Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем использования биотоплив на основе рапсового масла (1026342), страница 3
Текст из файла (страница 3)
ФорсункиФДМ-22 производства АО «Куроаппаратура» (г. Вильнюс) поочередно оснащались штатными распылителями DOP 119S534 фирмы Motorpal и опытными распылителями (распылителями АЗПИ). Экспериментальные исследования дизеля Д-245.12С с распылителями АЗПИ и Motorpal проведены насмесевом биотопливе, содержащем 80% ДТ (по объему) и 20% РМ с установочным УОВТ θ=13o п.к.в. до ВМТ и неизменным положением упора дозирующей рейки ТНВД.Результаты экспериментальных исследований Д-245.12 С на режимах13-ступенчатого испытательного цикла приведены на рис. 6. Полученные результаты свидетельствуют о том, что распылители АЗПИ обеспечивают лучшее качество распыливания топлива и смесеобразования, большую эффективность процесса сгорания топлива, меньший удельный эффективный расход топлива ge, меньшее содержание в ОГ монооксида углерода ССО и несгоревших углеводородов ССНх, но большее содержание в ОГ оксидов азотаСNOх.абвгРис.
6. Зависимость часового расхода топлива Gт (а), объемной концентрации в ОГ оксидов азота CNOx (б), монооксида углерода СCO (в) и несгоревших углеводородов СCHx (г) от скоростного и нагрузочного режима(частоты вращения n и эффективного крутящего момента Ме) и дизеляД-245.12С при использовании распылителей: 1 - АЗПИ; 2 - Motorpal.Проведенные расчеты удельного эффективного КПД и удельных массовых выбросов токсичных компонентов ОГ также подтверждают возможность заметного улучшения экономических и экологических показателей дизеля Д-245.12С при его оснащении предложенными распылителями АЗПИ.По сравнению с работой дизеля со штатными распылителями DOP 119S534фирмы Motorpal на стандартном дизельном топливе использование этих распылителей в дизеле, работающем на смесевом биотопливе, позволяет, неухудшая условного эффективного КПД ηе усл, заметно снизить выбросы монооксида углерода и углеводородов.
Аналогичный положительный эффектиспользования распылителей АЗПИ отмечен и по сравнению с работой дизеля на смесевом биотопливе с распылителями Motorpal. При работе дизеля наэтом топливе замена распылителей Motorpal на распылители АЗПИ позволила повысить условный эффективный КПД двигателя ηе усл с 0,3410 до 0,3427(на 0,5 %) и снизить выбросы монооксида углерода еCO с 3,814 до 2,636г/(кВт·ч) (на 30,9 %) и выбросы несгоревших углеводородов еCHx. с 0,965 до0,597 г/(кВт·ч) (на 38,1 %).
Однако при этом увеличивается эмиссия оксидовазота еNOx, с 7,159 до 8,430 г/(кВт·ч) (на 17,8 %). Для достижения требуемыхпоказателей по выбросам NOх необходимо установку распылителей АЗПИсочетать с реализацией других мероприятий, направленных на уменьшениеэмиссии этого токсичного компонента.В четвертой главе рассмотрены возможности улучшения показателейтопливной экономичности и токсичности ОГ дизеля путем регулированиеУОВТ. Для оценки влияния УОВТ на показатели дизеля типа Д-245.12С проведены его исследования на моторном стенде АМО «ЗиЛ» при различных установочных УОВТ θ=10, 13 и 16о п.к.в. до ВМТ.
Результаты испытаний дизеля на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла представлены на рис.7. По приведенным данным рассчитаны их интегральные удельные массовыевыбросы на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла (соответственноеNОх, еCO, еCНх). Полученные результаты свидетельствуют о том, что благоприятное сочетание показателей топливной экономичности и токсичностиОГ обеспечивает штатный для дизеля Д-245.12С установочный УОВТ θ=13оп.к.в. до ВМТ. Но этом УОВТ отмечены повышенные выбросы оксидов азотаеNOx=8,430 г/(кВт·ч). В то же время, приведенные на рис. 7 данные подтверждают возможность оптимизации значений УОВТ в дизеле Д-245.12С, оснащенном опытными распылителями АЗПИ, при его работе на смесевом биотопливе, содержащем 80 % ДТ и 20 % РМ.Для оптимизации значений УОВТ в дизеле типа Д-245.12С с предложенными распылителями разработана методика решения многокритериальной задачи, базирующаяся на составлении обобщенного критерия оптимальности в виде суммы частных критериев оптимальности по часовому расходутоплива Gт и массовым выбросы нормируемых токсичных компонентов ОГ –оксидов азота NOx, монооксида углерода CO и несгоревших углеводородовCHx:Jo= aGт JGт + aNOx JNOx + aCO JCO + aCHx JCHx,(8)аБВГРис.
7. Зависимость часового расхода топлива Gт (а), объемной концентрации в ОГ оксидов азота CNOx (б), монооксида углерода СCO (в) и несгоревших углеводородов СCHx (г) от частоты вращения n и эффективногокрутящего момента Ме и дизеля Д-245.12С с распылителями АЗПИ, работающего на смесевом биотопливе при различных УОВТ: 1 - θ=13оп.к.в. до ВМТ; 2 - θ=10о п.к.в. до ВМТ; 3 - θ=16о п.к.в.
до ВМТ.где JGт, JNOx, JCO, JCHx - частные критерии оптимальности соответственно порасходу топлива, выбросам NOx, CO, CHx, aGт, aNOx, aCO, aCHx – их весовые коэффициенты. Частные критерии оптимальности выражения (8), определялисьна каждом i-том режиме из соотношений JGтi=Gтi/Gтio; JNOxi=ЕNOxi/ЕNOxio; JCOi=ЕCOi/ЕCOio; JCHxi=ЕCHxi/ЕCHxio, где Gтi, ENOxi, ECOi, ECHxi – часовой расход топливаи массовые выбросы токсичных компонентов ОГ дизеля на рассматриваемомрежиме при текущем значении УОВТ; Gтio, ENOxio, ECOio, ECHxio – соответствующие параметры дизеля на этом же режиме при штатном значении УОВТ.Значимость частных критериев, характеризующих токсичность ОГ, определялась по выражнию (3). При оптимизации использован относительныйобобщенный критерий оптимальности Jo отн, представляющий собой отношение критерия Jо, полученного для данного УОВТ, к значению этого критерияJо баз при базовом значении УОВТ (θ=13о п.к.в.
до ВМТ), т.е. Jo отн= Jо / Jо баз.С использованием описанной методики оптимизации и экспериментальных данных рис. 7 проведен расчет оптимизированной базовой характеристики УОВТ для дизеля типа Д-245.12С. Полученная оптимизированнаябазовая характеристика (рис. 8) предусматривает уменьшение УОВТ от θ=16оп.к.в. до ВМТ на режимах с высокой частотой вращения и малой нагрузкой(при n>1500 мин-1 и Mе<10 %) до θ=10о п.к.в. до ВМТ на режимах внешнейскоростной характеристики с полной нагрузкой (при Mе=100 %).Анализ полученных данных показывает, что при отсутствии системырегулирования УОВТ (при неизменном УОВТ) наилучшие показатели токсичности ОГ получены при θ=13о п.к.в.
до ВМТ. При таком постоянномУОВТ достигнуто наименьшее значение относительного обобщенного критерия оптимальности Jo отн=1,0. Установка этого УОВТ обеспечивает следующие удельные массовые выбросов токсичных компонентов ОГ еNOx=8,430 г/(кВт·ч), еСO=2,636 г/(кВт·ч), еСНx=0,597 г/(кВт·ч). Реализация оптимизированной характеристики УОВТ в дизеле Д-245.12С с распылителямиАЗПИ позволяет снизить Jo отн до 0,963. При этом обеспечиваются следующиезначения выбросов токсичных компонентов ОГ: еNOx=6,406 г/(кВт·ч),еСO=3,032 г/(кВт·ч), еСНx=0,613 г/(кВт·ч).Рис. 8.
Базовая характеристика регулирования УОВТв дизеле типа Д-245.12С, работающем на смесевом биотопливе.Для реализации полученной оптимизированной базовой характеристики разработана система топливоподачи, обеспечивающая регулированиеУОВТ, в зависимости от режимных параметров двигателя (частота вращенияколенчатого вала, нагрузка на двигатель), а также его корректирование приизменении параметров окружающего воздуха и свойств топлива. Систематопливоподачи с САР угла опережения впрыскивания топлива разработанана базе серийного топливного насоса 4УТНИ производства ОАО «НЗТА».Топливный насос высокого давления имеет микропроцессорную систему регулирования УОВТ, включающую размещенный в наполнительном каналенасосной секции ТНВД электромагнитный клапан 19, управляемый от электронного блока (рис.
9).Рис. 9. Система топливоподачидизеля с регулированием УОВТ:1 – нагнетательный клапан; 2 –седло; 3 – надплунжерная полость; 4 – отсечной канал; 5 – отводящая топливная магистраль;6 – корпус; 7 – гильза; 8 – плунжер; 9 – косая кромка; 10 – винтовая канавка; 11 – осевое сверление; 12 – дозирующая рейка; 13– датчик положения дозирующейрейки; 14 – дозирующая втулка;15 – кулачковый вал; 16 – кулачок; 17 – датчик частоты вращения; 18 – наполнительный канал;19 – электромагнитный клапан;20 – подводящая топливная магистраль.Для оценки работоспособности разработанной системы топливоподачис системой регулирования УОВТ проведены его безмоторные экспериментальные исследования.
Основные испытания ТНВД с микропроцессорнойсистемой регулирования УОВТ были проведены на безмоторной установкедля испытания топливной аппаратуры «Bosch 0 680 140 135».При предварительных экспериментальных исследованиях были получены характеристики электромагнитного клапана установки УОВТ и электромагнита дозирующей рейки. При проведении основных исследованийТНВД были получены скоростные характеристики цикловой подачи топливапри нескольких постоянных положениях дозирующей рейки ТНВД. Неравномерность цикловой подачи топлива по секциям ТНВД на номинальномрежиме (nтн=1100 мин-1, hр=10,5 мм) не превысила 8 %. При последующихисследованиях были получены осциллограммы топливоподачи секциейТНВД для трех скоростных режимов (nтн=1100, 900, 700 мин-1), которыеподтвердили возможность изменения УОВТ путем смещения по времениуправляющего импульса, подаваемого на электромагнитный клапан регулирования УОВТ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
