автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Совершенствование топливоподачи в дизеле с камерой сгорания в поршне

На правах рукописи

МохгЫед Махмуд Ульд Сидина

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВОПОДАЧИ В ДИЗЕЛЕ С КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ В ПОРШНЕ

Специальность 05.04.02- Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1997

Работа выполнена на кафедре "Автотракторные двигатели" Московского государственного автомобильно-дорожного института (технического университета)

Научный руководитель - Чл,- корр. РАН, доктор технических наук,

профессор В.Н.Луканин.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Н.А. Иващенко

- кандидат технических наук С.Н. Девянин

Ведущая организация - AMO «Завод имени Лихачева»

¿>С1

Защита состоится "20 " ИОР^рЯ 1997 г. в № на заседании диссертационного совета К 053.30.09 ВАК РФ при Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техническом университете) по адресу:

125829, ГСП-47, Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 4 2 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "20 " 1997 г.

Отзывы просим представить в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью.

Телефон для справок 155-03-28.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор В.М.Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дизель как энергетическая установка получил большое распространение в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении. Решение экологических и топливно-энергетических проблем дизелей связано с созданием рабочих' процессов с новыми качествами смесеобразований.

Одно из направлений дальнейшего совершенствования рабочих процессов дизелей - реализация в них предложенной в МАДИ-ТУ концепции зонального смесеобразования (ЗС). ЗС может быть осуществлено в дизеле путем модернизации только топливной аппаратуры, в частности, - конструкции распылителя.

Дель работы. Совершенствование топливоподачи в дизеле 4410,5/12 (D-144), обеспечивающей зональное смесеобразование путем перераспределения топлива по зонам камеры сгорания, используя конструкцию распылителя по .A.C. N922 302 СССР. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.

1.Разработка методик и исследование гидравлических характеристик распылителей с разветвленной проточной частью.

2.Разработка метода и программы расчета гидравлических параметров опытных распылителей, обеспечивающих зоналыюе смесеобразование.

3.Разработка метода и программы расчета рабочего процесса форсунки по заданным характеристикам впрыскивания, обеспечивающим зональное смесеобразование.

4.Разработка методики комплектации форсунки для дизеля при асимметричном расположении её относительно оси камеры сгорания, расположенной в поршне.

5.Комплектация и исследование опытной топливной системы для дизеля 4410,5/12 расчетными методами и на двигателе.

Методы исследований. Расчетно-теоретические исследования проводились по методам и программам, разработанным с использованием современной вычислительной техники. Экспериментальные исследования осуществлялись на стенде постоянного напора и моторной установке с использованием автоматизированных методов измерений и методик, регламентированных ГОСТ.

Научная новизна. Разработана расчетно-экспериментальная методика исследований гидравлических параметров распылителей с разветвленной проточной частью.

Получены критериальные выражения для расчбта коэффициентов истечений дросселирующих сечений опытных распылителей.

Разработаны метод и программа расчета гидравлических параметров опытных распылителей.

Разработаны метод и программа расчета рабочего процесса форсунки, обеспечивающей зональное смесеобразование. Дана методика расчетной комплектации форсунки по заданным характеристикам впрыскивания для дизеля с зональным смесеобразованием.

Практическая ценность. Методика экспериментальных исследований опытных распылителей с разветвленной проточной частью может быть использована в исследовательской работе и учебном процессе вузов.

Исследованиями установлено, что опытный распылитель, помимо перераспределения топлива по зонам камеры сгорания, обеспечивает более высокие давления распыливания практически на всех режимах работы дизеля 4410,5/12. При максимальной подаче на каждом скоростном режиме (ик = 500 — 900мин-1 ) преимущество опытных распылителей в сравнении с исходными по значениям удельных энергий распыливания составляло 8-11%, с уменьшением нагрузки разница достигала 30 и более процентов.

Показано, что опытный распылитель позволяет уменьшить содержание сажи в продуктах сгорания дизеля 4410,5/12 при Ne > 30 кВт и пкв = 1800 мин-1 на 20—33%. При этом наблюдалось некоторое снижение удельного расхода топлива (на 2-4 г/кВт.ч).

Реализация работы. Результаты работы (рекомендации по геометрическим параметрам опытных распылителей) приняты АО НЗТА для проверки в условиях опытного производства экспериментального цеха. Методика экспериментальных исследований опытных распылителей используется в учебном процессе МАДИ-ТУ.

Апробация работы. Работа докладывалась на НТС AMO ЗИЛ и АО НЗТА в 1997 году.

Публикации. Результаты работы изложены в двух статьях и двух отчетах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит 153 страницы включая 25 рисунков и 20 таблиц. Список литературы включает g9 наименований, в том числе g иностранных.

Содержание работы

В первой главе приведен обзор особенностей организации смесеобразования в дизелях с камерой сгорания, расположенной в поршне. Дан анализ методов расчета и комплектаций топливных систем, обеспечивающих эффективный рабочий процесс.

Исследования показали, что в быстроходных дизелях автотракторного назначения получили доминирующее распространение камеры сгорания, расположенные в поршне. При этом форсунка, при двухклапанной головке цилиндра, расположена асимметрично относительно оси камеры сгорания (например, дизели КАМАЗ, ЯМЗ, ВТЗ).

Это приводит к тому, что топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания из различных распиливающих отверстий с практически одинаковыми или близкими характеристиками впрыскивания и распиливания, не может одинаково эффективно использоваться в каждой зоне смешения окислителя и энергоносителя. Поэтому, согласно концепции МАДИ-ТУ, дальнейшее совершенствование смесеобразования и рабочего процесса дизеля с упомянутыми особенностями возможно путем оптимизации характеристик впрыскивания и распыливания в каждой конкретной зоне камеры сгорания, где происходит смешение окислителя и энергоносителя, т.е. посредством реализации так называемого зонального смесеобразования.

При этом имеется в виду, что количество зон в камере сгорания соответствует числу распыливающих отверстий.

Анализ публикаций показал, что ЗС было апробировано только на примере дизеля ЗИЛ-645, где были получены положительные результаты. Работы по использованию ЗС в дизелях ВТЗ нам неизвестны.

Реализация зонального смесеобразования предусматривает совершенствование конструкции прежде всего топливной аппаратуры. Важная роль в решении этих задач отводится расчетным методам.

В практике известно два подхода к задаче расчетной комплектации ТС для дизеля. Первый предусматривает использование так называемого прямого метода расчета, который позволяет определить параметры впрыскивания конкретной топливной системы с известными конструктивными элементами. В случае, если характеристика впрыскивания задана, использование этого метода малоэффективно. Более эффективный подход для решения подобной задачи - использование так называемого обратного метода расчета ТС. Однако его применение на практике предусматривает наличие математической модели конкретной ТС, методов ее решения и знание гидравлических характеристик элементов аппаратуры. Анализ показал, что у форсунки,

з

укомплектованной опытным распылителем (по A.C. N922 302 СССР), недостаточно изучены гидравлические характеристики распылителя. Отсутствует также методология расчетной комплектации форсунки по заданной характеристике впрыскивания.

В соответствии с проведенным анализом были сформулированы задачи исследований.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям гидравлических характеристик дросселирующих сечений опытных распылителей и разработке метода и программы расчета его гидравлических параметров.

Рис.1. Расчетная схема распылителя

Схема опытного распылителя представлена на рис.1. Здесь Рф, РКф, Р'ф, Р~ давления соответственно в сечениях 1-1 (/ф), 2-2 (f^), 4-4 (/¡ф), и цилиндре дизеля (в камере), Сф, СКф, Скр - скорости потоков в этих сечениях, etp - сжатие потока в сечении 4—4 (/¡ф).

Принципиальная особенность опытных распылителей в том, что они имеют две группы распыливающих отверстий. При этом входные кромки отверстий первой группы (fat) расположены в подыгольном объеме, а входные кромки второй (fCÜ) - на запирающей поверхности корпуса распылителя. Согласно формуле изобретения (A.C. N922302 СССР), отверстия/„ ориентируются на ближние стенки камеры сгорания, а отверстия /сн - на дальние.

Экспериментальные исследования проводились на стенде постоянного напора. Установка была оснащена специально разработанной гидравлической камерой, позволяющей разделять потоки топлива, вытекающие из различных распыливающих отверстий, и замерять полный

напор в подыгольном объеме через отверстие, выполненное в носке распылителя.

В основу методики экспериментальных исследований гидравлических характеристик опытных распылителей были положены уравнение Бернулли и теорема Борда-Карно. Опыты проводились при Рф =10 МПа, Ра = 0,1-2,5 МПа и различных подъемах запирающей иглы -у. Анализ показал, что в этих условиях (Не > 2300) коэффициенты расходов распиливающих отверстий существенно зависят от подъема иглы и противодавления истечению (от числа кавитации - КС). При этом численные значения Цс„ были всегда больше, чем р.св. На больших значениях у (у > 0,20 мм) разница составила 15-20%, а при у < 0,10 мм -достигала 2-3 раз. В то же время опыты показали, что коэффициенты истечений (цкф, ц„ , е,ф) практически не зависят от числа КС, т.к. в процессе впрыскивания в этих сечениях значения КС < 2. Величина цкф определяется положением иглы и режимом течения {Яе) в кольцевом канале . В процессе впрыскивания значение числа /?екф в сечении /кф изменяется в широких пределах.

В результате обработки и анализа экспериментальных данных с использованием машинных методов были получены критериальные зависимости (1) для расчета коэффициентов истечений дросселирующих сечений опытного распылителя для дизеля 4410,5/12.

\1кф = 0,57

ц« = 1,44

1/»

м

0,025

"1-1,53

кф 5

&р= 0,815

цен = 0,77

Цо = 0,80

А

У_

йен

У

0,25

0,37

_ 0.247

КСа

, у ч-0,487

0,80

_ о 4>-Г

Т/Т< \datl

КС

> (1)

Здесь Яе^ =

Ыекф

2300'

— Кен + 1 , АСсм —- »

КСсв —

Ка, Ксв+1 Ксв

Кси, Ксв - число кавитации для распыливающих отверстий/,,, /св. Ркп — Рц

Кен —

Кс

Рц ' Ркфп — Рц

•Ркп. ^кфп _ полный напор в сечениях/кр и_Дф.

Представленные выше зависимости (1) используются в разработанных методе и программе расчета гидравлических параметров опытных распылителей. В основу метода было положено уравнение Бернулли при следующих допущениях. В сечениях и /„ сжатие отсутствует, а в сечении/^ - значение екр Ф 1.

При этом расход через дросселирующие сечения распылителя рассчитывается с использованием соотношений (1) через полный напор в соответствующем сечении. Сечения /н и /св рассматриваются как параллельные каналы с общим располагаемым напором Рф,. Т.е. имеем распылитель с разветвленной проточной частью. При этих условиях была получена следующая математическая модель гидравлической характеристики распылителя с разветвленной проточной частью.

л

1

1

1

1

(Нр/р)2 (мхф/кф)2 {}Ьх/св + Цна/неи)2 (&сф/кф)2 1111

У (2)

(|1ксн/ксн) (ц«/я) (Цсн/ен) (бкр/ср) .

Здесь Цр/р - эквивалентное проходное сечение распылителя в сборе; Цнсн/нсн - эквивалентное проходное сечение последовательных сечений/, п/си.

0.0 0.1 0-2 у,мм.

Рис. 2. Гидравлические параметры распылителей ;

1 - |УР;

2-Оси

3-Осв

-- расчет

оо ++ хх - эксперимент.

На рис.2, представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований гидравлических параметров опытного распылителя с тремя распыли-вающими отверстиями. Два отверстия второй группы (/сВ) и одно отверстие первой группы (/"с„). Расчеты

осуществлялись по

изложенному выше методу. Из сравнения следует, что полученные результаты дают удовлетворительную сходимость. Предлагаемый метод приемлем и для расчета серийных распылителей дизелей типа ВТЗ и ЧТЗ. В этом случае в программе предусмотрена возможность изменять число распиливающих отверстий той или иной группы до 0.

Третья глава посвящена разработке метода и программы расчета рабочего процесса форсунки, обеспечивающей заданные характеристики впрыскивания, расчетному анализу процессов в форсунке и разработке рекомендаций по её комплектации.

В основу метода расчета положена теория неустановившегося течения жидкости в топливопроводе. Принципиальная особенность метода в том, что расчет рабочего процесса форсунки осуществляется по заданной характеристике впрыскивания, т.е. решается так называемая обратная задача.

Система уравнений (3), описывающих рабочий процесс форсунки, состоит из уравнений: объемного баланса, динамического равновесия запирающей иглы, истечений топлива через дросселирующие сечения распылителя.

ш

М'^ + 5 'у = (/и - /х)(Рф - Рфо) + + (/Х-/*Р)Р«ф + /крР'Ф;

АУ.

Си =

Л'

ёФ=иР/Р1-(Рф-Рч) >

<2Ф = №Ф/кф^-(РФ - Ркф);

(?св = Цсв/св1-^РКф + ^ С2кф Рц | >

бс» = Цо^ 1-1 Р'ф + -Рц I .

(3)

Л

Здесь а, коэффициент сжимаемости топлива и его объем в

корпусе форсунки; /т, /и, /х, /кр - площади топливопровода и иглы соответственно по направляющей, запирающей кромке, по диаметру колодца; Рф0_ давление начала движения иглы; £>ф, £>св, <2СН - расход через форсунку и распыливающие отверстия соответственно второй и первой групп; Си - скорость иглы.

При составлении второго уравнения системы (3) принято допущение, что давление Р'ф действует на часть поверхности иглы, равную площади колодца распылителя, а давление действует на запирающий конус (/х —/кр) и значение Ркф не зависит от координаты в пределах запирающего конуса. В остальном наши допущения такие же, как и в программе гидродинамического расчета, созданной в МАДИ-ТУ.

Система (3) решается совместно с системами (1) и (2) разностным методом.

Апробация изложенного метода была осуществлена на примере ТС дизеля ЗИЛ-645.

Исходной для расчета была характеристика впрыскивания (д^ =/{ц>), рис.3), полученная экспериментальным методом на стробоскопической установке в МАДИ-ТУ. Были известны и конструктивно-регулировочные

параметры форсунки (ЛР=15 г, 5-200 Н/мм,ут»= 0,26 мм, = 6 мм, 4 = Змм, = 1,2 мм) и экспериментальные значения подачи топлива через распиливающие отверстия первой и второй групп. Сравнения (рис.3) показали удовлетворительную сходимость результатов расчета и эксперимента.

Рис. 3. Характеристика впрыскивания: пк - 600 мин qn = 55,6 мм3. 2~>'=ХфКв).

4 - = Дфх»),

-----расчет;

□□о х х х - эксперимент.

Представленный метод был использован для расчетного анализа рабочего процесса форсунки. Известно, что заданная характеристика впрыскивания может быть получена при различных сочетаниях конструктивных параметров форсунки. Однако не все они равнозначны с позиции перераспределения топлива по зонам камеры сгорания.

Задача исследований - анализ факторов (конструктивных параметров форсунки: _утах, ЛГ, 5'), определяющих перераспределение топлива по зонам камеры сгорания при заданной суммарной подаче за один рабочий цикл, и разработка рекомендаций по расчетной

комплектации форсунки с позиции зонального смесеобразования. В работе проводился однофакторной эксперимент.

Анализ показал, что из рассмотренных конструктивных параметров форсунки наибольшее влияние на перераспределения топлива по зонам камеры сгорания оказывает давление начала движения иглы (Рфо).

Вторым по значимости является ограничение хода иглы (ушах). Параметры М1 и 8' практически не оказывают значительного влияния на распределение топлива в процессе впрыскивания по распыливающим отверстиям, даже при 3-5 кратном их (1уГ, 8') изменении относительно стандартных значений.

На этом основании была предложена методика и программа комплектации форсунки по заданной характеристике впрыскивания. Она предусматривает последовательно вести поиск значений и (при установленных ограничениях по их значениям), которые решат поставленную задачу - распределение топлива по зонам камеры сгорания при минимальных отклонениях от заданных условий.

В четвертой главе представлены результаты расчетно-экспери-ментальных исследований топливной системы дизеля 4410,5/12, укомплектованной последовательно исходными и опытными распылителями. Система топливоподачи включала насос УТН5, форсунки 6Т2 и стандартные топливопроводы.

Исходные распылители соответствовали ТУ завода изготовителя. Опытные отличались от исходных тем, что два их отверстия, ориентированные на ближние стенки камеры сгорания дизеля, были изготовлены по типу отверстий /са на рис.1. При этом направление струй не менялось.

Сравниваемые варианты распылителей отбирались таким образом, чтобы их эквивалентные проходные сечения при максимальном подъеме иглы были одинаковыми. Исследования гидравлических характеристик этих распылителей осуществлялись по изложенной выше методике (глава 2) и показали (рис.4), что на частичных подъемах иглы опытный распылитель обеспечивает меньшую пропускную способность, чем исходный. Эта разница зависит от подъема иглы и достигает 1,5-2 раза при у < 0,10 мм. При этом характерно, что для опытного распылителя наблюдались значительно более высокие значения давлений чем для исходного. Отмеченные результаты (по Цр^, и Рш) объясняются следующим.

У опытного распылителя входные кромки двух распыливающих отверстий расположены на запирающей поверхности корпуса, и их коэффициенты расходов значительно меньше, чем коэффициенты расходов Цс третьего отверстия. Кроме этого, у опытного распылителя количество топлива, поступающего к отверстию, расположенному в

Рис. 4. Гидравлические параметры распылителей :

2-н/р =М

--исходный

-------опытный

подыгольном объеме, всегда меньше, чем у исходного. Эта разница достигает 2-3 раз. В результате потери напора в опытном распылителе, обусловленные внезапным расширением потока при втекании его в колодец, в 4—9 раз меньше, чем у исходного. Кроме этого, давление Ркфп, определяющее истечение и распыливание топлива из отверстий второй группы, всегда больше, чем давление Рт, определяющее истечение и распыливание топлива, впрыскиваемого из отверстия первой группы. Таким образом опытный распылитель при прочих равных условиях обеспечивает более высокие давления распиливания.

Программа сравнительных расчетных исследований характеристик впрыскивания исходной и опытной комплектаций ТС дизеля состояла из двух этапов. На первом этапе расчетов определялись характеристики впрыскивания для форсунки в целом по программе гидродинамического расчета, разработанной в МАДИ-ТУ. Второй этап исследований состоял в том, что полученные характеристики впрыскивания анализировались по программе, разработанной в данной работе (глава 3) с целью определения перераспределения топлива по

распиливающим отверстиям и сравнения энергетических параметров впрыскивания.

В данной работе энергетические параметры впрыскивания оценивались: удельной энергией распьшивания .(Рфрср) и максимальным давлением впрыскивания. Значение параметра -Рфрср определялось по следующему выражению.

92 дг

IРкпс!дсн+ |Ркфп(1дсв

Рфрср= 31-£----(4)

ду

Сравнение вариантов ТС дизеля 4410,5/12 осуществлялось на двух частотах вращения вала насоса («к = 900 мин"1 и пк= 700 мин"1) при изменении цикловых подач в пределах = 20-60 мм3. Исследования показали, что оба варианта распылителей обеспечивают практически одинаковые характеристики впрыскивания, полученные при подаче топлива через все три отверстия одновременно. Некоторые отличия наблюдались только по динамике ввода топлива в камеру сгорания в начальной фазе впрыскивания и по продолжительности впрыскивания. Так, опытный распылитель при п% = 900 мин-1 обеспечивал в сравнении с исходным относительное уменьшение подачи топлива за первые три градуса процесса впрыскивания » на 10-12%. При этом наблюдалось некоторое увеличение продолжительности впрыскивания. На номинальном режиме работы ТС это увеличение составляло 0,14° поворота вала насоса, а при <?ц = 30 мм3 - 0,24°.

Подобные результаты известны в практике и объясняются особенностями гидравлических характеристик сравниваемых распылителей на частичных подъемах иглы, о которых говорилось выше.

Результаты определения энергетических параметров впрыскивания (^Фртах. -Рфрср» фвп) сравниваемых вариантов ТС представлены на рис.5. Здесь также дан анализ относительного перераспределения топлива по зонам камеры сгорания (отношение <7цсц/#цсв)> которое характерно для опытного распылителя. Из анализа следует, что опытная комплектация обеспечивает увеличение максимальных давлений впрыскивания и удельной энергии распиливания на всех режимах. Так, при да = 60 мм3 преимущество опытного распылителя по значению .Рфрср составляло 9,3%. С уменьшением нагрузки разница в значениях Рфрср увеличивалась и при да= 20-30 мм3 достигала 30% и более.

Рис. 5. Энергетические параметры впрыскивания :

1 -Рфршах

2 Рфрср =Л«?ц);

3 <7цсн/#цсв =Аяц);

4 фвп =Лч«)•"

--исходная ТС;-----опытная ТС

Полученный результат объясняется особенностью изменений гидравлических параметров (Рш и опытного распылителя при

частичных подъемах иглы (рис.4). Из значений отношения /^цсв следует, что на режиме номинальном мощности дизеля в более удаленную зону камеры сгорания подается на 25,9% больше топлива, чем в близлежащую (относительно носка распылителя). С уменьшением нагрузки наблюдается изменение распределения топлива по зонам камеры сгорания, и при = 3 0 мм3 параметр (Чцся/Чцсв) = 1.31.

На рис.6 представлены результаты определения характеристик впрыскивания, полученные для различных распиливающих отверстий опытного распылителя. Из этих данных следует, что в близлежащие зоны камеры сгорания топливо впрыскивается с менырими скоростями нарастания подачи и в меньшем количестве. Так, для указанного режима

(ик = 900МИН"1, дц = 60 мм3) за время впрыскивания, равное фга = 6°, через отверстие первой группы подается дст

= 6,7 мм , а

16 Фкв.град.

отверстие второй группы Чаа= 4,89 мм3. Т.е. относительное изменение динамики впрыскивания достигает = 1.37.

Этот факт, а также неравномерная подача топлива по зонам должны способствовать более эффективному использованию воздуха в камере сгорания и улучшению показателей динамики процесса сгорания.

Рис. 6. Характеристики впрыскивания ТС: 1 -qu= 60 мм3;

2-^ц=30мм3.

--<?сн=У(фка)

------qca =/фи).

Моторные сравнительные испытания исходных и опытных распылителей осуществлялись на двигателе 4410,5/12. Программа работ предусматривала сравнение нагрузочных характеристик дизеля при и = 1800 мин"1 и п = 1400 мин*1. Опыты показали, что при и = 1800 мин^ исходная комплектация ТС дизеля обеспечивает минимальный удельный расход топлива, равный ge= 244 г/кВт.ч при Ne= 36 кВт. При испытании опытных распылителей на этом режиме наблюдалось улучшение топливной экономичности и на 4г/ кВт.ч при уменьшении содержания сажи (параметр К) в продуктах сгорания « на 23%.

На номинальном режиме работы дизеля (Ne = 40,7 кВт) опытные распылители обеспечивали уменьшение содержания сажи в продуктах сгорания « на .25%. (для исходной комплектации К - 0,24 мг/л). При этом наблюдалось некоторое улучшение ge ( » на 2 г/кВт.ч).

При Ne < 20 кВт сравниваемые варианты ТА по параметру К практически не отличались.

При частоте вращения вала двигателя п = 1400 мин" и Ne = 20-32 кВт при испытании опытных распылителей также наблюдалась тенденции к улучшению топливной экономичности дизеля (на 2 -3 г/кВт.ч). При меньших нагрузках обе комплектации были равнозначны. При п = 1400 мин"1 не обнаружено значимого преимущества сравниваемых комплектаций по содержанию сажи в продуктах сгорания.

Полученные результаты моторных испытаний ТС на частичных нагрузках подтвердили известные положения о том, что повышение давлений (энергий впрыскивания) улучшает показатели дизелей по топливной экономичности и содержанию сажи в продуктах сгорания. Осуществление же перераспределения топлива по зонам камеры сгорания на максимальных подачах создает условия для более эффективного использования воздуха в камере сгорания и способствует улучшению топливной экономичности дизеля и характеристик продуктов сгорания.

ВЫВОДЫ

1 .Разработана методика расчетно-экспериментальных исследований гидравлических параметров распылителей с разветвленной проточной частью, предназначенных для дизелей, в которых реализуется зональное смесеобразование.

2.Проведены исследования гидравлических параметров опытных распылителей с разветвленной проточной частью. В результате обработки экспериментального материала получены критериальные уравнения, позволяющие рассчитать коэффициенты истечений дросселирующих сечений опытных распылителей с учетом положения запирающей иглы форсунки и режимных параметров системы.

3.Разработаны метод и программа расчета гидравлических параметров опытных распылителей для дизелей с зональным смесеобразованием. Исследования показали удовлетворительную сходимость результатов опытов и расчетов. Проведен сравнительный анализ гидравлических параметров исходных и опытных распылителей дизеля 4410,5/12, который показал, что опытные распылители с разветвленной проточной частью обеспечивают лучшие энергетические характеристики процесса истечения. Так, при одинаковых давлениях в корпусе форсунки и при у = 0,21-0,24 мм у опытного распылителя наблюдается увеличение давления распыливания на 2-3%. С уменьшением подъема иглы преимущество опытных распылителей растет и при ><0,10 мм достигает 1,5-2 раза.

. 4.Разработаны метод и программа расчета рабочего процесса форсунки по заданным характеристикам впрыскивания для дизеля с зональным смесеобразованием. Дан анализ влияния конструктивно-регулировочных параметров форсунки (Рф0, М\ 5', утзх) на распределение топлива по распыливающим отверстиям при заданной характеристике впрыскивания. Показано, что с позиции направленного воздействия на распределение топлива по зонам камеры сгорания наиболее значимыми факторами форсунки являются Рф0 и утзх. Разработана методика

численного поиска значений Рфо и утт при заданных ограничениях на

5. Показано, что с помощью предложенной системы топливопода-чи возможно получение нового качества смесеобразования, которое достигается направленным изменением концентрации топлива, впрыскиваемого в различные зоны камеры сгорания.

6.'Проведенные расчетные исследования исходной и опытной комплектаций ТС дизеля показали, что оба варианта обеспечивают достаточно близкие характеристики впрыскивания топлива в камеру сгорания дизеля, определяемые через все распиливающие отверстия. При этом опытные распылители обеспечивают: - относительное перераспределение топлива по зонам камеры сгорания, которое на режимах максимальных подач составляет 25-

- увеличение удельной энергии распиливания на режиме номинальной мощности на 9% и на режиме максимального крутящего момента на 11%;

- увеличение удельной энергии распыливания на частичных режимах, которое при qa = 20-30 мм3 достигает 30%.

7. Сравнительные моторные испытания исходной и опытной комплектации показали, что опытный распылитель позволяет на номинальном режиме дизеля 4410,5/12 уменьшить содержание сажи в продуктах сгорания и на 26%. При этом наблюдалось некоторое улучшение топливной экономичности « на 2 г/кВт.ч.

На режиме минимального удельного расхода топлива (Ne=36 кВт) преимущество опытной комплектации по содержанию сажи в продуктах сгорания составляло 23Z. При этом было достигнуто улучшение топливной экономичности дизеля на 4 г/кВт.ч.

По теме диссертации опубликованы следующие работы.

1.Мальчук В.И., Мохамед Махмуд Ульд Сидина. Гидравлические характеристики распылителей с разветвленной проточной частью. Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет).- М., 1997- 11 с. - Деп. в ВИНИТИ. 11.04.1997, N1169.-В 97.

2.Луканин В.Н., Мальчук В.И., Мохамед Махмуд Ульд Сидина. Метод расчета рабочего процесса форсунки для дизеля с зональным смесеобразованием. .Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет).- М., 1997.- 9 с. - Деп. в ВИНИТИ, 11.04.1997, N1170,-В 97. ~

них.

26%;