Лекция 7. 12.11.14.

1.5.Функции нк.

НК предназначен для разобщения полости плунжера от полости штуцера и ТВД с целью поддержания необходимой величины p_о, а также эффективного воздействия на скоростную характеристику ЦПТ за счёт изменения формы и размеров.

Рис.15.

а- закрытое положение; а- без дополнительной лыски на разгр. пояске НК;

б- положение нагнетания. б- с доп. лыской на разгр. пояске НК.

1- корпус НК 1- седло НК;

2- пружина НК; 2- разгрузочный поясок НК;

3- запирающий конус НК; 3- кольцевая канавка;

4- седло конуса; 4-ПРОДОЛЬНЫЙ ПАЗ;

5- направляющая втулка НК. 5- направляющая НК;

6- дополнительная лыска.

Рис.15а.

При посадке нагнетательного клапана разгрузочный поясок сначала разъединяет топливопровод с надплунжерным пространством, а затем, при дальнейшем опускании, увеличивает объем внутренних полостей линии высокого давления. В результате резко заканчивается впрыскивание топлива в камеру сгорания и уменьшается возможность его подтекания через распыливающее устройство.При посадке нагнетательного клапана разгрузочный поясок сначала разъединяет топливопровод с надплунжерным пространством, а затем, при дальнейшем опускании, увеличивает объем внутренних полостей линии высокого давления. В результате резко заканчивается впрыскивание топлива в камеру сгорания и уменьшается возможность его подтекания через распыливающее устройство.

Рис.15 б.

Вывод. За счёт НК можно:

1. формировать волну подачи;

2. получать ступенчатый закон подачи топлива;

3. ликвидировать подвпрыск;

4. воздействовать на обратную(отражённую) волну давления;

5. повысить стабильность работы ТПА;

6. УМЕНЬШИТЬ ВЕРОЯТНОСТЬ ПРОПУСКА ПОДАЧ НА МАЛЫХ ОБОРОТАХ;

7. изменять угол опережения впрыска;

8. улучшать экономические показатели дизеля;

9. в некоторых случаях (специальная конструкция, рис. 15в) корректировать ЦПТ для формирования потребной скоростной характеристики.

Скорректировать скоростную характеристику ЦПТ можно либо за счёт некоторого увеличения количества подаваемого топлива на малых оборотах (Рис.15г, кривая 1), либо за счёт уменьшения подаваемого топлива на больших оборотах (Рис.15г, кривая 2).

Рис.15 в.

Рис.15г. Скоростная характеристика ЦПТ.

Рис. 16.

Рис. 17.

1.6.Форсунки дизелей.

1.6.1. Гидродинамические характеристики форсунок.

вий её работы.

1.6.1.1.Открытая форсунка.

топлива.

Графически – это парабола, искажённая зависимостью µ_ф =f(Re).

няют.

Рис. 18.

Лекция 10. (продолж. 1.6.1. Гидродинамические

характеристики форсунок).

26.03.12.

1.6.1.2. Закрытая форсунка с запорной иглой.

Нормальные закрытые форсунки (форсунки с запирающей иглой) наиболее широко применяются. Характер изменения зависимости р _ф = f(Q_Ф) обусловливается наличием двух дросселирующих сечений: «к» (при малых Q_Ф и х_и ) и «с» (при больших Q_Ф) (рис. 10б) и кривая изменения р _ф асимптотически приближается к кривой изменения р _в .

При подъёме иглы форсунки до упора (х_иmax ) площади дросселирующих сечений не зависят от режима её работы, т.е. от давления – характеристика закрытой форсунки эквивалентна характеристике открытой форсунки. Упор иглы обычно устанавливают в зоне III характеристик и, где отличие ветвей р _ф и р^! _ф незначительно( Рис.21).

Несмотря на то, что впрыскивание при малых Q_Ф возможно только при высоких давлениях р _ф топлива в кармане распылителя, давление р _в в предсопловом канале, определяющее скорость истечения из распыливающих отверстий и качество распыливания, ненамного выше р _ц ( недостаток открытой форсунки). В связи с этим характеристики нормальной форсунки подбирают т.о., чтобы свести к min время её работы на участках I,II.

Вид гидравлической характеристики определяется рядом конструктивных и регулировочных параметров форсунки. При изменении затяжки пружины меняется давление начала впрыскивания и участок характеристики, соответствующий малым Q_Ф. Увеличение жёсткости пружины приводит к необходимости повысить давление р _ф для подъёма иглы на ту же величину и обеспечения того же Q_Ф (рис.20 а,б).

В определённой мере аналогично влияние отношения d₁ / d₀ (Рис.19), т.к. Рис.19

Площадь дифференциальной площадки иглы

С уменьшением площади сечения распылителя увеличивается дросселирование топлива, сокращаются зоны I и II гидравлической характеристики (Рис.21, Рис.20,в). Особенность характеристики закрытой форсунки с запорной иглой: давление конца впрыска меньше давления начала, т.к. под конусом иглы давления топлива равны соответственно р _в и р _ц (р _в > р _ц ). Для более точного описания работы форсунки используют гидродинамическую модель течения между запирающими конусами, а также динамическую гидравлическую характеристику форсунки или проводят динамический расчёт всей ТС. Уточнённый расчёт течения у конусов показывает, что вид гидравлической характеристики существенно зависит также от разности углов Δα конусов

иглы и седла распылителя (Рис.20,г).

Новые форсунки имеют обычно Δα= 0,5…1,5°, что обеспечивает быструю посадку иглы без сильного удара о седло и надёжное уплотнение.

В форсунках с запирающей иглой возможны неустойчивые режимы работы. Например, режим работы, соответствующий точке А на характеристике нормальной форсунки (Рис.21). Допустим, что в результате случайного

характеристики (Рис.21) работа форсунки происходит следующим образом: игла, поднявшись до значения А¹, не останавливается, а из- за нахождения на неустойчивой ветви характеристики поднимается дальше. Подача топлива достигает Q_Ф.кр. , но в результате инерционности иглы рабочая точка продолжает смещаться вправо по зоне III характеристики. Но длительная работа здесь невозможна из- за недостаточности топлива, и игла опускается, быстро проходит зону II и из- за инерционности - зону I, впрыскивание прекращается. Через некоторое время ТНВД ликвидирует недостаток топлива, давление его увеличивается выше р_фо, и цикл повторяется. Такое впрыскивание называют дробящим. При этом колебательное движение иглы не обязательно должно сопровождаться её посадкой на конус. Наличие дробящего впрыскивания является интегральным показателем исправности форсунок.

Дробящее впрыскивание возможно при работе дизеля на низких скоростных режимах, однако способность к нему у форсунок изменяется в зависимости от конструктивных и регулировочных параметров, в частности, она снижается у БУ форсунок в результате изнашивания запирающих конусов и уменьшения Δα (см. рис. 20,г).

Лекция 8. 19.11.14

Неустойчивые режимы работы наблюдаются также у штифтовых форсунок (Рис.25).

Аналитическая запись гидродинамической характеристики закрытой форсунки с запорной иглой:

Рис.20.

Рис.20 Влияние на гидродинамическую характеристику закрытой форсунки с запорной иглой изменения её конструктивных и регулировочных параметров:

Рис.21 Гидродинамическая характеристика закрытой форсунки с запорной иглой.

1.6.1.3. Штифтовая форсунка.

В штифтовых форсунках впрыскивание топлива происходит через сопловой канал 2, в котором с малым зазором двигается фасонный штифт иглы 1 (Рис.22). Обычно используют распылители с цилиндрическими и двухконусными штифтами, у которых

2α =4…60° (Рис.22,б).

Рис.22,а, б, в. Распылители штифтовых форсунок:

а б в

Рис.22ⁱ. Схема работы штифтового распылителя.

Наличие и положение штифта определяет геометрию распыленной струи топлива и гидравлические свойства распылителя. Используя систему уравнений по сечениям фасонной части штифта, получим аналитическое выражение характеристики штифтовой форсунки:

где эквивалентное эффективное сечение распылителя

Т.о., эквивалентное сечение определяется наименьшим из трёх последовательно расположенных сечений: на средних и больших подъёмах иглы - результирующим сечением штифта μ_шf_ш ( Рис.23).

Рис.23. Схема для определения результирующего сечения штифта μ_шf_ш при подъёме иглы.

Изменение μ_шf_ш по мере подъёма иглы происходит по сложному закону (Рис.24.) в зависимости от величины и соотношения μ₂f₂ и

μ ₃f₃. В соответствии с положениями I…V штифта изменяется характер гидравлической характеристики штифтовой форсунки (Рис.25).

Рис.24. Изменение μ_шf_ш при подъёме иглы.

Изменением углов верхнего и нижнего конусов штифта и расположением конуса в теле распылителя выше штифтового канала можно влиять на вид характеристики форсунки, приспосабливая её к работе дизеля. Введение упора иглы, как и в случае закрытой форсунки с запорной иглой, приводит к переходу на характеристику открытой форсунки.

Рис.25. Гидродинамическая характеристика штифтовой форсунки

(x_и = x_иmax – упор иглы).

Рис.4,в) имеется боковое отверстие 3, которое обеспечивает более тонкое распыливание топлива.

1.6.2. Тепловая защита форсунок.

мальный диаметр d₁ (рис.26,а) распылителей доведён сейчас до 9,5 мм. Используют запрессованные в тело ГБЦ защитные колпачки- экраны. Они снижают t_р на 25…40°С, а их эффективность возрастает при установке вблизи его носка теплоизолирующей прокладки, препятствующей циркуляции горячих газов в зазоре между цилиндрическими поверхностями. Уменьшение зазора δ при установке форсунки в своём гнезде существенно снижает теплоотдачу в распылитель и его температуру (рис.26,б).

Рис. 26. Зависимость t_р от торцевого экранирования и радиального зазора (d₁ S₁ – диаметр и площадь отверстия экрана, S_1полн.=152мм²).