Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (90) май-2 2015 г.

Дата публикации: 07.05.2015

Статья просмотрена: 82 раза

Библиографическое описание:

Соковиков В. К., Строков П. И. Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля // Молодой ученый. — 2015. — №10. — С. 318-321. — URL https://moluch.ru/archive/90/18217/ (дата обращения: 16.12.2018).

В статье рассматривается влияние высоковольтного электрического сигнала, подаваемого на электроды насоса высокого давления топливной системы дизеля, на расход, поступающий в цилиндры двигателя из гидроаккумулятора давления. Установлены основные зависимости, показывающие, что рост высоковольтного напряжения приводит к повышению давления в аккумуляторе и расходу в цилиндры двигателя.

Ключевые слова: электрогидродинамический насос, двигатель, электроды, расход, аккумулятор.

 

This article presents the effect of a high-voltage electric signal, sent to electrodes of a high-pressure pump of the engine fuel system, on the consumption supplied to the engine cylinders from the pressure accumulator. The main dependences determined show that a high voltage increase leads to the accumulator pressure increase as well as to the engine cylinders consumption.

Key words: electrohydrodynamic pump, engine, electrodes, consumption, accumulator.

 

В статье рассматривается насос высокого давления для топливной системы дизеля, способной создавать давление 100–150 МПа, однако схема может быть использована в системах с другой рабочей жидкостью, где требуется для работы высокое давление.

Схема топливной системы дизеля с электрогидродинамическим насосом (ЭГДН) представлена на рис.1. Основной особенностью насоса является то, что для создания давления и подачи топлива необходима подача высокого электрического напряжения (до 80 кВ) между электродами, расположенными внутри насоса.

Рис. 1. Принципиальная схема аккумуляторной топливной системы дизеля

 

На рис.1 обозначено: 1 — электронный блок управления; 2 — датчик давления гидроаккумулятора; 3 — электрогидравлические форсунки двигателя; 4 — гидроаккумулятор; 5 — электрогидродинамический насос высокого давления; 6 — высоковольтные электроды; 7 — блок повышения напряжения; 8 — информация от датчиков системы; 9 — блок задания частоты (или транзисторный коммутатор); 10 — система подпитки с насосом и переливным гидроклапаном; 11- электрогидравлический клапан.

В работах [1], [2] и [4] представлены результаты исследований физических процессов, происходящих в насосе при изменении выходных параметров электрического блока управления. Вместе с тем, создаваемое давление и подача насоса существенно зависят от подаваемого электрического напряжения и его частоты.

На рис.2 приведена упрощенная функциональная схема электрогидродинамического насоса, из которой можно судить о взаимосвязях отдельных элементов на подачу насоса и создаваемое давление.

Рис. 2. Функциональная схема электрогидравлического насоса

 

На рис.2 обозначено: 1 — объем рабочей камеры насоса Vркн; 2 — камера разряда с двумя электродами; 3 — гидравлические потери при движении паротопливной смеси по рабочей камере насоса до обратного гидроклапана; 4 — расход паротопливной смеси через гидроклапан Qак; 5 — релаксация паротопливной смеси и расход топлива через форсунки двигателя; 6 — механизмы двигателя, включая цилиндры двигателя; 7 — обратная связь в виде привода к насосу подпитки.

На рис.2 принято: Qнп — подача насоса подпитки; Pраб.к — давление в рабочей камере до электрического разряда; Pр.к — давление в рабочей камере после электрического пробоя между электродами; Pк — давление перед гидроклапаном; Pак — давление паротопливной смеси за гидроклапанном в гидроаккумуляторе, измеряемое электрогидравлическим датчиком давления 2, рис.1; Qак — расход паротопливной смеси через обратный гидроклапан насоса в гидроаккумулятор; Qц — расход топлива, поступающий в цилиндры двигателя после релаксации паротопливной смеси; nдв — обороты коленчатого вала двигателя; Uв — высокое напряжение, подаваемое на электроды рабочей камеры насоса.

Работа насоса заключается в следующем. Высокое напряжение (20–80 кВ) подается на электроды насоса. Между электродами возникает плазменная электрическая дуга, вокруг которой происходит нагрев и испарение топлива, что приводит к созданию паротопливной смеси с высоким давлением до 150 Мпа. Ударная волна высокого давления и весь поток паротопливной смеси расширяются от электродов с большой скоростью, открывают напорный гидроклапан и паротопливная смесь поступает в гидроаккумулятор. В гидроаккумуляторе происходит релаксация этой смеси и она «превращается» в топливо, которое через электрогидравлические форсунки поступает в цилиндры двигателя. Вместе с тем, если паротопливная смесь не успела релаксироваться, то в виде подготовленной к сгоранию смеси (или вместе с топливом), направляется в цилиндры двигателя. Освободившееся пространство в рабочей камере насоса после подачи заполняется топливом из системы подпитки.

Система подпитки механически не связана с коленчатым валом двигателя, поэтому подача электрогидродинамического насоса не зависит от оборотов двигателя и определяется либо блоком управления, либо оператором.

Процесс повышения давления в камере разряда достаточно сложный [3], он зависит от частоты подачи электрических импульсов, зазоров между электродами, формы электродов и т. д., но в первом приближении при определенном зазоре между электродами его можно представить в виде следующего графика, рис.4. Там же показано влияние частоты подачи электрических импульсов .

Рис. 3. Изменение давления в камере разряда в функции подаваемого высокого напряжения

 

На рис.3 предполагается, что частота подаваемого напряжения f1 >f2>f3>f4. Рисунок показывает, что рост напряжения и частоты электрического сигнала приводят к повышению давления в камере разряда Pр.к..

Для увеличения давления в гидроаккумуляторе потери в обратном гидроклапане насоса стараются сделать минимальными, в частности за счёт уменьшения массы его подвижных элементов и увеличения проходных сечений. Пренебрегая гидравлическими потерями в обратном гидроклапане можно использовать уравнение расхода [6] через гидроклапан в гидроаккумулятор в виде:        

                                                                                      (1)

где обозначено: Qак — расход паротопливной смеси через обратный гидроклапан в гидроаккумулятор,  — коэффициент расхода в гидроклапане,  — площадь открытия гидроклапана.

В результате релаксации паротопливной смеси давление в гидроаккумуляторе уменьшается, но оно вновь возрастает в результате последующих подач насоса до значения, заданного электрогидравлическим клапаном 11 (рис.1) и конструкцией двигателя. Поэтому количество паротопливной смеси, поступающей из электрогидродинамического насоса в гидроаккумулятор и последующей релаксации равно

                                                                              (2)

где  — количество подач электрогидродинамического насоса в гидроаккумулятор в секунду.

На основании уравнения (2) представим график подачи топлива в гидроаккумуляторе в функции подаваемого электрического напряжения на электроды камеры разряда при =2, при условии = , где  — расход поступающий в цилиндры двигателя.

Рис. 4. Зависимость расхода, поступающего в цилиндры двигателя, в функции высоковольтного напряжения

 

На рис.4 обозначено:

-        кривая 1 соответствует ,

-        кривая ,

-        кривая ,

-        кривая ,

Расчеты проводились для следующих параметров: .

Из рис.4 следует, что при увеличении напряжения и давления в рабочей камере насоса существенно возрастает расход, поступающий в цилиндры двигателя. Так, при изменении напряжения между электродами от 40 до 70 кВ при давлении в гидроаккумуляторе Па и  расход из аккумулятора возрастает с 3,9 мл/с до 12,25 мл/с.

Таким образом, в статье представлены результаты расчетов влияния напряжения в камере разряда на расход топлива в цилиндры двигателя. Увеличение напряжения в камере разряда приводит к росту давления в гидроаккумуляторе и расходу в цилиндры двигателя. Такое же влияние и частоты подачи импульсов. Топливная система дизеля с электрогидродинамическим насосом может обеспечить различные режимы работы двигателя при сокращении расхода топлива на транспортном средстве.

 

Литература:

 

1.    Соковиков В. К., Строков П. И. и др. Беспрецизионный электрогидродинамический ТНВД. Автомобильная промышленность № 3, 2005.

2.    Соковиков В. К., Строков П. И., Голубев Д. С. Практическое применение электрогидродинамического насоса. Тракторы и сельхозмашины № 3, 2009.

3.    Наугольных К. А., Рой Н. А. Электрические разряды в воде (гидродинамическое описание).- М.: Наука, 1971, 155с.

4.    Топливный насос нового поколения/Ю. В. Максимов, В. К. Соковиков, А. А. Бекаев, П. И. Строков//Изв. МГТУ «МАМИ». 2012. № 2(14). Т. 2. С. 241–245.

5.    Соковиков В. К., Бекаев А. А., Строков П. И. Электрогидродинамический двигатель//Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 3(33). С. 26–30.

6.    Лепешкин А. В., Михайлин А. А. Под ред. Беленкова Ю. А. Гидравлические и пневматические системы. 6-ое издание. Учебник. — М.: изд. «Академия», 2011. 336 с.

Основные термины (генерируются автоматически): цилиндр двигателя, электрогидродинамический насос, высокое давление, камера разряда, рабочая камера насоса, смесь, топливная система дизеля, обратный гидроклапан, гидроаккумулятор, система подпитки.


Ключевые слова

двигатель, электроды, расход, электрогидродинамический насос, аккумулятор

Похожие статьи

Математическая модель процесса топливоподачи системой...

Аккумуляторные топливные системы (системы Common Rail), получившие свое распространение в последние 15-17 лет, находятся

Периодическое ужесточение экологических норм заставляет производителей оптимизировать не только топливный насос высокого...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной...

На дизельных двигателях используются разъемные топливопроводы высокого давления, которые

Похожие статьи. Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса...

система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные разрушения, высокотемпературное охлаждение, водяной насос.

Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Топливная система предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки. Конструкция топливной системы автомобиля включает топливный бак, топливный насос, топливный фильтр,систему впрыска...

Гидравлическая система летательных аппаратов: вертолета...

Все агрегаты гидравлической системы соединяются посредством трубопроводов, по которым перемещается рабочая жидкость.

Детали таких моторов и насосов являются телами вращения, просты в изготовлении и работают при высоких давлениях.

К вопросу выбора гидроаккумулятора | Статья в журнале...

[1,2,3]. Возможное применение гидроаккумулятора не ограничивается только сбором и отдачей энергии, его также используют для защиты системы от чрезмерно высоких давлений, которые возникают в результате гидравлических ударов...

Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового...

Ключевые слова: поршневой двигатель, работа насосных ходов, термодинамическая модель.

Рис. 1. Эскиз сапуна [1]. Для описания указанного процесса картер двигателя можно представить как открытую термодинамическую систему, непрерывно соединенную с...

Приспособление для замены наконечников топливопроводов...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной системы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Устройство для восстановления геометрии уплотнительного...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной системы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Математическая модель процесса топливоподачи системой...

Аккумуляторные топливные системы (системы Common Rail), получившие свое распространение в последние 15-17 лет, находятся

Периодическое ужесточение экологических норм заставляет производителей оптимизировать не только топливный насос высокого...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной...

На дизельных двигателях используются разъемные топливопроводы высокого давления, которые

Похожие статьи. Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Обеспечение бескавитационной работы водяного насоса...

система охлаждения, дизельный двигатель, кавитационные разрушения, высокотемпературное охлаждение, водяной насос.

Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Топливная система предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки. Конструкция топливной системы автомобиля включает топливный бак, топливный насос, топливный фильтр,систему впрыска...

Гидравлическая система летательных аппаратов: вертолета...

Все агрегаты гидравлической системы соединяются посредством трубопроводов, по которым перемещается рабочая жидкость.

Детали таких моторов и насосов являются телами вращения, просты в изготовлении и работают при высоких давлениях.

К вопросу выбора гидроаккумулятора | Статья в журнале...

[1,2,3]. Возможное применение гидроаккумулятора не ограничивается только сбором и отдачей энергии, его также используют для защиты системы от чрезмерно высоких давлений, которые возникают в результате гидравлических ударов...

Моделирование насосных ходов в картере одноцилиндрового...

Ключевые слова: поршневой двигатель, работа насосных ходов, термодинамическая модель.

Рис. 1. Эскиз сапуна [1]. Для описания указанного процесса картер двигателя можно представить как открытую термодинамическую систему, непрерывно соединенную с...

Приспособление для замены наконечников топливопроводов...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной системы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Устройство для восстановления геометрии уплотнительного...

Ремонт топливопроводов высокого давления топливной системы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Исследование влияния высоковольтного разряда на подачу электрогидродинамического насоса высокого давления топливной системы дизеля.

Задать вопрос