Определение основных размеров топливного насоса высокого давления и форсунок

Расчет топливоподачи дизеля сводится к определению диаметра и хода плунжера топливного насоса, а также диаметра отверстия распылителя форсунки.

При известном часовом расходе (кг/ч) цикловая подача топ­лива (г/цикл) [10] будет выглядеть так:

(150)

где — номинальная частота вращения, об/мин. Объемная цикловая подача топлива (мм³/цикл)

(151)

где — плотность топлива,

Продолжительность впрыска топлива, выраженная в единицах времени (с), может быть рассчитана по формуле

(152)

где — продолжительность впрыска, °.

Величина определяется или назначается в соответствии с условием обеспечения высокой экономичности дизелей, работаю­щих на номинальном режиме, и не превышает 10 — 30° угла поворота коленчатого вала. При объемном способе смесеобразова­ния ее принимают в пределах 10 — 20, пленочном — 15 — 25°.

При определении продолжительности впрыска следует учиты­вать, что действительная продолжительность подачи топлива зависит от давления в топливной системе и частоты вращения коленчатого вала. Она превышает геометрическую величину в 1,25—1,7 раза.

После определения продолжительности впрыска находят сред­нюю скорость подачи, или средний расход топлива:

(Г53)

Скорость подачи топлива в цилиндр во время впрыска не ос­тается постоянной. Отношение максимальной скорости подачи к средней оценивается коэффициентом равным 1,2—1,5.

Диаметр плунжера насосной секции можно определить из вы­ражения [16]

(154)

где — частота вращения кулачкового вала насоса, об/мин;

— коэффициент подачи, учитывающий сжимаемость топлива, степень наполнения плунжерной пары и ее техническое состояние; для топливных систем автотракторных дизелей он состав­ляет 0,6 — 0,95 [16]; — скорость плунжера, для нефорси­рованных двигателей она равна 700.— 2 000, для форсирован­ных — 3 000 — 3 200 мм/с.

Расчетный активный ход плунжера находят из соотношения

(155)

Площадь сечения плунжера

(156)

Для подачи количества топлива, необходимого при перегрузке двигателя, и сохранения номинальной мощности двигателя при некотором износе топливной аппаратуры в конструкции насоса должна быть предусмотрена возможность увеличения активного хода плунжера по сравнению с расчетным на 30 — 40 %. С целью надежного пуска дизелей при низкой температуре окружающего воздуха предусматривают увеличение активного хода h_{a д} плун­жера по сравнению с расчетным, т. е. = (2,3... 2,4)h_a. Полный ход увеличивают в 3 — 4 раза по сравнению с активным, т.е. [20].

Расчетные значения диаметра и хода плунжера необходимо скорректировать с учетом принятого типоразмерного ряда [20 ]: d™ — 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 16 мм; "пл — 6; 7; 8; 9; 10; 12; 16; 20 мм.

Уточненную среднюю скорость движения плунжера находят из выражения

(157)

По данным расчета подбирается необходимая модель насоса. Некоторые параметры стандартных топливных насосов представ­лены в прил. 11.

Суммарная площадь сечения сопловых отверстий форсунки определяется из выражения [16]

(158)

где — коэффициент расхода топлива ( равен 0,65 — 0,85); — средняя скорость истечения топлива через сопловые отверстия распылителей, м/с;

(159) где — давление впрыска топлива форсункой, МПа;

— среднее давление газа в цилиндре в период впрыски­вания, МПа;

(160)

где — давление в конце сгорания, определяемое по данным теплового расчета- дизеля;

(161)

где — величина давления конца сжатия.

Среднее значение скорости истечения топлива из сопла

форсунки, найденное из выражения (160), должно соответствовать 150 — 300 м/с.

Диаметр соплового отверстия распылителя форсунки

(162)

где — число сопловых отверстий в распылителе, принимаемое с учетом способа смесеобразования и типа камеры сгорания.

По прототипу двигателя необходимо выбрать тип форсунки, а полученный диаметр сопла сравнить с прототипом (прил. 12).