Какие элементы включает в себя насосная секция плунжерного тнвд: Устройство и принцип действия топливного насоса А-01

Устройство и принцип действия топливного насоса А-01

Двигатель А-01 оснащен унифицированным топливным насосом высокого давления 6ТН-9х10 (03-16с2), рядного многоплунжерного типа (шесть плунжерных секций). Топливный насос (рисунок 1) представляет собой блок, состоящий из корпуса (поз. 11), съемной головки (поз. 7), регулятора (поз. 37) и топливоподкачивающего насоса.

В расточке, сделанной в нижней части корпуса, размещается кулачковый валик (поз. 17), крайние шейки которого установлены на конические роликоподшипники (поз. 16), а средняя часть – на опору (поз. 19), которая является скользящим подшипником, состоящим из двух стянутых винтами половин. Сборка подшипника осуществляется на средней шейке вала и с ним вдвигается в корпус насоса. После этого подшипник стопорится от проворачивания винтом (поз. 2). Роликовый толкатель (поз. 18) включает в себя стальной корпус, внутренний и наружный ролики, регулировочный болт, застопоренный контргайкой, и штифт (поз. 14) с призматической головкой, который предотвращает поворот толкателя вокруг собственной оси.

Насосная секция включает в себя две основные прецизионные пары – плунжерную и клапанную – а также ряд вспомогательных деталей. Плунжерная пара состоит из плунжера и втулки. Обе детали изготавливаются из шарикоподшипниковой стали. В торцевых стенках средней части корпуса насоса находятся отверстия, предназначенные для перемещения в них рейки (поз. 47). Один ее конец находится в выдвинутом состоянии из корпуса насоса, а другой заходит во фланец регулятора и соединяется с тягой регулятора с помощью поводка (поз. 46). При осевом передвижении рейки происходит преобразование линейного перемещения хомутов в угловой поворот плунжеров, что вызывает изменение подачи топлива у всех насосных секций, т.е. осуществляется регулирование подачи.

Равномерность подачи насосных секций регулируется путем перемещения хомутов (поз. 10) вдоль рейки, при котором происходит изменение исходного углового положения спиралевидной плунжерной канавки относительно отсечного отверстия втулки. Передвижение рейки позволяет регулировать подачу топлива за рабочий цикл насоса. Данный насос топливный А-01 ТНВД является насосом с постоянным началом и регулируемым концом подачи топлива.

1 – нажимной штуцер; 2 – пружина; 3 – шпилька; 4 – нагнетательный клапан; 5 – прокладка; 6 – втулка; 7 – головка топливного насоса; 8 – пружина плунжера; 9 – тарелка пружины плунжера; 10 – колпачок; 11 – корпус топливного насоса; 12 – букса подшипника; 13 – крестовина; 14 – штифт толкателя; 15, 21 – самоподжимные сальники; 16 – роликоподшипник; 17 – кулачковый валик; 18 – толкатель; 19 – средняя опора кулачкового валика; 20 – пробка; 22 – втулка фрикционная; 23 – шестерня привода регулятора; 24 – резиновый сухарь; 25 – крестовина грузов; 26 – ось грузов; 27 – упорный подшипник; 28 – грузы; 29 – внутренняя пружина; 30 – винт; 31 – наружная пружина; 32 – валик регулятора; 33 – крышка; 34 – гайка; 35, 44 – шарикоподшипники; 36 – седло пружин; 37 – регулятор; 38 – подвижная муфта; 39 – регулировочный винт; 40 – вилка; 41 – призма; 42 – тяга; 43 – гнездо подшипника; 45 – фланец регулятора; 46 – поводок; 47 – рейка.

Насосная секция топливного насоса высокого давления дизеля

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре дизелей. Изобретение позволяет обеспечить повышение надежности и долговечности работы прецизионных пар топливного насоса высокого давления дизеля. Насосная секция топливного насоса высокого давления дизеля содержит плунжер, втулку плунжера, корпус нагнетательного клапана с нагнетательным клапаном и пружиной, штуцер. Насосная секция дополнительно содержит компенсационную полую шайбу, размещенную между корпусом нагнетательного клапана и штуцером. Давление топлива через отверстие в компенсационной полой шайбе передается во внутреннюю тороидальную полость компенсационной шайбы. Под действием этого давления торцевые поверхности компенсационной полой шайбы деформируются, увеличивая контактные усилия в торцевых уплотнениях. 1 ил.

Изобретение относится к топливной аппаратуре дизелей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является насосная секция топливного насоса высокого давления дизеля, содержащая плунжер, втулку плунжера, корпус нагнетательного клапана с нагнетательным клапаном и пружиной, штуцер (Автомобильные двигатели: Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования / В.Р.Бурячко, А.А.Гук. — Спб.: НПИКЦ, 2005. — стр.252-254).

Известное техническое решение не обеспечивает требуемую долговечность и надежность работы насосной секции топливного насоса высокого давления. Для обеспечения герметичности торцевого уплотнения между втулкой плунжера и корпусом нагнетательного клапана необходимо создание монтажных уплотняющих усилий. При этом затяжка секции должна быть тем больше, чем выше максимальное давление топлива в надплунжерном пространстве, которое создается при работе насоса. В большей степени интенсивность отказов зависит от монтажных деформаций прецизионных элементов, возникающих при сборке насосных секций топливного насоса высокого давления. С увеличением усилия затяжки сверх нормативных значений интенсивность изнашивания пары втулка — плунжер может возрасти более чем в три-четыре раза, а при определенных значениях приводит к заклиниванию плунжера и выходу из строя насосной секции или насоса в целом. Это снижает надежность топливной аппаратуры и дизеля в целом. Обеспечивая герметичность торцевого уплотнения исходя из условий максимального давления топлива в надплунжерном пространстве, следует иметь в виду, что такие режимы работы топливной аппаратуры составляют всего 8-12% времени, а учитывая нелинейность характеристики впрыскивания и обратный ход плунжера доля режимов, где необходимы предельные усилия для уплотнения, достаточно малы.

Технический результат направлен на повышение надежности и долговечности работы прецизионных пар топливного насоса высокого давления дизелей.

Технический результат достигается тем, что насосная секция топливного насоса высокого давления дополнительно содержит компенсационную полую шайбу, размещенную между корпусом нагнетательного клапана и штуцером, давление топлива через отверстие в компенсационной полой шайбе передается во внутреннюю тороидальную полость компенсационной шайбы, под действием этого давления торцевые поверхности компенсационной полой шайбы деформируются, увеличивая контактные усилия в торцевых уплотнениях. Давление топлива в полости компенсационной шайбы, а следовательно, и деформации ее торцевых поверхностей зависят от давления топлива, создаваемого плунжером. Предварительные уплотняющие усилия для обеспечения торцевых уплотнений создаются с помощью затяжки штуцера только для режимов малых нагрузок, а их дальнейшая величина зависит от давления топлива, которое приводит к деформации торцевых поверхностей компенсационной полой шайбы и изменению уплотняющих усилий в торцевых уплотнениях. Таким образом, максимальная величина деформации втулки плунжера, влияющая на износ прецизионной пары, возможна только на режимах номинальных частот вращения коленчатого вала дизеля и цикловых подач топлива в области максимального давления топлива.

Отличительными признаками от прототипа является то, что насосная секция топливного насоса высокого давления дополнительно содержит компенсационную полую шайбу, размещенную между корпусом нагнетательного клапана и штуцером, давление топлива через отверстие в компенсационной полой шайбе передается во внутреннюю тороидальную полость компенсационной шайбы, под действием этого давления торцевые поверхности компенсационной полой шайбы деформируются, увеличивая контактные усилия в торцевых уплотнениях.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемые мероприятия позволяют повысить надежность и долговечность прецизионной пары насосной секции топливного насоса высокого давления двигателя путем введения компенсационной полой шайбы, позволяющей исключить постоянно высокие деформации втулки плунжера.

На чертеже приведена насосная секция топливного насоса высокого давления дизеля.

Насосная секция дизеля установлена в корпусе топливного насоса высокого давления 8 и содержит штуцер 1, пружину нагнетательного клапана 2, корпус нагнетательного клапана 3, нагнетательный клапан 4, компенсационную полую шайбу 5, втулку плунжера 6, плунжер 7.

Система работает следующим образом.

При работе системы в надплунжерной полости под действием перемещающегося плунжера 7 создается давление топлива Р_т. При давлении топлива, превышающем усилие пружины нагнетательного клапана 2, нагнетательный клапан 4 поднимается вверх. Давление топлива в полости за нагнетательным клапаном 4 повышается и через отверстие в компенсационной полой шайбе 5 передается во внутреннюю тороидальную полость компенсационной шайбы. Под действием этого давления торцевые поверхности компенсационной полой шайбы деформируются, увеличивая контактные усилия в торцевых уплотнениях: втулка плунжера 6 — корпус нагнетательного клапана 3, корпус нагнетательного клапана 3 — компенсационная полая шайба 5, компенсационная полая шайба 5 — штуцер 1. Величина деформации торцевой поверхности компенсационной полой шайбы, а следовательно, уплотняющие усилия зависят от давления топлива, то есть от режима работы дизеля. Чем выше частота вращения коленчатого вала дизеля и нагрузка, тем большие давления топлива развивает насосная секция топливного насоса высокого давления, а следовательно, выше уплотняющие усилия на торцевых уплотнениях от компенсационной полой шайбы. Усилие предварительной затяжки штуцера 1 предотвращает утечки топлива через торцевые уплотнения на режимах с малыми давлениями топлива, когда деформации компенсационной полой шайбы 5 невелики.

При отсечке давление в полости за нагнетательным клапаном 3 резко падает, и силы упругости возвращают компенсационную полую шайбу к первоначальной форме. При этом избыток топлива из полости тороидальной полости шайбы перетекает в топливопровод, повышая остаточное давление в системе топливоподачи.

Таким образом, предложенное решение позволяет повысить надежность и долговечность работы прецизионной пары насосной секции топливного насоса высокого давления благодаря введению компенсационной полой шайбы, расположенной между корпусом нагнетательного клапана и штуцером для снижения деформаций втулки плунжера при работе насоса.

Насосная секция топливного насоса высокого давления дизеля, содержащая плунжер, втулку плунжера, корпус нагнетательного клапана с нагнетательным клапаном и пружиной, штуцер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит компенсационную полую шайбу, размещенную между корпусом нагнетательного клапана и штуцером, давление топлива через отверстие в компенсационной полой шайбе передается во внутреннюю тороидальную полость компенсационной шайбы, под действием этого давления торцевые поверхности компенсационной полой шайбы деформируются, увеличивая контактные усилия в торцевых уплотнениях.

Похожие патенты:

Топливная система распределительного типа для автотракторных дизелей с регулированием режимов работы отключением подач топлива // 2301903

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам автоматического управления двигателей внутреннего сгорания. .

Топливная система для дизельного двигателя // 2287078

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре дизелей. .

Топливная система дизеля для работы на диметиловом эфире // 2287077

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам дизелей, работающих на диметиловом эфире. .

Управляющий элемент для управления системами впрыскивания // 2264557

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Усовершенствованный электромагнитный клапан для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания // 2264556

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к электромагнитным клапанам для регулирования давления подачи топлива двигателя внутреннего сгорания. .

Устройство впрыскивания топлива со встроенным ограничением расхода // 2262617

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впрыскивания топлива двигателей внутреннего сгорания. .

Топливная система с электронно-управляемым кольцевым нагнетательным клапаном для автотракторных двигателей с регулированием режимов работы отключением подач топлива // 2258823

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам автоматического управления двигателями внутреннего сгорания. .

Устройство впрыскивания топлива под высоким давлением с гидравлическим управлением перемещением золотника и двигатель внутреннего сгорания // 2256816

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впрыскивания топлива под высоким давлением для двигателей внутреннего сгорания. .

Электромагнитный клапан для дозирования топлива в двигатель внутреннего сгорания // 2231672

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к форсункам для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. .

Устройство для закрепления и герметизации дозирующего клапана в топливном инжекторе двигателя внутреннего сгорания // 2219365

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Клапан и способ создания импульса топлива // 2331786

Изобретение относится к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания

Клапан двойного действия // 2364555

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательных аппаратов, более конкретно к устройствам, связанным с заправкой топливного бака

Система подачи топлива в дизель // 2372516

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливоподающей аппаратуре дизелей

Топливная форсунка // 2479742

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания

Топливный клапан для больших двухтактных дизельных двигателей // 2486364

Топливный насос для дизеля (варианты) // 2513051

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для дизеля в нагнетательных клапанах топливных насосов высокого давления. Насос содержит корпус с размещенным в нем плунжером, втулку с впускным отверстием и нагнетательной полостью, штуцер насоса. В полости последнего размещен нагнетательный клапан с входным отверстием и установленный в корпусе клапана подпружиненный запирающий элемент, на торце которого выполнен цилиндрический штифт. Между корпусом клапана и торцем образована полость. Полость штуцера насоса сообщена с топливопроводом каналом. Согласно одному варианту цилиндрический штифт выполнен определенной длины и имеет ступенчатую часть, соосную со штифтом. Ступенчатая часть может быть выполнена в виде цилиндра меньшего диаметра, чем диаметр штифта. Также цилиндр может выполняться с переходным участком в виде усеченного конуса. Кроме этого, ступенчатая часть цилиндрического штифта может быть выполнена в виде усеченного конуса. Согласно второму варианту исполнения входное отверстие в корпусе клапана со стороны торца запирающего элемента выполнено со ступенчатым участком, который в частных случаях может быть выполнен в виде, например, цилиндрической поверхности или цилиндрической поверхности с переходным коническим участком, или же в виде конической поверхности. При работе насоса по первому варианту значимое влияние на стабильность топливоподачи оказывает как длина цилиндрического штифта, так и его конфигурация, а в случае второго варианта исполнения — конфигурация входного отверстия клапана. Изобретение позволяет повысить стабильность топливоподачи, давлений впрыскиваний и надежности системы в условиях многорежимности дизеля за счет повышения активного хода плунжера в заданном режиме работы насоса. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

Плунжерный насос // 2514558

Плунжерный насос преимущественно предназначен для использования в топливных насосах высокого давления (ТНВД) для аккумуляторных топливных систем, но может быть использован также и в поршневых компрессорах и вакуумных насосах. Плунжерный насос содержит корпус (1), плунжерную втулку (7), нагнетательный клапан (14), плунжер (8), канал (17) высокого давления и привод (2, 3, 4, 5) плунжера. Согласно изобретению диаметр нагнетательного клапана (14) превышает диаметр плунжера (8), при этом нагнетательный клапан (14) установлен с возможностью полного перекрытия плунжерного отверстия и возможностью совместного перемещения с плунжером (8) в конце его хода нагнетания. Изобретение позволяет значительно уменьшить мертвый объем камеры сжатия, вплоть до нулевого значения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Насос высокого давления // 2523525

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет обеспечить минимальное просачивание топлива через по меньшей мере один подшипник. Насос высокого давления для системы впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, прежде всего для системы впрыскивания топлива с общей топливной магистралью высокого давления (системы «common rail»), имеет приводной вал, установленный в по меньшей мере одном подшипнике, который расположен в ведущей от него сливной гидролинии и по ходу потока после которого расположен по меньшей мере один клапан. Давление открытия указанного по меньшей мере одного клапана составляет от 0,1 до 0,8 бар. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Насосный узел для подачи топлива, предпочтительно дизельного топлива, в двигатель внутреннего сгорания // 2555097

Изобретение может быть использовано в топливных насосах высокого давления для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. Предложен насосный узел для подачи топлива, предпочтительно дизельного топлива, в двигатель внутреннего сгорания, снабженный обратным клапаном (9), расположенным в канале (3) для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и имеющий запорный элемент (10), подвижно установленный с возможностью перемещения между положением, в котором он открывает напорный канал (3), и положением, в котором он закрывает напорный канал. Предлагаемый в изобретении насосный узел содержит ограничитель (11) хода, установленный в напорном канале (3) с образованием седла (14) для посадки в него и удержания запорного элемента (10) после открытия обратного клапана (9), и уплотнение (23), установленное между стенкой напорного канала (3) и ограничителем (11). Технический результат заключается в повышении надежности запирания напорного канала, предотвращении радиальных и/или осевых перемещений запорного элемента в седлах и уменьшении изнашивания деталей. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Насос высокого давления // 2559095

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Предложен топливный насос (1) высокого давления, имеющий головку (2) цилиндра и насосный узел (6). При этом головка (2) цилиндра имеет цилиндрическое отверстие (4), в котором с возможностью направленного перемещения установлен плунжер (5) насосного узла (6). Плунжер (5) насосного узла (6) при этом ограничивает надплунжерное пространство (12) в цилиндрическом отверстии (4) в головке цилиндра. Помимо этого предусмотрен интегрированный в головку (2) цилиндра впускной клапан (20), который позволяет подавать через него топливо в надплунжерное пространство (12). Путем управления впускным клапаном (20) возможно дозирование подаваемого в надплунжерное пространство (12) топлива. Технический результат заключается в упрощении конструкции и удешевлении насоса, а также возможности дозирования топлива путем управления впускным клапаном. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система впрыска дизельного двигателя

в линию
— MATLAB и Simulink

Открытая модель

В этом примере показана рядная многоэлементная система впрыска дизельного топлива. Он содержит кулачковый вал, подкачивающий насос, 4 встроенных насоса форсунок и 4 форсунки.

Модель

Описание системы впрыска

Система впрыска дизельного топлива, моделируемая этой моделью, показана на схеме ниже.

Рисунок 1. Схематическая диаграмма системы впрыска

Структура системы воспроизведена из H. Heisler, Vehicle and Engine Technology (второе издание), 1999 г., и относится к категории встроенных многоэлементных систем впрыска. Он состоит из следующих основных узлов:

Кулачковый вал несет пять кулачков. Первый — эксцентриковый кулачок для приведения в действие подъемного насоса. Остальные четыре предназначены для привода плунжеров насоса. Кулачки установлены таким образом, что насосные элементы подают топливо в порядке зажигания и в нужный момент рабочего цикла двигателя. Подкачивающий насос подает жидкость на вход насос-форсунок. Каждый элемент насоса состоит из плунжера с кулачковым приводом, нагнетательного клапана и узла регулятора. Назначение регулятора — контролировать объем топлива, подаваемого плунжером в цилиндр. Это достигается вращением плунжера с винтовой канавкой относительно сливного отверстия. Более подробно все системные блоки будут описаны в следующих разделах.

Целью моделирования является исследование работы всей системы. Цель определяет степень идеализации каждой модели в системе. Если бы целью было, например, исследование нагнетательного клапана или форсунки, количество учитываемых факторов и объем рассматриваемого элемента были бы другими.

Примечание: Модель системы не представляет собой какую-либо конкретную систему впрыска. Все параметры были назначены на основе практических соображений и не представляют каких-либо конкретных параметров производителя.

Кулачковый вал

Модель кулачкового вала состоит из пяти моделей кулачков. Имеется четыре кулачка параболического профиля и один эксцентриковый кулачок. Каждый кулачок содержит маскированную подсистему Simulink®, которая описывает профиль кулачка и генерирует профиль движения для источника положения, построенного из блоков Simscape™.

Моделирование профиля кулачка

Профиль движения создается как функция угла вала, который измеряется блоком Angle Sensor из библиотеки Pumps and Motors. Датчик преобразует измеренный угол в значение в диапазоне от нуля до 2*pi. После определения угла цикла он передается подсистеме Simulink IF, которая вычисляет профиль. Предполагается, что кулачок, приводящий в движение плунжер насосного элемента, имеет параболический профиль, под которым толкатель движется вперед и назад с постоянным ускорением следующим образом:

В результате при начальном угле выдвижения толкатель начинает движение вверх и достигает верхнего положения после того, как вал повернется на дополнительный угол выдвижения . Толкатель начинает обратный ход при начальном угле отвода , и для завершения этого движения требуется угол отвода . Разница между начальным углом отвода и ( начальным углом выдвижения + начальным углом выдвижения ) устанавливает угол задержки в полностью выдвинутом положении. Профиль реализован в подсистеме Simulink IF.

Последовательность запуска моделируемого дизельного двигателя предполагается следующей: 1-3-4-2. Последовательность работы кулачка показана на рисунке ниже. Углы выдвижения и возврата установлены равными пи/4. Угол задержки с полностью выдвинутым толкателем установлен на 3*pi/2 рад.

Профиль эксцентрикового кулачка рассчитывается по формуле

, где e — эксцентриситет.

Источник положения

Модель источника положения, которая генерирует положение в механическом поступательном движении в соответствии с сигналом Simulink на его входе, состоит из блока Ideal Translational Velocity Source, блока PS Gain и установленного блока датчика поступательного движения. в отрицательном отзыве. Передаточная функция источника положения равна

где

T — Постоянная времени, равная 1/Усиление,

Усиление — Усиление блока PS Gain.

Коэффициент усиления установлен на 1e6, что означает, что сигналы с частотами до 160 кГц передаются практически без изменений.

Подъемный насос

Модель подъемного насоса поршнево-мембранного типа состоит из блока гидравлических цилиндров одностороннего действия и двух блоков обратных клапанов. Обратные клапаны имитируют впускной и выпускной клапаны, установленные с обеих сторон подъемного насоса (см. рис. 1). Контакт между роликом штока насоса и кулачком представлен блоком Translational Hard Stop. Блок Translational Spring имитирует две пружины в насосе, которые должны поддерживать постоянный контакт между роликом и кулачком.

Нагнетательный насос

Рядный нагнетательный насос представляет собой четырехэлементный насосный агрегат. Каждый элемент подает топливо в свой цилиндр. Все четыре элемента идентичны по конструкции и параметрам и смоделированы с помощью одной и той же модели, называемой элементом впрыскивающего насоса. Каждая модель элемента впрыскивающего насоса содержит две подсистемы с именами «Насос» и «Инжектор» соответственно. Насос представляет собой плунжер насоса и механизм управления насосом, а Инжектор имитирует форсунку, установленную непосредственно на цилиндре двигателя (см. рис. 1).

Плунжер насоса колеблется внутри корпуса насоса, приводимый в движение кулачком (см. рис. 1). Плунжер моделируется блоком гидравлического цилиндра одностороннего действия. Блоки Translational Hard Stop и Mass представляют контакт между роликом плунжера и массой плунжера соответственно. Контакт поддерживается пружиной TS.

При движении плунжера вниз камера плунжера заполняется топливом под давлением, создаваемым подкачивающим насосом. Жидкость заполняет камеру через два отверстия, называемых входным портом и портом разлива (см. рис. 2, а ниже).

Рисунок 2. Взаимодействие плунжера с контрольными отверстиями в цилиндре

После того, как плунжер перемещается в свое верхнее положение, достаточно высокое, чтобы перекрыть оба отверстия от впускной камеры, давление на выходе начинает нарастать. При некотором подъеме форсунка в цилиндре двигателя принудительно открывается, и в цилиндр начинает впрыскиваться топливо (рис. 2,б).

Впрыск прекращается при достижении винтовой канавки, образованной на боковой поверхности плунжера, сливного отверстия, которое через отверстие, просверленное внутри плунжера, соединяет верхнюю камеру с камерой низкого давления (рис. 2, в). Положением винтовой канавки относительно сливного отверстия можно управлять, вращая плунжер с вилкой управления, тем самым регулируя объем впрыскиваемого в цилиндр топлива.

Модель механизма управления плунжером основана на следующих допущениях:

1. В схеме управления имеется три регулируемых отверстия: входное, сливное и отверстие, образованное винтовой канавкой и сливным отверстием. Отверстия впускного и сливного отверстий зависят от движения плунжера, а открытие отверстия канавки-сливного отверстия зависит от движения плунжера и вращения плунжера. Для простоты смещение, создаваемое вращением плунжера, представлено как источник линейного движения, объединенного со смещением плунжера.

2. На рисунке ниже показаны все размеры, необходимые для параметризации отверстий:

— Диаметр отверстия впускного отверстия

— Диаметр отверстия сливного отверстия

— Ход плунжера

— Расстояние между впускным отверстием и верхним положением плунжера

— Расстояние между отверстием сливного отверстия и верхним положением плунжера

— Расстояние между отверстием сливного отверстия и верхним краем винтовой канавки

3. При назначении начальных отверстий и ориентации отверстий плунжер 9Верхнее положение 0015 принимается за начало координат , а движение вверх считается движением в положительном направлении. Другими словами, ось X направлена ​​вверх. При этих предположениях направления отверстия впускного и выпускного отверстий должны быть установлены на Открывается в отрицательном направлении , а отверстие желоба-сливного отверстия должно быть установлено на Открывается в положительном направлении , поскольку оно открывается при движении плунжера вверх. В таблице ниже показаны значения, присвоенные начальным отверстиям и диаметрам отверстий.

 Обозначение Имя в файле параметров Значение Примечания
S ход 0,01 м
D_inlet_or_diameter 0,003 м
D_s разлив_или_диаметр 0,0024 м
h_in -stroke + inlet_or_diameter + 0,001 Впускное отверстие смещено вверх на 1 мм относительно выпускного отверстия
h_s -ход + разлив_или_диаметр
h_hg Spill_or_diameter Предполагается, что выпускное отверстие полностью открыто в верхнем положении плунжера 

4. Эффективный ход плунжера равен

Впускное отверстие, как правило, расположено выше выпускного отверстия. В примере это расстояние равно 1 мм. Вращением плунжера вы изменяете начальное отверстие канавки-разливного отверстия. Поскольку начальное отверстие является параметром и не может быть динамически изменено, смещение начального отверстия моделируется добавлением эквивалентного линейного смещения элемента управления отверстием. Чем больше эквивалентный сигнал, тем раньше открывается сливное отверстие, тем самым уменьшая объем топлива, подаваемого в цилиндр. Максимальное значение эквивалентного сигнала равно эффективному ходу. При этом значении переливное отверстие все время остается открытым.

Форсунка

Модель форсунки основана на блоке гидравлического цилиндра одностороннего действия и блоке игольчатого клапана. Игольчатый клапан закрывается в исходном положении усилием, развиваемым предварительно нагруженной пружиной. Когда усилие, развиваемое цилиндром, превышает усилие пружины, форсунка открывается и позволяет впрыскивать топливо в цилиндр. В примере инжектор настроен на открытие при 1000 бар.

Результаты моделирования из Simscape Logging

На приведенных ниже графиках показаны положения и расходы на выходе насоса-форсунки 1 и форсунки 1. Влияние профиля кулачка показано в смещении насоса-форсунки 1. Во второй половине кулачка такта топливо выходит из насоса форсунки и поступает в форсунку. Топливо выходит из форсунки через игольчатый клапан. Инжектор имеет камеру с предварительно нагруженной пружиной, которая временно сохраняет жидкость из насоса и более плавно выталкивает ее из инжектора.

Компоненты системы впрыска топлива

Компоненты системы впрыска топлива

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Резюме : Систему впрыска топлива можно разделить на стороны низкого и высокого давления. К компонентам низкого давления относятся топливный бак, топливный насос и топливный фильтр. Компоненты стороны высокого давления включают насос высокого давления, аккумулятор, топливную форсунку и форсунку топливной форсунки. Для использования с различными типами систем впрыска топлива был разработан ряд конструкций впрыскивающих форсунок и различных способов приведения в действие.

• Компоненты стороны низкого давления
  • Обзор
  • Топливный бак и насос подачи топлива
  • Топливный фильтр
  • Подогреватели и охладители топлива
• Компоненты стороны высокого давления
  • Обзор
  • Насос высокого давления
  • Аккумулятор
  • Топливная форсунка и топливная форсунка
  • Измерение топлива
  • Приводы управления иглой форсунки

Обзор

Для того чтобы система впрыска топлива выполняла свое назначение, в нее должно поступать топливо из топливного бака. Это роль компонентов топливной системы низкого давления. Сторона низкого давления топливной системы состоит из ряда компонентов, включая топливный бак, один или несколько насосов подачи топлива и один или несколько топливных фильтров. Кроме того, многие топливные системы содержат охладители и/или нагреватели для лучшего контроля температуры топлива. На рис. 1 показаны два примера схем топливных систем низкого давления: один для большегрузного дизельного грузовика и один для легкого дизельного пассажирского автомобиля 9.0188 [1590] [1814] .

Рисунок 1 . Примеры топливных систем низкого давления для дизельных автомобилей большой и малой грузоподъемности

Топливный бак и насос подачи топлива

Топливный бак представляет собой резервуар, в котором хранится запас топлива и который помогает поддерживать его температуру на уровне ниже точки воспламенения. Топливный бак также служит важным средством отвода тепла от топлива, которое возвращается из двигателя [528] . Топливный бак должен быть коррозионностойким и герметичным до давления не менее 30 кПа. Он также должен использовать некоторые средства для предотвращения чрезмерного накопления давления, такие как вентиляционный или предохранительный клапан.

Насос подачи топлива, часто называемый подъемным насосом, отвечает за забор топлива из бака и подачу его к насосу высокого давления. Современные топливные насосы могут иметь электрический или механический привод от двигателя. Использование топливного насоса с электрическим приводом позволяет разместить насос в любом месте топливной системы, в том числе внутри топливного бака. Насосы, приводимые в движение двигателем, прикреплены к двигателю. Некоторые топливные насосы могут быть встроены в блоки, выполняющие другие функции. Например, так называемые тандемные насосы представляют собой агрегаты, в состав которых входят топливный насос и вакуумный насос для усилителя тормозов. Некоторые топливные системы, например, основанные на насосе распределительного типа, включают в себя подающий насос с механическим приводом и насос высокого давления в одном блоке.

Топливные насосы обычно рассчитаны на подачу большего количества топлива, чем потребляется двигателем при любой конкретной операционной системе. Этот дополнительный поток топлива может выполнять ряд важных функций, включая подачу дополнительного топлива для охлаждения форсунок, насосов и других компонентов двигателя и поддержание более постоянной температуры топлива во всей топливной системе. Кроме того, избыточное топливо, нагретое при его контакте с горячими деталями двигателя, может быть возвращено в бак или топливный фильтр для повышения работоспособности автомобиля при низких температурах.

Топливный фильтр

Безаварийная работа дизельной системы впрыска возможна только при использовании фильтрованного топлива. Топливные фильтры помогают уменьшить повреждения и преждевременный износ от загрязнений, удерживая очень мелкие частицы и воду, чтобы предотвратить их попадание в систему впрыска топлива. Как показано на рисунке 1, топливные системы могут содержать одну или несколько ступеней фильтрации. Во многих случаях курсовая решетка также располагается у топливозаборника, расположенного в топливном баке.

В двухступенчатой ​​системе фильтрации обычно используется первичный фильтр на входе топливного насоса и вторичный фильтр на выходе. Первичный фильтр необходим для удаления более крупных частиц. Вторичный фильтр необходим для того, чтобы выдерживать более высокое давление и удалять более мелкие частицы, которые могут повредить компоненты двигателя. Одноступенчатые системы удаляют более крупные и более мелкие частицы в одном фильтре.

Фильтры могут быть коробчатого типа или со сменными элементами, как показано на рис. 2. Коробчатый фильтр может быть полностью заменен при необходимости и не требует очистки. Фильтры со сменным элементом должны быть тщательно очищены при замене элементов, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания остатков грязи на сложные детали системы впрыска топлива. Фильтры могут быть изготовлены из металла или пластика.

Рисунок 2 . Два типа топливных фильтров

а) Тип коробки; (б) Тип элемента

Обычными материалами для современных элементов топливного фильтра являются синтетические волокна и/или целлюлоза. Можно также использовать микроволокна из стекловолокна, но из-за риска проникновения мелких кусочков стекловолокна, оторванных от основного элемента, в критические компоненты топливной системы, их использование в некоторых случаях не рекомендуется [2046] . В прошлом также использовались гофрированная бумага, набитая хлопчатобумажная нить, древесная стружка, смесь набивной хлопчатобумажной нити и древесных волокон и намотанный хлопок [529] .

Требуемая степень фильтрации зависит от конкретного применения. Как правило, при последовательном использовании двух фильтров первичный фильтр задерживает частицы размером примерно до 10–30 мкм, а вторичный фильтр способен задерживать частицы размером более 2–10 мкм. По мере развития топливных систем зазоры и нагрузки на компоненты высокого давления увеличиваются, и потребность в чистом топливе становится все более острой. Способность топливных фильтров удовлетворять потребности в более чистом топливе [2047] , а также методы количественной оценки допустимых уровней загрязнения топлива необходимы для развития [2048] .

В дополнение к предотвращению попадания твердых частиц в систему подачи топлива и оборудование для впрыска, вода в топливе также должна быть предотвращена от попадания воды в критические компоненты системы впрыска топлива. Свободная вода может повредить компоненты системы впрыска топлива, смазываемые топливом. Вода также может замерзнуть в условиях низких температур, а лед может заблокировать небольшие каналы системы впрыска топлива, перекрывая подачу топлива к остальной части системы впрыска топлива.

Воду можно удалить из топлива, используя два общих подхода. Поступающее топливо может подвергаться действию центробежных сил, которые отделяют более плотную воду от топлива. Гораздо более высокая эффективность удаления может быть достигнута с помощью фильтрующего материала, который отделяет воду. На рис. 3 показан фильтр, использующий комбинацию фильтрующего материала и центробежного подхода.

Рисунок 3 . Топливный фильтр с водоотделителем

Различные водоразделительные среды работают по разным принципам. Гидрофобный барьерный материал , такой как обработанная силиконом целлюлоза, отталкивает воду и заставляет ее скапливаться на поверхности вверх по течению. По мере того, как шарики становятся больше, они стекают по поверхности элемента в чашу под действием силы тяжести. Гидрофильный коалесцирующий материал , такой как стекловолокно, имеет высокое сродство к воде. Вода в топливе связывается со стеклянными волокнами, и со временем по мере поступления большего количества воды с верхней стороны образуются массивные капли. Вода проходит через фильтр вместе с топливом и на выходе из потока топлива выпадает в сборный стакан.

Более широкое использование поверхностно-активных присадок к топливу и топливных компонентов, таких как биодизель, сделало традиционные разделительные среды менее эффективными, и производителям фильтров пришлось разработать новые подходы, такие как композитные среды и коалесцирующие среды со сверхвысокой площадью поверхности [2049] [2050] [2051] . Также были затронуты методы количественной оценки эффективности разделения топлива и воды [2052] .

Топливные фильтры также могут иметь дополнительные функции, такие как подогреватели топлива, термопереключающие клапаны, деаэраторы, датчики наличия воды в топливе, индикаторы замены фильтра.

Подогреватель топлива помогает свести к минимуму накопление кристаллов парафина, которые могут образовываться в топливе при его охлаждении до низких температур. В обычных методах обогрева используются электрические нагреватели, охлаждающая жидкость двигателя или рециркуляционное топливо. На рис. 1 показаны два подхода, в которых используется теплое возвратное топливо для нагрева поступающего топлива.

Перелив топлива и утечка топлива, возвращающегося в бак, также уносят воздух и пары топлива. Присутствие газообразных веществ в топливе может вызвать затруднения при запуске, а также нормальной работе двигателя в условиях высоких температур. Поэтому спускные клапаны и деаэраторы используются для очистки подачи топлива от паров и воздуха, чтобы обеспечить бесперебойную работу двигателя.