Материал: 2409
лие со стороны иглы 8 будет превышать усилие со стороны поршня 5 и игла начнет движение вверх. Под действием давления в аккумуляторе 12 топливо поступает к сопловым отверстиям 9 и в распыленном виде подается в камеру сгорания двигателя.
Объемная подача топлива за впрыск зависит от величины давления в аккумуляторе 12 и продолжительности управляющего сигнала в обмотке электромагнита 1. Применение форсунки данного типа позволяет изменять угол опережения подачи топлива и форму характеристики впрыска.
На р с. 9.4 показан разрез форсунки с электрогидравлическим
управлением [10]. |
Когда двигатель находится в нерабочем состоянии, то |
игла распыл теля 2 через втулку 5 прижимается к седлу корпуса распыли- |
|
теля 1 пруж ной 6 малой жесткостью. Это предотвращает поступление |
|
С |
|
воздуха в полость форсунки. Пружина 17 через шток якоря 13 прижимает |
|
шариковый клапан 12, который закрывает (открывает) сливной жиклёр 11, |
|
обес |
мый перепад давления над управляющим поршнем |
руется от 0,03 до 0,07 мм регулируется при помощи шайб.
печивая 10 и иглой распылнеобходтеля 2. Ход шарика зависит от типа форсунок, варьи-
Когда клапан 12 закрыт, давление топлива в камере управления и в полости под глой 2 распылителя удут равны друг другу. Диаметр поршня 10, который движется во втулке 9, больше, чем диаметр иглы 2. Так как
площадь поршня, который действует на иглу через шток 7, больше пло-
щади иглы, то усилие Асо стороны поршня будет больше, чем со стороны иглы, и игла 2 конической поверхностью прижимается к посадочному конусу распылителя 1, закрывая доступДтопливу к сопловым отверстиям. Впрыск топлива не происходит.
При подаче напряжения на катушку электромагнита по ее проводам потечет ток, создавая магнитное поле. Под действием магнитного поля якорь 13 будет притянут к сердечнику 18, сжимая пружину 17. Шариковый клапан 12 откроется, и топливо через перепускноеИотверстие будет
вытекать из камеры управления, снижая давление над управляющим поршнем (плунжером) 10. Усилие со стороны управляющего поршня резко уменьшится.
Так как давление топлива под иглой не изменяется (оно равно давлению в аккумуляторе), то игла 2 под действием высокого давления переместится в верхнее положение и откроет доступ к сопловым отверстиям, обеспечивая начало впрыска топлива. Впрыск продолжается до тех пор,
пока подается напряжение на катушку 16 электромагнита. При отключении напряжения магнитное поле катушки исчезнет, а пружина 17, разжимаясь, закроет клапан 12. Подача топлива в камеру сгорания двигателя прекратится.
86
Рис. 9.4. Форсунка |
|
|
|
||||
с электрогидравлическим |
|
|
|||||
1 |
|
управлением: |
|
|
|
||
– корпус распылителя; |
|
|
|
||||
2 |
– игла распылителя; |
|
|
|
|||
3 |
– гайка; |
|
|
|
|
|
|
4 |
– шт фт; |
|
|
|
|
|
|
5 |
– втулка; |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|||||
6 |
– пруж на; |
|
|
|
|
||
7 |
– шток; |
|
|
|
|
|
|
С8 – канал отвода утечек; |
|
|
|
||||
9 |
– втулка; |
|
|
|
|
|
|
10 |
– управляющ й поршень; |
|
|
||||
11 |
|
бА |
|
||||
– сл вной ж клёр (d2 |
= 0,3 мм); |
|
|
||||
12 |
– шар ковый клапан; |
|
|
|
|||
13 – якорь; |
|
|
|
|
|
||
14 |
– отверст |
е для отвода утечек; |
|
|
|||
15 |
– втулка; |
|
|
|
|
||
16 |
– катушка электромагнита; |
|
|
||||
17 |
– пружина якоря; |
|
|
|
|||
18 |
– сердечник; |
|
|
|
|||
19 |
– штуцер для отвода утечек; |
Д |
|
||||
20 – разъем питания; |
|
|
|||||
21 |
– наполнительный жиклёр; |
|
|||||
|
|
||||||
22 – штуцер; |
|
|
|
|
|||
23 и 24 – каналы |
|
|
|
||||
|
|
|
|
9.3. Характеристики впрыска топлива |
|
||
|
Управляющий поршень 10 (см. рис. 9.4) имеет наружный диаметр |
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
4,3 мм, его площадь будет равна (Sп = 14,5 ммИ). Поршень входит с диа- |
|||||||
метральным зазором 2 − 4 мкм во втулку 9, образуя прецизионную пару. |
|||||||
Уплотнение поршня 10 и отверстие во втулке 9 выполняются плоской по- |
|||||||
верхностью или в виде конуса с диаметром 1,5 мм (Sк =1,8 мм2). |
4 мм |
||||||
|
Игла 2 |
|
распылителя форсунки имеет наружный диаметр |
||||
(Sи =12,5 мм2), диаметр внешнего посадочного конуса иглы равен |
2,2 мм |
||||||
(Sпк = 3,8 мм2). Дифференциальная площадка иглы Sдиф, на которую дейст-
87
вует давление топлива до ее подъема, равна 8,7 мм2. Давление на входе в форсунку 110 МПа. Есть системы подачи топлива, у которых давление в аккумуляторе достигает 150 − 200 МПа. Ход иглы У равен 0,2 мм, в процессе эксплуатации топливной аппаратуры он увеличивается. Объем камеры управления принят 30 мм3, максимальное рабочее давление в ней
100 МПа.
При подъеме иглы давление топлива воздействует на всё её поперечное сечение. Под действием большой по величине подъемной силы игла мгновенно подн мается. Под давлением 110 МПа топливо подается в
камеру сгоран я при полностью открытых сопловых отверстиях. При уче- |
|||||||||||
те противодавлен я в ц линдре (например, 5 МПа) перепад давления при |
|||||||||||
впрыске топл ва состав т 105 МПа. Количество впрыскиваемого топлива |
|||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
зависит от эффект вного проходного сечения распылителя форсунки (на- |
|||||||||||
пример, 0,15 мм2), перепада давления и времени открытия иглы. |
|
||||||||||
|
Объемную теорет ческую подачу топлива из распылителя за впрыск |
||||||||||
( |
|
подачу, м3) можно определить из выражения |
|
||||||||
|
цикловую |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 Р |
|
|
|
|||||
|
|
|
qц F Т t F |
|
t , |
(9.1) |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|||
где F – эффективное проходное сечение распылителя, м2; ϑТ – теорети- |
|||||||||||
ческая скорость истечения топлива, м/с; |
Р – средняя величина давления |
||||||||||
топлива перед сопловыми отверстиями, |
Н/м2; ρТ – плотность топлива, |
||||||||||
|
|
|
бА |
|
|||||||
кг/м3; t − время впрыска, с. |
Д |
|
|||||||||
|
При |
Р |
= 105·106 Н/м2 |
и ρТ = 850 кг/м3 |
величина ϑТ = 497 м/c. Для |
||||||
F = 0,15·10 |
-6 2 |
|
|
|
|
количество поданного |
топ- |
||||
м и времени впрыска 0,001 с |
|||||||||||
лива за цикл (впрыск) составит 74·10-9 м3, |
или 74 мм3. |
|
|||||||||
|
Продолжительность подъема иглы форсунки вычисляется как время, |
||||||||||
прошедшее с момента подачи управляющего сигнала (момент открытия |
|||||||||||
сливного отверстия) до момента, когда скорость иглы поменяет знак с по- |
|||||||||||
ложительного значения на отрицательное. При этом игла достигнет верх- |
|||||||||||
него упора или будет совершать колебательныеИдвижения относительно некоторой позиции, близкой к максимальному подъему иглы. Продолжительность посадки иглы определяется как время, прошедшее с момента отключения управляющего сигнала (перекрытия сливного отверстия), до момента посадки иглы на седло.
Время впрыска t (с), продолжительность (град) зависят от коли-
чества циклов подачи топлива в минуту (n ) и связаны выражением |
|
6 n t. |
(9.2) |
88
Откуда, например, t |
|
|
12 |
|
0,001с. |
|
6 n |
|
|
||||
|
|
|
6 2000 |
|||
Объемная подача топлива за впрыск зависит от величины давления в |
||||||
аккумуляторе 9 (см. рис. 10.2) и продолжительности управляющего сигна- |
||||||
ла в обмотке электромагнита 16 (см. рис. 10.4). Форсунка с электромаг- |
||||||
нитным управлением позволяет изменять угол опережения подачи топли- |
||||||
С |
|
|
|
|
|
|
ва и форму характеристики впрыска. |
|
|
||||
При эффективном сечении распылителя, равном F = 0,15 мм2, и |
||||||
частоте ц клов впрыска топлива nц = 2000 мин-1 для одного впрыска топ- |
||||||
лива продолж тельностью 12о (0,001 с) |
при давлении РАК = 100 МПа |
|||||
подачи |
|
|
|
|
||
теоретическая ц кловая подача составит 70 мм3. При двухфазном впрыске |
||||||
при запальной порц , например 17 мм3, а основной 30 мм3 общая подача |
||||||
топлива за ц кл состав т 47 мм3. |
|
|
|
|
||
На р с. 9.5 показана дифференциальная характеристика (однофаз- |
||||||
ная) |
бА |
|||||
топл ва аккумуляторной |
системой с электромагнитным |
|||||
управлен ем |
глы форсунки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|||
|
|
|
|
|
|
И |
|
Рис. 9.5. Дифференциальная характеристика |
|||||
основной подачи топлива
Площадь под кривой в определенном масштабе представляет собой действительную подачу топлива за цикл (впрыск). Для продолжительности впрыска 0,001 с и средней скорости впрыскивания dV/dt, равной 47∙103 мм3/с, количество поданного топлива за цикл составит 47 мм3.
На рис. 9.6 приведена характеристика с запальной и основной подачей топлива (двухфазная характеристика).
89
СиР с. 9.6. Д фференциальная характеристика дополнительной (запальной) основной подачи топлива
9.4. Расчет вел чины проходного сечения распылителя форсунки
Определ м расчетным путем значение проходного сечения сопловых отверстий распылителя, их число и диаметр для подачи топлива в камеру сгорания дизеля КамАЗ -750.12 - 420 мощностью 420 л.с. (309 кВт) при частоте вращения вала двигателя 1900 мин-1. Среднее давление перед со-
пловыми отверстиями принимаем равным 120 МПа. |
|
|||||||||||||
|
Для номинальной мощности дизеля Кам |
З-750.12 - 420 определим |
||||||||||||
цикловую подачу топлива в мм3 |
по формуле [10] |
|
||||||||||||
|
бА |
|
||||||||||||
|
|
qц |
qе |
Nе 1000 |
|
210 3091000 167 , |
(9.3) |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
i n |
Т |
60 |
|
8 950 0,85 60 |
|
||||||
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
qе – удельный эффективный расход топлива, 210 г/(кВт· ч); Nе – пол- |
|||||||||||||
ная (номинальная) мощность дизеля, 309 кВт; i – число |
цилиндров, 8; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д-1 |
||||
nн – частота вращения вала насоса, 950 мин ; ρТ – плотность топлива, |
||||||||||||||
0,85 г/см3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для оценки расчетного значения эффективного проходного сечения |
|||||||||||||
распылителя µF определим теоретическую скорость истечения дизельно- |
||||||||||||||
го топлива через сопловые отверстия |
И |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Т |
2 / Т |
|
|
|
2 120 000 000/850 |
531м/с , |
(9.4) |
||||||
где |
Р – средний перепад |
давления топлива |
перед сопловыми отвер- |
|||||||||||
стиями, Па (Н/м2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Объемный расход топлива в м3/с определим из выражения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Q F Т , |
|
|
(9.5) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|