Исследование процесса подачи топлива в дизеле на режиме холостого хода

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 43
В. М. Славуцкий, Е. А. Салыкин, В. В. Славуцкий, О. Л. Хуранов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ НА РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: atd304@vstu. ru)
Северо-Кавказский филиал Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ)
Исследованы причины колебательного движения иглы форсунки при малых значениях частоты вращения коленчатого вала и цикловой подачи топлива. Предложены изменения регулировочных параметров системы, стабилизирующие движение иглы форсунки.
Ключевые слова: режим холостого хода, игла форсунки, нагнетательный клапан, начало подачи, штатная система, опытная система, колебания движения.
The reasons for the oscillative motion of the injector needle at a small magnitude of the crank-shaft rotation and cyclic fuel feeding were investigated. The changes of the adjusting system indicators, regulating the injector needle motion, were introduced in this paper.
Keywords: idling conditions, injector needle, forcing valve, delivery commencement, regular system, motion
oscillation.
При малой частоте вращения коленчатого вала дизеля и небольшой цикловой подаче топлива, что характерно для режима холостого хода, игла форсунки совершает колебательные движения, незначительно при этом поднимаясь [1].
Ставилась задача, используя результаты исследований механизма подачи топлива на режиме холостого хода, разработать способ стабилизации движения иглы форсунки. Метод исследований — численный эксперимент. Гидродинамический расчет процесса впрыскивания топлива позволяет в течение цикла проследить не только изменение параметров топлива, но и состояние системы: количество топлива, сжатого в отдельных полостях нагнетательной магистрали, скорость и направление движения топлива во входном и выходном сечениях нагнетательной магистрали, положение нагнетательного клапана и иглы форсунки в характерных фазах цикла. Удается определить количество топлива, перетекающего через сечения нагнетательной магистрали в различные моменты цикла (цикловой баланс топлива), фазовые положения моментов цикла подачи топлива. Определялись начало подъема, закрытия и посадки нагнетательного клапана и иглы форсунки относительно важной характерной точки цикла — начала отсечки. Такой комплексный подход позволяет решить ряд задач, связанных с анализом сложного механизма процесса подачи топлива.
В результате численных экспериментов установлено, что по мере увеличения частоты вращения вала насоса уменьшается количество топлива, поданного к моменту закрытия нагне-
тательного клапана, т. е. за время рабочего хода плунжера. Это хорошо (качественно) согласуется с результатами исследований системы то-пливоподачи на режимах нагрузки [2].
При частоте вращения вала насоса пв = 1600 мин-1 момент начала подачи топлива совпадает с началом отсечки. При более высоких пв подача начинается после отсечки (окончания рабочего хода). Запаздывание начала подачи относительно момента начала отсечки увеличивается по мере повышения частоты вращения вала насоса. С этим (косвенно) связано уменьшение цикловой подачи топлива по мере повышения Пв [3].
Доказано, что при пв = 400 мин-1 нагнетательный клапан не поднимается более, чем на 2 мм. Далее клапан опускается ниже уровня закрытия — 1,85 мм. Уровня закрытия клапан достигает при движении иглы форсунки вниз, то есть уже в конце процесса подачи топлива. Давление перед плунжером и перед сопловыми отверстиями при этом интенсивно уменьшается.
До уровня 2 мм клапан поднимается при пв = 600 мин1 и пв = 700 мин1. Момент закрытия клапана при этих значениях пв соответствует давлению над плунжером 10 и 15 МПа, соответственно. В обоих случаях закрывается клапан в период интенсивного снижения давления топлива над плунжером и перед сопловыми отверстиями распылителя.
В штатной системе клапан поднимается на относительно большую высоту, совершая при этом колебательные движения с большой амплитудой. При движении вниз клапан доходит
до уровня закрытия или значительно приближается к последнему. Это, во всяком случае, объясняет при движении плунжера резкие колебания давления топлива в надплунжерной полости, что особенно заметно в случае полного закрытия клапана. Закон движения иглы форсунки повторяет характер изменения давления перед сопловыми отверстиями распылителя.
Итак, причина колебательного характера движения клапана — это периодическое полное закрытие его или значительное приближение к уровню закрытия, когда проходное сечение клапана очень мало. В любом случае периодически резко изменяется давление в надплун-жерной полости, усугубляя нарушения в характере движения клапана. Кроме того, при подъеме и опускании клапана нельзя не учитывать инерционные силы, также вносящие изменения в характер его движения.
Таким образом, в штатной системе клапан поднимается на высоту, значительно превышающую уровень закрытия и периодически опускаясь, приближается к нему (уровню) или пересекает его. Это вызывает существенное уменьшение проходного сечения клапана или полное его закрытие. При этом резкие колебания давления топлива в надплунжерной полости вызывают колебательные движения, как клапана, так и иглы форсунки.
Топливная система подверглась модернизации. Снижено давление начала открытия нагнетательного клапана от 1,3 до 0,6 МПа. Давление начала подъема иглы форсунки уменьшено от 17 до 10 МПа.
В модернизированной системе высота подъема клапана не превышает уровня 2 мм, за исключением начального этапа, когда под действием инерционных сил клапан поднимается на высоту 2,10… 2,25 мм, после чего он удерживается на одной высоте около 2 мм. Только в момент закрытия клапан опускается до уровня 1,85 мм. В модернизированной системе меньший, чем в штатной системе, начальный подъем клапана не сопровождается его колебаниями. В свою очередь, малая высота подъема клапана на начальном этапе объясняется низким давлением в надплунжерной полости и невозможностью преодолеть упругую силу пружины клапана.
Проанализированы причины уменьшения количества топлива, поданного в цилиндр после закрытия нагнетательного клапана, то есть после разобщения надплунжерной полости с
нагнетательной магистралью. В данном случае под нагнетательной магистралью понимается штуцер насоса, трубопровод высокого давления и полость форсунки. Уменьшение количества топлива, поданного после закрытия клапана, означает, кроме того, увеличение количества топлива, поданного за счет расширения его в полостях штуцера, трубопровода высокого давления и форсунки. При увеличении пв от 400 до 700 мин-1 в полости штуцера увеличивается относительное количество сжатого топлива от 2,5 до 14,5%. В нагнетательном трубопроводе — от 5 до 12%, в полости форсунки — от 2,5 до 4,9%. В начале отсечки, при всех значениях частоты вращения вала насоса, в полостях штуцера и трубопровода сжимается большее относительное количество топлива, чем к моменту закрытия нагнетательного клапана. Практически не изменяется относительное количество топлива, сжатого в полости форсунки. Наибольшее относительное количество топлива, сжатого в полостях нагнетательной магистрали, отмечено в начале подъема иглы форсунки. Причем, с изменением частоты вращения вала насоса пв, количество сжатого топлива мало изменяется.
В конце процесса подачи топлива (к моменту посадки иглы форсунки) в полостях трубопровода и форсунки заметно уменьшается относительное количество сжатого топлива, в сравнении с моментом закрытия клапана. В штуцере насоса, по мере увеличения пв, увеличивается разрежение.
В момент посадки нагнетательного клапана в полостях штуцера и трубопровода — разрежение. В трубопроводе разрежение уменьшается с повышением пв, а в штуцере — увеличивается. В форсунке, при всех значениях пв топливо не сжимается.
Следует заметить, что вход нагнетательного клапана в корпус происходит после посадки иглы форсунки. Дальнейшее движение клапана обеспечивает разгрузку нагнетательной магистрали.
Приведенный выше анализ результатов расчетных исследований позволил установить, что после закрытия нагнетательного клапана к распылителю форсунки поступает топливо, ранее (во время рабочего хода плунжера) сжатое в полостях нагнетательного тракта. Это прослеживается с момента начала отсечки, когда в полостях сжато большое количество топлива. К распылителю форсунки топливо подается как в результате продолжающегося нагнетательно-
го хода плунжера, так и в результате расширения сжатого в полостях топлива при рабочем ходе плунжера. Это подтверждается снижением давления в полостях нагнетательной магистрали в период от начала отсечки до закрытия нагнетательного клапана. После закрытия клапана процесс подачи топлива продолжается. В форсунку подается расширяющееся в полостях топливо. Такой механизм подачи топлива подтверждается сведениями о скорости топлива во входном и выходном сечениях нагнетательного трубопровода. Так, в момент начала подъема иглы форсунки, в момент начала отсечки и в момент закрытия нагнетательного клапана в обоих сечениях нагнетательного трубопровода скорость топлива положительна, то есть вектор скорости направлен в сторону форсунки. Только в момент посадки иглы форсунки при пв = 400 мин& quot-1 скорость топлива в выходном сечении положительна, а при пв = 500 мин-1 — равна нулю. Отрицательные значения скорости (при определенных значениях пв) в момент оконча-
ния подачи означают движение топлива в сторону насоса, что объясняется разгрузочным ходом клапана после его закрытия. Соотношение скоростей во входном и выходном сечениях нагнетательного трубопровода качественно соответствует количеству сжатого топлива в отдельных полостях нагнетательного тракта системы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Салыкин, Е. А. Улучшение показателей процесса топливоподачи в дизеле путем скоростного форсирования насоса высокого давления: специальность 05. 04. 02: дис. … канд. техн. наук / Е. А. Салыкин- ВолгГТУ. — Волгоград, 2003. — 264 с.
2. Улучшение показателей процесса подачи топлива при частичных нагрузках дизеля / В. М. Славуцкий, О. Л. Ху-ранов, З. Х. Харсов, З. В. Каныгин // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 8 / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. -(Серия «Процессы преобразования энергии и энергетические установки» — вып. 3). — C. 40−43.
3. Зубченко, В. А. Исследование возможностей интенсификации процесса подачи топлива дизеля: специальность 05. 04. 02: дис. … канд. техн. наук / В. А. Зубченко- ВолгГТУ. — Волгоград, 1998. — 260 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой