автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива диметилового эфира

На правах рукописи

Эсмаилзаде Эбрахим

Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива димегилового эфира

05.04.02-Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре 'Теплотехника и автотракторные двигатели" Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Голубков JI.H.

Официальные оппоненты-

доктор технических наук, профессор Патрахальцев Н.Н.

кандидат технических наук, ст. науч. сотрудник Мазинг М. В.

Ведущая организация-

Научно-исследовательский тракторный институт (НАТИ)

Защита состоится «18» января 2005 г. в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д. 212.126.04 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническим университете) по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский пр-т, д.64, ауд. 42

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат просим представлять в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, в адрес диссертационного совета.

Телефон для справок: 155-03-28

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор В. А. Максимов

Автореферат разослан « /¿Г

2004 г.

¿Ь€УР6- Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития двигателей внутреннего сгорания и, в частности, автотракторных дизелей является использование новых топлив, позволяющих существенно улучшить экологические показатели ДВС. Несмотря на то, что попытки использования диметилового эфира (ДМЭ) в качестве топлива были начаты сравнительно недавно, ДМЭ считается одним из перспективных топлив для автотракторных дизелей.

Применение ДМЭ (в жидком виде) в дизелях позволяет полностью исключить выбросы сажи, снизить уровень шума и уменьшить выбросы оксидов азота. Отсутствие в отработавших газах сажи и соединений серы позволяет эффективно использовать окислительные нейтрализаторы и рециркуляцию ОГ и в итоге обеспечить выполнение самых жестких норм по токсичности. Хотя уменьшение выбросов С02 на единицу мощности не столь велико (7,8... 10,4% при условии полного сгорания), возможность производства ДМЭ из возобновляемых источников позволяет кардинально решить и проблему выбросов С02. ДМЭ по своим параметрам, определяющим работу топливной системы (ТС), является топливом, близким к сжиженному газу, и поэтому основной проблемой его использования в дизеле в жидком виде является организация рационального рабочего процесса ТС.

Целью работы является обоснование и разработка основных положений методологии организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании ДМЭ в качестве топлива.

Методы исследования. Расчетно-теоретические исследования проводились по методам и программам как ранее созданным в МАДИ (1 ТУ), так и по разработанным автором. Экспериментальные исследования проводились на безмоторных установках, адаптированных для исследования макетного образца ТС. Для регистрации давления топлива в линии высокого давления

применялись пьезоэлектрические датчики, плата аналого-цифрового преобразователя ЛА-2МЗ, сопряжения с персональным компьютером типа ШМ АТ.

Достоверность результатов обеспечена адекватностью математических моделей и экспериментальных исследований, а также использованием современного оборудования и приборов с соблюдением государственных стандартов.

Научная новизна. Дополнен метод и разработан алгоритм расчета гидравлических параметров распылителей с различным количеством распы-ливающих отверстий и тремя вариантами их расположения относительно конуса иглы при проливке распылителя стационарным потоком ДМЭ или другого топлива в жидкой фазе. С помощью расчета и опыта проведено сопоставление гидравлических характеристик распылителя при проливке их на дизельном топливе (ДТ) и ДМЭ. Получены количественные данные влияния температуры ДМЭ на показатели топливоподачи, а также связи регулировочных массовых цикловых подач дизельного топлива и ДМЭ. Разработан метод и программа расчета аккумуляторной топливной системы (АТС) с электромеханической форсункой (ЭМФ), позволяющая учитывать конструктивные особенности предложенной АТС. Сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

Практическая ценность. Разработанная программа расчета гидравлических параметров распылителей при его проливке стационарным потоком жидкого топлива может быть использована как при проектировании, так и при адаптации распылителей для работы на альтернативных топливах. Полученные данные о гидравлических характеристиках распылителей при проливке на ДМЭ, о коэффициентах изменения цикловой подачи при переходе с ДТ на ДМЭ, о влиянии технологических допусков на остаточное давление при работе на ДМЭ, о требованиях к сочетанию избыточного давления перед ТНВД и степени рециркуляции отсечного топлива могут быть использованы при разработке и доводке ТС дизеля, использующего в качестве топлива ДМЭ.

Реализация работы. Метод и программа расчета гидравлических характеристик распылителей при их проливке стационарным потоком ДМЭ и ДТ внедрены во ФГУП ГНЦ НАМИ и используются в учебном процессе кафедры "Теплотехника и автотракторные двигатели" МАДИ (ГТУ). Основные положения, выносимые на защиту:

метод и программа расчета гидравлических параметров распылителей и результаты расчетов и опытов при проливке распылителей на ДМЭ и ДТ;

количественные результаты сравнительного экспериментального исследования ТС при работе на ДМЭ и ДТ;

результаты расчетного исследования ТС непосредственного действия при работе на ДМЭ;

метод и программа гидродинамического расчета АТС с ЭМФ и результаты параметрического расчетного исследования при её работе на ДМЭ;

основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

Личный вклад автора:

проведен анализ работ по исследованию и доводке дизелей, адаптированных для работы на ДМЭ;

разработана программа, реализующая уточненный метод расчета гидравлических параметров распылителей при их работе на ДМЭ;

модернизирована безмоторная установка и проведено экспериментальное и расчетное исследование элементов ТС (топливоподкачивающих насосов, фильтров, перепускных клапанов, ТНВД, распылителей) и ТС в целом при использовании в качестве топлива ДМЭ и дизельного топлива;

разработан алгоритм и программа и проведено расчетное исследование АТС с ЭМФ, адаптированной для работы на ДМЭ;

сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технической конференции МАДИ (ГТУ) в 2003г. и на всероссийском научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок имени профессора В.И. Крутова в Ml "ГУ имени Н.Э. Баумана в 2004г.

Публикации. Материалы исследований опубликованы в двух статьях и двух тезисах докладов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений, содержит 167 стр, 49 рис, 29 табл. Библиография включает 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первый главе проведен обзор работ, направленных на улучшение экологических и экономических показателей дизелей путем использования альтернативных топлив: ДМЭ, рапсового метилэфира, спиртовых и других топлив. Большой вклад в изучение проблем, возникающих при использовании ДМЭ (в жидком виде) в качестве топлива для дизелей внесен фирмами AVL, Nissan Diesel, др. и рядом университетов. В РФ вопросами разработки и исследования рабочих процессов дизелей при использовании в качестве топлива ДМЭ занимаются в НАМИ, НИИДе, МГТУ, МАДИ и ряде других организаций.

Результаты исследований показали, что перевод дизеля с дизельного топлива (ДТ) на ДМЭ позволяет полностью исключить выбросы сажи и соединений серы, существенно снизить выбросы оксидов азота и уменьшить уровень шума.

Типичные результаты сравнительных исследований автомобильного дизеля на ДТ и ДМЭ получены, например, фирмой AVL List. Так, испытания автомобиля Audi 100 по Американскому испытательному циклу FTR 75 показали, что при работе на ДМЭ возможно обеспечение требований по доста-

точно жестким нормам на вредные выбросы ЦЬЕУ, применив дополнительно только окислительный каталитический нейтрализатор.

Одной из основных проблем при переводе дизеля с ДТ на ДМЭ является создание достаточно простой и надежной ТС. В первой главе был проведен обзор и сравнительный анализ различных типов ТС дизелей, работающих на ДМЭ.

По результатам проведенного анализа литературных источников были сформулированы следующие основные задачи.

• Дополнить математическую модель распылителя и разработать программы: 1) расчета гидравлических характеристик распылителей по результатам их проливки в стационарном режиме; 2) расчета конструктивных параметров распылителей при их работе на ДМЭ и дизельном топливе (ДТ).

• Провести расчетные исследования топливной аппаратуры непосредственного действия с целью обоснования эффективных проходных сечений и конструктивных параметров распылителей при использовании в качестве топлива ДМЭ.

• Разработать метод и программы расчета и провести расчетное исследование аккумуляторной ТС (АТС) с электромеханическими форсунками (ЭМФ) с целью обоснования ряда конструктивных параметров аккумулятора и ТНВД при работе АТС на ДМЭ и установку для безмоторных испытаний ТС.

• Разработать установку для определения гидравлических параметров распылителей при их проливке на ДМЭ.

• Провести сравнительные испытания различных вариантов топливопод-качивающих насосов и топливных фильтров с целью обоснования их выбора.

• Провести безмоторные испытания макетного образца ТС непосредственного действия, адаптированной для работы на ДМЭ с целью дальнейшего совершенствования ТС.

• Обосновать основные положения адаптации ТС непосредственного действия для работы на ДМЭ.

б

Вторая глава посвящена обоснованию основных положений адаптации ТС непосредственного действия и описанию установок и оборудования для экспериментального исследования.

На основе анализа ТС непосредственного действия и исследовательских работ, проведенных в МАДИ, приняты следующие основные положения адаптации ТС для работы на ДМЭ.

1. Давление в линии низкого давления (ЛНД) поддерживается в диапазоне до 1,5 МПа (и до 2,5 МПа перед ТНВД) с тем, чтобы использовать серийные, адаптированные для работы на ДМЭ элементы и узлы ТС для ДВС, работающих на сжиженном газе (пропан-бутане). Для исключения паровых пробок в ЛНД предусмотрена прокачка отсечного топлива, регулируемая перепускным клапаном.

2. Для обеспечения очистки ТС от ДМЭ перед длительной стоянкой выбрана двухтопливная схема работы дизеля. Перед остановкой дизеля предусматривается переход с ДМЭ на ДТ, таким образом линия высокого давления и частично ЛНД очищаются от ДМЭ и заполняются ДТ. Запуск дизеля в этом случае производится на ДТ. Для управления процессом перехода целесообразно использовать систему электромагнитных клапанов и блок управления.

3. Аварийное отключение баллона с ДМЭ осуществляется клапаном в блоке арматуры (мультиклапане), устанавливаемом на баллоне. При необходимости устанавливается датчик-определитель ДМЭ в салоне и сигнальное устройство.

4. С целью уменьшения и утилизации утечек через прецизионные соединения ТНВД предусмотрен масляный затвор в соединении гильза - плунжер; пары ДМЭ из форсунки отводятся в баллон с ДМЭ.

5. В качестве топливоподкачивающих насосов (ТН) и фильтров для малолитражных дизелей предлагается использовать бензонасосы и фильтры систем впрыска бензина, адаптированные для работы на ДМЭ, причем необходима последовательная установка двух ТН, а при больших часовых расхо-

дах топлива (ДМЭ) - параллельная установка двух - трех пар последовательно расположенных ТН.

6. Для поддержания заданного диапазона температур топлива (ДМЭ) предусмотрен теплообменник, управляемый автоматическим регулятором температуры.

7. Для уменьшения износа подвижных соединений ТС применяется присадка любризол 539И (оптимальная доля добавки требует проведения специальных исследований).

8. На входе и на выходе из ТНВД поворотные штуцеры заменены на штуцеры без резких поворотов потока для исключения кавитации.

9. В связи с необходимостью обеспечить большие цикловые подачи при меньшем модуле упругости ДМЭ требуется увеличение эффективного проходного сечения распылителя, оптимизация параметров нагнетательного клапана и, как правило, увеличение диаметра и хода плунжера ТНВД.

На рис. 1 приведена схема ТС непосредственного действия, разрабатываемая в МАДИ. ДМЭ хранится в серийно выпускаемом баллоне для сжиженного газа. Из баллона 1 под давлением насыщенных паров ДМЭ в жидкой фазе поступает с помощью топливоподкачивающих насосов 2 с электроприводом, через фильтр 96 и теплообменник 7 к ТНВД. Часть ДМЭ через топливопроводы 10 и форсунки 11 подается в цилиндр дизеля. Другая часть прокачивается через полости низкого давления ТНВД, перепускной клапан 6, ЭМК 46 в баллон 1. Расход прокачиваемого топлива определяется конструкцией перепускного клапана 6.

Пары ДМЭ из форсунки через условно обозначенную дренажую трубку 12 отводятся в баллон. Блок управления (БУ) управляет (в алгоритме выключен - включен) ЭМК (4а, 46,4в, 4г) и топливными насосами 2 и 8.

Перед длительной остановкой дизель планируется переводить на дизельное топливо с помощью БУ и ЭМК.

Настоящее исследование проводилось на макетном образце ТС, отличающимся от ТС, приведенной на рис. 1, отсутствием теплообменника и блока управления, вместо ЭМК применялись краны, управляемые вручную.

Рис. 1. Схема ТС непосредственного действия (ТС-1), разрабатываемая в МАДИ:

1 - баллон с ДМЭ; 2 - топливоподкачивающие насосы (ДМЭ); 3 - манометр; 4 - электромагнитные краны; 5 - ТНВД 6 - перепускной клапан; 7 - теплообменник; 8 - подкачивающий насос (ДТ); 9 - фильтры; 10 - топливопровод высокого давления; 11 - форсунка; 12 - 13 - 14- штуцеры для отвода паров ДМЭ; 15 - датчики температуры

Макетный образец ТС скомплектован на базе топливной аппаратуры (ТА) дизеля Д245.12С. Безмоторная установка для исследования ТС при ее работе на ДМЭ была смонтирована на базе стенда "Хартридж". В качестве ТН использовались насосы роликового типа, применяющиеся в автомобильных ДВС с впрыском бензина и адаптированные для работы на ДМЭ.

Для замера цикловой подачи топлива (ДМЭ) был применен весовой метод с использованием мерного баллона (масса 800 г, объем 1л). Измерение температур осуществлялось с помощью термопар хромель- копель. Для об-

работки сигналов от термопар использовался цифровой измерительный термопреобразователь Термопик-РТС с диапазоном измерения от -50°С до +750°С, ценой деления 0,1°С. Для регистрации и записи давления топлива в топливопроводе использовали пьезокварцевый датчик Т6000 и плату аналого-цифровых преобразователей JIA-2M3, сопряженную с ЭВМ типа IBM PC/AT.

Во второй главе также описаны экспериментальные установки для определения эффективных проходных сечений распылителей на ДТ и ДМЭ и проведена оценка точности результатов эксперимента.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования рабочего процесса ТС и ее элементов.

Цель испытания ТС непосредственного действия (ТС-1) заключалась в основном в проверке работоспособности ТС и ее узлов и разработке рекомендаций по доводке ТС для использования ее в составе дизеля Д245.12С (4ЧН 11/12,5), адаптированного для работы на ДМЭ.

Одним из важных показателей качества работы ТС является остаточное давление р0 на рабочих режимах дизеля. Оно должно быть достаточно высоким (ро>2.5...3 МПа), чтобы исключить паровые пробки, и в то же время не слишком большим во избежание подвпрысков. Остаточное давление в топливопроводе измерялось с помощью датчика давления и устройства, позволяющего краном соединять топливопровод со сливной магистралью.

В табл. 1 приведены результаты регистрации максимальных давлений в топливопроводе рд, остаточных давлений ро и цикловых подач G„. Опыт №1 (см. табл. 2) проводился при температуре окружающего воздуха 0...6°С (баллон с ДМЭ находился вне помещения) и температуре на входе в ТНВД t„=7,3...150C (давление насыщенных паров рнп=0,22...0,45 МПа). При проведении опыта № 2 баллон с ДМЭ находился в емкости с горячей водой (t„=37,9..,42,7°С, давление насыщенных паров рнп=0,98...1,14 МПа). Положения рейки ТНВД hp выбраны таким образом, чтобы охватить рабочий диапазон режимов дизеля Д245.12.С.

Таблица 1

Влияние режимов работы и температуры ДМЭ на величины остаточного давления р0, максимального давления в топливопроводе (у форсунки) рд,

цикловой подачи Оц.

Режим Ро, МПа рд, МПа Оц.мг

п, мин'1 Ьр.ым № 1 №2 Лро №1 №2 ЛРд № 1 №2 Авц

500 7 3,24 5,13 1,9 22,10 20,81 -1,29

8 3,54 6,67 3,13 22,61 22,22 -0,39 98,6 92,6 -6

10 4,89 7,63 2,74 24,12 23,11 -1,01

12 4,60 6,23 1,63 22,28 21,32 -0,96

800 7 5,47 7,30 1,83 27,41 25,77 -1,64

8 5,62 7,77 2,15 27,14 26,26 -0,88 107,2 94,7 -12,5

10 4,35 7,35 2,99 26,90 26,91 0,01

12 3,98 5,21 1,23 26,56 26,96 0,40

1200 7 7,99 8,85 0,86 37,33 31,78 -5,55

8 7,94 8,24 0,29 36,29 31,55 -4,74 111,9 97,9 -14

10 6,56 7,85 1,29 33,85 31,01 -2,84

12 4,18 5,26 1,44 30,74 26,01 -4,73

Результаты замера ро показывают, что остаточное давление на основных режимах исследованной ТА дизеля Д245.12С (с распылителем ЯЗДА цГр=0,36 мм2) ро=3,2...8,0 МПа. При нагреве на 25...30 °С р0 увеличилось до 5,1...8,8 МПа, что говорит о невозможности возникновения разрывов сплошности в ТА данной комплектации. С другой стороны, при нагреве ДМЭ на работающем дизеле ро может быть около 9... 10 МПа, что при недостаточной величине давления затяжки иглы форсунки может привести к подвпрыскиваниям.

Подогрев топлива (ДМЭ) на 30...25°С (от Ю...15°С) приводит к уменьшению цикловой подачи (по массе) на основных режимах на -12%, То есть примерно в 1,5-2 раза интенсивнее, чем на дизельном топливе. При повышении температуры (на 25...30°С) наблюдается также увеличение остаточного давления (на 0,3...3,1 МПа) и снижение максимального давления у форсунки на большинстве режимов.

Исследование соотношения массовых и объемных цикловых подач на ДТ и ДМЭ при неизменном положении рейки показало, что массовый коэффи-

диент изменения (уменьшения) числовой подачи при переходе с ДТ на ДМЭ (13--.1,6) изменяется при изменении частоты вращения и нагрузки. Объемный коэффициент изменения (уменьшения) цикловой подачи (при максимальных подачах) равен 1...1,1, что следует учитывать при задании регулировочных цикловых подач (на ДТ).

Проливка распылителей на стендах постоянного расхода на ДМЭ и ДГ при различных числах кавитации К=(р1-р2)/р2 (где р! и рх~ давления топлива до и после распылителя) показало следующее. При малых числах кавитации К (К<0,7...1,8) у многоструйных распылителей с иглами, имеющими дополнительный конус, эффективное проходное сечение при проливке на ДМЭ, несмотря на более развитые кавитационные явления в распыливающих отверстиях, незначительно отличается от ц£р, полученного при проливке на ДТ. Это объясняется меньшими потерями давления на запирающем конусе (более, чем на порядок) вследствие малой вязкости ДМЭ (см. рис. 4). В отличие от ДТ при проливке на ДМЭ участок зависимости цГр=1"(К), в котором не заметна кавитация, существенно зависит от температуры (уменьшается с увеличением температуры).

Было также проведено исследование критического (допустимого) сочетания избыточного (над давлением насыщенных паров) давления на входе в ТНВД Ар и степени прокачки отсечного топлива ¡. Под степенью прокачки отсечного топлива примем отношение расхода топлива, поданного в ТНВД, к расходу топлива через форсунку. Критерием нормальной работы ТС на режиме номинальной мощности являлась удовлетворительная межцикловая стабильность, определяемая по максимальным давлениям в топливопроводе рд в ряде последовательных циклов (см. Рис.2), и сохранение уровня рд.

Рис. 2. Зависимость давления в топливопроводе у форсунки от времени

Для исследованной ТС дизеля Д245.12С с минимизированными возмущениями потока от бака до ТНВД получены следующие допустимые сочетания: при ¡=3 Др>0Д0 МПа, при ¡=4 Др>0,15 МПа. Опыты проводились при температуре ДМЭ перед ТНВД ^ 18... 14°С.

В четвертой главе рассмотрены методы, программы и результаты расчетного исследования.

Для расчетного исследования ТА непосредственного действия разделенного типа (традиционной) использовались два метода, разработанных ранее в МАДИ под руководством Л.Н. Голубкова. Инженерный метод, базирующийся на решении Д'Аамбера (на волновом представлении процессов в топливопроводе), был адаптирован для расчета ТА на ДМЭ путем внесения в исходные данные величин плотности, вязкости и зависимости коэффициента сжимаемости от давления и температуры, полученных по опубликованным результатам фирмы АУЬ.

С целью более подробного моделирования процессов в ТА, использовался исследовательский метод, основанный на численном интегрировании уравнений неустановившегося движения ДМЭ в двухфазном состоянии в топливопроводе и уравнений массового баланса в ТНВД и форсунке.

Проведенное сопоставление опыта и расчета инженерным методом ТА, работающей на ДМЭ, показало адекватность, позволяющую проводить параметрические исследования. Так, исследование влияния технологических допусков на изменение остаточного давления в диапазоне рабочих режимов показало существенное влияние на р0 допусков, на объем (высоту) разгрузочного пояска и давление открытия нагнетательного клапана, на объем штуцера ТНВД, на эффективное проходное сечение распылителя, на зазоры в соединении поясок-седло нагнетательного клапана.

В ряде работ показано, что аккумуляторные топливные системы (АТС) с электронным управлением целесообразно использовать при работе на ДМЭ. Поэтому, несмотря на то, что в РФ АТС не выпускаются, теоретические исследования этих систем, адаптированных для работы на ДМЭ, являются актуальными.

Объектом расчетного исследования выбрана АТС с электромеханическими форсунками (ЭМФ), названная ТС-2 (рис. 3).

В качестве насоса высокого давления в составе АТС предлагается рядный ТНВД с измененным профилем кулачка и нагнетательным клапаном без разгрузочного пояска со слабой пружиной. Еще одним отличительным элементом предлагаемой АТС с ЭМФ является обратный клапан, устанавливаемый на входе в аккумулятор (рис. 3).

Разработанный метод гидродинамического расчета аккумуляторной ТА моделирует процессы в части ТС, включающей в себя элементы линии высокого давления: ТНВД, топливопроводы высокого давления, аккумулятор с встроенным обратным клапаном и ЭМФ (рис. 3).

Алгоритм расчета разделен на две связанные программы: 1) расчет ТНВД - топливопровода - аккумулятора со встроенным обратным клапаном; 2) расчет аккумулятора - топливопровода - ЭМФ. В первой программе давление в аккумуляторе ра принято постоянным, так как его колебания практически не оказывают влияния на результаты расчета по первой программе.

Ик л

) I

Ра=уаг(сопз1) Уа=соп51

Ркл,Укл

эл. маг

йЪ

йк

- и

у У/

//

5

Рис. 3. Расчетная схема АТС с ЭМФ (ТС-2): 1 - обратный клапан; 2 - аккумулятор; 3 - ЭМФ

Процессы в ТНВД и топливопроводе высокого давления рассчитываются по исследовательскому методу, дополненному описанием процессов в клапане аккумулятора. Система уравнений, описывающих процессы в клапане аккумулятора, состоит из уравнений неразрывности и динамического равновесия клапана:

^«ПГ=Ргп£тС'-сгкрга(м£)1!Л — -р,|

ЧРкл

¿С

6п^=Сиои • а<р

Замыкает систему уравнений (1) уравнение состояния Тета.

Здесь Укл - объем клапана; ртп и ркл - плотности ДМЭ в топливопроводе и клапане; £ - площадь топливопровода; С' - скорость в выходном сечении топливопровода; (цОкл - эффективное проходное сечение клапана;

- площадь и Скл - скорость клапана; ра и ркл -давления в аккумуляторе (ра=сопз1) и в полости клапана; Мк„ - масса клапана; рк0 - давление открытия клапана; бкл и Ькл - жесткость пружины и ход клапана; ок и сткл - ступенчатые функции.

При моделировании второй части АТС, состоящей из аккумулятора, топливопровода и ЭМФ, расчет ведется при допущениях: отсутствия ГФ и постоянной плотности топлива. Это позволяет использовать более простую волновую модель неустановившегося движения топлива в топливопроводе и уравнение объемных балансов для моделирования процессов в ЭМФ.

В результате расчета по первой программе при допущении постоянства давления в аккумуляторе получают массив <3=ц+Скл ГКл, где ц - количество топлива, перетекающего через обратный клапан в аккумулятор (и обратно) в единицу времени; <3 - сумма расхода топлива q и насосного действия клапана Скл Гкл. Массив в виде 0=А((р) передается во вторую программу, где он участвует в расчете уравнения объемного баланса в аккумуляторе, имеющем объем Уа:

здесь а- коэффициент сжимаемости ДМЭ; а- скорость звука; е а - коэффициент учитывающий гидравлическое сопротивление топливопровода, имеющего площадь fj и длину LT; W(t)- обратная волна, подошедшая от ЭМФ. Затем следует расчет прямой волны F(t):

Система граничных условий у выхода топливопровода, описывающая процессы в ЭМФ, состоит из трех уравнений:

Первое уравнение системы (4) является уравнением объемного баланса в полости форсунки. Здесь Уф - объем форсунки; а - коэффициент сжимаемости топлива (ДМЭ); С'т - скорость топлива; - расход через зазоры между корпусом и стержнем привода иглы; РЭМк - сила электромагнита; р',р - давление топлива перед сопловыми отверстиями, действующее на площадь вычисляемую по диаметру посадочного пояска иглы; ^ - площадь стержня привода клапана; Р„ и 8„, - сила предварительной затяжки и жесткость пружины ЭМФ; Сэ„к и 11ЭЮ[ - скорость и ход якоря ЭМК и движущихся с ним частей; ^ - площадь иглы; <тф - ступенчатая функция. Параметрические расчетные исследования с помощью описанного метода и программ позволили наметить пути уменьшения колебательных давлений в ЭМФ, свойственных при использовании в качестве топлива ДМЭ.

Дополненный метод расчета гидравлических характеристик распылителей при использовании в качестве топлива ДМЭ представляет большой практический интерес вследствие технической сложности их экспериментального получения, особенно при больших давлениях проливки, а также вследствие возможности, не изготовляя распылители, по их чертежам получать необходимые гидравлические характеристики.

За основу был принят метод, разработанный на кафедре теплотехники и АТД МАДИ (ГТУ) В.И. Трусовым для обычных многоструйных распылителей. Метод был дополнен учетом комбинированного расположения отвер-

+р; <-рЛ -0-р„ -ь^аК;

пЛ'Ф'

(4)

стай распылителя и адаптирован для ДМЭ. Исходным уравнением для расчета являются уравнения сохранения массы и энергии.

Таблица 2

Результаты, полученные опытом и расчетом при стационарном потоке через распыливающие отверстия диаметром 0,45 мм

№ 1 2 3 4 5 6 7

рф, Мпа 0,7 1,5 2,5 5 10 14 20

От, г/с 2,0 3,36 4,50 6,70 10,9 12,7 16,4

Рил, МПа эксп. 0,5 1,3 2,2 4,5 9,4 13,5 19,4

Ркп, МПа расч. 0,69 1,48 2,47 4,95 9,91 13,89 19,85

Арк, МПа 0,19 0,18 0,27 0,45 0,41 0,49 0,45

Для проверки адекватности метода и программы расчета характеристик на ДТ были рассчитаны характеристики распылителя при нескольких подъемах иглы (пролив осуществлялся через одно распыливающее отверстие). Результаты сопоставления при различных давлениях в форсунке рф распылителя с комбинированным расположением отверсий приведены в табл. 2. Сравнивалось полное давление перед распыливающим отверстием ркп при фиксированном подъеме иглы у=0,24 мм.

Незначительные отклонения опыта и расчета объясняются невозможностью в эксперименте абсолютно точно определять подъем иглы. В целом характер кривых ркп=%>ф) одинаков, что доказывает адекватность математической модели.

На рис. 4 приведен пример расчетно-экспериментального определения гидравлических характеристик. Объектом являлся распылитель ЯЗДА (для дизеля КамАЗ).

При расчете для ДМЭ были использованы величины коэффициента истечения через распыливающие отверстия при больших К по данным фирмы АУЬ. Результаты сопоставления гидравлических характеристик при стационарном потоке через распылитель ДТ и ДМЭ показывают следующее.

При больших числах кавитации К=(ргр2)/р2 эффективное проходное сечение распылителя существенно меньше при проливке на ДМЭ (по сравнению с ДТ) за счет более развитой кавитации в распыливающих отверстиях (рис. 4).

Р

0,44-1

0,42---

0,40---

0,38----

0,36-—-5-

0,34---

0,32---

0,30-...........| . .

-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Ю9 * 0 0,5 1.5 2 3 5 7 10 20 40 60 69 «

Рис. 4. Результаты расчета и проливки эффективных проходных сечений распылителя на ДМЭ и ДТ

При малых К (К<0,7...1,8) у рассмотренного распылителя сопоставимо по величине с полученным при проливке на ДТ. Это объясняется меньшими потерями давления на запирающем конусе, зависящими в основном от вязкости, которая у ДМЭ существенно меньше, чем у ДТ.

Используя разработанные методы, было также проведено расчетное обоснование параметров распылителя дизеля Д245.12С. В частности показано, что при использовании в качестве топлива ДМЭ целесообразно применять распылитель с увеличенным (до 0,5 мм2) и с иглой, имеющей дополнительный конус.

Общие выводы и рекомендации

1. Дополненный метод и разработанные алгоритм и программа отличаются возможностью расчета распылителей с различным количеством распиливающих отверстий и тремя вариантами расположения входных кромок распыливающих отверстий при проливке его стационарным потоком как ди-метилового эфира, так и других топлив в жидкой фазе. Метод и программа по заданным (или опытным) величинам расхода через распылитель позволяют рассчитывать: а) полные и статические давления в любом сечении потока в распылителе; б) коэффициенты расхода распыливающих отверстий; в) затраты энергии на преодоление сопротивлений при движении потока топлива по распылителю; г) подъемную силу, создаваемую потоком топлива, дейст-вующню на иглу. Метод и программа также позволяют рассчитать расход через распылитель по заданным коэффициентам расхода распыливающих отверстий.

2. Сравнительное расчетно-экспериментальное исследование потока топлива (ДТ и ДМЭ) через распылители показало следующее:

- при больших числах кавитации К=(р1-р2)/р2 эффективное проходное сечение распылителя и коэффициент истечения через распыливающие отверстия Несущественно меньше при проливке на ДМЭ (по сравнению с ДТ);

- при малых К (К<0,7...1,8) у многоструйных распылителей с распы-ливающими отверстиями в предсопловом канале и с иглами, имеющими дополнительный конус, и Цс при проливке на ДМЭ близки к полученным при проливке на ДТ, что объясняется меньшими потерями давления на запирающем конусе (примерно на порядок) вследствие малой вязкости ДМЭ;

- в отличие от ДТ при проливке на ДМЭ участок зависимости р1р=Г(К), в котором не заметна кавитация, существенно зависит от температуры (уменьшается с увеличением температуры);

- при работе на ДМЭ для исключения кавитации на запирающем конусе целесообразно использование распылителей с иглой, имеющей дополнительный конус.

3. На примере ТА дизеля Д245.12 (с минимизированными возмущениями потока от бака до ТНВД) получены граничные сочетания избыточного давления перед ТНВД Лр=р-рнас паров и степени рециркуляции отсечного топлива I. Так, при ¡=3 Лр>0,20 МПа, при ¡=4 Ар>0,15 МПа (опыты проводились при температуре ДМЭ перед ТНВД .. 14°С).

4. Массовый коэффициент изменения (уменьшения) цикловой подачи при переходе с ДТ на ДМЭ (1,3... 1,6) изменяется при изменении частоты вращения и нагрузки, что следует учитывать при задании регулировочных цикловых подач (на ДГ).

5. Подогрев топлива (ДМЭ) на 30...25°С приводит к уменьшению цикловой подачи (по массе) на ~12% на основных режимах, т. е. примерно в 1,52 раза интенсивнее, чем на дизельном топливе. При повышении температуры (на 30...25°С) наблюдается также увеличение остаточного давления (на 0,3...3,1 МПа) и на большинстве режимов уменьшение максимального давления в топливопроводе.

6. Традиционный метод гидродинамического расчета ТА, базирующийся на решении Д'Аламбера (инженерный метод) наряду с методом, учитывающим газовую фазу и фазовые переходы (исследовательский метод), может быть использован для параметрических расчетных исследований ТА, работающей на ДМЭ. Показана адекватность инженерного метода расчета при использовании зависимости коэффициента сжимаемости от давления р и температуры г, полученной по данным фирмы АУЬ (по зависимости модуля упругости от р и

7. Исследования ТА дизеля Д245.12С (4ЧН11/12,5), адаптированной для работы на ДМЭ, показали важность расчетного и экспериментального анализа величин остаточного давления ро, поскольку ро, с одной стороны, должно быть больше 3 МПа с тем, чтобы не допустить образования паровых пробок в форсунке, с другой, - не должно быть слишком высоким во избежание подвпрысков. Расчетные исследования показали, что диапазон изменения

р0 существенно зависит не только от режима работы ТА и температуры ДМЭ, как это было показано экспериментально, но и от технологических допусков на объем разгрузочного пояска и давление открытия нагнетательного клапана, на объем штуцера ТНВД, на зазоры в соединении седло-разгрузочный поясок нагнетательного клапана, на эффективное проходное сечение распылителя. При адаптировании ТА, укомплектованной традиционным нагнетательным клапаном с объемной разгрузкой, целесообразно ужесточить допуски на перечисленные пять параметров ТА.

8. Проведенные экспериментальные и расчетные исследования макетного образца ТС, а также анализ ТС непосредственного действия разделенного типа позволил обосновать и сформулировать основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

9. Разработанные метод и программа расчета аккумуляторной топливной системы (АТС) с электромеханической форсункой (ЭМФ) отличаются учетом конструктивных особенностей предложенной АТС с ЭМФ. В частности: а) нагнетательным клапаном ТНВД без разгрузочного пояска; б) профилем кулачка ТНВД в виде эксцентрика; в) наличием обратного клапана на входе в аккумулятор. Параметрические расчетные исследования позволили наметить пути уменьшения колебательных давлений в ЭМФ, свойственных при использовании в качестве топлива ДМЭ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Голубков Л.Н., Трусов В.И., Эсмаилзаде Эбрахим. Разработка методов, программ и результаты расчетных исследований элементов топливных систем дизелей, работающих на диметиловом эфире // Луканинская чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: Тезисы докладов научно-технической конференции - М.: МАДИ (ГТУ), 2003 . -С. 87-89.

2. Разработка и исследование топливных систем дизеля, использующего в качестве топлива диметиловый эфир /Л.Н. Голубков, В.И. Трусов, Эсмаилзаде Эбрахим, В. В. Адамов. - М, 2004. - Деп. в ВИНИТИ №481-В2004. - 34с.

3. Голубков Л.Н., Эсмаилзаде Эбрахим. Разработка элементов топливной системы дизеля, работающего на диметиловом эфире // Тезисы докладов всероссийского научно-технического семинара по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок: Вестник МГТУ. -М.,Машиностроение, 2004. - С. 121.

4. Пути решения проблем использования диметилового эфира в качестве топлива для дизелей. Голубков Л.Н., Эсмаилзаде Эбрахим.- М., 2004. - Деп. в ВИНИТИ №1664-В2004-12с.

Принято к исполнению 09/12/2004 Исполнено 10/12/2004

Заказ № 509 Тираж 100 экз

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 (095) 318-40-68 www.autorefcrat.ru

РНБ Русский фонд

2006-4 192

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1.0бзор и постановка задачи исследования.

1.1. Анализ альтернативных топлив, используемых в дизелях.

1.2. Физико-химические свойства диметилового эфира (ДМЭ) как топлива для ДВС.

1.3. Сравнительные исследования экологических показателей дизелей при работе их на дизельном топливе и ДМЭ.

1.3.1. Анализ исследований по литературным данным.

1.3.2. Результаты моторных испытаний проведенных в НАМИ совместно с МАДИ.

1.4. Сравнительный анализ топливных систем (ТС) дизелей, использующих ДМЭ в качестве топлива.

1.5. Выводы по главе и постановки задачи исследования.

Глава 2. Установки, оборудование и приборы для экспериментального исследования.

2.1. Обьекты экспериментального исследования

2.1.1. Основные положения адаптации ТС для работы на ДМЭ.

2.1.2. топливоподкачивающий насос и мультиклапан.

2.1.3. Топливный насос высокого давления и форсунка.

2.2. Установка и оборудование для исследования макетного образца топливной системы (ТС), работающей на ДМЭ.

2.3. Установка для испытания топливоподкачивающих насосов, фильтров.

2.4. Установки для определения эффективного проходного сечения распылителей на дизельном топливе и ДМЭ.

2.4.1. экспериментальная установка для определения гидравлических характеристик распылителей на ДТ.

2.4.2. экспериментальная установка для определения эффективных проходных сечений распылителй на ДМЭ.

2.5. Оценка точности результатов эксперимента.

Глава 3. Результаты экспериментального исследования рабочего процесса ТС и ее элементов.

3.1. Исследование макетного образца ТС непосредственного действия (ТС-1).

3.2. Результаты испытний топливоподкачивающих насосов и перепускных клапанов на бензине и ДМЭ.

3.3. Результаты проливки распылителей на дизельном топливе и ДМЭ.

3.4. Выводы по 3 главе.

Глава.4. Методы, программы и результаты расчетного исследования.

4.1. Краткое описание методов гидродинамического расчета ТА непосредственного действия.

4.2. Расчетное исследование ТА непосредственного действия.

4.3. Дополнение метода и результаты расчетного исследования аккумуляторной топливной системы с электромеханической форсункой.

4.4. Метод и программы определения гидравлических характеристик и параметров распылителей при использовании в качестве топлива ДМЭ и ДТ.

4.5. Результаты расчета гидравлических характеристик и обоснование параметров распылителей дизелей при их работе на ДМЭ.

4.5.1. Расчетно-экспериментальное определение параметров распылителей при проливке на ДМЭ и ДТ.

4.5.2. Расчетное обоснование параметров распылителя дизеля Д245.12С.

4.6. выводы по 4 главе.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития двигателей внутреннего сгорания и в частности автотракторных дизелей является использование новых топлив, позволяющих существенно улучшить экологические показатели ДВС. Несмотря на то, что попытки использования диметилововго эфира (ДМЭ) в качестве топлива были начаты сравнительно недавно, ДМЭ считается одним из перспективных топлив для автотракторных дизелей. ^Применение ДМЭ (в жидком виде) в дизелях позволяет полностью исключить выбросы сажи, снизить уровень шума и уменьшить выбросы оксидов азота. Отсутствие в отработавших газов сажи и соединений серы позволяет эффективно использовать окислительные нейтрализаторы и рециркуляцию ОГ, что позволяет обеспечить выполнение жестких норм по токсичности. Хотя уменьшение выбросов СОг на едиющу мощности не столь велико (7,8. 10,4% при условии полного сгорания){возможность производства ДМЭ из возобновляемых источников позволяет кардинально решить и проблему выбросов СОг^ДМЭ по своим параметрам определяющим работу топливной системы (ТС), является топливом близким к сжиженному газу, и поэтому основной проблемой его использования в дизеле является организация рационального рабочего процесса ТС.") Целью работы является обоснование и разработка основных положений методологии организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании ДМЭ в качестве топлива. ^

Методы исследования. Расчетно-теоретические исследования проводились по методам и программам, как ранее созданным в МАДИ (1 ТУ), так и по разработанным автором. Экспериментальные исследования проводились на безмоторных установках, адаптированных для исследования макетного образца ТС. Для регистрации давления топлива в линии высокого давления применялись пьезоэлектрические датчики, плата аналого-цифрового преобразователя ЛА-2МЗ, сопряжения с персональным компьютером типа ГОМ АТ.

Достоверность результатов обеспечена адекватностью математических моделей и экспериментальных исследований, а также использованием современного оборудования и приборов с соблюдением государственных стандартов.

Научная новизна. Дополнен метод и разработан алгоритм расчета гидравлических параметров распылителей с различным количеством распы-ливающих отверстий и тремя вариантами их расположения относительно конуса иглы при проливке распылителя стационарным потоком ДМЭ или других топлива в жидкой фазе. С помощью расчета и опыта проведено сопоставление гидравлических характеристик распылителя при проливке их на дизельном топливе (ДГ) и ДМЭ. Получены количественные данные влияния температуры ДМЭ на показатели топливоподачи, а также связи регулировочных массовых цикловых подач дизельного топлива и ДМЭ. Разработан метод и программа расчета аккумуляторной топливной системы (АТС) с электромеханической форсункой (ЭМФ), позволяющая учитывать конструктивные особенности предложенной АТС. Сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ

Практическая ценность. Разработанная программа расчета гидравлических параметров распылителей при его проливке стационарным потоком жидкого топлива может быть использована как при проектировании, так и при адаптации распылителей для работы на альтернативных топливах. Полученные данные о гидравлических характеристиках распылителей при проливке на ДМЭ, о коэффициентах изменения цикловой подачи при переходе с ДТ на ДМЭ, о влиянии технологических допусков на остаточное давление при работе на ДМЭ, о требованиях к сочетанию давления пред ТНВД и степени рециркуляции отсечного топлива могут быть использованы при разработке и доводке ТС дизеля, использующего в качестве топлива ДМЭ.

Реализация работы. Метод и программа расчета гидравлических характеристик распылителей при их проливке стационарным потоком ДМЭ и ДТ внедрены во ФГУП ГНЦНАМИ и используются в учебном процессе кафедры "Теплотехника и автотракторные двигатели" МАДИ (ГТУ). Основные положения, выносимые на защиту: метод и программа расчета гидравлических параметров распылителей и результаты расчетов и опытов при проливке распылителей на ДМЭ и ДТ; количественные результаты сравнительного экспериментального исследования ТС при работе на ДМЭ и ДТ; результаты расчетного исследования ТС непосредственного действия при работе на ДМЭ; метод и программа гидродинамического расчета АТС с ЭМФ и результаты параметрического расчетного исследования при её работе на ДМЭ; основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

Личный вклад автора: проведен анализ работ по исследованию и доводке дизелей, адаптированных для работы на ДМЭ; разработана программа, реализующая уточненный метод расчета гидравлических параметров распылителей при их работе на ДМЭ; модернизирована безмоторная установка и проведено экспериментальное и расчетное исследование элементов ТС (топливоподкачивающих насосов, фильтров, перепускных клапанов, ТНВД, распылителей) и ТС в целом при использовании в качестве топлива ДМЭ и дизельного топлива; разработан алгоритм и программа и проведено расчетное исследование АТС с ЭМФ, адаптированной для работы на ДМЭ; сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технической конференции МАДИ (ГТУ) в 2003г и на всероссийском научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок имени профессора В.И. Крутова в МГТУ имени Н.Э. Баумана в 2004г.

Публикации. Материалы исследований опубликованы в двух статьях и двух тезисах докладов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений, содержит 167 стр, 49 рис, 29 табл. Библиография включает 122 наименования.

Общие выводы и рекомендации

1. Дополненный метод и разработанные алгоритм и программа отличаются возможностью расчета распылителей с различным количеством распиливающих отверстий и тремя вариантами расположения входных кромок распыливающих отверстий при проливке его стационарным потоком, как диметилового эфира, так и других топлив в жидкой фазе. Метод и программа по заданным (или опытным) величинам расхода через распылитель позволяют рассчитывать: а) полные и статические давления в любом сечении потока в распылителе; б) коэффициенты расхода распыливающих отверстий; в) затраты энергии на преодоление сопротивлений при движении потока топлива по топливопроводу; г) подъемную силу, создаваемую потоком топлива, действующим на иглу. Метод и программа также позволяют рассчитать расход через распылитель по заданным коэффициентам расхода распыливающих отверстий.

2. Сравнительное расчетно-экспериментальное исследование потока топлива (ДТ и ДМЭ) через распылители показало следующее:

- при больших числах кавитации К=(р1-р2)/р2 эффективное проходное сечение распылителя и коэффициент истечения через распыливающие отверстия Несущественно меньше при проливке на ДМЭ (по сравнению с ДТ);

- при малых К (К<0,7. 1,8) у многоструйных распылителей с распы-ливающими отверстиями в предсопловом канале и с иглами, имеющими дополнительный конус, и Цс при проливке на ДМЭ близки к и Цс, полученным при проливке на ДТ, что объясняется меньшими потерями давления на запирающем конусе (примерно на порядок) вследствие малой вязкости ДМЭ;

- в отличие от ДТ при проливке на ДМЭ участок зависимости |^р=А(К), в котором не заметна кавитация, существенно зависит от температуры (уменьшается с увеличение температуры);

- при работе на ДМЭ для исключения кавитации на запирающем конусе целесообразно использование распылителей с иглой, имеющей дополнительный конус.

3. На примере ТА дизеля Д245.12 получены граничные сочетания избыточного давления перед ТНВД Ар=р-рнас.паров и степени рециркуляции отсечного топлива при которых процесс впрыскивания ДМЭ начинает деформироваться. Показано, что при снижении Ар и [ на первом этапе происходит уменьшение угла опережения впрыскивания и уменьшение (при постоянном положении рейки ТНВД) цикловой подачи, на втором этапе существенное ухудшение межцикловой стабильности вплоть до пропусков впрыскивания.

4. Массовый коэффициент изменения (уменьшения) цикловой подачи при переходе с ДГ на ДМЭ достаточно большой (1,3. 1,6) и изменяется при изменении частоты вращения и нагрузки, что следует учитывать при задании регулировочных цикловых подач (на ДТ).

5. Подогрев топлива (ДМЭ) на 30.25°С приводит к уменьшению цикловой подачи (по массе) на ~12% на исследованных режимах. Т. е., примерно в 1,5-2 раза интенсивнее, чем на дизельном топливе. При повышении температуры (на 30.25°С) наблюдается также увеличение остаточного давления (на 0,5. .3,3 МПа).

6. Традиционный метод гидродинамического расчета ТА, базирующийся на решении Д/Аламбера (инженерный метод) наряд с методом, учитывающим газовую фазу и фазовые переходы (исследовательский метод), может быть использован для параметрических расчетных исследований ТА, работающей на ДМЭ. Показана адекватность инженерного метода расчета при использовании зависимости коэффициента сжимаемости от давления р и температуры 1;, полученной по данным фирмы АУЬ (по зависимости модуля упругости от Р и 1).

7. Исследования ТА дизеля Д245.12С (4ЧН11/12,5), адаптированной для работы на ДМЭ, показали важность расчетного и экспериментального анализа величин остаточного давления р0) поскольку р0 с одной стороны должно быть больше 3 МПа с тем, чтобы не допустить образования паровых пробок в форсунке, с другой - не должно быть слишком высоким во избежание подвпрысков. Расчетные исследования показали, что диапазон изменения ро существенно зависит не только от режима работы ТА и температуры ДМЭ, как это было показано экспериментально, но и от технологических допусков на объем разгрузочного пояска и давление открытия нагнетательного клапана, на зазоры в соединении седло-разгрузочный поясок нагнетательного клапана, на объем штуцера ТНВД, на эффективное проходное сечение распылителя. При адаптировании ТА, укомплектованной традиционным нагнетательным клапаном с объемной разгрузкой, целесообразно ужесточить допуски на перечисленные пять параметров ТА.

8. Проведенные экспериментальные и расчетные исследования макетного образца ТС, а также анализ ТС непосредственного действия разделенного типа позволил обосновать и сформулировать основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.

9. Разработанные метод и программа расчета аккумуляторной топливной системы (АТС) с электромеханической форсункой (ЭМФ) отличается учетом конструктивных особенностей предложенной АТС с ЭМФ. В частности: а) нагнетательным клапаном ТНВД без разгрузочного пояска; б) профилем кулачка ТНВД в виде эксцентрика; в) наличием обратного клапана на входе в аккумулятор.

Параметрические расчетные исследования позволили наметить пути уменьшения колебательных давлений в ЭМФ, свойственных при использовании в качестве топлива ДМЭ.

1.Акобия Ш., Смирнова Т. Перспективы снижения вредных выбросов при применении диметилэфира // Грузовик и автобус, троллейбус, трамвай. 1999, №2. - С.27-29.

2. Астанский Ю.Л. Топливная система высокого давления дизеля с автоматическим регулированием давлений начала и конца впрыскивания //Двигателестроение, 1984, № 12.-С. 29—32.

3. Астахов И.В. Теоретический критерий анализа стабильности работы и выбора параметров топливной системы дизеля // Двигателестроение. 1982, № 7.-С. 23—25.

4. Астахов И. В. Физические основы процесса впрыска топлива в дизелях // Автотракторные двигатели внутреннего сгорания. Тр. МАДИ, 1979.-С.-37—52.

5. Астахов И.В., Голубков Л.Н., Музыка Л.П. Определение модуля упругости автотракторных топлив по скорости распространении волны давления//Топливная аппаратура дизелей. Межвузовский сб. Вып. 4. Ярославль, 1978.-С. 3—9.

6. Астахов И. В. Колебательные явления в топливной системе дизеля в основном периоде топливоподачи // Двигателестроение. 1982, № 10.-С. 32—34.

7. Балакин В.И., Еремеев А.Ф , Семенов Б.Н. Топливная аппаратура быстроходных., дизелей.- М.: Машиностроение, 1967. 299 с.

8. Барсуков С.И., Муравьев В.П., Бухвалов В.В. Топливоподающие системы дизелей с электронным управлением.

9. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамке.-М.: Наука, 1982.-392 с.

10. Вальехо Мальдонадо Пабло Рамон. Применение разделенной подачи топлив растительного происхождения в малоразмерной дизель сцелью улучшения его экологических показателей: Дис. канд. техн. наук / РУДН. М., 2000.-185 с.

11. П.Виноградов Л.В., Горбунов В.В , Патрахальцев H.H. Применение газовых топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во ИРЦ Газпром, 1996. - 187 с.

12. Волны в жидкостях с пузырьками /А. А. Губайдуллин, А. И. Ивандев, Р. И. Нигматулин, Н.С. Хабеев // Механика жидкости и газа. Т. 17.-М.: ВИНИТИ, 1982.-С. 160—254.

13. Газобаллонные автомобили. Справочник // А.И. Морев, В.И. Ерохов, Б.А. Бекетов и др. -М.: Транспорт, 1992.-175 с.

14. Гидравлика проточной части распылителя /В.И. Трусов, Г.Д. Масляный, В.И. Мальчук, А.П. Перепелин // Двигатели внутреннего сгорания. Межвузовский сб. Ярославль, 1985.-С. 3—14.

15. Голубков JI. Н., Гордиенко И.С., Принцевский А.М. Методика и программа гидродинамического расчета линии низкого давления топливных систем дизелей // Автотракторные двигатели внутреннего сгорания. Тр. МАДИ, I980.-C. 37—14.

16. Голубков JI.H., Лимаров Н.Ф. Исследование влияния технологических допусков на выходные показатели топливной системы КамАЗ-740 // Двигателестроение. 1981, № 2.-С. 41—43.

17. Голубков JI.H., Мазинг М.В., Леонтьев А.Е. Исследование н выбор конструктивно-регулировочных параметров топливных систем малолитражного вихревого дизеля // Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания. Тр. МАДИ, 1985.-С. 35—43.

18. Голубков Л.Н., Мурзин Д.С. Исследование скорости распространения импульса давления н газосодержания в топливопроводе топливной системы дизеля // Рабочие процессы автотракторных двигателей внутреннего сгорания. Тр. МАДИ, 1981.-С. 75—85.

19. Голубков Л.Н., Перепелин А.П. Метод гидродинамического расчета топливной системы дизеля с учетом двухфазного состояния топлива // Рабочие процессы в ДВС и их агрегатах. Тр. МАДИ, 1987.-С. 80—87.

20. Голубков Л.Н., Померанцев Е.М., Ишханян А.Э. Метод и результаты гидродинамического расчёта топливной аппаратуры дизеля, работающего на сжижённом газе.- М., ВИНИТИ, 2000, деп. 1642-в.

21. Голубков J1.H., Лимаров Н.Ф. Исследование влияния технологических допусков на выходные показатели топливной системы КамАЗ-740 // Двигателестроение. 1981, N2.-C.41-43.

22. Голубков Л.Н., Музыка Л.П., Трусов В.И. Методы расчета топливных систем дизелей.- М.: МАДИ, 1986.-79 с.

23. Голубков Л.Н., Филипосянц Т.Р., Иванов А.Г., Ишханян А.Э. Результаты испытаний дизеля, использующего в качестве топлива диметиловый эфир // Автомобили и двигатели: Сб. научн. тр. / НАМИ -2003. Вып. 231.-С.41-51.

24. Грехов Л.В. Топливная аппаратура дизелей с электронным управлением: Учебно-практическое пособие.-М: Легион-автодата, 2003 .-176с.

25. Гришин А. В. Результаты расчетного исследования аккумуляторных топливных систем с электрогидравлическими форсунками -М.: ВИНИТИ, 2002. Деп 1121-в.

26. ЗЗ.Звонов В.А., Козлов A.B., Теренченко A.C. Оценка альтернативных топлив по полному жизненному циклу // Приводная техника. 2000, N5.-C.24-29.

27. Иванов Л.Л. Исследование локальных параметров в факеле топлива, распыленного многодырчатой форсункой автотракторного дизеля: Автореф. дис.канд. техн. наук.-М.: ВЗМИ, 1978.-25 с.

28. Иесерлис Ю.Э., Мирошников B.B. Системное проектирование ДВС. Л.: Машиностроение, 1981.-247 с.

29. Камфер Г.М., Семенов В.П. Анализ взаимосвязи диаметра камеры сгорания и интенсивности движения воздушного заряда в дизеле // Двигателестроение, 1983, № 10.-С. 3—5.

30. Керимов H.A., Керимов З.Х. Усовершенствование метода решения уравнений математической модели топливовпрыскивающей системы//Двигателестроение. 1980, № 12.-С. 28—30.

31. Кругов В.И., Горбаневский В.Е., Кислев В.Г. Топливная аппаратура автотракторных двигателей. М: Машиностроение, 1985.-208с.

32. Проблемные вопросы применения диметилового эфира в качестве топлива для дизелей / Кутенев В.Ф., Звонов ВФ., Корнилов Г.С.,Мазинг М.В.,Козлов A.B., // Экология двигателя и автомобиля: сб. научн. Тр. НАМИ, М., 1998. С.133-140.

33. Кутовой В.Л. Впрыск топлива в дизелях. М.: Машиностроение, 1981.-119 с.

34. Лышевский A.C. Системы питания дизелей. М.: Машиностроение, 1981.-216. с.

35. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян A.C. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М:1. МАДИ(ТУ), 2000.-31 lc.

36. Мазинг M.B. Законы управления топливоподачей // Автомобильная промышленность. 1994, N9. С.7-9.

37. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ, 2002. - 376с.

38. Марков В.А., Козлов С.И. Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей. М.: МГТУ, 2000. - 296с.

39. Масляный Г.Д., Перепелин А.П. Выбор соотношения между ходом и диаметром плунжера в насосах высокого давления дизелей ЯМЗ. Тр.ЦНИТА. Вып. 83—84. Л., 1984.-С. 38-^5.

40. Мичкин И.А. Методика определения гидравлического сопротивления распылителя // Труды НАМИ, вып. 94. М.,1967. - С. 128 - 143.

41. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей: Учебное пособие / МАДИ. М., 1998. - 84 с.

42. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов /Г.А. Терентьев, В. М. Тюков, Ф.В. Смаль М.: Химия, 1989. - 272 с.

43. Надежность топливной аппаратуры тракторных и комбайновых двигателей /P.M. Баширов, В.Г. Кислов, В.А. Павлов, В.Я. Попов. М.: Машиностроение, 1978.-184 с.

44. Отчет 2000 г. «Разработка и создание рабочего процесса и элементов ТА двигателей, использующих в качестве топлива диметиловый эфир, синтез-газ, природный газ. Отчет. Том 1. МАДИ, № Б550300. Руководитель темы В.Н. Луканин, руководитель раздела темы Л.Н.

45. Голубков. М., 2000.- 81 с.

46. Патрахальцев H.H. Дизельные системы топливоподачи с регулированием начального давления // Двигателестроение. 1980, № 10. С. 33—38.

47. Патрахальцев H.H., Альвер Санчес, Шкаликова В.П. О возможности расширения ресурса дизеля изменением состава топлива // Сб.ДВС. Харьков: Высшая школа, вып.48. - С.73-79.

48. Патрахальцев H.H., Царитов А.З. Костиков A.B., Расчетно-экспериментальное определение влияния переходных процессов в топливной аппаратура дизеля на его динамические качества // Автомобильная промышленность. 2001,N4. С 16-19.

49. Перепелин А.П. Исследование динамических свойств форсунок автотракторных дизелей при малых скоростях нагнетания топлива. М.: МАДИ,1982.-16 с.

50. Перепелин А.П., Алексеев В.И. Расчет процесса впрыскивать топлива при наличии кавитации в топливопроводе высокого давления//Двигателестроение, 1987. № 7.-С. 21—24.

51. Ф.И. Пинский, A.B. Пашкин, В.П. Демидов, А.К. Дутиков Формирователь дополнительного гидравлического импульса дляуправления рабочим процессом дизелей // Двигателестроение. 1983, № 4. -С. 35—37.

52. Пинский Ф.И. Электронное управление впрыскиванмем топлива в дизелях.-Коломна: Изд-во ВЗПИ, 1989. 146с.

53. Подача и распыливанне топлива в дизелях /И.В. Астахов, В.И. Трусов, A.C. Хачиян, JI.H. Голубков. М.: Машиностроение, 1972. - 359 с.

54. Проект "ДМЭ" Центр экологических разработок. Япония. Токио, 2000. 12с.

55. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа, 1980. - 168 с.

56. Райков И .Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания: Учебник.-М.: Высшая школа, 1975. 320с.

57. Росс Твег. Системы впрыска бензина. М.: За рулем, 1999.- 144 с.

58. Семенов (отчет XII2003 9. )

59. Сиротин Е.А. Улучшение экономических и экологических показателей транспортного дизеля путём совершенствования системы топливоподачи: Дис.канд. техн. наук / МГТУ, 2002. 180с.

60. Слабов Е.П., Дмитренко В.П. Зависимость номинальных показателей двигателей ЯМЗ-238 от плотности и температуры топлива // Топливная аппаратура дизелей: Межвуз. сб. научн.тр., вып 3. Ярославль, 1975. - С.72 - 75.

61. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1972. - 128с.

62. Смирнова Т., Захаров С., Болдырев И., Аникин С. Новое топливо для городского транспорта // Двигатель. 1999, №2. С. 42—43.

63. Сурин В. Газобалонная аппаратура на легковом автомобиле. М.: Транспорт, 2001. - 43 с.

64. Толшин В.И., Трусов В.И., Девянин С.Н. Моделирование и исследование проверочных режимов работы форсунок на АВМ//Всес. научн. конф. Рабочие процессы в двигателях внутреннего сгорания (тезисы докладов). МАДИ, 1982. С. 133—134.

65. Топливная аппаратура автотракторных двигателей /В.П. Кругов, В.Е. Горбаневский, В.Г. Кислов; Под ред. В.И. Крутова. М.: Машиностроение, 1985. - 208 с.

66. Топливные системы и экономичность дизелей /И.В. Астахов, Л.Н. Голубков, В.И. Трусов и др. -М.: Машиностроение, 1990,- 288 с.

67. Трусов В.И., Мальчук В.И., Зрячкин М.В. Методика и некоторые результаты исследований коэффициентов истечений и потерь в дросселирующих сечениях распылителя // Тр. МАДИ. Вып. 162. М., 1978 -С. 52-59.

68. Трусов В.И. Расчет коэффициентов расхода дросселирующих сечений закрытого много дырочного распылителя по его гидравлический характеристике // Рабочие процессы автотракторных ДВС. М.:1998. -С.67-74.

69. Трусов В.И., Дмитренко В.П., Масляный Г.Д. Форсунки автотракторных дизелей. М.: Машиностроение, 1977. - 167 с.

70. Трусов В.И., Мальчук В.И., Зрячкин М.В. Методика и некоторые результаты исследования коэффициентов истечений и потерь в дросселирующих сечениях распылителя // Рабочие процессы в ДВС. Сб. научн. тр МАДИ М.: МАДИ, 1978. - С.из - 120.

71. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных двигателей: Справочник JL: Машиностроение, 1990. - 352с.

72. Филиппов А.З. Токсичность отработавших газов тепловых двигателей. Киев: Вища школа, 1980.-159с.

73. Фомин Ю. Я., Никонов Г. В., Ивановский В. Г. Топливная аппаратура дизелей. М.: Машиностроение, 1982.-168 с.

74. Хачиян A.C. Сравнительный анализ впрыскивания метанола и дизельного топлива // Двигателестроение. 1988, № 2.-С. 22—24.

75. Хачиян A.C., Багдасаров И. Г. Топливная система с изменяемыми характеристиками впрыскивания // Двигателестроение. 1986, № 7. С. 23—26.

76. Хачиян A.C., Десятун C.B. Математическая модель расчета и совершенствование аккумуляторной топливной системы с электрогидравлической форсункой // Двигателестроение. 1986, № 11. С. 36—37.

77. Хачиян A.C. Применение спиртов в дизелях // Двигателестроение. 1984, № 8. С. 30—34.

78. Шкаликова В.П., Патрахальцев H.H. Применение нетрадиционных топлив в дизелях. М.: Изд-во РУДН, 1993. - 64 с.

79. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерений. М.: Изд-во технико-теоретической литераторы, 1953. - 105с.

80. Aigal A.K., Pundin B.P. Khatchian A.S. High Pressure Injection and Atomision Characteristics of Methanol // SAE Tech. Paper. 861167. 1986.

81. Arcoumanis C., Bicein A.F. Whitelaw J.H. Squish and Swirl — Squish Interaction in Motored Model Engines//ASME Transactions: J. Fluid Eng. 1983,105. №l.-7p.

82. D.Gill, H. Ofner and others Produvtion Feasible DME Technology for Direct Injection CI Engine // Speing Fuels & Lubricants Meeting. 2001-5-9-7, Orland. 7 p.

83. Dimethyl Ether as a Transportation Fuel a State-of-the-art Survey. Prepared for the U.S. Department of Energy. June, 1997. 84p.

84. Gill D., Ofner H. and others. Production Feasible DME technology for Direct Injection CI Engines // SAE Paper 2001-01-20Is, 2001.7p.103 .Gill D., Ofiier H. Dimethyl Ether- a Clean Fuel for Transportation. SAE Paper 990059, 1999. -7 p.

85. Hansen J.B., Voss B., Joensen F. Large Scale Manufacture of Dimethyl Ether a New Alternative Diesel Fuel from Natural Gas // international Congress & Exposition. Detroit Michigan. SAE Paper 950063, 1995. - 10 p.

86. Hitehouse N. D. and Way R. J. B. Diesel Enjine Combustion Studies. Part A: In the Quiescent Combustion Chamber Engine. Part B: Studies on High Swirl Automotive Type Engines//Proc. Institution of Mech. Engineers.1.ndon. 1980. P. 144—153.

87. James C., Jeffrey B. and others. Development of a Variable Displacement, Rail- Pressure Supply Pump for Dimethyl Ether. // SAE Paper 2000-01-0687,2000.- 11 p.

88. Ju R. C., Kuo T.-W., Shahed S. M., CHang T. W. The Effect of Mixing Rate, end of Injection, and Sac Volume on Hydrocarbon Emissions from D. 1. Diesel Engine/.SAE Paper, 831294,1983. P. 59—73.

89. Kapus P. Ofiier H. Development of Fuel Injection Equipment and Combustion System for DI Diesels Operated on Dimethyl Ether // SAE Paper 950062,1995. 18-p.

90. Ofiier H., Gill D., Schwarz D. and others. The Performance of a Heavy Duty Diesel Engine With a Production Feasible DME Insertion System //

91. SAE Paper 2001 01 - 3629. - 7 p.llö.Ofher H., Tritthart. P. Alternatives to Conventional Diesel Fuel -Strategies for Clean Combustion and Utilization of Resources // ALV list^OOO. 14p

92. Sorenson S.C., Mikkelsen S.-E. Performance and Emissions of a 0.273 Liter Direci Injection Diesel Engine Fuelled with Neat Dimetyl Ether // International Congress & Exposition, Detroit, Michigan. SAE Paper 950064, 1995.- 11 p.

93. Theo H. Fleisch, Peter C. Meurer DME. The Diesel Fuel for the 21st Century? // AVL Conference "Engine and Environment 1995", Graz. Austria. 1995. 11-p.

94. Untersuchung des Betriebs- und Abgasemissionsverhaltens eines Dieselmotors mit Oxidationskatalysator / May V.H., Hattingen U., Tyeobald J., Weidmann K., Konig A // Motortechnische Zeitschrift 59.1998, № 2.- P. 112-123.

95. Заместитель заведующего отделомдизельных двигателей ФГУП «НАМИ» кандидат техн. наук, ст. научн. сотр,. -—Т.Р. Филипосянц167

96. Заведующий кафедрой «Теплотехника и автотракторные двигатели» Канд. техн. наук, профессор / /Т^ГУШатров