Определение подачи топлива на участках подъема иглы

Номер участка подъема иглы	Подъем иглы, мм	µF, мм^2	Давление топлива, МПа	Подача топлива в мм^3 за 1 градус	Суммарная подача топлива, мм^3
	0,0	0,0		0,0	0,0
0-1	0,05	0,1		3,6	3,6
1-2	0,15	0,23		8,6	12,2
2-3	0,25	0,25		11,4	23,6
3-4	0,25	0,25			36,6
4-5	0,25	0,25			50,6
5-6	0,25	0,25			64,6
6-7	0,25	0,25			77.6
7-8	0,25	0,25			88.6
8-9	0,17	0,23		8,2	96.8
9-10	0,05	0,1		3,2
	0,0	0,0		0,0

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 V_ц. Построенная характеристика называется дифференциальной (рис. 4).

Условия впрыскивания определяются моментом подачи топлива на такте сжатия до ВМТ поршня, скоростью поступления топлива в цилиндр, динамикой струй и дисперсность (мелкостью) распыливания, а также областью камеры сгорания, куда поступает топливо [1]. Между этими условиями имеется связь, влияющая на экономичность и токсичность отработавших газов. При изменении одного из условий (при оптимизации показателей рабочего процесса дизеля) необходимо корректировать другие.

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.

Дифференциальная характеристика [2] представляет собой расход топлива, поданный из распылителя форсунки от времени или угла поворота валика насоса

Q_ф = dV_впр /dt, (5)

где dV_впр /dt ̶ скорость подачи топлива через распылитель форсунки.

Количество топлива за конкретный промежуток времени определяют по формуле

ΔV_i = Q_i· t_i, (6)

,

где ΔV ̶ подача топлива в мм³ за время t_i,, соответствующее одному градусу поворота вала насоса; µF_i ̶ эффективное проходное сечение распылителя при конкретном подъеме игры (рис. 1); ΔP _i ̶ средняя величина давления топлива в Н/м² перед сопловыми отверстиями на различных участках подъема иглы (рис. 3).

Рис. 4. Дифференциальная характеристика впрыска

По данной характеристике определяют количество топлива в мм³, поданного на любом участке подачи топлива (в зависимости от хода иглы).

Экономичность и токсичность двигателя в значительной степени зависит от формы дифференциальной характеристики впрыска. Применение форсунок с электронным управлением позволяет получать характеристики различной формы ̶ ступенчатой, многофазной. Ступенчатая характеристика применяется для снижения жесткости сгорания топлива. Под средней жесткостью понимают изменение давления за градус поворота коленчатого вала на участке резкого повышения давления. Считается, что повышение давления на один градус поворота коленчатого вала на 0,2 ÷ 0,5 МПа двигатель дизельный работает мягко, при повышении давления до 0,6 ÷ 0,9 МПа – жестко, а при повышении давления более 0,9 МПа – очень жестко.

В последнее время вместо механических пружин стали применять пьезокварцевые. При подаче высокого напряжения на столбик пьезокварцевых пластин его длина изменяется, что позволяет осуществлять несколько подъемов и посадок иглы форсунки за время подачи топлива в камеру сгорания.

Время срабатывания пьезоэлектрической форсунки – менее 0, 000001с. 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.

На рис. 5 показаны различные формы дифференциальных характеристик впрыска. Ступенчатую характеристику (рис. 5 а) можно получить с гидромеханическим управлением иглы. В корпусе форсунки имеются две пружины с различной жесткостью. Форсунка имеет устройство, ограничивающее ход иглы в интервале 0 ÷ 0,1 и 0, 0,3 мм. В первом интервале срабатывает одна пружина, а во втором – две.

Для получения двухфазной подачи топлива желательно применение электрогидравлическое управление движением иглы (рис 5 б). Для многофазных характеристик необходимы пьезоэлектрические форсунки (рис.5 в и 5 г).

Энергию топлива в виде давления накапливают в аккумуляторе, который соединяется с форсунками при помощи топливопроводов высокого давления. В аккумуляторе поддерживается постоянное давление, например 150 МПа. При открытии иглы распылителя форсунки (например, при помощи электромагнита) необходимая порция распыленного топлива подается в камеру сгорания.

Главным недостатком аккумуляторных систем является то, что при зависании (защемлении) иглы или выходе из строя электромагнитного клапана распылитель становится открытым и подача топлива становится неуправляемой. В цилиндр поступает большое количество топлива, частота вращения двигателя резко увеличивается, что может привести к аварийной ситуации.

Рис. 5. Ступенчатые и многофазовые дифференциальные

Дата добавления: 2017-02-01