Сравнительные расчетно-теоретические исследования распылителей различных конструкций при повышенных давлениях впрыска топлива - Реферат

Сравнительные расчетно-теоретические исследования распылителей различных конструкций при повышенных давлениях впрыска топливаДля сохранения и повышения ресурса распылителя и его прецизионных сопряжений требуются новые методы достоверной оценки изнашивания их элементов и сравнительного ресурса, а также новые технические решения по совершенствованию конструкции сопряжений распылителей. Повышение ресурса прецизионных сопряжений распылителя форсунки дизеля предполагает использование полной информации об уровне и характере нагружения его элементов, в то время, как получение достоверных данных предусматривает детальное изучение и учет граничных условий - характеристик различных нагрузок, возникающих при работе распылителя в составе топливной аппаратуры. Указанный метод обеспечивают достоверную оценку уровня тепловой и механической нагруженности элементов распылителя, работающего в условиях повышенных (до 250…300 МПА) давлений в системе топливоподачи с электронным управлением (Common Rail), и позволяют выявить эффективность различных технических решений и способов повышения ресурса распылителя. 2-а), опыт их эксплуатации при давлениях впрыска топлива, превышающих 80…90 МПА пока отсутствует, однако, анализ конструкции распылителей такого типа свидетельствует о наличии резервов в его совершенствовании за счет изменения геометрических параметров иглы и корпуса и использования элементов локального охлаждения. Следует отметить, что рассматриваемые типы распылителей характеризуются высокими механическими, температурными, монтажными деформациями и повышенным износом, который вызван нарушением соосности иглы и отверстия в корпусе и, в результате, появлением неуравновешенной радиальной силы давления топлива, обуславливающей неустойчивое положение иглы распылителя.Величины давлений топлива и газовой среды, рассматриваемые в качестве граничных условий механического нагружения распылителя, использованы для приложения граничных условий при оценке напряженно-деформированного состояния распылителя и его прецизионных сопряжений. 3-б) представлены условиями заделки моделей, определяющими положение распылителя относительно корпуса топливной форсунки, величинами давлений топлива в каналах и полостях, давлением газовой среды со стороны камеры сгорания дизеля и уровнем механического нагружения, обусловливающим монтажные деформации корпуса распылителя при его сборке с корпусом форсунки. а) б) Многочисленные экспериментальные данные [5, 6] свидетельствуют о несущественном изменении температуры распылителя в течение рабочего цикла при установившемся режиме работы дизеля и колебательном характере изменения температуры в поверхностных слоях материала. В отличие от корпуса распылителя, распределение температур иглы имеет нерегулярный характер и отличается наличием области минимальной температуры, составляющей примерно 100…105 °С в центральной части, и повышением температуры к периферии, как в направлении запирающего сопряжения, так и в направлении цилиндрического направляющего сопряжения распылителя. Температуры в области запирающего прецизионного сопряжения находятся в пределах в 190…205 °С, а уровень температур в области цилиндрического направляющего сопряжения, составляет 115…125 °С, что имеет удовлетворительное согласование с имеющимися в литературе результатами термометрирования корпуса распылителя и не превышает предельных температур в указанных областях по границам коксуемости топлива и термическим деформациям корпуса распылителя.Сравнительная оценка уровня нагруженности элементов распылителя опытной конструкции выполнена на основе результатов, полученных при анализе распределения температур и эквивалентных напряжений в распылителе с удлиненной конструкцией иглы и корпуса. Распределение температур в корпусах распылителей исследуемых конструкций характеризуется как послойное, со значением максимальной температуры в области носка распылителя на уровне 225…230 °С. В области направляющего прецизионного сопряжения, уровень температуры достигает 115…125 °С для опытного распылителя и 110…120 °С для распылителя с удлиненной конструкцией иглы и корпуса, а в области конического уплотняющего сопряжения, уровень тепловой нагруженности исследуемых распылителей примерно равный, и характеризующийся абсолютным значением температур, примерно, в 205…215 °С. Таким образом, обе исследуемые конструкции в целом демонстрируют идентичный уровень тепловой нагруженности, однако, применительно к распылителю опытной конструкции, имеется резерв по дальнейшей модернизации конструкции корпуса в направлении снижения его наружного диаметра, и, как следствие, уменьшения теплового потока в распылитель от рабочих газов в камере сгорания дизеля. Таким образом, уровень эквивалентных напряжений направляющем прецизионном сопряжении и, особенно, в области уплотняющего прецизионного сопряжения свидетельствует о более высокой механической нагруженности распылителя с удлиненной конструкцией иглы и корпуса.