автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Разработка установки для исследования неравномерности топливоподачи в тракторных дизелях

'fl

y*:r.!ckira ордена тата лгчшшшя институт

KK»Hir СЕРГи ОРДЗГ'ШЭДЕЗК

Fî! np-if'-nx {'.>'4<.'¡>' " ГЖ-ГГ'Д; ШДЛГ рт.ЩГЧЯтН

г/Ч'/Б'-шл УСТЛНОГ-КЙ да №':лКД0?А1{1::1 шр^нг/кга сгч

ТС'ПЛИВОГЮДЛЧИ й ТРЛНГорьт ДШ Сб.04.02. - Тепловые двигатели

/^ГОРЖРЛТ

диссертации на соискание ученой степени КЯЧЛДДПТЯ технических: нчук

Уфа - 1991

Работа Ешюлнена в Башкирском ордена Трудового Красного Знаке сельскохозяйственном институте.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки БССР, дскч технических наук, профессор Еаширов P.M.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Рудой Б.П.,

кандидат технических наук Кислов Б.Г.

Бедуцая организация: Ногинский завод топливной аппаратуры, г.Ногинск.

о

Защита диссертации состоится 6 марта 1992г. в 14 часов аа заседании специализированного совета К.063.17.04 Уфимского орл Лсшша авиационного института глени Серго Орджоникидзе.

Адрес института: 450025, г.Уфа, ул. Карла Маркса, 12, кор: Ученому секретарю совета.

С «диссертацией можно ознакомиться ь оиазиотеке y$iutsi

а,рационного института имени Серго Орджоникидзе. j

Автореферат разослан б февраля 1992г.

У чь кий otncpeTaj". а сллЦкакигиропанм-'Г'о •cobsia, i::xaд. тохи. :,аук, д.л;онт

В.С.Куликов

I.' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАВОТУ.

Актуальность работы. Совершенствование автотракторных диполяА .едотся в направлении дальнейшего пошшенйя их. экономичности. К ?.000 ода планируется снизить и? .удельный расход топлива и смазочных масел :а 10... 12 % .

К числу вашеииш: агрегатов, влияющих на техтпсо экономически кжазатели дизеля, относится топливная аппаратура (ТА).

Практика показнвает, это ГА тракторннх диз?лйй пока еще ни пол-гастью удовлетворяет предъявляем™ к ней высоким твшггесют тробова-плям, особенно в части стабильности экономических, показателей работа. Значительной ухудшение идентичности процесса топливоподачи, одной из шжнейших характеристик которой является неравномерность (неотабиль-гость) по дачи,обусловливает и соответствующее сяижэшю экономичности лаботы двигателей, особенно ка режимах малых подач и оборотов.

Нестабильность топливоподачи определяется оовэдстлим ■ зоздейстбием неравномерности подачи (распределения) топлива по делиндрпм (межсекЩтонноЛ неравномерности) и неравномерности топливоподачи от цикла к щшлу (гаекцикловой).

МежсекЦяонная неравномерность подачи изучена Достаточно полю.

По межцикловой неравномерности подачи в литературл имеютс.ч весьма ограниченные данные. Встречаются,' например, ли;вь рекомендации по 'обеспечению е; велйчины не внше 5 Я, причем какого-либо оСосрювзпия згой величины !ге имеется. Нет даншх по ее "нпч! ,.иям дл-,1 разных тсгашвоподающих систем, влияшто на нее режимов рлСюп,. И тому же па сегодня нет достаточно надежной методики, поздкишш'й при сравнительно малых затратах труда с рнсокой доетоотркоет! и стгрол-»л;гть ее величину, а известные приборы и устрлйстпа для измерении пиклоисЯ под.тт топлива не обеспечимвт иеобколнм.'й т>п;к.сш.

• б опяпи о р»ж>->кпяож?шя)м; ivmv.ni п-1 иг.уч^нин м.'>к1г.,>.'.,"',1,> >3 №>рпмк»*,р1к'""ги т01тлия"!мл'1'1и мм.шт <*> vi! «!.)•■ иртгогс-скг.' гггг'!!;«•.

Актуальность, чаш подтверждается тем, что она связана с выполнением плана робот по целевой комплексной программе "Изыска! пути совершенствования конструкции тошшвонодающих систем тракторж дизелей" (номер государственной' регистрации 01.86.067963).

Цель работы заключалась в разработка установки и уточнении мег дшш определения неравномерности топливоподачи и исследовании нерав! мерности подачи современных зшливоподающих систем тракторных дизеле Объект исследований - то1щвоподавдио системы с серийными насо( ми оемейотв УТН, ВД21, ЧН и експерименталышми. Научная новизна состоит'в том, что впервые:

- обоснована возможность создания установки и разработана сама ; тановка для определенная величин следующих непосредственно друг другом цикловых подач топлива (положит.решети по заявке N4862616 авт. свидетельство) , отличавшаяся высокой производительностью и т< ностыа измерений (благодаря использованию аналого-цифрового преоора: вателл и ЭВМ, работающего по предложенной программе). Показано, * предложенная установка может использоваться и для оценки как меже ционной, так к суммарной неравномерности топливоподачи;

- уточнена методика определения межцикловой неравномерности т лившодачи ( показано, что для оценки неравномерности достаточно п анализ;фовать 30 последовательных циклов, температурный ре целесообразно поддерживать в пределах 1Б...Ба°С );

- установлены влйящдо на можцикловую неравномерность топливопо Факторы/на номинальном режима из-за испольаования механического ре •гора неравномерность возрастет во 20 %, а на режимах холостого хол на 30 существенное влияша оказывают скоростной и нагрузочный р ш работы, стабильность остаточного давления в линии нагнетания. и »

получены нобко' даияив по мекциклаюй неравномерности подачи с реыишшх тогдоааподшздх систем ( о насосами сумойи!Б УТН. 'Ш. .11Д21 ■ Я'' ттескэд цншюоть состоит ь разработке консгрукцаи уодак«

волящей намерять следующие непосредственно друг за другом цмилори.-ачи топлива, и рекомендаций по ее конструированию и эксплуатации.

Выявленные параметры тошшводадающей аппаратуры, влиякщла на медовую неравномерность тошшвоподачи, позволяют наметить и возмсч:-направления дальнейшего совершенствования тошшвоподавдих систем.

Апробация работы. Основные положения ■работы обсуждались на говых научных конференциях Башкирского СХИ в 1999, 1990, 19Э1' ,ах, на 33-ей научной конференции Свердловского СХИ в 1990г., на ой научной конференции Ижевского СХИ в 1991г., йа Всесоюзном чно-техническом.семинаре "Разработка и оптимизация динамических актеристик двигателей мобильных сельскохозяйственных комплекса«" .Казани в 1991г., на республиканской конференции молодых ученых и циалистов сельского хозяйства "Интенсификация сельскохозяйствен-о производства" в'г.Уфе в 1991г.

Реализация работы. Результаты работы используются в научных после-1аниях и учебном процессе кафедры "Тракторы и автомобили " Баютрско-СХМ и принята к реализации Ногинским заводом топливной аппаратуры. ■ Публикации. Результата исследований • освещены в- трех статьях и ь" юании авторского свидетельства СССР на изобретение,. -.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из ¡дешя, пяти, глав, общих выводов,® списка литературы из ÖI ■ менований и приложения. . Она содержит 109 страниц основного сста, 61 рисунок, Г4 таблиц. ,

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Первая глава посвящена внвшзу современного состояния вопрос«, и отановке задач: исследования'. •

Изучением неравномерчости тошшвоподачи занимались Асгахиь ü.b., . гиров д.д., Ваширов P.M.-, Кислов В.Г., Корнилов В.В., Куаййцо* ч-., к^овоЯ В.Л..'Леонов О.Б., Иатрахалыдев Jl.li.', Pyöibtci: г.П.,'

Фпйнлейб В.К., Чолпан Л.К. и др. • ,

Установлено, что нэстабильность толливоподачи оказыйаст замот! влияние на качество протеками рабочего ' процесса и в иго: обусловливает, кроме ухудаения экономичности работы даигате.] неустойчивую работу дизеля, особенно на малых частотах вращения нагрузках, повышает иумность процесса сгорания, увеличивает днмно( отработавших газов и др. ■ Снгашнда нестабильности тошкгасподач! является эффективным путем . значительного повышения, техяш экономических показателей Дизеля. •

Фактическая неравномерность тошпшоподачи ( С^,) ск.падакается межсекциойшй ( бс) и межцикловой ( С ) неравномерностей :

'.V 6 с + 6 (1) '

Здесь Вс и в могут определяться по одному и тому жв вираже:

0(0)= —-------:---♦ 100 % (2)

с *Цср

где g , g , Kg, - максимальное, минимальное и сред) "цшм °u.mln. ч,ср 1

подачи, соответственно мажсекциойнне ( бс) или межцккловые ( Ь ).

Меяс^кциошая нестабильность тсшивоподэчп изучена достатс глуоокп ч »тмто и ее величина четко регламентирована РОСТ 10573-86

Воь.ксы можциклоеой неравномерности изучены еоверше] нэдостаг\.ч:о.Для оценки ее величины рекомендуется анализировать моноо БО последовательных подач. Считается, что ее величин'! не дол нрешпать Ь%.

Оценка монет производиться по методу Н.В.Шмигелъского пу ис.чнроний мясо последовательных единичных подач. Этот метод треб гканшх затрат времени, причем достоверность результата при стагютея с возрастанием скоростного режима работы тоагипоподяю чгшпртгури.

И-ч-колько процс метод, осношпшй на намерении изтемп. e;miw

шскиваемого .топлива. При этом обнчно попользуете») догшк, юлвекный в виде подьижного поршенька. Здесь топливо вириекигаетсн подпоршнввоа пространство. Поршенек перемещается па величину, >тветствующуы объему впрыскиваемого топлива. Однако этот метод ь» 1В0ЛЯ8Т измерять последовательные цикловце подачи. Большие юпективы при этом могут открыться в случае использования ЭВМ.

Метода, основанные на исследовании давлений впрыскивании, шчающиеся относительно мал">й трудоемкостью, не всегда обеспечивают (Оходашую достоверность.

Обзор литературных данных позволил наметить следующие основные ;ачи настоящей работы:

Г.Обосновать возможность оценки мзкцикловой неравномерности [ачи топливных систем автотракторных дизелей путем использования ■чиков оценки единичных подач и ЭВМ.

2.Разработать экспериментальное устройство для измерения ¡дующих друг .за другом подач топлива, обеспечивающее высокую ;ность измерения при быстроте и удобстве обработки ее результатов.

3.Провести всесторонние исследования экспериментального ■ройства для измерения цикловой подачи топлива.

4.Уточнить методику оценки межцшуювой . неравномерности [ливоподачи. - \

5.Исследовать мзжцикловую нестабильность топливоподачи современ-топливных систем и _ разработать рекомендации по их

юршенствованию. '

Во второй главе рассмотрены теоретические основы разработки• ■ройства для измерения следующих друг за другом цяклепих подач [лива.

Предложено новое- устройство для намерения величин ' ¡ледоватолыпге циклов«х подач топлива (рис.1.а),. и:;

¡ользовлгшп ии|ш1г.ог.сго дотчика и ЭПМ. На рис Д.б дани диаг-рли.^,

а

поясняющие принцип его ■ работы. При разработке' устройства а использован принцип единства процессов регистрации' сигналов обработки результатов. ' ; "

«I

зам

•

1-—

{-'.85 " «¿383 1 Ъм^'м) 1 1..Д4

I

Рис Л Общая схема устройства для измерения последовательных циклов поцач топлива (а) и диаграммы, поясняющие'принцип его работы (б): индуктивный датчик шреыещши; 2- црукина; 3- поршенек; 4- сливной клапан; 5- какера впрыскивания

Устройство содеркит датчик цикловой подачи, выполненный в ви замкнутого объема для впрыскивания топлива с подвижным поршеньком, связанным с индуктивным*преобразователем, соединенным через усилите оо входом быстродействующего аналого-цифрового преобразователя (АГ (рисЛ.а). Датчик импульсов (частота вырабатываемых импульс синхронизирована с частотой вращения кулачкового вала насос подключен своим входом ко второму входу .АЦП- АЦП связан друп входом г выходом с ЭВМ.

' Работает устройство следующим образом.

Увеличение объема тСплава в емкости 4 (рисЛ¿а).при впрыскива! прообразуется индуктивным преобразователем' в' аналоговый электричеш сигнал, который от усилителя в виде напряжения Ш(рксЛ.б) подав-на о дан вход АЦП . На другоП вход АЩ1 от датчика -синхроимпулы подается синхроимпульс'Ш , причем только после полного затуха] колебаний сигнала и<[ на "стабильном" участке 1;и). При шетушю! сигнала Ш АИр преобразовывает аналоговый сигнал Ш и дало« получерно дискретное гначониэ в память эвм. Контроль и упрзвлка

1 указанным процесса!,«, равно кок и вшолнегоге последугадей эаботки информации, производятся ЭВМ.

Стабильный участок "ступеньки" от то-пм I до точки 2 (рисЛ и 2), > мокет производиться измерение/ :

t = t - t - t И н П Г!

(3)

1 =еО/пв - время одного цикла ( пм- частота вращения кулачкового вала насоса);

I; - время от момента начала впрыскивания до достижения величины первого готового заороса Хп; - время затухания колебаний.. '•

Время tn может бить определено приняв за ■ исходные уравпения баланса сил, дой-' ствуюоцп. на поршенек датчика, и характеристик впрыскивания:

ис.2 Расчетная схема для определе-ия периода-замера цикловой йсдата

(pi ' ■ 24 пн (ш, +■ m2) tito

t = ------- + ---:- « ■--

" бпк icd (Рпрот +Ртр ) (it?

(4)

¡г, - масса поршенька, г; '5 -'диаметр поршенька, мм;

тп2 --.масса топлива в каморе рггриекчвания, г;-Pip - сила трения, Н; Гпi>•■> г - сила протпродарлешя, Н: ^/dp - интенсивность вгфыскиг.'-ига'я, иаг'/град; \па>-'И ¡1 - мпкеималнпя интенсивность впрыскивания, мм^.'град; :р, и у, - продолжпте.тогогги влрыркипчная соответстилп от начала до доспавши ,!?тах/й'й и от'^ьнхДЦ» до окончания, град;

Период 1;п снижается с увеличением _ противодавления Рпрот, с трения Ртр и диаметра поршенька датчика с1 и с уменьшением мае поршенька ш, и интенсивности впрыскивания '^твх/йф.

Величина ^определялась на основе известных уравнений затухай: колебаний:.

А , = Апе~

mln О

(5)

где Л,

т±п

значение амплитуда колебаний, при котором можно

производить зомарг цикловой подачи, мм (рис.2); А0 - значение первой амплитуда, т (рис.2); 6=г/2щ, - коэффициент затухания, 1/с; г - коэффициент сопротивления, г/с.

С учетом этого обстоятельства найдено выражение для определе! времени :

t =

2 га,

ln

m,. + n)fe

2( Рпрот+Ргр )

24 ПН dgnd

таЭГ

й(р

V?.

ф,

24гы dg

Ütp

ln А.

mirt

(S)

Кл.-' ькдьо, на величину г-з значительное влияние оказнв гмрямотрц, ВМНЩИв на (Рпрот, Ртр, Й, ^"тах/Скр, Ш, ),

коэффициент сопротивления г,зависящий . от вязкости, плотное сжимаемости кидкостм и коэффициента трения между поршеньком и втул датчика.

Исследования с использованием приведенных- внра-'ений показа что возможно подобрать датчик, при -котором продолжительно поотгиыгого участка (1и) вполне допускает измерзни© с использован тевр'.чгмпшх злектронно-технкчееких средств.

Кгмьлчнп це.гэсо' Лраоность прим^иония дг.ух датчи

г

)тватстветю для режимов холостого хода и' номинальных подач. 'а1юьлв1Ш оптимальные параметры датчиков: для измерения величин :лових подач от 5 до 20 ш;3/цнкл - диаметр поршенька датчика 9 т, > масса 26 г, величина противодавления 0,1...О,15 ШТа; длл подач от до 100 мм3/цикл - соответственно 16 мм, 62,5 г и 0,1...0,15 Ша. [ таких параметрах датчиков длительность периода времени, ¡полагаемого для измерения величины - одной: цикловой подачи, ¡тавляет не менее 0,036 с. .

Для автоматизации испытаний и управления всеми процессами

лерения и обработки информации по исследованию неравномерности шшогтодзчи могут применяться различие электронные технические »детва.В конструктиве ЭВМ ДВК-2 нами разработан АЦП на основе ЕйС [08ПА1А. Это АВД при быстродействии 0,0035с макет производить н ¡ание удаляемого 0,035с времени обработку Ю аналоговых жтряческих сигналов ( в диапазоне от О до 2 В с точностью 0,5 мВ). <ш образом, независимо от • режима . работы топливоподанцпй иратуры технические характеристики АЦП обэстчивамт возможность лерения каадой из следующих непосредственно друг за другой подач но ¡ее ю раз. Из этих 10 значений затем вычисляется среднее значение;

существенно увеличивается вероятность • получения достоверной формации. '•

Обоснован выбор параметров датчика сгохронизируюких импульсов. С использованием предложенных выражений (4,6). приведен расчет шмпльного момента подачи синхроимпульса на вход АЦП; он могши* 3 градусов поворота кулачкового вала после момента начал;; шркхи-' ния топлива. Принятый порядок согласования работы АЩ; и догчико н ачиголъней мере оАэсдател наложную работу устройства для «амзрггам кловой подачи топлива на всем диапазоне» режимов рг.сотп тл.

О цг*Л1.1) наиболоп полной реализации возмонносхлй Ж.* а' «(И и ОШЛИМКХ тежчрмшчх р.чпрп^птянв гтрогряш'ч упр.тЧиШМ 1»}ХННС«'!Г1'4:;

ж-..мореш!Я и обработки информации по исследованию неравномэр тошгаоподачи. Она написана на широко известных языках Поека ассемблер, отличается надекностью и простотой в использовани программе принят- следующий алгоритм рецения задач управ процессами измерения и обработки информации:

- организация управляемого процесса проведения измерений и пол/чокной информации;

- обработка накопленной информации с целью получения дани 17е,.:иш;ловоЯ неравкомарностг топливоподячи и вивод результату.

Г.идвлена возможность ■ разработки универсальной устан позьоляздей определять значения цикловой подачи и кэравномер подачи как но цилиндрам, так и по циклам ^ рис.3 ).

. и

л»

¡¡I

1Ьг

АГ

да*

■360*

гкс,.'. .'я .'Т.ема универсальной установки для четырехсекционной коп-о* ¿-Г систем« (а) и диагоакмц, поясняющие принцип ее работы ?■- ¿атчж е;тнхрои;.,аульсов. / .

Б соответствии с этой схемой на каждой секции системы устан отделший датчик цикловой падачи и датчик синхроимпульсов (в ряд чаев моа;ет применяться и установка с облуш датчиком цикловой по

По зад'ииой протракмо средняя цикловая подача каждой г.пяши шпаотся ш 30 цяздод. !1л основе средних цдеслогаи пода« с^кгцтП ллется кгаксокцисинэд ?к>с;иЛтлыис"гь подачи .

1

Установка позволяет оценивать и текущие значешя как цикловых одач, так и кежсекционшй неравномерности подачи.

В третьей главе описаны объекты исследования и экспериментэльтшя становки, измерительная аппаратура, методика исследования и бработки экспериментальных данных.

С целью получений сравнительных данных по ютеостн

t

кспериментэлыгой установки разработана специальная установка для :eiro средстве иного измерения масс последовательных цикловых подач, на позволяла получить непосредствешше данные для определения южцгсловой нестабильности подачи и поэтому отличалась наибольшей (бьэктаигостью.

Дано описание всех использованных при экспериментах установок. Гспыташя проводились на база стенда для испытаний дизельной 'оплявной аппаратуры КИ Г57И-01 ГОСНИТИ.

Исследовались топливоподавдие системы с нвсосоми ЛСТН 49010, ТН-5А, 4УТНМ (в которых не приняты специальные мэры для стабилизации ютато'шого давления), ВД 21/4 ( с ' частично стабилизированным давлением за счет Использования нагнетательного Клапана двойного действия), экспериментальным на' базе УТН-5 (с' полностью ста-Зилязироватшм давлением ) и система непосредственного . действия с электромэгнитно-управляемнм дозирующим элементом.

Основные показатели работы тогошвоподащих систем определены та общепринятой методике.

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на ЭВМ IBM PC/XT и ЕС-Т340 с использованием стандартной программы "STAT--1RAFIC".

Погрешность измерений оценивалась на основе теории н;доронил и ошибок. '

Четвертая главл содержит материалы по иеелчдоптпго топливных снс-

б, X

м и ш и ш и го ю

тем тракторных дизелей с использованием различных устройств оцеш моадшовой неравномерности подачи.

Приведены результаты сравнительных исследований мажциклоз неравномерности тошшваподачи взвешиванием массы одиничш впрыскивания (Се), по "гребенкам" давления топлива у штуцера форсу! (бц), с помощью экспериментального устройства (Вэ) (см. рис.-Экспериментальный метод обеспечивал такие ке показатели (б! что и метод, основанный на взвешивании последовательно впрыскивал единичных подач №8) . Величина (бр) совпадала с ними только на рада

номинальных цикловых подач; на ] пимах холостого хода разница дс тигала 25...30 %. Исследоваш , методы существенно отличались трудоемкости: для определения требуется более 3 часов, по ер около I часа, ю 6э - 1-2 М1 Анализ полученных данных гюзво. сделать вывод о целесообразно! рекомендации для практическ! применения именно эксперимента, ного метода.

с целью выявления колмче цикловых подач, необходимого , оценки мвщшловой нестабильно были проведены теоретические из давания по определению мкшшоль

-

чг'] ш ч

IV А •Ш ш'

л 1

\ 7 г=ШЗа ш1

£ N к

Л —» ггй

О Ю $0 30 <0 50 д„мМшл

Рис.4 Макцикловая неравномерность гсшлиштодачи (3) в зависимости от величины цикловой подачи (й ), определенная по "гребенкам" 11 (бр),непосредственным измерением (6«) и с помощью предлагаемого устройства (бэ)

объема выборки, Последоаолись системы с насосами различных оэмейол' экспоримиитилишм. ¡'флчвм на различных режимах работы.

Так, ИР"; доверительной вероятности 0,95 и придельней сплоить

i сшпбке величины цикловой подачи ГГ. миткальный объем выборки сос-вил п=36.

Для экспериментальной проверки этой величины п были

оанолизировэнн .150 последовательных. подач систем с различными

зосавд на различных режимах работы. Из принятых 150 циклов

рмкровались группы из К последовательных цикловых подач,

рассматривая за начальную

. 9« оц, gat g^ g„.........подачу первую из них, затем

'L-|—I j | —!—1 вторую и т.д. Вполне очевидно,

л< что таких групп получалось

с.5 Порядок формирования групп для (I50-K). В качестве примера на учая оценки нестабильности по _рем

следоватвльчым подачам. ' рис.о показан- порядок

рмирования групп для случая оценки нестабильности по трем последо-гелышм подачам. Внутри каждой из этих групп, например Кг>. годились величины максимальной й и минимально® g , подач и с

Umax цтхп

использованием вычислялась межцюитовая неравномерность пливоподачи. Аналогичным образом находилась величина нестабильности я груш по четырем и более последовательным подачам. Вычисленные ким образом нестабильности принимали самые различные значения, а их ксималыме и минимальные величина определяли возможное поле ее менения (см. рис.6). С увелпением К поле сужалось и, начиная с которого количества циклов (К =25 по рис.6-), величины максимальной минимальной нестабильностей совпадали. Это значение К (25) и ределяет минимально Необходимое количество последовательных клов, обеспечивапчих'достоверную информацию для оценки мсжцшслсвоП равномерности тспливоподачи.

Различие расчетчнх и экспериментальных данных объясняется, роятно, мялнчй обТемлки предварительной выборки при расчетах..

5, г

30 25

20 б 10 5

Л V \ о к

\ Ч \ \] ■а

N \ Ч /

,ч| -Х-н \ у 2

к Ч ь

у

№ „0 10 Я

дО М

Рис.6 Зависимость межцикловой ш- • равномерности топливоподачи (б) от количества рассматриваемых последовательных циклов (К) для 23,4 мйг/цикл (I) и 72,4 гаг/цикй (2)

В соответствии с получению данными достаточным предстг лось рекомендовать для оцет 30 циклов (вместо рекомещ емых рядом исследователей циклов)..

Уточнено допустимое пс изменения температуры тошя оказалось, что изменение т« пературы от 15 до 50® С не оказывает сколь-либо за» ного влияния на результ( определения б.

С целью выявления целее образных направлений иссле;

вчний современных топливоподзщю: систем пре карательно был прове,! статистический анализ числовых рядов из значений цикловых подач, полученных при работа топлявопэдаэдих систем с различными насосами разлитых рякиках работы. Цавдый ряд состоял из. 145..ЛБУ . знача! 1&НГ.01 г.к лодьч, которые располагались в строгой поепдовательно* по г:о'1/':'чу их впрыскивания.

Выявлен нормялышй закон распределения цикловых подач.

Среднеквадратическое отклонение ' (о) при втом уже опредед] величину межцикловой нестабильности . (б).Наименьшее значение (наилучшая стабильность подачи) при работе на любых режимах ш система с экспериментальным насосом, а наибольшую - 1УТШ. При в> системах наблюдалось увеМчение о при снижений ввличикз; цикло: подачи и частоты вращения кулачкового вала насоса.

У систем с насосами 4УТ1Ш и ЛСТН 49010, в конструкции 5- принц: |Ч1.">от1< которых нот. существенных роалвчий, значения о

гветствуедих режимах не отличались друг от друга более чем на 0,05 /цикл.. При экспериментальном насосе стабильность подачи бала юго лучше.

V.

/41?» ии

ч ч:

- г— '^»ми!

——

Г

Ьв '

На межвдкловую наравномерность топливоподачи при всех типах насоссв значительно» влияние оказывают величина цикловой подачи и частота вращения кулачкового вала (п ) (рис.7).

С уменьшением и

л

№ 300 т № %,пы-<

с.7 Зависимость межцикловой нв~ вномерности (й) от частоты вра-ния кулачкового вала <пн) при зличных цикловых подачах и ра~

те с насосами 4УТШ (—*-),

21/4 (-«-) и экспертоен-

льным (— — ---).

нестабильность возрастает, причем наиболее резко, кек и следоввло ожидать, при насосе 4УТШ. Лучииэ показатели обеспечиваются при экспериментальном насосе. Так, на режиыо п = 400 мин-1 и й^-- 10 ш3/«икл при насосе 4УГНМ д составляет 701, Щ 21/4 - 6456 и Бкспериментзль-ном - 53$.

Практический интерес представляло исследование зависимости мекцикловой нестабильности от конструктивных параметров, влкл-х на стабильность и'величину .остаточного давления в топливопроводе ■окого давления, в частности,от давления затяга иглы , <Рз • ), октивного проходного сечения распылителя ( ц!) <£среушгн, длины летательного трубопровода ( 1Т). ■ '

Исследования показали, что даже значительная разрегулировка Рэ пределах + 2,5 МПа) от регламентированной величины (как известно , ракторных дизелях" Р находится в пределах 17-20 Ша) пг.акт.тски срилодя? к су»1<пЯр..гаюму ловниеиию нестабильности . подачи.

да

* ■

Эффективное проходное сечение распылителя и длина трубопроа

О • '

заметно влияют на С . Для тошшвоподающих систем с насосом 4УТШ форсункой ФД-22 ( пц =1000 мин-1 ) по мере увеличения pi с 0,155 0,315 ым нестабильность при gu= 25 мм°/цикл повышается с 22,5 2Ь%, при gi4 =70 мм8/цикл, наоборот, снижается с II до 9£. увеличением от IG0 до 600 мм <5 снижается : при gu- 25 мм0/цикл 28,Б до 2Р.5Ж, при 70 мм»/цикл - с 11,6 до 935. Дальнейшее увеличе! ZT не приводит к существенному сникешш Ô. Выявленные закономерное влияния конструктивных параметров на 0 можно объяснить има{ влиянием их .на величину и стабильность остаточного давления в лш нагнетания. . .

Таким образом, стабилизация остаточного давления может рассмач риваться в качестве важнейшего фактора повышения стабильности подаг Равномерность^подачи может -повиваться и увеличением давлеь подкачки топлива. В насосах УТН-5 давление ' подкачки цэлесообра; поддерживать не ниже 0,0? МПа, ИД 21 - 0,15 МПа.

Интересные данные получены.па влиянию регулятора на меадшки неравномерность топлив'оподачи.

Испытания вались на установившихся режимах во всем диапазс работы топливного насоса - для множества значений цикловых подач частот вращений кулачкового вала насоса, . Ис.пытывались обычъ регулятор центробежного типа, и электронной. На каждой из часч вращения кулачкового вала насоса и цикловых подачах определялг можциклоЬая нестабильность при работе с регулятором ( 8р )и без неге Í0 ) и затем вычислялась разница:

aô = а - 8 (?)

) Разности квжцик-^внх нестабильностей при работе с регулятором Ой а изго прия:'.ч<али различные значения , s'y* максимальные ведачшш определяли возможное поле ее изменения (рис.fi

Значащи верхней границы поля соответствовали маллм частотам вращения ' кулачкового вала (400-600 ши_< ), нгаюй - шсоккм (1000-1200 мш-1 ). Как видно, с увеличением & пола сузгэотся , одновременно уменьшается и ЛО . Так, для цикловой подачи 20ш,«я/цикл значении находилось в

пределах 15-20$, с гтошвением ке

Ю ¿0 10 Ю 30 60 Лдайим

■ до 70 мм»/цигсл уменьшалась до

.8 Зависимость значений &6 от 2-3,5%. ичинн цикловой подачи насоса

ИМ. Относительное влияние регуля-

а нэ межцикловую стабильность может оцениваться коэффициентом к:.

к=швр (8)

с использованием этого коэффициента установлено, что нп шальном режиме влиянием механического регулятора обусловливается общей нестабильности подачи системы с насосом 4УТНМ, а на режимах остого хода - до ЗОЖ. Аналогичные данные бит гголучонн для систем асосами 1Щ 21/4 и ЛСТН 49010.

Исследования насоса непосредственного действия с злоктронно-авляемнм довируицим элементом (конструкции Бпвто'иекого ьскохозяйственного института ) показали, что его характеристика по казалась практически идентичной характеристике' насоса 4УТКЧ при ото без регулятора.

Влияние всерешчпого механического регулятора может обгягнлться ебаниями рейки топливного насоса г. пределах зазоров п соединениях -за инерционности чувствительного .элемента).

В __пя"ой______главе_рассмогрени попроси технике экономической

»■?кти1'лосп' лгииммчия нр.'плож'чгны.ч у<,т(мйотг<а ¡г тт лта

\

\

к

ч \

* -Т -г

ция мекцикловой неравномерности гошшвоподачи.'

Эффективность применения предложенного устройства обусловливается резким ускорением процесса измерения и более высокой . точност] измерения следующих непосредственно друг за другом цикловых пода1 Предельная относительная погрешность в оценке величины подачи ] сравнению о методом, основанным на непосредственном взвешивании ма( последовательных'единичных впрыскиваний, здесь снижается с 12 до 3 : Расчетная экономия только в заработной, плате за. один ци! измерения составит 16,53 руб.

Наиболее важным следствием применения предложенных устройства . методики следует считать появление широкой возможности д. исследования иажцикловой неравномерности топливоподащях енот автотракторных дизелей. Это обстоятельство открывает больш перспективы для изучения ранее практически неисследованной области ; стабильности подачи и, на этой, основе для дальнейшее совершенствования топливной аппаратуры.■

ОСНОВНЫЕ вывода и првдюжения

Они сформулированы в виде 12 пунктов. Часть.из них освещена в содер ниц авторефэрата, а другая часть в обобщенном виде предложена ниже: I. Величина цикловой подачи топлива является функцией большо количества факторов, характеризующихся особенностями конструкции т ливной системы, физики процессов топливоподачи и их взаимовлияни Неоднозначный характер воздействия этих факторов даже при закреплен рейке насоса и практически неизменном рехиме работы топливной сист обусловливает . довольно высокую межциклоьую нестабильность топливо дачи. Отсутствие достаточно-совершенных установок для определения равномерности гот'-мшоподачи затрудняет выявлений степени влияния у факторов и :совершенствование самих топливоподавщих систем

2.Предложено устройство для измерения цикловой ■ подачи топлива, ржащеэ датчик циклоео! подачи, выполненный в виде замкнутого обге-ля впрыскива1гая топлива с подвижным поршеньком, связанного с на ивным преобразователем, соддинетшм через усилитель с входом вп-действующего аналого-цифрового преобразователя (АШ). Датчик писав, частота вырабатываемых импульсов которого синхронизировании о отой вращения кулачкового вала насоса, подключена своим входом но ому входу АЦП. АЦП связан своим выходом и другим входом с ЗБМ. При таком принципе работы устройства ЭВМ по разработанной прог-.в подсчитывает и Еыдавт конечные результаты намерений. Выявлена возможность разработки на базо предложенной конструкции ерса.ныюй установки, позволяющей определять значения норавномер-и подачи как межсэкционной, так и межцикловой, а также суммарной. 3.. Исследованиями выявлена высокая эффективность применения жженного устройства для измерения величин последовательных' цшс-х подач топлива. Это устройство по точности измерений ¡тревог:-т известные устройстве, основанные на измерении масс следующих за другом цикловых подач ( предельная относительная Ьигабка изш-й здесь снимается с 12% до 3% ).и позволяет автоматизировать про-ы измерения и обработки информации и на этой.основе почти в 200 ( с 3 часов до I«..2 минут) сократить затраты времени на опреде-е макцшиовой неравномерности тошивоподачи. 4.Для оценки махшткловой неравномерности современных топливо-,ицих систем достаточно проанализировать 30 следующих друг за дру-цгаслсв.

Идентичная температура топливе при определен!® межцпкловоЛ но-илыюсти тоаг'вотодачи' обеспечивает получение более достоверных. :нх. Температурный реж\!М достаточно поддерживать в пределах от .15 О °0. ' • \

Г>. ?гсй»гчоп8Я стйОилшооть годачи зависит от ?келлуЛе1иго«Ас1Го,

в' частности, скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя, повышается по мэре возрастания частоты вращения кулачкового вала i coca и величины подачи. '

У современных тошшвоподащих систем (при работе без регулято} величина межцшсловой нестабильности доходит на номинальном режима 10 %, á на режима холостого хода - до 40 %.

6. Стабилизация остаточного давления в линии нагнеташ повышает межцикловув стабильность • на всех режимах paOoTi тошшвопсдвювдй вшаратуры, причем это - улучшение наиболее ощути оказывается на режимах малых циклов«* подач и низких частот враце •вала насоса. Так, при стабилизации остаточного давления с увеличением его вдлнчиш.с 0 до 4,0 Ша для пн = 400 мин"' .и

15 мм3/цикл неравномерность снижается с 63 до 38 %.

Стабильность подачи может повышаться увеличением давле подкачки. Для насосов типе УТН давление подкачки целесообразно п деркивать не ниже 0,07 МПа, для НД 21 - 0,15 Ша.

7. Существенное влияние на стабильность подачи оказывают peí ляторы, в частности, механического типа; на номинальном режиме < дчют'д'..- 20 % общей неравномерности, а на рекиме холостого хода -зс Их апыпяе обусловлено инертностью чувствительных элемента зазорам? ч соедяшняях. '

Эффективным путем повышения можцикловой равномерности пода является применение электронных систем регулирования.

tí. Предложенная установка для исследования неравномерное^ топливолодачи принята к внедрению Ногинским заводом топливной а рятурр.

UutsKUw полсдапии диссертации опубликованы в сладила,л работах Т .l-awtpoß P.M..Гаоатов И.И.Оцеш."' шрашомсрнос?и ъиилвоподачи .1.шж, Ниу пю-техническая конференция "Швишенио вд-.к-ипкоотас ьскг.хозяйе?пек;«>А ташки" (тв&ясц докладов).-- сгордкоесде, 1989, 5--¡и.

2. Заявка & 466261 в СССР шеи Б'02 MG5/0Q Устройство для искрений ловоя подачи топлива. Еаииров P.M. .Габитоп И.И. Пзлдагг. ро2ы-:ие идачо а.с.от 25.02.1991

3.Баииров Р.Н..Габитов И.И.,Рахимов P.C. Коздкдовая иьравдэдер-

ть тогглиЕопода'ш в дизелях. Научная конференция "Вузовскпя наука -ЬСКОХСЗЯЙСТБЗННОНУ ПРОИЗВОДСТВУ" (ТЭЗИСМ докладов).- IfebCK, 199].,

47-ш.

4.Паииров P.M., Габитов И.И., Рахимов P.C. Иссявдовчвиэ Мсыцик-ой неравномерности топливоподачи. Республиканская научная кощй-цая молодо учешхх и специалистов сельского хозяйства "йгтенслепил сельскохозяйственного производства" (тезисы докладов).- Уфа,

I. с.23-24. ' ' - '

Уфа, ГСХИ, заказ 210, тиран 100