ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств»

 

Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей

 

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Учебное пособие

8. СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

8.4. Расчет элементов топливной системы дизеля

     Топливный насос высокого давления является основным конструктивным элементом системы питания дизелей. Он предназначен для отмеривания необходимого количества топлива и подачи его под высоким давлением в цилиндры в установленный момент в соответствии с порядком работы двигателя. Для автомобильных и тракторных дизелей применяют топливные насосы высокого давления золотникового типа с плунжерами, нагруженными пружинами и приводимыми в движение кулачками вращающегося вала.
     Расчет секции топливного насоса заключается в определении диаметра и хода плунжера. Эти основные конструктивные параметры насоса находятся в зависимости от его цикловой подачи на режиме номинальной мощности дизеля.
     Цикловая подача, т. е. расход топлива за цикл:
     в массовых единицах (г/цикл)

gц = ge · Ne · τ /(120 n· i);

     в объемных единицах (мм³/цикл)

Vц = ge · Ne · τ /(10 n · i · ρт).

     Вследствие сжатия топлива и утечек через неплотности, а также из-за деформации трубопроводов высокого давления производительность насоса должна быть больше величины Vц.
     Влияние указанных выше факторов на величину цикловой подачи учитывается коэффициентом подачи насоса, представляющим отношение объема цикловой подачи к объему, описанному плунжером на геометрическом активном ходе:

ηн = Vц/Vт,

где Vт = fп · Sакт - теоретическая цикловая подача насоса, мм³/цикл (fп - площадь поперечного сечения плунжера, мм²; Sакт - активный
     ход плунжера, мм).
     Таким образом, теоретическая подача секции топливного насоса

Vт = Vц/ηн.

     Величинаηн для автомобильных и тракторных дизелей при номинальной нагрузке изменяется в пределах 0,70 ÷ 0,90.
     Полная производительность секции топливного насоса (мм³/цикл) с учетом перепуска топлива, перегрузки дизеля и обеспечения надежного пуска при низких температурах определяется по формуле

Vн = (2,5 ÷ 3,2)Vт.

     Это количество топлива должно быть равно объему, соответствующему полному ходу плунжера.
     Основные размеры насоса определяются из выражения

Vн = π·d²пл · Sпл /4,

     где dпл и Sпл - диаметр и полный ход плунжера, мм.

     Диаметр плунжера

dпл = [4Vн /(π · Sпл / dпл)]1/3.

     Отношение Sпл /dпл изменяется в пределах 1,0 ÷ 1,7. Диаметр плунжера насоса должен быть не менее 6 мм. При меньших диаметрах затрудняется обработка и пригонка плунжера в гильзе.
     Полный ход плунжера (мм)

Sпл=(Sпл/dпл) dпл.

     При выбранном диаметре плунжера его активный ход

Sакт = Vт/fпл,

     где VT - теоретическая подача секции топливного насоса, мм³/цикл.
     Форсунки служат для распиливания и равномерного распределения топлива по объему камеры сгорания дизеля и выполняются открытыми и закрытыми. В закрытых форсунках распиливающие отверстия сообщаются с трубопроводом высокого давления только в период подачи топлива. В открытых форсунках эта связь постоянна.
     Расчет форсунки сводится к определению диаметра сопловых отверстий.
     Объем топлива (мм³/цикл), впрыскиваемого форсункой за один рабочий ход четырехтактного дизеля (цикловая подача):

Vц = ge · Ne · 10³ /(30 n · i · Ρт).

     Время истечения топлива (с)

Δt = Δφ/(6n),

     где Δφ - угол поворота коленчатого вала, град.
     Продолжительность подачи Δφ задают в зависимости от типа смесеобразования дизеля. При пленочном смесеобразовании Δφ = 15 ÷ 25° поворота коленчатого вала, а при объемном, где требуется более высокая скорость впрыска, Δφ = 10 ÷ 20°.
     Средняя скорость истечения топлива (м/с) через сопловые отверстия распылителя определяется по формуле

ωф = [(2/ρт)(рф-рц)],

     где рф - среднее давление впрыска топлива, Па; рц = (р'с + рz)/2 - среднее давление газа в цилиндре в период впрыска, Па; р'с и рz - давление в конце сжатия и сгорания, определяемые по данным теплового расчета дизеля, Па.
     В дизелях без наддува рц = 3 ÷ 6 МПа, а в двигателях с наддувом может быть значительно выше.
     Среднее давление впрыска рф в дизелях автомобильного и тракторного типов лежит в пределах 15 ÷ 40 МПа и зависит от величины затяжки пружины форсунки, гидравлического сопротивления сопел, диаметра и скорости движения плунжера и др. Чем выше давление впрыска, тем больше скорость истечения топлива и лучше его распыливание.
     Величина средней скорости истечения топлива изменяется в широких пределах ωф = 150 ÷ 300 м/с.
     Суммарная площадь (мм²) сопловых отверстий форсунки находится из выражения

fс = Vц /(10³ μф · ωф · Δt),

     где μф - коэффициент расхода топлива, равный 0,65 ÷ 0,85.
     Диаметр соплового отверстия форсунки

dс = [4fс/(π·m)]0,5,

     где m - число сопловых отверстий.
     Число и расположение сопловых отверстий выбирается исходя из формы камеры сгорания и способа смесеобразования.
     В дизелях с пленочным смесеобразованием применяют одно-и двухдырчатые распылители с диаметром отверстия 0,4 ÷ 0,6 мм, а в дизелях с объемным смесеобразованием - многодырчатые распылители с диаметром отверстий 0,2 мм и более.

О ПОСОБИИ            НАЗАД            ВПЕРЕД            СОДЕРЖАНИЕ            СПИСОК ПОСОБИЙ