Дозування циклової подачі палива і вибір способу її регулювання.
Дозування циклової подачі палива
У системах безпосереднього дії з ТНВД золотникового і клапанного типів дозування зазвичай здійснюється перепуском частини палива під час нагнетательного ходу плунжера, тобто зміною його геометричного активного ходу. Таке дозування в дизелях є основним Для ВОД застосовують також дозування на всмоктуванні за допомогою дросселирующего пристрою, яке регулює наповнення насоса, а отже, і цикловую подачу палива. У ВОД дозування циклової подачі іноді забезпечується спеціальними дозаторами, зміною ходу плунжера, перепуском частини палива з лінії високого тиску у всмоктувальну порожнину або застосуванням комбінованих способів
Для акумуляторних систем також використовують різні способи дозування циклової подачі. Наприклад, при наявності гідравлічного акумулятора великої ємності цикловая подача визначається часом підйому голки розпилювача або дозуючого пристрою. У першому випадку встановлюють форсунку з механічним або електронним управлінням підйому голки, в другому - закриту форсунку з пружинним замиканням голки.
Регулювання фаз подачі палива
Спосіб регулювання фаз подачі палива в значній мірі залежить від способу дозування. У паливних насосах високого тиску клапанного і золотникового типів з перепуском палива в період його нагнітання, регулювання здійснюють по початку подачі (рис. 3.8, а), кінця подачі (рис. 3.8, б) і по початку і кінця подачі (рис. 3.8, в).
Мал. 3.8. Схеми паливних насосів високого тиску та діаграми, що характеризують спосіб їх регулювання: 7 - кулачкова шайба; 2 - ролик штовхача плунжера; 3
пружина плунжера; 5 - нагнітальний клапан; 6
всмоктуючий клапан; 7 - канал підведення палива; 8 - штовхач всмоктуючого клапана; 9 - пружина штовхача клапана регулювання;
10 і 13
регулювальні болти штовхачів клапанів; 11 - важіль керування;
12
ексцентриковий вал; 14
штовхач отсечного клапана; 15 - отсечной клапан;
16
Суцільна лінія умовно показує траєкторію руху центру ролика штовхача плунжера, а штрихова - швидкість його руху. Точка О відповідає моменту набігання ролика на виступ кулачковою шайби; геометричне початок нагнітання позначено літерою Н, а геометрічес кий кінець нагнітання - буквою К, геометричний активний хід haK. Для клапанного насоса з регулюванням по початку подачі геометричний кінець нагнітання відповідає точці К. а для насоса з регулюванням по кінцю подачі геометричне початок нагнітання збігається з точкою О.
Геометричне початок нагнітання визначається моментом закриття всмоктувального клапана або вікна з крайкою а плунжера, а геометричний кінець нагнітання залежить від моменту відкриття відсічного клапана або отвори f / кромкою Ь. У схемі (рис. 3.8, б) клапанного насоса ВСА Сива клапан виконує роль і відсічного, а в схемах (рис. 3.8, а і б) золотникового насоса наповнювальне отвір з є і відсічним.
У клапанному насосі геометричне початок нагнітання регулюється зміною зазору 5, а геометричний кінець нагнітання - зміною зазору 5, (якщо плунжер знаходиться в нижньому положенні). Величина зазо ра залежить від повороту ексцентрикового вала, пов'язаного з регулятором або пультом управління дизеля.
У золотниковому насосі зміна фаз подачі палива здійснює ся поворотом плунжера щодо отвори втулки.
Якщо дозування циклової подачі здійснюється зміною наповнення насоса, то регулюється тільки початок подачі, яке залежить від ходу плунжера, необхідного для конденсації з'являються при наповненні парів палива. В останні роки в дизелях почали примі нять новий спосіб регулювання - комбінований, в якому об'єднані способи регулювання по кінцю подачі і змішаний (рис. 3.9, г). З малюнка видно, що при великих циклових подачах (ділянка 1-2) регулюється тільки кінець подачі, а при малих циклових подачах (учас струм 2
3) - початок і кінець.
Мал. 3.9. Способи регулювання золотникових ТНВД: а - по початку подачі; б - по кінцю подачі; в - по початку і кінця подачі (змішане регулювання); г
При роботі дизеля на часткових режимах (при будь-якому способі регулювання ТНВД) максимальний тиск згоряння нижче, ніж на номінальному. Тому без збільшення механічного навантаження на деталі дизеля на часткових його навантаженнях тиск р2 можна підвищити до тиску Pzhom<если, конечно, скорость нарастания давления газов не превысит допустимого значения В результате экономичность дизеля на этих режимах возрастает. Давление pz можно повысить путем увеличения угла геометрического начала нагнетания ф'оп за счет специальной геометрии нагнетательной кромки а плунжера (рис. 3.10, а).
Положення 1-1 'відповідає номінальній циклової подачі. На ділянці 1
2 кут ф'оп збільшується, а на ділянці 2
3 залишається незмінним (до моменту 3-3 '). Надалі, з метою зниження швидкості наростання тиску газів, кут ф'оп зменшують (ділянка 3-4).
Вплив такого способу регулювання кута ф'оп на економічність дизеля показано на рис. 3 10, б.
Фірма MAN-BW на дизелях серії МС / МСЕ застосувала механізм VIT (Variable injection timing), який дозволяє змінювати кут випередження подачі палива з одночасним регулюванням циклової подачі (рис. 3.11).
Зміна положення втулки плунжера по висоті щодо плунжера досягається при повороті втулки з гвинтовою прорізом, вміщеній на відповідній гвинтовий нарізці на нижньому кінці втулки плунжера. Втулка з прорізом повертається зубчастої рейкою, зчепленої з зубчастим вінцем на зовнішній поверхні поворотної втулки Зубчаста рейка знаходиться на кінці тяги, з'єднаної з механізмом управління випередження подачі палива.
Зміна циклової подачі палива здійснюється поворотом плунжера. Для цього на нижньому кінці плунжера поміщена втулка із закріпленим на ній зубчастим вінцем, який повертається зубчастої рейкою, з'єднаної тягою з механізмом управління циклової подачею палива.
Мал. 3.77. Механізм VIT 7 - тяга механізму VIT; 2
агрегат управління положення втулки плунжера по вертикалі; 3
сервомеханизм в агрегаті управління;
4
привід управління циклової подачі палива; 5
вихідний трубопровід до агрегату управління; 6
Вхід; 7 - датчик управління випередження впорскування, пов'язаний з важелем приводу регулювання циклової подачею палива;
8
вал регулювання; 9 - тяга, пов'язана з поворотним пристроєм плунжера
Вибір способу регулювання ТНВД
Вихідні значення фаз подачі палива встановлюють на номінальному режимі, і вони не залежать від способу регулювання ТНВД.
При виборі способу регулювання фаз подачі палива, перш за все, слід врахувати, на режимах який характеристики дизель буде експлуатуватися. При цьому необхідно забезпечити найбільшу економічність дизеля на всіх режимах роботи без механічної перевантаження його деталей по максимальному тиску згоряння і швидкості наростання тиску газів в робочому циліндрі. Зміна ж температури випускних газів, побічно визначає теплонапряженность деталей ЦПГ, при виборі способу регулювання подачі палива до уваги береться, так як в дизелях з наддувом зі зменшенням циклової подачі палива ця температура завжди знижується.
При роботі дизеля з газотурбінним наддувом гвинтовими характеристиці слід віддати перевагу регулюванню ТНВД тільки по кінцю подачі, так як це забезпечує найбільшу економічність дизеля. У цьому випадку від максимального тиску згоряння не залежить вибір способу регулювання (в дизелях з наддувом зі зниженням частоти обертання колінчастого вала це тиск завжди падає, внаслідок зменшення тиску наддувочного повітря).
Така рекомендація справедлива для всіх дизелів за умови, що швидкість наростання тиску газів зі зниженням частоти обертання колінчастого вала не перевищує допустимих значень. В іншому випадку, крім кінця подачі, необхідно регулювати і початок, тобто регулювання стає змішаним.
При роботі дизеля по навантажувальної характеристиці також слід встановлювати ТНВД, що дозволяє регулювати тільки по кінцю подачі. Однак, якщо при доведенні робочого процесу дизеля будуть отримані високі значення швидкості наростання тиску при малих навантаженнях (наприклад, внаслідок збільшення періоду затримки запалення палива, викликаного зниженням температури і тиску повітря в кінці стиснення в робочому циліндрі), то необхідно вводити змішане регулювання подачі палива.
При роботі дизеля по зовнішній характеристиці фази подачі палива не регулюються, так як рейка ТНВД закріплена. Однак при зниженні частоти обертання колінчастого вала і в разі номінальної циклової подачі палива (або близько до неї) може істотно зрости не тільки швидкість наростання тиску, а й максимальний тиск згоряння. Тому в дизелях з широким діапазоном зміна частоти обертання валу при роботі по зовнішній характеристиці необхідно встановлювати автоматичну муфту випередження впорскування, яка при зниженні частоти обертання дозволяє зменшити кут геометричного початку нагнітання.
Забезпечує рівномірне дозування по окремих циліндрах
двигуна
У багатоциліндрових двигунах спостерігається нерівномірність розподілу навантаження по циліндрах як на номінальному, так і, особливо, на часткових режимах. Ця обставина звужує робочий діапазон оборотів двигуна. Неоднаковість розподілу навантажень пояснюється, з одного боку, відмінністю в циклових подачах палива За досвідченим даними при максимальній подачі палива нерівномірність його розподілу по циліндрах досягає 2-3%.
Нерівномірність подачі палива по циліндрах пояснюється відхиленням еквівалентних перетинів форсунок (що досягає 40%), викликаним:
- наявністю задирок в розпилювачі;
- відмінністю в точності і чистоти обробки елементів паливної апаратури;
- неоднаковістю коефіцієнтів подачі окремих насосів;
- відмінністю в довжинах нагнітальних трубопроводів.
Різниця в довжинах нагнітальних трубопроводів не повинна перевищувати значень:
Д / = (0,3-0,5М-, м,
^ VlOM
де а - швидкість поширення хвилі тиску в топливопроводе; а = 1000 м / с,
пном - номінальне число оборотів двигуна в хвилину.
У блокових насосів великий вплив на нерівномірність подачі надають неоднакові умови наповнення окремих секцій насоса. Причому більшу нерівномірність подачі мають блокові насоси, у яких відсічення палива відбувається в приймальню порожнину. У момент відсічення паливо через плунжер з великою швидкістю потрапляє в приймальну порожнину, викликаючи обурення і тим самим змінюючи процес наповнення і в інших секціях насоса. Тому необхідно відокремлювати відсічні порожнини від прийомних, а через приймальні порожнини доцільно прокачувати паливо.
Заходом щодо поліпшення рівномірності подачі по циліндрах є ретельний підбір плунжерних пар і розпилювачів. Доцільно здійснювати селективний підбір ТА на двигун в цілому.
Поліпшення розподілу палива може бути досягнуто застосуванням загальних дозуючих пристроїв. У таких випадках застосовується одноплунжерний паливний насос і розподільник, пов'язаний з кожним циліндром.
Нерівномірність подачі палива по циліндрах в насосах з золотниковим розподілом проявляється при малих навантаженнях і оборотах, коли корисний хід плунжера (характеризується відстанню між відсічними крайками) обчислюється декількома міліметрами. У цьому випадку найбільш істотно позначається відмінність в стані відсічних крайок і в величині зазорів в плунжерних парах окремих насосів.
Суднові дизелі працюють в широкому діапазоні зміни навантаження і оборотів. При зміні режиму змінюються умови вприскування, а також характеристики розпилювання і подачі. При малих обертах двигуна внаслідок малого підйому голки матиме місце дросселирование палива в кільцевому зазорі між голкою і сідлом. Тиск розпилювання сильно падає. Ще більш гірші умови створюються при пуску двигуна, коли тиск палива перед соплами становить не більше
- 2 від тиску в нагнітальному трубопроводі в цей момент.
Для забезпечення гарного розпилювання на малих обертах збільшують тиск розпилу на номінальних оборотах Це особливо характерно для двигунів з насос-форсунками.
Постійність якості розпилювання палива при змінних оборотах двигуна може бути досягнуто застосуванням паливних систем акумуляторного типу.