Диссертация (1024783), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В аккумуляторных топливных системах применяютсяэлектронные САР и САУ. Управляющий сигнал Ui* (Рис. 1.13,б),51подаваемыйнаэлектрогидроуправляемыефорсунки9,формируетсяэлектронным блоком 5 с учетом сигналов от датчиков 1-4 режимныхпараметров. Кроме того, блок 5 формирует управляющее воздействие Up*для исполнительного устройства 11 регулятора давления топлива послеТНВД 8 с использованием сигнала Uр от датчика 12 давления топлива ваккумуляторе 10.
Такая схема САУ обеспечивает независимость параметровтопливоподачи от скоростного и нагрузочного режимов и возможностьформирования практически любого требуемого закона подачи топлива, в томчисле двухразового впрыскивания.Широкое распространение получили системы неразделенного типа снасос-форсунками, объединяющими в одном узле ТНВД и форсунки. Приэтом функция получения высоких давлений впрыскивания возлагаетсянепосредственнонанасос-форсунки.Дляэтогоиспользуютсянагнетательные плунжеры, приводимые от кулачкового вала или топливом сповышеннымдавлениемНагнетательныеотплунжерытопливногочащенасосаиливыполняютсяаккумулятора.ступенчатыми(дифференциальными), что повышает давление впрыскивания по сравнениюс давлением в ТНВД (или аккумуляторе). Поэтому давление топлива послеТНВД 8 (Рис.
1.13,в) и в аккумуляторе 10 значительно ниже, чем ваккумуляторныхсистемах.Впрыскиваниеосуществляетсяэлектро-управляемыми насос-форсунками 12 при поступлении управляющегосигнала Ui* от электронного блока 5. При этом функции дозирования ифазированиятопливоподачитакжевозложенынанасос-форсунки.Отсутствие нагнетательных топливопроводов в системах неразделенноготипа позволяет получать высокие давления впрыскивания.Применение микропроцессорных систем автоматического управления ирегулирования топливоподачи в настоящее время рассматривается как одноиз наиболее эффективных средств снижения эксплуатационного расходатоплива и выбросов с отработавшими газами токсичных веществ в дизелях52различного назначения [29, 98, 222, 232, 234].
Используются они и вдизельных двигателях маневровых тепловозов, эксплуатирующихся приразличных скоростных и нагрузочных режимах [65, 67, 93].Далее более подробно рассмотрим проблемы управления угломопережения впрыскивания топлива в дизелях транспортного назначения.1.4. Обоснование необходимости управления углом опережениявпрыскивания топлива в дизелях транспортного назначенияДостижение современных показателей дизелей по токсичности их ОГвозможнотолькоулучшающихприреализацииэкологическиецелогокомплексамероприятий,характеристикидвигателя.Средиэтихмероприятий важное место занимает регулирование угла опережениявпрыскивания топлива (УОВТ).
Наилучшие показатели дизеля на каждомрежимеможнообеспечитьпутемреализацииоптимизированныххарактеристик УОВТ. Поэтому возникает необходимость проведениядополнительных исследований с целью определения оптимизированныхзначений УОВТ в дизелях, работающих в широком диапазоне скоростных инагрузочных режимах.Проведены многочисленные исследования, посвященные оптимизациизначений УОВТ для дизелей различного назначения, в том числе и длятепловозных дизелей [29, 40, 74, 80, 98, 182]. Влияние УОВТ на показателитопливной экономичности и токсичности ОГ подтверждается обобщеннымихарактеристиками, приведенными на Рис.
1.14 [29]. Такое протекание этиххарактеристик объясняется тем, что уменьшение УОВТ приводит ксмещению процесса сгорания на такт расширения с пониженнымитемпературами сгорания и, следовательно, с небольшим выходом оксидовазота NОx. Но при этом сокращается период времени сгорания иувеличивается эмиссия продуктов неполного сгорания.
Таким образом, с53уменьшением УОВТ выброс оксидов азота NOx снижается, а удельныйэффективный расход топлива и эмиссия сажи – обычно возрастают.Рис. 1.14. Обобщенная зависимость удельного эффективного расходатоплива ge и содержания в ОГ транспортных дизелей оксидов азота CNOx исажи СC от угла опережения впрыскивания топлива Влияние УОВТ на показатели топливной экономичности дизеляобусловлено сильной зависимостью максимального давления сгорания pz истепени повышения давления =pz/pс от УОВТ.
В частности, увеличениеУОВТ с 28 до 36о поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки(п.к.в. до ВМТ) в дизеле типа ЧН 15/15 приводит к увеличению54максимального давления сгорания pz на 2,2 МПа и повышению величины с1,4 до 1,8 (Рис. 1.15) [98]. В свою очередь, pz и относятся к числу основныхпараметров, определяющих индикаторные и эффективные показатели дизеля,и, в частности, его индикаторный КПД i.Рис. 1.15. Зависимость параметров дизеля типа ЧН15/15, работающего наноминальном режиме, от УОВТ: pz, pc – максимальное давление сгорания,давление конца сжатия; λ – степень повышения давления при сгорании; ηi –индикаторный КПД двигателяПредставленные на Рис.
1.16 зависимости i от , полученные для рядадизелей путем изменения УОВТ, свидетельствуют об эффективности такоговоздействия на i [98]. Приведенные характеристики также подтверждаютналичие максимума зависимости индикаторного КПД дизеля i от степени55повышения давления . Это связано с тем, что с увеличением УОВТ работаза ход сжатия вначале почти не изменяется, а затем заметно возрастаетвследствие смещения начала сгорания на линию сжатия. Работа жерасширения, напротив, с увеличением УОВТ вначале резко возрастает, азатем темп ее роста уменьшается. В результате противоположного влиянияУОВТ на работы сжатия и расширения индикаторная работа и индикаторныйКПД достигают своего максимума при некотором значении УОВТ исоответствующей ему степени повышения давления . Такой же экстремумимеют и зависимости эффективных показателей дизелей от УОВТ (Рис.
1.17).Эти зависимости показывают, что при отклонении УОВТ от оптимальногозначения на 1о п.к.в. на номинальном режиме (для дизеля КамАЗ-7403оптимальным по топливной экономичности является номинальный УОВТ,равный =20o п.к.в. до ВМТ) удельный эффективный расход топливаувеличивается на 1-2 г/(кВт·ч) [98].Рис. 1.16. Зависимости относительного индикаторного КПД дизеля ηi отстепени повышения давления при различных значениях коэффициентаизбытка воздуха : 1 – =1,48; 2 – =2,45; 3 – =1,9156Рис. 1.17.
Зависимости индикаторного КПД ηi и удельного эффективногорасхода топлива gе дизелей от УОВТ: 1 – для дизеля типа КамАЗ-7403 (8 ЧН12/12) при n=2600 мин-1; 2 – для дизеля типа Ч13/14 (ПО «АМЗ») при n=1750мин-1ПоданнымРис.1.16следуетотметитьбыстроевозрастаниеиндикаторного КПД i с увеличением степени повышения давления прималых коэффициентах избытка воздуха . Например, при =1,48 увеличение с 1,0 до 2,0 сопровождается повышением i на 27%, а при =2,45 – менеечем на 24%.
Поэтому метод улучшения топливной экономичности путемрегулированияУОВТболееэффективенвфорсированныхдизелях,работающих с большими цикловыми подачами топлива (при низких ).Скоростной режим работы дизеля и нагрузка на него (положениедозирующей рейки ТНВД, цикловая подача топлива, крутящий момент,эффективная мощность) являются основными параметрами для определенияоптимальных значений УОВТ [29, 98]. При формировании характеристикрегулирования УОВТ по частоте вращения и нагрузке необходимоучитывать, что при установке УОВТ, оптимального для номинальногоскоростного режима, и уменьшении частоты вращения увеличивается время,57отводимое на процесс смесеобразования. Поэтому при уменьшении частотывращения, несмотря на некоторое увеличение ПЗВ τi, наблюдается раннеевоспламенение топлива.
Излишне раннее по углу п.к.в. воспламенениетоплива приводит к достижению максимального давления сгорания еще доприхода поршня в ВМТ, что увеличивает работу сжатия и уменьшает работурасширения, т.е. снижает индикаторные показатели дизеля. Кроме того, приработе по внешней скоростной характеристике и уменьшении частотывращения в связи с увеличением τi увеличиваются жесткость сгорания имаксимальное давление сгорания pz. Поэтому для повышения экономичностидизеля и снижения жесткости сгорания (максимального давления сгоранияpz) на режимах с пониженной частотой вращения необходимо уменьшатьУОВТ.
Из приведенной на Рис. 1.18 характеристики изменения УОВТ длядизеля типа Д-144 с топливным насосом НД-21/4 следует, что при снижениичастоты вращения с 2000 до 1400 мин-1 УОВТ необходимо уменьшать с 25 до19o п.к.в. до ВМТ [98].Рис. 1.18. Регулировочные характеристики (кривые 1-4) дизеля Д-144 (4Ч10,5/12) по УОВТ и характеристика изменения УОВТ (кривая 5) по частотевращения n, оптимизированная по топливной экономичности: 1 – при n=2000мин-1; 2 – 1800; 3 – 1600; 4 – 140058В ряде исследований показано, что при постоянной частоте вращения nдля каждой нагрузки имеется оптимальный по топливной экономичностиУОВТ [29, 98].
В дизелях без наддува с уменьшением нагрузки припостоянной частоте вращения n подача воздуха практически неизменна.Поэтому мало изменяются давление и температура конца сжатия. Врезультате при подаче в цилиндры меньшей дозы топлива ПЗВ сокращается,что требует соответствующего уменьшения УОВТ.
На Рис. 1.19,а приведенырегулировочные по УОВТ характеристики дизеля типа 4Ч10,5/13 без наддувадля различных нагрузочных режимов при частоте вращения n=1500 мин-1[98], свидетельствующие о том, что при уменьшении нагрузки оптимум поэкономичности (часовому расходу топлива Gтопл) смещается в областьменьших УОВТ. Поэтому для повышения топливной экономичностицелесообразно уменьшать УОВТ по характеристике 8 с уменьшениемнагрузки (эффективной мощности Ne).абРис.
1.19. Регулировочные характеристики дизелей по УОВТ ихарактеристики изменения УОВТ по нагрузке, оптимизированные потопливной экономичности: а – для дизеля 4 Ч 10,5/13 с Ne=25, 22, 16, 12, 8, 4,0 кВт (кривые 1-7 соответственно); 8 – характеристика УОВТ; б – для дизеля1 ЧН 15/15 с Ne=35,8; 19,6; 0 кВт (кривые 1-3); 4 – характеристика УОВТ59В форсированных дизелях с турбонаддувом с уменьшением нагрузкипри постоянной частоте вращения уменьшаются давление и температуранаддувочного воздуха и, как следствие, давление и температура концасжатия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
