автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Оценка неравномерности подачи топливных систем тракторных дизелей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ г АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ_

На правах рукописи

г) 0 » - - Л •*)

ГАБИТОВ

Ильдар Исмагилович

ОЦЕНКА НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОДАЧИ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Специальности: 05.04.02 — Тепловые двигатели 05.20.03 — Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ПУШКИН 1993

Работа выполнена в Башкирском государственном аграрном университете.

Научным руководитель: Заслуженный деятель иауки Республики Башкортостан, доктор технических паук, профессор Баширов Р. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор.

В. А. Аллилуев;

кандидат технических наук, доцент

В. Н. Хватов.

Ведущее предприятие: НПО Нечерноземагромаш.

Защита состоится « /3 » апреля 1993 г. в 14 час. 30 мин. на заседании Специализированного совета К 120.37.05 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург—Пушкнн, Академический пр., 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 3 » марта 1993 г.

Ученый секретарь I Специализированного совета К 120.37.05

канд. техн. наук, доцент Л ] —' Л- И. Николаев

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Ваниейиим направлешгам совершенствования авто-хторных •. дизелей является дальнейшее повшюняе тохнико-

юмических показателей работы.■

К числу агрегатов, определяющих технико-экономические показатели эти дизеля, относится топливная аппаратура (ТА).

Практика показывает, что ТА тракторных дизелей пока 'еще не ттол-гью удовлетворяет предъявляемым к ней высоким техническим трг^овони-особенно в части обеспечения необходимой стабильности показателей эти, в частности равномерности (стабильности) подачи.

Неравномерность топливоподачи оказывзет заметное влияние на качес-протекашя рабочего процесса и , в итоге, обусловливает, кроме ухуд-,1я экономичности работы двигателя, неустойчивую работу дизеля, осота на малых частотах вращения и нагрузках, повышает шумность процесса эания, увеличивает дымность отработавших газов и др. В процессе муатации она существенно повышается.

Неравномерность топливоподачи определяется совместным воздействием авномерности подачи (распределения) топлива по цилиндрам (кеясекци-эй неравномерности) и неравномерности топливоподачи от цикла к циклу кцикловой).

Мексекционная нерав! . юрнооть подачи изучена достаточно полю. И ! же серийно выпускаются стенда, позволяющие регулировать ее величину на заводах и ремонтных предприятиях, так и в процессе эксплуатации.

По мезкцикловой неравномерности подачи в литературе имеются весьма аничегаше даншо. Встречаются, например, лить рекомендации по обеспе-т ее величины в пределах не вше 5 %. Нет данных по ео значениям для шх топливоподающих систем, влиянию на нее режимов работа и др. В дессе эксплуатации и при ремонтах она вообще не проверяется.

Все' это объясняется отсутствием достаточно надежной методики, ¡»ог>-тощей при сравнител'.чо малых затратах труда с гасокой достоверностью зделять ее величину. К тому же известило приборы и устройства для зрения цикловой подачи топлива не обоскэчипячт иесо'одамой точное..г.

В этой связи совершенствование методики и устройств по оценке не-юмерности подачи топливных систем тракторных дппе.чей имеет бодмк»> чтичрскоо значение.

Работа выполнялась в соответствии с планом рпсот к.^здри по комнлексной программе "Поискать пути {»»«{¡тшютг.овппкя то1уир-'.яоу»»-

систем тракторных ди:"\чо{Г (помор гооуд.-.] ¡тонной р.н'иг-.: • :.л 36. ОГ,7933).

Шль^есяу.оп.птщ заклп'кшп. в ргсфпботко уотшюг.ки и утомпики

г

методики определения неравномерности топливоподачи V исследовании н равномерности подачи современных топливоподамцих систем тракторных д зелей.

Объектами исследований являлись тошшвоподапцие системы с серий насосами семейств УТН, НД21, ТН и экспериментальными.

Научная новизна работы в том, что впервые: -доказано, что наиболее объективные данные по неравномерности т ливоиодачи можно получить при использовании методов оценки, основан на измерении объема впрыскиваемого топлива;

-выявлено, что для оценки межцинловой неравномерности подачи дос гочно проанализировать 30 последовательных циклов, поддерживая темпе турннй режим в пределах 15...Б0°С;

-предложено методика определения межсекционной, межцикловой и с маркой неравномерности топливоподачи, основанная на использовании в н плексе с ЭВМ (работающей по заданной программе) предложенного устройс для определения величин следующих непосредственно друг за другом цин вых подач топлива (A.c. Л1768792 );

-установлены влияющие на мекцикловую неравномерность топливоподг факторы, в частности выявлено, что на номинальном режиме из-за истки зования механического регулятора неравномерность возрастает на 20 %, на режимах холостого хода - на 30 %; существенное влияние оказыве скоростной и нагрузочный режимы работы, стабильность остаточного да! ния в линии нагнетания, давление подкачки и др.; .

-получены новые дашше по межцикловой неравномерности подачи сс ременных тогшшоподавдих систем ( с насосами семейств УТН, ТН, НД21), Практическая ценность работы - в уточнении методики определения равномерности топливоподачи, разработке конструкции установки, позво; щей с высокой точностью измерять следующие непосредственно друг за j гом цикловые подачи топлива, причем как на заводах топливной аппарат: так и в ремонтных предприятиях и в процессе эксплуатации.

Выявленные параметры топливоподавдей аппаратуры, влияющие на i цикловую неравномерность топливоподачи, позволяют вести целенаправле] работу по дальнейшему совершенствованию конструкции и эксплуатации ■ ливоподаицих систем.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на ит< вих научных конференциях Башкирского ГАУ в 1989, 1990, 1991, 1992] Свердловского СХИ в 1990г., Ижевского СХИ в I99Jr., Санкт-Петербурга ГЛУ в 1993г., на Всесоюзном научно-техническом соминаре "Разработк; оптимизация динамических характеристик дуигателоП мобильных сольок< зяйстпешшх комплексов" в г.Казани в 1991г., нп республиканской koi

и молодых ученых и специалистов сельского хозяйства "Интенсификация [«(хозяйственного производства" в г.Уфе в IS9Ir. Реализация работы. Результаты работы приняты к реализации Наган -заводом топливной аппаратуры и используются в научных исслодовя-¡1 учебном процессе кафедры "Тракторы и автомобили" Башкирского ГАУ. Тубликащги. Результаты исследований освещены в пяти статьях я в trat авторского свидетельства СССР на изобретение. Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из гве-, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 81 наименования токения. Она содержит 109 страниц основного текста, Gl рисунок, 5 лиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТА 1ервая глава посвящена анализу современного состояния Boirpoca и ювке задачи исследования.

1зучением неравномерности топливоподачи занимаюсь Астахов И.В., m Д.Д., Баширов P.M., Кислов В.Г., Корнилов В.В., Кузнецов Т.Ф., >й В.А., Леонов O.S., Лышевский A.C.. Николаонко A.B., Патрахальцев Русинов Р.В., Файнлейб Б.Н., Челпан'Л.К. и др. гстановлено, что при увеличении неравномерности подачи возрастает тя и механическая напряженность работы деталей соответствующих пл-в который впрыскивается большее количество топлива. В этом ця-I возрастает среднее эффективное давление, уменьшается коэффициент '.а воздуха, повышается температура отработавших газов и температура [еталей - клапанов, головки поршня, поршневых колец и др.Увеличение юй напряженности ухудшает работу распылителей форсунок, создает ус-я для закоксовывания поршневых колец, интенсивного старения масла, ^равномерность подачи топлива по цилиндрам во многом обусловливает вномерюсть крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала еля, и, в конечном счето, отрицательно сказывается на надежности и моторесурсе двигателя в целом, 'эктическая неравномерность тошшвоподачи ( а^,) складывается из ционной ( и м?*цикловой ( 5 ) нерпвноморгю':т»П :

os=öc + ß (1)

еличшш и О могут определяться по одному и тому же пнраж^тт

R - Р

° umin

8 ( й --------¿г—--------* 100 » (2)

до к , я . и к - мчксямллыюя, минимальное и crw.'iw

" 1 птах °цт1п °иор -

НЫ подач.

А

Моксекционная нестабильность топлшоподачи изучена достаточно го Ооко н полно и ее величина четко регламентирована ГОСТ 10578-86.

Вопроси межцикловой неравномерности почти не изучены, причем в новном из-за отсутствия достаточно надежного оборудования. Для оценки величины рекомендуется анализировать нэ менее 50 последовательных по; Считается, что ее величина не должна превышать Ь%.

Оценка может производиться по методу Н.В.Шмягельского путем изме ний масс последовательных единичных подач (впрыскиванием в вату), с метод требует больших затрат времени, причем достоверность резульч при нем снижается с возрастанием скоростного решила работы тошшвопод щей агшаратуры.

Методы, основанные на исследовании давлений впрыскивания, отличг ся относительно малой трудоемкостью, но не всегда обеспечивают необхс мув достоверность.

Наиболее перспективным предстаю«!;тс« метод, основанный на изме нии объема впрыскиваемого, топлива. При нем обычно используется дат»; выполненный, в виде замкнутого объема, часть стенки которого представ.) торец подвижного (подпружиненного) поршенька. Топливо, впрыскиваемое етот объем, перемещает поршенек. При этом ход поршенька соответст! объему впрыскиваемого топлива. Многократно проводя измерения един* впрыскиваемых объемов, причем случайных, получают данные для оценки к цикловой неравномерности подачи. При атом методе существенного сниже трудоемкости можно было бы достичь непрерывно впрыскивая заданное кс чество г.одач и измеряя и "запоминая" соответствующие им хода поршня, представляется вполне возможным в случае разработки специального дат ка, работающего в комплексе с ЭВМ.

Обзор литерчтурных данных позволил наметить следующие основные с дачи настоящей работы:

¡.Обосновать возможность оценки межцикловой неравномерности подг топлиышх систем автотракторных дизелей путем использования в комшш датчиков оценки единичных подач и ЭЕМ, работающей по заданной програ»

2.Разработать экспериментальное устройство для измерения следуюв друг за другом подач топлива, обеспечио&ицоо высокую точность измерен при быстроте и удобстве обработки ее результатов.

3.Провести всесторошьш исследовании экспериментального устройсч для '.'рения цикловой подачи топлива.

'1.Уточнить методику оцвнки мажцшикшол нерньномерности тошшьог дачи, ориентируясь на раарябитшшов уптройсч^о.

Б.иссладовчт!. «(.¡¡кцщшэ&ут иераыюморность топл11бопо,1)с|чи СОНрОМ!

них 'юшыышх ойсмм и рпи^ас'.'-'Л-уп, |к:комс>|доции по оовдрпоистоовмшю

зтрукции и эксплуатации.

По второй главе рассмотрены теоретические основы разработки ус-1стря для измерения' следующих друг за другом цикловых подач топлива.

Предложено новое устройство для измерения величии последовательных ювых "алач топлива (рисЛ.а), основашше на использовании лор-нови-итчикв и ЭВМ, работащго по заданной программе. На рис. 1.0 дани 'рамми, поясняющие принцип ого работы. При разработке устройства бнл ¡льзован принцип единства процессов регистрации сигналов и обработки •льтатов.

I Общая схема устройства для измерения последовательных штклояых 1ч топлива (а) и диагроммч, пояснящие принцип его работа (б): Е-'ктивный дат'шн перемещения; Я- пружина; 3- поршенек; 4- сливной |вн; Б- камера впрыскивания.

Устройство содержит датчик цикловой подачи, вотюлнетшй в виде гзам-•ого объема (для впрыскивания топлива) с подвижным поршеньком, свя-им с индуктивным преобразователем, соединенным через усилитель со [ом быстродействующего аналого-цифрового преобразователя (ЛЦП) ¡Л.а). Датчик импульсов (частота вырабатываемых им импульсов синхро-фована с частотой врашения кулачкового -вала насоса) подключен своим юм ко второму входу А1Ч1. А1Ц1 связан другами входом и выходом с ЭВМ.

Работает устройство следующим образом.

Увеличение обт-ема топлива в емкости 4 (рисЛ.а) при впрыскивании шва преобразовывается индуктивным преобразователем в аналоговой зле--¡ческиЛ сигнал, который ячтем через усилитель п виде попрякошм 1ис.1.6) мокот подаваться на первый вход АШ . Па второй вход ЛЦП от ика стгероимпульсоч подается синхроимпульс V?. , причем только поел« юго затухания колэбпнкП сигнала Ш ( на "стабильном" участке ». ■. поступлении сигнала П;2 АЦП преобразовывает сишпл Ш в дискретное :ешю и даллэ зопирот его в память ЭВМ. Контроль и управления над :ашшми процессами, равно тсак и рштолиснио послпдущей еврпоотнп г г-

</..|рмацш1, производятся ЭВМ.

Стабильный участок "ступеньки" от точки I до точки 2 (рис.1 и ; где ма&ьт производиться измерение :

где г

о

.-360/Г1Н

I = г -

и ц

г.

"п "а (3)

„_____ время одного цикла ( Пн- частота вращения кулачки

вала насоса, град/с);

I - время от момента начала впрыскивания до достижения ве. чющ первого пикового заброса Хл;

г. - время затухания колебания.

Рис.2 Расчетная схема для определения периода замера цикловой подачи

Бремя г может быть опрв делено исходя из

уравнения баланса сил, действующих на поршенек датчика и характеристики впрыски вания :

V

ф. 4 Пн (ГО, + ВЦ)

—--.+. ----5—

Пн 1аГ(Рпрот +Ртр )

ае 1

с|ф ]гпих

(4)

гдо т

(не

'/ ¿1ф)

- масса поршенька, кг;

- диаметр поршенька, м;

- »лаоса топлива в камере вприскивания,

- сила трения, Н;

- сшш противодавлении, Н;

кг;

максимальная интенсивность впрыскивания, м /град;

Ф1 и <рг - продолжительности впрыскивания соответственно от начапг

до дост1»;ен::л('1й/йф)тах и от него до окончания, град. Иориод Сп снимется с увеличенном сил противодавления Рпрот, ош трьшш Ртр и диг-,мэтра поршенька датчика а и с уменьшением масси

'¡Ор&МШСЗ Ы, И У.НТОНСИИЮСТИ ИЦ/ЦОКИВ&НИЯ ^/(Зф)шая:.

а^личялп I опрелеллпаол на основе известного уравнения затухозди ьс|!|ййинн!1:

Л , •• /. е-61=

ПпЬ I)

1 Ат1п ~ заДаваемоа значение амплитуда колебаний, при котором целесообразно производить замеры цикловой подачи, м (ркс.2); &0 - значение первой амплитуды, м (рис.2); б=г/2ш, - коэффициент затухания, 1/с; г - коэффициент сопротивления, кг/о.

С учетом этих обстоятельств найдено выражение для определения мели 1з :

2 га.

1п

"а

2( Рпрот>Ртр )

4 Пн

%Лг

í—1

t d£p Ja

7U1

1п А

rain

(G)

Здесь £(ср) - закон подача топлива, м /град.

Как видно, на величину гз значительное влияние оказывают пара-зы, влияющие на (Рпрот, Ртр, й, (,<1б/с1ф)та1 , т( V, и коаффициент со-гивления г,зависящий от вязкости, плотности, сжимаемости жидкости и Бфшданта трения между поршеньком и втулкой датчика.

Исследования с использованием приведенных выражений показали, что йонителыю в топливоподандим системам тракторных дизелей возможно поить датчик, при котором продолжительность постоянного участка () ше допускает измерение о использованием современных ялактрошю-шческих средств.

Выявлена целесообразность применения двух датчиков - соочтетственно ро шагов холостого хода и номинальных подач. Установлены оптимальные илэтри датчиков: для величин цикловых подач от 5 до-20 мм3/щжл - ди-'р поршенька датчика 9 мм, ого масса 26 г, величина противодавления . .0,16 ШТа; для подач от 20 до 100 ш3/цгасл - соответственно т, ) г и 0,1...О,15 МПа. При таких параметрах датчиков длительность ш 1а времени, располагаемого для намерения величины одной шшювой ио -I, составляет не менее 0,035 с. П,гш автоматизации исгшшшй и управления псеш процессами ш-мори.ин работки кнформлцш! по исследованию неравномерности топливлподтм |ГГ'[.моня?ь(зя рааточпыо электрошшо техническю среди^¡а.В ко.1с-<| .чси! • 1,М наш раяралатяи АЩ нггосноиэ БИС 1Ш0ША1А. Это ГШ пт

р.'-'П^/.СТ МС ■■: (Т Г^ЮИ.'Г:.)М'.ТЬ В • ТйЧ-.ИШв \'Д.) '¡5)3(.'-')ГО 0,1. . ;

г

1Л

t

времени обработку 10 аналоговых электрических сигналов ( в диапазона О до 2 В с точностью 0,6 мВ).Из етих 10 значений затем может находит среднее значение, используемое в дальнейшем для оцошси неравномерно подачи. Такое многократное измерение существенно увеличивает вероятнс получения наиболее достоверной информации.

Обоснован выбор параметров датчика синхронизирующих импульсов.

С использованием предложенных выражений (4,6) определен оптимал! момент подачи синхроимпульса на вход АЦП; для ТА с насосом 4УТНМ составил 108 градусов поворота кулачкового вала после момента на1 впрыскивания топлива.

С целью наиболее полной реализации возможностей ЭВМ и АЦП разр; тана программа управления процессами измерения и обработки информа! Она написана на языках паскаль и ассемблер, отличается надежность! простотой в использовании. В программе принят следующий алгоритм реш< задач управления процессами измерения и обработки информации:

- организация управляемого процесса проведения измерений и с полученьой информации;

- обработка накопленной информации с целью получения дашшх о м цикловой неравномерности топливоподачи и вывод результатов. '

Выявлена возмомюсть разработки универсальной установки, для оц неравномерности подачи ТА ( рис.3 ),

Тбм]

гена

Í-

|1№й.

цайг}-

_AUQ_

líMI

ШМ5

miH

lili.

№

a)

¿TT

1

lí«¡

tr*~t

í-

У—

rUs

l?"' л

50'

JW

Jt

c,

Рис.3 Обвдя схема универсальной установки для четнрехсекционной тош воподьющей еисты/.и (а) и диаграммы, поясняющие принцип ее работа (б1 1- датчик синхроимпульсов.

• В соответствии с этой счемой на каждой секции система уставов, отдельный датчик цикловой подачи и датчик синхроимпульсов (в ряде I чаев может применяться л установка с общим датчиком цикловой поди1 Установка позволит оценивать средние и текущие значения цик. поднч, (.«^(секционную и меаашкловую неравномерность подачи, опор.'« ькрпекпишяй. <п(& иеклтябу необходимость иенхиьзовпния монзурок оп-.-ики и соэдаит ¡-кинлм» предпосылки для автоматизация всего про:

»гулировок топливной аппаратуры, причем как-на заводах ТА, так и в ¡монтных предприятиях и в эксплуатации.

В третьей главе описаны ойлсти исследований и экспериментальные ¡тановки, измерительная аппаратура, методика исследований и обработки сспериментальных данных.

С целью получения данных по точности измерений экспериментальной ус-шовки била разработана специальная установка для непосредственного из-»рения масс последовательних цикловых подач (вгшскиванкэм в вату). Оно >зволяла получить непосредственные данные для определения мевдикловой »стабильности подачи и поэтому отличалась наибольшей объективностью.

Дано описание всех использованных при экспериментах установок. Копания проводились с использованием стенда КН I57II-OI Г0С1ШТП.

Исследовались топливоподакяиэ систеш с насосами ЛСТН 4S0I0, У'Ш-I, 4УТНМ (в которых не приняты специальные меры для стабилизации оста-¡чного давления), НД 21V4 ( с частично стаоилизировашшм давлением за [йт использования нагнетательного клапана двойного действия), ысспери-«тальннм на базе УТН-5 (с полностью стабилизировавши давлением ) и ютема непосредственного действия с элвктромагнитно-управлясмым дози-'ющгол устройством (конструкции Башкирского ГАУ).

Основные показатели работы тсшшвоподамишх систем определялись по Непринятой методике. ~

Статистическая обработка экспериментальных'данных проводилась на iM IBM PC/XT с использованием стандартной программы "STATGiW-'IC".

Погрешность измерений оценивалась общепринятыми методами. ••

Четвертая глава соверши материалы по исследованию топливных сис-iM тракторных дизелей с использованием различных устройств оценки метиловой неравномерности подачи. .

Приведены результаты сравнительных исследований мещикловой нзрав-1мерности топливоподачи взвешиванием массы единичного впрыскивания ¡g), по "гребенкам" давления -топлива у штуцера (форсунки (Ор) и с нощью экспериментального устройства (бэ) (см. рис.4).

Экспериментальный метод обеспечивал такие кэ показатели (6э), что и тод, основанный на взвешивании последовательно впрыскиваемых единичных ' дач (Og). При использовании ке метода "гребенок" величине (tip) совпала-с ними только на рокиме номинальных цикловых подач; но pew;,iax хо-'Стого хода разница достигала 25...30 %. Исследованные методы суцос-«нно отличались по трудоемкости: для определения бд тробуота-и oo.i..:- 3 ¡сов, по бр - около 1 часа, но 6.» около пдной минуты. Анализ получошшх ШШЛ ПОЗВОЛИЛ сделать ВЫВОД О Ц1)ЛОССОГ-(..-.-ПЮСТИ ШЮЛЬЗОВЭЮМ .пял Пр::К -ческого применения именно эксперимента чьиа'О мггодо.

50 g¡,, MH'áíuiu

С целью выявления количества цикловых подач, необходимого для оценки межцикловой нестабильности, били проведены теоретические исследования по определению минимального объема выборки. Исследовались системы о насосаки различных семейстр и экспериментальным, причем на различных режимах работы.

. Так, при доверительной вероятности 0,96 и предельной относительной ошибке величины -цикловой пода 33S минимальный объем выборки cocí вил 11-36.

Для экспериментальной проверку достоверности полученной величины с проанализированы I5Q последователи подач систем с различними насосами различных реиимах работы. Из принят 150 циклов формировались группы иг последоватолышх цикловых подач,

них, затем вторую и т,

Рис.4 Мэг,цикловая неравномерность топлкьошдачи (в) в зависимости от величины цикловой подачи (g ), определенная по "гребенкам" u (йр), непосредственным измерением (Ор;) и п помощь» предлагаемого устройства (6э)

рассматривая ва начальную подачу первую из Вполне очевидно, что таких групп получалось (1Б0-К). В качества придк по ркс.5 показан порядок формирования групп для случая оценки нестабш нести по трем последовательным подачам. Внутри каадой из этих групп, i прпмо-р Ир, находились величины максимальной 8пшях и минимальной g подач и с их и:пользованием вычислялась межцикловвя неравномерно!

топливоподачи. Аналогичным об]

j)uJ< ¡}lffl«l

íjm s^ §¿>

L..i—l_J ■ ■

зом находилась величина нес бильнооти для групп по четырем более последовательным подач. Вычислению таким образом не бильности принимали с^мые разл ные значения, а их максимальны минимальные величины определял г-оьиокиоо цол.; ее и:«.7)||Н1Ын и.м. рис.В). С увеличешк.м К поле сужал Ьй'шаа о лыгг.уг.рс-го колачоо-гва цшиы» (И -С:!> по рис.>3), ьалич максимальной к ккнмшлмкФ негтв-'Лтпыюеч'Лр см.пядали. Это значони* (25) и с>пре^> ичьт ммшмэдию №ч/!ход<и» к'шги.-'тьо ПчУшдоытш. |;1кав, оОвсП'МЫш.'.ммх /о':тоь,рпг» д»;» гчмчу л-л'лйЛ гг.рл ломорн

Ый.С Порядок <iV'pM.:ii')Ki-,¡iiih групп дня í-лучь;» оценки H'-cvNm.iucín rio тр.ш пасJHAwiу.»лышн d-~'a¿4-w..

ишвоподачи.

Различив расчетных и ькснериментальных данных объясняется, вероят-, малыми объемами предварительной выборки при расчетах. В соответствии

о полученными данными, для оцонки межщгкловой неравнсмор-ности подачи прщшмать ЗОцшслов (вместо рекомендуемых рядом исследователей 50 циклов).

Уточнено допустимое поле изменения температуры топлива; оказалось, что изменение температуры от 16 до 50° С не оказывает сколь-либа заметного влияния на результаты определения 0. ■

С целью выявления целесообразных направлений исследований современник тошшвопо-дакхвдх систем предварительно был проведен статистический анализ числовых рядов из значений циклоеых подач, полученных при работа топливоподавдих тем с различными насосами на различных режимах работы. Каждой ряд со-ял из 145...150 значений цикловых подач, которые располагались в огой последовательности по порядку их впрыскивания.

Выявлен нормальный закон распределения цикловых подач, дноквадратичэское отклонение (а) при таком законе уже определяет вели-у межцикловой нестабильности (й).

Наименьшее значение о (наилучлря стабильность подачи) имела система кспериментальным насосом, несколько большее с насосом НД и наибольшее 4УТНМ и ЛСГЛ 49010. Следует отметить, что в конструкциях и принципах эты двух последних насоссв нет существенных различия. Поэтому шшче-о на соответствующих режимах при них не отличались друг от друга бо-чем наЗ».

Межщждовзя неравномерность -тогашвоподачи при всех типах насосов кгпюнло иависнла от во личины цикловой подачи (gu) и частоты ap;ij.i-кул.'-уьчового вала (ш) (рис.6).

7

s Ч 4 4 ^ \ ч /

Ч чч \ 1 ч ч/ ч/

ч, I.4 ч

ч \ —/— 2

г X /. .а

Ж

5 Ю /5 20 25 30 К

:с.6 зависимость межцикловой не-вномернооти топливоподачи (б) от личества рассматриваемых последо-тельных циклов (К) для я = 23,4 »/цикл (I) и 72,4 мм9/цикй (2)

С уменьшением ¿n и пн лес бильность возрастала, причем и; более резко, как и следовало о: дать, при насосе 4УТНМ. При ма, оборотах и подачах лучшие по казатели обеспечиваются при экс рименталыюм насосе. Так, на ре ме пн= 400 мин"1 и gu- IOwmVh прч насосе 4.УТПМ О составляла V НД 21/4 - 64" и аксперименталь - 53Я.

Практический интерес пр стявляло исследование зависимо межцикловой нестабильности от к структивпых параметров,влияющих стабильность и величину остаточ го давления в топливопроводе вы кого давления, в частности, давления начала впрыскивания( I эффективного сечения ( р.!) рЕ пылителя форсунки, длины ( Z ] нагнетательного трубопровода .

Выявлено, что даже значительная разрегулировка Рз (в пределах + МПа) от регламентированной величины (как известно , в. тракторных дизь находится в пределах 17- 20 МПа) практически не приводит к сущеип ному повышении нестабильности подачи.

Эффективное проходное сечение распылителя и длина трубопровода метно влияют на 0 . Для топливоподввдих систем с Насосом 4УТНМ и фор( кой ФД-22 ( п =1000 мин-1 ) по мерэ увеличения цГ о 0,155 до 0,315 нестабильность повышается при g = 25 мм3/цикл с 22,5 до 25%, при g^ км3/цикл, наоборот, снижается с II до 9%. С увеличением 1т от 150 до км 0 снижается : при g = 25 ммэ/цикл с 28,5 до 25,5%, при 70 мм^ци с 11,5 до 9%. Дальнейшее увеличение 1Т не приводит к существенному i кению б.

Выявленные закономерности влияния конструктивных параметров н мо:гло объяснить влиянием их на величину и стабильность остаточного леиия в линии нагнетания. В этой связи стабилизация остаточного довл мо:шт рассматриваться в качестве важнейшего фактора повышения стаб ности подучи.

Равномерность подачи можот повышаться и увеличенном давления по

ÁCO (SO SCO toco

Рис.7 Зависимость межцикловой неравномерности (Ô) от частоты вращения кулачкоаого вала (пи ) при различных цикловых подачах и работе с насосами 4УТНМ ( :—»—), ДД 21/4< —о--) и экспериментальным (— •--).

ки топлива. В насосах УТН-б давление подкачки целесообразно подпереть не ниже 0,07 МПа, 1Щ 21 - 0,15 МПа.

Интересные данные получены по влияния регулятора на мэжциклсвум авномерность тошщвоподачи.

Испытания велись на установившихся режимах во всем диапазоне работы ливного насоса - для множества значений цикловых подач и частот вра-ий кулачкового вала насоса. Испытывались обычный регулятор цмтроСок-о тина и электронный. На каждой из частот врещетт кулачкового вилн оса и цикловых подачах определялась межциклоьая нестабильность при

оте с регулятором (

р

)и без него (б) и затем вычислялась разница:

АО = о -

(7)

Разности можцикловых нестаоилнюстей при работе с р л'улятором и . него принимали различные значения , а ее максимальные п • ^малыше величины определяли возможное поле ее изменения (рис.8).

Значения верхней границы поля соответствовали малым частотам вра-мя кулачкового вала (400-600 мин-1 ), нижней - высоким (1000-1200

Как видно, с увеличением поле несколько сужается , одновременно ишиается и ДО . Так, для цикловой подачи 20мм3/цикл значение находи-¡ь в пределах 15-20Ж, с повышением ке до 70 мм3Лшкл уменьшалась до 1,5«.

Относительное влияние рогулято-ра на межцикловую стабильность оцениваться коэффициентом к:

20 40 50 60

з.В Зависимость Л5 оч- величины еловой подачи насоса 4У1'НМ.

К. * Аб /3 (И)

С использованием этого ксоФ^.шп опта установлено,, что у сиог^м.; с насосом 4УТГ1М на номинальном ро.,:;1. ме влиянмм механического р»гуд:«1ч<~ ра обусловливается 20Й об»кй наста -Оильнссти подачи, а на реукиы: хо„ч.,.;-того хода - до 20&. Атлопгис:,; д.лы!; сшга получены для систем с насос;:,и ИД 21/4 и ЛСТН 45010.

Исследования насоса юно ¡родственного действия с электронно- управляемым дозирующим устроаством

(ая;и:и, что ого хармтеориотика по 5 оказалась практически идентичной

характеристике насоса 4УТШ при работе без регулятора.

Влияние всерекшного механического регулятора может объясняться ко лебаниями рейки топливного насоса в Пределах зазоров в соединениях (из за инерционности чувствительного элемента).

В пятой главе рассмотрены вопросы технико-экономической эффек тиешости применения предложенных устройства и методики определения меж цикловой неравномерности топливоподачи.

Эффективность применения предложёиного устройства обусловливаете, как ускорением процесса измерения, так и более высокой точностью измерения. Предельная относительная погрешность оценки величины подачи здес; не превышает '3%. В случае же использования методики, основанной на непосредственном взвешивании масс последовательных единичных впрыскиваний она доходат до 13%.

Расчетная экономия только в заработной плате за один цикл измерен™ составляет 6в,Сруб( на декабрь 1993г.).

Важнейшим следствием применения предложенных устройства и методик] следует считать появление широкой возможности для для автоматизации 1 повышения объективности оценки межцикловой" неравномерности топливопода-ющих систем автотракторных дизелей. Это обстоятельство открывает болыш перспективы как для изучения ранее практически неисследованной облает! по стабильности подачи, так и улучшения регулировки топливной аппаратур! и, на этой основе, для дальнейшего совершенствования конструкции и эксплуатации топливной аппаратуры.

основные вывода и прзууюжения

скормулированы в виде 12 пунктов. Часть из них освещена в содержании автореферата, а другая - в обобщенном виде представлена ниже:

1.Неравномерность тогашвоподачи влияет не только на технико-экономические показатели работы двигателя, но и на механическую и термическую напряженность важнейших деталей двигателя и существенно возрастает по мере эксплуатации.

2.Величина цикловой подачи топлива является функцией большого количества факторов, характеризующихся особеностями конструкции топлгвно; системы, физики процессов топливоподачи и их взаимовлиянием. Неоднозначный характер воздействия этих факторов даже при закрепленной ройке насоса и практически неизменном режиме работы топливной системы обусловливает довольно внеокую можцикловую нестабильность топливоподачи, не укладываюшуюся в рекомендуемую в литературе 52. У современных топлиеогю-дящих систем величина межцикловой нестабильности доходит (при рчботе без регулятора) на номинальном рожимо до 10 %, л на режиме холоотогс

э - до 4u %,

Межцикловая стабильность подачи существенно повышается по мере воа--тания частоты вращения кулачкового вала насоса и величины цикловой вчи.

3.Методы оценки межцикловой неравномерности подачи, основанные на эсредственном измеретги масс последовательных единичных подэч, дают Золее достоверные результат» только на малых оборотах ( ткбОО )

тому же требуют больших затрат времени.

Оценка стабильности топливоподачи по "гребенкам" дпвленпя топлива у цяра форсунки, отличающаяся относительно мплой трудоемкостью, мояет ь объективные результата лишь на режимах достаточно болш::х подач, о ньшением подач существенно снижается точность оцешга, в частности, на имах холстого хода - на 25...30$.

Наиболее перспективными являются метод», основанные на измерении эма впрыскиваемого топлива.

4.Разработана методика определения мёжсекционной, мс^.цик.говой и сумной неравномерности топливоподачи, основанная на использовании в ком-ксе с ЭВМ (работающей по предложенной программе) устройства для опрв-зния величин следующих непосредственно друг за другом цикловых подач лтаа (A.c. Д1768792 ).

На основе предложенного устройства могут быть автоматизированы и цессы определения цикловой подачи и опережения впрыскивания, вшго.шш-э при регулировках топливной аппаратуры.

б.Исследованиями выявлена высокая эффективность применения предло-ного устройства для измерения величин по" ччдователышх циклорых подпч лива. По точности измерений оно превосходит известные устройства, ос-аннне на измерении масс следующих друг за другом цикловых под.п сдельная относительная ошибка измервттй не превышает ЗЖ ) и позволяет зматизировать процессы измерения и обработки информации и на этой ос-э почти в 200 раз ( до минута.) сократить затраты премепи на опреде -не межцикловой неравномерности топливоподочи.

6.Для оцегаш межцикловой неравномерности совремошшх топливоподданих гом достаточно пропнллизиропизть 30 последовательных циклов, поддер:<:и-

температурный рекам'в пределах 15...50°С.

7.Стабилизация остаточного давления п .пинии нагнетения повышлоv цикловую равномерность на всрх режима? работы тонлиронодающлй ншта-урн, причом нлибокг'г ощутимо на режимах малых никлогнх гюдпч и пип

частот вращения вала ипсося. Ток, при птлбилшлции' остяточнмч» nefinn с упялпчением его реличичн с 0 л/1 4,0 М1Тл для пи - 4пп г.г;;;Г ' - 1Г> мм3/цикл мпзнш" "»яя нчрлннс-миртттт» crorwrcn с 53 до PCJ.

Стабильность подачи молит повышаться увеличением давления подка' ки. Для насосов типа УТИ давление подкачки целесообразно поддерживал не ниже 0,07 И 1а, для ПД 21 - 0,1'ó Mia.. ,

8.Значительное влияние на стабильность подачи оказывают регулят« ры, в частности, механического тина; на номинальном режиме они дают ; 20 % общей неравномерности, а на режиме холостого хода - до 30 Ж. • Ti кое влияние обусловлено инертностью чувствительных элементов регулят* ров и, зазорами в их соединениях.

ЭФ)'эктивним путем повышения межцикловой равномерности подачи я; ляется применение электронных систем регулирования.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работа:

ЬВаимров P.M.,ГабИтов И.I!.Оценка неравномерности топливоподачи дизелях // Повышение эффзктивностгг сельскохозяйственной техники : Те докл.науч.коиф.- Свердловск, 1989.с.45-46.

З.Ваширов Р.М.,Габитов И.И.,Рахимов P.C. Межцикловая неравноме ность топливоподачи в дизелях // Вузовская наука - сельскохозяйстве ному производству : Тез.докл.науч.конф.- Ижевск, 1991.- с.147-148.

3.Багаиров F.M., Габитов И.И., Faxiimob P.C. Исследование, межци ловой неравномерности топливоподачи // • Интенсификация сельскохозя ствешюго производства : Тез.докл.Респуод. науч.конф. молод, ученых специалистов с.х. Уфа, 1991.- с.23-24.

4.Баширов P.M., Габитов И.И./.Рахимов P.C. Межцикловая и межсе ционнпя неравномерности топливоподачи // Разработка и оптимизация л намических характеристик двигателей мобильных сельскохозпйственн комплексов: Тез.докл.Всесоюзн.науч.техн.семинара.-Казань,1991.-с.54-

Б.Беширов P.M., Габитов И.И. Исследование неравномерности пода топлива // Тракторы И СХМ. - 1992,- НЗ.- с.15-17.

6.А,с. 1768792 СССР, МКИ F02 М65/ОП. Устройство для измерен цикловой подачи, топлива / Р.М.Баширов ,11.И.Габитов; Башкирок.СХИ, Е явлено 28.08.1990; Опубл.15.ТО.1992, Вюл.Н38.