расчет топливного насоса высокого давления

Топливный насос высокого давления является основным конструктивным элементом системы питания дизелей. Он предназначен для отмеривания необходимого количества топлива и подачи его под высоким давлением в цилиндры в установленный момент в соответствии с порядком работы двигателя.

Определение цикловой подачи ТНВД:

мм³/цикл. (8.1)

где: ρ_Т – плотность дизельного топлива, 842 кг / м³.

Коэффициент подачи насоса η_н = 0,75.

Теоретическая подача секции топливного насоса:

V_т = V_ц / η_н = 94,4 / 0,75 = 126 мм³ / цикл. (8.2)

Полная производительность секции насоса:

V_н = 3,1 · V_т = 390,6 мм³ / цикл. (8.3)

Отношение хода плунжера к диаметру принимаем равным S_пл / d_пл = 1.

Диаметр плунжера:

8 мм. (8.4)

Полный ход плунжера:

S_пл = d_пл · (S_пл / d_пл) = 8 · 1 = 8 мм. (8.5)

Активный ход плунжера:

2,50 мм. (8.6)

Расчет форсунки

Расчет форсунки сводится к определению диаметра сопловых отверстий.

Продолжительность подачи топлива в градусах поворота коленчатого вала принимаем равной Δφ = 18˚.

Время истечения топлива:

Δt = Δφ / (6 · n) = 18 / (6 · 2400) = 0,00125 с. (9.1)

Среднее давление газа в цилиндре в период впрыска:

р_ц = (р"_c + p_z) / 2 = (8,05 + 10,5) / 2 = 9,275 МПа. (9.2)

Среднее давление распыливания принимаем равным р_ф = 40 МПа.

Средняя скорость истечения топлива через сопловые отверстия:

w_ф = = 270 м / с. (9.3)

Коэффициент расхода топлива принимаем равным μ_ф = 0,72.

Суммарная площадь сопловых отверстий:

= 0,39 мм². (9.4)

Число сопловых отверстий принимаем равное m = 4.

Диаметр соплового отверстия:

d_c = 0,352 мм. (9.5)

заключение

В отличие от ЯМЗ-238М2 рассчитываемый дизель (назовем его дизель №1) имеет систему турбонаддува, позволяющую повысить эксплуатационные характеристики двигателя. Также как и прототип наш агрегат имеет 8-и цилиндровую V – образную компоновку с углом развала 90^°, нумерацией и порядком работы цилиндров 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8 и правое направление вращения коленчатого вала.

В отличии же от ярославского ЯМЗ-238М2 у дизеля №1 диаметр цилиндра и ход поршня равны по своим значениям и составляют 114 мм; рабочий объём уменьшен на 37 % и составляет 9,3 л; степень сжатия, снижена до 16; максимальный крутящий момент снизился до 770,82 Н·м (уменьшение на 12,6 %); номинальное число оборотов 2400 об/мин, при максимальном крутящем моменте 1400 ÷ 1600 об/мин, число оборотов на холостом ходу минимальное 600 об/мин, максимальное 2530 об/мин; удельный расход топлива по скоростной характеристике минимальный 227,64 г/кВт·ч, максимальный 293,53 г/кВт·ч, при номинальной мощности 239,62 г/кВт·ч (возрос на 10,6 %); номинальная мощность благодаря турбонаддуву возросла до 193,63 кВт (264 л.с.).

Для повышения литровой мощности в двигателе дизель №1 использован наддув, т.е. воздух в цилиндр подается с помощью компрессора под давлением, в 1,5…1,9 раза превышающим атмосферное. Это позволило увеличить массу воздуха, подаваемого в каждый цилиндр, и, следовательно, сжигать в цилиндрах повышенные дозы топлива. Даже при уменьшенных размерах двигателя, и неизменном числе цилиндров мощность его при наддуве возросла до 193,63 кВт (на 9,1%).

В связи с применением турбонаддува базовая конструкция двигателя ЯМЗ-238М2 претерпела незначительные изменения.

Степень сжатия уменьшена до 16 за счет изменения формы камеры сгорания в днище поршня и его размеров. Кроме того, используем специально подготовленные кованые поршни. В отличие от серийных, у кованных имеется ряд преимуществ: выше механическая надежность, меньше удельный вес. При всем при этом, не смотря на относительно малый вес при сборке, поршневую группу доработаем для снижения веса: облегчим юбку, снимем излишки металла на бобышках пальцев, доработаем форму днища поршня. Возможно облегчение и других деталей кривошипно-шатунного механизма и маховика. Это тривиальный путь форсирования мотора, известный с начала века, но сравнительно мало применяемый из-за большой трудоемкости работ. На поршнях для двигателя с турбонаддувом вместо тороидальной используем цилиндрическую камеру сгорания, т.е. без вытеснителя, большего диаметра и глубины. Что позволит увеличить объем камеры сгорания, но поршни станут не взаимозаменяемыми с теми, что применяются на базовой модели двигателя.

Топливная аппаратура двигателя с турбонаддувом претерпит следующие изменения: установим ТНВД модели 334, отрегулированный на цикловую подачу топлива (94 мм³/цикл); применим форсунки с увеличенным до 0,35 мм диаметром распыливающих отверстий и повышенным давлением начала вспрыскивания топлива.

Обеспечим наддув воздуха в цилиндры двумя турбокомпрессорами. Один турбокомпрессор будет, обслуживает левый ряд цилиндров, другой - правый. Пусть они работают за счет энергии отработавших газов. Обычно энергия отработавших газов теряется, а в турбокомпрессоре некоторая ее часть используется для работы. В результате с повышением мощности уменьшается удельный расход топлива.

В перспективе впускную систему двигателя дизель №1 также изменим.

Прежде всего, требуется доработка впускных и выпускных каналов. Это необходимо для улучшения наполнения цилиндров за счет снижения потерь. При этом необходимо учесть, что смесь газов в каналах движется со звуковыми скоростями (отсюда шум впуска и выпуска). Любые местные нестыковки и шероховатости ведут к торможению потока, соответственно к ухудшению наполнения и потере мощности. Исходя из всего сказанного, вытекает объем работ:

§ Доработки каналов

увеличение диаметра канала,

изменение геометрии и выведение необходимых радиусов закруглений.

§ Доработка седла клапана

шлифовка острых кромок седла, которые создают сильное сопротивление.

§ Совмещение коллекторов с каналами в головке блока

любые местные нестыковки очень сильно тормозят потоки газов.

§ Шлифовка каналов и впускного коллектора до чистоты 4-5 классов.

в идеале зеркальная поверхность для спортивного мотора.

§ Доработка клапанов

облегчение клапана и увеличение поперечного сечения (высокая чистота обработки поверхности клапана резко снижает риск прогара клапана, улучшает охлаждение тарелки).

Список использованной литературы

1. Архангельский В.М., Вихерт М.М., Войнов А.Н. и др. Автомобильные двигатели. Учеб. пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1967. – 496 с., ил.

2. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Школа, 1980. – 400 с., ил.

3. Копотилов В.И. Тяговый расчет автомобиля. Учебное пособие. Тюмень, ТюмИИ; 1980.-49 с.

4. Чеповский М.Ф. новые концепции в тепловом расчете современных двигателей внутреннего сгорания. Учеб. пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1994. – 116 с.

5. http: // www.avdis.yaroslavl.ru/

6. http: // www.yamz.ru/

7. http: // www.yardiesel.ru/