2014-02-02
794
Топливный насос. Определение основных размеров топливного насоса сводится к расчету диаметра и хода плунжера. Для выявления искомых зависимостей необходимо предварительно проанализировать элементы процесса подачи топлива насосом золотникового типа (рис. 6.16). Подъем плунжера можно расчленить на три периода.
Рис. 6.16. Объемы насосной секции
| При подъеме плунжера от нижней мертвой точки до перекрытия впускного окна в гильзе теоретически нагнетания не происходит. Первому периоду хода плунжера (от НМТ до начала нагнетания) соответствует объем насоса?VП. При дальнейшем подъеме плунжера давление в системе повышается, нагнетательный клапан поднимается и топливо по топливопроводу высо- |
кого давления нагнетается в форсунку.
Процесс нагнетания теоретически происходит до тех пор, пока плунжер не достигает положения, при котором окно в гильзе начинает открываться. Второй период подъема плунжера (период нагнетания) определяется величиной активного хода плунжера, а соответствующий ему теоретически впрыскиваемый объем топлива составляет VА.
Дальнейший ход плунжера до верхней мертвой точки (перепуск) затрачивается на перепуск топлива из надплунжерного пространства в топливоподающий канал. Третьему периоду хода плунжера соответствует объем насоса?VВ.
Таким образом, полный объем секции насоса будет составлять:
.
Во время нагнетания вследствие повышения давления в топливоподающей системе происходит сжатие топлива и некоторое сокращение его объема на величину DV1.
Повышение давления вызывает также незначительную деформацию топливопроводов, объем которых из-за расширения увеличивается на величину DV2.
При нагнетании происходит незначительная утечка топлива из надплунжерного пространства в топливоподающий канал. Эта утечка компенсируется добавочным объемом DV3.
Необходимо также учесть, что с повышением оборотов фактическое повышение давления начинается несколько раньше перекрытия плунжером впускного окна гильзы. Это соответствует увеличению объема впрыскиваемого топлива на величину DV '. В момент отсечки нагнетание полностью не прекращается. Оно продолжается еще некоторую часть хода плунжера из-за дросселирующего влияния малых перепускных сечений окна в начале перепуска. Для этого необходим добавочный объем впрыскиваемого топлива DV ".
Таким образом, фактический объем впрыскиваемого топлива составляет:
.
Отношение фактического объема и впрыскиваемого топлива к теоретическому объему называют коэффициентом подачи насоса:
.
Из выражения следует, что 
. Подставив полученное значение в уравнение для объема насосной секции, имеем:
.
Для насосов золотникового типа 
и
.
Следовательно,
,
откуда:
.
Объем топлива, впрыскиваемый в цилиндр двигателя за один цикл, может быть определен по выражению:
,
где k – коэффициент, учитывающий увеличение подачи топлива насосом вследствие перегрузки двигателя (принимается равным 1.25–1.3);
ge – удельный расход топлива;
Ne – мощность двигателя;
τ – число тактов рабочего процесса;
i – число цилиндров двигателя;
п – число оборотов двигателя;
ρТ – удельный вес топлива.
Основные размеры насоса определяются из равенства:
,
где dПЛ – диаметр плунжера насоса;
SПЛ – ход плунжера насоса.
Отношение хода плунжера к диаметру у насосов составляет:
.
Плунжер и гильза являются прецизионной парой, и поэтому их размеры стандартизованы (табл.).
Соотношение диаметра плунжера и его хода
| dПЛ, мм | 6.5 | 7.5 | 8.5 | |||||||||||||
| SПЛ, мм | ||||||||||||||||
Диаметр плунжера, при выбранном его ходе, определяется по формуле:
.
Форсунка. Расчет основных размеров открытой форсунки сводится к определению диаметра отверстий. Число отверстий форсунки назначается в соответствии с принятым способом смесеобразования, формой и размерами камеры сгорания. Диаметр отверстия форсунки находится в зависимости от давления впрыска, продолжительности подачи и количества топлива, впрыскиваемого за цикл.
Количество топлива, впрыскиваемого форсункой за один рабочий ход двигателя, может быть определено по выражению:
.
Если определено количество топлива, впрыскиваемого форсункой за один рабочий ход, проходное сечение отверстий форсунки определяется согласно уравнению расхода:
,
где FФ – суммарная площадь всех отверстий форсунки;
ωФ – средняя скорость истечения топлива из отверстия форсунки;
t – продолжительность подачи.
Скорость истечения топлива из отверстия форсунки не является постоянной. За период впрыскивания скорость истечения изменяется в зависимости от изменения давления впрыска и противодавления в цилиндре. При выборе размеров форсунки в расчетах принимают среднюю скорость истечения топлива, определяемую по выражению:
,
где ηФ – коэффициент расхода при истечении топлива из сопловых отверстий (
);
g – ускорение силы тяжести;
γТ – удельный вес топлива;
PФ – среднее давление впрыска;
PГ – давление газов в цилиндре в момент впрыска, определяемое при тепловом расчете двигателя.
Площадь отверстий форсунки определяется выражением:
,
где Z – количество отверстий форсунки.
Тогда диаметр отверстия форсунки определится выражением:
.
Определение основных размеров закрытой форсунки – более сложная задача.
