Диссертация (1024783), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В первую очередь это относится к фазам топливоподачи –началу и окончанию подачи. В отличие от серийной разработанная систематопливоподачи позволяет одновременно изменять момент и начала, иокончания подачи. При этом появляется возможность управлять началомтопливоподачи – параметром УОВТ – в зависимости не только отскоростногорежимаработыдизеля(чтоширокоприменяетсявбыстроходных дизелях), но и от нагрузки на дизель (подачи топлива), а такжеот ряда дополнительных параметров (температуры окружающего воздуха,свойств топлива и др.).Законы управления углом опережения впрыскивания топлива можногибко изменять в зависимости от условий эксплуатации дизеля.
Такоеуправление УОВТ позволяет заметно снизить выбросы с ОГ наиболеезначимого токсичного компонента – оксидов азота NOx. Основнойпроблемой снижения токсичности ОГ дизелей является одновременноеуменьшение выбросов NOx и твердых частиц (сажи). Это связано с тем, чтоэмиссии этих основных токсичных компонентов ОГ дизелей связаны междусобой гиперболической зависимостью: снижение выброса одного компонентаобычно сопровождается увеличением эмиссии другого. Эффективный способснижения эмиссии твердых частиц без увеличения выхода NOx –двухступенчатое (двухстадийное) впрыскивание топлива, которое можетбыть реализовано с применением разработанной системы топливоподачи.83Еще одним преимуществом разработанной системы топливоподачиявляетсявозможностьвлиятьнахарактеристикувпрыскиваниядляизменения наклона ее переднего и заднего фронтов.
Передний фронт этойхарактеристикипредопределяетжесткостьпроцессасгорания,характеризуемую такими параметрами, как период задержки воспламенения,скорость нарастания давления при сгорании, максимальное давлениесгорания. Наклон заднего фронта определяет быструю отсечку топлива. Приэтомпродолжительностьподачисуменьшающимисядавлениямивпрыскивания минимизируется, что обеспечивает снижение выбросовпродуктов неполного сгорания топлива, в первую очередь углеводородов исажи. В целом следует отметить, что в отличие от традиционной ТА вразработанной системе топливоподачи потери топлива в процессе подачиминимальны, впрыскивание начинается энергично, имеет место четкаяотсечка, способ регулирования не снижает давления впрыскивания,сохраняется возможность индивидуальной подачи топлива по цилиндрам.
Втакойаппаратуревперспективеможноосуществлятьдвухфазноевпрыскивание.В процессе отработки конструкции электроуправляемых клапановудалосьзначительноснизитьихтеплонапряженностьиувеличитьбыстродействие, что позволило уменьшить ток открытия до 15 А, а времяоткрытия сократить до значения менее 1 мс.
Такие параметры клапанапозволяют осуществлять двухфазную подачу топлива, улучшающую процесссмесеобразования и сгорания, что в итоге улучшает показатели топливнойэкономичности и токсичности ОГ. Осциллограммы двухфазной подачи,полученные на безмоторном стенде, приведены на Рис. 2.6.Одновременнопроведеныразработкаивнедрениеэлектрогидравлических управляемых клапанов в конструкцию блочногонасоса типа 4.432 производства Ногинского завода топливной аппаратуры,предназначенногодляавтотракторнойтехники.Вцеляхотработки84конструкции указанных клапанов и системы электронного управлениявыполнены испытания насоса в составе дизеля типа Д-240 (4Ч 11/12,5) настендеинститутаНаучно-исследовательскогодвигателей.Общийвидконструкторско-технологическогоблочногонасосасэлектро-гидравлическими управляемыми клапанами представлен на Рис.
2.7.Рис. 2.6. Осциллограммы двухфазной подачи топлива: τф1, φф1 – длительностьподачи управляющего сигнала на электроуправляемый клапан в 1-й фазе иугол поворота кулачкового вала за это время; τп, φп – длительность паузы иугол поворота кулачкового вала за это время; τф2, φф2 – длительность подачиуправляющего сигнала на электроуправляемый клапан во 2-й фазе и уголповорота кулачкового вала за это время; τ3, φ3 – длительность задержкивпрыска и угол поворота кулачкового вала за это время85Рис. 2.7. Общий видуправляемыми клапанамиРазработаныблочногоконструкциинасосасэлектрогидравлическимиэлектроуправляемыхнасосовдлятепловозных дизелей ЧН 26/26 со встроенными электрогидравлическимиклапанами, выполненных на базе столбиковых индивидуальных ТНВД (Рис.2.8). Макетный образец электрогидравлического клапана вместе с макетным86образцом системы испытан на одноцилиндровом отсеке в лаборатории ОАО«Коломенский завод».Рис.
2.8. Общий вид электроуправляемого насоса с электрогидравлическимклапаном, предназначенного для дизеля 12 ЧН 26/2687Для тепловозного дизеля Д50 (6 ЧН«Пензадизельмаш»разработана31,8/33) производства ОАОконструкцияиизготовленкомплектэлектроуправляемых насосов 4ЭТН.03 с электрогидравлическими клапанами(Рис. 2.9). Электрогидравлические клапаны управляются с использованиемсигналов от электронного блока. В состав системы электронного управленияс импульсной топливоподачей входят также комплект датчиков и комплектмонтажных изделий.Рис. 2.9. Общий вид электроуправляемого топливного насоса 4ЭТН.03 сэлектромагнитным клапаном управления подачей топлива: 1 – подводтоплива; 2 – отвод топлива; 3 – плунжер; 4 – пружина плунжера; 5 – линиянизкого давления ТНВД; 6 – клапан; 7 – кромка клапана; 8 – штуцер ТНВД; 9– возвратная пружина; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – надплунжернаяполость88Для систем электронного управления с импульсным управлениемэлектрогидравлическим клапаном тепловозных дизелей 12 ЧН 26/26 и Д50разработана система ЭСУВТ.01 (Рис.
2.10). Первоначально работу этойсистемы проверяли в составе дизеля типа 12 ЧН 26/26 на стендеэкспериментального кольца ВНИИЖТ.Система электронного управления ЭСУВТ.01 прошла испытания всоставе тепловозного дизеля Д50 на дизель-генераторном стенде ОАО«Пензадизельмаш». Получены следующие результаты, которые можносчитать преимуществами по сравнению с серийной системой топливоподачи:- расход топлива снизился на 3,5-17 % при частоте вращения коленчатоговала двигателя n=300-330 мин–1;- расход топлива уменьшился на 0,9 % при частоте вращения коленчатоговала двигателя n=400-480 мин–1;- снижение минимально-устойчивой частоты вращения вала дизеля до n=240мин-1 на нулевой позиции контроллера позволило снизить часовой расходтоплива на 34,3%, не ухудшая при этом показателей токсичности ОГ.- установка оптимальных УОВТ в зависимости от частоты вращенияколенчатого вала дизеля позволило снизить удельный расход топлива на 1,714,4% на всех позициях контроллера;- уровень воздушного шума, исходящего от двигателя, снижен на 1-11 дБ взависимости от точек местонахождения измерительного прибора.Установлено, что по сравнению с серийной системой топливоподачи, вкоторой режим холостого хода соответствует частоте вращения коленчатоговала двигателя n=300 мин–1, снижение частоты вращения холостого хода доn=250 мин–1 позволяет получить экономию топлива более 31 %, а снижениечастоты вращения холостого хода до n=220 мин–1 – до 37 %.
Исследуемыйдизель Д50 с электронной системой управления ЭСУВТ.01 удовлетворяеттребованиям ГОСТ Р 51249–99 по выбросам оксидов азота еNOx, монооксидауглерода еСО и несгоревших углеводородов еCHx.89Рис. 2.10. Структурная схема системы электронного управлениятопливоподачей ЭСУВТ.01: ДДМ – датчик давления масла; ДДЦ – датчикдавления в цилиндре; ДДТ1, ДДТ2 – датчики давления на входе и на выходеиз турбокомпрессора; ДНТГ – датчик напряжения тягового генератора; ДСН– датчик синхронизации; ДСП – датчик скорости поезда; ДТВ1–ДТВ2 –датчики температуры охлаждающей жидкости; ДТГ1…ДТГ4 – датчикитемпературы ОГ; ДТМ – датчик температуры масла; ДТО – датчиктемпературы окружающей среды; ДТТГ – датчик тока тягового генератора;ДЧД – датчик частоты вращения дизеля; ДЧТК – датчик частоты вращениятурбокомпрессора; ДЦИ – датчик цилиндровых импульсов; АБТ –аккумуляторная батарея тепловоза; БИТ – блок измерения температуры;БУТК – блок управления турбокомпрессором; БСК1, БСК2 – блоки силовыхключей; БУ – блок управления; ИП – источник питания; КПТ – контроллерпозиций тепловоза; РВ – распределительный вал; СРМТ – системарегулирования мощности тепловоза; Ф1–Ф12 – форсунки; ЭТН1–ЭТН12 –электроуправляемые топливные насосы высокого давления90Таким образом, по сравнению со штатной системой топливоподачиразработанная система электронного управления с импульсным управлениемэлектрогидравлическим клапаном обладает большей эффективностью – ееустановка на тепловозный дизель позволяет более точно дозировать подачутоплива,реализоватьоптимальныехарактеристикиуглаопережениявпрыскивания топлива (УОВТ) в зависимости от частоты вращения валадвигателя и нагрузки на двигатель, снизить минимально-устойчивую частотувращения дизеля.
Это было подтверждено при испытаниях системыэлектронного управления топливоподачей тепловозного дизеля типа Д50,разработанной производственно-промышленным предприятием ООО «ПППДизельавтоматика» (г. Саратов).Посколькурассматриваемаяопытнаясистематопливоподачисимпульсным управлением электрогидравлическим клапаном позволяетизменятьхарактеристикувпрыскиваниянеобходимопроведениеисследований по определению влияния типа системы топливоподачи напараметрыиисследованияххарактеристикипроведенпроцессасравнительныйтопливоподачи.анализПриштатнойтакихсистемытопливоподачи дизеля типа Д50 и опытной системы топливоподачи.Исследована опытная система электронного управления ЭСУВТ.01 симпульсным управлением электрогидравлическим клапаном, структурнаясхема которой представлена на Рис. 2.10, а общий вид электроуправляемоготопливного насоса 4ЭТН.03 – на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
