Диссертация (1024783), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Полученные при исследованияхрезультаты сводятся к следующим основным выводам и рекомендациям:1. Разработаны системы электронного управления топливоподачей симпульснымиэлектрогидравлическимиклапанами,обеспечивающиереализацию требуемых законов подачи топлива и оптимизированныххарактеристикуглаопережениявпрыскиваниятопливавдизеляхтранспортного назначения. В соответствии с принятой схемой изготовленыопытные секции ТНВД с системой управления типа ЭСУВТ.01 сэлектроуправляемыми клапанами для тепловозного дизеля типа Д50.2.Основнымифакторамиулучшенияпоказателейтопливнойэкономичности, токсичности ОГ, статических и динамических характеристикдизеля типа Д50 при его оснащении системой управления типа ЭСУВТ.01 сэлектроуправляемыми клапанами являются повышение статической идинамической точности регулирования частоты вращения, возможностьрегулирования угла опережения впрыскивания топлива в функции частотывращения коленчатого вала и уменьшение минимальной устойчивой частотывращения холостого хода с n=300 мин-1 до n=220…250 мин-1.3.
Для проведения расчетных исследований процесса топливоподачидизеля типа Д50 со штатной и опытной системами топливоподачиразработана уточненная методика расчета, основанная на использовании ПК253ВПРЫСК и позволяющая оценить особенности этого процесса в дизелях,оснащенных системами электронного управления топливоподачей.4.ПроведенныесиспользованиемПКВПРЫСКрасчетныеисследования дизеля типа Д50 со штатной и опытной системамитопливоподачи на номинальном режиме при частоте вращения кулачковоговала ТНВД nтн=375 мин-1 и цикловой подаче топлива gц=1,54 г показали, чтоиспользование системы ЭСУВТ.01 позволяет целенаправленно изменятьзакон подачи топлива и значительно повысить давление впрыскивания, а,следовательно, и качество распыливания топлива.
При замене штатнойсистемы топливоподачи на опытную максимальное давление впрыскиваниявозросло от 92,5 до 116,4 МПа, средний диаметр капель по Заутерууменьшился с 25,9 до 23,2 мкм, были исключены подвпрыскивания топлива.5. При моделировании рабочего процесса дизеля типа Д50 сиспользованием ПК ДИЗЕЛЬ-РК в качестве исследуемого фактора принятоизменение закона подачи топлива и характеристики давления впрыскиванияпри переходе от штатной к опытной системе топливоподачи.
Показано, чтоустановкаопытнойраспыливаниясистемытопливаитипаЭСУВТ.01смесеобразованияулучшает–показателипродолжительностьтопливоподачи сократилась с 31,2 до 29,9 град. поворота коленчатого вала,максимальное давление впрыскивания возросло от 924,8 до 1163,7 бара,средний диаметр капель по Заутеру уменьшился с 25,89 до 23,23 мкм.6. Результаты расчета рабочего процесса дизеля типа Д50 наноминальном режиме показали, что мощностные показатели дизеля соштатнойиопытнойсистемамитопливоподачиоказалисьпримерноодинаковыми – его эффективная мощность Ne была равна соответственно880,2 и 882,4 кВт.
При этом эффективные показатели дизеля с опытнойсистемой топливоподачи, улучшились по сравнению со штатной системой –удельный эффективный расход топлива gе снизился с 205,1 до 203,9г/(кВт·ч), а эффективный КПД дизеля ηе возрос с 0,413 до 0,415.2547.Полученныерасчетныеданныеподтверждаютвозможностьулучшения показателей дизеля Д50 при установке опытной системы типаЭСУВТ.01 за счет трансформации закона подачи топлива и увеличениядавлениявпрыскивания.Однакоулучшениепоказателейтопливнойэкономичности, дымности и токсичности ОГ, обусловленное этимифакторами, не очень значительное. Более значимым фактором являетсявозможность реализации оптимизированных законов управления УОВТ.8.
Разработана методика расчета ограничительной характеристикитепловозного дизель-генератора – внешней скоростной характеристики,базирующаяся определении требуемой цикловой подачи топлива на каждойпозиции контроллера в переходном процессе при переводе позицииконтроллера с низшей на высшую с обеспечением требуемого качествапереходного процесса. Эта методика позволяет определить зависимостьиндикаторной мощности от коэффициента избытка воздуха, индикаторногоКПД и цикловой подачи топлива, а также величины цикловой подачитоплива, коэффициента избытка воздуха и индикаторного КПД, при которыхиндикаторная мощность достигает максимума.9. Разработана методика оценки динамических свойств системыэлектронного управления топливоподачей, базирующаяся на построенииамплитудно-частотнойифазово-частотнойхарактеристикЭРЧВиопределении собственной частоты колебаний частоты вращения дизеля,суммарного фазового сдвига и заброса частоты вращения при сбросеноминальнойнагрузки.Полученныечастотныехарактеристикисвидетельствуют о том, что реализация электронного регулирования частотывращения с коэффициентами ПИД-закона регулирования k1=0,05 В/мин-1,k2=0,001 В·с/мин-1 и k3=0,15 В/(c·мин-1), имеющего больший коэффициентусиления пропорциональной составляющей (k1=0,05 В/мин-1 против k1=0,03В/мин-1), позволила улучшить показатели качества регулирования –уменьшить заброс частоты вращения при сбросе номинальной нагрузки до255δd=5,5 % и снизить суммарный фазовый сдвиг САРЧ до γс=150 град., т.е.увеличить ее запас устойчивости.10.
Проведенные испытания дизеля типа Д50 на моторном стендепоказали, что применение системы ЭСУВТ.01 позволило снизить удельныйэффективный расход топлива на 3,5-17% на позициях контроллера от 0 до 3 ина 0,9% – на четвертой и пятой позициях контроллера при оптимальныхзначениях УОВТ по сравнению с серийной системой топливоподачи. Нарежимах холостого хода снижение частоты вращения до n=250 мин-1позволило уменьшить удельный эффективный расход топлива на 31,3% посравнению с серийной системой топливоподачи (при частоте вращенияхолостого хода n=300 мин-1), а при ее снижении до n=220 мин-1 – на 37,0%.11. Показано, что дымность ОГ дизеля типа Д50 с системой типаЭСУВТ.01 находилась в пределах норм соответствует требованиям ГОСТ Р51250-99. По выбросам оксидов азота еNOx и монооксида углерода еСО дизельудовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51249-99.
Выбросы углеводородов еСНхпревышают норму, установленную ГОСТ Р 51249-99, что объясняетсявпрыскиванием топлива на неоптимальном участке кулачка кулачкового валаТНВД. Для снижения выбросов углеводородов еСНх необходима оптимизацияучастка впрыскивания кулачка.12.
При динамических испытаниях дизеля Д50 с системой ЭСУВТ.01получены следующие показатели регулирования: величина заброса частотывращения при сбросе 100% нагрузки составила δd=1,21%, длительностьпереходного процесса наброса нагрузки τ=3,5 с.13. При установке опытной системы топливоподачи дымность ОГ Кх(показатель ослабления светового потока) дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме, уменьшилась с 0,460 до 0,435 м-1 (приведенныйкоэффициент ослабления светового потока снизился при этом с 18 до 17% пошкале Хартриджа). При замене штатной системы топливоподачи на опытнуюконцентрация отмечен небольшой рост концентрации оксидов азота в ОГ256СNOx с 1301 до 1322 ppm и увеличение удельного массового выброса оксидовазота еNOx возрос с 15,42 до 15,63 г/(кВт·ч).
Однако рост эмиссии оксидовазота компенсируется путем оптимизации УОВТ.14. Эксплуатационные испытания тепловоза ЧМЭ3 № 4747 с системойуправления типа ЭСУВТ.01 в интервале наработки до ТР-1 подтвердиливозможностьвыполнятьзаданныефункциипоавтоматическомурегулированию частоты вращения и топливоподачи. Изменение УОВТосуществляется разработанной системой управления в функции частотывращенияколенчатоговаладвигателя,атакжекорректируетсяпотемпературе охлаждающей жидкости в системе охлаждения.15. При контрольных реостатных испытаниях тепловоза ЧМЭ3 № 4747 ссистемой управления типа ЭСУВТ.01 за счет снижения минимальнойчастоты вращения холостого хода с 350 до 280 мин-1 уменьшение часовогорасхода топлива составило в среднем 21,8 %.
Применение разработаннойсистемы не привело к увеличению браковок и неплановых смен моторногомасла и охлаждающей жидкости, а также к росту расхода масла на «угар».16. Улучшение топливной экономичности тепловоза ЧМЭ3 №4747 сопытной системой топливоподачи типа ЭСУВТ.01 по сравнению степловозами ЧМЭ3 №№ 5775 и 5562 со штатной системой при идентичныхусловиях эксплуатации и различных подходах и методах ее оценки составилоот 8,24 до 11,49 % (по методике ОАО «РЖД» 11,49 %; по данным АПК«БОРТ» - 10,31 %; по данным ЦОММ – 8,24 %).17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
