процес подачі палива
Основні поняття і параметри процесу подачі палива
Циклова подача - подача палива за один робочий цикл:
де: m - коефіцієнт тактності, для 2-т. дв. = 1; для 4-х т. дв. = 2; n - об / хв; i - число циліндрів.
Фази подачі - φнпн. φкн. φкпф н. φнпф - фази початку і кінця подачі по насосу і по форсунки.
φнпф = φф.о. або кут випередження впорскування палива,
φп = φнпф + φкпф тривалість подачі палива.
Рн. Росії. Рн.макс. Рф.макс. Рф.о. Рф.з. Зростання - тиску палива в насосі, форсунки, максимальні, відкриття голки, закриття голки, залишкове в топливопроводе між вприсками.
Зупинимося детальніше на величині циклової подачі. В свою чергу,
Fпл = πd 2/4 - площа плунжера м 3; hа - активний хід плунжера м, рТ - щільність палива кг / м 3.
Коефіцієнт подачі паливного насоса ηпод що є відношенням дійсно поданої порції палива Gц до теоретично можливої і дорівнює обсягу, описуваного плунжером протягом його активного ходу, помноженому на щільність. Коефіцієнт подачі величина змінна і залежить від великої кількості факторів, до числа яких відносяться геометричні та конструктивні співвідношення в ТНВД, стисливість палива і явища дросселирования в періоди наповнення і відсічення і, звичайно, витоку в системі насос-форсунка. За досвідченим даними ηпод = 0,75-1,1, на нього істотний вплив роблять число обертів і величина циклової подачі (рис. №1). Збільшення Gц (hа) призводить до зростання коефіцієнта подачі. Важлива особливість зміни ηпод полягає в тому, що при зниженні оборотів від номінальних до ≈ 75% ηном і збереженні положення паливної рейки незмінним, він збільшується (на 10-15%) і лише потім падає. Це збільшення тягне за собою зростання циклової подачі і, відповідно, - середнього ефективного тиску Ре = До Gц ηе. і що розвивається двигуном крутного моменту Мкр. що сприятливо позначається на тягових властивостях двигуна і стійкості режиму малих обертів.
Приклад - головний двигун судна, що буксирує. Зі збільшенням сили тяги на гаку обертів двигуна падатимуть і, якщо крутний момент не збільшуватиметься, то обороти і тягове зусилля будуть продовжувати знижуватися. Якщо ж при зниженні оборотів, циклова подача за рахунок зростання коефіцієнта подачі зростають, то, відповідно, збільшуються момент і сила тяги.
Мал. №1. Криві зміни коефіцієнта подачі в функції оборотів і величини циклової подачі (hа).
Розвиток процесу подачі палива
Про те, як розвивається процес подачі палива, можна простежити за наведеними на рис. №2 кривим:
а) тисків палива у форсунки,
б) ходу голки форсунки при її відкритті,
в) інтегрального розподілу подачі за один впорскування за кутом п.к.в. (Закону подачі).
Тиск палива в топливопроводе і в форсунки піднімається до значення РФО. при якому голка форсунки піднімається і, в зв'язку з закінченням палива під неї, в цей момент зазвичай спостерігається невелике місцевий провал тиску. Однак цей провал швидко компенсується в зв'язку з тим, що плунжер продовжує стискати паливо, і тиск піднімається до максимального значення - Рмакс. Подальше зростання тиску припиняється, так як в насосі починається відсічення (або плунжер приходить в ВМТ кулачка) і тиск падає. Після досягнення РФЗ. при якому пружина садить голку на сідло, впорскування палива припиняється.
В форсунки і в топливопроводе при наявності нагнітального клапана з пиловідводним пояском встановлюється тиск, що дорівнює залишковим - Зростання. зберігається до наступного циклу подачі палива. При відсутності розвантаження встановлюється більш високий тиск, рівне РФЗ. що провокує появу підтікання палива під голку.
Мал. №2. Криві: а) тиску вприскування у форсунки, 6) ходу голки форсунки, в) закону подачі палива в межах циклу
У загальному випадку процес подачі палива в системі «ТНВД - форсуночний паливопровід - форсунка» можна умовно поділити на такі етапи:
1 етап - наповнення порожнини ТНВД паливом. надходять від насоса, що підкачує під тиском 0,4-0,5 МПа. Початок - відкриття плунжером при його русі вниз впускного вікна (клапана).
Закінчення - закриття плунжером впускного вікна (клапана) при його русі з крайнього нижнього положення вгору (геометричне закінчення наповнення). Дійсне закінчення наповнення відбувається раніше, так як при підході верхньої кромки плунжера до верхньої кромки вікна завдяки виникає в що залишається вузької щілини Дроселювання починається стиск палива, тиск палива починає рости і перепуск припиняється. При цьому, чим більше обертів двигуна, тим більше позначається дросселирование і тим раніше (по куту повороту вала) закінчується наповнення і починається стиск палива. Таким чином, активний хід плунжера кілька збільшується.
2 етап - стиснення палива в надплунжерний порожнини насоса від тиску підкачки до тиску, при якому відкривається нагнітальний клапан насоса Роткр.п.кл = Рзатяг.плуж.кл + Зростання. Тут доречно зазначити, що істотну роль в процесі подачі палива грає стисливість палива. Коефіцієнт стисливості палив α = (0,6 - 1,0) 10 -6 м 3 / кг. Завдяки стисливості плунжер витрачає частину свого ходу на стиск палива.
де: Fпл - площа плунжера, Спл - швидкість плунжера, t - час, V1 - обсяг
надплунжерний порожнини насоса, Р - тиск палива.
3 етап - продовження стиснення (відповідного зростання тиску) палива в обсязі порожнини насоса V1 і в обсязі паливопроводу і форсунки V2. Початок - відкриття нагнітального клапана. Закінчення - досягнення тиску відкриття голки РФО.
4 етап - впорскування палива в циліндр з моменту відкриття голки і до моменту початку відсічення в ТНВД. Початок етапу - момент підйому тиску палива у голки форсунки до величини тиску відкриття голки.
Закінчення - початок відсічення в ТНВД, відповідне відкриття отсечной кромкою плунжера отсечного отвори (відкриття відсічного клапана в насосі клап. Типу) і закриття нагнітального клапана.
де: μ - коефіцієнт закінчення соплових отворів, fс - сумарне перетин соплових отворів, р - щільність палива, РТ - тиск палива в період уприскування, Рц.ср - середній тиск в камері згоряння в період уприскування.
5 етап - продовження закінчення (вприскування) палива з форсунки від моменту відсічення в насосі і посадки нагнітального клапана на сідло до моменту, коли тиск у форсунки впаде до тиску посадки голки на сідло (закриття голки). Уприскування відбувається за рахунок розширення палива, що залишилося в топливопроводе і форсунки (в обсязі V2).
При наявності у нагнітального клапана розвантажувального паска тиск в топливопроводе і форсунки різко падає до Зростання <Рзакр . иглы и тогда последняя фаза впрыска практически отсутствует. Это хорошо, так как истечение топлива из форсунки при понижающихся давлениях впрыска отрицательно сказывается на распыливании, сокращается длина факела и проникновение капель в богатые кислородом периферийные зоны камеры сгорания, тем самым, приводящее к неполному сгоранию и дымлению на выхлопе.
На рис №2 в представлена інтегральна крива, що показує як розподіляється цикловая подача палива по куту повороту колінчастого валу. Зокрема, на малюнку для прикладу показано скільки палива від всієї величини циклової подачі потрапляє в циліндр до моменту приходу поршня в ВМТ.