Характеристика топливного насоса по частоте вращения кулачкового вала

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. Выполнил студ. гр.2307 Сагитов А.И. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И РАВНОМЕРНОСТЬ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ПО ЦИЛИНДРАМ Цель работы: изучение характеристик топливного насоса по положению рейки и частоте вращения кулачкового вала и определении равномерности подачи топлива по цилиндрам.

Цикловая подача топлива

Необходимая величина цикловой подачи для данного дизеля, на одном из его режимов работы может быть определена по формуле

, г/цикл

где Ne – эффективная мощность, кВт; g_e – удельный эффективный расход топлива, г/(кВт·ч); τ – тактность; n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1; i – число цилиндров.

Таким образом, эффективная мощность, развиваемая в каждом цилиндре многоцилиндрового дизеля, в очень большой степени зависит от количества топлива, попадающего в цилиндр за один цикл, а равномерность нагрузки цилиндров - от равномерности подачи топлива по всем цилиндрам. Эта зависимость не является прямо пропорциональной, так как с изменением q_ц в данном цилиндре меняется характер процесса сгорания из-за изменения коэффициента избытка воздуха.

Следовательно, регулирование топливной аппаратуры по величине q_ц должно обеспечить необходимые величины цикловой подачи на наиболее ответственных режимах и допустимую степень неравномерности подачи топлива на этих режимах по цилиндрам.

Наиболее ответственными режимами дизеля являются режимы его работы по внешней характеристике - режим максимальной мощности, которому соответствует максимальная частота вращения вала, а следовательно, и наибольшие механические нагрузки, и режим максимального крутящего момента, для которого характерна максимальная теплонапряженность поршневой группы.

Повышенная теплонапряженность двигателя на режиме максимального крутящего момента объясняется возрастанием величины q_ц, а также уменьшением величины воздушного заряда в цилиндре из-за падения давления наддува р_к при уменьшении частоты вращения вала двигателя и нагнетателя. Последнее не наблюдается только у дизелей без наддува, когда с уменьшением частоты вращения коленчатого вала наполнение цилиндра воздухом несколько, но незначительно, улучшается.

Весьма ответственным является также режим минимальных частот вращения холостого хода - без обеспечения устойчивости этого режима невозможна нормальная работа водителя.

Отсюда следует, что величину q_ц нужно контролировать на трех режимах: максимальной мощности, максимального крутящего момента и на минимальных частотах вращения холостого хода.

Регулировочным режимом может быть, естественно, только один режим. Он должен выбираться таким образом, чтобы обеспечить минимальный разброс величины цикловой подачи на упомянутых трех режимах.

Характеристика топливного насоса по положению рейки

Характеристикой топливного насоса по положении рейки называется зависимость цикловой подачи топлива q_ц от положения регулирующего органа - рейки топливного насоса h_р.Характеристика топливного насоса по положению рейки показывает возможную производительность топливной системы, дает необходимые данные для регулировки топливного насоса и для конструирования регулятора. Наклон характеристики зависит, в основном, от кинематической связи "ход рейки - угол поворота плунжера", от угла наклона отсечной кромки, диаметра и минимального подъема плунжера, в меньшей степени наклон характеристики зависит от параметров нагнетательного клапана, частоты вращения, объемов штуцера насоса, форсунки, топливопровода и некоторых других параметров.

Характеристика топливного насоса по частоте вращения кулачкового вала

Одним из важных параметров дизеля, как известно, является его внешняя характеристика М_кр=f(n), на режимах которой регулятор не воздействует на количество топлива, подаваемого секциями насоса (рис.1,а). Возрастание крутящего момента от режима n_н до n_м не должно быть, как показывает практика эксплуатации, менее 15% с тем, чтобы обеспечить достаточно устойчивую работу дизеля на режимах внешней характеристики.

Вид зависимости М_кр=f(n) определяется характером изменения рада факторов: индикаторного к.п.д. η_i = f(n), коэффициента избытка воздуха α = f(n), коэффициента наполнения η_v = f(n), механического к.п.д. η_m = f(n) - при изменении частоты вращения и, наконец, видом зависимости q_ц = f(n_к) (рис. 1,б).

Рис.1. Скоростные характеристики: а) внешняя дизеля; б) соответствующая ей топливной аппаратуры

Характеристикой топливного насоса по частоте вращения кулачкового вала называется зависимость цикловой подачи топлива от частоты вращения кулачкового вала насоса

q_ц = f(n_к)

Заданный вид внешней скоростной характеристики топливоподачи в некоторых случаях можно обеспечить за счет соответствующего подбора конструктивных параметров топдивоподающей аппаратуры, например, корректирование подачи топлива за счет передвижения рейки в сторону увеличения подачи при уменьшении частоты вращения кулачкового вала или за счет установки специальных корректирующих нагнетательных клапанов. Величина запаса подачи топлива ψ=(q_цм - q_цн)/ q_цн устанавливается исходя из соображений обеспечения запаса М_крв пределах 12 ... 15 %.

Частичные характеристики топливного насоса по частоте вращения определяют устойчивость работы дизеля. Чем больше снижается цикловая подача топлива с уменьшением частоты вращения кулачкового вала, тем меньше фактор устойчивости двигателя.

Под устойчивостью режима работы понимают способность системы двигатель - потребитель восстанавливать равенство их крутящих моментов при минимальном изменении частоты вращения. Взаимное протекание характеристик двигатель - потребитель энергии может характеризоваться фактором устойчивости F_д, который определяется выражением

Конструкция топливной аппаратуры должна обеспечивать принудительное и автоматическое изменение цикловых подач в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля. На рис.2 представлены скоростные характеристики изменения цикловых подач топлива, величинам которых пропорциональны значения крутящего момента. Характеристики снимались при различных фиксированных положениях рейки топливного насоса. На графиках также нанесены характеристики момента сопротивления М_с потребителя в зоне минимальных холостых оборотов двигателя (точка Б) и в зоне рабочих нагрузочных режимов (точка А). Из взаимного расположения кривых следует, что при отклонении от равновесного режима (точки Б) с увеличением частоты вращения коленчатого вала момент двигателя возрастает в большей степени, чем момент сопротивления, а при уменьшении n момент сопротивления превышает момент двигателя. Это приводит к тому, что при отклонении системы двигатель - потребитель от равновесного режима система будет прогрессивно отклоняться от первоначального состояния.

Таким образом, если F_д>0, то равновесный режим является устойчивым (точка А на рис.2), а характеристика двигателя обладает положительным самовыравниванием. Если же F_д<0 (точка Б), то равновесный режим неустойчив, а характеристика двигателя имеет отрицательное самовыравнивание. Вследствие того, что автотракторные дизели с применяемыми на них топливными насосами чаще всего обладают отрицательным или весьма небольшим положительным самовыравниваннем, они снабжаются регуляторами, воздействующими на рейку

Рис.2. Скоростные характеристики ТНВД

топливного насоса и обеспечивающими автоматическое изменение цикловых подач топлива с изменением скоростного режима с целью обеспечения устойчивости работы дизеля как на режиме холостого хода, так и при работе под нагрузкой. Регуляторы также ограничивают максимальную частоту вращения двигателя при снятии нагрузки.

Характеристика топливного насоса по частоте вращения кулачкового вала зависит от ряда факторов. Наибольшее влияние на протекание характеристики оказывают изменения фактического активного хода плунжеров за счет дросселирования топлива в каналах плунжера и окнах гильзы и изменение времени-сечения иглы форсунки.

При уменьшении частоты вращения кулачкового вала плунжер топливного насоса движется с меньшей скоростью и, следовательно, уменьшается дросселирование топлива, вытесняемого плунжером во впускное и отсечное окна гильзы. Так как в начале и в конце подачи в окна гильзы перетекает большее количество топлива, давление уменьшается, нагнетательный клапан открывается несколько позже, а его посадка на седло происходит раньше. То есть по существу уменьшается фактический активный ход плунжера. Этот фактор определяет уменьшение цикловой подача с уменьшением частоты вращения. Характерно, что при меньших геометрических продолжительностях подач относительная доля топлива, подаваемого за счет дросселирования, увеличивается. Этим объясняется большее влияние дросселирования на частичных подачах и, следовательно, более заметное по сравнению с внешней скоростной характеристикой уменьшение цикловых подач топлива при уменьшении частоты вращения кулачкового вала топливного насоса.

При уменьшении частоты вращения кулачкового вала время геометрической продолжительности подачи увеличивается, и, следовательно, если насос создает достаточно большое давление топлива, прижимающее иглу форсунки к упору, то с уменьшением частоты вращения увеличивается и "время - сечение" иглы форсунки. Это создает условия увеличения цикловой подачи топлива с уменьшением частоты вращения кулачкового вала, т.е. к увеличению самокоррекции. Если топливный насос не обеспечивает давления, достаточного для поддержания иглы на упоре в течение активного хода плунжера, "время-сечение" иглы форсунки не увеличивается с уменьшением частоты вращения кулачкового вала. Так, на большинстве частичных скоростных характеристик топливоподачи влияние изменения "время-сечение" иглы форсунки на самокоррекцию незначительно, а в некоторых случаях может быть отрицательно. Таким образом, для увеличения самокоррекции за счет увеличения "время - сечения" иглы форсунки при уменьшении частоты вращения следует подбирать параметры топливной системы, чтобы обеспечить достаточно высокое давление, прижимающее иглу форсунки к упору.

На скоростную характеристику топливоподачи в меньшей степени влияет изменение по оборотам утечек топлива в прецизионные соединения остаточных свободных объемов (или остаточных давлений), сжимаемости топлива и наполнения надплунжерной полости.

Утечки в плунжерной паре с уменьшением частоты вращения возрастают, так как увеличивается время рабочего цикла. Поэтому при износе плунжерной пары уменьшается самокоррекция. С увеличением же зазоров в нагнетательном клапане он начинает действовать как корректирующий и частично компенсирует уменьшение самокоррекции, вызванное утечками в плунжерной паре.

За счет сжимаемости топлива, находящегося в нагнетательной магистрали, уменьшается цикловая подача топлива, которая зависит от объемов системы, коэффициента сжимаемости и от скорости нарастания давления. С уменьшением частоты вращения кулачкового вала из-за меньшей скорости плунжера скорость нарастания уменьшается, следовательно, уменьшается и влияние сжимаемости топлива. Этот фактор, таким образом, способствует увеличению цикловой подачи топлива при уменьшении частоты вращения кулачкового вала.

Одним из факторов, оказывающих некоторое влияние в топливных системах отдельных быстроходных дизелей, является ухудшение заполнения надплунжерной полости при больших частотах вращения. Этот фактор увеличивает самокоррекцию топливной системы.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1382; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!