Диссертация (1024783), страница 21
Текст из файла (страница 21)
В этой системетопливоподачи дозирование топлива, подаваемого форсункой в камерусгораниядизеля,осуществлялосьдозирующейрейкой,управляемойцентробежным регулятором частоты вращения. Вторая исследуемая система– это опытная система электронного управления топливоподачей типаЭСУВТ.01, разработанная производственно-промышленным предприятием150ООО «ППП Дизельавтоматика» (г. Саратов).
Работа этой системытопливоподачиосновананадозированиитопливаспомощьюэлектромагнитного клапана, установленного в полости высокого давлениясекции ТНВД – в его надплунжерной полости. Более подробно эти двесистемы описаны и исследованы во второй главе диссертации.В качестве исследуемого фактора влияния этих систем топливоподачина рабочий процесс дизеля типа Д50 принято изменение закона подачитоплива и характеристики давления впрыскивания при переходе от штатнойсистемы топливоподачи с гидромеханической системой управления копытной системе топливоподачи с системой электронного управления типаЭСУВТ.01. При расчетных исследованиях этих двух систем топливоподачи,результаты которых приведены во второй главе диссертации, получен целыйкомплекспараметровихарактеристикпроцессатопливоподачи,осуществляемого штатной и опытной системами топливоподачи.
Среди этиххарактеристик – характеристика давления впрыскивания (давления топливаперед распыливающими отверстиями форсунки) и характеристика подачитоплива(законподачи).Особенностьюхарактеристикидавлениявпрыскивания, формируемой опытной системой топливоподачи, являютсяболее высокое давление впрыскивания в первой фазе топливоподачи (приросте давления впрыскивания) и более резкое падение этого давления вовторой (конечной) фазе топливоподачи по сравнению со штатной системой(см.
Рис. 2.20 второй главы). Такое изменение характеристики давлениявпрыскивания при переходе от штатной к опытной системе топливоподачиприводит к трансформации и закона подачи.При расчете рабочего процесса дизеля со штатной и опытной системамитопливоподачи использованы расчетные характеристики подачи топлива(законыподачи),полученныеприрасчетныхисследованияхсиспользованием программного комплекса ВПРЫСК (см. вторую главудиссертации). Эти законы подачи топлива, соответствующие номинальному151режиму работы дизеля типа Д50 с частотой вращения коленчатого валаn=750 мин-1 и цикловой подачей топлива gц=1,54 г, представлены на Рис. 3.5и Рис.
3.6. При расчетных исследованиях c использованием программногокомплекса ДИЗЕЛЬ-РК эти законы подачи задавались в табличной форме,приведенной в Таблицах 3.1 и 3.2.Рис. 3.5. Закон подачи топлива, формируемый штатной системытопливоподачи с гидромеханической системой управления дизеля типа Д50Рис. 3.6. Закон подачи топлива, формируемый опытной системетопливоподачи с системой электронного управления типа ЭСУВТ.01 дизелятипа Д50152Таблица 3.1.Закон подачи топлива дизеля Д50 со штатной системой топливоподачи наноминальном режиме с частотой вращения n=750 мин-1 и цикловой подачейgц=1,54 гУголСкоростьУголСкоростьУголСкоростьповоротавпрыскивания, поворота впрыскивания, поворота впрыскивания,вала φ, градм3/свала φ, градм3/свала φ, градм3/сп.к.в.п.к.в.п.к.в.0,0000,00010,43527,355·10-720,87028,222·10-71,30410,214·10-711,73925,350·10-722,17426,994·10-7-7-72,60919,795·1013,04326,165·1023,47826,765·10-73,91325,924·10-714,34826,778·10-724,78326,657·10-7-7-75,21726,417·1015,65226,908·1026,08724,022·10-76,52226,994·10-716,95728,334·10-727,39118,714·10-77,82626,881·10-718,26129,765·10-728,69610,085·10-7-7-79,13027,737·1019,56527,844·1030,0000,000Таблица 3.2.Закон подачи топлива дизеля Д50 с опытной системой топливоподачи наноминальном режиме с частотой вращения n=750 мин-1 и цикловой подачейgц=1,54 гУголУголУголСкоростьСкоростьСкоростьповоротавпрыскивания, поворота впрыскивания, поворота впрыскивания,вала φ, градм3/свала φ, градм3/свала φ, градм3/сп.к.в.п.к.в.п.к.в.-70,0000,00010,43528,656·1020,87030,723·10-71,30419,416·10-711,73926,986·10-722,17430,601·10-72,60926,764·10-713,04328,921·10-723,47830,480·10-7-7-73,91327,853·1014,34827,963·1024,78330,003·10-75,21727,240·10-715,65228,080·10-726,08729,404·10-7-7-76,52228,321·1016,95729,401·1027,39124,000·10-77,82627,842·10-718,26130,962·10-728,69614,411·10-79,13028,957·10-719,56530,960·10-730,0000,000Сопоставление законов подачи топлива, формируемых штатной иопытной системами топливоподачи в дизеле типа Д50, показывает, чтоопытная система электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01реализуетзаконподачисболеебыстрымнарастаниемскоростивпрыскивания в начальной фазе топливоподачи и с более резким спадом этойскорости в заключительной фазе топливоподачи по сравнению со штатнойсистемой топливоподачи.
Эти различия в характеристиках впрыскивания,153формируемых двумя исследуемыми системами, отражаются на характерахпротекания рабочего процесса и на показателях топливной экономичности итоксичности ОГ дизеля типа Д50, который оснащается этими системамитопливоподачи. Рассмотрим подробнее результаты проведенных расчетныхисследований.3.4. Анализ результатов расчетных исследований рабочегопроцесса дизеля со штатной и опытной системами топливоподачиРасчетные исследования показателей рабочего процесса тепловозногодизеля типа Д-50, работающего на номинальном режиме, проведены сиспользованием описанного выше программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК.Листинг исходных данных для расчета показателей исследуемого дизеля сопытнойсистемойтопливоподачитипаЭСУВТ.01представленвПриложении № 5.
Листинг полученных результатов расчета приведен вПриложении № 6. Основные результаты этих расчетов для дизеля типа Д50со штатной и опытной системами топливоподачи сведены в Таблицах 3.3 и3.4.Таблица 3.3.Показатели процессов распыливания топлива, смесеобразования и сгораниядизеля Д50 со штатной и опытной системами топливоподачи наноминальном режиме с частотой вращения n=750 мин-1 и цикловой подачейgц=1,54 гТип системы Продолжи- Максималь Средний УОВТ (уголтопливопода тельность-ноедиаметрначалачитопливопода давление капель поподъемачи, град.впрыска,Заутеру,иглыбармкмфорсунки),град.Штатная31,2924,815,825,89системаОпытная29,91163,723,2316,7системаКоэффици Эффективентнаяизбытка мощностьвоздуха двигателя,кВт2,0880,22,0882,4154Таблица 3.4.Показатели топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ дизеляД50 со штатной и опытной системами топливоподачи на номинальномрежиме с частотой вращения n=750 мин-1 и цикловой подачей gц=1,54 гТипУдельныйЭффектив Дымность Дымность ОГ Концен Удельныйсистемы эффективный ный КПДОГ(приведенный трация массовыйтопливоподрасходдвигателя (показатель коэффициент оксидов выбросачитоплива,ослабленияослабленияазота воксидовг/(кВт·ч)световогосветовогоОГ, ppmазота,-1потока), мпотока), % пог/(кВт·ч)шкалеХартриджаШтатная205,10,4130,46018,01301,015,42системаОпытная203,90,4150,43517,01322,015,63системаУстановка на дизель типа Д50 опытной системы топливоподачипозволила заметно улучшить показатели процессов распыливания топлива исмесеобразования на номинальном режиме.
Так, замена штатной системытопливоподачинаопытнуюсистемусэлектроннымуправлениемтопливоподачей типа ЭСУВТ.01 позволила сократить продолжительностьтопливоподачи с 31,2 до 29,9 град. поворота коленчатого вала, увеличитьмаксимальное давление впрыскивания – от 924,8 до 1163,7 бара, уменьшитьсредний диаметр капель по Заутеру – с 25,89 до 23,23 мкм (см. Таблицу 3.3).Такое улучшение названных показателей должно благоприятно отразиться нахарактеристиках протекания рабочего процесса.Результаты расчета показателей дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме (n=750 мин-1 и gц=1,54 мм3), показали, что на этомрежиме мощностные показатели исследуемого дизеля со штатной и опытнойсистемамитопливоподачиоказалисьпримерноодинаковыми–егоэффективная мощность Ne была равна соответственно 880,2 и 882,4 кВт (см.Таблицу 3.3).
При этом эффективные показатели двигателя, оснащенногоопытной системой топливоподачи, улучшились по сравнению с дизелем со155штатной системой топливоподачи – удельный эффективный расход топливаgе снизился с 205,1 до 203,9 г/(кВт·ч), а эффективный КПД дизеля ηе возрос с0,413 до 0,415 соответственно (см.
Таблицу 3.4).Приустановкеопытнойсистемыэлектронногоуправлениятопливоподачей типа ЭСУВТ.01 дымность ОГ Кх (показатель ослаблениясветового потока) дизеля типа Д50, работающего на номинальном режиме,уменьшилась с 0,460 до 0,435 м-1 (приведенный коэффициент ослаблениясветового потока снизился при этом с 18 до 17% по шкале Хартриджа, см.Таблицу 3.4).
Повышение эффективности процесса сгорания дизеля типа Д50с опытной системой с электронным управлением топливоподачей типаЭСУВТ.01 привело к небольшому росту содержания в ОГ оксидов азота СNOxна номинальном режиме. Так, при замене штатной системы топливоподачина опытную систему концентрация оксидов азота в ОГ дизеля СNOxувеличилась с 1301 до 1322 ppm. В результате удельный массовый выбросоксидов азота на этом режиме (отнесенный к единице вырабатываемойдвигателем мощности) еNOx возрос с 15,42 до 15,63 г/(кВт·ч). Однако такойнебольшой рост эмиссии с ОГ оксидов азота может быть легкоскомпенсирован при оптимизации значений угла опережения впрыскиваниятоплива, которая позволяет реализовать опытная система электронногоуправления топливоподачей типа ЭСУВТ.01.В заключение анализа полученных расчетных показателей процессовраспыливания топлива, смесеобразования и сгорания, а также показателейтопливной экономичности, дымности и токсичности ОГ дизеля Д50 соштатной и опытной системами топливоподачи следует отметить, что онихорошо коррелируются с экспериментальными и расчетными данными,приведенными в диссертационной работе.
В частности, представленные втретьей главе расчетные данные по удельному эффективному расходутоплива – gе=203,9 г/(кВт·ч) и эффективной мощности – Ne=882,4 кВт дизелятипа Д50 с опытной системой с электронным управлением топливоподачей156типа ЭСУВТ.01 хорошо согласуются с экспериментальными данными пятойглавы диссертации (см. ниже), полученными на моторном стенде дизеля типаД50 (gе=204,1 г/(кВт·ч) и Ne=882,35 кВт). Различия этих расчетных иэкспериментальных данных не превышают 0,1%. Можно также отметитьхорошее совпадение аналогичных данных и для других параметров ихарактеристик–продолжительностиимаксимальномудавлениювпрыскивания, дымности ОГ, содержанию в ОГ оксидов азота.В целом полученные расчетные данные подтверждают возможностьулучшенияпоказателейрабочегопроцессаисследуемогодизеля–показателей процессов распыливания топлива, смесеобразования и сгораниядизеля Д50 при установке опытной системы с электронным управлениемтопливоподачей типа ЭСУВТ.01 за счет трансформации закона подачитопливаиувеличениядавлениявпрыскивания.Однакоулучшениепоказателей топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ,обусловленное этими факторами, не очень значительное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
