Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое степень дросселирования двигателя

  • 1 Количественное рассмотрение
  • 2 Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса
  • 3 Свойства
  • 4 Применение
  • 5 Источники

Дросселирование является близким к идеальному осуществлением процесса Джоуля-Томсона. Дросселирование можно рассматривать [1] как изоэнтальпийный квазиравновесный процесс.

Для идеального газа эффект принципиально нулевой, поэтому необходимо использовать более точную модель, часто используют газ Ван-дер-Ваальса. В общем случае для процесса Джоуля-Томсона можно написать:

( Δ T Δ P ) I = T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P over >right)_= <over >right)_

-V> over >>>

окончательный результат будет зависеть от используемой модели газа. Дифференциальным эффект называют тогда, когда Δ P и Δ T можно считать достаточно малыми, чтобы их отношение заменить частной производной.

Если разность давлений и температур значительная (разность давлений может составлять сотни атмосфер), то имеем интегральный эффекта Джоуля-Томсона, интегрирование можно провести следующим образом:

T 2 − T 1 = ∫ P 1 P 2 ( ∂ T ∂ P ) I d P = ∫ P 1 P 2 T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P d P -T_<1>=int limits _>^> over >right)_dP>=int limits _>^> <<over >right)_

-V> over >>dP>> интегральный эффект Джоуля-Томсона.

Принцип действия

Изменение гидравлического сопротивления создает перепад давления между узлами гидросхемы.

Перепад давления находится в прямой зависимости от расхода и площади проходного сечения и в обратной – от плотности рабочей жидкости.

Соотношение описывается выражением:

Q = µ∙S

Q – расход жидкости, см3/с;

µ – коэффициент расхода (≈0,7);

S – площадь сечения, см2;

Pad – разница давлений, Па;

ρ – плотность жидкости, г/см3.

На скорость работы механизма также влияет геометрия дросселирующей щели, которая может быть конической, прямой, кольцевой и пр.

Важный параметр – характеристика дросселя. Это зависимость падения давления в распределителе от расхода проходящей через него рабочей жидкой среды. По типу соответствующего уравнения гидродроссели бывают линейные и квадратичные (нелинейные).

Использование: для определения характеристик компрессора газотурбинного двигателя непосредственно на борту воздушного судна при диагностировании его технического состояния. Сущность изобретения заключается в дросселировании двигателя путем изменения площади его входного или выходного устройства с одновременным изменением подачи топлива в камеру сгорания. 2 ил.

Способ определения характеристик компрессора газотурбинного двигателя, заключающийся в дросселировании, измерении степени дросселивания и мощности привода компрессора, отличающийся тем, что дросселирование осуществляют на входе во входное устройство двигателя или на выходе из сопла двигателя путем изменения площади этих граничных сечений двигателя.

Обозначение дросселя на схеме

Такие детали всегда изображают по единому принципу, поэтому достаточно один раз в нем разобраться, чтобы потом регулярно читать такие схемы. При этом число полуокружностей выбирают почти любым, чаще оно составляет 3 или 4 единицы для удобного сопряжения с остальными элементами. Выводы обмотки направляют в одну или разные стороны, здесь все зависит от конфигурации схемы. Если нужно изобразить отвод, то рисуют рядом друг с другом сочленения полуокружностей, точку между ними не ставят.

Также есть цветная маркировка деталей, которая соответствует показателям индуктивности. Первые несколько меток указывают на показатели индуктивности в мкГн. Третья — множитель, а последняя — имеющийся допуск. Дроссели маркируют, используя 3 или 4 полоски, иногда их меняют на точки. Если на детали есть три метки, то допуск по умолчанию составляет 20%.

Дроссели используются не только в разных видах лампочек, но и во время сбора импульсных блоков питания, в которых выступают фильтром. В электрических цепях его чаще называют реактором, но принцип устройства остается прежним. Деталь также ставят в сварочные аппараты и применяют в промышленных целях.

Дроссельное регулирование

Суть дроссельного регулирования заключаются в отводе части жидкости, подаваемой насосом. Подача насоса при дроссельном регулировании делится на два потока.

Qн = Qгд + Qсл

  • где Qгд — расход, подводимый к гидродвигателям
  • Qсл — расход отправляемый на слива

Изменяя соотношение этих расходов можно менять скорость движения исполнительных механизмов.

В зависимости от схемы установки регулируемого гидравлического сопротивления — дросселя, различают три типовых схемы дроссельного регулирования гидропривода:

  • Последовательное
    • в линии нагнетания
    • в линии слива
  • Параллельное

Рассмотрим подробнее каждый из этих способов регулирования.

Последовательное регулирование с установкой дросселя в линии нагнетания

Дроссель или регулятор расхода при данном способе регулирования устанавливается в линию нагнетания насоса, он необходим для создания необходимого перепада давления. Сброс части жидкости осуществляется через предохранительный клапан.

Читать еще:  Что такое зануление двигателя

Рассмотрим принцип работы схемы с последовательным дроссельным регулированием.

При полном открытии дросселя весь поток жидкости направляется к гидроцилиндру, скорость его движения при переключении распределителя будет максимальной.

При уменьшении проходного сечения дросселя давление перед ним будет увеличиваться. При достижении давления начала открытия предохранительного клапана, часть жидкость через него будет отправляться на слив. Скорость перемещения штока гидроцилиндра будет уменьшаться.

При дальнейшем закрытии дросселя давление перед ним будет расти, а значит предохранительный клапан будет открываться сильнее отправляя большее количество жидкости на слив. Что позволит уменьшать скорость движения штока цилиндра.

Данный способ регулирования характеризуется простотой реализации и относительной дешевизной органов регулирования. Однако дросселирование обуславливает большие потери энергии, а значит низкий КПД и большое тепловыделение. Причем при последовательном регулировании, нагретая на дросселе жидкость будет поступать в полость исполнительного гидродвигателя.

Последовательное регулирование с установкой дросселя в линии слива

Дроссель может устанавливаться не только в линии нагнетания насоса, но и в линии слива гидродвигателя, такую схему называют последовательным регулированием гидравлического привода с установкой дросселя в линии слива.

В результате уменьшения проходного сечения дросселя давление в линии нагнетания будет возрастать, когда оно достигнет величины достаточной для открытия предохранительного клапана часть жидкости через него будет отправлена на слив. Получается что при дроссельном регулировании гидродвигатель постоянно будет находится под нагрузкой за счет противодавления на сливе, что может негативно сказаться на его ресурсе.

При установке дросселя в линии слива нагретая на гидравлическом сопротивлении жидкость поступает не к гидродвигателю, как в случае с установкой дросселя в линию нагнетания, а в накопительный бак, где накопленное тепло рассеивается.

Параллельное дроссельное регулирование скорости гидропривода

Схема параллельного регулирования с помощью дросселя показана на рисунке.

Дроссель установлен параллельно гидроцилиндру. При увеличении открытия дросселя поток жидкости, проходящий через него на слив будет увеличиваться, а поток жидкости направляемый к гидродвигателю будет уменьшаться. Изменяя открытие дросселя можно регулировать соотношение расходов этих потоков. Выделяемое при дросселировании тепло с помощью жидкости отводится в бак.

Достоинства дроссельного регулирования гидравлического привода

  • простота реализации,
  • низкая стоимость,
  • возможность плавного регулирования в широком диапазоне.

Недостатки дроссельного регулирования

  • большие потери энергии — низкий КПД,
  • нагрев рабочей жидкости, необходимость использования теплообменников.

Конструкция распылителей

Топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель, являющийся прецизионным, неразделимым узлом форсунки. Определение — прецизионный — говорит о том, что детали распылителя — игла и корпус изготовлены с высочайшей точностью:

  • Зазор между иглой и корпусом составляет, в зависимости от типа распылителя, от 0,002 мм до 0,004 мм
  • Отклонения формы иглы и внутренних поверхностей корпуса распылителя менее 0,001 мм.

Рис.1. Точность изготовления распылителя — отклонения формы и положения измеряемые в микронах

Виды распылителей

В зависимости от системы впрыска, определяемого по типу камеры сгорания, применяется два вида распылителей:

da — диаметр штифта
dm— диаметр распыляющего отверстия штифтового распылителя
hd — ход дросселя
Ld = dot— da — зазор дросселя
а — угол распыла струи
а — угол конического гнезда& — диаметр иглы
d — диаметр гнезда
h — ход иглы
ds — диаметр колодца
I, — длина колодца
di — диаметр распыляющих отверстий дырчатого распылителяI — длина распыляющего отверстия (i — угол впрыска g — угол наклона впрыска 1е— высота выступа верхнего штифта иглы

Рис. 2. Типы распылителей: а — штифтовой распылитель b — дырчатый распылитель

  • Штифтовые распылители (однодырчатые ), применяемые в дизельных двигателях с раздельной камерой,
  • Дырчатые распылители, применяемые в системах непосредственного впрыска — с единой камерой, сформированной в днище поршня.

В этих двух группах распылителей существуют сотни типов и модификаций, отличающихся между собой по конструкции корпуса и иглы, по размерам и по характеристикам работы.

Проходная (гидравлическая ) характеристика распылителя

Основным параметром распылителя является его проходная (гидравлическая ) характеристика, описывающая изменение проходного сечения в распылителе в зависимости от величины подъёма иглы, и соответственно изменения количества топлива вытекающего из распылителя.

Читать еще:  Что означает чиповать двигатель

Рис. 3. Проходные характеристики (выдача топлива в зависимости от подъёма иглы) распылителей:

1 — штифтовый обычный распылитель
2 — штифтовый распылитель с дросселем
3 — дырчатый распылитель с малым сечением распыляющих отверстий
4 — дырчатый распылитель с большим сечением распыляющих отверстий

Вид этой характеристики влияет на экономичность (расход топлива), динамику и экологические параметры двигателя (шумность , содержание сажи и токсичных соединений в выхлопных газах).

Проходная характеристика распылителя зависит от конструкции и его размеров, а именно:

  • в штифтовых распылителях: от высоты дросселя, зазора дросселя, высоты подъёма иглы и других конструктивных особенностей (диаметра штифта, относительного показателя),
  • в дырчатых распылителях от: подъёма иглы, разницы углов конуса иглы и гнезда в корпусе распылителя, относительного показателя, диаметра и глубины колодца, количества, диаметра и длины распыляющих отверстий.

Проходная характеристика штифтового распылителя

Проходная характеристика штифтового распылителя с дроссельным эффектом отличается вытянутым, плоским отрезком дросселирования, определяющим уровень шума и углеводородов и отрезком с крутым подъёмом, влияющим на расход топлива и уровень дымности выхлопных газов.

Плоский участок характеристики зависит от высоты дросселя и величины кругового зазора между отверстием и штифтом на игле, называемой зазором дросселирования. Обычно, высота дросселя составляет, в зависимости от применения распылителя (для легковых пли грузовых автомобилей): от 0,3 до 0,7 мм, а зазор дросселирования — от 0,01 до 0,05 мм.

Для достижения более тихой работы двигателя, облегчения запуска и гарантирования равномерной работы двигателя на холостом ходу применяются распылители, у которых на штифте иглы сделана плоская или косая лыска (раньше для этого в распылителе сверлили дополнительное отверстие, которое во время работы быстро закоксовывалось).

Кроме того, штифт иглы имеет дополнительную фаску для более плавного перехода характеристики распылителя от плоского отрезка к крутому вертикальному. Благодаря этому снижается уровень шума и уменьшаются выбросы углеводородов при малых нагрузках двигателя.

Проходная характеристика дырчатого распылителя

Проходная характеристика дырчатого распылителя отличается, по сравнению с характеристикой штифтового распылителя, намного более резким увеличением проходного сечения при подъёме иглы, что зависит от величины зазора между уплотняющим конусом иглы и краем колодца, разницы углов конусов на игле и в корпусе, а также диаметра распыляющих отверстий. Для уменьшения закоксовывания и выбросов углеводородов, колодец должен быть как можно меньше

Рис. 4. Примеры дырчатых распылителей с различными относительными показателями получающимися при разных диаметрах гнезда:
а — большой относительный показатель 3.5/6 (больше 0,5)-распылитель шумно хрипит во всём диапазоне скоростей рычага пробника b — малый относительный показатель 2.5/6 (меньше 0,5) — распылитель хрипит тихо и мягко, а в некотором диапазоне скоростей рычага хрипение исчезает

Относительный показатель распылителя

Динамические свойства распылителя: скорость подъёма иглы (скорость открывания распылителя), скорость вытекания топлива через распыляющие отверстия и время впрыска, зависят от относительного показателя, являющегося отношением диаметра гнезда к диаметру иглы.

На практике, диаметр гнезда не бывает меньше 2,2 мм, что ограничивало бы подачу топлива к распыляющим отверстиям и ускоряло бы кавитационный износ гнезда распылителя. Диаметр иглы распылителя составляет, в зависимости от размера распылителя:

6 или 5 мм для распылителей типоразмера «S », и соответственно 4,5 или 4 мм — для распылителей типоразмера «Р ».

Наиболее часто встречающиеся соотношения: для распылителей типоразмера «S »: 3/6 и 2,5/6 ; для распылителей типоразмера «Р »: 2/4 и 2,6/4,5

Распылители без колодца

С точки зрения экологичности двигателя, износостойкости называемой, сферической части корпуса распылителя и его звуковых свойств, важным параметром конструкции являются размеры пространства находящегося ниже гнезда распылителя.

Рис. 6. Дырчатые распылители с колодцем и типа «VCO »- без колодца:
а — с цилиндрическим колодцем и полукруглым носиком корпуса распылителя:
1 — край гнезда корпуса распылителя
2 — поверхность гасящего конуса иглы
3 — уплотняющий край иглы
4 — верхушка иглы
5 — распыляющее отверстие
6 — вход распыляющего отверстия
7 — колодец
8 — радиус перехода внешней круглой поверхности в коническую поверхность корпуса распылителя
9 — наружная коническая поверхность корпуса распылителя
10 — уплотняющее гнездо корпуса распылителя
11 — гасящий конус иглы распылителя
b — с цилиндрическим колодцем в коническом носике корпуса распылителя
с — с коническим колодцем в коническом носике корпуса распылителя
d — без колодца

типа VCO, в котором распыляющие отверстия закрываются иглой распылителя

Выпускаются два вида дырчатых распылителей: с колодцем и без колодца- иглой закрывающей входы распыляющих отверстий, находящихся в конической части корпуса распылителя.

Распылители с колодцем могут иметь колодец разной формы (для обеспечения соответствующей износостойкости):

  • цилиндрический с полукруглым или коническим окончанием корпуса распылителя,
  • конический с коническим окончанием корпуса.

Чем меньше объём колодца, тем меньше в нём остаётся топлива и испаряется после окончания впрыска, и соответственно меньше выбросы углеводородов и склонность распылителя к закоксовыванию распыляющих отверстий.

Новейшие типы распылителей VCO, имеют колодец с минимальным объёмом. Такие распылители имеют, по сравнению с распылителями с колодцем, меньшую износостойкость, поэтому это обычно распылители типоразмера Р с длиной распыляющего отверстия 1 мм и с конической формой окончания корпуса. Игла в этих распылителях имеет дополнительный конус, улучшающий их гидравлические свойства.

Конструкция игл распылителей

В зависимости от типа двигателя, игла распылителя может иметь: окончание в форме цилиндра и конуса, двойной конус. Распылители, применяемые в системах с высоким давлением, например в системе Common Rail, имеют иглу с двойной направляющей, что предотвращает потерю устойчивости иглы, и гарантирует закрывание всех распыляющих отверстий, что важно для создания равномерных струй топлива.

Подъём иглы

Важным параметром, с точки зрения гидравлических свойств распылителя и времени впрыска, является величина подъёма иглы (шаг ). Шаг иглы должен быть как можно меньшим, но достаточным, чтобы проходное сечение через гнездо было на 30% больше суммарного сечения отверстий распылителя. Слишком большой шаг иглы приводит к запаздыванию закрывания распылителя, и нежелательному вытеканию топлива, к прорыву выхлопных газов внутрь распылителя и образованию нагара внутри распылителя. Шаг иглы в штифтовых распылителях, с учётом шага дросселирования, составляет от 0,4 до 1,1 мм, а в дырчатых распылителях намного меньше — от 0,2 до 0,35 мм.

Материалы для распылителей и их тепловая обработка

Распылители во время работы на двигателе подвергаются механическим и тепловым нагрузкам. Это резкие удары иглы об уплотняющий конус в корпусе распылителя с частотой до 10 000 раз в минуту.

Перегрев распылителя (температура возле распыляющих отверстий выше 200 С) приводит к изменению цвета, закоксованию отверстий, заклиниванию иглы.

Поэтому, корпуса распылителей изготавливаются из стальных сплавов, с обработкой азотированием или углеродом, содержащих хром, никель, молибден. Корпуса штифтовых распылителей также изготавливаются из стальных (подшипниковых ) сплавов с закалкой.

Износостойкость и безотказность в эксплуатации распылителя зависит от толщины твёрдого слоя на конусе распылителя. Если твёрдый слой тонкий или вообще отсутствует то износостойкость распылителя будет низкая. Обработка углеродом даёт слой с большей толщиной но с меньшей твёрдостью по сравнению с азотированием, дающим тонкий но более твёрдый слой. Твёрдость после тепло-химической обработки корпуса распылителя на поверхности уплотнительного конуса должна быть не менее 60 HRC.

Адаптация дроссельной заслонки после чистки и установки

В зависимости от модели автомобиля, новый регулятор холостого хода, а также изменившаяся геометрия дроссельного узла могут потребовать адаптации параметров в составе системы управления. Хотя обычно двигатель делает это самостоятельно, разве что после первого пуска изменятся обороты холостого хода.

Методика самостоятельной прописки излагается в ремонтной документации конкретного двигателя. Обычно сканер для этого не требуется, всё выполняется определённым набором манипуляций с выключателем зажигания и органами управления двигателя, трансмиссии и климата.

Иногда приходится сбрасывать неправильные данные адаптации бывшего загрязнённым дроссельного узла и со сканера.

Универсальные мультимарочные приборы обычно содержат в меню соответствующие разделы, работающие по дилерским алгоритмам. После возврата к исходным настройкам блок управления проведёт новую адаптацию.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector