Материал: 2471
откуда |
|
в |
6 n tв, |
(10.6) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
tв |
|
в |
|
|
10 |
|
0,00138 с. |
|
6 n |
6 1200 |
|||||||
|
|
|
|
|||||
Время, соответствующее шагу расчета, равному одному градусу, составит 0,00138/10=0,000138 с. За шаг расчета (один градус поворота кулачкового вала насоса) на участке подъема иглы 2–3 (табл. 10.1) при среднем давлении топлива 45 МПа объемная подача будет равна
V Q t 0,0000828 0,000138 114 10 10 м3/град =11,4 мм3/град.
Таблица 10.1
Определение подачи топлива на участках подъема иглы
Номер |
Подъем |
µF, мм2 |
Давление |
Подача |
Суммарная |
участка |
топлива, |
топлива, |
подача |
||
подъема |
иглы, мм |
|
МПа |
мм3 за 10 |
топлива, |
иглы |
|
|
|
|
мм3 |
0 |
0,0 |
0,0 |
25 |
0,0 |
0,0 |
0-1 |
0,05 |
0,1 |
26 |
3,6 |
3,6 |
1-2 |
0,15 |
0,23 |
30 |
8,6 |
12,2 |
2-3 |
0,25 |
0,25 |
45 |
11,4 |
23,6 |
3-4 |
0,25 |
0,25 |
58 |
13 |
36,6 |
4-5 |
0,25 |
0,25 |
67 |
14 |
50,6 |
5-6 |
0,25 |
0,25 |
67 |
14 |
64,6 |
6-7 |
0,25 |
0,25 |
57 |
13 |
77.6 |
7-8 |
0,25 |
0,25 |
44 |
11 |
88.6 |
8-9 |
0,17 |
0,23 |
28 |
8,2 |
96.8 |
9-10 |
0,05 |
0,1 |
21 |
3,2 |
100 |
10 |
0,0 |
0,0 |
15 |
0,0 |
100 |
Далее определяем значение подачи топлива за каждый градус поворота валика насоса (еще 9 точек). Суммарное значение подачи топлива за весь впрыск (под кривой характеристики) должно составить 100 мм3. Общая подача за впрыск называется цикловой подачей топлива и обозначается Vц. Построенная характеристика называется дифференциальной (рис. 10.4). Для обеспечения высокой экономичности рабочего процесса дифференциальную характеристику желательно иметь П-образной формы [28].
Условия впрыскивания определяются моментом подачи топлива на такте сжатия до ВМТ поршня, скоростью поступления топлива в
цилиндр, динамикой струй и дисперсностью (мелкостью) распыливания, а также областью камеры сгорания, куда поступает топливо [37]. Между этими условиями имеется связь, влияющая на экономичность, эксплуатационные характеристики и токсичность отработавших газов. При оптимизации показателей рабочего процесса дизеля изменение одного из условий требует корректировки других.
Требуемая скорость поступления топлива оценивается дифференциальной характеристикой его впрыскивания. Она представляет собой количество топлива, поступившее в цилиндр дизеля в единицу времени или за градус поворота кулачкового вала насоса. По ее анализу можно судить о продолжительности впрыскивания и скорости (интенсивности) поступления топлива в каждый момент впрыскивания. При экспериментальном снятии дифференциальной характеристики и наличии характеристики распылителя можно решить обратную задачу – определить давление в распылителе.
Рис. 10.4. Дифференциальная характеристика впрыска
Дифференциальная характеристика [2] представляет собой расход топлива, поступивший из распылителя форсунки в любой момент времени
Q |
|
dVвпр |
, |
(10.7) |
|
||||
ф |
|
dt |
|
|
где dVвпр − скорость подачи топлива из распылителя форсунки, мм3/с dt
или мм3/град.
Количество топлива за конкретный промежуток времени определяют по формуле
Vi |
Qi ti , |
(10.8) |
Vi Fi Ti ti Fi 
2 Pi 
T ti ,
где V− подача топлива (мм3) за время ti , соответствующее одному градусу поворота вала насоса; µFi − эффективное проходное сечение распылителя для определенного хода (подъем) иглы (см. рис. 10.1); Pi − средняя величина давления топлива (Н/м2) перед сопловыми отверстиями на различных участках подъема иглы (см. рис. 10.3).
По данной характеристике определяют количество топлива (мм3), поданного на любом участке подачи топлива (в зависимости от хода иглы).
10.3. Расчет при помощи современной вычислительной техники дифференциальной характеристики впрыскивания
Расчет на ЭВМ значительно снижает время, связанное с определением параметров дифференциальной характеристики впрыска. Но последовательность расчета и формулы остаются без изменения. В табл. 10.2 приведены результаты расчета топливной аппаратуры дизеля КамАЗ -740 с использованием ЭВМ на режиме номинальной мощности. Частота вращения кулачкового вала насоса равнялась 1300 мин-1, давление открытия иглы (статическое) 22 МПа, цикловая подача – 80 мм3.
Дифференциальная характеристика (скорость подачи топлива в мм3 за один градус поворота валика насоса) получается расчетным путем на ЭВМ. Программа позволяет определить величину давления за сопловыми отверстиями, что очень важно при расчете характеристик распыливания топлива. Дополнительно программа может определить величину давления в штуцере насоса, ход нагнетательного клапана, значение давления прямой и отраженной волн, нагрузку на привод плунжерной пары кулачок толкатель.
Таблица 10.2
Результаты расчета на ЭВМ топливной аппаратуры дизеля КамАЗ -740
Угол по- |
|
|
Давление |
|
Давление |
|
ворота |
|
|
Подача |
|||
Подъем |
µF, мм2 |
топлива |
топлива перед |
|||
кулачко- |
топлива, |
|||||
вого |
иглы, мм |
|
в форсунке, |
мм3 за 10 |
сопловыми |
|
вала |
|
|
МПа |
|
отверстиями, |
|
|
|
|
|
МПа |
||
|
|
|
|
|
||
27 |
0,0 |
0,0 |
6,35 |
0,0 |
0,0 |
|
28 |
0,0 |
0,0 |
11,28 |
0,0 |
0,0 |
|
29 |
0,0 |
0,0 |
19,42 |
0,0 |
0,0 |
|
30 |
0,008 |
0,025 |
31,52 |
0,588 |
0,11 |
|
31 |
0,232 |
0,35 |
30,45 |
13,80 |
58,59 |
|
32 |
0,300 |
0,40 |
39,63 |
10,72 |
35,34 |
|
33 |
0,300 |
0,40 |
50,26 |
12,10 |
45,07 |
|
34 |
0,300 |
0,40 |
51,76 |
12,31 |
46,65 |
|
35 |
0,300 |
0,40 |
43,47 |
11,31 |
39,38 |
|
36 |
0,300 |
0,40 |
29,30 |
9,32 |
26,71 |
|
37 |
0,298 |
0,39 |
11,99 |
3,50 |
33,62 |
|
38 |
0,075 |
0,05 |
10,42 |
0,20 |
3,78 |
|
39 |
0,0 |
0,0 |
13,76 |
0,0 |
0,0 |
|
40 |
0,0 |
0,0 |
10,07 |
0,0 |
0,0 |
10.4. Формы дифференциальной характеристики впрыскивания
Экономичность и токсичность двигателя в значительной степени зависят от формы дифференциальной характеристики впрыска. Общие требования для выбора дифференциальной характеристики впрыскивания могут быть сформулированы следующим образом:
1.В начале впрыска скорость подачи топлива в цилиндр должна быть не большой. Впрыск малой порции топлива до основной порции уменьшит период задержки самовоспламенения топлива и снизит жесткость процесса сгорания.
2.Основная масса топлива должна подаваться с возрастающей скоростью, обеспечивая достижение распыленному топливу наиболее удаленных точек камеры сгорания, улучшая использование кислорода воздуха.
3.Впрыск топлива должен заканчиваться резко.
4.Процесс топливоподачи должен быть согласован с движением воздушного заряда.
5. Для выполнения указанных выше условий необходимо управление интенсивностью подачи топлива и интенсивностью воздушного вихря или создание интеллектуальной (умной) системы топливоподачи и смесеобразования.
На рис. 10.5 представлена форсунка с электромагнитным управлением иглы.
Рис. 10.5. Форсунка с электромагнитным управлением иглы (а – состояние покоя, b – состояние подачи топлива):
1 – магистраль обратного слива топлива; 2 – штекер электрического подключения, 3 – электромагнитный клапан; 4 – магистраль высокого давления; 5 – шарик клапана; 6 – дроссельное отверстие отвода топлива; 7 – дроссельное отверстие
подачи топлива; 8 – камера управляющего клапана; 9 – плунжер управления иглой распылителя; 10 – канал подвода
топлива к распылителю; 11 – игла распылителя
Применение форсунок с электронным управлением (см. рис. 10.5) позволяет получать характеристики различной формы − ступенчатой, многофазной (многоточечной). Ступенчатая характеристика применя-