Снижение нагруженности кулачкового механизма топливного насоса дизеля применением дезаксиала

• Автор: Таусенев, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1 Взаимосвязь топливоподачи и рабочего процесса дизеля
1.2 Способы повышения интенсивности впрыска в современных топливных системах
1.3 Направления развития теории кулачковых механизмов
1.4 Основные параметры и требования к кулачковым механизмам ТНВД
1.5 Анализ теории и практики использования дезаксиала
1.6 Выводы по главе. Цель и задачи исследования
Глава 2. Математическое моделирование топливной аппаратуры, рабочего процесса дизеля
2.1 Разработка математической модели для кинематического анализа движения плунжера дезаксиального кулачкового механизма
2.2 Расчет крутящего момента и мощности на кулачковом валу дезаксиального ТНВД
2.3 Разработка программы расчета кулачкового механизма привода плунжеров
2.4 Гидродинамический расчет топливной аппаратуры
2.5 Описание модели рабочего процесса дизеля
2.6 Выводы по главе
Глава 3. Результаты расчетных исследований
3.1 Исследование ТНВД1 с центральным кулачковым механизмом
3.2 Влияние размеров кулачкового механизма на кинематику плунжера
3.3 Сравнительный анализ центрального кулачкового механизма и механизмов с дезаксиалом 4 и 8 мм при рн = 20 МПа = const
3.3 Разработка дезаксиальных кулачковых механизмов ТНВД2,
3.4 Разработка дезаксиального кулачкового механизма ТНВД4
3.5 Сравнительный анализ ТНВД1, -2, -3, -4 при р„ = 20 МПа = const
3.6 Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальное исследование топливной аппаратуры, рабочего процесса дизеля
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Методика эксперимента
4.3 Погрешности измерения и обработки опытных данных
4.4 Результаты испытаний дизеля с ТНВД1, -2,
4.5 Выводы по главе
Заключение по работе. Общие выводы и рекомендации
Литература
Приложение

Актуальность проблемы. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) представляют в настоящее время важнейшую основу энергетического обеспечения страны. Они играют определяющую роль в развитии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, автомобилестроения, тепловозостроения, судостроения, строительно-дорожных машин, нефтеперерабатывающей и других отраслей народного хозяйства.
Особое внимание в современном двигателестроении уделяется дальнейшему развитию и совершенствованию дизелей как наиболее экономичного теплового двигателя. Признавая важность совершенствования дизелей по многим направлениям, к первоопределяющим следует отнести повышение топливной экономичности и улучшение санитарно-гигиенических качеств. Это диктуется необходимостью безотлагательного решения таких крупных социально-экономических проблем, как энергосбережение и охрана окружающей среды [82].
Топливная аппаратура (ТА) является одним из основных элементов дизелей. Она в значительной степени предопределяет их мощностные и экономические показатели, надежность и стабильность работы, токсичность и дымность отработавших газов (ОТ). Следовательно, совершенствование, именно, топливной аппаратуры может привести к значительному улучшению показателей работы дизелей [76, 6].
В последнее время при совершенствовании ТА прослеживается тенденция резкого увеличения давления впрыскивания, так как оно оказывает существенное влияние на характер протекания рабочих процессов в камере сгорания дизеля и, тем самым, на его экологические, экономические и мощностные показатели [76, 41, 46, 77, 78, 3, 25, 32, 86]. Это касается дизелей с открытыми камерами сгорания (КС).
Двигатели с разделенными КС не предъявляют особо высоких требований к давлению впрыска. Необходимое качество смесеобразования дости-

гается за счет энергии впрыска топлива, вихря, образующегося при перетекании газов из основной камеры в вихревую - и обратно. Немаловажным преимуществом таких двигателей считается малая чувствительность к сорту топлива и режимам работы, и сравнительно низкая токсичность ОГ. К недостаткам относятся низкая топливная экономичность (ge «310 г/кВт ч) и затрудненный пуск, обусловленные потерями энергии на перетекание газов из одной камеры в другую и потерями тепла через стенки дополнительной камеры. Более экономичны двигатели с открытыми (неразделенными и полу-разделенными) камерами. К тому же многие из них значительно легче запускаются [6]. По данным исследований фирмы Audi дизель с непосредственным впрыском, в сравнении с вихрекамерным дизелем той же размерности, существенно экономичнее (разница 22,9% на номинальной мощности), уступает по эмиссии газообразных углеводородов (СНХ) и оксидов азота (NOx) на 25 и 9%, выигрывает по эмиссии монооксида углерода (СО) и твердых частиц (ТЧ) на 27 и 18% соответственно. Следует применять меры, снижающие токсичность выбросов. Несмотря на последнее обстоятельство, для совершенствования и удовлетворения высоких требований к экономическим и экологическим показателям более других подходят двигатели с неразделенной камерой сгорания и обеспечиваются объемным смесеобразованием.
Увеличение давления впрыска - предпосылка для использования процесса сгорания с непосредственным впрыскиванием топлива, так как это значительно уменьшает зависимость процесса смесеобразования от завихрения воздуха [7, 60].
Каждый из производящихся типов ТА дизелей имеет свои достоинства и недостатки, предпочтительные области использования. Так фирма R. Bosch GmbH в конце 90-х годов поставила на производство несколько типов систем и ни один из них не считала бесперспективным: насос - форсунки, индивидуальные, рядные, одноплунжерные и роторные распределительные ТНВД, Common Rail.

Решением системы (12) является уравнение (13) - функция перемещения плунжера на тангенциальном участке профиля.
Функции скорости (9) и ускорения (10) получаем после дифференцирования выражения (8).
Таким образом, получена математическая модель кинематики плунжера на тангенциальном участке профиля кулачка:
где и у- текущие координаты центра ролика, м; ак - угол поворота кулачка, °; угол ак принимается отрицательным (по причине отсчета по часовой стрелке).
5 = Я0 + г0, м, е - дезаксиал, м.
собс^ + у 8Іп«гк -5 = 0, У = е>
(12)
К = е-1ёак,м.
соэ ак
(13)
сіїг,
(14)

соя2 ак
где ст - скорость плунжера,
сок - угловая скорость вращения кулачка, с' ’.