Проверка и установка угла опережения впрыска топлива автомобиля Урал
Чтобы проверить или установить правильно угол опережения впрыска топлива, необходимо знать:
— у двигателя положение коленчатого вала при такте сжатия в первом цилиндре;
— у топливного насоса высокого давления положение кулачкового вала в начале подачи топлива восьмой секцией.
Чтобы быстро и безошибочно определить и установить в указанные положения коленчатый вал двигателя и кулачковый вал топливного насоса высокого давления, на корпусе топливного насоса, автоматической муфте опережения впрыска топлива и заднем фланце ведущей полумуфты, нанесены метки.
На рис. 2 эти метки соответственно обозначены «А», «В» и «С».
Угол опережения впрыска топлива установлен правильно, если метки «А» и «В» на корпусе топливного насоса и муфте опережения впрыска топлива совмещены, а метка «С» на заднем фланце ведущей полумуфты находится в верхнем положении, для установки заднего фланца 8 в положение, при котором метка «С» займет верхнее положение по фиксатору, необходимо отвернуть болты, и снять крышку нижнего люка картера сцепления.
Вставляя ломик в отверстия маховика, повернуть коленчатый вал в положение, при котором метка «С» будет двигаться снизу вверх.
В этот момент повернуть на 90˚ штифт фиксатора маховика и опустить его в глубокий паз.
Продолжить вращение коленчатого вала ломиком за маховик до момента, когда фиксатор войдет в отверстие маховика.
Это будет верхнее фиксированное положение метки «С» на фланце 8; при этом в первом цилиндре будет заканчиваться такт сжатия.
Совместить метки «А» и «В» на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, установить насос и закрепить болтами к блоку двигателя.
Болты крепления насоса к блоку затягивать равномерно, в несколько приемов, в последовательности, показанной на рис. 3.
Не нарушая взаимного совмещения положения меток «А» и «В» на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, соединить болтами 6 (см. рис. 2) верхний конец ведомой полумуфты 2 с передней пластиной 4.
Установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот, установить и затянуть второй болт 6.
Когда на двигателе установлен компрессор и насос гидроусилителя, фланец 8 (особенно метку на фланце) увидеть затруднительно.
В этом случае более удобно верхнее положение метки «С» на заднем фланце 8 ведущей полумуфты определить по клапанам.
Для этого снять крышку головки первого цилиндра (рис. 4), и проворачивать коленчатый вал ломиком за маховик до начала закрытия всасывающего клапана (передний клапан от вентилятора).
Перевести штифт фиксатора в глубокий паз и продолжить вращение коленчатого вала пока фиксатор не войдет в отверстие маховика.
Это и будет фиксированное положение коленчатого вала, при котором метка «С» фланца 8 (см. рис. 2) будет находиться в верхнем положении.
После установки насоса на двигатель, подсоединения к нему привода управления, трубок подвода (отвода) масла, топливопроводов и трубок высокого давления дополнительно проверить и уточнить установку угла опережения впрыска топлива.
Для этого рычаг 2 (см. рисунок) управления регулятором перевести в среднее рабочее положение и опустить до упора в болт 3.
Прокачать систему питания двигателя ручным подкачивающим насосом в течение 2—3 мин.
Повернуть коленчатый вал на пол-оборота против часовой стрелки, если смотреть со стороны вентилятора, и перевести штифт фиксатора в глубокий паз.
Медленно вращать коленчатый вал по ходу вращения до тех пор, пока фиксатор не войдет в отверстие маховика.
Если метки на корпусе насоса и муфте опережения впрыска совместились, то угол опережения впрыска установлен правильно.
Если метки не совместились, то ослабить верхний болт 6 (см. рис. 2) ведомой полумуфты, установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал по ходу вращения на один оборот и ослабить крепление второго болта 6.
Повернуть муфту опережения впрыска против хода (против часовой стрелки, если смотреть со стороны маховика) до упора болтов в паз передней пластины 4.
Опустить фиксатор маховика в глубокий паз и повернуть коленчатый вал по ходу вращения до совмещения фиксатора с отверстием в маховике.
Повернуть муфту опережения впрыска за фланец ведомой полумуфты 2 по ходу вращения до совмещения меток на корпусе насоса и муфте опережения.
Затянуть верхний болт 6, перевести штифт фиксатора маховика в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот и затянуть второй болт 6.
Проверить точность совпадения меток на корпусе насоса и муфте опережения впрыска еще один раз тем же способом.
После установки и проверки угла опережения впрыска топлива запустить двигатель, прогреть до температуры охлаждающей жидкости 80˚ С и болтом 3 (см. рисунок) отрегулировать минимальную частоту вращения коленчатого вала, которая не должна превышать 600 об/мин.
Проверка и установка угла опережения впрыска топлива двигателя Камаз-740
Категория:
Автомобили Урал-375д, Урал-4320
Публикация:
Проверка и установка угла опережения впрыска топлива двигателя Камаз-740
Читать далее:
Проверка и установка угла опережения впрыска топлива двигателя Камаз-740
Исполнители: механик-регулировщик и водитель.
Инструмент и принадлежности: ключи гаечные 13, 14, 17 и 19 мм, ломик для поворота коленчатого вала, отвертка.
Продолжительность работ: 35 мин.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Содержание работ и технические условия Проверка угла опережения впрыска топлива
1. Снять с двигателя воздушный фильтр и соединительный патрубок впускных трубопроводов.
2. Оттянуть рукоятку фиксатора, смонтированного на картере маховика, повернуть на 90° и отпустить.
3. Снять крышку люка в нижней части картера сцепления.
5. Проверить, совпадают ли метки А на корпусе топливного насоса высокого давления и Б на муфте опережения впрыска. Если метки совместились, то угол опережения впрыска топлива установлен правильно. Если метки не совместились, необходимо провести установку угла опережения впрыска топлива.
6. Оттянуть рукоятку фиксатора, повернуть на 90° и отпустить в мелкий паз.
Установка угла опережения впрыска топлива
1. Ослабить верхний болт, провернуть коленчатый вал на один оборот и ослабить второй болт ведомой полумуфты привода.
2. Развернуть автоматическую муфту опережения впрыска в направлении, обратном ее вращению, до упора болтов в стенки пазов (вращение муфты правое, если смотреть со стороны привода).
3. Оттянуть рукоятку фиксатора, повернуть на 90° и отпустить в глубокий паз.
4. Провернуть ломиком коленчатый вал по ходу часовой стрелки (если смотреть со стороны вентилятора), пока метка В на заднем фланце 5 ведущей полумуфты привода топливного насоса не окажется в верхнем положении. При этом фиксатор должен войти в отверстие на маховике.
6. Затянуть верхний стяжной болт ведомой полумуфты привода.
7. Оттянуть рукоятку фиксатора, повернуть на 90° и ввести в мелкий паз.
8. Провернуть ломиком коленчатый вал по ходу вращения и затянуть второй болт 4 ведомой полумуфты привода.
9. Проверить правильность установки угла опережения впрыска топлива согласно пп. 1—6 настоящей карты.
10. Пустить двигатель, проверить и при необходимости отрегулировать минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу (см. технологическую карту № 15).
11. Установить на двигатель соединительный патрубок впускных трубопроводов и воздушный фильтр.
12. Закрыть крышкой люк картера сцепления.
Рекламные предложения:
Читать далее: Проверка и регулировка минимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя Камаз-740
Категория: — Автомобили Урал-375д, Урал-4320
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Установка угла опережения впрыска топлива КрАЗ-256
На двигателях ЯМЗ-238А и ЯМЗ-238 установлена автоматическая муфта опережения впрыска топлива, позволяющая изменять момент начала подачи топлива в цилиндры. Установочный угол опережения впрыска топлива зависит от особенностей каждой отдельной муфты и наносится на корпусе муфты цифрами 16, 18 или 20.
Угол опережения впрыска топлива необходимо устанавливать в следующей последовательности.
Проверить совмещение нулевых метой на муфте опережения впрыска топлива на ведущей полумуфте валика привода топливного насоса. Метки должны совпадать (рис. 19). На двигателях, проработавших длительное время, нулевые метки могут не совпадать.
Рис. 19. Совмещение меток на муфте опережение впрыска и на ведущей полумуфте привода валика топливного насоса
Снять топливопровод высокого давления с первой секции топливного насоса высокого давления и на ее место установить моментоскоп (рис. 20).
Рис. 20. Моментоскоп
Включить подачу топлива, установив рукоятку ручного управления подачи топлива в среднее положение.
Отвернуть рукоятку ручного подкачивающего насоса и, перемещая ее вверх и вниз, прокачать систему питания. Снять крышку люка с картера маховика и специальным ломиком вращать коленчатый вал двигателя против часовой стрелки (если смотреть по ходу движения автомобиля до появления топлива в стеклянной трубке моментоскопа. Коленчатый вал можно вращать и за болт крепления его шкива.
Медленно проворачивая коленчатый вал двигателя против часовой стрелки, внимательно следить за уровнем топлива в стеклянной трубке моментоскопа. В момент начала движения топлива в трубке риска с цифрой на маховике должна совпасть с указателем 1 (рис. 21) на картере маховика. Эта цифра должна соответствовать цифре, выбитой на горце муфта опережения впрыска топлива.
Рис. 21. Совмещение рисок на маховике с указателем на картере маховика
Если в момент начала движения топлива в трубке моментоскопа риска с цифрой еще не совместилась с указателем на карте¬ре маховика, необходимо:
ослабить болты 3 (см. рис. 19) крепления ведущей полумуфты 2 валика привода топливного насоса к автоматической муфте 1 опережения впрыска топлива;
развернуть муфту валика привода на ее фланце против на¬правления вращения закрепить болтами. При повороте муфты следует помнить, что одно деление на фланце полумуфты соответствует четырем делениям на маховике или крышке шестерен распределения;
вновь проверить установку угла опережения впрыска топлива.
В случае, если в момент начала движения топлива в трубке моментоскопа риска на маховике уже прошла указатель /
(см. рис. 21), муфту валика привода необходимо повернуть по направлению ее вращения.
Рис. 20. Моментоскоп.
1 — стеклянная трубка; 2— переходная трубка; 3—металлическая трубка; 4 — уплотнительная шайба; 5 — накидная гайка
По окончании регулировки рекомендуется запомнить взаимное положение рисунок на муфте и фланце валика привода с тем, чтобы в дальнейшем периодически проверять их взаимное положение.
Проверка и регулировка форсунок
Проверять и регулировать форсунки рекомендуется на приборе КП-1609А. При обслуживании каждую форсунку проверяют на качество распыла топлива и давление подъема иглы.
Если несовпадение рисунок на маховике и крышке шестерен распределения не превышает одно деление, установку угла опережения впрыска топлива можно не регулировать.
Муфта опережения впрыска дизеля.
Система питания дизельного двигателя
Муфта опережения впрыска топлива
Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска при изменении частоты вращения коленчатого вала.
Углом опережения впрыска (опережения впрыскивания) топлива называется угол между положением кривошипа коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ) в момент начала впрыска топлива и его положением, соответствующим нахождению поршня в ВМТ.
Впрыск топлива в цилиндр двигателя должен осуществляться до прихода поршня в ВМТ в конце такта сжатия, т. е. с некоторым опережением. Это необходимо для того, чтобы топливо успело перемешаться с воздухом в цилиндре, и началось его активное горение к приходу поршня в верхнюю мертвую точку. При этом момент впрыска топлива рассчитывают из условия, чтобы максимальное давление газов на поршень создалось уже после его прохождения ВМТ.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала угол опережения впрыска топлива должен увеличиваться. Несоблюдение этого требования ведет к увеличению расхода топлива и потери мощности двигателя. Ведь с увеличением частоты вращения значительно уменьшается время, отводимое на впрыск, смесеобразование и начало активной фазы горения. При этом топливо просто не успевает смешаться с воздухом для полного и качественного сгорания в дальнейшем, а скорости горения не хватает для того, чтобы к моменту перехода поршня через ВМТ процесс тепловыделения был максимальным.
Автоматическое регулирование угла начала впрыска топлива обеспечивает специальное устройство, называемое муфтой опережения впрыска. По аналогии с муфтой опережения впрыска работают устройства карбюраторных двигателей, у которых автоматически регулируется угол искрообразования при помощи специального устройства, размещенного в прерывателе системы зажигания. Кроме того, современные бензиновые двигатели все чаще оснащаются устройствами автоматической регулировки фаз газораспределения, т. е. управляют работой клапанов ГРМ.
Следует отметить, что регулирование угла опережения впрыскивания топлива в современных системах питания дизелей (таких, как управляемая электроникой система насос-форсунка или Common Rail) осуществляется при помощи электронного блока управления, который корректирует параметры впрыска на основании показаний различных датчиков, информирующих о режимах работы и требуемой динамике двигателя в данный момент времени.
***
Устройство и работа центробежной муфты опережения впрыска
Устройство муфты опережения впрыска топлива рассмотрим на примере центробежной муфты опережения впрыска, применяемой в системе питания дизельных двигателей ЯМЗ. Она закрепляется на переднем конце кулачкового вала ТНВД, поэтому насос приводится в действие через муфту опережения впрыска, которая является промежуточным звеном в приводе ТНВД.
Муфта опережения впрыска состоит из корпуса 14 (рис. 1), ведущей полумуфты 12, ведомой полумуфты 1, двух грузиков 7 и двух пружин 2.
Привод муфты осуществляется от зубчатых колес механизма газораспределения и валика привода. Распределительное зубчатое колесо закреплено посредством шпонки на валике привода ТНВД, на заднем конце которого закрепляется ведущий фланец 23 муфты.
Ведущий фланец двумя болтами скрепляется с промежуточным фланцем 21.
Промежуточный фланец соединяется с ведущей полумуфтой 12 посредством шайбы 17, установленной в металлической обойме 19. В шайбе вырезано четыре паза; в пазы 16 входят шипы 20 промежуточного фланца, а в пазы 18 – шипы 9 ведущей полумуфты.
Ведомая полумуфта 1 закрепляется на шпонке на переднем конце кулачкового вала насоса и завинчивается в корпус 14. Грузики надеваются на пальцы 4.
Пальцы 13 ведущей полумуфты упираются в криволинейные поверхности 6 грузиков. На пальцах 4 и 13 выполнены углубления 5, в которые упираются предварительно сжатые пружины 2. Пружины стремятся повернуть полумуфты 1 и 12 относительно друг друга.
На рисунке 1, б показано положение деталей муфты при малой частоте вращения коленчатого вала.
При увеличении частоты вращения возрастает центробежная сила грузиков, и они расходятся в стороны, поворачиваясь вокруг пальцев 4. При этом криволинейные поверхности 6 грузиков скользят по пальцам 13 ведущей полумуфты, расстояние между пальцами 4 и 13 уменьшается (размеры L1 и L2) и пружины сжимаются.
Подтягиваясь к пальцам 13, пальцы 4 поворачивают ведомую полумуфту 1 с кулачковым валом 24 насоса в сторону вращения приводного вала (рис. 1, в), увеличивая тем самым угол опережения впрыска топлива на угол α.
Метки 15 на корпусе 14 муфты, промежуточном фланце 21 и ведущем фланце 23 при сборке совмещают, чем обеспечивается правильная установка момента начала впрыска.
На корпусе муфты имеются отверстия, закрываемые пробками (или винтами с уплотнительными шайбами) и служащие для заполнения полости муфты моторным маслом. Масло заливается в верхнее отверстие до появления его из нижнего отверстия.
На рисунке 2 представлен усовершенствованный привод ТНВД двигателя ЯМЗ-238 М2.
На вал привода 1 посредством стяжного болта 8 закрепляется ведущая полумуфта 9 привода. Ведомая полумуфта 10 привода болтами 15 крепится к муфте 12 опережения впрыска топлива. Ведущая полумуфта 9 связана с ведомой полумуфтой 10 через пакет пластин 3 болтами 11 и 16. Второй пакет пластин 3 (на рис. 2 слева) обеспечивает жесткость фланцу 6.
Метка б на указателе 13 и метка а на ведомой полумуфте 10 служат для установки начального угла опережения впрыска топлива. Для этого отворачивают две гайки 7 и поворотом муфты опережения впрыска посредством овальных отверстий на фланце 6 полумуфты совмещают указанные метки. Положение коленчатого вала при этом должно соответствовать концу хода сжатия в первом цилиндре.
***
Установка угла опережения впрыска
Установка угла опережения впрыскивания выполняется в следующей последовательности:
1. Подготавливают двигатель – находят в первом цилиндре такт сжатия и устанавливают коленчатый вал вращением маховика в положение, соответствующее углу начала впрыска цилиндра. Для этих целей в деталях КШМ (маховик, кожух или др.) предусматривают специальные устройства и метки, позволяющие контролировать конец такта сжатия.
2. Подготавливают насос – на первую секцию ТНВД устанавливают моментоскоп – стеклянную трубку, соединенную через резиновый патрубок с топливопроводом высокого давления. Поворачивают вал насоса до тех пор, пока в трубке не покажется топливо.
Отворачивают вал обратно на угол 30…40˚ и осторожно вращают вал в прямом направлении. Как только поверхность топлива (мениск) в трубке моментоскопа дрогнет, вращение вала насоса прекращают.
3. Соединяют насос с приводом и крепят его на блоке, после чего проверяют правильность установки момента начала впрыска, проворачивая коленчатый вал на два оборота. В конце второго оборота внимательно следят за мениском в моментоскопе. Когда он дрогнет, вращение коленчатого вала прекращают.
По меткам на деталях КШМ определяют правильность установки угла. При необходимости угол опережения впрыска корректируют.
***
Регуляторы частоты вращения
Главная страница
Дистанционное образование
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Установка момента впрыска топлива на двигателе Д-240 МТЗ 82 (80)
Часто называемое понятие « регулировка зажигания » или « установка зажигания » неприемлемо и технически неграмотна по отношению к дизельному двигателю Д-240 трактора МТЗ-80(82), учитывая, что топливо воспламеняется под действием давления в конце такта « сжатия » в распылённом состоянии. Применительно к дизельному двигателю это понятие называется — « установка впрыска топлива ». Для работы дизеля и производства вращательного момента и мощности с соответствующими техническими показателями, подача топлива синхронизируется с работой поршневой группы в тактах « сжатия » в каждом отдельном цилиндре с соответствующей повторяющейся периодичностью. Правильная наладка даёт впрыск топлива в цилиндр в определённый момент — с небольшим опережением перед верхней мёртвой точкой в такте « сжатия » рабочего цикла.
Порядок регулировкиСлишком ранний впрыск нарушает тепловой баланс воздуха и воспламеняемого распылённого топлива, увеличивая время воспламенения. Результатом позднего впрыска будет неполное сгорание топлива, сопровождающееся перегревом двигателя, задымлением и потерей мощности.
Необходимость установки впрыска возникает при замене топливного насоса высокого давления (ТНВД) или его монтаже после ремонта, а также после ремонта поршневой группы дизеля. Регулировку производят при условии исправной топливной аппаратуры, ТНВД и отрегулированном газораспределительном механизме дизеля. Процесс установки состоит из ниже описанных последовательных операций.
Установка первого цилиндра в такте « сжатия »С правой стороны по ходу движения машины в стенке крепления двигателя к корпусу сцепления, над продольной балкой рамы трактора возле заливной горловины для масла — есть установочный щуп. Своей короткой резьбовой частью он ввёрнут в стенку крепления и длинной безрезьбовой установлен наружу.
При необходимости установки первого цилиндра в положение такта « сжатия » щуп устанавливают в отверстие, длинной частью упирая его в маховик двигателя. Медленно проворачивая коленчатый вал дизеля, находят положение, при котором щуп попадёт в отверстие на маховике и зайдёт в тело детали полностью на 4-5 см. Важно не перепутать установочное отверстие с технологическими, балансировочными сверлениями маховика, которые по своей глубине гораздо меньше. Найденное положение соответствует опережению на 26 ̊ до подхода поршня первого или четвёртого цилиндра в ВМТ. Такое положение соответствует техническим требованиям Д 240 для установки начала впрыска топлива в цилиндр в такте « сжатия ». Для определения, в каком из цилиндров в первом или четвёртом начался такт « сжатия » нужно снять клапанную крышку. Пара закрытых клапанов укажет, в каком из двух цилиндров (первом или четвёртом) начался такт « сжатия ».
Установочный щуп на Д 240
Отсоединение привода насосаДля смены положения 1 и 4 цилиндров в тактах « сжатия » и « выхлопа » нужно провернуть колен вал на 360 ̊ до повторного совпадения отверстия со щупом. В практике, неважно, по какому цилиндру выставлять момент впрыска по 1 или 4.
Для установки синхронизации циклов работы двигателя и ТНВД нужно понимать, что соединяющий привод насоса через распределительные шестерни двигателя должен быть разъединён. Соединение привода осуществляется соединением отверстий приводной шестерни насоса 4 с регулировочными отверстиями специальной шайбы 5 по периметру через шлицевую втулку, закреплённую на валу насоса. Доступ к приводу осуществляется вскрытием передней крышки 8 насоса. Для разъединения отворачивают два крепёжных болта 3 с планкой 7 и демонтируют регулировочную шайбу со шлицевой втулки. В этом положении вращение колен вала не будет передаваться через привод распределительных шестерён на вал насоса 6.
Устройство привода ТНВД Д 240
Установка моментоскопаПосле определения цилиндра в такте « сжатия » и отсоединения привода на топливный насос устанавливают моментоскоп на соответствующую питающую секцию насоса вместо трубопровода высокого давления, соединяющего секцию с форсункой цилиндра. Для более точного определения начала момента впрыска устанавливают ручной рычаг подачи топлива в максимальное положение. Для определения момента впрыска, при необходимости, прокачивают топливную аппаратуру ручной помпой насоса, удаляя воздух из системы.
Операции установки впрыска
Определение и установка момента подачи топливаМоментоскоп представляет собой стеклянную или пластиковую прозрачную трубку, которую резьбовой частью накручивают на штуцер секции топливного насоса.
Проворачивая кулачковый вал ТНВД по часовой стрелке, и наблюдая за уровнем топлива в трубке прибора нужно определить положение вала насоса в момент начала подачи топлива в данной секции. Моментом начала подачи будет положение, при котором уровень топлива в трубке прибора начнёт повышаться, сдвигаясь в результате начала цикла подачи, набегая кулачком вала ТНВД на толкатель плунжера соответствующей секции. Очень важно определить, наблюдая за уровнем топлива в моментоскопе, начало этого цикла.
Опытные трактористы и ремонтники устанавливают момент подачи топлива, наблюдая за отверстием в выемке штуцера секции. Момент подачи определяют при начале заполнения топливом выемки штуцера.
Установка положения регулировочной шайбы привода насоса
Определив момент начала впрыска на секции положением вала ТНВД, соединяют привод насоса, устанавливая шлицевую регулировочную шайбу на шлицевую втулку. Крепёжные болты с планкой заворачивают в максимально совпавшие отверстия шайбы и фланца приводной шестерни насоса. При этом болты должны входить свободно без закусывания. Затем устанавливают крышку насоса, затягивая три болта по периметру крышки. Регулировочным центральным винтом в крышке регулируют осевой зазор приводной шестерни. Для этого отворачивают контргайку винта, заворачивают его до упора в планку шайбы и отворачивают на 1/3 или 1/2 оборота, после положение фиксируют контргайкой.
Проверка угла опережения впрыскаВнимание! Перед запуском дизеля не забудьте убрать установочный щуп из маховика и ввернуть его короткой резьбовой частью в установочное отверстие.
После запуска проверяют работу двигателя в разных режимах. При неустойчивой или жёсткой работе на высоких оборотах при появлении стуков и детонации, появлении чёрного дыма при неполном сгорании топлива осуществляют проверку и наладку угла опережения впрыска.
Устанавливают моментоскоп на первую секцию насоса и отслеживают совпадение моментов попадания в отверстие щупа в маховике и начала подачи топлива в секции насоса. Момент подачи до совпадения щупа говорит о большом угле опережения, если же при попадании щупа подача топлива не началась – впрыск поздний. При несоответствии момента впрыска корректировка производится путём проворачивания вала ТНВД. Также вскрывают крышку насоса, отворачивают два болта фиксации регулировочной шайбы с планкой. Для увеличения угла опережения проворачивают вал по часовой стрелке, в обратную сторону – уменьшают угол опережения впрыска. Перемещение положения вала на одно регулировочное отверстие на шайбе соответствует 3 ̊ поворота коленчатого вала дизеля. Провернув вал ТНВД в нужную сторону, до совпадения отверстий на шайбе и фланце шестерни изменяют угол впрыска. Сборку осуществляют в том же порядке — устанавливают шайбу с болтами на планке в совпавшие отверстия.
- При необходимости демонтажа ТНВД для сохранения положений циклов работы двигателя и насоса с установленным углом впрыска производите демонтаж узла в положении коленчатого вала дизеля при совпадении отверстия маховика и установочного щупа с тактом сжатия в первом цилиндре. Зафиксируйте положение вала ТНВД. Во время сборки нужно будет просто установить коленвал в соответствующее положение и установить насос.
- На двигателях с высокой выработкой в зацеплении распределительных и приводных шестерёнок возникает эффект дополнительного опережения впрыска. Для устранения — устанавливают впрыск позже, индивидуально подбирая смещение регулировочной шайбы против часовой стрелки.
- При неустойчивой работе двигателя на холостых оборотах обратите внимание на люфт, образовавшийся в результате выработки на шлицах втулки привода и регулировочной шайбе насоса. Износ может являться следствием изменения углов впрыска топлива, которые порождают неустойчивую работу дизеля.
- При необходимости корректировки впрыска, для отслеживания порядка работы цилиндров и определения тактов сжатия можно отпустить штуцера секций ТНВД, и проворачивая коленчатый вал наблюдать за периодичностью появления подтёков топлива. Появление вытека топлива на секции насоса укажет момент такта сжатия в соответствующем цилиндре дизеля. Такой приём освобождает от снятия клапанной крышки для наблюдения за клапанами.
Процесс установки впрыска на двигателе Д 240 МТЗ-80 (82) идентичен регулировке на тракторах ЮМЗ 6 , ДТ-75, Т-40 с четырёхцилиндровыми силовыми дизельными агрегатами. Установка точности момента впрыска на дизеле является важным фактором, влияющим на устойчивость работы агрегата, развитие мощности, расход топлива и другие эксплуатационные показатели трактора. Регулировку впрыска осуществляют при условии настроенных распылителей форсунок, исправном ТНВД с настроенной равномерной дозировкой подачи топлива каждой плунжерной пары.
монтаж, проверка и регулирование своими руками
Наиболее важными критериями для оптимизации работы дизельного двигателя являются следующие:
- низкая токсичность выхлопных газов;
- низкий шум от процесса сгорания;
- низкий удельный расход топлива.
Момент времени, в который ТНВД начинает подавать топливо, называется началом подачи (или закрывания канала). Этот момент времени подбирается в соответствии с периодом задержки воспламенения (или просто задержкой воспламенения). Они являются переменными параметрами, которые зависят от конкретного рабочего режима.
Период задержки впрыска определяется как период между началом подачи и началом впрыска, а период задержки воспламенения — как период между началом впрыска и началом сгорания. Начало впрыска определяется как угол поворота коленчатого вала в области ВМТ, в которой форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания.
Начало сгорания определяется как момент воспламенения топливо-воздушной смеси, на который может влиять начало впрыска. У ТНВД регулировка начала подачи (закрывания канала) в зависимости от числа оборотов лучше всего осуществляется с помощью устройства опережения впрыска.
Назначение устройства опережения впрыска
Из-за того, что устройство опережения впрыска непосредственно изменяет момент начала подачи, оно может быть определено как регулятор начала подачи.
Устройство опережения впрыска (называемое еще муфтой опережения впрыска) эксцентрикового типа преобразует приводной крутящий момент, поступающий к ТНВД, в то же самое время, осуществляя свои регулирующие функции.
Крутящий момент, требуемый ТНВД, зависит от размера насоса, количества плунжерных пар, количества впрыскиваемого топлива, давления впрыска, диаметра плунжера и формы кулачка. Тот факт, что крутящий момент привода имеет непосредственное влияние на характеристики опережения впрыска, следует учитывать при конструировании наряду с возможной отдачей мощности.
Давление в цилиндре
Конструкция устройства опережения впрыска
Устройство опережения впрыска для рядного ТНВД устанавливается непосредственно на конце кулачкового вала ТНВД. В основном различаются между собой устройства опережения впрыска открытого типа и закрытого типа.
Устройство опережения впрыска закрытого типа имеет собственный резервуар для смазывающего масла, который делает устройство независимым от системы смазки двигателя. Открытая конструкция подсоединена непосредственно к системе смазки двигателя.
Обратите внимание
Корпус устройства прикреплен винтами к зубчатой шестерне, а компенсирующие и регулировочные эксцентрики установлены в корпусе так, что они свободно поворачиваются. Компенсирующие и регулировочные эксцентрики направляются штифтом, который жестко соединен с корпусом.
Кроме более низкой цены, «открытый» тип имеет еще преимущество в том, что ему нужно меньше места, и он более эффективно смазывается.
Принцип работы устройства опережения впрыска
Устройство опережения впрыска приводится в движение зубчатой шестерней, которая установлена в кожухе привода газораспределительного механизма двигателя. Соединение между входом и выходом для привода (ступицей) осуществляется через блокировочные пары эксцентриковых элементов.
Наибольшие из них, регулировочные эксцентриковые элементы (4) расположены в отверстиях в стопорном диске (8), который, в свою очередь, крепится болтами к элементу привода (1).
Компенсирующие эксцентриковые элементы (5) установлены в регулировочные эксцентриковые элементы (4) и направляются ими и болтом в ступицы (6). С другой стороны, болт ступицы непосредственно соединен со ступицей (2).
Грузики (7) соединены с регулировочным эксцентриковым элементом и удерживаются в исходных положениях пружинами с переменной жесткостью.
Размеры устройства опережения впрыска
Размер устройства опережения впрыска, определяемый наружным диаметром и глубиной, в свою очередь определяет массу устанавливаемых грузиков, расстояние между центрами тяжести и возможный ход грузиков. Эти три фактора также определяют отдачу мощности и область применения.
Тнвд размера м
Тнвд размера м является самым маленьким насосом в ряду рядных ТНВД. Он имеет корпус из легкого сплава и укреплен на двигателе с помощью фланца. Доступ к внутренней части насоса возможен после снятия пластины основания и боковой крышки, и поэтому насос размера М определяется как ТНВД открытого типа. Пиковое давление впрыска ограничивается величиной 400 бар.
После снятия боковой крышки насоса количество подаваемого топлива плунжерных пар может быть отрегулировано и установлено на одинаковом уровне. Индивидуальная регулировка осуществляется перемещением зажимных деталей на тяге управления (4).
При работе установка плунжеров насоса и вместе с ними количества подаваемого топлива регулируется тягой управления в диапазоне, определяемом конструкцией насоса.
Тяга управления Тнвд размера м является круглым стальным стержнем с плоскостью, на котором установлены зажимные элементы (5) с проточками.
Рычаги (3) плотно соединяются с каждой втулкой управления, а стержень, приклепанный к его концу, входит в проточку зажимного элемента тяги управления. Эта конструкция известно как рычажное управление.
Плунжеры ТНВД находятся в непосредственном контакте с роликовыми толкателями (6), а регулировка предварительного хода осуществляется подбором роликов с соответствующими диаметрами для толкателя.
Смазка Тнвд размера м осуществляется путем обычной подачи масла от двигателя. Тнвд размера м выпускается с 4,5 или 6 плунжерными парами (4-, 5- или 6-цилиндровый ТНВД) и предназначен только для дизельного топлива.
Тнвд размера а
Рядные Тнвд размера а с большим диапазоном подачи следуют непосредственно после Тнвд размера м. Этот насос также имеет корпус из легкого сплава и может быть соединен с двигателем фланцем или на раме.
ТНВД типа А также имеет «открытую» конструкцию, а гильзы (2) насоса вставлены прямо сверху в алюминиевый корпус, причем нагнетательный клапан (1) в сборе запрессован в корпус ТНВД с помощью держателя клапана.
Давление уплотнения, которое намного больше гидравлического давления при подаче, должно поглощаться корпусом ТНВД. По этой причине пиковое давление впрыска ограничивается величиной 600 бар.
В отличие от ТНВД типа М, ТНВД типа А снабжен регулировочным винтом (с контргайкой) (7) в каждом роликовом толкателе (8) для установки предварительного хода.
Для регулировки количества подаваемого топлива с помощью управляющей рейки (4) ТНВД типа А, в отличие от ТНВД типа М, оснащен управлением с помощью шестерни вместо рычажного управления.
Зубчатый сегмент, зажатый на втулке управления (5) плунжера, находится в зацеплении с управляющей рейкой и для регулировки плунжерных пар на одинаковую подачу фиксирующие винты нужно отпустить, а втулку управления повернуть относительно зубчатого сегмента и, таким образом, относительно управляющей рейки.
Важно
Все регулировочные работы на этом типе ТНВД должны проводиться на насосе, установленном на стенде и с открытым корпусом. Подобно ТНВД М, ТНВД типа А имеет боковую подпружиненную крышку, которую для получения доступа к внутренней части ТНВД нужно снять.
Для смазки ТНВД соединяется с системой смазки двигателя. ТНВД типа А выпускается в вариантах с числом цилиндров до 12, и, в отличие от ТНВД типа М, подходит для работы на топливах различного типа (а не только на дизельном).
Тнвд размера wm
Рядный ТНВД размера (типа) MW был разработан для удовлетворения потребности в повышенном давлении. ТНВД MW является рядным ТНВД закрытого типа, а его пиковое давление впрыска ограничивается величиной 900 бар. Он также имеет корпус из легкого сплава и крепится к двигателю с помощью рамы, плоского основания или фланца.
Конструкция ТНВД MW заметно отличается от конструкции ТНВД типов А и М. Основная разница состоит в использовании плунжерной пары, включающей в себя гильзу (3), нагнетательный клапан и держатель нагнетательного клапана. Она собрана вне двигателя и вставлена сверху в корпус ТНВД.
На ТНВД MW держатель нагнетательного клапана вкручен непосредственно в гильзу, которая выступает вверх. Предварительный ход регулируется с помощью регулировочных шайб, которые вставляются между корпусом и гильзой с клапаном в сборе. Регулировка однородной подачи отдельных плунжерных пар производится снаружи ТНВД поворотом плунжерных пар.
Фланцы плунжерных пар (1) для этой цели снабжены пазами.
Положение плунжера ТНВД остается неизменным, когда гильза в сборе с нагнетательным клапаном (2) поворачивается. ТНВД типа MW выпускается в версиях с числом гильз до 8 (8-цилиндровый) и подходит для различных способов крепления. Он работает на дизельном топливе, а смазка осуществляется через систему смазки двигателя.
Тнвд размера p
Рядный ТНВД размера (типа) Р был также разработан для обеспечения высокого пикового давления впрыска. Подобно ТНВД типа MW, он является насосом закрытого типа и крепится к двигателю с помощью основания или фланца.
В случае ТНВД типа Р, сконструированных для пикового давления впрыска 850 бар, гильза (2) вставляется во фланцевую втулку, которая уже снабжена резьбой для держателя нагнетательного клапана (1). При этой версии установки гильзы сила уплотнения не дает нагрузку на корпус насоса.
Регулировка предварительного хода производится так же, как и у ТНВД типа MW.
Рядные ТНВД, рассчитанные на невысокое давление впрыска, используют обычное наполнение топливной магистрали. При этом топливо проходит топливные магистрали отдельных гильз одну за другой и в направлении продольной оси ТНВД. Топливо поступает в магистраль и выходит через систему возврата топлива.
Рассматривая в качестве примера версию Р8000 ТНВД типа Р, которая разработана для давления впрыска до 1150 бар (на стороне ТНВД), этот метод наполнения может привести к избыточной разнице температуры топлива (до 40°С) внутри ТНВД между первой и последней гильзами.
Так как плотность энергии топлива уменьшается с увеличением его температуры и, в результате, с увеличением обьема, то это приведет к впрыску различного количества энергии в камеры сгорания двигателя. В связи с этим такие ТНВД используют поперечное наполнение, т.е.
метод, при котором топливные магистрали отдельных гильз отделяются друг от друга с помощью дросселирующих отверстий.
Это означает, что они могут наполняться параллельно друг другу (под прямыми углами к продольной оси ТНВД при практически идентичных температурных условиях).
Этот ТНВД также подсоединяется к системе смазки двигателя для смазки. ТНВД типа Р также выпускается в версиях с числом гильз (цилиндров) до 12 и подходит для работы как на дизельном, так и на других топливах.
Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dizel-naya-toplivnaya-apparatura/operezhenie-momenta-vpry-ska-topliva/
Угол опережения впрыска (УОВ) и нагрузка в дизельном двигателе
- (Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)
- Странно слышать мнение специалиста, диагноста, ремонтника о том, что угол опережения впрыска в дизельном двигателе при его работе изменяется только в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала.
- Несомненно, частота вращения коленчатого вала является одним из основных параметров (характеристик), учитывающихся при организации горения топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя как дизельного, так и бензинового.
- От частоты вращения коленчатого вала – скорости движения поршня в цилиндре двигателя – зависит количество рабочего тела в камере сгорания двигателя и его температура.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала абсолютные длительности задержек воспламенения (в миллисекундах) сокращаются, но относительные длительности в градусах оборота коленчатого вала возрастают. Не надо забывать и о таком моменте, как задержка впрыскивания (время между началом подачи топлива насосом и впрыском топлива форсункой в камеру сгорания).
Можно ли при организации горения в цилиндрах дизельного двигателя ограничиться регулировкой УОВ по частоте вращения коленчатого вала? Или, может быть, есть ещё что-то, что требует нашего внимания?
Совет
Внимания требуют особенности смесеобразования и горения в камере сгорания дизельного двигателя.
Прежде всего, дизель относится к двигателям с внутренним смесеобразованием и впрыском топлива в конце такта сжатия.
На смесеобразование отводится всего 1 – 3 мс или 12 – 25° по углу поворота коленчатого вала двигателя.
Это в 20 – 30 меньше, чем в двигателях с внешним и внутренним (впрыск в такте впуска) смесеобразованием (большинство бензиновых двигателей работают на гомогенных – однородных топливовоздушных смесях).
Дизельный двигатель способен работать на обедненных смесях с коэффициентом избытка воздуха на холостом ходу и при нулевой нагрузке=10. Значение для дизелей с наддувом при полной нагрузке находится в пределах .. = 1,15 – 2,0. То есть состав топливовоздушной смеси изменяется от очень бедной до бедной.
Благодаря гетерогенному (неоднородному) составу топливовоздушной смеси (ТВС) в камере сгорания дизельного двигателя имеются области с богатой и бедной смесью, области, где только воздух или только дизельное топливо. И, конечно же, имеются так необходимые для своевременного воспламенения области топливовоздушной смеси (ТВС) со стехиометрическим составом. То есть целый набор составов смесей.
Эти условия справедливы как для двигателей с раздельными камерами сгорания, так и для дизельных двигателей с непосредственным (прямым) впрыском. Именно неоднородный состав топливовоздушной смеси (ТВС) позволяет дизельному двигателю работать на обеднённых смесях.
основных недостатков дизелей – невозможности полного и бездымного сгорания топливовоздушной смеси (ТВС).
Кроме визуального подтверждения написанного, я хочу показать Вам с помощью диаграммы основные процессы, происходящие в камере сгорания дизельного двигателя.
Речь не будет идти о «взрывах». Будем говорить об управляемых и контролируемых событиях, происходящих во времени параллельно и последовательно. Нужно увидеть этот график и запомнить. Особенно важны температурные изменения у дизеля.
1 представлена типичная диаграмма изменения в цилиндре двигателя давления р и средней температуры t газов в функции угла ф, показан характер изменения во времени количества ст поданного в камеру сгорания топлива, скорость его подачи, коэффициента активного тепловыделения X и скорости тепловыделения
Для наглядности и простоты восприятия диаграмма нарисована в развёрнутом виде. Рассматривать её необходимо слева направо.
Поршень движется к верхней мёртвой точке, давление и температура рабочего тела растут, и если в точке 1 не будет впрыска топлива, то при движении поршня от ВМТ к НМТ давление и температура будут уменьшаться (обозначено пунктирной линией).
Подача топлива начинается в точке 1, в точке 2 появляются первые языки пламени.
Температура в камере сгорания (в связи с впрыском) несколько снижается, а соответственно и давление сжимаемого воздуха вследствие затраты тепла на нагревание и испарение топлива.
Она характеризуется тем, что поршень «переваливает» ВМТ, то есть объём камеры сгорания сначала уменьшается, а затем начинает увеличиваться.
Давление при движении поршня от ВМТ достигает максимальных значений, температура продолжает расти. Этот период характеризует «жесткость» процесса сгорания в дизеле.
В этот период в камеру сгорания впрыскивается основное количество топлива ст с максимально возможной скоростью, Скорость тепловыделения резко возрастает и достигает максимальных значений, а затем начинает уменьшаться. Коэффициент активного тепловыделения X растёт.
Она характеризуется тем, что поршень движется от ВМТ к НМТ, объём камеры сгорания увеличивается. Давление р расширяющихся газов уменьшается, а их температура t достигает максимума.
В этой фазе заканчивается впрыск топлива.
В конце фазы замедленного горения наблюдается некоторое увеличение скорости тепловыделения ,, связанное с дополнительной турбулиза-цией заряда в начале нисходящего хода поршня. Коэффициент активного тепловыделения X растёт.
Обратите внимание
Она характеризуется тем, что поршень движется к НМТ – объём камеры сгорания увеличивается, давление и температура уменьшаются. Коэффициент активного тепловыделения X стабилизируется (коэффициент активного тепловыделения X характеризует связь между процессами сгорания и использованием выделяющегося тепла – смотри специальную литературу).
Горение – сложный физико-химический процесс, который протекает в газовой фазе. То есть сначала жидкое топливо должно превратиться в пар, а затем в результате химических реакций превратиться в горючую смесь способную при сгорании совершать механическую работу.
Жидкое топливо, впрыснутое в камеру сгорания, дробится на мелкие капли, распределяется по ней, нагревается и испаряется. В этом заключается суть физических процессов, и они протекают с поглощением тепла.
Процессы окисления имеют многостадийный характер и являются цепными. В результате химических реакций (протекают с выделением тепла) образуется ряд активных промежуточных химических продуктов (перекисей, альдегидов, спиртов и т.п.) способствующих дальнейшему ходу реакций.
Самовоспламенение есть конечным результатом развития этих реакций.
Истинная последовательность элементарных стадий в реакциях окисления и горения моторных топлив изучена ещё не полностью, однако характерным для большинства химических реакций является зависимость их скоростей от температуры и давления.
Сказанное выше совсем не означает, что физические и химические процессы осуществляются последовательно. Всё происходит почти одновременно. Химическая составляющая процесса горения несколько отстаёт в силу того, что сначала, всё-таки должно появиться в камере сгорания жидкое топливо.
Более мелкие капли испаряются первыми. Как правило, эти мелкие капли группируются по краям факела впрыскиваемого форсункой топлива.
Динамика развития топливного факела в механической системе такова, что он не может мгновенно занять объём камеры сгорания в цилиндре двигателя, сначала незначительное количество топлива под высоким давлением впрыскивается в цилиндр.
Важно
Этому способствует закон подачи топлива (каждой фазе горения своё количество топлива), выраженный конструктивно в деталях механических систем впрыска. Впрыск дизельного топлива в этих системах осуществляется непрерывно.
В распределительных ТНВД с электромагнитными клапанами возможно осуществление предварительного впрыска топлива. Насос-форсунки легковых автомобилей обеспечивают предварительный впрыск с помощью гидромеханического привода.
Аккумуляторные системы впрыска дизельного топлива выгодно отличаются от всех предыдущих систем тем, что, кроме предварительного и основного впрысков, обеспечивают ещё и дополнительные. В отличие от применявшегося ранее на некоторых марках автомобилей двухступенчатого впрыска, в условиях непрерывной подачи топлива в аккумуляторных системах предварительный впрыск – раздельный.
Но сейчас не об этом.
Так вот, предварительное количество топлива с большой скоростью впрыскивается в нагретую плотную газовую среду, разрушается и испаряется.
Обладая небольшой кинетической энергией, это малое (1-4 мм3) количество топлива не способно пробиться сквозь плотный воздух и остаётся в районе форсунки и свечи накаливания.
В процессе смесеобразования всегда образуются зоны, где X = 0,85…0,9. Эти зоны служат центрами воспламенения окружающей более обеднённой смеси.
Ко времени основного впрыска топлива топливо, впрыснутое в камеру сгорания предварительно, уже готово к воспламенению и воспламеняется.
В камере сгорания резко повышаются давление и температура, что способствует значительному сокращению задержки воспламенения основного впрыска.
Совет
Дизельное топливо под высоким давлением при основном впрыскивании, обладая большей кинетической энергией, пробивается сквозь всё более уплотняющуюся (уже горящую) газовую среду ко всем удалённым от форсунки зонам камеры сгорания.
Движение воздуха, заданное конструкцией впускного коллектора, движением поршня в такте сжатия многократно усиливается движущимися от точек воспламенения в разных направлениях расширяющимися продуктами сгорания.
Массы воздуха, находящиеся в турбулентном движении, пульсирующие газовые потоки пронизываются топливными факелами (отверстий в распылителе может быть от 4 до 10; в большинстве случаев – 6ч-8.) В этих условиях топливо, которое продолжает впрыскиваться, сгорает практически мгновенно.
Источник: http://prokiaceed.ru/kia-ceed/uov-dizel.html
Проверка и регулирование угла опережения подачи или впрыска топлива на двигателе
Развитие ребенка играет очень большую роль. Конструктор с шестеренками Funny Bricks, который можно заказать на http://opt7shop.ru/products/konstruktor-s-shesterenkami-funny-bricks — это самое оптимальное решение. Сейчас очень низкая цена!
Соединительные метки на деталях привода поставлены для нового насоса и двигателя. В процессе работы плунжерные пары и шестерни изнашиваются и угол опережения впрыска изменяется.
Следовательно, после соединения по меткам у насоса надо обязательно проверить фактический угол, опережения впрыска и, если потребуется, подкорректировать его при помощи регулировочного устройства в механизме привода. Номинальные значения углов опережения впрыска приведены в таблице 9. Углы опережения непосредственно замерить сложно.
Поэтому для каждого двигателя даются вспомогательные величины (например, длина дуги окружности приводного шкива вентилятора), доступные для измерения.
По аналогии с регулировкой насоса на стенде угол опережения впрыска топлива на дизеле определяют по моменту начала подачи и по моменту начала впрыска топлива.
У большинства дизелей при проверке угла оперен;е-ния по моменту начала подачи наносят метки (рис. 32) и замеряют расстояние между ними на шкиве привода вентилятора или на маховике.
При проверке момента начала подачи используют следующие контрольные величины: для насосов типа 4ТН-8,5ХЮ — длину дуги между метками на шкиве, которая должна быть 22,5— 28,5 мм для трактора ДТ-54А и 27—32 мм для трактора ДТ-75, если в инструкциях не указана контрольная длина дуги, то надо замерить или подсчитать длину окруж-ности шкива и разделить эту величину на 360°; таким образом будет определено, скольким миллиметрам длины дуги соответствует 1° поворота.
Если теперь полученный результат умножить на угол опережения подачи, найдем контрольное значение дуги. Например, для трактора ДТ-54А 1° поворота коленчатого вала соответствует длине дуги 1,5 мм.
Если эту величину умножить на угол опере-‘ жения подачи, равный 15—19°, то получим 22,5—28,5 мм — длина дуги, по которой надо регулировать угол опереже—ния подачи. Углы опережения подачи топлива указаны в таблице 9.
На дизеле проверка угла опережения по моменту впрыска дает более точный и достоверный результат, чем по моменту начала подачи. Первый способ надо использовать чаще.
Двигатели Д-75, СМД-14А и Д-54А. Для определения угла опережения по моменту начала подачи надо при выключенной компрессии дизеля провернуть его коленчатый вал за рукоятку или маховик пускового двигателя настолько, чтобы щуп, вставленный ненарезанной стороной в отверстие 10 картера маховика, вошел в углубление на наружной поверхности его при такте сжатия в первом цилиндре.
Такт сжатия определяется по неподвижному состоянию обоих коромысел клапанов (при снятой крышке), когда оба клапана первого цилипдразакрыты, или по выпуску сжатого воздуха из гнезда форсунки (при снятой форсунке первого цилиндра). Положение маховика фиксируется при в. м. т. поршня первого цилиндра.
При этом положении поршня в такте сжатия надо сделать карандашом метки на приводном шкиве 4 вентилятора и на крышке шестерен распределения. Для большей точности целесообразно к шкиву прикрепить стрелку, направленную острием к крышке. После этого щуп надо вынуть, чтобы освободить маховик.
Затем на место топливопровода первой секции иасоса следует установить моментоскоп 5. В момент подъема уровня топлива в Момеитоскопе надо остановить вращение коленчатого вала и сделать на приводном шкиве другую отметку.
Вспомогательной величиной, оценивающей угол опережения подачи, в данном случае будет длина дуги наружного обода приводного шкива вентилятора, заключенная между двумя отметками. Первая соответствует положению поршня первого цилиндра в в. м. т.
, а вторая — моменту начала подачи топлива первой секцией насоса. Зная, скольким миллиметрам длины дуги на шкиве соответствует 1° поворота вала, подсчитываем длину дуги, которая соответствует номинальному значению угла опережения подачи.
Обратите внимание
Сопоставляя фактическую и номинальную длину, определяем потребность в регулировании угла опережения.
Для дизеля СМД-14А вспомогательной величиной для контроля момента начала подачи является длина дуги цилиндрической поверхности шкива тормозка. Нормальному углу начала подачи 18+2° до в. м. т. по углу поворота коленчатого вала соответствует длина дуги 27—32 мм.
Проверяют длину дуги так. Зафиксировав коленчатый вал двигателя с помощью установочной шпильки на картере маховика в положении, соответствующем в. м.
т, поршня первого цилиндра, наносят метку на шкиве тор-мозка против острия стрелки, закрепленной на корпусе.
Затем с помощью моментоскопа описанным ранее способом определяют момент начала подачи но первому цилиндру и в новом положении наносят вторую метку на шкиве тормозка, а затем замеряют линейкой расстояние между ними.
Для определения угла опережения по моменту начала впрыска применяют сетчатый диск, который крепят при помощи специального приспособления на приводном шкиве вентилятора.
Форсунку, соединенную топливопроводом с проверяемой секцией, устанавливают па специальном кронштейне, закрепленном на блоке дизеля, так чтобы при в. м. т.
поршня первого цилиндра сопловое отверстие форсунки располагалось против нулевого деления шкалы на диске. Техника замера угла опережения такая же, как и на стенде.
Важно
Регулировочное устройство, изменяющее угол опережения впрыска одновременно по всем секциям, расположено в механизме привода кулачкового вала насоса. Оно состоит из регулировочной шайбы 6 (рис. 29), шестерни 8 привода вала насоса и двух болтов 7.
На шайбе и на переднем торце ступицы шестерни сделано по семь пар симметрично расположенных отверстий, причем на шестерне они с резьбой. Отверстия на шайбе расположены с угловым интервалом 21°, а на шестерне — 22°30/, поэтому при соединении шайбы и шестерни по меткам между собой совпадает только одна пара отверстий.
Чтобы совпали рядом расположенные пары отверстий, надо повернуть шайбу (вместе с валом насоса) относительно неподвижной шестерни на разность угловых интервалов между отверстиями на шестерне и отверстиями на шайбе, т. е. на 1°30′. Поворот можно делать по ходу и против хода часовой стрелки.
Благодаря этому изменяют момент начала подачи или впрыска, а значит, и угол опережения впрыска через каждые 1°30′ по углу поворота вала насоса или 3° по углу поворота вала двигателя в сторону опере-жения или запаздывания.
Если необходимо регулировать угол опережения впрыска на дизеле при помощи устройства в механизме привода топливного насоса, подсчитывают величину изменения угла опережения в сторону запаздывания или опережения. Снимают переднюю крышку приводной шестерни вместе со счетчиком мото-часов. Затем вывинчивают болты 7 (рис.
29) и поворачивают шайбу 6 вместе с кулачковым валом насоса относительно шестерни до совпадения пары отверстий на шайбе с парой отверстий на шестерне так, чтобы скрепить их теми же болтами.
Например, проверкой установлено, что угол опережения требуется изменить в сторону увеличения на 3° по углу поворота коленчатого вала, а по углу поворота кулачкового вала насоса — на 1°30′. Для этого шайбу 6 поворачивают по ходу вращения до совпадения рядом расположенных пар отверстий на шайбе и на шестерне.
Для уменьшения угла опережения шайбу вращают в обратную сторону — против хода вращения. Соединив шайбу с шестерней болтами, проверяют угол опережения (2—3 раза). Убедившись в правильности регулирования, крышку шестерни вместе со счетчиком мото-часов ставят на место и закрепляют болтами.
Совет
Обычно при регулировании угла опережения бывает трудно наблюдать за смещением регулировочных отверстий шайбы и шестерни. Можно воспользоваться небольшим зеркальцем или специальным приспособлением, рекомендуемым для этой цели заводом.
Двигатели Д-38М, Д-37М, Д-40М, Д-40Л, Д-48, Д-20. Принципиальных особенностей в регулировании угла опережения подачи или впрыска топлива в этих двигателях нет.
Порядок регулирования угла опережения впрыска на этих дизелях такой же, как и описанный раньше.
Отметим некоторые второстепенные особенности, которые надо иметь в виду при регулировании угла опережения впрыска у этих двигателей.
У двигателей Д-38М, Д-40М и Д-40Л совпадение отверстия на маховике с установочным штифтом происходит не в в. м. т. поршня первого цилиндра, а не доходя до нее на 15°, что соответствует моменту начала подачи топлива первой секцией насоса (если штифт совпал с отверстием в маховике при такте сжатия в первом цилиндре).
Угол опережения подачи для двигателей Д-40М и Д-40Л равен 14,5—15,5°. Поэтому при установке насоса на дизель момент начала подачи топлива должен совпадать с моментом, когда при вращении коленчатого вала дизеля штифт входит в отверстие на маховике.
Если такого совпадения нет, то угол опережения регулируют соответствующим смещением регулировочной шайбы относительно шестерни привода регулятора. Для подсчета смещения шайбы относительно шестерни исходят из отметок, которые нанесены на шкиве привода вентилятора.
Один градус поворота коленчатого вала соответствует длине дуги в 1,7 мм.
Угол опережения подачи для двигателя Д-38М равен 18-—21°. Моменту начала подачи соответствует совпадение установочного штифта с отверстием на маховике. Один градус поворота коленчатого вала соответствует 1,7 мм длины дуги на приводном шкиве вентилятора.
У двигателя Д-37М па крышке распределительных шестерен закреплена стрелка-указатель, а на ведущем шкиве привода вентилятора нанесена метка (буква Т).
Обратите внимание
Совпадение указателя с меткой при такте сжатия в первом цилиндре соответствует моменту начала подачи, равному 28—30° до в. м. т.
На маховике двигателя Д-28 есть отметка с обозначением «под. топл.» (момент начала подачи топлива), а на Картере маховика — люк со стрелкой-указателем.
Совпадение метки на маховике с острием стрелки при такте сжатия в первом цилиндре соответствует моменту начала подачи топлива первой секцией насоса.
По отметкам, нанесенным на приводном шкиве вентилятора, количество градусов смещения регулировочной шайбы относительно шестерни в механизме привода насоса подсчитывают по следующему соотношению: 1° поворота коленчатого вала соответствует 1,17 мм длины дуги шкива привода вентилятора.
У двигателя Д-20 установочный штифт входит в отверстие на маховике в положение в. м. т. поршня цилиндра. Угол опережения подачи у этого двигателя равен 29—33°.
Поэтому для облегчения правильной установки насоса и регулировки момента начала подачи на заднем торце маховика нанесены риски с отметками градусов угла опережения подачи 30 и 34°.
Эти риски можно увидеть через люк соединительного картера двигателя и силовой передачи.
Для проверки угла опережения подачи устанавливают моментоскоп на место топливопровода высокого давления, а стрелку-указатель — под болт крепления крышки люка маховика. Затем, вращая коленчатый вал за рукоятку при выключенной компрессии двигателя и при включенной подаче топлива, заполняют топливом трубку моментоскопа.
Важно
При помощи штифта и отверстия в маховике устанавливают поршень в в. м. т. при такте сжатия и острие стрелки-указателя направляют на риску Oi на маховике.
Поворачивая коленчатый вал дальше, определяют момент начала подъема уровня топлива но моментоскопу, и прекращают вращение вала.
В этом положении механизма и при правильной установке насоса стрелка-указатель должна совпасть с риской, помеченной цифрой 20 (отклонение не должно быть более 1 мм по длине дуги на поверхности маховика).
Если такого совпадения нет, то момент начала подачи надо подрегулировать. Небольшие отклонения (порядка 2 мм длины дуги, что соответствует приблизительно 2— 2,5° по углу поворота коленчатого вала) можно устранить за счет некоторого зазора между плунжером и болтом толкателя. Техника проведения этой регулировки подобна той, которую выполняют на стенде К0-1608.
При значительных отклонениях насос надо снять с двигателя и сместить шлицевой фланец относительно противовеса в нужную сторону. Эта операция аналогична регулировке угла опережения на двигателях СМД-14А и Д-75 при помощи регулировочной шайбы.
Различие состоит лишь в том, что смещение фланца относительно противовеса до совмещения рядом расположенной пары отверстий соответствует 2,5° изменения угла опережения впрыска.
Чтобы уменьшить угол опережения, фланец нужно смещать относительно противовеса против хода часовой стрелки, а для увеличения угла—по ходу часовой стрелки.
Двигатель КДМ-100. Угол опережения определяется на дизеле по моменту начала подачи. С первой секции топливного насоса снимают топливопровод высокого давления и на его место устанавливают гидравлический мо-ментоскоп.
После того как уровень топлива, в стеклянной трубочке моментоскопа установится приблизительно на половине ее высоты, прокручивают вал двигателя и внимательно наблюдают за состоянием уровня топлива. Начало подачи топлива насосной секцией замечают по моменту подъема уровня.
Его надо заметить возможно точнее.
Совет
В момент начала подъема уровня вращение вала двигателя прекращают и через открытый люк маховика (в передней части пола кабины) делают отметку на наружной поверхности маховика точно против острия неподвижной стрелки-указателя.
Вспомогательной величиной, оценивающей угол опережения подачи, является длина дуги на наружной поверхности маховика между отметкой в. м. т. соответствующего цилиндра и меловой отметкой.
Длину дуги можно замерить по-разному: гибкой металлической линейкой, положив ее на маховик, полоской бумаги, перенеся затем ее длину на линейку с делениями. Номиналь-. ному углу опережения подачи 14—16° соответствует длина дуги 71—82 мм.
Если замеренная длина дуги не укладывается в этом интервале, следовательно, момент начала подачи требует корректировки для того, чтобы установить номинальный угол опережения подачи топлива.
Проверяют угол опережения для каждой секции в порядке 1—3—4—2. С этой целью на маховике дпзеля сделаны две диаметрально противоположные отметки в. м. т. для первого и четвертого, для второго и третьего цилиндров. Угол опережения регулируют для каждой секции.
Угол опережения определяют и по моменту начала впрыска па дизеле. Удлиненным топливопроводом соединяют первую секцию топливного насоса с форсункой, снятой с двигателя, и запускают дизель кратковременно на трех цилиндрах.
Форсунке, дающей впрыск в атмосферу, дают пекоторое время поработать, чтобы удалить воздух из топливопровода и каналов форсунки, а затем выключают ее, ослабив на полтора-два оборота затяжку накидной гайки топливопровода в месте подсоединения к насосной секции.
Далее помещают форсунку на место снятой крышки люка маховика так, чтобы ее распылитель был расположен сопловым отверстием против острия стрелки-указателя и по возможности ближе к поверхности маховика.
Обратите внимание
После этого рычаг управления подачей топлива ставят в положение полной подачи, чтобы дизель работал на оборотах, близких к номинальным, и кратковременно создают впрыск топлива форсункой на поверхность маховика, быстро завинчивая, а затем ослабляя накидную гайку топливопровода.
Проведя такой опыт, двигатель глушат и заводной рукояткой пускового двигателя (при выключенной компрессии дизеля, выключенном зажигании пускового двигателя и подключенной силовой передаче пускового двигателя к дизелю) прокручивают коленчатый вал дизеля настолько, чтобы подвести к люку маховика участок с пятном топлива, впрыснутого форсункой.
Номинальному значению угла опережения впрыска 4— 5° соответствует длина дуги 5—7 мм на ободе маховика. Сопоставляя замеренную величину дуги с номинальной, можно сделать вывод, требует ли регулировки угла опережения данная насосная секция (1 мм длины дуги соответствует 0,75° поворота кривошипа). В таком же порядке проверяют и остальные секции.
Порядок регулирования угла опережения отдельно по каждой секции не отличается от порядка регулирования, выполняемого на стенде КО-1608.
Опытный тракторист или механик должен устанавливать насос на двигатель быстро и точно. Для этого достаточно проделать следующее:
- Закрепить насос на двигателе, не соединяя механизм привода с шестернями распределения.
- Установить моментоскоп на первую секцию насоса и заполнить его стеклянную трубку топливом; вращением кулачкового вала определить момент начала подачи и остановить вращение вала.
- Вращая коленчатый вал дизеля, установить поршень первого цилиндра в в. м. т. при такте сжатия и сделать отметки на шкиве привода вентилятора и на блоке двигателя. Затем отмерить расстояние 24—27 мм по шкиву и нанести на нем вторую отметку, отложив ее относительно первой в сторону опережения.
- Вращая коленчатый вал, установить кривошипный механизм так, чтобы вторая отметка на шкиве привода вентилятора располагалась’ точно против отметки на блоке при такте сжатия в первом цилиндре.
- Поставить регулировочную шайбу механизма привода насоса на место и соединить ее с приводной шестерней болтами по совпадающей паре отверстий на шайбе и на шестерне.
- Проверить угол опережения, а затем, если он соответствует номинальному, подготовить двигатель к запуску.
Источник: http://sxteh.ru/mess108.htm
Проверка и установка угла опережения впрыска топлива автомобиля Урал
Чтобы проверить или установить правильно угол опережения впрыска топлива, необходимо знать:
- у двигателя положение коленчатого вала при такте сжатия в первом цилиндре;
- у топливного насоса высокого давления положение кулачкового вала в начале подачи топлива восьмой секцией.
Чтобы быстро и безошибочно определить и установить в указанные положения коленчатый вал двигателя и кулачковый вал топливного насоса высокого давления, на корпусе топливного насоса, автоматической муфте опережения впрыска топлива и заднем фланце ведущей полумуфты, нанесены метки.
- Угол опережения впрыска топлива установлен правильно, если метки «А» и «В» на корпусе топливного насоса и муфте опережения впрыска топлива совмещены, а метка «С» на заднем фланце ведущей полумуфты находится в верхнем положении, для установки заднего фланца 8 в положение, при котором метка «С» займет верхнее положение по фиксатору, необходимо отвернуть болты, и снять крышку нижнего люка картера сцепления.
- Вставляя ломик в отверстия маховика, повернуть коленчатый вал в положение, при котором метка «С» будет двигаться снизу вверх.
- В этот момент повернуть на 90˚ штифт фиксатора маховика и опустить его в глубокий паз.
- Продолжить вращение коленчатого вала ломиком за маховик до момента, когда фиксатор войдет в отверстие маховика.
- Это будет верхнее фиксированное положение метки «С» на фланце 8; при этом в первом цилиндре будет заканчиваться такт сжатия.
- Совместить метки «А» и «В» на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, установить насос и закрепить болтами к блоку двигателя.
Не нарушая взаимного совмещения положения меток «А» и «В» на корпусе насоса и муфте опережения впрыска топлива, соединить болтами 6 верхний конец ведомой полумуфты 2 с передней пластиной.
Важно
Установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот, установить и затянуть второй болт 6.
Когда на двигателе установлен компрессор и насос гидроусилителя, фланец 8 (особенно метку на фланце) увидеть затруднительно.
В этом случае более удобно верхнее положение метки «С» на заднем фланце 8 ведущей полумуфты определить по клапанам.
Для этого снять крышку головки первого цилиндра, и проворачивать коленчатый вал ломиком за маховик до начала закрытия всасывающего клапана (передний клапан от вентилятора).
Перевести штифт фиксатора в глубокий паз и продолжить вращение коленчатого вала пока фиксатор не войдет в отверстие маховика.
Это и будет фиксированное положение коленчатого вала, при котором метка «С» фланца будет находиться в верхнем положении.
После установки насоса на двигатель, подсоединения к нему привода управления, трубок подвода (отвода) масла, топливопроводов и трубок высокого давления дополнительно проверить и уточнить установку угла опережения впрыска топлива.
Для этого рычаг 2 (см. рисунок) управления регулятором перевести в среднее рабочее положение и опустить до упора в болт 3.
- Прокачать систему питания двигателя ручным подкачивающим насосом в течение 2—3 мин.
- Повернуть коленчатый вал на пол-оборота против часовой стрелки, если смотреть со стороны вентилятора, и перевести штифт фиксатора в глубокий паз.
- Медленно вращать коленчатый вал по ходу вращения до тех пор, пока фиксатор не войдет в отверстие маховика.
- Если метки на корпусе насоса и муфте опережения впрыска совместились, то угол опережения впрыска установлен правильно.
Если метки не совместились, то ослабить верхний болт 6 (см. рис. 2) ведомой полумуфты, установить штифт фиксатора в мелкий паз, повернуть коленчатый вал по ходу вращения на один оборот и ослабить крепление второго болта 6.
- Повернуть муфту опережения впрыска против хода (против часовой стрелки, если смотреть со стороны маховика) до упора болтов в паз передней пластины 4.
- Опустить фиксатор маховика в глубокий паз и повернуть коленчатый вал по ходу вращения до совмещения фиксатора с отверстием в маховике.
- Повернуть муфту опережения впрыска за фланец ведомой полумуфты 2 по ходу вращения до совмещения меток на корпусе насоса и муфте опережения.
- Затянуть верхний болт 6, перевести штифт фиксатора маховика в мелкий паз, повернуть коленчатый вал на один оборот и затянуть второй болт 6.
- Проверить точность совпадения меток на корпусе насоса и муфте опережения впрыска еще один раз тем же способом.
После установки и проверки угла опережения впрыска топлива запустить двигатель, прогреть до температуры охлаждающей жидкости 80˚ С и болтом 3 (см. рисунок) отрегулировать минимальную частоту вращения коленчатого вала, которая не должна превышать 600 об/мин.
Источник: http://autoruk.ru/marka-avto1/ural/dizel-ural/proverka-i-ustanovka-ugla-operezheniya-vpryska-topliva-avtomobilya-ural
Угол опережения впрыска и угол опережения подачи топлива
Топливо в двигателе сгорает не мгновенно. У дизельного двигателя наилучшие мощностные и экономические показатели работы, если топливо сгорает при нахождении поршня около верхней мертвой точки.
Чтобы обеспечить выполнение этого требования, нужно чтобы угол опережения впрыска топлива подавал его с опережением, до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.
Величину опережения подачи топлива в дизельном двигателе, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, называют углом опережения впрыска.
Совет
У каждого дизельного двигателя, для главного режима работы, определенный угол опережения впрыска. При изменении угла опережения, снижаются мощностные и экономические показатели дизеля.
Величина угла опережения впрыска зависит от:
- давления впрыска
- химического состава топлива
- температуры воздуха в конце такта сжатия
- числа оборотов коленчатого вала дизеля
- количества подаваемого топлива.
Оптимальные условия сгорания
Если впрыскивать топливо в цилиндр слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха недостаточно высока, топливо будет плохо испаряться и часть его до самовоспламенения успеет осесть на стенках камеры.
В этом случае горючее сгорает частично и работа дизеля ухудшается.
Кроме того, из-за начавшегося сгорания топлива повышается давление газов в камере, которые будут противодействовать движению поршня, до прихода в верхнюю мертвую точку.
Работа дизеля ухудшается также и при слишком позднем впрыске. Топливо в этом случае сгорает при такте расширения, когда скорость сгорания понижается, а поверхность соприкосновения горячих газов со стенками цилиндра увеличивается. В этом случае много тепла будет отдано в охлаждающую воду и выброшено с отработавшими газами.
Чтобы форсунка впрыскивала с требуемым опережением, топливному насосу необходимо подавать горючее еще раньше, так как от момента начала подачи топлива насосом до впрыска из форсунки проходит некоторое время.
Угол, на который повернется коленчатый вал от положения, соответствующего началу подачи топлива насосом, до положения, при котором поршень придет в верхнюю мертвую точку, называют углом опережения подачи.
Угол опережения подачи топлива, больше угла опережения впрыска. В конструкции топливного насоса или его привода предусматривается устройство, позволяющее изменять угол опережения подачи топлива.
Двигатель УД-2. Устройство и техническая характеристика
Обратите внимание
Для каждого типа дизеля в зависимости от режимов работы, существуют подходящие значения угла опережения подачи топлива.
Источник: http://tractor-server.ru/ugol-operezheniya-vpryska-i-ugol-operezheniya-podachi-topliva/
Установка угла опережения подачи топлива ТНВД двигателя А-01М трактора Т-4А
В процессе эксплуатации трактора Т-4А возможно изменение угла опережения подачи топлива вследствие износа валика и муфты привода, возникающего из-за слабой затяжки болтов.
С целью облегчения установки и проверки угла опережения подачи топлива привод топливного насоса снабжён специальными рисками [рис. 1]. Они нанесены на муфте и на фланце приводного вала насоса соответственно. Если данные риски совпадают при установке в.м.т. поршня первого цилиндра, то это соответствует углу опережения подачи топлива 30 град. до в.м.т., то есть угол опережения подачи топлива отвечает техническим условиям. Фланец приводной муфты снабжён рядом рисок с ценой деления между соседними рисками 3 град. по углу поворота кулачкового вала и 6 град. по коленчатому валу. На диске приводной муфты имеется всего одна риска. Положение рисок соответствует углу опережения зажигания, установленному на заводе.
Рис. 1. Привод топливного насоса двигателя А-01М трактора Т-4А.
1) – Вал привода;
2) – Вал топливного насоса;
3) – Деления приводной муфты;
4) – Приводная муфта.
С целью обеспечения нормальной работы двигателя следует периодически контролировать затяжку болтов, а также соответствие положения рисок. В процессе установки насоса на двигатель А-01М в полевых условиях, а также в случае плохой работы двигателя проверка (установка) угла опережения подачи топлива ведётся по нахождению поршня первого цилиндра в в.м.т. В случае, если данные риски не совпадают, то необходимо расконтрить и отвернуть болты, после чего повернуть муфту до совпадения рисок.
При выполнении ТО-3 (третьего технического обслуживания), а также при ремонте (в стационарных условиях) необходимо проконтролировать и отрегулировать угол опережения подачи топлива посредством моментоскопа. Моментоскоп [рис. 2] нужно установить на штуцер первой секции насоса. Под болт крепления кронштейна ТНВД следует прикрепить изогнутую в виде стрелки проволоку, остриё которой направлено к наружной цилиндрической поверхности буртика кулачковой муфты. Затем требуется включить декомпрессор и посредством рукоятки вращать коленчатый вал двигателя до появления струи топлива (без пузырьков воздуха) из стеклянной трубки. Далее нужно вылить часть топлива из стеклянной трубки путём её встряхивания и медленно продолжить вращение коленчатого вала двигателя А-01М трактора Т-4А, контролируя уровень топлива в стеклянной трубке. Некоторое время уровень топлива должен оставаться неподвижным, а потом начать подниматься. В момент начала подъёма уровня топлива необходимо прекратить вращение коленчатого вала рукояткой и нанести метку на наружной поверхности буртика кулачковой муфты (напротив острия стрелки). Потом нужно посредством установочного штыря на картере маховика найти в.м.т. поршня первого цилиндра – конец хода сжатия, оба клапана первого цилиндра должны быть закрыты. При данном положении коленчатого вала наносится метка напротив стрелки на буртик кулачковой муфты. По цилиндрической поверхности буртика измеряется длина дуги между парой меток. При угле начала подачи топлива 30 град. до в.м.т. и диаметре кулачковой муфты 110 мм длина дуги должна составлять 13,5-14,5 мм. После этого необходимо законтрить болты и тщательно закрыть муфту манжетой.
Рис. 2. Моментоскоп.
1) – Трубка стеклянная;
2) – Трубка резиновая;
3) – Концевой отрезок топливопровода высокого давления.
В случае, когда угол начала подачи топлива не соответствует нормальному, требуется отпустить болты крепления кулачковой шайбы и провернуть вал топливного насоса рукой за муфту по часовой стрелке (при меньшем угле подачи) и против часовой стрелки (при большем угле подачи). Далее затянуть болты и повторить операции проверки.
2*
Похожие материалы:
Влияние различных стратегий впрыска и условий впуска на характеристики выбросов в дизельном двигателе
Выбор различных стратегий впрыска и условий впуска является потенциально эффективными методами снижения выбросов выхлопных газов из дизельных двигателей. Целью этого исследования является изучение влияния различных углов входа распылителя, разных углов конуса распыления, разных моментов впрыска и разных температур на впуске вместе с характеристиками выбросов на тяжелый дизельный двигатель с помощью процедур трехмерной вычислительной гидродинамики (CFD).Кроме того, изучается влияние камеры сгорания с несколькими форсунками и ее преимущества в снижении выбросов загрязняющих веществ. Основные результаты показывают значительные различия в количестве сажи и образовании во время сжигания между вышеуказанными различными стратегиями.
1. Введение
Автомобили и грузовики представляют собой такое удобное средство передвижения, что они и дальше будут востребованы нашим мобильным обществом. В результате в ближайшие годы требования к решению задачи по производству более чистых и эффективных электростанций еще более возрастут.Эта задача требует от транспортной отрасли большей приверженности исследованиям. Промышленность уже значительно улучшила характеристики двигателя за счет использования новых технологий, таких как топливные распылители сверхвысокого давления впрыска (например, для снижения уровней выбросов загрязняющих веществ) и использования современных материалов (например, керамики для влияния на потери тепла в двигателе). В последнее время передовые компьютерные модели находят все большее применение в отрасли в качестве инструмента для ускорения темпов изменений.Двигатель внутреннего сгорания представляет собой одну из наиболее сложных проблем механики жидкости для моделирования, поскольку поток является сжимаемым, низким числом Маха, турбулентным, нестационарным, циклическим и нестационарным как в пространстве, так и во времени. На характеристики сгорания в значительной степени влияют детали процесса подготовки топлива и распределение топлива в двигателе, которое, в свою очередь, контролируется механикой жидкости в цилиндре. Впрыск топлива вводит сложность описания физики плотных парообразных двухфазных потоков.
Выбросы загрязняющих веществ контролируются деталями турбулентного смешения топлива и воздуха и процессов сгорания, и требуется детальное понимание этих процессов, чтобы улучшить рабочие характеристики и снизить выбросы, не снижая при этом экономии топлива. Потребность в максимальной экономии топлива и минимальном уровне загрязнения и шума в дизельных двигателях требует детального исследования экспериментальных, численных и теоретических характеристик систем впрыска топлива [1–4], но необходимо многое сделать для разработки очень точных математических моделей. сократить длительные и дорогостоящие экспериментальные испытания [5, 6].
Несмотря на детальный характер даже самых полных кодов двигателей, они не будут полностью предсказуемыми в обозримом будущем из-за большого диапазона продолжительности и временных масштабов, необходимых для описания механики жидкости двигателя. Таким образом, необходимо ввести подмодели для процессов, которые происходят в масштабах времени и длины, которые слишком малы, чтобы их можно было разрешить, таких как атомизация, сопротивление и испарение капли, разрушение и слияние капель, дисперсия турбулентности капли и эффекты модуляции турбулентности, взаимодействие струи и стенки. , и турбулентное горение.Использование подмоделей для описания неразрешенных физических процессов обязательно вносит эмпиризм в вычисления. Однако компромисс между точностью и осуществимостью вычислений оправдан пониманием, которое предлагают модельные расчеты. Уверенность в предсказаниях модели и знание их ограничений достигается путем сравнения с экспериментами [7–10].
В целом, в конструкцию впрыска и условия впуска внесены некоторые изменения для снижения выбросов. Целью данного исследования является изучение этих модификаций.Таким образом, параметры, такие как количество форсунок, угол подачи топлива, угол конуса распыления, время впрыска и температура на впуске, исследуются на указанном дизельном двигателе прямого впрыска (прямой впрыск).
Моделирование здесь выполнено с помощью AVL-fire (надежный коммерческий код). В следующих разделах представлены подробные сведения о применяемых моделях и подмоделях, а также статус проверки, состояние надежности моделирования, а также результаты различных стратегий закачки и условий впуска.
2.Анализ модели
Моделирование распыления включает явления многофазного потока и, как таковые, требует одновременного численного решения уравнений сохранения для газа и жидкой фазы. Что касается жидкой фазы, расчеты распыления основаны на статистическом методе, называемом методом дискретных капель (DDM) [11]. Это работает путем решения обыкновенных дифференциальных уравнений для траектории, количества движения, тепла и массопереноса отдельных капель, каждая из которых является членом группы идентичных невзаимодействующих капель, называемой пакетом.Таким образом, один член группы представляет поведение всего участка. Пакеты капель вводятся в область потока с начальными условиями положения, размера, скорости, температуры и количества частиц в пакете. Введение капель происходит из сопла в виде брызг и попадает в область потока через входные области в виде газожидкостной смеси. Процесс распыления спреев учитывается с помощью различных подмоделей. Обмен импульсом между каплей и газом, турбулентное рассеяние, испарение капель, вторичный распад, столкновение капель и взаимодействие капель со стенкой охватываются исчерпывающим набором моделей.Пар испаряющихся капель используется в качестве источника дополнительного уравнения переноса для паровой паросодержащей фракции в формулировке Эйлера.
Капли отслеживаются лагранжевым способом через вычислительную сетку, используемую для решения уравнений в частных производных для газовой фазы. Учитывается полное двустороннее сопряженное взаимодействие газовой и жидкой фаз. В ситуациях незначительного влияния дисперсной фазы на непрерывную, поток газовой фазы может быть смоделирован заранее, а моделирование капли может быть выполнено после.
2.1. Подмодели
Для этой работы в качестве платформы моделирования используется моделирование вычислительной гидродинамики. Наши усовершенствования критических подмоделей, включая подмодели распыления, горения и выбросов, заключаются в следующем.
(i) Модели распыления : модель взаимодействия со стенками — это стеновая струя [12], модель испарения — модель Дуковича [13], а модель развала — стандарт волны [14]. (ii) Модели выбросов : модель NO — это модель Зельдовича [15, 16], а модель сажи — модель Кеннеди-Хироясу-Магнуссена [17].(iii) Модель турбулентности на распыляемых частицах : Госман и Лоаннидес [18]. (iv) Модель турбулентности : стандартная [19].2.2. Моделирование двигателя
Моделирование двигателя проводилось с использованием одноцилиндровой версии двигателя грузовика (грузовик Caterpillar 3406). Подробная информация о технических характеристиках двигателя представлена в таблице 1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Пока ATDC и BTDC находятся в режиме After Top Dead Центральная и Перед Верхней Мертвая точка соответственно.Для повышения вычислительной эффективности использовалась -секторная вычислительная сетка (рисунок 1). В осевом направлении -секторной расчетной сетке предполагались периодические граничные условия. На рисунке 2 показана расчетная сетка -сектора в ВМТ (верхней мертвой точки).
2.3. Порядок расчета
2.3.1. Действительность модели
На рисунках 3 и 4 сначала было проведено сравнение текущего моделирования и измеренного [20] давления в цилиндре и скорости тепловыделения.Это было сделано для того, чтобы сделать прогноз, сделанный с помощью этой работы, достоверным. Диаграмма давления разделена на две части: первая — до начала закачки, вторая — после начала закачки. В первой части настоящая работа хорошо совпадает с результатами измерений, однако во второй части наблюдается очень тривиальная разница.
Диаграмма скорости тепловыделения имеет две основные зоны: горение с предварительным смешиванием и диффузионное горение.В зоне предварительного смешения большое количество топлива воспламеняется немедленно, в то время как в диффузионной зоне топливо плавно воспламеняется диффузионным пламенем. В этой работе зона предварительного смешения хорошо предсказана, но в диффузной зоне разница между настоящей работой и измеренными данными составляет максимум 4,8% при угле поворота коленчатого вала 370 градусов, однако тенденции измеренной и текущей работы относительно схожи.
Результаты показывают, что сравнения между текущим моделированием и измеренным [20] относительно хорошо согласуются, таким образом, настоящее моделирование надежно предсказывает рабочие характеристики двигателя почти в реальных условиях.В этом разделе для подтверждения настоящей работы экспериментальными результатами [20] тетрадекан используется в качестве впрыскиваемого топлива.
2.3.2. Независимость от сетки
Как упоминалось выше, расчеты распыления основаны на статистическом методе, относящемся к методу дискретных капель (DDM) [11]. Известно, что модель распыления имеет ограничение на работу с мелкими сетками, и реальная проблема заключается в отсутствии статистической сходимости на расчетную ячейку [21]. Согласно Далену [22] для сопла форсунки диаметром 0 мм.2 мм, эквивалентный средний размер ячейки при КНИ (начало впрыска), рекомендуется 0,6 мм (3 раза). В данной работе для сопла инжектора диаметром 0,259 мм, эквивалентного среднему размеру ячейки при КНИ, использовано значение 0,797 мм.
Этот размер применяется для сеток с оребрением и с оребрением , однако сетка с оребрением более сглажена в осевом направлении. Другая сетка с крупной сеткой (, грубая, ) используется для сравнения.
Сетка в настоящее время имеет 60400, а сетка с окончанием имеет 84800 ячеек в нижней мертвой точке (обе имеют одинаковую сетку в ВМТ).Сетка грубая имеет 39400 ячеек в нижней мертвой точке (далее — впрыскиваемое топливо).
Рисунки 5 и 6 показывают, что текущая сетка является хорошим выбором для нашей цели, потому что она более экономична, чем сетка с штрафом, , а сетка грубая, слишком грубая для хороших прогнозов.
3. Результаты и обсуждение
Существует множество параметров, определяющих поведение дизельного двигателя. Эти параметры влияют на теплопередачу, топливно-воздушную смесь, горение и т. Д.
В работе рассматриваются различные условия впрыска топлива, исследуются угол въезда топлива и угол конуса топливного конуса. Кроме того, исследуется влияние нескольких форсунок. Учитываются разные моменты впрыска и разные начальные условия камеры сгорания. Следует отметить, что при исследовании вышеуказанных параметров все параметры, кроме одного, считались неизменными. В первую очередь обратим внимание на влияние разных углов въезда топлива в камеру сгорания.
3.1. Входящий угол
В этом разделе исследуются различные углы впрыска для повышения производительности и оптимизации двигателя. В соответствии с рисунком 7 входной угол показан как угол между направлением впрыска и осевым направлением на. Для этой работы были рассмотрены различные углы 125 и 135 градусов.
На рисунках 8 и 9 показаны изменения температуры и давления в цилиндрах соответственно. При увеличении угла впрыска температура и давление в цилиндрах немного увеличиваются.Это из-за лучшего смешивания топлива с воздухом и, следовательно, лучшего сгорания.
Взглянув на рисунки 10 и 11, очевидно, что при увеличении угла впрыска образование NO увеличивается, а образование сажи уменьшается; это связано с тем, что при увеличении угла впрыска впрыскиваемое топливо удаляется от стенки и проходит к головке поршня, поэтому топливо подвергается воздействию более горячего воздуха, что приводит к большему образованию NO. Кроме того, повышение температуры в цилиндрах — еще одна причина увеличения выработки NO.
Обычно содержание сажи увеличивается из-за ослабления диффузного пламени. Когда угол впрыскиваемого топлива увеличивается, топливо распространяется намного лучше и монотонно, и эффективность сгорания в зоне диффузного пламени увеличивается, поэтому загрязняющее вещество сажи уменьшается. Это связано с тем, что чем больше увеличивается угол впрыска топлива, тем больше он подвергается воздействию кислорода и, следовательно, тем больше сгорает образующаяся сажа.
При увеличении угла впрыска давление и температура в цилиндрах увеличиваются, но это не очень существенно.
3.2. Угол конуса впрыска
Угол конуса впрыска топлива при распылении в цилиндр показан на рисунке 12.
Угол конуса впрыска является функцией плотности воздуха в цилиндре, плотности впрыскиваемого топлива и геометрической константы, как показано ниже [23] :
где — функция длины () и диаметра () отверстия форсунки (рисунок 13).
обозначается следующим образом:
Таким образом, при изменении геометрии сопла (и) будут наблюдаться разные углы конуса.
Что касается экспериментального исследования, проведенного Payri et al. [24] геометрия сопла может влиять на характеристики распыления (испарение, смешивание и длина жидкости). В этом разделе изучается влияние геометрии сопла на поведение упомянутого двигателя по выделению загрязняющих веществ. Таким образом, сравниваются три угла конуса 14 и 18 градусов, полученные из-за разной геометрии сопла.
При увеличении угла конуса впрыска улучшается топливно-воздушная смесь, это условие вместе с более высоким и легким доступом кислорода приводит к более высокому образованию NO.
Как показано на Рисунке 15, при увеличении угла конуса впрыска при углах поворота первичного коленчатого вала образуется большее количество сажи, в то время как при последних углах поворота коленчатого вала происходит более сильное окисление. Эти два противоречивых явления приводят к одинаковому образованию сажи во всех трех случаях при угле поворота коленвала выпускного клапана. Действительно, после начала сгорания топлива загрязняющая сажа образуется из-за термического пиролиза, а при более поздних углах поворота коленчатого вала сажа сгорает из-за окисления. Увеличение угла конуса приводит к увеличению термического пиролиза и, следовательно, образования сажи, с другой стороны, на последних стадиях увеличение угла конуса приводит к более быстрому сжиганию сажи из-за более легкого и лучшего доступа к кислороду.
Таким образом, в этом двигателе увеличение угла конуса с 10 до 18 градусов приводит к увеличению массовой доли NO на 8%, в то время как количество отработанной массовой доли сажи было одинаковым для всех трех случаев, однако процедура производства и окисления разные.
3.3. Задержка времени впрыска
Одним из наиболее эффективных параметров работы двигателя и выхлопных газов является регулировка момента впрыска.Здесь применяются различные тайминги впрыска следующим образом.
Начало впрыска при 350,5, 349,5 и 346,5 градусах, которые представлены как adv0, adv3 и adv6 соответственно. Продолжительность инъекции одинакова для всех трех случаев.
Как показано на рисунках выше, различная синхронизация впрыска вызывает значительные изменения в состоянии цилиндров и выбросах выхлопных газов. Когда время впрыска опережает время впрыска, вероятность смешивания топлива с воздухом выше, что может привести к повышению температуры и давления.
Более высокая температура в цилиндре приводит к большему производству NO на основе механизма Зельдовича. Связь между образованием NO и температурой в цилиндре следующая [15]:
Из рисунков 19 (a) и 19 (b) понятно, что, когда угол впрыска увеличивается с угла поворота кривошипа 351,5 до 349,5 и 346,5 градусов, образование сажи снижается. Как показано на Рисунке 19 (a), хотя при увеличении момента впрыска образование сажи увеличивается при углах поворота коленчатого вала в первичной обмотке, она уменьшается с большей скоростью при углах поворота коленчатого вала на последних из-за более высокого окисления из-за более высокой температуры в цилиндре.Другая причина заключается в том, что замедление времени впрыска приводит к тому, что сажа не попадает в головку поршня и, следовательно, вызывает меньшее окисление из-за воздействия более холодного воздуха из днища поршня. Кроме того, за счет замедления времени впрыска уменьшается время, достаточное для окисления при последних углах поворота коленчатого вала. Это связано с меньшим промежутком времени между началом впрыска и углом открытия выпускного клапана.
3.4. Температура на впуске
При увеличении температуры на впуске температура в цилиндрах увеличивается, что приводит к увеличению выработки NO по механизму Зельдовича.
Как показано на Рисунках 22 (a) и 22 (b), повышение температуры на входе влияет на образование сажи. Это связано с повышением температуры в цилиндре. При первичных углах поворота коленчатого вала сажа увеличивается, а при более поздних углах поворота коленчатого вала сажа уменьшается из-за большего окисления. Эти два неблагоприятных явления в конечном итоге приводят к уменьшению образования сажи.
3.5. Мультиинжекторы
Теперь перейдем к рассмотрению камеры сгорания с более чем одним инжектором (мультиинжекторная система сгорания).
На рисунке 23 показаны две камеры сгорания (вид сверху). Левый представляет собой схематический вид камеры сгорания с одним инжектором и 6 отверстиями, а правый — схематический вид камеры сгорания с 6 инжекторами, каждая из которых имеет одно отверстие.
Как упоминалось ранее, для простоты и экономической эффективности моделируется только -сектор камеры сгорания (рисунки 23 и 24).
Обычно стенки цилиндра намного холоднее, чем в цилиндре. В случае 6 форсунок впрыск намного ближе к стене, чем в случае 1 форсунки.Эта близость впрыска к стенке приводит к значительному снижению температуры в цилиндре. Более глубокое рассмотрение рисунка 25 показывает, что в случае 6 форсунок сразу после ВМТ происходит внезапное снижение температуры. Это явление происходит из-за большой близости впрыска к стенке в углах поворота коленчатого вала после ВМТ. Действительно, из-за удара пламени топлива о холодную стенку некоторое количество топлива не воспламеняется в первичных углах поворота коленчатого вала. Это приводит к еще одному внезапному возгоранию при последнем угле поворота коленчатого вала ().Таким образом, во время впрыска наблюдается еще одно резкое повышение температуры в цилиндрах.
На рисунке 26 показано, как производится в камере сгорания. Результаты показывают, что в случае 6 инжекторов произведенный NO значительно ниже, чем в случае 1 инжектора. Это явление оправдано наблюдением за рис. 25. Как показано на этом рисунке, температура в цилиндре для случая 1 форсунки выше, чем для случая 6 форсунок, что приводит к более высокому образованию NO.
На рисунке 27 показана средняя массовая доля сажи для случаев с 1 форсункой и 6 форсунками.Как показано на этом рисунке, массовая доля сажи исчезает для 6 форсунок, в то время как она составляет около 0,0002 для случая 1 форсунки под углом поворота коленчатого вала выпускного клапана. Это связано с очень хорошей смесью топлива с воздухом в случае 6 форсунок.
4. Выводы
В этом исследовании различные стратегии впрыска, такие как разные углы впрыска, разные углы конуса впрыска, различное время впрыска и разная температура на впуске, а также влияние камеры сгорания с несколькими форсунками, были исследованы и обсуждены численно.
Также сообщалось об исследовании, касающемся температуры в цилиндрах, давления в цилиндрах и выбросов сажи.
Прежде всего, настоящая работа была сопоставлена с экспериментальными данными, а затем были исследованы различные сетки на предмет достоверности. Это было сделано для обеспечения надежности. При изменении различных параметров одноцилиндровой версии двигателя серийного грузовика Caterpillar 3406 были получены следующие результаты.
Было показано, что при увеличении угла впрыска в камеру сгорания образование NO резко возрастает, а образование сажи снижается.Это происходит из-за того, что впрыск попадает в головку поршня, которая находится в условиях более высокой температуры.
Угол конуса распыления варьировался для сравнения производимых загрязнителей. Было показано, что при увеличении угла конуса впрыска производство NO увеличивается из-за лучшей смеси, но нет никакой разницы в выходящей саже, хотя скорость образования и окисления сажи различается.
Кроме того, показано, что при увеличении времени впрыска температура, давление и образование NO в цилиндрах увеличиваются, а образование сажи снижается.Однако следует отметить, что вычет ограничен смоделированными условиями. При увеличении температуры на впуске количество температуры в цилиндрах и образование NO увеличиваются, тогда как количество сажи на выходе уменьшается.
Было показано, что в случае системы сгорания с несколькими инжекторами (здесь в случае с 6 инжекторами) количество загрязняющих веществ, таких как NO и сажа, уменьшилось. Это было связано с более низкой температурой в цилиндрах и улучшенной топливно-воздушной смесью в данном случае.
Наконец, в этой статье показаны преимущества систем сгорания с несколькими форсунками, особенно в снижении количества загрязняющих веществ в выбранном дизельном двигателе, а также влияние различных стратегий и условий впуска.
Влияние времени впрыска на производительность и выбросы двигателя с прямым впрыском сжатого природного газа
В этой экспериментальной части исследуется влияние времени впрыска на производительность и выбросы при непосредственном впрыске сжатого природного газа гомогенной смеси. Использовался двигатель объемом 1,6 л, 4 цилиндра, искровое зажигание, степень сжатия 14. Производительность и выбросы регистрировались при полностью открытой дроссельной заслонке с помощью системы управления двигателем (Rotronics) и портативного анализатора выхлопных газов (Kane).Двигатель испытывался на скорости от 1500 до 4000 об / мин с шагом 500 об / мин. Блок управления двигателем (ЭБУ) был модифицирован с использованием Motec 800. Исследованные моменты времени впрыска были в конце впрыска (EOI) 120 bTDC, 180 bTDC, 300 bTDC и 360 bTDC. Результаты показывают высокую тормозную мощность, крутящий момент и BMEP с 120 по сравнению с другими временами впрыска. При 4000 об / мин мощность, крутящий момент и BMEP при 120 были на 5% по сравнению с 180. Кроме того, он показывает низкий BSFC и высокую эффективность преобразования топлива при 120.С 360 двигатель вырабатывал меньше CO и CO 2 на более высоких скоростях.
1. Введение
Поиск альтернативных видов топлива становится все более важной проблемой во всем мире. Это связано с несколькими очевидными причинами, в частности с колебаниями цен на нефть, тенденцией к снижению мировой добычи нефти, проблемами со здоровьем из-за загрязнения окружающей среды и тревожным глобальным изменением климата [1]. Сжатый природный газ был выбран в качестве альтернативного топлива по многим причинам: высокое октановое число, высокая скорость пламени, возможность работы с двигателями с высокой степенью сжатия, низкий уровень выбросов и более низкая цена по сравнению с традиционным топливом (бензин и дизельное топливо).С другой стороны, он производит меньше энергии. Чтобы увеличить тормозную мощность, решение состоит в использовании прямого впрыска с подходящей степенью сжатия, чтобы избежать явления детонации.
Соотношение воздух-топливо КПГ составляет 17,23, поэтому процент необходимого топлива меньше по сравнению с другими видами топлива (бензин 14,37, дизельное топливо 14,4) [2]. Произошла идеальная синхронизация впрыска топлива, при которой максимальное давление в цилиндре и максимальная скорость тепловыделения достигли своих максимальных значений вместе с наименьшей продолжительностью сгорания, наименьшая продолжительность тепловыделения приближалась к верхней мертвой точке, но сохраняла низкий уровень HC и CO. выбросы [3].
Время впрыска является очень важным параметром для обеспечения лучшего сгорания, и это зависит от фаз газораспределения и момента зажигания; это основные факторы для оптимизации тепловыделения, влияющего на производительность двигателя [4]. В этом двигателе CNGDI давление впрыска топлива составляет 20 бар. Для получения оптимального времени впрыска этот двигатель был протестирован с другим временем впрыска. В исследовании, в котором использовался один цилиндр с однородным и многослойным поршнем [5], было обнаружено, что наилучшее время впрыска было от 120 bTDC до 180 bTDC для достижения лучшей производительности.
В эксперименте с использованием одноцилиндрового двигателя, работающего на метаноле, с расслоенным сгоранием при 1600 об / мин с полной нагрузкой оптимизация впрыска и момента зажигания привела к улучшению удельного расхода топлива на тормоз на 10% [6]. В другом эксперименте с использованием одноцилиндрового дизельного двигателя, работающего на природном газе, результаты испытаний с усовершенствованной синхронизацией впрыска показали, что для каждого альтернативного топлива требуется впрыск, соответствующий его периоду задержки. Было обнаружено, что опережающая синхронизация приводит к незначительному увеличению расхода топлива.Произошло значительное сокращение выбросов CO 2 с опережением сроков [7].
При использовании машины быстрого сжатия влияние времени впрыска было проверено на прямом впрыске природного газа. Результаты показали, что ранний впрыск приводит к увеличению продолжительности первоначального сгорания. Однако поздний впрыск приводит к большей продолжительности позднего сгорания. Ранний впрыск показал более низкую концентрацию CO в продуктах сгорания, тогда как поздний впрыск дал более низкий NO x [8].В другом исследовании с использованием одного цилиндра со степенью сжатия 14 был испытан прямой впрыск природного газа. При использовании диапазона частичного послойного горения (PSC) и времени начала впрыска (SOI) (от -130 до -50 градусов aTDC) результаты показали важное улучшение стабильности сгорания, фазировки и выбросов углеводородов [9]. Кроме того, в другом исследовании, в котором использовался направленный впрыск природного газа с поздним временем впрыска и обедненным сгоранием, результаты показали, что среднее эффективное давление (IMEP) уменьшается с увеличением лямбда [10].Кроме того, в другом исследовании использовался одноцилиндровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском бедного сгорания (стратифицированный); результаты показали дымовыделение, а количество продуктов неполного сгорания увеличивалось при позднем впрыске из-за увеличения близкой к богатой области смеси. С другой стороны, выбросы оксидов азота (NO x ) были уменьшены, в то время как указанное среднее эффективное давление (IMEP) было увеличено из-за замедления времени впрыска [11].
В двигателе CNGDI, использующем различные смеси водорода (0%, 3%, 5% и 8%), время впрыска топлива проверялось с полностью открытой дроссельной заслонкой и лямбда (= 1).Результаты показали, что характеристики двигателя (например, тормозной момент, тормозная мощность и BMEP), давление в цилиндре и тепловыделение имеют самые высокие значения момента впрыска 180 bTDC, за которыми следуют 300 bTDC и 120 bTDC [ 12].
Эмпирическая часть, в которой используется четырехцилиндровое сгорание с прямым впрыском природного газа, испытывается с помощью своего рода днища поршня, которая может образовывать однородную смесь во время такта сжатия. Целью данного исследования является изучение оптимального момента впрыска с использованием различных точек для получения более высоких характеристик двигателя при меньших выбросах.Что касается угла опережения зажигания, оно было фиксированным на всех испытаниях.
2. Материалы и методы
Для управления работой КПГ были установлены 1,6-литровый двигатель с диаметром цилиндра 7,6 см, ходом 8,8 см и 4-цилиндровым двигателем с искровым зажиганием с непосредственным впрыском, заполненный сжатым природным газом. Технические характеристики двигателя приведены в таблице 1. В качестве топлива использовался КПГ. Существенное преимущество КПГ в качестве антидетонационной защиты связано с более высокой температурой самовоспламенения и более высоким октановым числом по сравнению с бензином, как показано в таблице 2.Кроме того, КПГ имеет высокое соотношение воздух-топливо и теплотворную способность — 17,23 и 47,377 МДж / кг соответственно. Состав КПГ, используемого в Малайзии, показан в таблице 3.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Система управления двигателем и переносной анализатор выхлопных газов были используется для управления работой двигателя и регистрации характеристик двигателя и данных о выбросах.Программное обеспечение KRONOS 4 — это программное обеспечение испытательного стенда, показанного на рисунке 1. Результаты были записаны в установившемся режиме, поэтому для оценки плотности воздуха на входе регистрировались окружающее давление, окружающая температура и влажность. Портативный анализатор выхлопных газов Kane-May, имеющий сертификат класса 1 Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ), был откалиброван для каждого теста, чтобы получить правильные результаты. Настройка ЭБУ изменяется с помощью программного обеспечения Motec путем изменения конца впрыска (EOI) на 120 bTDC, 180 bTDC, 300 bTDC и 360 bTDC.
Двигатель работал с полной нагрузкой при полностью открытой дроссельной заслонке. Используемая однородная головка поршня показана на рисунке 2.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Сила торможения
На рис. 3 показана зависимость мощности торможения от частоты вращения двигателя от 1500 до 4000 об / мин. Результаты показали высокую тормозную мощность с EOI 120 bTDC. При 4000 об / мин мощность была меньше 5% по сравнению с EOI 180 bTDC. Увеличение мощности произошло по многим причинам, включая высокое давление и тепловыделение.Кроме того, время впрыска происходит, когда оба клапана закрыты; это привело к обеднению смеси и снижению расхода топлива. Кроме того, позднее время впрыска с высоким давлением и подходящая продолжительность сгорания увеличивают производительность двигателя и обеспечивают хорошее распространение пламени. По сравнению с другим исследованием Zeng et al. Выбор момента впрыска топлива оказал большое влияние на характеристики двигателя, сгорание топлива и выбросы, и это влияние стало главным образом в случае позднего впрыска. Однако оптимальная синхронизация впрыска топлива с высоким давлением и большим тепловыделением получит высокие значения [3].Для двигателя с однородным сгоранием заряда момент впрыска устанавливается на раннем этапе такта сжатия, чтобы обеспечить лучшее смешивание топлива и воздуха [4]. Мощность составляет 13,18 кВт при 1500 об / мин и 53,12 кВт при 4000 об / мин для EOI 120 bTDC.
3.2. Тормозной момент
На рисунке 4 показан тормозной момент в зависимости от частоты вращения двигателя при различных моментах впрыска (120, 180, 300 и 360) bTDC. Результаты показали высокий крутящий момент с EOI 120 bTDC с 13,6%, 18% по сравнению с EOI 300 bTDC и EOI 360 bTDC соответственно.Максимальный крутящий момент был зарегистрирован при 4000 об / мин с 133,8 Нм при EOI 180 bTDC, в то время как он составлял 126,8 Нм при EOI 120 bTDC с менее 5%. В другом исследовании [13] было обнаружено, что максимальный крутящий момент имел место при 5500 об / мин, что на 123,47 Нм меньше (2,7%, 8,36%) по сравнению с EOI 120 bTDC и EOI 180 bTDC соответственно. Основными факторами, влияющими на тормозной момент, являются отсутствие преобразования химической энергии в механическую, что во многом связано с объемным КПД, смешиванием топлива, чистой скоростью тепловыделения и давлением в цилиндре.
3.3. BSFC
На рисунке 5 показан удельный расход топлива при тормозе (BSFC) в зависимости от частоты вращения двигателя. Результаты показали меньший BSFC при EOI 120 bTDC. BSFC при EOI 120 bTDC составляет 194,8 г / кВтч при 1500 об / мин и уменьшается на высокой скорости до 88,34 г / кВтч. Это меньше (13,2%, 6,5% и 12,5) на низкой скорости, меньше (7,7%, 29% и 28%) на высокой скорости по сравнению с EOI 180 bTDC, EOI 300 bTDC и EOI 360 bTDC соответственно.
3.4. BMEP
Рисунок 6 иллюстрирует зависимость среднего эффективного давления в тормозной системе (BMEP) от частоты вращения двигателя.Результаты показали, что BMEP увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Двигатель с EOI 120 bTDC давал максимальное значение на 10 бар при 4000 об / мин больше (17%, 18%) по сравнению с EOI 300 bTDC и 360 bTDC соответственно. Скорость выделения тепла, хорошее перемешивание и достаточное время горения повлияли на BMEP.
3.5. Эффективность преобразования топлива
На рисунке 7 показана эффективность преобразования топлива () в зависимости от частоты вращения двигателя. Результаты показали максимальное значение 86% при 4000 об / мин при EOI 120 bTDC.В целом все диапазоны скоростей КПД преобразования топлива высокие при EOI 120 bTDC. Минимальное зарегистрированное значение составляло 33,8% при 1500 об / мин при EOI 180 bTDC, но при 4000 об / мин минимальное значение наблюдалось при EOI 300 bTDC со значением 61%. Судя по предыдущим результатам, высокое давление и большое тепловыделение являются основными причинами повышения эффективности преобразования топлива.
3.6. Лямбда
На рисунке 8 показана зависимость лямбда () от частоты вращения двигателя. По результатам почти лямбда была. Результаты показали низкие значения при низкой скорости для EOI 120 bTDC с 0.845, что меньше единицы; это означает, что смесь богатая. Для высоких скоростей результаты показывают высокое значение лямбда при EOI 120 bTDC. Максимальное значение составляло 1,46 при 4000 об / мин при EOI 120 bTDC.
3,7. Объемный КПД
На рисунке 9 показан объемный КПД в зависимости от частоты вращения двигателя. Максимальное значение составляет 1500 об / мин в EOI 360 bTDC с 0,51, потому что впрыск заканчивается, когда выпускной клапан все еще открыт, что увеличивает количество воздуха, проходящего через впускной коллектор, и некоторое количество топлива проходит через выпускной коллектор.В EOI 120 bTDC объемный КПД меньше на низких скоростях по сравнению с другими временами впрыска.
3.8. Выбросы
На рисунках 10, 11 и 12 показаны CO, CO 2 и O 2 , соответственно, в зависимости от частоты вращения двигателя. На Рисунке 10 содержание монооксида углерода (CO) меньше при EOI 360 bTDC на всех скоростях, за исключением 1500 об / мин, оно было меньше при EOI 120 bTDC со значением 0,32% объема. Самый высокий выброс CO был при 300 bTDC, 4000 об / мин со значением 3,96% объема. На рисунке 11 результаты показали, что выбросы диоксида углерода (CO 2 ) меньше при EOI 120 bTDC на низких скоростях, но выше на высоких.Минимальное значение было зарегистрировано при 4000 об / мин при EOI 360 bTDC с 9,4%. Самый высокий CO 2 был получен при 120 bTDC, 3000 об / мин со значением 12,1%. Результаты показали высокое значение O 2 при EOI 360 bTDC на высокой скорости. На низкой скорости O 2 высокий при EOI 120 bTDC.
4. Выводы
Альтернативные виды топлива становятся важной проблемой во всем мире, и природный газ является важным выбором вместо традиционных видов топлива.Время впрыска очень тесно связано с фазами газораспределения. Таким образом, установка момента впрыска зависела как от времени впускного, так и выпускного клапана. Время впрыска также можно изменять в зависимости от режима сгорания, нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя. Результаты этого исследования можно резюмировать следующим образом: (i) В среднем максимальная мощность торможения и тормозной момент достигаются при EOI 120 bTDC. (Ii) При 4000 об / мин мощность торможения и тормозной момент высокие при EOI 180 bTDC. (iii) BSFC снижается до EOI 120 bTDC.(iv) Эффективность преобразования топлива высока при EOI 120 bTDC на различных оборотах двигателя. (v) CO снижается при EOI 360 bTDC на всех скоростях, за исключением 1500 об / мин, он был меньше при EOI 120 bTDC. (vi) Результаты показывают, что CO 2 также уменьшается при EOI 120 bTDC на низких скоростях, но выше на высоких.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Министерство науки, технологий и инноваций Малайзии (MOSTI) за поддержку в рамках гранта научного фонда на исследования 03-01-02-SF0995.
Момент зажигания — обзор
Функции цифрового управления двигателем
Вспомните из главы 4, что одной из основных задач электронной системы управления двигателем является регулирование смеси (т. Е. Воздух-топливо), угла опережения зажигания и рециркуляции отработавших газов. Практически все основные производители автомобилей, продаваемых в Соединенных Штатах (как иностранные, так и отечественные), используют трехкомпонентный каталитический нейтрализатор для соблюдения ограничений по выбросам выхлопных газов. Для таких автомобилей, работающих только на бензине, соотношение воздух / топливо поддерживается как можно ближе к стехиометрическому значению около 14.7 как можно чаще. Время зажигания и система рециркуляции отработавших газов регулируются отдельно для оптимизации производительности и экономии топлива.
На рис. 6.1 показаны основные компоненты электронной системы управления двигателем. На этом рисунке система управления двигателем представляет собой микроконтроллер, обычно реализованный со специально разработанным микропроцессором или микроконтроллером и работающий под программным управлением. В главе 3 обсуждается современная среда программирования для автомобильных электронных систем (AUTOSAR).В этой главе представлены алгоритмы управления трансмиссией. Эти алгоритмы типичны для тех, которые включены в программные модули. Свечи зажигания для этого примера с четырьмя цилиндрами обозначены S.P.
Рис. 6.1. Компоненты двигателя с электронным управлением.
Часто контроллер включает аппаратное обеспечение для операций умножения / деления и ПЗУ (см. Главу 3). Аппаратное обеспечение умножения значительно ускоряет процедуры умножения, которые обычно являются громоздкими и медленными при реализации подпрограммой в программном обеспечении.Соответствующее ПЗУ содержит программу для каждого режима, параметры калибровки и справочные таблицы. Микроконтроллер под программным управлением генерирует выходные электрические сигналы для управления топливными форсунками, чтобы поддерживать желаемую смесь и зажигание для оптимизации производительности. Для заданной выходной мощности двигателя (которая задается водителем с помощью педали акселератора) правильная смесь получается путем регулирования количества топлива, подаваемого в каждый цилиндр во время такта впуска, в соответствии с соответствующей массой всасываемого воздуха, как объяснено в главе 4.
Что касается функции управления подачей топлива, то цифровая система управления двигателем получает измерение массового расхода воздуха, как правило, с использованием датчика массового расхода воздуха (MAF). Как показано в главе 5, датчик массового расхода воздуха генерирует выходное напряжение на клеммах v o , определяемое по формуле
(6.4) vot = fmM.a
, где Ma — мгновенный массовый расход воздуха во впускную систему двигателя (кг / с).
Как объяснялось в главе 5, функция f m для типового серийного датчика массового расхода воздуха (массового расхода воздуха) задается как
voM.a = vo20 + KMAFM.a
Однако цифровая система управления подачей топлива может инвертировать нелинейную функцию для получения значения массового расхода воздуха Ma:
(6.5) Ma = fm − 1vo
к двигателю входит рециркуляция отработавших газов и воздух. Как будет показано ниже, цифровая система управления двигателем способна определять массовый расход MEGR EGR, поскольку она управляет потоком EGR. В некоторых случаях скорость рециркуляции отработавших газов определяется по датчику дифференциального давления (DPS). Таким образом, поправка на М.EGR на выходе датчика массового расхода воздуха вычисляется просто.
Идеальное управление двигателем должно определять массу воздуха, всасываемого в м -й цилиндр в течение n -го цикла двигателя M a ( n , m ). Этот идеальный контроллер будет мгновенно впрыскивать топливо с равномерным распределением в конце процесса впуска для этого цилиндра для достижения однородной стехиометрической смеси по всему цилиндру для подготовки к воспламенению от сжатия и выработке энергии.Этот идеальный впрыск топлива достигается в некоторых современных двигателях за счет прямого впрыска, как будет объяснено далее в этой главе.
Субоптимальный впрыск топлива, очень близкий к идеальному, достигается за счет хорошо спроектированного многоточечного впрыска топлива, при котором топливо впрыскивается во время такта впуска с помощью инжектора, который распыляет топливо во впускной канал рядом с впускным клапаном. Как будет показано далее в этой главе, регулирование подачи топлива с обратной связью обеспечивает достаточное регулирование смеси для соответствия самым строгим нормам по выбросам.Позже в этой главе также будет показано, что управление подачей топлива работает в нескольких возможных режимах. Однако, прежде чем перейти к этому обсуждению, полезно объяснить некоторые основные вопросы при разработке окончательной конфигурации системы и алгоритмов управления подачей топлива.
На практике датчик массового расхода воздуха размещается где-то в верхней части впускной системы двигателя, в трубках, которые направляют поток воздуха к отдельным цилиндрам. Обычно эта система впуска (называемая «впускной коллектор») предназначена для достижения максимально равномерного распределения между всеми цилиндрами в максимально широком рабочем диапазоне.Для настоящего обсуждения полезно предположить, что равномерное распределение воздуха достигается для каждого цикла двигателя.
В любой момент времени t , общая масса воздуха, закачанного в двигатель в течение предыдущего цикла двигателя продолжительностью T e (соответствует вращению коленчатого вала на 4 π радиан), равна
(6,6 ) MaTt = ∫θet − 4πθetM.aθedθe
, где θ e ( t ) — мгновенное угловое положение коленчатого вала в момент времени t , а T e — период цикла двигателя при мгновенная частота вращения
Te = 120 об / мин
Для упрощения и без серьезной потери общности удобно предположить, что двигатель работает при постоянной нагрузке и частоте вращения.Согласно нашим предположениям, количество воздуха, всасываемого в любой данный цилиндр ( м ) в течение n -го цикла двигателя M a ( n , м ), определяется как
(6,7) Manm = MaTMcm = 1,2,…, Mc
, где M c — количество цилиндров.
Обратите внимание, что если частота вращения и нагрузка изменяются, но с достаточно низкой скоростью, то, по крайней мере, в течение периода одного цикла, вышеуказанная модель является достаточно точной, чтобы вычислить желаемую подачу топлива для стехиометрической смеси.
Масса топлива, которая должна подаваться в цилиндр m в течение n -го цикла двигателя F ( n , m ), определяется как
(6,8) Fnm = ManmRa / f
, где R a / f — желаемое отношение массы воздуха к массе топлива. Как поясняется ниже, правильный R a / f зависит от рабочего режима управления. Желательно, чтобы R a / f для бензинового топлива находились на стехиометрии (т.е.е., R a / f = 14,7) на максимально возможный период работы двигателя для оптимального регулирования выбросов выхлопных газов.
Как объяснялось в главе 5, подача топлива в современных двигателях обеспечивается топливными форсунками. Следует напомнить, что топливная форсунка — это электромагнитный клапан, который открывается электрическим управляющим сигналом в нужное время в цикле двигателя на период времени τ f ( n , m ) (для цилиндра м во время цикла n ), который вычисляется в цифровой системе управления двигателем.В главе 5 также объяснялось, что топливо под регулируемым давлением поступает на входную сторону клапана топливной форсунки через топливную рампу.
Расход топлива M.f является функцией давления в топливной рампе и открытой площади клапана, а также смещения стержня соленоидом. Последние два параметра фиксируются конструкцией топливной форсунки. Количество топлива, подаваемого топливной форсункой F ( n , m ) для m -го цилиндра в течение n -го цикла двигателя, равно
(6.9) Fnm = ∫tn, mtn, m + τFnmM.fdt
где t n , m — время начала бинарного сигнала управления подачей топлива, t n , m + τ F ( n , m ) — конец периода впрыска топлива, а Mf — расход топлива для топливной форсунки.
В современной конструкции двигателя обычная практика заключается в размещении топливной форсунки рядом с впускным клапаном так, чтобы брызги топлива во время периода открытия топливной форсунки направлялись в цилиндр через отверстие впускного клапана.Управляющее напряжение двоичного впрыска топлива синхронизируется таким образом, чтобы топливо подавалось в течение оптимальной части такта впуска.
Динамика открытия и закрытия топливной форсунки достаточно короткая, за исключением очень маленького F ( n , m ), где подача топлива составляет примерно
(6.10) Fnm≅M.fτFnm
Хотя уравнение . (6.9) дает правильный расчет подачи топлива, с целью упрощения объяснения управления топливом, модель, приведенная в формуле.(6.10) достаточно точен для обсуждения операции управления подачей топлива.
Следует отметить, что для постоянной нагрузки и числа оборотов обычно τ F должно быть постоянным; однако для переменной нагрузки и ускорения / замедления двигателя τ F может изменяться как с n, так и с m. Следовательно, обозначение τ F сохраняет оба индекса.
Впрыск топлива для чистых дизельных двигателей
Впрыск топлива для чистых дизельных двигателейHannu Jääskeläinen
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Системы впрыска дизельного топлива играют ключевую роль в сокращении выбросов для соответствия будущим стандартам выбросов, а также в достижении других рабочих параметров, включая экономию топлива и шум сгорания. В дополнение к регулировкам времени впрыска и давления впрыска, регулирование скорости может улучшить выбросы, шум и крутящий момент. Множественные впрыски, включая пилотные, пост-впрыски и пост-впрыски, широко используются для контроля выбросов PM и NOx, шума и для управления последующей обработкой.
Введение
Как видно из предыдущих разделов, посвященных впрыску дизельного топлива, системы впрыска дизельного топлива претерпели колоссальные изменения, начиная с конца 20-го, -го, -го века. Системы впрыска P-L-N, которые характеризовали дизельные двигатели с 1920-х годов, практически исчезли из дизельных двигателей, предназначенных для самых передовых рынков. Эта эволюция почти полностью была вызвана необходимостью снизить выбросы выхлопных газов до уровней, которые были невозможны даже в 1990-х годах.Эти достижения в области аппаратного обеспечения системы впрыска топлива позволили реализовать такие функции, как:
- полностью гибкое время впрыска,
- более высокое давление впрыска топлива и возможность регулировать давление топлива в зависимости от частоты вращения / нагрузки двигателя в соответствии с конкретными условиями работы двигателя,
- настраивает скорость закачки в течение одного события закачки и
- событий множественного впрыска.
Хотя эти функции были в основном обусловлены необходимостью снижения выбросов, во многих случаях их также можно использовать для снижения шума, увеличения удельной мощности и управления температурами выхлопных газов для повышения производительности систем последующей обработки, которые можно использовать для дальнейшего снижения выбросов. выхлопные выбросы.
Время впрыска
Контроль выбросов NOx. Регулировка времени впрыска — одно из основных средств снижения выбросов NOx. Системы механического впрыска топлива были первыми, в которых была предусмотрена возможность изменения времени впрыска. Однако по мере того, как электроника становится все более распространенной в управлении дизельным двигателем, инжекторы с электронным управлением стали предпочтительным средством достижения переменного момента впрыска и предложили беспрецедентную гибкость в настройке времени впрыска.Механизмы снижения NOx за счет замедления времени впрыска обсуждаются в другом месте.
Хотя снижение NOx за счет замедления времени впрыска может быть эффективным, возможны значительные компромиссы с точки зрения расхода топлива и выбросов твердых частиц. Во многих случаях эти компромиссы должны решаться за счет дополнительных усовершенствований конструкции двигателя. Одним из первых подходов к уменьшению штрафа за экономию топлива, связанного с замедлением момента впрыска, было уменьшение задержки зажигания за счет использования высокой степени сжатия и более высоких давлений впрыска [685] .Дополнительные меры, такие как снижение расхода масла, повышение давления наддувочного воздуха, увеличение давления впрыска, уменьшение размера отверстия сопла форсунки, снижение потерь на трение в двигателе, снижение температуры во впускном коллекторе и т. Д., Также могут быть приняты для контроля расхода топлива и Выбросы ТЧ увеличиваются.
До внедрения систем впрыска с электронным управлением время впрыска топлива обычно фиксировалось на постоянном значении на всем рабочем графике двигателя.Однако системы изменения времени впрыска иногда использовались для дополнительной гибкости и для компенсации недостатков в работе двигателя. Некоторые системы PLN включают в себя механизм переменной синхронизации для компенсации изменений задержки зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя, чтобы поддерживать более постоянную и оптимальную фазировку сгорания. В других случаях фиксированная синхронизация впрыска, необходимая для обеспечения того, чтобы выбросы NOx в течение цикла сертификации были соблюдены, может привести к избытку углеводородов при малой нагрузке, дыму ускорения, холодному дыму и неровностям холостого хода, которые можно было бы преодолеть, опередив время впрыска при малых нагрузках с помощью только незначительное увеличение выбросов NOx в рабочем цикле.
В период с 1987 по 1998 год, когда электронно-управляемая задержка времени впрыска была основным средством снижения выбросов NOx, это означает, что многие североамериканские производители двигателей, которые обычно использовали для компенсации штрафов за расход топлива, связанных с задержкой времени впрыска топлива, использовали стратегию двойного сопоставления в двигателях с электронным управлением. . В этом подходе номинальная установка времени впрыска, которая обеспечивала соответствие нормативным требованиям стандартов выбросов NOx, использовалась в переходных режимах, например, во время циклов сертификационных испытаний на выбросы.Однако, когда было определено, что транспортное средство находится в крейсерском режиме, синхронизация впрыска была увеличена для улучшения экономии топлива. Это обеспечило значительное улучшение экономии топлива в условиях круиза по шоссе, с которыми обычно сталкиваются грузовики большой грузоподъемности, но также значительно увеличило выбросы NOx.
Время впрыска само по себе ограничено в способности снижать выбросы NOx. В дополнение к уже обсужденным компромиссам. Выбросы NOx могут снова начать увеличиваться, если синхронизация достаточно замедлена или двигатель может начать пропускать зажигание [2138] [2145] [2135] .Это устанавливает практический нижний предел около 4 г / кВт · ч NOx, который может быть достигнут с помощью задержки времени впрыска [2139] . Дальнейшее сокращение NOx потребовало дополнительных мер, таких как изменение скорости впрыска, предварительный впрыск, регулировка времени впускных клапанов, EGR и дополнительная обработка NOx. Хотя замедление времени впрыска больше не является основным средством контроля NOx, оно по-прежнему является важным инструментом, который можно использовать в сочетании с другими мерами контроля для обеспечения соблюдения нормативных пределов NOx.
Управление температурой. С введением высокоэффективной доочистки NOx замедленное время впрыска стало менее важным для контроля выбросов NOx. Тем не менее, это важный инструмент, который можно использовать для увеличения энтальпии и температуры выхлопных газов для регулирования температуры в системах нейтрализации выхлопных газов. Это особенно полезно при холодном пуске до того, как температура последующей обработки станет достаточно высокой, чтобы обеспечить значительное сокращение выбросов. Более низкие выбросы NOx, связанные с задержкой времени впрыска, особенно важны в этих условиях для ограничения общих выбросов во время ездового цикла.
На рисунке 1 показано влияние задержки впрыска на температуру на выходе турбокомпрессора для легкового дизельного двигателя, работающего при низкой нагрузке, характерной для цикла NEDC. В условиях легкой нагрузки температуру выхлопных газов можно поднять до 235 ° C как для холодной, так и для теплой температуры охлаждающей жидкости. Это означает увеличение примерно на 45 ° C при температуре охлаждающей жидкости 30 ° C и примерно на 25 ° C при температуре охлаждающей жидкости 90 ° C. Следует отметить, что скорость рециркуляции выхлопных газов в этом примере снижается при замедленном времени впрыска, чтобы поддерживать постоянные выбросы NOx [4852] .
Рисунок 1 . Влияние момента основного впрыска на температуру на выходе турбины НД Температура холодной (30 ° C) и теплой (90 ° C) охлаждающей жидкости; 2000 об / мин, BMEP 2 бара, давление на впуске 1,2 бар; 60 ppm NOx
Дизельный двигатель 1,5 л DI, 140 кВт / 380 Нм, выбросы Euro 6 / EPA Tier 2 Bin 5; двухступенчатая система турбонаддува.
Хотя основной причиной повышения температуры выхлопных газов является увеличение потерь выхлопных газов из-за более поздней фазы сгорания, несколько других факторов также способствуют повышению температуры выхлопных газов.Замедленная фазировка сгорания снижает эффективность двигателя и, таким образом, требует сжигания большего количества топлива для создания того же тормозного момента, который будет способствовать более высокой температуре выхлопных газов. Также сообщается, что для данных на Рисунке 1 соотношение воздух-топливо уменьшается по мере задержки впрыска [4852] . Уменьшение воздушно-топливной смеси будет еще больше способствовать повышению температуры выхлопных газов.
###
Общий топливный бак
Метод впрыска
Задает режим впрыска.
Последовательный всегда предпочтительнее, но требует наличия установленного датчика срабатывания кулачка.
• Одновременно — все форсунки открываются одновременно каждые 720 градусов.
• Группа — каждая форсунка открывается каждые 720 градусов. Нечетные и четные выходные числа управляются поочередно.
• Последовательный 360 (4-тактный) — форсунки открываются индивидуально под заданным углом впрыска для каждого цилиндра, а затем на 360 градусов (каждые 360 градусов). 50% топливной нагрузки при каждом впрыске.
• Последовательный 360 (2-тактный / Ванкель) — форсунки открываются индивидуально под заданным углом впрыска для каждого цилиндра, а затем на 360 градусов (каждые 360 градусов). Полная топливная нагрузка при каждом впрыске.
• Последовательный 720 — требуется датчик CAM. Форсунки открываются индивидуально при заданном угле впрыска для каждого цилиндра один раз за каждые два оборота коленчатого вала. Если впрыск / зажигание происходит в неправильном цикле двигателя, измените положение сигнала САМ во Входах -> Триггер, Триггеры / Исходные входы.
• Последовательный 720 без sYNC — То же, что Последовательный 720, но игнорирует любую синхронизацию кулачка. Может использоваться с двигателями без триггерных систем с синхронизацией кулачка. Поскольку нет датчика синхронизации кулачка, угол впрыска может составлять 360 градусов. Он определяется каждый раз при запуске двигателя и всегда будет одинаковым при работающем двигателе.
• Распределение впрыска вручную (расширенное) — см. Распределение впрыска вручную, метод ввода вывода ниже.
При наличии одной выходной форсунки на цилиндр и датчика кулачка
Последовательный 720 — предпочтительный метод впрыска, когда доступен один выход форсунки на цилиндр и датчик кулачка.Если это не так, следует использовать либо Sequential 720 без SYNC, либо Sequential 360.
Отсутствует датчик кулачка или 2 цилиндра на каждый выход форсунки
Sequential 360 обеспечит более равномерное распределение топлива в системах без кулачка или при использовании одного выхода форсунки для привода 2 цилиндров. Но из-за более короткой длительности импульса двигатель может хуже работать при низкой нагрузке / холостом ходу с большими форсунками.
Sequential 720 без SYNC может изменять угол впрыска на 360 градусов при каждом запуске, заставляя двигатель работать немного по-другому.Для больших форсунок (> 1500 куб. См) это обычно предпочтительнее, чем впрыск на 360 градусов, чтобы они лучше работали при низкой нагрузке.
При использовании одного выхода для привода 2 цилиндров
Установите порядок зажигания двигателя в Конфигурация -> Настройки двигателя, порядок зажигания. Подключите первую половину выходов / цилиндров в логическом порядке, выход 1 к цилиндру 1, 2-> 2 и т. Д. Затем подключите остальные форсунки к цилиндру, который одновременно находится в ВМТ.
Умножение лямбда
Указывает, следует ли рассчитывать VE с использованием целевой таблицы Lambda.
Примечание. Чтобы MaxxECU отображал «реальные» значения VE, это необходимо проверить.
Использовать MAP-датчик
Указывает, следует ли использовать датчик MAP для расчета топлива. <- рекомендуется.
Отключить, когда TPS выбран в качестве оси основной нагрузки и показания MAP нестабильны из-за неуправляемых кулачков и / или впускных каналов.
Примечание. Независимо от источника оси, значений в главной таблице VE, данные датчика MAP используются в расчетах VE при использовании map-sensor = enabled.
Поэтапный впрыск
Включение / отключение использования функции поэтапного впрыска.
Топливо Stoich AFR
Указывает тип топлива, используемого в двигателе.
• Бензин (14,7)
• E100 (9,0)
• E85 (9,7)
• E75 (10,2)
• Метанол (6,4)
• Гибкое топливо (требуется датчик этанола)
• Пользовательская настройка
Поправка на плотность
Коррекция плотности топлива корректирует расчеты топлива и расхода топлива с учетом изменения плотности топлива.Если не используется, предполагается, что плотность топлива составляет 750 кг / м3.
Примечание: доступно только в том случае, если для указанной выше стоимости топлива задано пользовательское значение.
Пример, нестандартный топливный сток AFR
Вы даже можете создать свое собственное стехиометрическое соотношение на основе любой оси X или Y, в приведенном выше примере мы настроили переключатель, подключенный к цифровому входу 1, который можно использовать для переключения между расчетами бензина или E85 VE.
Инжектор
Указывает тип установленной форсунки.
Примечание. Если форсунка отсутствует, используйте «Определено пользователем» и введите правильные значения.
Пиковые драйверы
ДрайверыPeak and Hold ДОЛЖНЫ быть включены для форсунок с низким импедансом (ниже 8 Ом) и отключены для форсунок с высоким импедансом (насыщенных).
Пиковый ток
Задает «пиковый» ток, открывающий форсунку.
3000 мА = 3 А, который используется по умолчанию для большинства форсунок.
Ток выше 5 А на выход разрешен только с 2 форсунками на выход.
Примечание: MaxxECU rev6 + и выше поддерживает более высокий пиковый ток, до 8А.
Ток удержания
Определяет ток удержания для форсунки.
1000 мА = 1 А подходит для большинства форсунок.
Форсунок на выход
Регулирует драйверы форсунок под нагрузку.
MaxxECU PRO, RACE и V1 (rev7 +) могут использовать максимум 2 форсунки Peak-and-Hold на каждый выход.
Все блоки управления MaxxECU могут использовать максимум 3 форсунки с высоким сопротивлением на каждый выход.
Форсунок на цилиндр
Корректирует расчеты топлива с учетом расхода топлива на цилиндр.
слежение за расходом форсунки
Примечание. Отображается только в том случае, если форсунка задана пользователем.
• Фиксированный расход с компенсацией давления по умолчанию — ЭБУ использует встроенную коррекцию давления топлива для введенного расхода форсунки. Значения 100% находятся при 3 барах, например, если давление топлива ниже, расход форсунки увеличивается (ширина импульса уменьшается в качестве коррекции).
• Список расхода / давления — ЭБУ НЕ использует встроенную коррекцию давления. Все зависимости давления от расхода определяются с помощью данных, введенных в появившейся таблице расхода форсунок. Это то, что вы бы использовали, если бы у вас были данные о расходах при разных давлениях. ЭБУ всегда использует значение RT первичного (или вторичного) давления топлива в качестве источника для коррекции давления. То, как рассчитывается это значение, зависит от настройки отслеживания давления топлива ниже.
• таблица расхода — ЭБУ НЕ использует встроенную коррекцию давления.Все зависимости давления от расхода определяются с помощью данных, введенных в появившейся таблице расхода форсунок. Это то, что вы могли бы использовать, если у вас есть данные о расходах при различных давлениях или любом другом доступном источнике оси.
Эта таблица потоков поддерживает 4D.
Расход форсунки
Примечание. Отображается только в том случае, если форсунка задана пользователем.
Указывает расход форсунки в куб. См / мин при давлении топлива 3 бар.
Отслеживание давления топлива
• Фиксированное значение — давление топлива соответствует MAP в соотношении 1: 1.ЭБУ предполагает, что давление на форсунке всегда задано в настройках давления топлива.
• Фиксированное значение, фиксированное давление — давление топлива НЕ соответствует MAP. ЭБУ предполагает, что давление топлива составляет Введенное-Давление-Топливо-MAP + BARO. Таким образом, в вакууме, когда перепад давления топлива выше, чем при нагрузке, ЭБУ предполагает, что давление топлива выше, вычисляет более высокий расход и уменьшает ширину импульса форсунки.
• Датчик давления топлива 1/2 слежения — ЭБУ использует фактическое значение датчика для корректировки расхода.Датчик настроен как класс = датчик давления топлива X в кПа. Смещение типа отслеживания и целевое давление настраиваются на странице X датчика давления топлива.
Примечание. Вы хотите, чтобы значение RT «Давление первичного топлива» составляло 0 кПа без давления и 300 кПа при положительном давлении топлива 3 бар и т. Д.
Примечание. Отслеживание отклонения давления топлива (без корректировки заправки) может быть выполнено без этой активации здесь.
Давление топлива
Указанное давление топлива, когда указанное выше отслеживание давления топлива установлено на фиксированное значение.
Примечание: Не используется, когда активировано отслеживание датчика 1/2 давления топлива, указанное выше.
Метод ввода мертвого времени
Определяет метод ввода мертвого времени, Список для простого режима и Таблица для опытных пользователей.
• список (зависит от напряжения) — простой режим с использованием списка с напряжением батареи в качестве оси.
• таблица (в зависимости от напряжения + давления топлива) — используется таблица мертвых времен.
Время простоя форсунки
Время простоя форсунок при разных напряжениях.«Мертвое время» — это время, необходимое форсунке для перехода из закрытого состояния в открытое.
Сумматор ширины импульсов
Форсункистановятся нелинейными при очень малой ширине импульса. Эта таблица позволяет вам это компенсировать. Эти значения могут быть предоставлены производителем инжектора.
опорный угол
Угол впрыска может относиться к градусам перед ВМТ фазы зажигания или градусам после ВМТ фазы зажигания.
край события
Точка события впрыска, к которой относится угол впрыска.
Таблица углов впрыска
Задает угол впрыска для каждого цилиндра. В основном влияет на холостой ход и диапазон низких оборотов.
Что должны знать морские инженеры?
Функция переменного времени впрыска (VIT) морского дизельного двигателя вступает в действие во время регулировки давления сгорания в зависимости от нагрузки. Регулируемое время впрыска (VIT) позволяет достичь максимального давления сгорания при работе с частичной нагрузкой, что помогает снизить расход топлива, а также добиться эффективного сгорания в двигателе.
Управляя моментом впрыска топлива в топливном насосе и опережая момент впрыска топливного насоса, VIT увеличивает максимальное давление в двигателе.
При работе с главным двигателем судна, который оборудован устройством с регулируемой синхронизацией впрыска (VIT), морской инженер должен знать следующие моменты для бесперебойной работы двигателя:
1. Свобода механических частей: Привод регулируемого времени впрыска (VIT) управляет движением эксцентрикового вала всасывающих и регулирующих клапанов.Морские инженеры должны убедиться, что в этих клапанах нет препятствий или чрезмерного люфта. Пружину эксцентрикового вала также следует регулярно проверять на исправность во избежание поломки.
2. Проверка значений индикатора нагрузки: Регулирующая топливная тяга передает движение выходного рычага регулятора и соответственно определяет подачу топлива в цилиндр. Судовой механик должен проверить соответствие между положением индикатора нагрузки на установочной пластине, предусмотренной в рычажном механизме, и значением индикатора нагрузки на местной маневренной стойке и в позиции дистанционного управления, когда VIT установлен на «0».Если есть отклонение в любом из трех значений, его необходимо исправить, прежде чем начинать какие-либо действия с синхронизацией топливного насоса.
3. Настройка привода VIT: Проверьте ход привода, когда VIT равен «0», вставив распорную втулку между регулирующим рычагом всасывающего клапана и блокирующим устройством. Переместите VIT в положение максимального опережения и минимального замедления соответственно и запишите значения на индикаторе нагрузки на установочной пластине. Также проверьте ход привода в системе дистанционного управления.Наконец, отметьте и сравните любые отклонения, указанные в руководстве производителя.
4. Зазор VIT: При установке VIT после технического обслуживания необходимо проверить зазор и соосность между стопорной пластиной и рычажным механизмом при полностью втянутом положении цилиндра. Если зазора нет, стопорную пластину необходимо отшлифовать до достижения зазора.
5. Электрическое соединение: Для регулируемого времени впрыска с электронным управлением (VIT) необходимо регулярно проверять все кабельные соединения между соединительной коробкой и клеммой VIT.
6. Пневматический цилиндр: Пневматический цилиндр, который действует как блок позиционирования рычажного механизма VIT, иногда снабжен механическим ограничителем, который следует проверять на предмет заклинивания. Это будет полезно для перемещения цилиндра вручную в случае отказа системы автоматического позиционирования.
7. Период обкатки: Когда судовой дизельный двигатель находится в недостаточном периоде обкатки / обкатки из-за арендного ремонта компонентов двигателя, VIT должен быть отключен или выключен на полный период времени до завершения обкатки.
8. Двигатель работает с отключением агрегата: Если основной двигатель работает с отключением одного агрегата из-за серьезной проблемы в частях этого агрегата, VIT должен быть установлен на ноль или отключен, поскольку будет неравномерно. распределение нагрузки внутри двигателя.
Образец изображения
9. Отказ VIT: Когда происходит сбой VIT, пиковое давление сгорания больше не контролируется пневматическим приводом. В такой ситуации необходимо установить распорную втулку, чтобы зафиксировать нейтральное положение VIT.
Это не исчерпывающий список, но он включает в себя все важные моменты, которые необходимо учитывать при работе с двигателем с VIT.
VIT используется для снижения общего расхода топлива и достижения максимального давления даже при низкой нагрузке, но плохое обслуживание и эксплуатация VIT могут обратить вспять результат и даже привести к серьезному повреждению основных деталей двигателя.
Знаете ли вы еще какой-нибудь важный момент, который следует добавить в список? Расскажите об этом в комментариях ниже.
Ищете практичные, но доступные морские ресурсы? Ознакомьтесь с цифровыми руководствами Marine Insight: eBooks For Deck Department — Ресурсы по различным темам, связанным с палубным оборудованием и операциями. Электронные книги для машинного отделения — Ресурсы по различным темам, связанным с механизмами и операциями машинного отделения. Экономьте по-крупному с помощью комбо-пакетов — Наборы цифровых ресурсов, которые помогут вам сэкономить по-крупному и включают дополнительные бесплатные бонусы. Электронные книги по судовым электрическим системам — Цифровые ресурсы по проектированию, обслуживанию и поиску и устранению неисправностей морских электрических системТеги: судовой дизельный двигатель
Принципы настройки Программируемый EFI
Принципы настройки Программируемый EFI| Нажмите кнопки меню непосредственно ниже, чтобы быстро найти информацию о MegaSquirt®: Безопасность Информация Поддержка Форум
|
Принципы настройки программируемых систем EFI
Это введение в настройку с помощью программируемого электронного блока управления впрыском топлива. Он написан специально для пользователей MegaSquirt ® или MegaSquirt-II ™ EFI, которые плохо знакомы с настройкой движка с помощью программируемого контроллера, и пытается сделать очень мало предположений о том, что вы уже знаете.Прочтите этот документ, прежде чем читать соответствующий раздел настройки для тех контроллеров, которые находятся здесь:
Это введение в настройку состоит из следующих разделов:
Как работает двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатели внутреннего сгорания называются так потому, что топливо сжигается внутри рабочей части двигателя (цилиндра), в отличие от топлива, сжигаемого удаленно (как, например, в паровом двигателе). Реактивные двигатели — это двигатели внутреннего сгорания, но, в отличие от автомобильных двигателей, они не имеют искрового зажигания (они постоянно воспламеняются от уже сжигаемого топлива).Обсуждение здесь ограничено двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Мы начнем с объяснения того, как работает четырехтактный двигатель (самый распространенный тип автомобильных двигателей).
У двигателя есть три основных «управляющих параметра», которыми мы можем управлять, чтобы оптимизировать работу двигателя в различных условиях:
- Количество воздуха, поступающего в двигатель,
- Количество топлива, смешанного с воздухом, поступающим в двигатель,
- Момент зажигания искры для воспламенения воздушно-топливной смеси.
Двигатель имеет один или несколько цилиндров (если это не роторный двигатель и т. Д.). Эти цилиндры имеют подвижный поршень. Поршень герметизирует нижний конец цилиндра, и, поскольку он соединен с вращающимся коленчатым валом посредством шатуна, он перемещается от нижней части цилиндра к верхней (и обратно, повторяя бесконечно).
Для работы двигателя требуется 4 цикла, каждый из которых занимает половину оборота коленчатого вала, то есть на один «ход» вверх или вниз по цилиндру.Штрихи бывают:
| 1. Такт впуска : втягивает воздух и топливо из впускного коллектора через открытый впускной клапан в цилиндр. Количество топлива, поступающего в двигатель, должно зависеть от количества воздуха, поступающего в двигатель, чтобы смесь соответствовала условиям. Процесс определения необходимого количества топлива (и искры) называется «настройка ». Когда мы закончили процесс настройки, топливные форсунки всегда смешивают правильное количество топлива с воздухом во впускном коллекторе, прежде чем воздушно-топливная смесь попадет в цилиндры. | |
| 2. Такт сжатия : впускной клапан закрывается ( выпускной клапан уже был закрыт ), и движение поршня вверх сжимает топливно-воздушную смесь от атмосферного давления до примерно 150 фунтов на квадратный дюйм ( топливо сгорает лучше, когда оно сжимается, и теоретическая эффективность двигателя внутреннего сжатия связана с его степенью сжатия). Достигнутое давление зависит от степени механического сжатия, а также от времени кулачка, открытия дроссельной заслонки и некоторых других факторов.Кстати, это давление, которое вы проверяете, когда выполняете «проверку компрессии» с помощью манометра в отверстии для свечи зажигания при проворачивании двигателя. | |
← Искра * → | |
| 3. Рабочий ход : Топливно-воздушная смесь горит от свечи зажигания наружу внутри камеры сгорания, когда поршень находится почти в верхней точке своего хода. Горящее топливо повышает температуру и, следовательно, давление в цилиндре.Давление одинаково воздействует на все поверхности камеры сгорания, цилиндра и поршня, но поскольку двигаться могут только поршни, именно здесь и выполняется работа. Горячие газы давят на поршень, заставляя коленчатый вал вращаться. | |
| 4. Такт выпуска : В нижней части рабочего такта выпускной клапан открывается, и последующее движение поршня вверх (в первую очередь благодаря остаточному давлению в горячем выхлопном газе) толкает выхлопной газ. в выхлопную систему.Выпускной клапан закрывается в верхней части такта выпуска. |
* — не штрих, но тем не менее очень важная часть процесса!
и они повторяются бесконечно для каждого цилиндра, пока двигатель работает.
Обратите внимание, что поршень производит усилие только на один из четырех ходов. Что заставляет коленчатый вал совершать три других хода? Есть два ответа:
- Другие цилиндры (если у двигателя больше одного цилиндра) находятся в рабочем ходе.Рабочие такты для разных цилиндров смещены, так что, например, в 4-цилиндровом двигателе все четыре такта выполняются одновременно, но каждый для разных цилиндров.
- Двигатель имеет маховик , который накапливает некоторую энергию от рабочего хода в виде углового момента, и он используется для поддержания вращения двигателя в течение остальных трех тактов.
Прежде чем читать дальше, вам следует ознакомиться с глоссарием основных терминов настройки в конце этого документа.Вы также можете щелкнуть подчеркнутые термины в этом документе, чтобы перейти к определению этого термина.
В верхней части цилиндра находится камера сгорания с впускным и выпускным клапанами. Есть один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов (наиболее распространенные комбинации — это один впускной и один выпускной клапан или два впускных и два выпускных клапана — четырехклапанный двигатель — часто называемый 16-клапанным двигателем на 4-х цилиндровый, из-за общего количества клапанов). Клапаны открываются и закрываются в точной координации (через распределительный вал и «клапанный механизм») с поршнем, позволяя втягивать топливно-воздушную смесь в цилиндр и удалять отработавшие выхлопные газы.
На распредвале есть выступы. У них есть приподнятые области, которые открывают клапаны при повороте в нужное положение. Поскольку мы хотим, чтобы заслонки открывались один раз за 4-тактный цикл (то есть два оборота). Неудивительно, что впускной (е) клапан (ы) открыт (ы) на такте впуска, а выпускной (ые) клапан (ы) открыт (ы) на такте выпуска. Клапаны закрываются на тактах сжатия и мощности.
На каждом выступе каждого кулачка есть по одной «шишке», поэтому мы хотим, чтобы кулачок вращался ровно на 1/2 скорости коленчатого вала (что приведет к тому, что клапаны будут открываться каждые два оборота коленчатого вала).Делаем это с помощью шестеренок. Шестерня на кулачке имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на кривошипе, а кулачок перемещается на 1/2 скорости. Шестерни могут зацепляться напрямую или могут быть связаны цепью или ремнем. Все это нормально, важно то, что кулачок имеет вдвое больше зубцов, поэтому он вращается вдвое медленнее.
Точная синхронизация открытия и закрытия клапана и подъема является довольно технической. Это действительно имеет большое влияние на КПД двигателя и выходную мощность, но обсуждение фаз газораспределения выходит за рамки этой статьи.
Количество воздуха, поступающего в двигатель, в первую очередь определяется дроссельной заслонкой (а также любыми ограничениями, основанными на конструкции порта и клапана, фазе кулачка и т. Д.). Дроссель можно открывать от 0% до 100%. Более крупные отверстия означают, что в двигатель поступает больше воздуха, и двигатель выдает большую мощность. Топливо должно быть в узком диапазоне пропорционально воздуху. Точное соотношение варьируется. Химически правильное соотношение называется «стехиометрическим». Больше топлива «богатое», меньшее — «бедное».Стехиометрические смеси составляют около 14,7: 1 для бензина (по массе).
Октан, самая «репрезентативная молекула» в бензине, горит как: C 8 H 18 + 12,5 O 2 → 8 CO 2 + 9 H 2 O C 8 H 18 — формула для октана. Кислород (O 2 ) потребляется из всасываемого воздуха. Азот (N 2 ) также присутствует в атмосферном воздухе, но в идеале не участвует в каких-либо реакциях (достаточно инертен при низких температурах).Обратите внимание, что продуктами сгорания являются углекислый газ (CO 2 ) и вода (H 2 O), если горение «идеальное». Также обратите внимание, что есть одинаковое количество атомов каждого типа на каждой стороне химического уравнения: 8 атомов углерода, 18 атомов водорода, 25 атомов кислорода с каждой стороны, так что уравнение правильно «сбалансировано». На практике бензин премиум-класса в среднем имеет соотношение 8 атомов углерода к 15,4 атома водорода (и исторически очень мало других атомов). Более высокое соотношение углерода происходит из-за разветвлений, двойных связей и колец, которые позволяют использовать меньшее количество атомов водорода на атомы углерода.Это означает, что бензин будет гореть немного лучше, чем с чистым октановым числом. Сильно упрощенный химический анализ для идеального сгорания бензина / воздуха ( отношение топлива к воздуху, необходимое для идеального сгорания, известно как стехиометрическое — произносится как «stow-eék-kee-o-metric» ): C 8 H 15,4 + 11,85 O 2 → 8 CO 2 + 7,7 H 2 O Обратите внимание, что не существует такой вещи, как C 8 H 15.4 , но вы можете рассматривать его как среднее значение различных углеводородов, таких как 65% C 8 H 14 + 35% C 8 H 18 , или ряд комбинаций, которые приводят к образованию углерода Соотношение: водород 8: 15.4. Кроме того, приведенные выше коэффициенты представляют собой отношения количества молекул. Если вы хотите получить « правильное » химическое уравнение с точки зрения молекул, умножьте коэффициенты на 20 (т.е. 11,85 × 20 = 237 , 8 × 20 = 160 , 7.7 × 20 = 154 и т. Д.). Отношение 11,85: 1 молекул кислорода к молекулам бензина — это соотношение их количества, а не их массы. Чтобы получить массовый AFR, нам нужно рассчитать, сколько весит каждая молекула. Углерод (C) имеет атомную массу 12,01 дальтон ( — единица атомной массы ), кислород (O) — 16,00, а водород (H) — 1,008. Для традиционной смеси углеводородов в бензине ( без всех современных присадок и оксигенатов ) средняя молекулярная масса составляет: 8 × 12.01 + 15,4 × 1,008 = 111,6 дальтон(Современный «реформулированный» бензин ближе к 108 дальтонам, с соотношением углерод: водород 7,75: 14,8. Результат тот же стех. AFR.) Масса молекулы кислорода (O 2 ) составляет: 2 × 16,00 = 32,00 дальтон Таким образом, массовое соотношение O 2 : бензин равно 11,85 × 32,00 ÷ 111,6 = 3,40: 1 Это правильное соотношение масс кислорода к бензину .Однако двигатель не дышит чистым кислородом, он дышит воздухом. Сухой воздух содержит только 20,95% кислорода (O 2 ) по объему и 78,08% азота (N 2 ). Поскольку азот имеет атомную массу 14,01, а воздух содержит ~ 1% аргона (39,95) и других следовых газов, воздух, таким образом, имеет вид:
Массовый процент кислорода в сухом воздухе выше, чем объемный процент, потому что молекула кислорода тяжелее, чем молекулы азота и т. Д. Для данного объема (или количества молекул). Следовательно, стехиометрическое соотношение масс воздуха к бензину составляет: Для «несовершенного сгорания» бензина см .: Тюнинг и выбросы. Обратите внимание, что мы не учли от 1% до 4% воздуха, который представляет собой водяной пар около уровня земли (в зависимости от местной погоды), и это важный фактор при «точной настройке» двигателей с очень высокой удельной мощностью. Кроме того, разные составы бензина имеют разную стеху. соотношениях, особенно если они представляют собой «кислородсодержащие смеси» (смешанные с молекулами, содержащими кислород, такими как спирты). Другие виды топлива имеют другие стехиометрические соотношения:
Вот калькулятор для определения стехиометрического AFR для различных видов топлива на основе углерода ( формы C α H β O δ N γ ): |
Однако стехиометрическое соотношение воздух / топливо не обязательно является оптимальной целью для достижения максимальной мощности или экономии.Для достижения максимальной мощности вам нужно будет разбогатеть, для максимальной экономии вам нужно будет использовать стейч:
Подробнее об этом ниже.
Spark Advance
Опережение относится к точному положению коленчатого вала, при котором зажигание инициируется искрой от свечи зажигания. Он всегда относится к положению коленчатого вала в градусах (, обозначение градусов — °, то же, что и температура ). Поскольку в обороте коленчатого вала 360 ° (или любой полный круг), один такт впуска, который занимает ½ оборота, равен 180 °.Обычно продвижение определяется как «до верхней мертвой точки» (BTDC). Это означает, что коленчатый вал должен повернуться на количество градусов, чтобы достичь самой вершины его хода от точки искры.
Искра перед ВМТ необходима, потому что топливо и воздух сгорают за несколько миллисекунд. Типичные значения варьируются от 5 градусов до ВМТ на холостом ходу до 35 градусов при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) и, возможно, даже выше в крейсерских условиях. Фронт пламени движется со скоростью около 50 миль в час (~ 73 фута в секунду или ~ 880 дюймов в секунду) при высоком давлении в цилиндре и соответствующих AFR.Поршни могут пройти значительное расстояние за время, необходимое для сгорания топлива от свечи зажигания до самых удаленных частей цилиндра. Например, при скорости 880 дюймов в секунду и диаметре отверстия 3,5 дюйма, если искра была расположена в центре, горение заняло бы 1,75 / 880 = 2,0 миллисекунды.
Если горение занимает 2 миллисекунды для достижения максимального давления, то при 3000 об / мин поршень и кривошип за это время повернутся на 36 °. Существует оптимальная точка ( p eak p ressure p osition — ppp ) в движении поршня, когда мы хотим, чтобы горящие газы достигли своего пикового давления (обычно около 17 ° ADTC), поэтому нам необходимо начните прожиг рано, чтобы получить максимальное давление там, где мы хотим (в данном случае 36 ° -17 ° = 19 ° до ВМТ).
При большем диаметре отверстия и расположенной не по центру свече зажигания (типично для двухклапанных двигателей) требуется большее продвижение. Например, на отверстии диаметром 4,00 дюйма со свечой зажигания 1,3 дюйма с одной стороны (и 2,7 дюйма с другой) время горения увеличивается до: 2,7 / 880 = 3,1 миллисекунды. За это время поршень / кривошип перемещается примерно 55 & deg. Таким образом, при тех же условиях, что и выше, время необходимо увеличить до: 55 ° -17 ° = 38 ° BTDC!
Опережение по времени невелико на низких оборотах двигателя, потому что поршень движется медленно, и топливо успевает сгореть около ВМТ.На более высоких скоростях время нужно опережать. В какой-то момент (обычно около 3000 об / мин) турбулентность сгорания обеспечивает быстрое горение, и дальнейшее продвижение не требуется. Детали того, как на оптимальное опережение зажигания влияют различные факторы, могут заполнить большой объем, и включают соответствующие темы, такие как размер отверстия и форма камеры, завихрение и перемешивание смеси и множество других вещей …
Однако слишком много продвижения — нехорошо. Пиковое давление достигается слишком рано, и в результате может происходить то, что горение не проходит плавно через камеру сгорания, а вместо этого топливо и воздух в самых дальних областях камеры самопроизвольно воспламеняются из-за давления и лучистого тепла в камере ( это называется «детонация» и может быть очень разрушительной).
Так же, настройки искры и топлива взаимодействуют с . То есть количество топлива влияет на оптимальные сроки, и наоборот. Вот график, показывающий взаимосвязь для одного типичного бензинового двигателя:
В дополнение к правильному времени, сама искра должна иметь достаточное напряжение, чтобы проскочить зазор свечи зажигания, и иметь достаточно энергии, чтобы поддерживать искру достаточно долго, чтобы начать горение. Дополнительную информацию об этом можно найти здесь: www.megamanual.com/seq/coils.htm#gap.
Крутящий момент и мощность
Сила поршня (ов) на коленчатый вал (через шатун) становится вращающей силой, называемой « крутящий момент », и измеряется в фут-фунтах. Работа выполняется, когда сила прилагается на расстоянии (, измеряется в фунт-футах, ), например, подъем на 100 фунтов 330 футов. Мощность — это скорость выполнения работы ( подъем 100 фунтов 330 футов за 60 секунд, например ).
Скорость, с которой двигатель может создавать крутящий момент, зависит от числа оборотов в минуту и называется « лошадиных сил, л.с.» (л.с.). В частности, мощность в лошадиных силах определяется как способность выполнять работу 33000 фунтов · фут за одну минуту (например, 1 лошадиная сила может поднять 330 фунтов 100 футов за минуту, или 33 фунта 1000 футов за одну минуту, или 1000 фунтов 33 футов в минуту). одна минута и т. д.).
Для вращающегося коленчатого вала двигателя крутящий момент сообщает нам силу в радиусе 1 фута. За один оборот эта сила будет приложена по окружности 1 футового круга, поэтому сила F = крутящий момент ÷ r , на расстоянии D = 2π r , где r = 1 (, но обратите внимание, что r в обоих уравнениях компенсируют друг друга, когда мы вычисляем выполненную работу: W = F × D ).
В результате работа (W), совершаемая за один оборот, равна 2π × крутящий момент.Эта работа выполняется раз в минуту. Итак, функциональное соотношение для лошадиных сил следующее: