автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСТАТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ В ЛИНИИ НАГНЕТАНИЯ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ



УФИМСКИП ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ иніки СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи ГАБДРАФИКОВ ФАНИЛЬ ЗАКАРИЕВИЧ

УДК 621.436:44.001.5

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСТАТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ В ЛИНИИ НАГНЕТАНИЯ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ

{05. 04. 02 — Тепловые двигатели)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА — 1989

Работа выполнена в Башкирском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки БАССР,

доктор технических наук, профессор Баширов Р. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Русинов Р. В. кандидат технических наук Кнслов В. Г.

Ведущая организация: Ногинский ордена Октябрьской Революции завод топлнвной аппаратуры имени 50-летия Октября

Защита диссертации состоится « »_0$_1989 г.

на заседании специализированного совета К. 063.17.04 Уфимского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе.

Адрес института: 450025, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 12, корп. 1, Ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского авиационного института имени Серго Орджоникидзе,

Автореферат разослан € -¿б"> О2_1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн. наук, доцент

А. М.СМЫСЛОВ

■•■'л:-'-. I. общая ^ Л-\

: V Актуальность проблемы обусловлена задачами, поставленными Основншя направлвкйямй экономичвсяого и социального развития СССР на |Л)б-1990 годы и на период до «¿000 года по стгкению удельного ре с ходе топлива тракторов и комбаЯноя на 10,

: К;числу; важНейшх агрегатов, влияющих на техвико-окономичесли е показатели дйэеля/отноеится топливная аппаратура (ТА).:

Практика показывает, что ТА тракторних дизелей пока ецо не полностью удоялетворяетпредьявляемда в той высоки« техническим , требованиям» особенно' в части стабильности показателей работы«-(Соотносится в Первую о черед ьк углу опсреженйяподачи топлива, давление начала подъеыл иглы форсунки» величине цикловой.подачи, равномерности распределяний топлива тю цилимдраи и др. У современных томивбподатецихсисте« эти параметры нелостатоштаста-бильныи к тому, жев процесс ^эксплуатации существенно меняются.

Работы Астахова М.В,* ОкуловаВ.Г,, Кшдирова Р.М., ХйЛИгова Н.Н,, ОД(няейба В.Н,, Русмнова Р.В., Леонова 0,Б,, Натроваяьцава Н»Н. и др. показьшают, что в качестве одногу иэ йаиболее эффективных «утей решйния 6ТОЙ проблемы может рассматриваться стабилизация остаточного £авлемип( Ян« ) % линии нагнетания теплив- . Пой системы. При стабилизации остаточного давления идентифицируются параметры топливоподачи от цикла к циклу и, как следствие, показатели рабочего процесса дизеля.

- Вместе С- Т8Й следует отметят Ь) что результаты выполненных исследований ноет? весьма противоречивый характер. Так, 1.о Дан-ним исследований Айтахоэа Й.И* « Окулова В.Г,, стабилизацией остаточного давления можно снизить удвлыгй расход топлива до другие аэтори (Патрахадьцее Н.Н.» йогендович Е.й», Лазарев Е;А, и др*) указывают на значительно меньшие цифры (1,5**, К тому же выполненные к настоящему времени исследования проведены в основном на одноцилиндровых Дйэелях, да п Многие вопрос« остались не выясненными, с частности иасакциесл эксплуатации.

В многоцилицдровых Двигателях результаты влияния остаточного давления на показатели-работы двигателя могут оказаться иными из-за того, что стабильность цикловой подачи складывается из межцикловой неравномерности ^нестабильности) подачи и нерйвноморнос-ти подач« (распределения) топлива по цилиндрам, которые,* как _ /

■известно, существенно возрастают по мере■эксплуатации (на-за из-нопа прецизионных пар, изменениядавления затяга иглы и аффективного сечичйя распылителя к др.). В этой связи наследование шюго-цияпнирового двигателя ^стабилизацией остаточного давления в система топливоподачи представляется весьма актуальны*. , ■. '

— Цель работы - исследование стабилизации остаточного давления а линии нагнетания системы топливоподачи многоцилиндрового двигателя и влияния его на эксплуатационную стабильность технико-зкономнческих показателей,

■" . Об-ыжт исследований; Экспериментальные насосы (на базе УТН-5 и 1ТН-с1,5х10А) с устройством стабилизации.остаточного давления,; серийные насосн УШ-б и НД-21, тракторные дизели 24 10,6x12 про-' изводстоа Владимирского тракторного завода кД-20 производства Харьковского тракторного завода. '' --■■■:■■--.■"-.

Научная новизна. Впервые' проведено сравнительное исследование различных методов стабилизации остаточного давления в линии высокого давления и влияния их на тахрико-экономические показатели двухцилиндрового тракторного дизеля. . . ■ ■

"Показано, что стабилизацией остаточйого давления мо«но не только.существенно снизить удельный расход топлива,но и, что на менее важно; повысить эксплуатационную стабильность,, всех технико-экономических показателей работы двигателя.' ; ' -V.:

Предложены эффективные методы стабилизации.и возможные варианты выполнения устройства стабилизации остаточного давления; .' ; На за'циту выносятся;

- данные сравнительное исследований различных методов стабилизации остаточного давления в линии нагнетания системы топли- . аоподачп двигателя, • . ■■'.,' -'-

результаты сравнительны* исследований одно- и мнопоцилин-дрових двигателей Нри/стабилизации и без стабилизации остаточного давления топлива о линии нагнетания} . -..'■,.'

-рекомендации по зовераенствованнп топливолодающих систем кислой. -,+

Д Ыггическая ценность. Положительное влияние стабилизации , остаточного давления,' проявляющееся в стабилизации показателей топливоподчии, повитении коэффициента топливоподачи насоса рысо-кого дделскня и снижении чувствительности ДИШ'вТОЛЯК изменениям да слеиия затяга й эффективного сечения распылителя и угла опере-

жения вписка, обуславливает существенное повышение технико-оно-комических показателей работы Двигателя,:в частности ваметно расширяет диапазон его экономичной работы по скоростному и нагрузочному режимам» уменьшает минимально-устойчивые частоты введения холостого: хода.

. Внедрение, , Практические, рекомендации, основе ннш на результатах исследований, приняты для практического использования Ногинским заводом топливной аппаратуры. "*'

Результаты работы используются и в учебном процессе кафедрой Тракторы и автомобили* Башкирского сельскохозяйственного инс- ■ . титута. - ■■,:* :'. \ ЇЛ

Апробация. Основное содержание диссертационной.работы докладывалось яа Всесопзном семинаре по. топяивноИ экономичностй (г,Уфй УАИ,19У6г)( Республиканской конференции молодых ученых, и специалистов сельского хозяйства 'г.Уфа, БЛІЦ» І^ібг); Республиканской научно-производственной конференции "Повшение эффективности-сельскохозяйственной Техники" (г.Уфа, БСХИ, 1968г){ Техническом совете Ногинского завода топливной аппаратуры (г.Ногинскі НЗТА, у . 19вЭг)ї Научных конференциях..профессорско-преподавательского Состава Ульяновского СХЙ в 190й-19ьГ7 годах, н Башкирского СХИ в 1935: 1938 годах. ' Г"'.-- і, ;'-'■' ■■ ■ ' Публикация, По результатам исследований опубликованы четыре 'статьи.' . *

. Структура И объем работы; ' Диссертация состой* из введения, шести і\паві общих выводов и рекомендации, списка литераторы, вшш чающего 101 наименования» приложения, содержит 98 страьиц машинописного текста, 63 страницы рисунков, и таблиц. ,■'■■.;

" 2. С0ДЕР2АНКЕ РАБСГГЫ ' : ' . .

9 первой глава произведен обзор и аналкзнаучно-исследова-. тельских работ по вопросам стабилизации остаточногб давления в .топайвоподащих системах дизелей/, . ■ .'у\ ^ .'.,■

: К настоящему времени наибольшее распространение получили система топлиэоподачи непосредственного действия с нагнетательными клапанами с отсасывающим пояском (насосы тшіа УТН-5, 1Н и ,др) , в которых не приняты специальные меры стабилизации остаточного давления. При посадке такой клапан, разгружая топливопровод, аа-. - час*уо обуславливает и упругие колебания давления топлива в линии

■високого,давления и, тем самім, б ряде случаев создает условия дли дополнительного подвприска. ,,

Установлено, что для стабилизации остаточного давления в інший нагнетания тошшвоподающих систем автотракторных дизелей . ' могут ,применяться различные устройства. Для практического/ решения при атогі могут ставиться задачи частичной и полной стабилизации ' .остаточного даізлеііия. ' - ,■ ' ' :'

При«едена классификация сдособов стабилизации остаточного давления.

Частичная стабилизация остаточного давление (достигается за счет использовании нагнетательного клапана двойнагодействияї' .применяется »топливоподающих системах с "насосами типа НД.

Полная стабилизация,'когда одновременно с устранением упругих колебания давления топлива обеспечивается (к моменту начала следующего в»риска) и заданная величина остаточного давления, достигается обычно подпиткой линии высокого давления (после завершения впрыска). . ■■ ■ .і ' ■

Системы с подпиткой линии высокого давления представляют наиболее широкие возможности для исследования вопросов стабили-' ■ зации . Наиболее просто такую подпитку мс;шо осуществить,

как. показали исследования на одноцилиндровом двигателе, устройством стаОилиааііск остаточного давления, основанным на использовании кольцевого клапана. Такой .клапан совмещает функции нагне- -тателыгого л перепускного клапанов, а само кольцо одновременно выполняет роль пружин«. К тому же он не относится к клапанам прецизионного типа и при ном достигаетсянаиненьший объем линии вы-сотого давления.. - у

С учетом Ътого обстоятельства было признано целесообразным разработать для экспериментальных исследования насос с устройством,' рбе спечи в а кхцин полную стабилизацию остаточного давления.При этом предполагалось, что сравнительные исследования этого экспериментального насоса с насосами У'Ш-5 и НД-2І (частичная стабилизация) позволяет оцениТь известные методы стабилизации й разработать практические- рекомендации по вопросам стабилизации остаточного даиления.

С учетом вышеизложенного основные аидачн работы были сфор-мудиромни следующим об раз он. '

.*■' I. Раэработать эпепёримеиталь ноау стройст во полной стабилизации оетаточно го давления сист вмы топяи еоподачи многощяяинд-' / рового диэвля» - ■/.,'.'' ■ ■:'"'■■■" V ■

' . Й.Провости всесторонние безмоторные исследования различных методов стаОияизациц остаточного давления (используя насосы с;* 'экспериментальны* устройством УП1-5 и ИД). .-■■■'■ •

3« Пройестя сравнительные моторкьга исследования стабилизации остаточного Давления топлива в линии нагнетания системы топливо-подачи одноцилиндрового 11 двухцилиндрового двигателой. :

4, Разработать рекомендации по стабилизации остаточного . . давления й топливоподаодих системах тракторныхдизелей, .'

. Для попутного решения была поставлена и задача совершенствования конструкции стабилизирующего устройства, \ г : ч":

V РД »тороЧ глава - описаны объекты Исследований- ц эксперимент ■ тальше установки» иэмер1П^ль.ная аппаратура( методика исследований и обработки экепермметаджыхданных* - ■ ' ■

Для исследований были собраны опытные насоси на базе УШ-Ь (использовались его 2 секции применительно к двигателе Д-21А) и ' ПН-й,5х10А (для двигателя Д-20). 1=

--, Схема свкциинасоеа(набаэеТШ~5)кэобракенам& рис.1.

Здеоь в качестве «агнет&твльноро устройства использован кольцевой . клапан, ."'•.■■ .■■■.- ■:■■'!."='.;'. ,

■■. Экспериментальный насос работает следущим образом.

При - отсутствии: топлива (плунжером I) кольцо 7 клапа-

на прижато к -гнезду б» а внутрмкяапаннап полость II соединена с заполненной топливом полостью 5 аккумулятора* * ;

Подаваемое плунжером I топливо приподнимая кольцо 7пореме- ' Чает его свободную кромку Поокружности. ПрИ это» внутриклапан-Ьая полость разъединяется от аккумулятора я топливо поступает к ; форсунке. ■■....' ■ 'Л:..'" : -: -

При отсечке подачи плунжера кольцо Садится ва гнездо, а его ■ свободный конец* соединяя лкнип высокого давления « аккумулято--ром( перепускает в него излишки топлива}. стабилизируя^ тем самым' 1 остаточное давление-в топливопроводе и одновременно Подпитывая -аккумулятор. Необходимая величина давления в полости б аккумуля- .. ^ тора обеспечивается путём перепуска из'* него излишков топлява в\ * . линию низкого давления (поршеньков 4)« , : , . ■

Рис. X, Схема экспериментальной секции насоса с кбльцевш \ . клапаном Д V;

1-плунжер; 2-винт регулировочный^ 3-пружинаі 4-поршенещ 5- по- . лость аккумулятора} 6 и 7- гнездо и кольцо (эксцентричное) ісле-пана; 6-оытеснитель; 9 к 12-каналы стабилизирующий й тойливопод-воднщййі 20- штифті ІІ-полость внутриклапашшц «Э < і 4 - . диаметр, толіцика (максимальная) и ширима клапана; <і - диаметр

топливоподводліцего канала. ,

" ■. - > •• > ..."

Елагодаря использование вытеснителя В объем линия высокого давления экспериментального насоса был ниже, чему серийного (с-грибковыш клапанами) на 36^. Объем полости.аккумулятора соста-, вил З'ІО^мм3; В качестве поршенькового перепускного устройства применялась обычная штифтовая форсунка. .

В этой же главе приведена конструкция стабилизирующего устройства снагнетатёльнш клапаном» выполненным в виде последовательно жестко связанных друг с другом золотникового и кольцевого клапанов. Кольцевой'кдчпан при такой конструкции одновременно выполняет роль пружины золотникового клапана, а ход его и; следовательно* перемещение его кромки, управляющей отверстием стабили-

9 •

эиругацего кана*алопределяется ходом золотникового клапана.

В этой связи величина перекрытия отверстия стабилизирующего Канада не оавмсит от режима работы системы.

- В соотьвтстйии со сформудироеанкдаи Задачами для сравнительны* исследований б^ двигатели Д-2ІА, (двухцилиндровый) и Д-М(одноциличдров«). При экспвриывнтак и(Шол^эоеались тошш-воподаецие системы с насосами УШ-5 (о выключенными двумя секциями) н ГШ-д,5*10А (в которых не приняты специальные меры для стабилизации о«аЦчнога ^^ешшї^І^І^ІІс чіютично стабилизированным давлением за очат использования нагнетательного клапана двойного действия) » экспериментальный на базеУШ-Б и ИН-£,6х10/> с полность» стабилизированным давлением)»

. Безмоторные нссладоввния велись на ствмде для испытания дизельнойтоаливной аппаратуры КИ-І67ІІ-0І-Г0СШіТИ.

Дяя иоторкых испытаний была собрана установка на базе электрического обнатовдіо-тормозногостендаіШ-4а93-Г0аі}1ТИ, оборудованного дизелем 2410^6x12 (Д-2ІА). ■ -

Основные показатели работы тошшвоподающих систем определялись по общепринятой методике. В качестве показателя* оценивающего межцикловуи наста бил ыюсть процесса то ги иво подачи, использовалась степень неравномерности максимального давления у штуцера форсунки^ О.ід определялась косвенным методом по 60 записанным 9 виде "гребёнок". осциллограммам давления топлива. При атом ые*-цикловая нестабильность топянвоподачи подсчитывалась (в..процентах )как отношение разно ст имаксимал ьной и минимальной давлений к их средней арифметической величине. '

'Оценка погрешностей измерений проведена на основе теории измерения и ошибок. ■V' :

Третья глава посвящена вопросам доводки разработанного . экспериментального устройства..[-' *■■.■;

Показано» что надежность работы устройства стабилизации остаточного давления с колъцевьм клапаном в значительной степени определяется герметичностью перекрытия (в процессе впрыска топлива) отверстия перепускного канала, соединяетего динно нагнетания с. топливным аккумулятором» .■ ,

Надежность перекрытия отого канала определяется помимо всего прочего, величиной хода свободной кромки кольца, т.е. зависит

• '/-■■.■■• Л-' ;. ; ' ' " : : Ю . /:>'■■

конечном счете от хода самого клапана, Вэтойсвлзи практияео- . / itHít интерес представляло выявление конструктивных размеров и па- ■': . j ■ раматров, определяющих ход клапана* :. S : ' ?

С учетом того, что гє(мєтичность закрытия перепускного канала зависит и от прилегаемости кольца к гнезду, исследовано ра- -діїальйое давление'кольца на гнездо» Остановлено» что эксцвнтричг . моо (серповйднов).кольцо отличается 6олее ражоыер»шм редиїиіьнцм Давлением иі S' -результате лучшей прилегаемостью К гнезду, В связи.' с этим требование и точности изготовления такого кольца клапана' »охот выть менее' жестким, -V

Виявлено, что отверстие перепускного;канала целесообразно располагать 'на коночиомучасітке кромникольца» где обеспечивается наибольшее радиальное давление« V '■ ;; _ '* \v

' Л ред a ra іЦ ены. расчетные схема и формулы» связывающие;ход клапана с его.конструктивними размерами и параметрами,-При этой ко. дыдевоя клапан в зоноуплотнениярассиатривался как обцчішЯ пдос-яий клппан. '■-. '■<*/*'"

Приняв в качестве исходного уравнение баланса сил, действу- / ищи к на кольцевой кяапан,и исподьауя известные уравнения тече- ; -*.'■ ния жидкости и распредйления давления (между двумя дисками), вы~

. ранение дляопределенияхода клапана бшіо получено в следующем

• ЬИЛС<

где:Л, і £ - диаметр, ширит и толщина кольцевого клапана,мм; d .- диаметр тйшіивоподаюіцего.какала," мм; •. . ..„

■:. ,- і .— модуль упругости кольца, И /ил^і '

і ■ '$- разница диаметров кольца (До его разреза) и .гнезда клапана»ми{ - ч : * Л г секундній расход топлива, им3/с» \ Л ч"

' }* - динамическая вязкость топлива, Пр*с. - * ■

-; Расчеты tío этому выражении проводились на ЭВМ ДЭ-2Й. Ре-зультпты их с достаточно высокой степенью точностисоответствуют ' зкснершеитальным данным; ; -.

' Анализ полученных расчетных данных показал, что наибольший ход. (0,1<Ыи) кольца обеспечивается при его диаметре «Ю мм, шири- ' . не 12 мм, толщине 0,46мм и диаметре тогоінвоподводящеі-о, канала ' 3 мм. Эти размеры и были приняты для изготовления эисперименталь- . ного устройства, /

, Ориентируясь на минимально ход клапана (0,1мм), наблюдающийся на- режиме холостого хода двигатели» щель в. гнезде бдоа йзготоь-лена шириной 0,3мм (Лк »3,14x0,1 ^ 0,3 мм).

В четвертой главе приводятся результаты безмоторній сравнительных исследований.

Не рис.представлены осциллограммы процесса впрыска систем с исследованными насосами. ,

При насосах УТН-Э їй £Ш-0,5хЮЛ)* после окончания впрыска . наблюдаются интенсивные колебания давления топлива, прододэ-лющи-есн почти до Начала следующего цикла,'У'.'насоса ІТІі-в,5хША в форсированных режимах І 7 900 мйн"^> из-за колебаний давления; , топлива возникали и подепрыски топлива.

Конечный участок процесса впрыска при насосах НД-2І и экспериментальном протэи&л идентично, причем при заметно меньших (чем 6 случае УШ-5) колебаниях давления.

Первая волна противодавления (А:) при насосе НД-21 о«аза- . лась вше на 3,0 МПа (21^5), чем при экспериментальном. Начало повышения этр^ волны приходилось на конечный участок хода посадки иглы распылителя. В связи, с этим продолжительность посадки иглы в ряде случаев оказалась на I...2 градуса больше*

Величина й характер изменения остаточного давления зависили от конструктивних особенностей насосов. . ;

У экспериментального насоса (собранного на. базе как ГШ-5, так и ІІН-8,5хІ0А) остаточное давЛенйе не Зависало от режимов работы. Подвпрыски топлива не наблюдались. При ргіт «О происходила полная разгрузка топливопровода и колебания давления топлива после иглы полностью исчезли. ; :

На номинальном режиме работы у серийного насоса УШ-Б средняя интенсивность эпрыска ( 7ц/Уд») составила 4,7 мм3/град, а игла распылителя садилась'на гнездо со скоростью Ул »0,390 м/с. К очередному циклу впрыска устанавливалось остаточное давление порядка 3,5 МПа. При насосе НД-2І эти величины составили::; 9»/**ла -4'0 ммэ/град, £ «0,311 м/с, .=3,8 МПа.

В случае работы с экспериментальна* насосом остаточное давление могло регулироваться в пределах 0...6М11а, Причем давление топлива в аккумуляторе начинало повшаться до момента подъема перепускного клапана с разницей =9,72 грач поворота вала насоса (ПШ). Перепуск топлива из аккумулятора на линию низкого

?лс.2. ОсцйддогрЕивй! люаесса впрьика иасссов УШ-5(а}>ЙД-гКб} и экспергмедаальвдтч) (в У приЛч =900 ив*1 и £¿«60 шР/прт: -. Ртах, я -максимальное и остаточное давления тогишеа;^ к*/-прадоШ4?ельности впрыска и посадки ' ;;глы распылителя; В -угол' опережения горыска; Рт -доциедае' топлива у щтуцрра форруюн; Л« «ход ииш расяий»е«я; Л«-давление, в "полости амгуиужягораг.Хм-ход перепускного юшпаиа; ля. -отметка подаже-шачка вала ' < - ' . . '■'-'. "■:■. .. .-''■"'■■■ '..-'"' ■'*,-

"давления (до заданной величины .Аффщ. ) происходил после ааверща 4ния впрыска:(независимо от режима работы насоса)-..

. . .С увеличение» , /внп (рио.З) воэрасталипродолдитедьность пооадки игли распшнтеля ( -*/ ),цнкдовад подача ( фц У, май-симальное давление' ( Л»««), интенсивность.впрыска, угод опережения (* )»прододантельнроть впрыска (из-за увеличения цикловой по Дачи), равномерностьраспределения топлива.по цилиндрам и межциклов ая стабильность.топхивоподачи ( сншшлноь / и ).

Рис.3, Зависимости показателей процесса'топливоподачи

экспериментального насоса от остаточного давления

при закрепленной рейке.. ( Л-* =900 мин" ): ■5 - неравномерность распределения топлива по секциям; - межцикловая нестабильность топливоподачи; у - цикловая подача насоса; в. - угол опережения впрыска; - интенсивность

впрыска; лу? продолжительность посадки иглы распылителя;

А»<™ - максимальное давление впрыска.

Рост цикловой подачи и интенсивности вПрь/ска прекращался при превышении остаточного давления 4 МЛа. Это значение остаточного давления и было принято за оптимальное.

При таком оптимальном остаточном давлении« в случае экспериментального насоса* интенсивность впрыска на номинальном рркиме двигатоля составила Яц/^4^ ммэ/град и оказалась выше на 6%, чем при насосе УТН-5 и на 2ОД > чем при НД-21, -:■'

Более интенсивный впрыск При экспериментальном йайосе является следствием большего максимального давления впрыска и меньшего объема линии высокого давления, а также более интенсивной разгрузки топливопровода при отсечке подачи, обусловленной; кроме всего прочего, ускоренной отсечкой подачи (благодаря перепуску топлива одновременно по двум каналам - 9 и 12 по рис.1}.

При стабилизации остаточного давления заметно улучшается равномерность топливоподачи по секциям и стабильность подйчи по циклам, причем тем оп1утимее","лем меньше подача и ниже частота вращения (рис.4 а,б). Так, на режиме работы »900 мин**1 при снижении подачи до =60 ».1Н3/цикл неравномерность распределения топлива по секциям (для случая системы двигателя Д-21А) составила при насосах УШ-5 -3,4%, НД-21-6,0% и экспериментальном -1,7)6. Неравномерность подачи по циклам была при У1Н-5} 7,2% - НД-21 и 3,5%- экспериментальном,

Еслй условно считать, что цикловая подача пропорциональна максимальному давлению впрыска, то в соответствии с полученными данными общая нестабильность топливоподачи при полной стабилизации остаточного давления на этон . режиме оказалась намного ниже (состагила 5,2% при экспериментальном, 13,2% - НД-21 и 11,2% - , УШ-5). _

Все это объясняется тем, что неравномерность подачи топлива . (как по секциям, так и по циклам) является следствием нестабильности остаточного давления в линии нагнетания.

Практический интерес представляло экспериментальное исследование .зависимости неравномерности топливоподачи от влийгацих на остаточное давление и меняющихся в эксплуатации ряда регулировочных и конструктивных параметров топливной системы, в -частности от давления затяга иглы (Д ) и эффективного сечений распылителя С ) фсрсуяки.

Эксперименты, проведенные с синхронным по обеим секциям

Рис, 4* Зависимости нарастания и величины £ V

;■'-■"неравномерности топлявоподачи и остаточного :

■. .:.••: давления ■ от:

а)-цикловой подачи; б)-частоты враи^ния валаяасоса; в)-зффек -' тивкого сечения распылителя; г)-давления затяга иглы форсунки; -5ц л 5г ■>• менцикловая и суммарная неравномерности толлмвопода'м ■' " ■ - при работе без стабилизации остаточного давления (сплоашда кри-• вые) и его стабилизацией (штриховые); (■—-*■ )-НД-21, (» ») -1 УП1-Ь; (-»—»- >- экспериментальный*

16 ■ ' - .. ■ '/'л', v ';:■'■■■■'■

изменение»! Pjи ßf* , показали Чрио.4 в,г), что по мере снижения о Активного сечения и давления затяга иглы распылителя неравномерность подачи при всех насосах повышается* При экспериментальном насосе, как.и следовало ожидать, ато повышение оказывается намного меньшим (на 7%,чемв случае НД-2І и на чем в УШ-ä при - />j »12,5 ЫПа » соответственно на 4,2? и" 5, ОД "при - «.0,515 мм2). '

tИсследовалась и работа экспериментального насоса с устройством стабилизации остаточного давлениябва регулирования давления . в аккумуляторе (0ез перепуска топлива в лини» низкого давления). Гакая система намного проще по конструкции из-за отсутствия "перепускного клапана. Однако при ней.стабильность показателей процесса топлнвоподачи оказалась намного нила, чем в случае'регулируемого остаточного давления, ■ ; .■'--'.■"

При использовании устройства стабилизации остаточного давления с комбинированным кяалажад (выполнении^ в веде!'последов«- . тельно жестко связанных друг с другом аолотни ко вогои кольцеаого клапанов) стабильность работы системы'заметно повш&яась, особенно на режимах малых циклов»« подач' и чаотот вращения кулачкового вала. Ь этойевяэи такое устройство особый интерес может представлять для случаев необходимости обеспечения особо малых цикловых ' подач.и низких частот враіцения пала двигателя» . :.... '

В пятой главе представлены результаты сравнительных иссле-і до вашій двигателей Д-2ІА и Д-20 при различных методах стабнлиза- ■' ции остаточного давления. * ' ■ , V V , .

Установлено, что величина остаточного давления оказывает : суцвственноевЬняцие на показатели рабочего процесса двигателя. С его увеличенной, например,: от О до 6 ЫПа возрастают мощность двигателя (Д-2ІА) на 22,5Й,* Температура отработавших газов «а

максимальные давления сгорания qa и скорость нарас- "Ч,

.тания давления сгорания на'24,3^,Удальний расход топлива вначале (до РосП «4...4,5 Üla) снижается (на I,5íí),a затемвозрас-' тает, оптимальным является ••4,0.. і4,5 Ulla* • .

• Выявилась различная степень влияния отклонения угла опереже- ' ния впрыска на рабочий процесс двигателя, наибольшим она была при кзсосе ВД-2І и наименьшим г при экспериментальном. Таким образом, ' ' система со стабилизированным остаточным, давление» оказалась менее чувстьиїельной х изменениям угла опережения впрыска.

--"■■ ■■-■■ : i? -'v';...,- :■, v.1; .-■■:

иьшвлены значительно меньшие приэксперименталыгых насосах1 . зависимости экономичности работы двигателей от Рщ и Д/ . С уменьшением среднего эффективного давления экономичность работы двигателя снижалась^ причем при экслеринш^тальной систомо это снижение; было, значительно Меньше, Из-за этого на частичных Нагрузках двигатели работалиболее экономично. Ток при /V * 0,4$ экономичность, работы двигателя насосом била выше на 4t3.V*6»Q£v чем & случае'работы с насосами НД-21 и УТН-Б*

" В диапазоне скоростного режима Л| =Ü3...I00£ (1500'до IÜ00 мин"*) при стабилизации остаточного давления удельный расход топлива оказался меньше на.Í,б,,.2,0%, чем а.случае работы с. насосом УШ-5 и на2...3$,чем 1Щ-21. Со.снижением частоты вращения коленчатого вала двигателя разница оказывалась еще более ощутимой Так при Л| ш60% (IIOO мкн~*) эти цифру составили соответственно ;

7,6« и ■ V.-*-

Результатов стабилизации остаточного давления является и довольно значительное уменьшение минимально-устойчивой частоты Í вращения коленчатого вале дви/ателя Д-21А в режиме холостого^хода Бели при насосе ÍTffl-б эта; величина составила 980 мин"1, то в случае Д~21А была 910 мин~* и экспериментальном - 065 мин"^.'

Выявленные закономерности объясняются-тем, что по мере снижения нагрузки двигателя (цикловой подачи)и частоты* его вращения ухудшается равномерность топливоподачи. В кногоцилиндровьа . двигателях стабилизация остаточного давления, снижая неравномер^ ность подачи по циклам (как в одноцилиндровом двигателе) и по. цилиндрам (что характерно только для многоцилиндро&ого двигателя) дает естественно» больший*. чем е одноцилиндровых даигйтеяях» эффект. ; _ ",■ ж ' ' _ = ■./■ , ;--;' ./' > Данные рис. 5 а,б показывает* что При стабилизации остаточного -давления заметно снижается чувствительность Двигателя к происходящим в процессе эксплуатации' Изменениям рада регулировочных и конструктивных параметров топливной аппаратуры, причем и здесь особенно заметным это снижение оказывается в мкогоцилинд- , ровых двигателях. ■. ■. ; .

В шестой главе рассмотрены вопросы технико-экономической эффективности стабилизации остаточного давления в линии нагнетания системы топливоподачи. ■

Эффект от стабилизации остаточного давления прежде всего прояваяетоа, е сте-бидизации параметров топлквоподачи, обуславливающей существенное повыоение и стабилизацию технико-экономических показателей работы двигатели.

Весьма существенным моментом при оценке эффективности стабилизации, остаточного давления:является и то, что при ней эамот-. но снижается чувствительность двигателя к отклонениям регулировочных параметре^ топливоподачи.

Так, удельный расход топлива при снижении давления затяга иглы форсунки о 17,5 МПа до 10,0 1Ша при полной•Стабилизации ос. таточного давления повышается всего.на 13,5^, тогда как в случае работы с насосами УШ-5 и ИД-21 возрастает соответственно на 16,3$ и 17,596, а при увеличении эффективного сечения распылителя с. 0,210 мм2 до/*^ «0,615 мм2 - соответственно на (экспериментальный)., 0,355 (У1Н-6) и 10,<НД-21).

Предполагаемая{расчетная)экономия топлива за год от снижения . удельного расхода оценена на примере трактора Ш'З-М, С учетом загрузки двигателя'^а соответствии о выполняемыми видами работ и доли этих работ. в годовом балансе времени) она составит 1336 кг,

■ т.е. -56 руб.

' В Ы В ОДЫ V ,:-

1. При стабилизации остаточного давления стабилизируются потери хода плунжера на дожатые топлива линии высокого давления и, как следствие, давление и опережение впрьюка и заметно улучшается равномерность распределения.топлива по циклам, причем особенно осцутимо на режимах малых цикловых подач и частот вращения вола насоса« . < ' : .*

-. .В многоцилиндровых .двигателях стабилизация остаточном давления улучшает равномерность подачи по цилиндрам и, в результате, дает относительно больший, чем в одноцилиндровом двигателе, эф-

■ фект. Так, если экономичность одноцилиндрового двигателя на ре- ' жиме рл повышается пристабилиэации остаточного давления на 3,7?;, .то двухцилиндрового - на 7,356.

2, Положительное влияние стабилизации остаточного давления, обуславливал! существенное повышение тсшшко-экономнчпских показателей работы двигателя и заметно расширяет дигшаэон экономичной работы двигателя как'по скоростному, тик н нагрузочному режимам. Так,у двигатели Д-У1Л на режимлх п^ -1500., ЛЬОО ишГ*

при стабилизации остаточного давления удельный расход был ниже на 1,5...2,0%,чем в случае работы с насосом УШ-5 и на '

чем при НД-21, а на режиме Л| =П00мш~* - соответственно на 7,6$ и 3,0%. При сред,«их эффективных давлениях 4 0,45МПа уде* льный расход топлива бил также ниже (на 4,3...6,ОД), чем пгп работе с насосами У1Н-5 и НД-21, , ■ ' .

3« Стабилизация остаточного давления нейтрализует влияние давления эатяга иглы и эффективного сечения распылителя на остаточное давление и,ведедствие этого»снижает чувствительностьдвй- * гателя к.существенно меняющимся в эксплуатация факторам. При снижении, Например, давления затяга иглы форсунки с 17;5 Шй до 10 Ш1а удельный расход топлива увеличивается, ко меньше На;6,3%, . чем в случае работы с насосом У1Н-5 я на 6,0%, чей при НД-21».а ■при увеличении элективного сечения распылителя с 0,269 ммй до > 0,515 мм2, повышение удельного расхода топлива было, мендое на 2,4%, чем при насосе У1Н-5.И на 4,7%, чем при НД-21. (

4, Меньшая чувствительность двигателя к изменениям утла оре-режения впрыска при стабилизации остаточного давления обуславли- . вает и благоприятные динамические показатели процесса сгорания; ^

двигатель Д-21А с экспериментальной системой тоПливоподачи имел, несмотря на больший угол опережения впрыска, такув же жесткость, что и со штатным насосом НД-21.

'5*. Результатом стабилизации остаточного давления топлива является Также снижение минимально-устойчивых частот врецения холостого хода 'двигателя. Так, если при насосе без стабилизации они составили 980 мин"1 (УШ-5) и 910 мин"1 с частичной (НД-21), то . при экспериментальном (полной)- Н65 мюГ*'. ^

6. Из-известных методов стабилизации наиболее Эффективным является полная стабилизация, тем более, что при ней появляется реальная возможность регулирования величины остаточного давления : ^ топлива. ■ . V ' ^

74,С 'увеличением остаточного давления на линии нагнетания повыдаются! цикловая подача, максимальное давление и интенсив- -кость впрыска. При повышении остаточного давления от 0 до 4 МПа цикловая подача возрастала, Например, у насоса УШ-5 на 27%, максимальное давление впрыска - на 6% и интенсивность впрыска -на 20%. .. ';

У двигателя Д-21А с увеличением остаточного давления от 0 ;

'■"/.{■ до4 Mil* возр*отади мй1цнйсть м вконоиичность соответственно на ■" 12,9 н Оптимальным по удельному расходу, тошнее оказалось

; ' ск)тат0чнов давл0ННв 4|О,,,4,6 Ш1а,

метода - увеличения

■< оста^^

садки и глы. распылителя. Так , ее*« при она равнялась 2,3 ..

■ i- град1то.при А^ " 4;0 ЦПа составила Э,й град, ■

^ •,> В этой связи наиболее эффективной является стабилизация

. остаточнога давлвгая/ производииая после зйваршения впрыска топ- ' лива'(посадкм чглыраспылитвлв),^ - ^ .'■:

8+ С^внатляышв ,исеи*тания выяыии целыа ряд преимуществ -^ : систеыонасосамиНД-21 по сраенеиио о У1Н-Б, проявлявшихся в не. рву» очередь- в более экономичной' работе двигателя и меньших зна-V чекнях л *,/. (удвлькый расход топлива оказался при нем ниже на 1,0$ при Лф mlQOQ ыин .' и на 4,7Jt при ' Л^ -ИООмин"1, а ыини-* мально-устойчмвая частота врвцения холостого хода была ниже, на 7%) Эти преиыучвства явяявтся результатом стабилизации ее остаточного . давления.; ч ;' • •• ': ■: .: ■ - ■

\ " -' 9f Испытанное устройствост&билиэации остаточного дагшения . отличавтся простотсЛ инструкции; аф$ективность его работы зависит в ларвуо очередь огволичины перемвцення свободного конца кольца, используемого' для перекрытия отверстия-перепускного канала, т.е. в коначноы счете - от величвны содьвма самого клапана,'

• На величину хода клапана.влияют конструктивные размеры самого кольца.(диаметр; ширина и толщина), днаыетр топдивоподаодя-щего канала и скорость подачи топлива. ' ^ - Установленное аналитическое выражение!с достаточно высокой

точностью раскрывает степень влияния на ход клапана этих конструктивных размеров и параметров^ а также скорости тошшвоподачи. ' ; , Расчетами на: ЭВДприиенительно к насосу У'ГН-5 установлены и

экспериментально подтверждены оптимальные значения ширины (12мм), толщины (0,4бмм} и диаметра (20мм)колыт и диаметра топливопод-водтцего канала (Змм). * .

< Кольцевой клапан показал высокую работоспособность (после 2500 часов ого работы в насосе'не обнаружились какие-либо ухудшения стабильности его работы и.небыло выявлено признаков ипиоса),

Количество топлива, перепускаемого в аккумулятор после завершения впрыска, оказалось достаточным для подпитки топливо -

провода с поддержанием остаточного давления в пределах от-0 до > 6...7 МПа, ' ;; ;' ■ '■■'¡V- '■.'.

10, Устройство стабилизации остаточного; давления,.выполненное в виде двойного клзпана (комбинированного иэаолотнккового и кольцевого) целесообразно использовать в случаях необходимости обеспечения .особо малых цикловых : подач ; и частот вращения (4 ' • . мч3/пикл » 200 мин*1), ■■ Л'; ^А'^С;

Основные положения диссертации опубдикояаны в следуювиЬс работах: у--. ''--V . -f;-

1, Баширов P.M., Габдрвфиков Ф.З. Исследование стабилизации остаточного давления в линии иаЬичтания система толливоподачя трактового дизеле.// Ускорение научно-технического прогресса в агропромшленном.комплексе: Тез,докл, Ул ьяновек»СХЙ,-Ульяновек,, I9tJ6. с. 69-67. ' А^Х-' ■;...''■

2. Габ&рафиков Ф.Зі, Башров P.M. Исследование устройства стабилизации остаточного Давления.// Роль молодых ученых и специалистов в ускорении научно-технического прогресса в сельскохозяйственном производстве: Тез,докл. Республ/ коиф, Уфа; 1936.с.37-83

3. Баширов P.M., Габдрафиков Ф.З. Влияние остато<«ог6 давления топлива иа Показатели работы дизелей. // Повышение эффективности сельскохозяйственной техники.' Тез.докд. Башкирск. СХЙ.-Уфа, I908.C, 16-17. ... .-''/ ■ -■;' ...-у..

4, Баширов P.M., Габдрафиков Ф.З, Стабилизация остаточного давления в системах топяивоподачи дизелей'. // Совершенствование конструкции сельскохозяйственной техники: Сб.научн.работУфа: Ульяновск.СХИ, 190Э.сЛЗ-21. ,'-% ; '

1100026 6/07-1989, г.Уфа, БСХИ, эак.р , тираж 1QO экз>' :