ПЗ_Тюфтин (1229833), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Таблица 3.7 – Влияние подачи топлива за цикл на давление в конце сжатия и период задержки воспламенения

	,
0,02	12,69	38,93
0,021	12,76	38,92
0,022	12,84	38,91
0,023	12,91	38,90
0,024	12,98	38,89
0,025	13,04	38,88
0,026	13,09	38,88
0,027	13,16	38,87
0,028	13,17	38,87
0,029	13,19	38,86
0,03	13,2	38,86

Рисунок 3.6- зависимость цикловой подачи топлива от давления в конце сжатия и периода задержки воспламенения

В таблице 3.7 видно, что при увеличении цикловой подачи период задержки воспламенения увеличивается, это связано c тем что последующие порции топлива, впрыснутые в цилиндр, охлаждают воздух в цилиндре, а соответственно и частицы топлива, находящиеся в воздухе, которые были поданы в цилиндр ранее. Таким образом снижение температуры отражается на периоде задержки воспламенения, увеличивая его.

Эффективная мощность, развиваемая в каждом цилиндре как одноцилиндрового, так и многоцилиндрового в большой степени зависит от количества топлива, попадающего в цилиндр за один цикл, а равномерность нагрузки цилиндров - от равномерности подачи топлива по всем цилиндрам [14]. Следовательно, регулирование топливной аппаратуры по величине цикловой подачи должно обеспечить необходимую подачу топлива, на наиболее ответственных режимах. Наиболее ответственными режимами дизеля являются режимы его работы по внешней характеристике - режим максимальной мощности, которому соответствует максимальная частота вращения вала, а, следовательно, и наибольшие механические нагрузки, и режим максимального крутящего момента, для которого характерна максимальная теплонапряженность поршневой группы [14].

Повышенная теплонапряженность двигателя на режиме максимального крутящего момента объясняется возрастанием величины цикловой подачи, а также уменьшением величины воздушного заряда в цилиндре из-за парения давления наддува, при уменьшении частоты вращения вала двигателя и нагнетателя. Весьма ответственным является также режим минимальных частот вращения холостого хода - без обеспечения устойчивости этого режима невозможна нормальная работа дизельного двигателя [23].

Отсюда следует, что величину цикловой подачи нужно контролировать на трех режимах: максимальной мощности, максимального крутящего момента и на минимальных частотах вращения холостого хода. Регулировочным режимом может быть только один режим. Он должен выбираться таким образом, чтобы обеспечить минимальный разброс величины цикловой подачи на описанных выше трех режимах.

Краткие выводы: по представленным выше зависимостям можно судить о том, что при измерении моторным методом возникает большая вероятность неправильно определения цетанового числа из-за влияния различных факторов (например, постоянно изменяющиеся внутрицилиндровые параметры). Все выше перечисленные зависимости имеют обратно пропорциональные зависимости, кроме влияния температуры окружающего воздуха. На рисунке 3.4 видно то, что при изменении температуры, период задержки воспламенения и давление в конце сжатия уменьшаются по линейной зависимости. Из этого следует то, что при испытании на установке необходимо обязательный подогрев воздуха, подаваемого в цилиндр. Поэтому для контроля параметров сжатия воздуха в цилиндре целесообразно использовать такую величину как давление в конце сжатия (Pс).

3.6 Выбор измерительного оборудования для усовершенствованного метода

Так как раньше мы не могли контролировать величину давления в конце сжатия (Рс), то с появлением специальных датчиков для контроля давления возможно подбор этой величины, а в дальнейшем и определение цетанового числа.

На сегодняшний момент наибольшее распространение получили датчики на пьезоэлектрическом эффекте, поскольку их простота и надежность очень высока. Принцип действия таких датчиков основан на эффекте появления заряда на гранях природных или искусственных материалов с кристаллической структурой при механическом воздействии на них (например, при растяжении или сжатии). Для примера материала с кристаллической структурой возьмем - кварц, который имеет правильную шестиугольную кристаллическую решетку, на ней по углам расположены ионы кремния и кислорода, имеющие четыре положительных и четыре отрицательных элементарных заряда. В такой кристаллической решетке имеются три оси, которые называют электрическими.

Наиболее часто в качестве преобразователей используют Х-ориентированный кварц, который представляет круглую или прямоугольную пластину. Такая пластина вырезается из кристалла так, чтобы ее главные плоскости были перпендикулярны одной из ее электрических осей. Плоскости показывают серебряными электродами, чтобы образовать конденсатор, способный заряжаться за счет приложенного механического напряжения. В последующем, какой будет величина нагрузки, такой же будет заряд.

Существенным свойством для датчиков давления является температура точки Кюри, при которой пьезоэффект исчезает, для кварца температура точки Кюри составляет 573 .

При подборе датчика необходимо учитывать, что значение этой температуры не является верхним пределом его работы. Существует температурная зависимость показаний преобразователя. Например для кварца в области температур от 0 до 250 температурная погрешность составит около 0,017%, т.е. при 250 (523 К) дополнительная погрешность составит около 3,4%. Измерения электрических свойств кварца начинаются с температуры 150 и более [20]. Исходя из этого, для принудительного охлаждения элементов датчика водой, большинство датчиков применяется с полостями для охлаждения.

Наиболее подходящие по конструкции датчики выше описанного типа, можно считать датчики фирмы «Kistler» (Швейцария) [25,11] (Рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Датчики давления фирмы «Kistler» а – свеча зажигания с встроенным датчиком давления; б – датчик для индикаторных измерений; в – охлаждаемый датчик давления; г – неохлаждаемый высокотемпературный датчик давления.

На сегодняшний день наивысший уровень по производству различных датчиков (в том числе и давления) занимает фирма «Kistler».

Основные датчики давления выпускаются двух типов:

- пьезоэлектрический датчик - это активный датчик давления для измерения квазистатических процессов, и поэтому он отлично подходит для динамических измерительных технологий. Он используется везде, где необходимо точно измерить и зарегистрировать быстрые изменения давления

- пьезорезистивный датчик - основан на полупроводниковом эффекте и находит более широкое применение чем широко известные металлические тензодатчики (рисунок 3.9).

а) б)

Рисунок 3.9 а – пьезоэлектрический датчик типа 6045А;

б – пьезорезистивный датчик типа 6052С

Датчик основанный на пьезоэлектрическом эффекте построен на высокотемпературном пьезоэлектрике-ортофосфате-галлия GaPO4, который является схожим по типу с кварцем. Изображенные на рисунке датчики имеют высокое качество и считаются компактными и легкими.

Установка данного датчика наиболее подходит для четырехтактных двигателей внутреннего сгорания с частотой вращения вала 900 , так как их непрерывная работа может доходить до 3700 часов. Датчики фирмы “Kistler” обладают высокими характеристиками, указанные в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Характеристика датчиков фирмы «Kistler»

Параметры, размеры	Датчики
	пьезоэлектрический датчик (6045 А)	пьезорезистивный датчик (6052 С)
Рабочий диапазон давления, МПа	0-20	0-20

Окончание таблицы 3.8

Параметры, размеры	Датчики
	пьезоэлектрический датчик (6045 А)	пьезорезистивный датчик (6052 С)
Чувствительность, пКл/МПа	150	150
Собственная частота, кГц	130	130
Нелинейность, %	0,3	0,3
Охлаждение	не требуется
Предел диапазона температуры, 0С	400
Емкость, пФ	7	7
Масса, г	30	25,5

Исследовав характеристики и изучив функционирование мной был выбран датчик давления фирмы «Kistler» типа 6045А.

Как говорилось ранее, датчик необходим для того, чтобы контролируемым параметром являлось давление в конце сжатия. Для этого необходимо встроить один датчик в цилиндр двигателя. Датчик необходимо разместить в предкамере, для этого в головке блока цилиндров просверливается отверстие для установки датчика (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 - головка блока цилиндра с установленным в ней датчиком давления

На мой взгляд наиболее подходящее место для установки датчика — это предкамера, так как воспламенение начинается именно в ней. Далее датчик давления (ДД), устанавливаемый в головке блока цилиндра, соединяется с преобразователем “ток-напряжение”, который необходим для того чтобы преобразовать сигнал, идущий от датчика, на индикаторную диаграмму - зависимость максимального давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала.

Датчик, устанавливаемый перед форсункой, необходимо соединить с усилителем заряда, который также с помощью индикаторной диаграммы отобразит сигнал с зависимостью давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала.

Схема установки, необходимая для усовершенствования методики определения цетанового числа, состоит из (рисунок 3.10):

1 Установка ИТ9-3;

2 датчики давления 6045А;

3 Преобразователь «ток-напряжение»;

4 Усилитель заряда;

5 Аналого-цифровой преобразователь;

6 Программа для обработки данных;

7 Персональный компьютер.

Характеристики

Список файлов ВКР