Автореферат (1024782), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Саратов) при участии автора диссертации. Созданы различные варианты таких систем для ряда тепловозных дизелей.Показано, что наиболее перспективной является электронная система с импульсным индивидуальным управлением с помощью клапанов, установленных в магистралях высокого давления. Для российских тепловозных дизелей целесообразны разделенные системы топливоподачи с электронноуправляемым клапаном, установленным в надплунжерной полости топливного насоса высокого давления (ТНВД). Применение таких систем позволяет с минимальными конструктивными изменениями адаптировать системыэлектронного управления топливоподачей к современным дизелям.
Длятепловозного дизеля типа Д50 (6 ЧН 31,8/33) ОАО «Пензадизельмаш» разработаны электроуправляемые насосы 4ЭТН.03 с электрогидравлическимиклапанами (Рис. 1) системы типа ЭСУВТ.01.Рис. 1. Конструктивная схематопливного насоса высокогодавления с электромагнитнымклапаном управления подачейтоплива: 1 - линия низкогодавления ТНВД; 2 - клапан; 3- кромка клапана; 4 - штуцерТНВД; 5 - возвратная пружина; 6 - якорь; 7 - электромагнит; 8 - надплунжерная полостьРазработана уточненная методика расчета процесса топливоподачи дизеля, базирующаяся на использовании ПК ВПРЫСК, созданного в МГТУим.
Н.Э.Баумана профессором JI.B. Греховым. Методика описывает одномерное нестационарное теплоизолированное движения вязкой сжимаемойжидкости в трубопроводах высокого давления и позволяет оценить особенности этого процесса в дизелях, оснащенных системами электронногоуправления топливоподачей.Для оценки влияния параметров штатной (гидромеханической) и опытной (электронно-управляемой) топливной аппаратуры (ТА) на топливоподачу были проведены моделирование и оптимизация процесса топливоподачи в ПК ВПРЫСК.
Расчёты произведены для номинального режима работы при частоте вращения кулачкового вала ТНВД итн=375 мин"1 и цикловойподаче топлива gu=l,54 г. Объектом исследования являлась электронная7САУ топливоподачей типа ЭСУВТ.01, которой оснащён дизель типа Д50 всоставе дизель-генераторной установки 1-11/(1'4/1.При расчетах в качестве одного из основных параметров, характеризующих качество процессов впрыскивания и распыливания топлива выбраномаксимальное давление впрыскивания /•*,>.,,р ,го,ч.
На Рис. 2 приведены графикидавления впрыскивания для штатной системы и для системы типаЭСУВТ.01. Эти данные свидетельствуют о том, что при всех прочих равныхпараметрах двух ТА, при использовании системы ЭСУВТ.01 сразу получензначительный прирост давления впрыскивания (от 92,5 до 116,4 МПа). Приэтом средний диаметр капель по Заутеру уменьшился с 25,9 до 23,2 мкм ибыли исключены подвпрыскивания топлива.Р впр. Ml laУгол поворота кулачкового вала, градРис. 2. Характеристика давления впрыскивания топлива по углу поворотавала ТНВД для штатной системы без электронного управления {а) и системы типа ЭСУВТ.01 (/?)Исследовано влияние ряда конструктивных параметров системыЭСУВТ.01 на показатели впрыскивания и распыливания топлива.
Средиэтих параметров - диаметр электро-управляемого клапана /)кл, его максимальный ход Якл, параметры нагнетательного трубопровода (длина Ltr идиаметр I),,). Наибольший влияние на максимальное давление впрыскивания Рвпр.тах и средний диаметр капель по Заутеру />,2 оказывает внутреннийдиаметр трубопроводаа также выбор оптимального момента начала закрытия клапана, т.е. выбор участка профиля кулачка, на котором происходит топливоподача.
При расчетах был проведен поиск оптимального момента начала закрытия электроуправляемого клапана системы типаЭСУВТ.01 (оптимального участка профиля кулачка, на котором происходитвпрыск) для заданного номинального режима. Для номинального режимаоптимальный угол начала закрытия клапана оказался равным 21,6 град, поворот коленчатого вала до верхней мертвой точки (п. к.в. до ВМТ). На за8ключительном этапе расчетов были получены зависимости времени открытия дозирующего клапана и геометрической продолжительности подачи отчастоты вращения кулачкового вала ТНВД и требуемой цикловой подачи(Рис. 3). Показано, что с изменением этих параметров продолжительностьоткрытия клапана изменяется от т—1,40 мс при пт 375 мин'1 и g4=0,15 г дох=11,38 мс при п П{ 150 мин'1 и gu= 1,5 г.х, мсРис.
3. Зависимость продолжительности открытиядозирующего клапана т отчастоты вращения кулачкового вала ТНВД 77ш итребуемой массовой цикловой подачи топлива g4В третьей главе проведены расчетные исследования рабочего процессатепловозного дизеля с электронным управлением топливоподачей. Разработана методика проведения расчетных исследований рабочего процесса дизеля со штатной и опытной системами топливоподачи, базирующаяся наиспользовании ПК ДИЗЕЛЬ-РК, созданного в МГТУ им.
Н.Э.Баумана профессором А.С. Кулешовым. В основе этого ПК лежит расчетный метод,предложенный профессором Н.Ф. Разлейцевым. РК-модель учитывает особенности характеристики впрыска, включая многофазный впрыск, мелкостьраспыливания топлива, ориентацию струй в объеме камеры сгорания, динамику развития топливных струй, взаимодействие струй с воздушнымвихрем и стенками.С использованием ПК ДИЗЕЛЬ-РК проведены расчетные исследованиярабочего процесса дизеля Д50 с целью оценки влияния закона подачи, формируемого системой топливоподачи с электронной САУ, на показателитопливной экономичности и токсичности ОГ. В качестве исследуемого фактора влияния штатной и опытной систем топливоподачи на рабочий процесс принято изменение закона подачи топлива и характеристики давлениявпрыскивания при переходе от штатной системы с гидромеханической САУк опытной системе с электронной САУ типа ЭСУВТ.01.При расчете рабочего процесса дизеля со штатной и опытной системамитопливоподачи использованы характеристики подачи топлива (законы подачи), полученные при расчетных исследованиях с использованием ПКВПРЫСК.
Эти законы подачи топлива, соответствующие номинальномурежиму дизеля Д50 с частотой вращения коленчатого вала /1=750 мин'1 ицикловой подачей g4=l,54 г, представлены на Рис. 4.Результаты расчетов показателей рабочего процесса тепловозного дизеля Д-50 со штатной и опытной системами топливоподачи на номинальном9режиме сведены в Таблицы 1 и 2. Установка опытной системы топливоподачи позволила заметно улучшить показатели распыливания топлива и смесеобразования на номинальном режиме.
Замена штатной ТА на опытную сэлектронным управлением топливоподачей типа ЭСУВТ.01 позволила также сократить продолжительность топливоподачи с 31,2 до 29,9 град, п.к.в.,увеличить максимальное давление впрыскивания - от 924,8 до 1163,7 бара,уменьшить средний диаметр капель по Заутеру - с 25,89 до 23,23 мкм. Приэтом мощностные показатели дизеля со штатной и опытной ТА оказалисьпримерно одинаковыми - его эффективная мощность Ne была равна соответственно 880,2 и 882,4 кВт.
При этом эффективные показатели дизеля сопытной системой топливоподачи улучшились по сравнению с дизелем соштатной системой топливоподачи - удельный эффективный расход топливаge снизился с 205,1 до 203,9 г/(кВт ч), а эффективный КПД дизеля це возросс 0,413 до 0,415 соответственно.Угол поворота коленвала после начала впрыска, [град]аУгол поворота коленвала после начала впрыска, [град]бРис. 4. Закон подачи топлива, формируемый штатной (а) и опытной системой топливоподачи типа ЭСУВТ.01 (б) дизеля типа Д5010Таблица 1.Показатели рабочего процесса дизеля Д50 со штатной и опытнойсистемами топливоподачи на номинальном режиме с частотой вращения_____________ я=750 мин-1 и цикловой подачей #ц=1,54 г_____________Тип си Продолжи МаксиСредний УОВТ (угол КоэфЭффекстемытельность мальноедиаметрфициент тивнаяначалатопливо топливо давление капель по подъема иг избытка мощностьподачиподачи,впрыска, Заутеру, лы форсун воздуха двигатемкмля, кВтград.барки), град.Штатная31,2924,825,8915,8880,22,0Опытная29,91163,723,2316,7882,42,0Таблица 2.Показатели рабочего процесса дизеля Д50 со штатной и опытнойсистемами топливоподачи на номинальном режиме с частотой вращения_____________ я=750 мин'1 и цикловой подачей #ц=1,54 г_____________Тип системытопливоподачиУдельный эффективный расход топлива,г/(кВтч)ШтатнаяОпытная205,1203,9КонУдельЭф- Дымность Дымность ОГфек- ОГ (пока (приведенный центра ный мастивзателькоэффициентция оксовыйныйослабле ослабления све сидоввыбросКПДния све тового потока), азота в оксидов% по шкалеОГ, рртдвигатовогоазота,теляг/(кВтч)потока),Хартриджам"10,4130,46018,01301,015,420,4150,43517,01322,015,63При установке системы управления типа ЭСУВТ.01 дымность ОГ Кх(показатель ослабления светового потока) дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме, уменьшилась с 0,460 до 0,435 м'1 (приведенный коэффициент ослабления светового потока снизился при этом с 18 до 17% пошкале Хартридж).
Повышение эффективности процесса сгорания дизеля ссистемой управления типа ЭСУВТ.01 привело к небольшому росту содержания в ОГ оксидов азота Cnox на номинальном режиме. Так, при заменештатной системы топливоподачи на опытную систему концентрация оксидов азота в ОГ дизеля Cnox увеличилась с 1301 до 1322 ррт. В результатеудельный массовый выброс оксидов азота на этом режиме (отнесенный кединице вырабатываемой мощности) eNox возрос с 15,42 до 15,63 г/(кВт ч).Однако такой рост эмиссии с ОГ оксидов азота легко компенсируется приоптимизации значений УОВТ.В целом полученные данные подтверждают улучшение показателейраспыливания топлива, смесеобразования и сгорания дизеля Д50 при установке системы ЭСУВТ.01 за счет трансформации закона подачи топлива иувеличения давления впрыскивания. Однако улучшение показателей топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ, обусловленное этими11факторами, не очень значительное.
В частности, при переходе от закона подачи штатной системы к закону топливоподачи опытной системы удельныйэффективный расход топлива ge на номинальном режиме снизился с 205,1до 203,9 г/(кВт ч), т.е. примерно на 0,6%. Более значимым фактором является возможность реализации оптимизированных законов управленияУОВТ, которую обеспечивает система ЭСУВТ.01.Четвертая глава посвящена расчетным исследованиям разработанныхэлектронных САУ топливоподачей. Одной из важнейших статических характеристик топливоподачи является внешняя скоростная характеристика,ограничивающая максимально возможную подачу топлива в широком диапазоне скоростных режимов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
