Материал: 2418

1.Наименование и цель работы.

2.Выполнить расчет и построить интегральную и дифференциальную характеристики впрыска по конкретной осциллограмме подачи топлива.

3.Провести расчет на ЭВМ процесса подачи топлива для конкретного двигателя, работающего на номинальном режиме.

4.По результатам расчета процесса впрыска построить характеристики впрыска топлива в зависимости от угла поворота вала насоса (давление перед сопловыми отверстиями, ход иглы, дифференциальную и интегральную характеристики впрыска.

5.Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Что называют цикловой подачей топлива и как она определяется?

2.Что представляют собой характеристики впрыска топлива?

3.Что называют интегральной и дифференциальной характеристиками впрыска?

4.Что называют эффективным проходным сечением распылителя и его выбор по номограмме?

5.Последовательность расчета дифференциальной характеристики подачи топлива.

6.Последовательность расчета интегральной характеристики.

Практическая работа № 9

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ВПРЫСКА ТОПЛИВА

9.1. Цель и задачи практической работы

Цель практической работы. Формирование и закрепление знаний по разделу курса «Управление процессом впрыска топлива».

Задачи. Приобретение навыков по устройству и расчету форсунок с управляемым процессом впрыска.

9.2. Общие сведения

Основным недостатком форсунок с гидромеханическим управлением является неизменность характеристики подачи топлива на конкретном режиме работы двигателя. Механическое управление не позволяет изменить форму дифференциальной характеристики, разбить ее на требуемые участки.

Применение форсунок с электронным управлением позволяет получать характеристики различной формы − ступенчатой, многофазной. Ступенчатая характеристика применяется для снижения жесткости сгорания топлива.

При ранней подаче в цилиндр малой (запальной) порции топлива (5 − 10 %) оно самовоспламеняется и горит, повышая температуру в камере сгорания. В этот момент подается основная порция топлива, которая воспламеняется без задержки и сгорает более эффективно с малой жесткостью.

На рис. 9.1 приведена аккумуляторная система впрыска с электрогидравлическим управлением иглы распылителя форсунки (Common Rail). Система работает следующим образом. Из бака 1 топливо при помощи насоса низкого давления 6 подается через фильтр 7 в головку насоса высокого давления 3. Насос имеет три плунжера малого диаметра, расположенные радиально по окружности через 1200. Три рабочих хода каждого плунжера за один оборот позволяют обеспечить незначительную нагрузку на вал привода с эксцентриковыми кулачками. Величина создаваемого давления регулируется клапаном, открытие которого регулируется при помощи электромагнита, управляемого при помощи электронного блока 16.

На режиме холостого хода давление достигает 40 – 50 МПа, а на режиме номинальной мощности и близких к нему – 100 – 200 МПа. Давление, создаваемое насосом, по трубопроводу высокого давления 5 передается в аккумулятор 9. Для уменьшения колебаний давления его объем рекомендуется более 100 см3. Аккумулятор 9 и форсунка 11 соединены при помощи трубопровода высокого давления. Полость распылителя заполнена топливом под давлением, которое создается в аккумуляторе 9. Дополнительно топливо под давлением поступает через впускное отверстие в камеру управления иглой форсунки.

Рис. 9.1. Схема системы питания дизельных двигателей Common Rail:

1 – топливный бак; 2 – сливная магистраль; 3 – ТНВД; 4 – регулятор давления; 5 – топливопровод высокого давления; 6 – топливоподкачивающий насос; 7 – фильтр; 8 – предохранительный клапан; 9 – гидроаккумулятор; 10 –датчик давления; 11 – электрогидравлическая форсунка; 12 – датчик педали

акселератора; 13 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 14 – датчик для измерения температуры; 15 – другие датчики; 16 – блок управления; 17 – другие исполнительные устройства

В настоящее время совместно с электромагнитным управлением иглой распылителя форсунки применяют пьезокварцевое управление. При подаче высокого напряжения на столбик пьезокварцевых пластин его длина изменяется (рис. П.7), что позволяет осуществлять несколько подъемов и посадок иглы форсунки за время подачи топлива в камеру сгорания.

Время срабатывания пьезоэлектрической форсунки – менее 0,00001с. В ней используется пакет из нескольких сотен миниатюрных кристаллов, встроенных в корпус форсунки. Пакет пьезометрических кристаллов передает усилие на иглу без трения. Повышение быстродействия дает возможность уменьшить интервал между последовательными впрысками и повысить управляемость процесса впрыска и сгорания топлива. Управление подачей топлива позволяет снизить расход топлива, шум двигателя и токсичность отработавших газов.

9.3. Формы дифференциальной характеристики впрыскивания

На рис. 9.2 показаны различные формы дифференциальных характеристик с управляемым процессом впрыска. Ступенчатую характеристику (рис. 9.2, а) можно получить, применяя форсунку с гидромеханическим управлением иглы. В корпусе форсунки имеются две пружины с различной жесткостью (рис. 9.3.) Форсунка имеет устройство, ограничивающее ход иглы в интервале 0 − 0,1 ( у1) и 0,1 − 0,3 мм ( у2). В первом интервале подъема иглы срабатывает одна пружина, а во втором – две [3].

Для получения двухфазной подачи топлива желательно применение электрогидравлического управления движением иглы (рис. 9.2,б). Для многофазных характеристик необходимы форсунки с электронным или пьезокварцевым управлением иглы (рис. 9.2, в и

9.2, г).

Рис. 9.2. Ступенчатые и многофазные дифференциальные характеристики впрыска топлива

Рис. 9.3. Форсунка механическая со ступенчатой характеристикой впрыска топлива: 1 – игла распылителя с удлиненным штоком;

2 – втулка с проточкой; 3 – проставка; 4, 7 – тарелки пружин; 5 – пружина; 6, 9 – регулировочные прокладки; 10 – корпус форсунки; 11 – штуцер

9.4.Устройство и принцип работы форсунки

сэлектромагнитным управлением

На рис. 9.4. приведена принципиальная схема форсунки с электрогидравлическим управлением иглы. Под действием пружины 2 якорь 3 находится в нижнем положении и конусом штока закрывает отсечное отверстие 4. Из аккумулятора 12 с постоянным давлением, например, 100 МПа топливо поступает в подводящий канал 10 форсунки и через впускной канал 11 в камеру управления 13. Давление топлива во всех полостях форсунки выравнивается.