4900

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов

профиль – Автомобильный сервис

Воронеж 2016

УДК 629.331

Новиков, А. И. Конструкция и основы расчета энергетических установок [Эл. ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль – Автомобильный сервис / А. И. Новиков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воро-

неж, 2016. –44с.

Рецензент: зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Конструкция и основы расчета энергетических установок» (индекс по учебному плану – Б1.В.ОД.16) относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин основной образовательной программы направления подготовки 23.03.03– Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (уровень бакалавриата) в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации 14.12.2015 №1470, и учебным планом направления, утвержденным ректором ВГЛТУ.

Основной целью изучения дисциплины является получение студентами знаний и навыков, позволяющих свободно владеть комплексом эксплуатацион- но-технических требований, предъявляемых к конструкции, рабочим процессам современных энергетических установок (ЭУ) транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования (ТиТТМО).

Лабораторныеработы студентов, предусмотренные учебным планом в объеме 0,5 зачѐтных единиц (18 академических часов), способствует развитию следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:

–способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);

–готовностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технических и технологических проблем эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов (ОПК-3);

–способностью разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК-8).

Лабораторная работа № 1

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. СВЯЗЬ МЕЖДУ ОТДЕЛЬНЫМИ УЗЛАМИ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ

(трудоѐмкость – 2 часа)

1. Цель работы

Усвоить устройство топливных систем современных энергетических установок с воспламенением от сжатия.

2. Приборы и оборудование

Аккумуляторная топливная система с электромагнитным устройством управления, установленным перед форсункой (автор - доц. Филин А.Н.)

3. Теоретический материал для домашнего изучения

Когда электрический ток не подаѐтся на устройство управления форсункой, впускной клапан этого устройства закрыт, а сливной открыт. Подыгольная камера форсунки сообщена со топливным со сливом,поэтому игла прижата пружиной к запирающему конусу распылителя. Впрыскивание топлива не про-

1– топливный бак; 2– топливный насос низкого давления; 3 –фильтр тонкой очистки; 4 – топливный насос высокого давления; 5 – аккумулятор; 6 – устройство управления; 7 –форсунка с пружинным запиранием

Рисунок 1 – Схема аккумуляторной топливной системы (ТС) с электромагнитным устройством управления, установленным перед форсункой (автор -

доц. Филин А. Н.)

исходит.

Когдаток поступает в обмотку электромагнита устройства управления, сила электромагнита становится больше силы пружины устройства управления. Сливной клапан закрывается, впускной открывается. Подыгольная камера соединена с топливным аккумулятором. Давление под иглой резко возрастает. Игла преодолевая силу пружины, поднимается. Начинается впрыск топлива.

После того, как в цилиндр подано количество топлива, необходимое для поддержания заданного режима, электрический ток перестает поступать в электромагнит. Впускной клапан закрывается, сливной открывается. Давление под иглой уменьшается, игла под действие пружины опускается на запирающий конус. Впрыскивание топлива прекращается.

9 5

6

4

7

3

2

8 1

1 – бак топливный; 2 – фильтр тонкой очистки топ;3– топливный насос низкого давления;4 – топливный насос высокого давления5 – аккумулятор; 6 – регулятор давления; 7 –электрогидравлическая форсунка; 8 – электронный блок управления

Рисунок 2–Схема работы электрогидравлической форсунки системы

CommonRail

а)б)в)

1, 8,10 –дроссель; 2,3 – обмотка; 4 – клапан; 5 – управляющая камера; 6 – игла; 7 – сопловое отверстие; 9 – канал; 11 – игла

Рисунок 3 –Схема работы электрогидравлической форсунки системы CommonRail

Перед подачей тока в обмотку 2 электромагнита клапана 4 закрыт. Топливо под одинаковым давлением действует сверху на плунжер мультипликатора, а снизу – на дифференциальную площадку иглы, поэтому игла прижимается к запирающему конусу корпуса распылителя. Впрыскивание топлива не происходит. При подаче тока якорь 3 приподнимает клапан 4. Топливо сливается из управляющей камеры 5 через дроссель 10. Давление над иглой медленно падает. Игла 6поднимается, топливо через сопловые отверстия 7 впрыскивается в цилиндр. В конце подачи топлива ток перестает поступать в обмотку 3. Через дроссель 10 топливо заполнят управляющую камеру. Дроссель препятствует поступлению топлива поэтому давление в гидрозапорной камере медленно растет. Игла 6 опускается, впрыскивание прекращается.

На протяжении всего процесса впрыскивания топливо течет из аккумулятора через дроссели на слив при огромном перепаде давления. Это приводит к повышенному расходу топлива и неоправданным потерям мощности на ТНВД. ТС должно содержать охладитель топлива. Сложность и низкая надежность. Изменение характерного диаметра посадочного шарика при его смятии и износе приводит к гидравлической неуравновешенности4 сливного клапана и потере герметичности узла.

а) б)

а) - схема движения иглы до промежуточного упора;б) - схема стабильной высоты подъѐма иглы форсунки

Рисунок 6 –Работа форсунки при подаче запальных доз топлива При подачах, соответствующих режимах работы холостого хода до номи-

нального, игла преодолевает усилие пружины и подвижной упор перемещается вверх на максимальную величину хода иглы Yи. max.

Когда подачи топлива соответствуют запальным дозам, игла не в силах преодолеть усилие пружины форсунки. Подвижный упор остается неподвижным.

в)

Для аккумуляторных топливных системах опасно зависание иглы форсунки – топливо из аккумулятора перестает перетекать в цилиндра. Возможен гидроудар. Чтобы исключить аварию дизеля при зависании иглы форсунки фирма BOSH устанавливает клапаны-жиклеры. Когда игла зависает, продолжительность подачи топлива через клапан-жиклер увеличивается. Клапан садится в седло и прекращает подачу топлива к неисправной форсунки.

Форсунки топливной системы VoronezhRailне нуждаются в устройствах безопасности за счет того что: золотниковая уплотняющая часть иглы вынесена в корпус форсунки (тепловые деформации золотниковой части распылителя незначительны); Специальная гильза, служащая для уменьшения утечек топлива через распылитель, свободно располагается в корпусе форсунки. Монтажные деформации корпуса распылителя не передаются на нее. Небольшая высота гильзы и значительный претензионный зазор исключают зависание иглы под действием рабочего давления топлива; Направляющая часть иглы установлена в серийном корпусе распылителя гарантированным зазором и срезано с трех сторон, защемление абразивных частиц в такой паре трения невозможен.

Рисунок 8– Две линии высокого давления современной топливнойсистемы, каждая из которых содержит индивидуальный ТНВД с микропроцессорным управлением, короткий (100... 120 мм) топливопровод высокого давления и форсунку

Недостатки насос-форсунок: усложненные условия компоновки головки, увеличенный диаметр форсуночной части, большее снижение давления впры-