Материал: 2409
где µF – эффективное проходное сечение распылителя, м2.
Объемный расход топлива за цикл в мм3/с определим по его количест-
ву (qц), поступающему в камеру сгорания за время впрыска t : |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Q qц |
/t . |
|
(9.6) |
|||||||||||
Зная продолжительность впрыска φВ в градусах (например, 12о), |
час- |
||||||||||||||||||
тоту вращения вала |
насоса nн в мин-1, время впрыска определим из вы- |
||||||||||||||||||
ражения |
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
0,0021 с. |
(9.7) |
|||||||||
|
|
6 nн |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
6 950 |
|
|
|||||||||||
Велич на действ тельного объёмного расхода топлива, протекающего |
|||||||||||||||||||
через форсунку, состав т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Q = 167 / 0,0021 = 79524 мм /с , |
|
|
||||||||||||||||
откуда с учетом формулы (9.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
µF = 79 524 / 531 000 = 0,15 мм2. |
|
||||||||||||||||
Цикловая подача топл ва проверялась по формуле (9.8) и равна расчет- |
|||||||||||||||||||
ной |
не, полученной из выражения (9.3) |
|
|
||||||||||||||||
велич |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(9.8) |
qц = µF· t· Т·1000 = 0,15·0,0021·531·1000 = 167 мм3. |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При коэффициенте расхода, равном 0,7, суммарная площадь сопловых |
|||||||||||||||||||
отверстий |
составит |
0,2143 мм2. |
|
При числе сопловых отверстий 7 пло- |
|||||||||||||||
щадь сечения одного сопла Fc равна 0,0306 мм2. По известной величине |
|||||||||||||||||||
площади соплового отверстия определим его диаметр dс . |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
4 F |
|
|
|
|
|
|
|
4 0,0306 |
|
|
||||
|
бАС |
|
|||||||||||||||||
|
|
dС |
|
|
|
|
|
3,14 |
|
|
0,2 мм. |
(9.9) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для цикловой подачи топлива qц = 167 мм3 и |
φВ = 120 величина µF |
||||||||||||||||||
равна 0,15 мм2, число сопловых отверстий 7, а их диаметр 0,2 мм. Вы- |
|||||||||||||||||||
бранная величина µF уточняется при доводке рабочего процесса дизеля. |
|||||||||||||||||||
Следует |
отметить, |
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||||||||
что форсунки |
с |
ЭГУ для |
двигателя КамАЗ-750 |
||||||||||||||||
(Евро- 5) укомплектованы распылителями с числомИсопловых отверстий 7, диаметром отверстий 0,2 мм и эффективным проходным сечением 0,16 – 0,18 мм2. Распылители выпускает Алтайский завод прецизионных изделий (наименование 910 -1112110 -1, марка 910 -1).
9.5. Расчет электрогидравлического клапана управления ходом иглы распылителя
На рис. 9.7 показана схема клапанного узла (механизма управления) форсунки и силы, действующие на его детали.
91
|
|
|
|
Исходные данные для расчета: |
|
Р – давление в камере управления, Р = 150 МПа (150· 106 Н/м2); |
|
||||
d2 |
– диаметр перепускного отверстия (жиклёра), d2 = 0, 3 мм; |
|
|||
C – жёсткость пружины, закрывающей клапан, C = 40 Н/мм; |
|
||||
n – |
число витков катушки электромагнита , n = 17; |
|
|||
С |
|
||||
dс |
– |
наружный диаметр сердечника, dс =10 мм; |
|
||
І |
– |
величина тока втягивания якоря электромагнита, І = 20 А; |
|
||
М – |
масса якоря 3,7 г, пружины 0,7 г, шарика 0,1 г; |
|
|||
х – зазор между якорем и сердечником, х = 0,2 мм. |
|
||||
|
окружности |
|
|||
|
|
Расчет клапана с г дравлическим и электромагнитным управлением |
|||
выполним в следующей последовательности: |
|
||||
|
|
9.5.1. Определ м площадь перепускного (сливного) отверстия |
|||
|
|
|
|
бА |
(9.10) |
|
|
|
Sп = π × d2 2 / 4 = 3,14× 0,32 /4 = 0,07 мм2, или 0,7· 10-7 м2. |
||
|
|
Шар |
расположен на конической поверхности и прикасается с ней |
||
по |
|
|
|
д аметром 0,5 мм. Площадь шарика, на которую действует |
|
топливо, будет равна 0,2· 10-6 м2. |
|
||||
|
|
|
|
Рис. 9.7. Общий вид |
|
|
|
|
|
клапанного узла: |
|
|
|
|
|
1 – пружина; |
|
|
|
|
|
2 – сердечник электромагнита; |
|
|
|
|
|
3 – катушка; |
|
|
|
|
|
4 – якорь; |
|
|
|
|
|
5 – направляющая; |
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
6 – шарик; |
|
|
|
|
|
Д7 – перепускное отверстие |
|
|
|
9.5.2. Вычислим силу, действующую на запорный клапан (шарик), |
|||
от давления топлива в камере управления |
|
||||
|
|
|
|
Fш = Sп × P = 0,2· 10-6 × 150· 106 = 30 Н. |
(9.11) |
|
|
9.5.3. Определим силу со стороны пружины, при ее предварительном |
|||
сжатии l |
на величину 1,5 мм |
|
|||
|
|
|
|
Fпр = C × l = 40 × 1,5 = 60 Н. |
(9.12) |
|
|
|
|
92 |
|
|
Из анализа формул (9.11) и (9.12) следует, что |
усилие на пружине |
|||||||||||
Fпр |
больше |
усилия, которое действует на шарик Fш со стороны топлива, |
|||||||||||
и клапан будет закрыт, пока электромагнит не притянет якорь 4 и не со- |
|||||||||||||
жмет пружину 1. Усилие электромагнита должно быть на 30 – 50% боль- |
|||||||||||||
ше усилия со стороны сжатой пружины. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
9.5.4. |
Втягивающую силу электромагнита без учета сил трения, маг- |
|||||||||||
нитного сопротивления сердечника и якоря определим из выражения [15] |
|||||||||||||
|
μо – магн тная |
Fэл = μо × Sя × (І × n)2 / 2х2, |
|
|
|
|
(9.13) |
||||||
где |
постоянная (абсолютная магнитная проницаемость), |
||||||||||||
Гн/м; Sя – площадь сердечника с учетом отверстия для установки пружи- |
|||||||||||||
|
при |
|
|
|
|
|
|
х – зазор между |
|||||
ны, м2; І – |
вел ч на тока, А; |
n – число витков катушки; |
|||||||||||
якорем и сердечн ком, м (при зазоре 0,2 мм величина х = 0,2 10 -3 м). |
|||||||||||||
С-7 |
× 0,7 ·10 |
- 4 |
× (20 ·17) |
2 |
/ 2 (0,2 ·10 |
-3 |
) |
2 |
= 127 Н. |
(9.14) |
|||
|
Fэл = 4 π ·10 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
На |
с. 9.8 приведена зависимость втягивающей |
силы |
||||||||||
|
|
бА |
|
|
|
|
|
||||||
электромагн та от ч сла витков катушки. Расчетные значения силы |
|||||||||||||
электромагн та получены при изменении числа витков катушки от |
0 до |
||||||||||||
30, |
вел ч не тока 20 А, зазоре между якорем и сердечником 0,2 мм, |
||||||||||||
диаметре медного провода 0,5 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||
Рис. 9. 8. Зависимость втягивающей силы электромагнита от числа витков катушки
Максимальная величина тока втягивания якоря электромагнита в цепи катушки достигает 19 – 20 А (начальная стадия процесса впрыска) [16]. Большое значение подводимого тока становится возможным благодаря разрядке конденсатора, который заряжается за период между впрысками до напряжения 70 В. В дальнейшем якорь электромагнита удерживается меньшей силой тока от 10 до 12 А в связи с тем, что величина воздушного зазора уменьшилась.
93
На рис. 9.9 показан разрез электромагнита, у которого катушка выполнена из медного провода диаметром 0,5 мм с числом витков 28.
Си
Р с. 9.9. Разрез катушки электромагнита
Общая масса подвижных деталей клапанного узла (с учетом 30% массы пружины) равна М = 4 г. Ход якоря принимаем 0,2 мм. Предположим, что форсунки данного типа установлены на двигатель типа КамАЗ-740-73-400 эффективной мощностью 294 кВт при частоте враще-
|
|
|
-1 |
|
|
ния коленчатогобАвала nк = 1900 мин . Общая продолжительность впрыска |
|||||
топлива равна φ = 24о поворота коленчатого вала. |
|
||||
9.5.5. Время впрыска t |
(с) зависит от продолжительности (град) и |
||||
от частоты вращения коленчатого вала в минуту nк. |
|
||||
|
|
|
24 |
|
|
t |
|
|
Д0,0021с. |
(9.15) |
|
6 nк |
|||||
|
|
6 1900 |
|
||
В работе [16] указано, что шток якоря 13 (см. рис. 9.4) доходит до |
|||||
упора сердечника 18 за время, равное 0,4· 10 -3 с. Расчеты показывают |
|||||
[формула (9.15)], что подъем якоря происходит за 4,6о поворота коленча- |
|||||
того вала. Зависимость пути |
якоря от времениИпредставим в виде уравне- |
||||
ния прямой линии. Разобьем пройденный путь якоря при его подъеме на четыре участка.
Шаг расчета одного участка будет равен 0,1 мс. Якорь в начале подъема за время 0,1 мс пройдет путь 0,05 мм. На этом участке максимальная скорость будет равна 0,5 м/с, а ускорение а = 5000 м/с2.
94
9.5.6. Определим силу инерции от движущихся масс клапана
Fин = М × а = 4 ·10 -3 × 5000 = 20 Н. |
(9.16) |
Расчеты показывают, что втягивающая сила электромагнита значи- |
|
тельно превышает суммарное значение силы инерции от поступательных |
|
масс клапанного узла и силы сопротивления пружины (Fэл |
> Fин + Fпр). |
С |
|
Усилие пружины также больше усилия, действующего на запорный клапан (шарик), со стороны давления топлива в камере управления и силы инерции (Fпр > Fш + F н). Выполнение указанных условий (баланса сил) обеспечит работоспособность клапанного механизма.
иОкончательные конструктивные и регулировочные параметры узла электрог дравл ческого клапана уточняются в процессе доводочных испытаний форсунок на стенде ра оте на двигателе.
1.С разъемабАфорсунки отключают провод питания, идущий к ка-
тушке.
2.При помощи тестера определяют контакт катушки с «массой» форсунки. Сопротивление цепи должно быть равно бесконечности.
3.При помощи тестера определяют сопротивление катушки индуктивности, которое должно быть 0,3ДОм.
4.Силу тока в обмотке электромагнитного клапана определяют в процессе работы двигателя. Для этого используют токоизмерительные клещи или осциллограф. Сила тока втягивания якоря к сердечнику долж-
на составлять 19 – 20 А, а удержания не менее 10 А.
При плохой герметичности перепускногоИклапана нарушается характеристика впрыска топлива, что приводит к ухудшению экономичности дизеля.
Из сливного отверстия (жиклёра) 11 (см. рис. 9.4) при его открытии вытекает топливо (для процесса управления) за впрыск объемом, равнымtt FV F
уп |
ж |
ж |
ж |
|
, |
(9.17) |
|
|
|
|
Т |
|
где Fж – эффективное проходное сечение жиклёра, м2; ж – скорость истечения топлива через жиклёр, м/с; Р – средняя величина давления топлива в камере управления, Н/м2; ρТ – плотность топлива, кг/м3; t − время впрыска, с.
95