О ПРИЧИНАХ КОЛЕБАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОДКАЧКИ В ТОПЛИВНОМ НАСОСЕ ТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В литературе широко освещены вопросы процесса подачи топлива на линии высокого давления как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Но «особенно мало исследований по процессам, происходящим в наполнительно-отсечных магистралях» .

Ряд работ отражают теоретические стороны явлений на линии низкого давления. В статьях приводятся аналитические решения задач о вынужденных колебаниях давления подкачки, обосновывается выбор его необходимой величины. Общепризнано, что протекание всего процесса подачи топлива в значительной мере определяется давлением на участке наполнительной магистрали . В этой связи нами исследовалось давление подкачки топливного насоса типа КДМ двигателя Д-160 с объединенной наполнительно-отсечной магистралью.

На рис. 1 приведены осциллограммы процесса подачи топлива, где наряду с другими параметрами записано давление подкачки 8. Характер изменения кривой (по 1—8) давления идентичен через каждые 90° угла поворота кулачкового вала насоса, т. е. каждой секции соответствуют два больших всплеска волн давления.

Проанализируем протекание процесса по первой секции I. После впрыска во второй секции 2 наблюдается колебание давления подкачки у атмосферной линии. Затем следует увеличение давления и его спад до атмосферной линии. Средняя величина на этом участке превышает среднее давление подкачки на 15—20%. Продолжительность его существования в зависимости от нагрузочного и скоростного режима насоса по углу поворота кулачкового вала длится 25—60°. С увеличением скоростного режима увеличивается его максимальная величина, смещаясь в сторону запаздывания, а основание площади фигуры сужается. К моменту начала активного хода плунжера и в течение активного хода давление подкачки близко к нулю или имеет отрицательное значение.

Второй всплеск относится к давлению момента отсечки в данной секции. Продолжительность существования его сравнительно мала. Максимальное значение прямо пропорционально давлению в надплунжерной полости и достигает 8—12 ктс/см2.

На осциллограмме III показано изменение давления подкачки по углу поворота кулачкового вала насоса при отключенной второй секции 2. Припуск впрыска показан пунктиром. Из рисунка видно, что давление на рассматриваемом участке формируется в основном предшествующей секцией.

Следовательно, условия наполнения и все показатели процесса подачи топлива каждой последующей секции зависит от технического состояния и условий работы предыдущей секции.

На осциллограмме II отключены три секции — 3—4—2. Здесь отчетливо прослеживаются затухающие волны давления, сформированные «хлопком» — обратной отсечкой первой секции и изменением «активных» объемов.

Конструктивные особенности корпуса фильтра тонкой очистки топлива и самого насоса, наличие фильтрующих элементов, топ-ливопроводные каналы с их резкими изменениями сечений и направлений движения топлива способствуют сглаживанию пульсаций, исходящих от подкачивающей помпы.

Колебания давления топлива в наполнительной магистрали насоса, создаваемые шестеренчатой подкачивающей помпой, можно допустить сглаженными и по следующей причине.

Число зубьев ведущей и ведомой шестерен равно 10. Число оборотов ведущей шестерни помпы равно числу оборотов кулачкового вала насоса. В таком случае на осциллограмме при отключенных секциях (II) должны обнаруживаться десять одинаковых характерных пичков. На записях этого не видно. Следовательно, наше допущение практически правомерно.

Принято считать, что после того, как торец плунжера начнет открыватьвсасывающее окно, топливо из всасывающей магистрали поступает в полость плунжера и устраняется паровая пробка. Большую часть окружности поворота вала топливного насоса плунжер находится в покое. Давление в полости плунжера становится равным давлению во всасывающей магистрали, и насос может производить очередную подачу топлива .

Проведенный нами анализ показывает, что данное положение мало приемлемо для насосов типа КДМ. Во-первых, условия наполнения главным образом определяются не средним расчетным давлением подкачки, а характером изменения давления на рассмотренном участке.

Ориентировочные подсчеты показали, что для заполнения надплунжерной полости при давлении подкачки 0,9 кгс/см2 достаточно времени 19—45° по углу поворота кулачкового вала насоса в зависимости от режимов его работы. Согласно работе, время заполнения оценивается 0,06 секундами.

Во-вторых, за один оборот кулачкового вала (по числу секций) давление подкачки четыре раза оказывается ниже давления насыщенных паров топлива.

Известно, что местный разрыв потока с выделением и образованием паровой фазы вызывает неустойчивую работу топливного насоса.

При неустановившемся режиме названные отрицательные явления ведут к еще большему ухудшению показателей топливопо-дачи.

Выводы

1. Давление подкачки в наполнительной полости топливного насоса типа КДМ носит ярко выраженный колебательный характер. По определенной закономерности оно может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

2. При рекомендованном заводом-изготовителем среднем давлении подкачки (0,9—1,2 кгс/см2) существуют условия для образования паровых пробок и разрывов сплошности потока топлива.

3. Характер изменения давления подкачки идентичен по периодам, и повторность соответствует числу секций насоса.

4. Для данного типа топливного насоса при наполнении надплунжерной полости определяющим является давление перед началом активного хода плунжера. Среднее значение его на рассматриваемом участке на 15—20% больше установленного заводом.

5. Кривая давления на участке наполнения надплунжерной полости меняется как по характеру, так и по среднему значению в зависимости от режимов работы топливного насоса.

6. Источниками волн давления на участке наполнения надплунжерной полости являются напорное движение топлива от подкачивающей помпы, волна давления отсечки, наличие паровоздушных пробок в наполнительной магистрали и изменения «активных» объемов.