2.2 Выбор топливоподкачивающего электронасоса , определение его передаточной функции и обоснование выбора

Топливоподкачивающие насосы , устанавливаемые на карбюраторных двигателях , подразделяются на насосы с механическим и электрическим приводом . Недостатками диафрагменных насосов с механическим приводом является необходимость установки насоса на двигателе , что затрудняет приведение в действие насоса и увеличивает пожарную опасность , и необходимость ручной или ножной подкачки топлива в поплавковую камеру карбюратора , вследствие испарения топлива во время длительной остановки двигателя . Этих недостатков не имеют топливоподкачивающие электронасосы .

В качестве электронасоса я выбираю топливоподкачивающий электронасос марки ЦТНЭ-36 .

2.2.1 Технические данные электронасоса ЦТНЭ-36 :

- частота вращения n , об/мин - 1050 ;

- диаметр плунжера d пл. , мм - 8 ;

- ход плунжера S пл. , мм - 8 ;

- производительность , мм ³ /цикл - 338 ;

- коэффициент подачи насоса ,  _н - 0,7 ;

- напряжение питания , В - 12 ;

- входной сигнал , мА - (0 – 5 ) .

2.2.2 Расчет передаточной функции электронасоса и обоснование его выбора

Цикловая подача топлива даже при неподвижном положении органа управления и заданном скоростном режиме не является строго постоянной во времени . Это свидетельствует о том , что зависимость выходной координаты топливоподающего электронасоса от её входной координаты должна быть выражена функцией :

g _ц = f ( h ; w _н ; t ) . ( 16 )

Зависимость цикловой подачи топлива от времени приводит к появлению в работе двигателя некоторой периодической составляющей крутящего момента . Эта периодическая составляющая при определенных условиях может оказывать заметное влияние на динамические свойства двигателя и поэтому должна быть учтена при изучении , например , резонансных явлений в системе автоматического регулирования двигателя внутреннего сгорания .

Однако в задаче , связанной с оценкой динамических свойств двигателя, периодическую составляющую можно не учитывать и при квазистатическом подходе зависимость ( 16 ) примет более простой вид :

g _ц = f ( h ; w _н ) . ( 17 )

После разложения функции ( 16 ) в ряд Тейлора и последующей линеаризации :

(18)

Если учесть , что кулачковый вал топливного насоса связан с коленчатым валом двигателя передачей с постоянным передаточным отношением , то относительные значения координат , входящих в выражение ( 18 ) получают вид :

 = ∆ w / w₀ = ∆w_н / w _{н о} ; ( 19 )

g = ∆ g _ц / g _{ц о} ; ( 20 )

 = ∆ h / h _о ; ( 21 )

где w _{н о} ; g _{ц о} ; h _о - соответственно угловая скорость кулачкового вала топливного насоса , цикловая подача топлива и положение органа управления при выбранном равновесном ( установившимся ) режиме .

После перехода к относительным координатам выражение ( 18 ) имеет вид :

К _q q =  + Q _  ; (22 )

где К _q - коэффициент самовыравнивания топливоподающей аппаратуры ;

Q _ - коэффициент усиления , показывающий эффективность воздействия на топливоподающую аппаратуру двигателя изменения угловой скорости кулачкового вала топливного насоса .

Статические свойства топливоподающей аппаратуры учитываются ее статическим уравнением ( 22 ) . Это уравнение показывает , что любое изменение входных координат мгновенно ( без запаздывания во времени ) должно приводить к соответствующему изменению выходной координаты _ цикловой подачи топлива .

Применительно к топливоподающей аппаратуре двигателя с учетом уравнения ( 22 ) дифференциальное уравнение имеет вид :

(23)

Уравнение ( 23 ) в операторной форме :

(24)

где - собственно оператор топливного насоса .

(25)

Коэффициент , называемый временем топливоподающей аппаратуры , характеризует инерционность .  20 мс.

Коэффициент ,называемый временем торможения или временем катаракта , характеризует силы гидравлического сопротивления .

 0,83  10 ^–3 мс .

Коэффициент - безразмерный , называемый коэффициентом самовыравнивания , характеризует статические свойства топливного насоса .

= 0,05 .

Коэффициент - безразмерный , называемый коэффициентом усиления по угловой скорости кулачкового вала , характеризует эффективность воздействия на топливный насос изменения угловой скорости кулачкового вала . = 1,3 .

Если принять угловую скорость кулачкового вала топливного насоса постоянной (  = 0 ) , то уравнение ( 23 ) примет вид :

(26)

Математическое описание передаточной функции топливной аппаратуры по перемещению рейки топливного насоса имеет вид :

(27)

Аналогично передаточная функция топливной аппаратуры по изменению угловой скорости коленчатого вала двигателя при  = 0 имеет вид :

(28)

Передаточная функция электронасоса в числовом выражении имеет вид :

(29)

По виду передаточной функции электронасос является колебательным звеном .

По техническим данным двигателя я определяю диаметр и ход плунжера топливного электронасоса .

Цикловая подача :

^{(мм 3/цикл) . ( 30 )}

Теоретическая подача электронасоса :

^{(мм 3 / цикл ) . ( 31 )}

^{Полная производительность насоса :}

^V _н ^{= 3,1 V} _Т ^{= 334,3 ( мм 3 / цикл ) . ( 32 )}

^{Отношение хода плунжера к диаметру я принимаю равным единице .}

^S _пл ^{/ d}_пл ^{= 1 . ( 33 )}

^{Диаметр плунжера :}

^{(мм ) . ( 34 )}

^{Полный ход плунжера :}

^S _акт. ^{= 4 V} _Т ^{/ (  d 2}_пл ^{) = 4 · 107,8 / ( 3,14 · 82) = 2,2 (мм) . ( 35 )}

^{При сравнении теоретически рассчитанных характеристик электронасоса для двигателя ВАЗ 2103 с техническими характеристиками выбранного электронасоса видно , что топливоподкачивающий электронасос марки ЦТНЭ – 36 по техническим характеристикам оптимально соответствует теоретически рассчитанным для выбранного двигателя .}

^{[ 2. Стр 356-358 ] [ 3. Стр.265-300 ] .}

2.3 Выбор датчика расхода топлива и определение его передаточной функции

В качестве датчика расхода топлива я выбираю датчик марки ДРТ-Б .

2. Датчик ДРТ-Б разработан на основе учета специфики требований к датчикам расхода топлива для карбюраторных двигателей . Использование его вызвано необходимостью измерения меньших расходов , а также этот датчик менее чувствителен к загрязненности измеряемой среды .

3. Технические характеристики :

4. - измеряемая среда – бензины автомобильные ( ГОСТ 2084-77 ) ;

- давление , мПа -------------------------------------------------------- 0,05 ;

- температура , ^о С -------------------------------------------- ( - 40  70 ) ;

- потери напора , мПа ---------------------- 0,005 при расходе 10 л / ч ;

- диапазон рабочих расходов , л / ч ---------------------- ( 0,7  30 ) ;

- основная относительная погрешность измерения от прошедшего

количества топлива ,% -  5 для диапазона расходов 2  30 л / ч ;

 15 для диапазона расходов 0,7  2 л / ч ;

- питание от сети постоянного тока номинальным

напряжением , В --------------------------------------------------------- 12 ;

- выходной сигнал – выходной ток низкого уровня , мА ----( 0  5) ;

- потребляемая мощность , Вт ------------------------------------------ 1 ;

- масса , кг --------------------------------------------------------------0,3 .

Передаточная функция датчика расхода топлива :

^W _{( p )} ^{= ( 36 )}