Меню раздела

Особенности работы топливоподающей аппаратуры с золотниковым дозированием на неустановившихся режимах


Последовательные цикловые подачи топлива в цилиндр при работе двигателя на неустановившемся режиме осуществляются при изменяющихся между впрыскиваниями положении рейки и угловой скорости кулачкового вала топливного насоса, давлении и температуре газов в цилиндре, тепловом состоянии систем двигателя. В связи с этим изменяются условия для каждого процесса топливоподачи, что влияет на значение остаточного давления топлива в нагнетательном трубопроводе, являющегося начальным для последующего впрыскивания, осуществляемого, в свою очередь, при других условиях. Это давление отличается от постоянного начального давления топлива в циклах сходственного установившегося режима, осуществляемых при неизменных условиях процессов топливоподачи. Различие в значениях начального давления топлива предопределяет и различие в фазах впрыскивания, качестве распыливания и в величине цикловых подач топлива в сходственных циклах неустановившегося и установившегося режимов.
Величину цикловой подачи топлива для сходственных циклов неустановившегося и установившегося режимов работы дизеля можно определить из уравнения массового баланса топлива, находящегося в объеме нагнетательного трубопровода Утр в процессе топливоподачи,
9к- 1 + 9ил к = 9цк + 9отск + 9к
где д - количество топлива в нагнетательном трубопроводе соответственно до и после впрыскивания; 9плк~~ количество топлива, поданного плунжером топливного насоса в нагнетательный трубопровод в /с-м цикле топливоподачи; д0тск - количество топлива, вытекающего в отсечную полость насоса в к-м цикле топливоподачи.
В циклах к-то установившегося режима при постоянстве остаточного (начального) давления в нагнетательном трубопроводе ДО и после впрыскивания количество топлива в объеме нагнетательного трубопровода также остается без изменения.
Цикловую подачу в к-м сходственном цикле неустановившегося режима д1цк (где «н»-индекс цикла неустановившегося режима) можно выразить через цикловую подачу установившегося режима, полагая, что для сходственных циклов в первом приближении.
Изменение подачи топлива в сходственном цикле неустановившегося режима, как следует из выражения (78), может происходить в результате изменения количества топлива, находящегося в нагнетательном трубопроводе до окончания впрыскивания и после него. Цикловая подача может быть больше, меньше или равна цикловой подаче сходственного цикла установившегося режима. По экспериментальным данным, разница в подачах может составлять до ± 22%.
На рис. 198,6 показано изменение цикловых подач топлива при последовательных впрыскиваниях в цилиндр двигателя 6ЧН 15/18 в начале переходного режима приема нагрузки после выхода рейки топливного насоса на упор. Для рассматриваемого случая уменьшение цикловых подач топлива по сравнению со сходственными циклами установившихся режимов составляет до 10%, а увеличение-до 5,5%.
Как следует из выражения (78), цикловая подача топлива на неустановившемся режиме работы двигателя зависит от соотношения начального и остаточного давлений в нагнетательном трубопроводе. Для увеличения цикловой подачи необходимо повысить остаточное давление предшествующего цикла топливоподачи. При неизменном положении рейки топливного насоса и его регулировки это можно осуществить вспомогательным устройством, вводящим в нагнетательный трубопровод между очередными впрыскиваниями дополнительное количество топлива под давлением, превышающим остаточное. Начальное давление топлива в нагнетательном трубопроводе перед очередным впрыскиванием, таким образом, создается независимо от величины остаточного давления, обусловленного зависимостью между процессами топливоподачи и изменением давления газов в цилиндре в предшествующем рабочем цикле.
Повышение начального давления перед впрыскиванием при постоянном активном ходе плунжера уменьшает его долю на сжатие топлива в нагнетательном трубопроводе, увеличивает угол опережения, среднее и максимальное давления впрыскивания, цикловую подачу топлива. Это позволяет при неизменной цикловой подаче (обеспечивают уменьшением активного хода плунжера) влиять на качество распыливания и продолжительность впрыскивания. Независимость начального давления топлива от остаточного дает возможность использовать нагнетательные клапаны с большей разгружающей способностью, что также сокращает продолжительность процесса впрыскивания и обеспечивает более резкое его окончание. Все это способствует улучшению процессов смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре двигателя, повышению мощности и экономичности его работы.
Топливные системы с созданием начального давления в нагнетательном трубопроводе перед очередным процессом впрыскивания специальными конструктивными средствами, независимо от величины остаточного давления топлива, получили наименование топливных систем с регулируемым начальным давлением (РНД) (рис. 199). Начальное давление в нагнетательном трубопроводе 3 создается при поступлении в него между впрыскиваниями топлива под высоким давлением через обратный клапан 4 и распределитель 5 топлива из гидроаккумулятора. Необходимое давление в гидроаккумуляторе поддерживается с помощью топливного насоса 8 гидроаккумулятора и регулятора давления 6, исполнительным элементом которого является золотник, перекрывающий сливное отверстие. Топливный насос 8 гидроаккумулятора и распределитель топлива кинематически связаны с кулачковым валом топливного насоса двигателя. В качестве задающего параметра для регулятора давления используют перемещение рейки топливного насоса, частоту вращения коленчатого вала, давление наддувочного воздуха рк или их комбинации.
Элементы системы РНД могут быть скомпонованы в корпусе топливного насоса двигателя. В этом случае для создания давления в гидроаккумуляторе применяют или дополнительную плунжерную секцию, либо модернизируют плунжерные пары, обеспечивающие (наряду со своей основной функцией) ввод и повышение начального давления топлива в нагнетательном трубопроводе перед очередным впрыскиванием. Возможно использование волн разрежения, возникающих в нагнетательном трубопроводе после отсечки подачи топлива, а также других явлений.
При равных перепадах между начальным и остаточным давлением топлива величина дцк зависит от соотношения между объемами нагнетательного трубопровода и цикловой подачи топливной системы без РНД на заданном режиме работы.
При уменьшении активного хода плунжера (уменьшение нагрузки) дпк возрастает. Влияние угловой скорости коленчатого вала на д^ определяется значением. Для выполненных систем двигателей автотракторного типа с номинальной цикловой подачей 0,05-0,5 см3 отношение ^тр/С/пл^пл.акт) лежит в пределах 20-95, остаточное давление составляет 1,5-10 МПа, коэффициент подачи т] = 0,8 Ч- 0,85, коэффициент сжимаемости дизельного топлива ^ = (1,5ч-10)-10 “ 10 Па “ \ Для рассматриваемых условий изменение на 1 МПа перепада давлений топлива в нагнетательном трубопроводе может составлять от 2 до 10%.
Сложность зависимости между многочисленными фактора-, ми, определяющими протекание процессов смесеобразования и сгорания, не позволяет рассчитать значение рн, обеспечивающее оптимальную экономичность или увеличение эффективного крутящего момента на том или ином режиме работы двигателя. Поэтому величину р}1 определяют экспериментально (рис. 200), с учетом допустимых параметров рабочего процесса, установленных для работы двигателя с серийной системой топливоподачи и появления подвпрыскиваний. Последние могут быть устранены при увеличении разгружающей способности нагнетательного клапана. В этом случае возможно повышение рн до значений, близких к давлению начала впрыскивания иглы форсунки.
Использование топливной системы с РНД при работе двигателя на неустановившихся режимах обеспечивает, по сравнению с исходной системой, более интенсивное нарастание эффективного крутящего момента, сокращение длительности переходных режимов и расхода топлива за время их осуществления. По экспериментальным данным, возможно сокращение длительности переходных режимов приблизительно на 40-45%, а приведенного эффективного расхода топлива-на 10%.
В условиях установившихся режимов топливные системы с РНД позволяют повысить примерно на 25% номинальную мощность, на 10-15% коэффициент приспособляемости, расширить скоростной диапазон устойчивой работы двигателя, снизить на 8-10% удельные расходы топлива. Одновременно улучшается равномерность цикловых подач топлива по цилиндрам и снижается минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя.
В ТНВД комбинированных двигателей с газовой связью турбокомпрессора с поршневой частью при работе на неустановившихся режимах применяют регулируемые ограничители максимальной подачи топлива. Эти устройства автоматически уменьшают цикловую подачу топлива в цилиндр при недостаточном давлении наддува, предотвращая тем самым чрезмерное дымление и способствуя сокращению расхода топлива при работе на переходном режиме. Время переходного режима в этом случае увеличивается. Регулируемые ограничители максимальной подачи топлива часто называют ограничителями дымности или пневмокорректорами. Принципиальная схема регулируемого ограничителя максимальной подачи топлива показана на рис. 201. Максимальное перемещение рейки топливного насоса определяется деформацией пружины под действием давления наддува на мембрану 2. Эффективную площадь мембраны и жесткость пружины пневматического ограничителя максимальной подачи топлива рассчитывают на допустимую при работе на переходном режиме величину снижения коэффициента избытка воздуха по сравнению с его значением при работе двигателя на номинальном установившемся режиме.