||||||||||||||||
цикловую подачу (мм3) определим по формуле [2] |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
qе Nе 1000 |
|
Д |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
q ц= |
= 210 |
295 |
1000 |
=160 , |
|
|
|
(1.4) |
|
||||||
|
|
|
|
i n |
ρ |
Т |
60 |
8 950 0,85 60 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
qе – удельный эффективный расход топлива, |
210 г/(кВт· |
ч); |
|||||||||||||||
Nе – полная (номинальная) мощность дизеля, 295 кВт; |
i – число |
ци- |
||||||||||||||||
линдров, 8; |
|
|
б |
|
|
|
|
|
-1 |
; ρТ – плот- |
||||||||
nн – частота вращения вала насоса, 950 мин |
||||||||||||||||||
ность топлива, 0,85 г/см3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
В табл. 1.2 пр ведены характеристикиА |
топливных насосов высо- |
|||||||||||||||
кого давления [3]. Топл вный насос |
выбирают по цикловой подаче, |
|||||||||||||||||
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
которая подсчитывается по уравнению (1.4). Максимальное значение |
||||||||||||||||||
пусковой подачи обычно больше номинальной подачи |
|
|
в 1,5 – 2,5 |
|||||||||||||||
раза. |
Это необходимо для надежного пуска дизеля. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
|
|
Технические данные топливных насосов высокого давления |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Исполне- |
Полный ход |
|
|
|
Диаметр |
|
|
Максимальная |
|
|
Число |
|
|||||
|
ние насоса |
плунжера |
|
|
|
плунжера |
|
цикловая подача |
|
|
плунжерных |
|||||||
|
|
|
Lп , мм |
|
|
|
|
dп, мм |
|
|
|
qц мах, мм3 |
|
|
|
секций |
||
|
|
А |
8 |
|
|
7; 8; 9; 10 |
|
|
|
25 - 150 |
|
|
1; 2; 4; 6; 8; 12 |
|||||
|
|
Б |
10 |
|
|
8; 9; 10; 11; 12 |
|
|
35 - 250 |
|
|
1; 2; 4; 6; 8; 12 |
||||||
|
|
В |
12 |
|
10;12;13; 14; 16 |
|
|
120 - 800 |
|
|
|
4; 6; 8; 12 |
||||||
Для обеспечения допустимой перегрузки двигателя на режиме максимального крутящего момента и компенсации утечек топлива
32
через зазоры прецизионных пар цикловая подача должна быть увеличена на 25 – 35%.
q пер = (1,25 – 1,35) qц . |
(1.5) |
На режиме пуска двигателя подача топлива должна быть увели- |
|
чена в 1,5 – 2,5 раза. |
|
q пуск = (1,5 – 2,5) q ц. |
(1.6) |
Обозначим отношение полного (геометрического) |
хода плун- |
жера hп к диаметру плунжера dп через m, которое может лежать в пределах 1 – 1,7:
m = hп / dп . |
(1.7) |
Диаметр плунжера выбирается с учетом величины |
максималь- |
ной подачи топлива, которая плунжерная пара должна обеспечить на всех режимах работы двигателя, особенно на режиме пуска [3]:
dп = 3 4 qц ϕп / (π m ηн ) , |
(1.8) |
где φп – коэффициент, учитывающий увеличение цикловой подачи на |
||||||
|
|
|
|
Д |
|
|
режиме пуска, 1,5 – 2,5; |
ηн – коэффициент подачи насоса, который |
|||||
учитывает гидравлические потери, |
0,7 – 0,9. |
|
||||
Для qц = 160 мм3; |
|
А |
|
|||
φп = 2,5; |
ηн |
= 0,7И; m = 1,1 |
значение диа- |
|||
метра плунжера dп = 9 мм. |
|
|
|
от площади плунжера, его ак- |
||
Подача топлива за цикл зависит |
||||||
тивного хода, коэффициента подачи и определяется по формуле |
||||||
и |
|
|
|
|
|
|
qц = |
π d 2 |
hакт ηн . |
|
|||
|
П |
(1.9) |
||||
С |
4 |
|
|
|
|
|
Диаметр плунжера |
бдля насосов автотракторных двигателей с |
|||||
цилиндровой мощностью от 20 до 80 кВт лежит в пределах от 8 до
16 мм.
Для диаметра плунжера dп = 9 мм активный ход плунжера
hакт = |
4 160 |
= 3,6 |
мм. |
(1.10) |
|
||||
π 9 9 0,7 |
||||
С учетом увеличения пусковой цикловой подачи |
в 1,5 – 2,5 |
|||
раза по сравнению с номинальной подачей и износа плунжерной пары в процессе длительной эксплуатации
hmах = 2,5· hакт = 2,5·3,6 = 9,0 мм. |
(1.11) |
Ход плунжера, с учетом значения m =1,1, принимаем равным 10 мм, который должен быть согласован с размерами кулачкового вала насоса. Выбираем насос исполнения Б (см. табл. 1.2).
33
Основным узлом форсунки является распылитель, от состояния которого зависит экономичность двигателя и токсичность отработавших газов. На рис. 1.18, а показан общий вид форсунки двигателей Ярославского моторного завода. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия 1 диаметром 0,34 мм, иглу 2 с диаметром направляющей
6,0 мм.
Максимальный подъем иглы до упора 0,25 – 0,35 мм, диаметральный зазор между иглой и направляющей 2 – 4 мкм. В современных распылителях диаметр направляющей иглы уменьшен до
4 –5 мм, что позволило увеличить давление впрыска топлива и давле- |
|||||
ние посадки иглы на седло. |
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Д |
||
|
|
А |
|
||
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
б |
Рис. 1.18. Форсунка штанговая (а): |
1 – сопловые отверстия; 2 – игла; |
||||
3 – корпус распылителя; 4 – гайка распылителя; 5 – корпус; 6 – шток; 7 – опорная шайба; 8 – пружина; 9 – регулировочный винт; 10 – контргайка;
11 – колпак; 12 – сетчатый фильтр; 13 – уплотнитель; 14 – штуцер; 15 − канал Форсунка с короткой штангой (б): 1 – корпус распылителя;
2 – гайка распылителя; 3 – «проставка»; 4 – установочный штифт; 5 – штанга; 6 – корпус форсунки; 7 – кольцо уплотнительное; 8 – штуцер; 9 – сетчатый фильтр; 10 – прокладка уплотнительная; 11 – регулировочные прокладки; 12 – пружина; 13 − игла
34
Игла 2 (см. рис. 1.18, а) прижимается к седлу корпуса распылителя 3 при помощи усилия пружины 8 через опорную шайбу 7 и шток
6(штангу). Усилие пружины 8 регулируется винтом 9.
Всовременных форсунках шток 6 удален, добавлена «проставка», расположенная между корпусом форсунки 5 и корпусом распылителя 3, а усилие пружины регулируется изменением толщины прокладок. Конструкция форсунки двигателей КамАЗ с «проставкой» и регулированием при помощи прокладок показана на рис. 1.18, б. Увеличение суммарной толщины прокладок на 0,1 мм повышает давление начала открытия иглы на 1 МПа, или 10 атм.
Втабл. 1.3 приведены основные характеристики форсунок дизелей типа ЯМЗ (см. рис. 1.18, а) и КамАЗ (см. рис. 1.18, б) [1].
|
|
Технические характеристики форсунок |
Таблица 1.3 |
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Диаметр |
Давление |
Эффективное |
Число и |
Ход |
|||
Марка |
иглы, |
открытия |
проходное |
диаметр |
иглы, мм |
|||
двигателя |
мм |
|
иглы, МПа |
сечение, |
сопловых |
|
||
|
|
|
|
|
мм2 |
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
отв., мм |
|
|
ЯМЗ-236 |
6,0 |
|
18+0,5 |
0,25−0,27 |
4х0,30 |
0,25−0,3 |
||
|
|
|
|
Д |
|
|
||
ЯМЗ-236H |
4,5 |
|
28+0,5 |
0,24−0,26 |
5х0,30 |
0,3−0,35 |
||
ЯМЗ-238 DE |
|
|
|
|
|
|
|
|
КамАЗ-740. |
6,0 |
|
22+0,5 |
0,18 −0,2 |
|
4х0,30 |
0,25−0,3 |
|
13.180 |
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КамАЗ-740. |
4,5 |
|
26+0,5 |
0,25−0,27 |
5х0,31 |
0,3−0,35 |
||
30.260 |
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
||
Главным параметром распылителя форсунки является его эф- |
||||||||
фективное проходноеСсечение µF, определяемое при полном подъеме иглы. Величина µ называется коэффициентом расхода, который равен 0,62 – 0,82 [4] и представляет собой отношение действительного расхода к теоретическому. Суммарная площадь сопловых отверстий F зависит от диаметра отверстий и их количества. Величина µF для распылителей дизелей с цилиндровой мощностью от 10 до 250 кВт может лежать в пределах 0,1 – 1,0 мм2.
В качестве примера определим расчетным путем суммарное значение проходного сечения сопловых отверстий распылителя, их число и диаметр для подачи топлива в камеру сгорания дизеля КамАЗ -740. 63 – 400 мощностью 295 кВт при частоте вращения вала двигателя 1900 мин-1. Мощность одного цилиндра равна 36,9 кВт.
35