Подготовка к проектированию и испытания топливоподающей аппаратуры

 

Просмотр в PDF | Версия для печати
Код статьи: 146
Добавил: admin
Просмотров: 58
Слов: 2252
Дата добавления: 7 Jul 2010, 10:40 PM
Комментариев: 0

Укрупненно этапы создания ТПА содержат:

- формирование технических требований к ТПА на основании анализа требований к дизелю, его конструкции и показателей, а также на основании оптимизации его рабочего процесса ;

- обоснование и выбор типа ТПА и основных технических решений;

- первичное определение основных размеров и параметров ТПА ;

- компьютерная оптимизация и уточнение параметров ТПА ;

- подготовка конструкторской документации ;

- изготовление ТПА;

- безмоторные испытания ТПА;

- моторные стендовые испытания, включая оценки токсичности ОГ;

- испытания на транспортном средстве, включая специальные тесты (экологические, климатические, ресурсные и др.).

На большинстве этапов возникает необходимость проведения корректирующих мероприятий. В этом разделе дается ответ на вопрос о том, как первоначально оценить основные размеры и параметры элементов ТПА, что позволило бы выйти на следующий этап - компьютерного исследования и оптимизации. Часто для этого берется прототип - это не только менее трудоемко, но обычно уже известны его качества, в том числе недостатки и предполагаемые способы его усовершенствования. Если такого нет, можно воспользоваться приведенными ниже рекомендациями. Следует только иметь в виду, что при своей многочисленности, эти рекомендации не могут дать такого достоверного ответа, который бы удовлетворял требованиям к ТПА. Иначе говоря, за этим обязателен этап компьютерной  оптимизации. Особенно это ощущается в отношении возможности достижения заданного давления впрыскивания: накопленный опыт отражает технический уровень вчерашнего и сегодняшнего дня и быстро устаревает. Значительная часть рекомендаций базируется на статистической обработке чертежей, выполненных под руководством проф. Ю.Я. Фомина .

Оценка основных размеров насосной секции ТНВД. Первоначально выбирается тип ТНВД, способ его регулирования, общая архитектура, основные конструктивные технологические решения, наличие и расположение элементов ЛВД и ЛНД - демпферов и клапанов, дросселей, каналов и т.п., тип привода плунжера в том числе, возможно, кинематическая схема и тип кулачка. Исходной информацией для этого выбора и последующего расчета служит назначение ДВС, его конструктивные особенности и специальные требования, число цилиндров, частота вращения вала, компоновочные условия, интенсивность подачи, сорт топлива, тип КС. Вначале определяется цикловая подача на номинальном режиме:

ц

Базовым  размером ТНВД удобно считать диаметр плунжера с!пл. При создании типоразмерных рядов многосекционных насосов в качестве базового размера может применяться межсекционное расстояние Ab Нахождение dm может быть произведено из раз-

личных рекомендаций. Например, из геометрических соображений имеем:

Примером выбора основных размеров плунжерной пары с помощью номограмм служит методика ЯЗДА . Ее достоинством является учет степени интенсификации впрыскивания - это оказалось особенно важно с учетом непрерывного роста Рвпр и того обстоятельства, что достаточные размеры пары необходимы не только для обеспечения дц, но и Рвпр. Использование номограммы по рис. 2.86 требует задать действительную продолжительность впрыскивания ф£пр (по кулачковому валу). Это возможно по результатам оптимизации рабочего процесса или по данным аналогов. Природа увеличения давления топлива по мере движения по трубопроводу будет рассмотрена в п. 4.1, здесь же приходится задаться - Оно тем больше, чем меньше сечение сопел и длиннее трубопровод. Номограмма на рис. 2.87 позволяет сориентироваться относительно выбора базового размера рядных блочных ТНВД - межцентрового расстояния Ai. При выборе dnn и hnn следует иметь в виду стандарт , хотя приходится признать, что он может мешать рациональному выбору и в некотором отношении устарел.

Таблица 2.3. Размеры  насосной секции ТНВД по ГОСТ 10578-74.

кового привода обсуждается в п. 2.2, 4.9, а также в .

Характерные размеры втулки плунжера и профилирование кромок плунжера обсуждались в п. 2.2 . Проектирование кулач-

Оценка основных размеров форсунки. Известно также несколько подходов к проектированию форсунки. Единственный научно обоснованный - оптимизация рабочего процесса. Для этого необходимы программы с адекватным описанием внутрицилиндровых процессов, учитывающих влияние топливоподачи на процессы смесеобразования и сгорания  . В результате оптимизации процесса обосновываются характеристика и давления впрыскивания, а также диаметр, число и направление сопловых отверстий форсунки.

Следует учитывать, что все показатели ТПА чрезвычайно чувствительны к точности задания сечения сопловых отверстий. Также и по этой причине все остальные методы его определения могут считаться приближенными. Тем не менее, коротко остановимся на альтернативных способах его оценки.

А. Гипотеза о развитии топливных струй реализуется с помощью эмпирических формул. Допускается, что длина струи к началу воспламенения достигает радиуса КС. Используется популярная формула А.С. Лышевского для открытых камер, оправдавшая себя для средне- и малооборотных дизелей, начиная с 415/18 :

Аналогично, используя соотношения для угла раскрытия топливного факела у, можно оценить рациональное число сопел с помощью гипотезы об оптимальности смесеобразования при отсутствии наложения соседних струй:

Конструктивные особенности запорного конуса и размер дифференциальной площадки обсуждались в п. 2.4. Следует иметь в виду, что удлинение сопел приводит к увеличению тепло-воспринимающей поверхности распылителя, укорочение - к снижению механической прочности и, в любом случае, влияет на расходные характеристики сопел . Реально lc/dc=2,8...7,5. Входные кромки отверстий в предсопловом канале не должны накладываться друг на друга, с другой стороны диаметр предсопло-вого канала dnK должен обеспечить минимальный его объем, но не дросселировать поток:

0,25 7id^K FC .

Это соображение относится и к площади в запорном конусе при максимальном подъеме иглы.

Диаметр иглы в высокооборотных дизелях до последнего времени был d0=6 мм. Успехи технологии позволили снизить его до 4 мм, и даже до 3,5 мм . Для более крупных дизелей с dm> 13 мм диаметр иглы d0=6+0,25 . Внешний диаметр корпуса распылителя Dp=d0, длина направляющей иглы 1и=  d0. Длина корпуса распылителя lp=d0. Внешние размеры распылителя уточняются в соответствии с ГОСТ, в котором установочному диаметру DyCT (по накидной гайке) соответствуют исполнения форсунок от А до И. В автотракторных системах обычно используются форсунки исполнения A (S - по классификации Bosch) с Dp=17 мм, DyCT=25 мм. Популярные в малоразмерных дизелях форсунки Bosch имеют Dp=13 мм, DycT=17 мм.

Определение размеров нагнетательного трубопровода. Длина обычно задана условиями компоновки дизеля и выбирается минимально возможной. Внутренний диаметр - очень важная величина, обязательно должна быть уточнена в гидродинамическом расчете ТПА. Первичная оценка из соображения допустимого гидравлического сопротивления:

—      -  i

где: Umax - максимальная скорость в трубопроводе, рекомендуемая Umax=50...80 м/с; Ки=0,66.

С другой стороны, приходится учитывать стандартные значения выпускаемых промышленностью трубок. Бесшовные трубы высокого давления по ГОСТ 11017-80 обычно изготавливаются из стали 40. В высокооборотных отечественных дизелях, в основном, применяются трубки с внутренним и наружным диаметром 02x07 мм, хотя технически более обоснованными могут быть трубопроводы с внутренним диаметром 1,8... 1,5 мм. В условиях свертывания производства дизелей с воздушным охлаждением ГАЗ и ЗиЛ-645 производство отечественных трубопроводов 01,6 было прекращено.

Пригодность трубопроводов, как и других элементов ТПА, проверяется с помощью гидродинамического расчета ТПА.

Установка геометрического УОВТ производится при закреплении ТНВД на дизеле, но также иногда производится при испытаниях ТНВД на безмоторных стендах или на этапах сборки насоса.

Геометрический угол начала впрыскивания (для дизеля - УОВТ) изменяют разворотом корпуса ТНВД или перебрасыванием через зуб колеса цепи, ремня , изменением взаимного положения двух полумуфт, разворотом кулачковых шайб или болта толкателя (в индивидуальных, судовых ТНВД). Фиксируют геометрический УОВТ перечисленными ниже спо-

собами и сравнивают с показаниями (метками, делениями) на маховике .

Установка УОВТ по меткам заключается в совмещении метки на шкиве ТНВД с меткой на кронштейне .

Установка УОВТ с помощью стрелочного индикатора, установленного вместо пробки плунжерной полости, используется в популярном ТНВД типа VE . Требуется обеспечить заданный ход плунжера от исходного положения для момента ВМТ первого цилиндра. В ТНВД фирмы Lucas  иногда контролируют не показания индикатора 1, а, проще, только фазовую канавку 4 ротора. Для этого вместо индикатора применим контрольный штифт. Стрелочные индикаторы применялись и в рядных ТНВД - измерения хода плунжера осуществлялись через лючок.

Установка УОВТ с помощью моментоскопа . Два последующих метода пригодны к ТНВД с началом впрыска, обусловленным закрытием впускного окна за счет движения плунжера, а не электроуправляемого органа (например, всех ТНВД, разработанных до середины 1990-х годов). Работа моментоскопа основана на том, что нагнетательный клапан не позволяет подавать топливо при малых давлениях, но поднимается при закрытии плунжером впускного окна.

Тогда, при медленном вращении коленчатого вала, начавшееся выдавливание топлива заставляет мениск в стеклянном капилляре начать двигаться.

Установка УОВТ статической проливкой. Идея метода заключается в нахождении момента закрытия впускного окна по прекращению протока топлива через него. В собранном насосе для организации протока из штуцера 2  первого цилиндра удаляют нагнетательный клапан, а во впускной полости создают давление топлива каким-либо ТПН. Медленно вращая коленчатый вал, о УОВТ судят по завершению истечения топлива.

Испытания ТНВД проводят на безмоторных стендах после их сборки, в эксплуатации. При этом представляет интерес контроль не геометрического, а действительного УОВТ. Ввиду отсутствия понятия ВМТ поршня, угол фиксируют относительно других характерных положений, например, ВМТ плунжера первой секции. По этой причине УОВТ иногда называют условным.

При испытаниях многосекционных ТНВД добиваются идентичности УОВТ (с учетом заданного порядка работы секций). ГОСТ 10578-96 допускает несовпадение ±30' по кулачковому валу.

Вторым параметром, подлежащим контролю при безмоторных испытаниях, является неравномерность 5Н цикловых подач по секциям. Для этого используется сбор топлива из форсунок в

мерные мензурки. Неравномерность 5Н определяют через отклонение объемной подачи секций:

5H=200-/, . В табл. 2.2 приведены значения допускаемой по ГОСТ 10578-96 неравномерности подачи при регулировке (в скобках при проверке) блочного ТНВД.

Таблица 2.2. Допускаемая неравномерность подачи блочных ТНВД.

mm

max

Можно показать, почему можно отрегулировать ТНВД на равномерность подач по секциям только на одном режиме его работы. На рис. 2.91 представлено изменение гидроплотности первой Ti и второй т2 плунжерной пары многосекционного ТНВД по мере разворота плунжеров

ф относительно своих втулок в направлении повышения цикловой подачи. Например, из-за различных зазоров в парах гидроплотность неодинакова, неодинаковы будут цикловые подачи.

Для их выравнивания при регулировке поворачивают плунжер  или втулку с фланцем секции . Для номинального (т.е. регулировочного) режима путем разворота плунжера удается выравнять гидроплотность х^ов=т2 и цикловые подачи. Но при других подачах равенства нарушаются . Нарушатся они и на других частотах вращения вала

ТНВД, т.к. объемы утечек зависят от времени нагнетания, а их компенсация произведена одним и тем же для разных частот отклонением активного хода плунжера.

 

Примечание

---

Рейтинг: Нет оценки

--Голосовать-- 0 1 2 3 4 5

Комментарии

Отсутствуют

Комментировать

У вас нет полномочий для комментирования. Пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте также в нашем каталоге: