Судовой двигатель внутреннего сгорания L21/31 (стр. 10 из 11)

2. Устанавливают на штуцер первой секции топливного насоса моментоскоп.

3. Ставят рейку топливного насоса на полную подачу топлива.

4. Прокачивают топливный насос вручную до полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.

5. Сжимая резиновую трубку, выдавливают из стеклянной трубки топливо до половины её длины.

6. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот момент будет соответствовать началу подачи топлива.

7. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до В.М.Т. Если маховик не разбит на градусы, измеряют длину дуги маховика от метки в.м.т. данного цилиндра до неподвижной стрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по той же формуле, что и для односекционного насоса.

При отсутствии моментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить тем же образом, который был представлен ранее.

Для большей точности рекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый угол опережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного в формуляре дизеля, его регулируют поворотом на определённый угол топливораспределительного вала.

При этом выполняют следующие действия:

1. Отвёртывают стяжные болты, проходящие через овальные отверстия ведущего фланца.

2. Поворачивают ведомый фланец относительно привода на несколько делений по направлению вращения распределительного вала или наоборот. Совпадение риски на ведущем фланце с центральной риской на ведомом фланце соответствует заданному углу опережения подачи, установленному заводом-изготовителем. При повороте фланца на одно деление угол опережения изменяется на указанное в формуляре значение (напр. для двигателя 3 Д 6 - на 6° ).

3. Зажимают стяжные болты.

В отдельных случаях, для насосов с большим износом плунжерных пар, угол опережения подачи топлива проверяют по началу впрыска топлива форсункой, работающей в паре с проверяемым насосом. При такой проверке углы опережения подачи топлива получаются на 20-25 % меньше указанных в формуляре дизеля.

6.7 Процесс топливоподачи

Основные понятия и параметры процесса топливоподачи

1. Цикловая подача - подача топлива за один рабочий цикл

g_ц = (g_e N_e m / 60 n i) г/цикл,

где: m - коэффициент тактности, для 2-х т. дв. =1; для 4-х т. дв. =2;

n – об/мин; i- число цилиндров.

2. Фазы подачи – φ_нпн, φ_кн, φ_кпф, φ_нпф – фазы начала и конца подачи по насосу и по форсунке.

φ_нпф = φ_ф.о. или угол опережения впрыска топлива,

φ_п = φ_нпф + φ_кпф – продолжительность подачи топлива.

3. P_н, P_ф, P_{н. макс,}P_ф.макс, P_ф.о., P_ф.з., P_ост. - давления топлива в насосе, форсунке, максимальные, открытия иглы, закрытия иглы, остаточное в топливопроводе между впрысками.

Остановимся более подробно на величине цикловой подачи.

В свою очередь,

g_ц = (F_плh_aρ_т η_под) 10^-3 г/цикл;

F_пл = πd² / 4- площадь плунжера м³; h_a - активный ход плунжера м, ρ_т - плотность топлива кг/м³.

Коэффициент подачи топливного насоса η_под - , представляющий собой отношение действительно поданной порции топлива g_цк теоретически возможной и равной объему, описываемому плунжером на протяжении его активного хода, умноженному на плотность. Коэффициент подачи величина переменная и зависит от большого числа факторов, к числу которых относятся геометрические и конструктивные соотношения в ТНВД, сжимаемость топлива и явления дросселирования в периоды наполнения и отсечки и, конечно, утечки в системе насос-форсунка. По опытным данным η_под = 0,75-1,1, на него существенное влияние оказывают число оборотов и величина цикловой подачи (рис. 6.7.1.). Увеличение g_ц (h_a) приводит к росту коэффициента подачи. Важная особенность изменения η_под заключается в том, что при снижении оборотов от номинальных до ≈ 75% n_ном и сохранении положения топливной рейки неизменным, он увеличивается (на 10-15%) и лишь затем падает. Это увеличение влечет за собой рост цикловой подачи и, соответственно, - среднего эффективного давления

P_e = kg_ц η_е,

и развиваемого двигателем крутящего момента М_кр, что благоприятно сказывается на тяговых свойствах двигателя и устойчивости режима малых оборотов.

Пример – главный двигатель буксирующего судна. С увеличением силы тяги на гаке обороты двигателя будут падать и, если крутящий момент не будет увеличиваться, то обороты и тяговое усилие будут продолжать снижаться. Если же при снижении оборотов, цикловая подача за счет роста коэффициента подачи растут, то, соответственно, увеличиваются момент и сила тяги.

Рис. 6.7.1. Кривые изменения коэффициента подачи в функции оборотов и величины цикловой подачи (h_a).

Развитие процесса топливоподачи

О том, как развивается процесс топливоподачи, можно проследить по приведенным на рис. 6.7.2. кривым: а) давлений топлива у форсунки, б) хода иглы форсунки при ее открытии, в) интегрального распределения подачи за один впрыск по углу п.к.в. (закона подачи).

Давление топлива в топливопроводе и в форсунке поднимается до значения Р_фо, при котором игла форсунки поднимается и, в связи с истечением топлива под нее, в этот момент обычно отмечается небольшой местный провал давления. Однако этот провал быстро компенсируется в связи с тем, что плунжер продолжает сжимать топливо, и давление поднимается до максимального значения – P_макс. Дальнейший рост давления прекращается, так как в насосе начинается отсечка (или плунжер приходит в ВМТ кулачка) и давление падает. По достижении Р_фз, при котором пружина сажает иглу на седло, впрыск топлива прекращается.

В форсунке и в топливопроводе при наличии нагнетательного клапана с отсасывающим пояском устанавливается давление, равное остаточному - Рост, сохраняющееся до следующего цикла подачи топлива. При отсутствии разгрузки устанавливается более высокое давление, равное Р ф.з' что провоцирует появление подтекания топлива под иглу.

Рис. 6.7.2. Кривые: а). давление впрыска у форсунки, б). хода иглы форсунки, в). законы подачи топлива в пределах цикла.

В общем случае процесс топливоподачи в системе «ТНВД - форсуночный топливопровод – форсунка» можно условно подразделить на следующие этапы:

1 этап – наполнение полости ТНВД топливом, поступающим от подкачивающего насоса под давлением 0,4-0,5 МПа. Начало - открытие плунжером при его движении вниз впускного окна (клапана).

Окончание - закрытие плунжером впускного окна (клапана) при его движении из крайнего нижнего положения вверх (геометрическое окончание наполнения). Действительное окончание наполнения происходит раньше, так как при подходе верхней кромки плунжера к верхней кромке окна благодаря возникающему в остающейся узкой щели дросселированию начинается сжатие топлива, давление топлива начинает расти и перепуск прекращается. При этом, чем больше обороты двигателя, тем больше сказывается дросселирование и тем раньше (по углу поворота вала) заканчивается наполнение и начинается сжатие топлива. Таким образом, активный ход плунжера несколько увеличивается.

2 этап – сжатие топлива в надплунжерной полости насоса от давления подкачки до давления, при котором открывается нагнетательный клапан насоса P_{откр.н.кл.} = P_{затяга.пруж.кл.} + P_ост.. Здесь уместно отметить, что существенную роль в процессе топливоподачи играет сжимаемость топлива. Коэффициент сжимаемости топлив а = (0,6 - 1,0) 10^-6 м^З/кг. Благодаря сжимаемости плунжер затрачивает часть своего хода на сжатие топлива

Расчетное уравнение –

F_плС_плdt = a V₁ dp (1)

где: F_пл – площадь плунжера, С_пл – скорость плунжера, t - время, V₁ – объем надплунжерной полости насоса, Р - давление топлива.

3 этап – продолжение сжатия (соответствующего роста давления) топлива в объеме полости насоса V₁ и в объеме топливопровода и форсунки V₂. Начало – открытие нагнетательного клапана. Окончание – достижение давления открытия иглы Р_фо.

Расчетное уравнение –

F_плС_плdt = a (V₁ + V₁) dp (2)

4 этап – впрыск топлива в цилиндр с момента открытия иглы и до момента начала отсечки в ТНВД. Начало этапа - момент подъема давления топлива у иглы форсунки до величины давления открытия иглы. Окончание - начало отсечки в ТНВД, соответствующее открытию отсечной кромкой плунжера отсечного отверстия (открытию отсечного клапана в насосе клап. типа) и закрытие нагнетательного клапана.

Расчётное уравнение –

F_пл С_плdt= a (V₁ + V₂) dp + μf_c (2/ρ)^1/2 (P_т – P_ц.ср)^1/2dt (3)

Объёмная подача Объём сжимаемого Расход топлива

плунжера топлива через форсунку

где: μ- коэффициент истечения сопловых отверстий, f_c - суммарное сечение сопловых отверстий, ρ - плотность топлива, Р_т - давление топлива в период впрыска, P_ц.ср. - среднее давление в камере сгорания в период впрыска.

5 этап - продолжение истечения (впрыска) топлива из форсунки от момента отсечки в насосе и посадки нагнетательного клапана на седло до момента, когда давление у форсунки упадет до давления посадки иглы на седло (закрытие иглы). Впрыск происходит за счет расширения топлива, оставшегося в топливопроводе и форсунке (в объеме V₂).

Расчётное уравнение –

a V₂ dp = - μ f_c (2 (P_т – P_ц.ср) / ρ)^1/2 dt (4)