раздел 2
методика выбора параметров системы
питания одноцилиндрового
двухтактного двигателя с непосредственным впрыскиванием топлива
2.1. Требования, предъявляемые к системе питания
одноцилиндровых двухтактных двигателей
Характеристики топливной аппаратуры определяют в значительной мере
экономичность, мощность, экологические показатели, а также надежность и
долговечность двигателя. Они зависят, в основном, от особенностей организации
рабочих процессов в элементах системы топливоподачи. К основным требованиям,
предъявляемым к топливной аппаратуре одно- цилиндровых двигателей с
непосредственным впрыскиванием и искровым зажиганием следует отнести
следующее:
высокая поцикловая стабильность характеристик топливоподачи, а, соответственно,
и высокая стабильность рабочих процессов двигателя в широком диапазоне
скоростных и нагрузочных режимов, так как перспективный двигатель должен иметь
возможно большую область применения. Для большинства средств малой механизации
достаточно обеспечить высокую стабильность работы двигателя в относительно
узком диапазоне скоростных (n = 1000ј3000 мин–1) режимов. При использовании
двигателя для мототехники, минитракторов и других маломощных транспортных
средств частота вращения на скоростных режимах работы может составлять от 1000
до 6000 мин–1 коленчатого вала двигателя (1000ј6000 циклов/мин). Со столь
высоким уровнем частоты рабочих циклов и высокой поцикловой стабильностью
характеристики топливоподачи до настоящего времени топливная аппаратура не
выпускалась.
Увеличение цикловой подачи на режимах пуска в 1,5ј2 раза, по сравнению с
цикловой подачей на режимах номинальной мощности, для обеспечения надежного
пуска двигателя при отрицательных температурах окружающей среды. В дизелях,
исходя из опыта практической эксплуатации, надежность запуска при пониженных
температурах окружающей среды обеспечивается увеличением цикловой подачи при
пуске в 1,5ј2 раза [31].
Возможность надежной работы топливной аппаратуры при частоте вращения
кулачкового вала до 6000 мин–1 и температуре окружающей среды от –40 до +40 °С.
При работе двигателя корпус топливного насоса будет нагреваться, и в топливе
будут образовываться паровые пробки, что неизбежно приведет к нарушению
поцикловой стабильности характеристик топливоподачи. Чтобы избежать образования
паровых пробок секция низкого давления должна обеспечивать избыточные давления
и расход топлива, необходимые для поддержания температуры деталей топливного
насоса не выше 50ј60 °С. По данным эксплуатации автомобильного варианта
топливного насоса с манжетным уплотнением плунжера (4 секции) надежная работа
секций высокого давления возможна при избыточном давлении в полости наполнения,
равном 0,07ј0,1 МПа, и расходе топлива 1 л/мин. Суммарный расход,
обеспечиваемый подкачивающим насосом, превышает часовой расход топлива на
режиме максимальной мощности в 2,3 раза.
Для подкачивающих насосов дизельных двигателей эта величина принимается в
пределах 2,2ј5 [32]. Учитывая повышенную теплонапряженность двухтактного
двигателя, по сравнению с четырехтактным, и, как следствие, больший нагрев
корпуса топливного насоса, а также более чем в 2 раза большую частоту вращения
кулачкового вала, производительность подкачивающего насоса должна быть не менее
чем в 3 раза выше часового расхода топлива через двигатель.
Объемный КПД подкачивающего насоса при максимальной частоте вращения
кулачкового вала желательно иметь не ниже 50 %. По данным литературных
источников [31] подкачивающие насосы дизелей при максимальной частоте вращения
кулачкового вала (до 1500 мин–1) имеют объемный КПД порядка 50 % при разрежении
на всасывании 0,012 МПа.
Продолжительность процесса впрыска на номинальном режиме должна быть несколько
меньше, чем в четырехтактном двигателе с непосредственным впрыскиванием.
Поскольку в двухтактном двигателе с непосредственным впрыскиванием топлива
впрыск осуществляется на такте сжатия после закрытия выпускных окон (65ј85
град. ПКВ после НМТ) для исключения потери топлива с продувочным воздухом, на
действительный процесс сжатия приходится 105ј110 град. ПКВ. По
экспериментальным данным для четырехтактного двигателя при непосредственном
впрыскивании бензина достаточно качественное смесеобразование и расслоение
заряда возможны при продолжительности процессов смесеобразования не менее 60ј80
град. ПКВ, т.е. продолжительность впрыска не должна превышать 30 град. ПКВ.
Величина давления впрыска должна обеспечить необходимую дисперсность распыла
топлива и дальнобойность факела. При непосредственном впрыскивании качество
процесса смесеобразования и глубина расслоения заряда определяется скоростью и
размером частиц впрыскиваемого топлива, параметрами факела и его расположением
в надпоршневой полости. При слишком высоком давлении впрыска можно получить
мелкодисперсный распыл топлива, однако, скорость капель топлива будет настолько
велика, что практически полностью исключит объемное смесеобразование. Основная
часть топлива осядет на стенках рабочей полости, что затруднит достижение
необходимой степени расслоения заряда. Высокие значения давлений увеличивают
также нагрузку на детали топливного насоса, что сокращает срок ее службы, а это
немаловажно для двухтактного малоразмерного двигателя.
Для одноцилиндровых малоразмерных двигателей с непосредственным впрыскиванием
топлива в камеру сгорания достаточна величина давления впрыскивания (если
исходить из экспериментальных данных для четырехтактного двигателя) на
номинальном режиме в пределах 5ј10 МПа. Для каждого конкретного двигателя эта
величина максимального давления
- Київ+380960830922