на мобилу / Б10
.pdf
Билет №10
1. вопрос. Понятие о волновом процессе в нагнетательном трубопроводе.
Продолжительность подачи соизмерима со временем пробега волны давления по нагнетательному трубопроводу. Напрямую это обусловливает задержку начала впрыскивания (рис. 4.3). При повышении частоты вращения вала ТНВД эта задержка в угловой мере растёт. Оптимальный УОВТ с ростом частоты должен увеличиваться, а действительный – уменьшается. Это поясняет, насколько несовершенна ТПА без регулирования УОВТ.
Волновые процессы продолжаются после окончания подачи (рис. 4.3). Это уже не представляет практического интереса, исключая случай, когда положительная волна (обычно первая после закрытия форсунки) превышает некие критические по амплитуде и продолжительности значения. В таком случае игла форсунки успевает вторично подняться и осуществить подвпрыскивание. Оно характерно несвоевременностью и низким качеством распыливания: мало давление в кармане распылителя, а небольшой поъём иглы делает Pвпр ещё меньшим. Впрыснутое топливо в виде крупных капель остаётся вблизи форсунки в бедной кислородом области. Результатом является перерасход топлива, дымность, закоксовывание распылителей.
Подвпрыскивание обычно вредно на всех режимах работы ТПА. Для успешной борьбы с ним важно понимать его происходждение. Генератором той самой нежелательной волны является гидроудар в штуцере ТНВД после отсечки подачи, возникающей при посадке клапана на седло: при этом возникает останогвка обратного потока топлива из трубопровода.
Исключить подвпрыскивание можно правильным выбором конструктивных и режимных параметров ТПА – мат. моделирование и компьюторная оптимизация ТП. Все
специальные конструктивные решения либо сглаживают гидроудар, либо понижают амплитуду волны снижением Pост (увеличении разгрузки ЛВД).
Описание волнового процесса неразрывно связано с понятием и оценкой скорости звука. Исходим из определения α∞ в бесконечной среде: α∞=√(dP/dρ)S=const=√(1/βρ).
Волны сжатия и расширения отражаются от концевых объёмов трубопровода. Интерференция прямых и отражённых волн обусловливает сложный закон изменения давления в каждой точке трубопровода. Именно в этом – изменении характеристики и параметров впрыскивания – состоит главная причина обязательности учета волновых процессов в расчёте ТП.
Сказанное делает понятным ещё одно частное, но интересное проявление волновых явлений в ЛВД. Можно заметить, что на рис. 4.3 амплитуда давления в начале трубопровода ниже, чем в конце. Это противоречит концепции гидравлического сопротивления трубопровода. Есть две причины всплеска давления у форсунки. Первая по значимости – эффект отражения волны от концевого объёма.
Вторая причина кроется в росте скорости звука при увеличении давления.
2. вопрос. ТНВД распределительного типа: конструкции, параметры, преимущества и недостатки.
Обычно 25-40% стоимости топливных систем составляют прецизионные детали. Поэтому понятно стремление к их сокращению. В ТНВД распред. типа используют одну плунжерную пару для обслуживания от двух до восьми цилиндров. Функцию распределительного элемента выполняет тот же плунжер.
Конструкции распред. насосов разнообразны и определяются в основном схемами привода плунжера, распределения и регулирования.
Распределит. насосы VE фирмы R. Bosch. Одноплунжерные ТНВД с приводом от торцевой кулачковой шайбы типа VE начали производиться фирмой с 1976г. ТНВД VE могут обслуживать дизели с i=2, 4, 6, цилиндровой мощностью до 25 кВт, n=до 5000 об/мин, gЦ до 100 мм3, давоением нагнетания до 90 МПа. Возможная комплектация: d плунжера 8…12 мм, ход 1,5…4 мм.
На приводном валу размещён роторно-лопастной ТПН. Кулачковая шайба при вращении катится по роликам обоймы. Она допускает разворот вокруг своей оси за поводок автоматом регулирования УОВП. При изменении давления подкачки от 0,27 до 0,8 МПа ход гидропоршня достигает 9,4 мм, что обеспечивает изменение УОВТ до 12 град. по валу ТНВД.
Регулирование цикловой подачи осуществляется перемещением муфты. В традиционной версии ТНВД она управляется механич. автоматическим регулятором. Через распределитель топливо подаётся к нагнетательному клапану в штуцере. Эл.магнитный клапан разрешает или прекращает работу дизеля путём перекрытия канала наполнения плунжерной полости. Фазы работы ТНВД проясняет рис. 2.37.
а – наполнение; б – начало сжатия; в – нагнетание; г – начало отсечки; д – разгрузка трубопровода через плунжер; е – стабилизация давления;
Модификация насосов VE с электронным управлением. Эл. управление в ТНВД VE
осущ-сяболее просто из-за наличия встроенного автомата УОВТ и меньших перестановочных усилий (рис. 2.38). По прежнему активный ход плунжера 4 регулируется муфтой 6, но она перемещается эксцентриком на валу поворотного пропорционального эл.магнита 2 на угол до 60°. Его поворот контролируется датчиком 1, а клапан разрешения работы 3 питается от блока управления. Эл.управление введено и в регулятор УОВТ. Теперь давление в гидроцилиндре обусловливается скважностью открытия электроклапана 5 (отношением времени цикла его работы к времени его открытия).
Роторные механические ТНВД реализуют конструктивную схему на рис. 2.41. Соосный с приводным валом ротор 2 заключает в себе противоположно движущиеся плунжеры 4, сходящиеся за счёт набегания их роликов 3 на радиальные выступы кружающей ротор фигурной шайбы 1. При расхождении плунжеров плунжерная полость каналами 5 сообщена с ЛНД, при схождении – через распределитель 6 и каналы 7 – с одной из форсунок.
Система EPIC фирмы Lucas с роторным ТНВД – наиболее совершенная, сложная и оригинальная система с эл.управлением. Применяется на легковых автомобилях, микроавтобусах и вседорожниках с i=3, 4, 6 и рабочим объёмом одного ц. не менее 0,75 л.
Система управления собирает информация от датчиков давления наддува, темп. воздуха, темп. охл. жидкости, частоты и положения коленчатого вала, положения педали акселератора, педали торможения, положения канала рециркуляции, скорости автомобиля, ходы иглы, встроенных в ТНВД датчиков положения регулирующих элементов подачи и кулачковой шайбы, температуры топлива, частоты вала и положения вала ТНВД.
САУ выполняет следующие действия:
● управление УОВТ: он оптимизируется в зависимости от различных условий работы и записывается в память. УОВТ и частота холостого хода плавно повышаются при снижении температуры охлаждающей жидкости. Управление УОВТ влияет на эмиссию ВВ и надёжность пуска.
●адаптивное управление подачей по цилиндрам в соответствии с неравномерностью допусков, износом цилиндров и ТПА.
●управление наддувом для снижения выбросов ВВ (вредные вещества) осущ-ся по трём каналам: изменением геометрии проточной части, управлением клапаном байпаса охладителя, регулированием рециркуляцией ОГ.
●управление рециркуляцией ОГ в функции частоты вращения вала, температуры и нагрузки дизеля при темп. охл. жидкости 60…110С° и n<3500 об/мин.
●обеспечение быстрого бездымного разгона автомобиля за счёт высоких переходных характеристик ТНВД и сложного алгоритма управления, допускающего кратковременный форсаж дизеля.
●предпусковая подготовка и прогрев после пуска при повышенной частоте вала. Чем выше тепмпература воздуха, тем меньше пусковая подача.
●круиз-контроль.
●самодиагностика САУ и контроль показателей периферийных устройств, контрольные лампы на щитке по серьёзным неисправностям и диагностический разъём для работы с электронными мотор-тестерами
Для высокооборотных дизелей с различными КС системы EPIC выпускаются в двух основных модификациях. Для дизелей с открытой камерой – EPIC-80 – имеет диаметр кулачковой шайбы 80 мм, 4 плунжера, обеспечивает PmaxВПР=95 Мпа. Для предкамерных дизелей EPIC – 70 характеризуется соответственно: 70 мм, 2 плунжера, 35 МПа.
Роторные насосы PCF и DS фирмы Stsnsdyne. Система дозирования топлива дросселированием заменена ограничением полного хода плунжеров. Расхождение плунжеров 1 (рис. 2.53) при всасывании ограничивается скобой 2. Регулирование подачи осуществляется перемещением скобы отн-но плунжеров и использованием скосов на контактирующих пов-тях этих деталей. Скоба перемещается под действием штока 5 или возвратно пружиной 4. Перемещение штока обеспечивается взаимодействием кулачковых профилей поворотного вала 9 с неповоротным, но перемещаемым вдоль оси кулачком 8.
Рис. 2.53. Механизм регулирования цикловой подачи: 1 – плунжер; 2 – ограничительная скоба; 3 – скосы; 4 – возвратная пружина; 5 – шток; 6 – толкатель; 7 – упорный подшипник; 8 – торцовый кулачок; 9 – поворотный регулирующий вал; 10 – приводной вал.
Общие черты распределительных ТНВД. Смазывание большинства современных ТНВД осуществляют топливом. Во всех современных ТНВД УОВТ. Их ресурс достигает 10 000 ч., они обеспечивают работу дизеля с агрегатной мощностью 1000 кВт и более. Последние образцы обеспечивают давление впрыскивания до 140…160 МПа. Эти насосы могут устанавливаться на двигателе в любом пространственном положении. Их размеры в 2 раза меньше, чем размеры многоплунжерных насосов, и на 30% меньше их масса. Они более технологичны, несмотря на собственную сложность, до недавнего времени имели меньшую стоимость и были проще в эксплуатации. Кроме того, они обеспечивают лучшую равномерность подачи топлива по цилиндрам в сравнении с многосекционными ТНВД.
Вместе с тем распред. ТНВД присущи недостатки: меньший ресурс, большая сложность и необходимость спец. оборудования, увеличенные гидравлические потери в линии нагнетания.