на мобилу / Билеты

Разрывы сплошности в линии высокого давления и их влияние на процесс подачи в дизелях.

При отсечке подачи в ТПА непосредственного действия возникают интенсивные волновые процессы в линии низкого давления. Пульсации давления в ней достигают 10 МПа, происходит разогрев топлива, особенно при малых gц. Кроме отсечки имеются и более слабые источники возмущений: действие поршневого подкачивающего насоса; выталкивание топлива через впускные окна в начале движения плунжера. Волновые явления могут нарушать наполнение надплунжерного пространства. Пары топлива и воздух, выделяющийся при разрыве потока, способствуют кавитационному изнашиванию деталей ТНВД. Для устранения этих явлений разделяют впускную и отсечную полости, применяют поршневые демпферы, дроссели и клапаны, увеличивают объем полостей и т.д.

Билет №14

1. вопрос. Остаточное и начальное давления в топливной системе дизеля; их рациональная величина; конструктивные мероприятия по обеспечению этих давлений.

Остаточное давление – давление в ЛВД после окончания процесса впрыскивания. В традиционных схемах Рнач < Рост, значения которых мало отличаются. Однако, существуют системы, в которых величины этих давлений могут существенно отличаться. Рациональное значение Рост следует определять из того, что чем больше величина Рост, тем с большим давлением можно осуществить впрыск в следующий цикл, однако, не должно происходить подвпрыскивания. Один из способов управления – подбор высоты разгружающего пояска клапана. При увеличении высоты пояска – давление уменьшается. Для борьбы с подвпрыскиванием есть различные варианты: установка реверсивного клапана, клапаны-корректоры, жиклер в клапане, оптимизация размеров нагнетательного клапана.

Воздействие газовой фазы на ТП, в основном отрицательное. Коэффициент сжимаемости газа в адиабатном процессе р=-(кР)-1, те. на четыре прядка выше, чем у жидкого топ-ива. Поэтому даже небольшое газосодержание зрительно увеличивает сжимаемость смеси и снижает скорость звука - см. (4.5). Газосодержание усиливает нежелательную зависимость от частоты вращения дизеля; увеличивает потерянную на сжатие долю активного хода плунжера, в результате уменьшает запас производительности ТНВД, средн. давл впрыска; увеличивает нестабильность подачи; Увеличивает крутизну переднего фронта характеристики впрыскивания, что сегодня нежелательно.

Газовая фаза остается нерастворенной до следующего цикла подачи, и при Рост>0,1 МПа - наблюдается гистерезис двухфазного состояния топлива (рис. 4.5).

4) Вязкостные эффекты обеспечивают возможность функц-я прецизионных пар. Трение в микронных зазорах создает сопротивление движению элементов ТПА. + гидродинамическое сопротивл. трубопроводов. Но в современной ТПА интенсивного впрыскивания среднеоборотных и быстроходных дизелей, где развиваются скорости движения топлива до 100...140 м/с, этот вопрос стал актуален. Если влияние гидродинамического трения существенно, то давление над плунжером и нагрузки на привод ТНВД увеличиваются, а Рвпр уменьшается (рис. 4.6). Небольшим положительным влиянием сопротивления трубопровода можно считать уменьшение вероятности подвпрыскивания и формирование более пологого переднего фронта характеристики впрыскивания.

Количественные оценки в литературе по ТПА заимствованы из гидравлики для стационарного течения в бесконечно длинных трубопроводах например, наиболее популярные законы Пуазейля и Блазиуса.

трубах и ТПА. Важнейшее отличие - гидродинамическая нестационарность, поэтому и отличия в л многократные.

Билет №16

1. вопрос. Влияние податливости привода ТНВД, полостей и нагнетательного трубопровода на процесс подачи топлива в дизелях. Способы снижения ее влияния.

Податливость деталей ТПА, и в частности ЛВД, оказывают на ТП точно такое же влияние, как и сжимаемость топлива. Это обусловлено как единством физической природы явлений - аккумулированием энергии при сжатии топлива, - так и неразрывностью условий возникновения. Действительно, сжимаемость топлива проявляется, когда мы повышаем давление в какой-либо полости, одновременно ее деформируя. Прямые опыты и точные расчеты свидетельствуют о значительных деформациях элементов ЛВД, в частности, корпусов ТНВД и форсунок, прецизионных пар. В результате деформации увеличиваются объемы полостей, требуя дополнительного расхода топлива на их заполнение, увеличиваются утечки в результате роста зазоров в прецизионных парах, могут раскрываться герметизирующие стыки, выдавливаться и разрушаться прокладки. По этой причине важнейшие детали ТПА чаще рассчитывают и проектируют не по условиям прочности, а по условиям допустимой податливости. Расчет их деформируемого состояния ведется с использованием конечно-элементных методик и программ. Основная проблема их применения - неопределенность специфических для ТПА ГУ. В качестве простого примера учета деформации ЛВД обычно приводят поправку Ротрока для нагнетательного трубопровода, полученную с использованием формулы Ляме

трубопровода выполняют большей внутреннего диаметра. Для современных трубопроводов поправка на деформацию трубопровода обычно составляет 2-6% от βтопл.

2. вопрос. Конструкция нормальных закрытых форсунок.

Игла запирает по конусу и в сопряжении с распылителем по прецизионной поверхности герметизирует карман по линии высокого давления. Длиноосный распылитель, +:

-прецизионная пара удалена от КС – меньше тепл. нагр.

-оклаждающее влияние топлива.

Нормальная закрытая форсунка старого поколения: 1 - регулировочный винт; 2 - контрольный фильтр; 3 - ориентирующий форсунку штифт; 4 - штанга; 5 - ориентирующий распылитель штифт.

Просочившееся по цилиндрической поверхности иглы топливо обеспечивает ее смазывание, отвод теплоты и создает ванну дин пружины. Это предохраняет последнюю от коррозии и на 20...25% уменьшает динамические напряжения в витках, поэтому сливной штуцер располагают в верхней части форсунки. Регулировку давления начала впрыскивания осуществляют с помощью винта. Подъем иглы в форсунках различных дизелей -0.2...1,3 мм и всегда ограничивается упором.

Для увеличения кпд:

-Стремятся уменьшить d контакта => подрезают иглу – растет проходная площадь при том же подъеме.

-Или увеличивают d контакта.

В процессе работы d контакта растет => уменьшается нагрузка пружины. (dv – d1) – растет, Ppr – нужно уменшьшить, тк

A=const.

A PPR dv2 d12 4

Билет №17 1. вопрос. Процедура расчета подачи в гидродинамическом методе расчета

Уравнение движения одномерного, нестационарного движения вязкой сжимаемой жидкости (течение в нагнетательном трубопроводе)

Следствие отсюда: Ux U0 1a (Fx Wx ) Решение с учётом диссипации:

Уравнение граничных условий у насоса:

P(t t) P(t) ft t ; ft -производная

Pt t Pt ft t t

Одношаговый метод с весовыми коэф-ми (ОМВК)

0.25 0.33

2.вопрос. Насос-форсунки: конструкции и схемы. Сравнение свойств разделенных и неразделенных топливных систем дизелей

Суть – в одном корпусе и ТНВД и форсунка, установленном в головке на место форсунки. Для высокооборотных Д. – отсутствует нагнетательный клапан, в судовых – всё на месте, это связано с размерами ЛВД и стремлением получить повышенные Рвпр. Схемы: 1)General Motors - импульсное догружение иглы: После закрытия впускного окна осущ-ся предварительное сжатие топлива, причём оно поступает как под, так и над иглой => существенно увеличиваем Рвпр, особенно на частичных скоростных и нагрухочных режимах.

2) Cummins сделала впрыск газотопливной эмульсии. Один прецезионный эл-т за плунжер и за иглу. Плунжер поднялся – в топливо понеслось в подплунжерную полость куда ранее попали газы из цлиндра, потом н опускается и смесь выпрыскивается. Дозирование – ихменением давления подкачки. +: обеспечивает мелкий распыл и хорошую экономичность.

Особенность сжатия 2-х фазной среды: впрыск с пологой (почти ступенька) хар-ка (важно для снижения шума, NOx, нагрузок в Д). - :отсутствует управление УОВТ, долгий впрыск, на малых частотах мало Рвпр.

Электроуправляемые - первая стадия электронного управления (ниже уже они)

3)Detroit Diezel: плунжер работает в форсунку и в канал, перекрываемый клапаном. Когда клапан закрывает канал – впрыск. Момент включения клапана позволяет решулировать цикловую подачу, УОВ. Наполнение канала также и через клапан, это препятствует избежать разряжения => нагнетательного клапана. Можно отключать цил-ы, 2-х фазный впрыск.

Основной «-» от простых форсунок – наличие быстродействующего клапана управления. В высокооборотном Д он должен срабатываь туда-сюду не более 0,1-0,2мс. Это возможно только при малых массах, усилии магнита более 250Н и гидравлической разгруженности клапана (Ртопл действует в обе стороны)

Достоинства: повышение давления впрыскивания за счет минимизации объемов сжимаемого топлива, отсутствие подвпрыскивания, уменьшение номенклатуры деталей, резкая отсечка подачи, меньшее закоксовывание и больший ресурс распылителя, меньшие затраты мощности, отсутствие необходимости в нагнетательном клапане, снижение запаздывания впрыскивания относительно нагнетания плунжера (что уменьшает разброс УОВТ по частотам вращения и уменьшает потребный диапазон его регулирования),

обеспечивают относительно более пологий передний фронт подачи (соответствует экологическим требованиям).

рис.: насос-форсунка обеспечивает более пологий передний фронт и более резкий задний. Отсюда: снижение жесткости сгорания, шумности, выбросов МОХ, получению крупных капель в конце впрыскивания, снижению сажеобразования. Налицо интенсификация подачи.

Недостатки: усложненные условия компоновки головки увеличенный диаметр форсуночной части, большее снижение давления впрыскивания на частичных режимах работы, усложненные и менее точные условия регулировки равномерности подачи по цилиндрам, усложнение привода реек и специального привода автоматического регулятора.

Сегодня насос-форсунки используются в дизелях с диаметром цилиндра 67...300 мм. Использование электронного управления => число достоинств выросло, а недостатков - уменьшилось: лунжерная

пара максимально упростилась, исчез механизм поворота плунжера, реечные тяги и индивидуальный автоматический регулятор, отпала необходимость выравнивания подачи по цилиндрам при регулировке, повысились экономичность, надежность пуска, снизилась эмиссия ВВ. Несомненно, что их значение в ближайшие 10.. .20 лет будет возрастать.