Элементы расчёта ТА Common Rail.

 

1. Задаются допустимой амплитудой колебаний давления топлива (обычно допускается

Δp= 5 МПа).

2. Допускаемая нестабильность ЦПТ от Δp= p_ак.- равна:

Δq_ц=

тогда - p_цил= (1- Δq_ц/q_ц)(p_ак.- p_цил).

 

 

Например, если принять Δq_цN= 1%, то при =150 МПа имеем: p^min _ак= 147,15 МПа;

p^max _ак= 152,85 МПа.

3. Примем схему CR с экономичным расходом топлива на управление. Тогда при q_ц=48 мм³ общий расход топлива V_∑≈ 1,25× q_ц= 60 мм³. Приняв коэффициент сжимаемости

α=35×10^-5 1/ МПа, получим необходимый объём аккумулятора:

V_акк.= V_∑/[ α(p^max_ак - p^min_ак)]= 35 мл.

Колебания p_ак. от подачи ТНВД менее значительны ввиду значительно большей продолжительности нагнетания каждым плунжером при использовании эксцентрикового привода. В течение этого периода происходит цикл расходования топлива со стороны хотя бы одной форсунки. Анализ реальной картины рассчитывается точно и без затруднений с использованием полной математической модели процесса.

4. Определение производительности ТНВД.

Минутный объёмный расход топлива для подачи в цилиндры на номинальном режиме дизеля:

Q_Nтеор.= (2 × n_е× i × q_ЦN)/(ρ _tт. × τ), где

τ – тактность; но на практике необходимая производительность должна быть скорректирована:

1) все ЭГФ имеют дополнительные расходы (утечки в распылителе, мультипликаторе запирания, в электроуправляемом клапане; расход на управление- он является решающим в качественно выполненной форсунке). Тогда

Q_Nфорс. =k_Nфорс. × Q_Nтеор..

Лучшие ЭГФ имеют k_Nфорс. = 1,05…1,35.

2) не очевиден режим работы дизеля, предъявляющий наиболее жёсткие требования к производительности ТНВД. Режим пуска - поверочный, требующий сохранения производительности при малых частотах, т.е. с большими утечками в насосе и форсунках. Насос должен обеспечить на пусковых частотах заданные производительность и давление подачи.

3) Необходимо обеспечить динамический резерв с учётом переходных режимов. Расчёт его требует задания времени переходного процесса в CR и V_акк.. Дополнительный расход ΔQ_{дин.рез.} находят из условий объёмного баланса:

ΔQ_{дин.рез.} = α(p₂ – p₁)× V_акк/ Δt_п.п.;

 

Q_{дин.рез.} = ΔQ_{дин.рез.}+ Q_Nфорс..

В действительности время достижения повышенного p_ак. может оказаться достаточным, т.к. дизель не может за Δt_п.п увеличить момент с нулевого до max из- за:

- инерционности наддува;

- реакции водителя;

- работы замедлителей и др.

Из условий обеспечения приёма нагрузки при переключении передач и повышения момента при движении проведён расчёт для дизеля

ЗМЗ- 514: принимая Δt_п.п.= 0,4 с, при V_акк = 20 мл с учётом необходимости подъёма давления p_ак. с 60 до 120 МПа, запас производительности ТНВД составил Q_{дин.рез.} = 0,09 л/мин.

Учитывая различия n_е на рассматриваемых режимах и выбранную n_к, производительность ТНВД за один оборот его вала (цикл насоса) составит:

V_Ц^тнвд= Q_max/n_К.

Видно, что вопрос обеспечения производительности ТНВД обусловлен для данного дизеля требованиями пускового режима и приёма нагрузки на режиме M_emax.(в частности, по этой причине по мере совершенствования систем CR V_ак. для немецких ЛА снижался с 60 мл до 13 мл).

Характерные расходы топлива высокого давления и другие расчётные показатели дизеля

ЗМЗ- 514 представлены в таблице:

 

Рекомендации при проектировании элементов системы CR.

1). Выбор числа и размеров насосных секций.

Во- первых, решается вопрос о n_к (в вышеприведённом примере было n_к = (½)× n_е. Это решение может быть оправдано сохранением старого привода ТНВД. При ↑ n_к имеется возможность ↓ габаритов ТНВД, ↑ равномерности подачи, обеспечения более надёжной пусковой подачи, облегчения условий работы подшипников скольжения. Например, авиа ТНВД работают при 16…20 тыс. мин^-1. Ограничения скорости вращения обусловливаются условиями наполнения полостей плунжера, безударности работы толкателей, вибрациями от неуравновешенности.

Число насосных секций обусловливает равномерность подачи и момента. Нет обоснований для использования в ТНВД дизеля N_e ≤ 200 кВт числа насосных секций i_секц. > 4. Основные аргументы в выборе числа насосных секций представлены в таблице.

 

 

2). Выбор типа кулачкового привода.

 

Первоначально в CR использовались ТНВД с кулачковым приводом, в т.ч. с несколькими профилированными участками подъёма. Замена кулачка на эксцентрик привела к ↓C_пmax ≈ в 4,5 раза; угла давления γ ≈ в 4 раза; М_КР.max на валу ТНВД ≈ в 4,5 раза; max контактного напряжения ≈ в 2,2 раза. Эксцентрик технологичнее кулачка при изготовлении.

 

3).К лапаны ТНВД.

1.Решается вопрос о выборе впускных окон (надёжность: нет клапанов - подвижных деталей с их не герметичностью) или впускного клапана (нет потерь части хода плунжера при закрытии окон- меньше габариты насоса). НК обязательны. Грибковые не должны иметь привычного в традиционных системах разгружающего пояска. Они надёжны, но имеют ограничение по частоте срабатывания из- за относительно большой массы. Длительная работоспособность НК обусловливается массой, скоростью посадки, давлением и в каждом конкретном случае оценивается с использованием расчёта процесса подачи и эмпирических соотношений. Подъём НК определяется также при расчёте процесса подачи по допустимой потере напора. Для большинства ТНВД подобной размерности практически достаточно хода в доли мм (например, для пары d_п/h_га = 7мм/7мм при

n_к =2000 мин^-1 достаточно 0,1 мм).

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

• первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;
• второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;
• третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;
• четвертое поколение – 220 МПа, с 2009 года.

 

 

 

 

 

.

∞≤≥≈≠<>*±Δț ΨΩθαβεδηλμχψωστ γ ∑∫/{}§~Øø℮≡ḟυφγηεξ𠱫» ρ τ _{qαβγδεζηθλμνξσψωφτσρπ}

Δ→↑←↓℮√∫∑ ρ_t

 

μ_шf_ш √α

 

 

6.3. СИСТЕМА ВПРЫСКА "K-JETRONIK"

("К-Джетроник")

Система впрыска "K-Jetronic" фирмы BOSCH представляет собой механическую систему постоянного впрыска топлива. Топливо под давлением поступает к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном коллекторе. Форсунка непрерывно распыляет топливо, поступающее под давлением. Давление топлива (расход) зависит от нагрузки двигателя (от разрежения во впускном коллекторе) и от температуры охлаждающей жидкости.

Количество подводимого воздуха постоянно измеряется расходомером, а количество впрыскиваемого топлива строго пропорционально (1:14,7) количеству поступающего воздуха (за исключением ряда режимов работы двигателя, таких как пуск холодного двигателя, работа под полной нагрузкой и т.д.) и регулируется дозатором-распределителем топлива. Дозатор-распределитель или регулятор состава и количества рабочей смеси состоит из регулятора количества топлива и расходомера воздуха. Регулирование количества топлива обеспечивается распределителем, управляемым расходомером воздуха и регулятором управляющего давления. В свою очередь воздействие регулятора управляющего давления определяется величиной подводимого к нему разрежения во впускном трубопроводе и температурой жидкости системы охлаждения двигателя.