Диссертация (1024783), страница 27
Текст из файла (страница 27)
2.11 – профиль кулачка топливного насоса дизеля типаД50, на Рис. 2.12 – диаграмма изменения хода hпл и скорости спл плунжера отугла φ поворота кулачкового вала ТНВД дизеля типа Д50 (на скоростномрежиме с частотой вращения коленчатого вала n=750 мин-1), на рис. 2.13 –конструктивная схема форсунки системы топливоподачи дизеля типа Д50. Вовторойглаведиссертацииприведеноподробноеописаниеработыисследуемой системы электронного управления топливоподачей типаЭСУВТ.01.Предложенная схема организации топливоподачи использована присоздании опытной электронной системы управления топливоподачей длядизелей типа Д50 (6 ЧН 31,8/33) производства ОАО «Пензадизельмаш»(Пензенский дизельный завод). Это среднеоборотный дизель мощностью Nе=730-880кВт(1000-1200л.с.)длядизель-генераторныхустановок,железнодорожного и водного транспорта.
Указанный двигатель широкоиспользуется, в частности, в дизель-генераторах маневровых, магистральныхи промышленных тепловозов. Дизель типа Д50 оснащен неразделеннойкамерой сгорания типа Гессельман (см. Рис. 3.4 третьей главы диссертации)диаметром dкс=256 мм и в нем реализуется объемное смесеобразование.Для оценки работоспособности предложенной топливной системы сэлектронным управлением топливоподачей, а также возможности получениятребуемых показателей топливной экономичности и токсичности ОГ, вдизельнойлабораторииотделаглавногоконструктораОАО«Пензадизельмаш» при участии автора диссертационной работы проведенысравнительные испытания серийной системы топливоподачи и электроннойсистемы управления топливоподачей ЭСУВТ.01 [104].
При испытаниях намоторном стенде (Рис. 5.1 и Рис. 5.2) объектом испытаний являлся дизельгенератортипа1-ПДГ4ДпроизводстваОАО«Пензадизельмаш».200Тепловозный дизель этого генератора имел номинальную мощность Ne=880кВт при частоте вращения n=750 мин-1.Рис.5.1.Общийвидиспытательногомоторногостендасэлектроуправляемым топливным насосом 4ЭТН.03 системы электронногоуправления топливоподачей ЭСУВТ.01 (в центре)Рис. 5.2. Общий вид испытательного моторного стенда (вид сбоку)201Испытательныймоторныйстендбылоборудованнеобходимойизмерительной аппаратурой. В процессе испытаний определялись основныепоказатели дизеля – его мощность Nе, частота вращения коленчатого вала n,приведенный к нормальным атмосферным условиям (ро=101,3 кПа, То=273 К)расход воздуха Gair (весовой) или Vair (объемный), расход топлива Gт, ряддругих параметров. Кроме штатных приборов для определения основныхпараметров дизеля моторный стенд был оснащен дымомером ИДС-3С игазоанализатором Vario Plus.
Испытания дизеля проводились при следующихусловиях: атмосферное давление ра=99,9 кПа, температура воздуха ta=+22 оС;его относительная влажность φr=33%, парциальное давление водяных пароврпарц=2,8 кПа. Использовалось дизельное топливо по ГОСТ 305-82 имоторное масло марки М14Г2ЦС.Напервомэтапедвигательбылукомплектовансерийнымгидромеханическим регулятором.
На втором этапе на двигатель былаустановлена электронная система управления впрыском топлива ЭСУВТ.01производстваОООдополнительных«ПППэтапаДизельавтоматика»(третийичетвертый),(г.неСаратов).Двапредусмотренныеутвержденной программой испытаний, были проведены по просьберазработчика ООО «ППП Дизельавтоматика». Комплектация дизеля на этихэтапах полностью соответствовала его комплектации на втором этапеисследований.Следуетотметить,чтосерийнаясистематопливоподачинепредусматривает управление углом опережения впрыскивания топлива(УОВТ), поэтому при ее испытаниях на первом этапе статический УОВТ неизменялся.
Он был равен θ=24° поворота коленчатого вала (п.к.в.) до ВМТ.При испытаниях системы ЭСУВТ.01 на втором этапе УОВТ устанавливалисьоптимальными с точки зрения топливной экономичности. На третьем этапеиспытаний система ЭСУВТ.01 реализовывала действительные УОВТ (углыначала подъема иглы форсунки), равные полученным при испытаниях202серийной системы топливоподачи. На четвертом этапе испытания системыЭСУВТ.01 проведены с оптимальными углами опережения впрыскиваниятоплива, реализуемыми на другом участке профиля кулачка кулачкового валаТНВД (повернутом на 6° п.к.в. по ходу вращения коленчатом вале, см. Рис.2.12 второй главы диссертации).Как показано в первой главе диссертации, в условиях эксплуатациидизельные двигатели маневровых тепловозов работают в широком диапазонескоростных и нагрузочных режимов.
Поэтому на всех четырех этапахиспытания проводились на режимах тепловозной характеристики по рабочейметодике РМ ПДЗ 02-2007 при различных позициях контроллера. На каждойпозиции контроллера удельный эффективный расход топлива ge определялсявесовым способом с учетом просочившегося в дренажную системутопливного насоса высокого давления (ТНВД). Дополнительно на второмэтапе были замерены расходы топлива на режимах холостого хода при n=250и 220 мин-1. На всех режимах каждого этапа испытаний производилосьосциллографирование процессов сгорания и топливоподачи. Примерыосциллограмм процессов сгорания и топливоподачи дизеля типа Д50,оснащенного штатной и опытной системами топливоподачи и работающегона различных этапах исследований при различных позициях контроллера,представлены на Рис.
5.3.203АбВгРис. 5.3. Примеры осциллограмм процессов сгорания и топливоподачи а –штатная ТА, 8-я позиция контроллера, 1-ый этап; б – ЭСУВТ.01,оптимальные по топливной экономичности УОВТ, 8-я позиция контроллера,2-й этап; в – штатная ТА , 0-я позиция контроллера, 1-ый этап; г – ЭСУВТ.01,оптимальные по топливной экономичности УОВТ, 0-я позиция контроллера;рz – давление в цилиндре, pt – давление топлива в трубке высокогонепосредственно после ТНВД, Z – ход иглы форсунки, ВМТ – верхняямёртвая точка цилиндра в такте сжатия.2045.3. Результаты экспериментальных исследований дизелясо штатной и опытной системами топливоподачиПосле проведения экспериментальных исследований дизеля типа Д50 соштатной и опытной системами топливоподачи по описанной выше методикепроведена обработка осциллограмм процессов сгорания и топливоподачи, врезультате которой получены значения угла начала подъема давления влиниивысокогодавлениятопливнойсистемы,углаопережениявпрыскивания топлива (соответствующего углу начала подъема иглыфорсунки) и его продолжительности для каждого эксперимента.
Результатытакой обработки полученных осциллограмм приведены в Таблице 5.1.Позиция контроллераУгол начала подъемадавления, °п.к.в. до ВМТУгол начала подъема иглыфорсунки, °п.к.в. до ВМТПродолжительностьвпрыска, °п.к.в.Угол начала подъемадавления, °п.к.в. до ВМТУгол начала подъема иглыфорсунки, °п.к.в. до ВМТПродолжительностьвпрыска, °п.к.в.Угол начала подъемадавления, °п.к.в. до ВМТУгол начала подъема иглыфорсунки, °п.к.в.
до ВМТПродолжительностьвпрыска, °п.к.в.Угол начала подъемадавления, °п.к.в. до ВМТУгол начала подъема иглыфорсунки, °п.к.в. до ВМТПродолжительностьвпрыска, °п.к.в.Таблица 5.1.Результаты обработки осциллограмм процессов сгорания и топливоподачиСерийнаяЭСУВТ.01ЭСУВТ.01ЭСУВТ.01система (1 этап)(2 этап)(3 этап)(4 этап)87654321023,623,723,923,524,124,224,224,230,614,616,017,215,817,518,018,218,021,631,526,522,218,114,411,39,35,44,129,027,624,522,015,014,210,710,69,918,016,415,714,48,58,65,43,65,033,930,026,320,216,311,99,96,34,029,029,029,026,026,525,726,127,032,616,818,317,717,219,218,818,819,823,131,528,025,619,014,710,99,05,82,729,427,625,321,117,011,38,37,98,617,117,817,113,910,55,23,22,64,029,927,723,917,514,510,98,86,14,0205На осциллограмме, представленной на Рис.
5,3,а, полученной на первомэтапеэкспериментальныхисследованийсоштатнойсистемойтопливоподача, видно, что на форсированных режимах после окончаниявпрыскивания наблюдается колебание давления топлива в трубопроводе и,как следствие, возникновение такого явления как «подвпрыск». Наосциллограмме, показанной на Рис. 5.3,в, полученной на первом этапеисследований со штатной системой топливоподачи на нефорсированномрежиме, нарастание давления в цилиндре после вспышки происходит задолгодо ВМТ. Это и является основной причиной снижения КПД двигателя посравнению с его значением при работе с оптимальным значением УОВТ.Поэтому целесообразно управлять УОВТ в соответствии с режимом работыдвигателя.ЭтоиреализуетсяразработаннойуправлениясистемойЭСУВТ.01.
При испытаниях двигателя с этой системой также отмечено болееравномерноедозированиетопливаповсемцилиндрамнавсехисследованных режимах работы дизель-генератора, о чем свидетельствуетмалый разброс температур ОГ по цилиндрам, составивший 10-20 °С.Результаты расчетов удельного эффективного расхода топлива ge порезультатамэкспериментальныхданных,полученныхначетырехпроведенных этапах испытаний дизеля типа Д50, представлены в Таблице 5.2и на Рис. 5.4-5.7. Они свидетельствуют о том, что применение системыЭСУВТ.01 позволило снизить расход топлива на величину Δge=3,5-17% напозициях контроллера от 0 до 3 и на величину Δge=0,9% – на четвертой ипятой позициях контроллера при оптимальных значениях УОВТ посравнению с серийной системой топливоподачи.
На режимах холостого ходаснижение частоты вращения до n=250 мин-1 позволяет снизить расходтоплива на Δge=31,3% по сравнению с серийной системой топливоподачи(при частоте вращения холостого хода n=300 мин-1), а при снижении частотывращения холостого хода до n=220 мин-1 – на Δge=37,0%.206Таблица 5.2.Параметры дизеля при его работе на различных этапахПозицииЧастотаконтролле вращения,рамин-1Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт·ч)Мощность,кВт1 этап2 этап3 этап4 этапgeΔge, %geΔge, %geΔge, %8750882,35205,2204,1-0,54203,9-0,63203,5-0,837654321650570480400330300300724,26558,82393,38268,38176,47113,9755,15199,6202,6206,9211,3211,5239,6284,96,29кг/ч-1,48+1,55+0,29+0,91-3,60+0,88-9,670202,4202,5207,1215,7219,9237,9305,06,70кг/ч-0,01+1,50+0,39+3,01+0,23+0,17-3,30300202,5200,6204,4207,4211,6222,2262,76,23кг/ч-0,05+0,55-0,92-0,96-3,56-6,44-16,710202,6199,5206,3209,4219,4237,5315,47,50кг/ч02500-5,20кг/ч-----02200-4,72кг/ч------16,93-10,67-16,13Рис.
5.4. Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge от позицииконтроллера: 1 – штатная топливная система; 2 – система ЭСУВТ.01(оптимальные значения УОВТ)207Рис. 5.5. Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge от позицииконтроллера: 1 – штатная топливная система; 2 – система ЭСУВТ.01 (УОВТсоответствуют УОВТ штатной топливной системы)Рис. 5.6. Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge от позицииконтроллера: 1 – штатная топливная система; 2 – система ЭСУВТ.01 (другойпрофиль кулачка)208Рис.
5.7. Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge от позицииконтроллера: 1 – система ЭСУВТ.01 (другой профиль кулачка); 2 – системаЭСУВТ.01 (оптимальные УОВТ)Следует также отметить, что установка на дизель электронной системыуправления топливоподачей ЭСУВТ.01 позволяет реализовать управление начастичных режимах с последовательным отключением цилиндров. Врезультате отключения группы цилиндров (второго, третьего и шестого) приработе с системой ЭСУВТ.01 получена незначительная экономия расходатоплива по сравнению с результатами, полученными при работе всехцилиндров с этой же системой. При этом из-за повышения цикловой подачитоплива в работающих цилиндрах наблюдалось повышение температурыгазов за работающими цилиндрами на 25-30°С.Для оценки экологических качеств дизельного двигателя типа Д50дизель-генератора 1-ПДГ4Д, укомплектованного электронной системойуправления ЭСУВТ.01, в процессе испытаний определялись показателидымности ОГ и их токсичности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
