Библиографическое описание:

Курапин А. В., Гостевская О. В., Авдеюк О. А., Лемешкина И. Г. Влияние конструктивных параметров топливоподающей аппаратуры дизеля на ее переходные процессы // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 156-159.

Показана возможность оценки влияния на переходные процессы в топливоподающей аппаратуре дизеля ее конструктивных и регулировочных параметров. Представлены результаты исследования влияния на показатели переходного процесса площади сопловых отверстий распылителя форсунки.

Ключевые слова: дизель, топливоподающая аппаратура, переходный процесс, цикловая подача, перерегулирование, форсунка, распылитель, сопловые отверстия.

Важнейшей задачей исследования динамических свойств топливной аппаратуры (ТА) дизеля является построение ее переходных процессов. Построение переходного процесса ТА возможно в результате решения дифференциального уравнения ТА [1]:

,

где ТТ,Tk, Кq, Qj — коэффициенты дифференциального уравнения, имеющие следующие наименования и размерность:

ТТ — время топливоподающей аппаратуры, с.;

Tk — время катаракта, с.;

Кq — коэффициент самовыравнивания;

Qj — коэффициент усиления по угловой скорости;

y, j — входные координаты ТА, q — выходная координата ТА;

ψ = Dh/ h, где Dh — перемещение рейки, вызывающее переходный процесс; h — положение рейки в равновесном режиме, предшествующем переходному процессу;

j = Dw / w, где Dw -изменение частоты вращения валика насоса вызывающее переходный процесс; w — частота вращения в равновесном режиме, предшествующем переходному процессу;

q = DQц / Qц, где DQц — изменение цикловой подачи за время переходного процесса; Qц — цикловая подача в равновесном режиме, предшествующем переходному процессу.

Решение дифференциального уравнения ТА дает возможность построить переходные процессы в ТА, то есть определить изменение цикловой подачи топлива во времени и выявить реакцию элемента на внешние воздействия.

Коэффициенты дифференциального уравнения ТА определяются на основе анализа АФЧХ, полученных экспериментальным или расчетным путем [1]. В ряде работ получены теоретические выражения для коэффициентов дифференциального уравнения ТА, включающие в себя многие конструктивные и регулировочные параметры ТА, такие как диаметр плунжера, диаметр иглы распылителя, площадь сопловых отверстий распылителя, жесткость пружины нагнетательного клапана, пружины иглы распылителя, диаметр трубопровода и многие другие [2,3]. Эти выражения получены путем рассмотрения равновесия единичного элемента топлива, перемещающегося в системе под действием всех сил (принцип Даламбера).

Решение дифференциального уравнения ТА получают известными методами: путем преобразований и использования частных решений Эйлера для однородных дифференциальных уравнений.

Для получения переходного процесса, описываемого дифференциальным уравнением ТА, необходимо алгебраически просуммировать по времени процессы, протекающие в ТА за счет перемещения рейки насоса и за счет изменения угловой скорости валика насоса. Это соответствует принципу суперпозиции (раздельное изучение возмущающих воздействий). В случае больших возмущений уравнение ТА неприменимо, так как представляется в виде нестационарного, и коэффициенты уравнения непрерывно меняются в зависимости от перемещения рейки или изменения скорости вращения валика насоса.

Ранее была выполнена работа [4], показывающая, что использование теоретических выражений для расчета коэффициентов дифференциального уравнения ТА при построении ее переходных процессов хорошо согласуется с экспериментальными данными. Разработана компьютерная модель, позволяющая оценить влияние на переходный процесс конструктивных и регулировочных параметров ТА, входящих в теоретические выражения для коэффициентов дифференциального уравнения ТА [4,5]. С помощью указанной модели, в частности, было проанализировано влияние на время переходного процесса Тпп, перерегулирование D цикловой подачи топлива qц и максимальные забросы цикловой подачи qцmax площади сопловых отверстий распылителя fсопл.. Построены переходные процессы с использованием решения дифференциального уравнения ТА. Моделировался переходный процесс, вызванный мгновенным скачкообразным перемещением рейки из положения 7 мм в положение 8 мм при неизменной частоте вращения вала насоса 1000 мин-1. Переходные процессы для топливной аппаратуры с ТНВД УТН-5 и форсункой ФД-22 при различных значениях площади сопловых отверстий (штатная площадь сопловых отверстий fсопл. = 0,0038516 см2) показаны на рисунке 1. При исследовании влияния на переходный процесс изменения fсопл. было использовано 8 их значений в интервале от 0,002428 см2 до 0,0045714 см2. Тпп при значениях fсопл., равных 0,002428; 0,002857 и 0,0031428 см2 составило 0,44 с, а при значениях fсопл., равных 0,0034286; 0,0038516; 0,004; 0,0042857 и 0,0045714 см2–0,45 с. Влияние изменения fсопл. на D и qцmax демонстрируют рисунки 2 и 3.

Анализ полученных результатов показывает, что с ростом площади сопловых отверстий время переходного процесса возрастает незначительно (на 0,01 с). Переходный процесс носит колебательный характер, перерегулирование цикловой подачи в течение переходного процесса линейно возрастает на 2,4 %, забросы максимальных значений цикловой подачи линейно возрастают на 5,7 % при возрастании площади сопловых отверстий на 88,3 %.

Рис.1. Переходные процессы ТА дизеля с ТНВД УТН-5 и форсункой ФД-22: 1 — fсопл. = 0,002428 см2; 2 — fсопл. = 0,0038516 см2 (штатное значение), 3 — fсопл. = 0,0045714 см2

Рис. 2. Влияние площади сопловых отверстий на перерегулирование цикловой подачи топлива в переходном процессе

 Рис. 3. Влияние площади сопловых отверстий на максимальные забросы цикловой подачи топлива в переходном процессе

Литература:

1.       Крутов, В. И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект/ В. И. Крутов. — М.: Машиностроение, 1978. — 471 с.

2.       Волков, А. А. Топливоподающая аппаратура как элемент системы автоматического регулирования дизеля: Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. — М., 1972. — 234 с.

3.       Комаров, Г. А. Исследование статических и динамических свойств топливоподающей аппаратуры дизеля:. дис… к.т.н./ Г. А. Комаров. — М., 1970. — 204 с.

4.       Курапин, А. В. Переходные процессы в топливоподающей аппаратуре дизелей: Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. — Волгоград, 1999. — 262 с.

5.       Славуцкий, В. М. К исследованию переходных процессов в топливоподающей системе транспортных дизелей / В. М. Славуцкий, А. В. Курапин // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 6 / ВолгГТУ. — Волгоград, 2008. — (Серия «Процессы преобразования энергии и энергетические установки»; вып. 1). — С. 34–38.

Основные термины (генерируются автоматически): дифференциального уравнения ТА, площади сопловых отверстий, переходного процесса, цикловой подачи, цикловой подачи топлива, коэффициентов дифференциального уравнения, сопловых отверстий распылителя, переходный процесс, переходные процессы, Решение дифференциального уравнения, решения дифференциального уравнения, переходного процесса ТА, вращения валика насоса, площадь сопловых отверстий, процессы ТА дизеля, Влияние площади сопловых, перерегулирование цикловой подачи, забросы цикловой подачи, изменение цикловой подачи, подачи топлива в переходном.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос