автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Улучшение параметров топливоподачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе

На правах рукописи

Аверьянов Александр Сергеевич

УЛУЧШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОПЛИВОПОДАЧИ ДИЗЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА СМЕСЕВОМ РАПСОВО-МИНЕРАЛЬНОМ ТОПЛИВЕ

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г я МАР 2013

Пенза-2013

005051227

005051227

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»)

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Уханов Александр Петрович

Зазуля Александр Николаевич

доктор технических наук, старший научный сотрудник, Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве» (ВНИИТиН), директор

Чугунов Виктор Алексеевич

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», заведующий кафедрой «Основы конструирования механизмов и машин»

ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «22» марта 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 на базе ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Автореферат разослан «20» февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кухарев О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Россия является одним из крупнейших государств-экспортёров нефти, несмотря на это многие научные я производственные учреждения активно проявляют интерес к вопросам производства и потребления экологически чистых биоэнергоносителей, получаемых на основе возобновляемого растительного сырья. Одним из альтернативных моторных топлив является дизельное смесевое рапсово-минеральное топливо, состоящее из минерального дизельного топлива (ДТ) и рапсового масла (РМ). Физические и эксплуатационные свойства такого топлива с содержанием РМ не более 25% обеспечивают нормальную работу топливной аппаратуры, однако с повышением содержания РМ более 25% процесс впрыскивания дизельного смесевого топлива (ДСТ) нарушается, что связанно с существенными отличиями аналогичных свойств ДТ от ДСТ. Поэтому теоретическая и экспериментальная оценка влияния смесевого рапсово-минерального топлива с повышенным содержанием РМ на параметры топливоподачи дизеля, а также улучшение этих параметров, является актуальной научной и практически значимой задачей.

Степень разработанности темы. В настоящее время для работы тракторного дизеля на смесевых рапсово-минеральных топливах разработаны различные топливные системы, содержащие смесители, нагреватели, корректоры и другие дополнительные элементы. Однако, в большинстве случаев, такие системы не обеспечивают нормативные параметры топливоподачи при изменении вязкостно-температурных характеристик ДСТ. Поэтому данный вопрос требует дальнейших теоретических обоснований и новых конструкторских решений.

Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» «Разработка средств механизации и технического обслуживания эперго- и ресурсосберегающих технологий в различных процессах производства и переработки продукции сельского хозяйства» (№ГР 01.200.600147).

Актуальность темы исследований подтверждена поручением президента Российской Федерации №2097 от 14.12.2006 г. по ускоренному развитию производства и потребления биотоплива, распоряжением Правительства РФ №1-Р от 08.01.2009 г. «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».

Цель работы - улучшение параметров топливоподачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе.

Задачи исследований:

1. Установить степень влияния физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива на параметры топливоподачи дизеля.

2. Уточнить математическую модель процесса топливоподачи при работе дизеля на смесевом рапсово-минеральном топливе.

3. Модернизировать ТНВД для сравнительных исследований насосных секций при работе на минеральном и смесевом топливах, разработать новое устройство для определения среднего эффективного проходного сечения, экспериментально исследовать влияние смесевого рапсово-минерального топлива на параметры топливоподачи, мощностные и топливно-экономические показатели тракторного дизеля.

4. Разработать и исследовать конструкцию устройства, улучшающего параметры топливоподачи при работе дизеля на смесевом рапсово-минеральном топливе, определить экономическую эффективность от его применения.

Объект исследований - процесс топливоподачи дизеля с.-х. трактора тягового класса 14 кН при использовании смесевого рапсово-минерального топлива.

Предмет исследований - параметры топливоподачи дизеля Д-243 (объёмная цикловая подача топлива, давление топлива на выходе из штуцера топливного насоса высокого давления (или на входе в нагнетательный топливопровод), давление топлива на входе в штуцер форсунки (или на выходе из нагнетательного топливопровода), время и скорость прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу, среднее эффективное проходное сечение форсунок и нагнетательных топливопроводов), оснащённого насосом 4УТНМ, при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе, получаемом перемешиванием рапсового масла и минерального ДТ в объёмных соотношениях 10%РМ+90%ДТ; 25%РМ+75%ДТ; 37%РМ+63%ДТ; 50%РМ+50%ДТ; 63%РМ+37%ДТ; 75%РМ+25%ДТ; 90%РМ+10%ДТ.

Научную новизну работы представляют:

• математическая модель рабочего процесса топливоподачи дизеля в зависимости от объёмного содержания рапсового масла в смесевом рапсово-минерапьном топливе и физических свойств минерального и растительного компонентов;

• комплексная оценка параметров топливоподачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минерапьном топливе различного состава;

• конструкция устройства для корректирования цикловой подачи топлива по вязкостно-температурной характеристике;

• конструкция рядного топливного насоса высокого давления (ТНВД) для сравнительных исследований агрегатов топливной аппаратуры при одновременной работе на минеральном и смесевом рапсово-минеральном топливе;

• способ и устройство для определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов.

Новизна технических решений подтверждена:

• патентом РФ на изобретение № 2453724 «Топливный насос высокого давления для сравнительных испытаний плунжерных пар на двух видах моторного топлива»;

• патентом РФ на полезную модель №122708 «Корректор цикловой подачи топлива»;

• заявкой на изобретение № 2011147399 «Способ определения эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов»;

• заявкой на изобретение № 2011147616 «Устройство для определения эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов».

Теоретическая и практическая значимость работы.

Использование РМ в качестве биологического компонента ДСТ в соотношении более 25% негативно сказывается на параметрах топливоподачи дизеля. Однако нагрев смесевого топлива в интервале температур от 30 до 80°С и использование предлагаемого устройства корректирования цикловой подачи топлива по вязкостно-температурной характеристике позволяют свести к минимуму это отрицательное влияние. При этом возможно применение ДСТ с содержанием РМ до 75% при нагреве топлива до температуры 80°С. При работе ТНВД на смесевом топливе такого состава не происходит значительного изменения параметров топливоподачи по сравнению с работой на минеральном ДТ.

Использование устройства для определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов позволяет повысить точность подбора агрегатов топливной аппаратуры при их настройке, а предлагаемая конструкция ТНВД обеспечивает выполнение сравнительных исследований параметров топливоподачи одновременно попарных насосных секций, две из которых работают

на минеральном ДТ и две на ДСТ.

Методология и методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений теории двигателя внутреннего сгорания и эксплуатации МТП, а также уточнённой математической модели процесса топливо-подачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных методик и разработанных частных методик исследований. За метод исследований принят метод сравнительных исследований агрегатов топливной аппаратуры и дизеля в условиях безмоторных и моторных испытаний по параметрам топливоподачи, мощностным и топливно-экономическим показателям двигателя.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- математическая модель, описывающая процесс топливоподачи дизеля с учётом состава компонентов и изменения физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива;

- количественная оценка параметров топливоподачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе различного состава;

- устройство, улучшающее параметры топливоподачи при работе дизеля на смесевом рапсово-минеральном топливе;

-конструкция ТНВД для сравнительных исследований насосных секций по параметрам топливоподачи;

- способ и устройство для определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается сравнительными натурными исследованиями агрегатов топливной аппаратуры и дизеля Д-243 (44 11/12,5) по оценке влияния свойств смесевого рапсо-во-минерального топлива и минерального ДТ на параметры топливоподачи и показатели дизеля, сходимостью результатов расчетов параметров топливоподачи с результатами экспериментальных исследований (погрешность не более 3-5%).

Разработанное устройство, улучшающее параметры топливоподачи при работе дизеля на смесевом топливе, встраиваемое в штатный центробежный регулятор частоты вращения, принято к внедрению ООО «Приморье» Мелекесского района Ульяновской области и ОАО «Мелекесскремтехпред» Ульяновской области.

Основные положения диссертации и её результаты доложены и одобрены на Всероссийских и региональных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенской ГСХА» (2009-2012гг.), ФГБОУ ВПО «Ульяновской ГСХА» (20092010гг.), Технологического института - филиала ФГБОУ ВПО «Ульяновской ГСХА» (2009-2012гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 работ, в том числе 5 статей в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК», получены патент на изобретение и патент на полезную модель, без соавторов опубликованы 3 статьи. Общий объем публикаций оставляет 3,5 п.л., из них 1,8 п.л. принадлежит автору.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 149 наименований и приложения на 22 с. Работа изложена на 167 е., содержит 69 рис. и 15 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, изложены основные научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследований» приводится анализ использования различных видов моторного топлива из биомассы, определены факторы, влияющие на протекание процесса топливоподачи дизеля, проанализировано влияние применяемых топлив на процесс топливоподачи дизеля, а также произведён обзор существующих способов обеспечения нормативных параметров топливоподачи дизеля при работе на топливах растительного происхождения и устройств для их осуществления.

Установлено, что вязкость и плотность в функции от температуры, давления и концентрации компонентов смесевого топлива, являются основными свойствами, влияющими на параметры топливоподачи дизеля.

Вопросами применения растительных масел и биотоплив на их основе в качестве моторных топлив посвящены труды Загородских Б.П., Зазули А.Н., Девянина С.Н., Краснощёкова Н.В., Нагорнова С.А., РачкинаВ.А., Савельева Г.С., Семёнова В.Г., Уханова А.П., Уханова Д.А., Чугунова В.А. и других учёных.

Биологическими компонентами смесевого топлива могут являться масла, получаемые из различных масличных культур. В Европе и России самой распространенной культурой для его производства является рапс. Поэтому исследования, направленные на улучшение параметров топливоподачи при работе дизеля на смесевых рап-сово-минеральных топливах, являются актуальными и практически значимыми для АПК РФ.

По результатам литературного и патентного обзора научной информации сформулированы цель и задачи исследований.

Во втором разделе «Теоретические исследования влияния смесевого рапсо-во-минерального топлива на параметры топливоподачи дизеля» описана уточнённая математическая модель процесса топливоподачи, учитывающая концентрацию рапсового масла в смесевом рапсово-минеральном топливе и физические свойства последнего, выполнено теоретическое обоснование способа определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов.

Уточнённая математическая модель процесса топливоподачи дизеля

Предлагаемая уточнённая математическая модель процесса топливоподачи базируется на известных дифференциальных уравнениях, разработанных Астаховым В.И., Иващенко H.A., Кутовым В. А., Русиновым Р.В., Фоминым Ю.Я. и др.

Эти модели основываются на основном допущении, что физические свойства топлива постоянны за весь период впрыскивания. В действительности, вследствие сжимаемости и трения топлива о внутренние поверхности каналов линии высокого давления (ЛВД) выделяется тепло, которое в конечном итоге приводит к изменению температуры топлива и, как следствие, вязкости, плотности, сжимаемости и других свойств.

Неустановившееся одномерное движение топлива в нагнетательном топливопроводе ЛВД описывается уравнениями:

ас _ 1 эр с^

ät- ~p'äx + A2d (уравнение количества движения) 1 5Р ас _

(Ц

(уравнение сплошности)

дт ат

— + с— = О at ах

ь (уравнение тепловой энергии)

В уравнениях, моделирующих условия протекания процесса впрыскивания на границах нагнетательного топливопровода (у насоса и форсунки), необходимо учитывать изменение объема в полостях сжатия не только от сжимаемости топлива, но и от его теплового расширения. В связи с этим уравнения объемного баланса при использовании смесевого рапсово-минерального топлива примут вид: а) на выходе из штуцера топливного насоса высокого давления

¿Р« сИ

ХЛ-тг = /пСп - &о(рЛо Ы1Рн-Рвс1 - кщО'Лщ

1

1 - к1 '

Ау

1 ЙГН

ъ+РЛ-^:

(уравнение объёмного баланса в камере нагнетания) 2

Л

1

^ _ ¿у

йг

(2)

(уравнение объёмного баланса в полости клапана)

М1 § = /к(р„ - V'«) + (рн - р!) - ЛРко - ВН..

(уравнение равновесия клапана и движущихся с ним деталей) б) на входе в штуцер форсунки

— = /тп"п - - Рц + :

(уравнение объёмного баланса в кармане корпуса распылителя)

(3)

м

-¿¡■2 = ^и - /и)(рф - Рфо) - /иРф - <5'/1И ■

(уравнение равновесия иглы и движущихся с ним деталей)

С увеличением температуры утечки топлива через зазоры отдельных элементов ЛВД возрастают. Следовательно, чтобы учесть влияние температуры на расход топлива через отсечное окно гильзы и щель нагнетательного клапана, а также на утечки через зазоры в прецизионных парах, в правые части уравнений объемного баланса (2) и (3) введены соответствующие поправки:

ко = (д/)

(рЯо

р{Р,Т)

%/|Рк-Рве1

кл =

СдЛф

7рф ~ РЦ

ОЛо |-д/1Рн-Рвс1

(рЯ„

1-к^р

/\Р»~Р Ес1

^Р(Р.Г)'

(мПф -^Рф ~ Рц

22 , = -т ; к, = -г .

(4)

к!=~г; к2' . .

г2 -з

Коэффициенты, учитывающие изменения физических свойств смесевых топлив от температуры и давления, определяли по нижеприведённым формулам. Коэффициент расхода

ц =-=-(5)

58/

581у/ '

1,231,23+ V/11

Кинематическая вязкость смесевого рапсово-минерального топлива

(тдт + трм)у

"рм) "ДТ "рм "т ~ тт • УрМ + трм • Удг

Плотность смесевого рапсово-минерального топлива

тдт + ?п!

Рг = т-

м2/с.

кг/м3

(7)

"дт | '"рм Рдт Ррм

Зависимость плотности и вязкости топлива от температуры и давления, а также их взаимосвязь учитывалась по формулам:

Рт = р0 - 0,00076(Т - 20), кг/м3, (8)

1

*7рт ~~ *7т н.у."

;(Р -Ро).

а + ЬТч

' = — ,

Рт

Па-с; м2/с-

(9) (10)

= Рт

Подставив в формулу (6) выражения(8) (9) и (10), в окончательном виде, получим формулу зависимости кинематической вязкости смесевого топлива от его состава, температуры, давления и плотности:

ут = (тпдг + трм)(р + аг)ТДТ + ¿Т?7тдт - р0)(р + а??т рм + оТ'/трм _ Ро)/((а + ьт) х х (0,0152ртдт - 0,0152ротрм - 0,0152р0тДТ 4- 0,0152ртрм + рр0дттдт + +РРормтрм - 0,00076рТтДТ - 0,00076рТтрм - р0р0дт"1дт - РоРор«>"рМ + +0,00076р0Ттдт + 0,0007броТтрм + 0,0152аг/ТДТтрм + 0,0152ш;Трм шдт + +аРодт'7трм "V + арориЧтет тРм - 0,00076аТт)тдтшрм - 0,00076аТт;трм тдт + +0,0152ЬТг;тдттрм + 0,0152ЬТг;ТрМ тдт - 0,00076ЬТ217тдт трм --0,00076ЬТ2т;Трмтдг + ЬТроДТ1)Тр„тДТ + ЫрОрмт;ТдТтрм)), мм2/с. (11)

Зависимость плотности смесевого топлива в функции от температуры и давления

тпт + тп„.

Рт =

• 0,0007б(Т - 20), кг/м3.

(12)

\Р0дт Рорм/

При решении системы уравнений (2) и (3) необходимо учитывать, что коэффициент расхода смесевого топлива определяется из выражения (5) с учётом кинематической вязкости и плотности, рассчитываемых по формулам (11) и (12).

Скорость прохождения волны давления смесевого топлива по нагнетательному топливопроводу _

2(р' - р'О = |(2рн - 2рн) • (р0дттрм + РорнГПд, - 0.00076(Ттдт - Тпгрм) + 0,0152(тлт + трм)) Рт Кт + трм)-(-0,00076Т + рОДГ + 15,2) ■ (-0.00076Т + р0рм + 0,0152)

Давление на входе в нагнетательный топливопровод находим из уравнения объёмного баланса в полости клапана

лт„ \2

' ГЛ ^Г - /к + /тп". - РЛ ж \

+ Р„ =

"'дт + трм Ролт Рорм,

- 0,00076(Т - 20)

V

+ р„, Па.

/

Давление смесевого топлива на выходе из нагнетательного топливопровода

Р^' = Р;-ДР, Па, (15)

Расчёты параметров "ктливоподачи по уточнённой математической модели выполняли на ПЭВМ с использованием скорректированного программного комплекса «ВПРЫСК» МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Выполненные расчеты и эксперименты показали, что кинематическая вязкость ДСТ значительно изменяется как от объемного содержания в нём рапсового масла, так и от изменения температуры и давления среды. При повышении температуры ДСТ кинематическая вязкость снижается, причём существенно.

Подогрев ДСТ позволяет компенсировать рост дашгения топлива на входе а нагнетательный топливопровод, вызванный увеличением концентрации РМ в нём, вплоть до смесевого топлива с содержанием 75% рапсового масла, нагретого до температуры 80°С.

Повышение температуры ДСТ позволяет также компенсировать снижение цикловой подачи, связанной с повышенной концентрацией РМ в смесевом топливе. Кроме того, чем выше концентрация рапсового масла в ДСТ, тем меньше скорость прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу.

Теоретическое обоснование способа определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов

1

2

3

Способ определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов (заявка на изобретение № 2011147399), заключается в определении времени истечения заданного количества топлива, проходящего через форсунку (или топливопровод), за период падения давления с заданного начального до заданного конечного значений.

Для реализации этого способа разработано устройство (рис. 1), основными элементами которого являются манометр 1 и гидропневмоаккумулятор 2 (заявка на изобретение № 2011147616).

Элементарный объем топлива (<ЗУ), истекшего за время Л

¿У = И/ • л/2 ' АР /Р т ' ^ , м'. (14)

разность давлений, под действием которой происходит

где др

истечение топлива, Па.

С учетом того, что топливо из форсунки (или топливопровода) 3 истекает в атмосферу, а давление в гидропневмоак-кумуляторе 2 измеряется манометром 1, то АР=Р, т.е. равно

2- гидропневмоаккумулятор, манометрическому давлению. Тогда

3- форсунка

Рисунок 1- Упрощённая схема устройства: 1- манометр;

¿V = ц/ • л/2 ■ Р /р т - Л

(15)

начального объема топлива

При истечении из гидропневмоаккумулятора 2 (У0), находящегося под начальным давлением сжатого воздуха (Р0), объем воздуха (У^ увеличивается на величину истекшего топлива (с!У), а давление (Р0) уменьшается на величину (ёР) до конечного (Р,), т.е.

¿V = У0 • 0Р /Р0 , м3. (16)

Приравняв правые части уравнений (15) и (16) и проинтегрировав полученное

выражение, получим Р1

ч0/Ро ■ { -Ро

= М/ ■ л/2/Рт

/О,

о

и/

ур -Цро- урр-лДт;

Рп -1

(17)

В свою очередь, объем сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе 2 равен

У о = Рв 'V -И • Тв /Р0

(18)

Подставив выражение (18) в формулу (17) в окончательном виде получим формулу для расчета среднего эффективного проходного сечения форсунки (или топливопровода):

= {19) Ро ■ 4

Например, если У0=202-Ю"6 м3, с, Р0= 5МПа =5-10б кг/м-с2, Р,=1МПа = =1-10б кг/м-с2, рт=830 кг/м3, то для форсунки///= 0,29-10~6м2= 0,29мм2.

Полученные при контрольных испытаниях значения параметров, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТ и ТУ, были приняты за исходные (начальные) параметры топливоподачи перед проведением экспериментальных исследований.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» описаны общая программа и методики исследований параметров топливоподачи, методики моторных исследований дизеля и эксплуатационных исследований трактора.

Программа исследований включала: контрольные испытания агрегатов дизельной топливной аппаратуры на соответствие параметров их технического состояния требованиям соответствующих Госстандартов и технических условий; лабораторные исследования физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива различного состава; безмоторные исследования агрегатов топливной аппаратуры по сравнительной оценке влияния физических свойств минерального и смесевого рапсово-минерального топлив на параметры топливоподачи дизеля; моторные исследования по оценке влияния смесевого рапсово-минерального топлив на параметры топливоподачи, мощностные и топливно-экономические показатели тракторного дизеля; эксплуатационные исследования трактора при работе на минеральном и смесевом топливах.

Контрольные испытания агрегатов дизельной топливной аппаратуры включали проверку и регулировку топливного насоса 4УТНМ с комплектами рабочих форсунок ФД-22 и нагнетательных топливопроводов на стенде КИ-921М.

Параметры ТНВД проверялись по ГОСТ 8670-82 и ОСТ 23.1.362-81, топливо-подкачивающих насосов по ГОСТ 15829-89. Контрольные испытания и регулировку форсунок проводили на приборе КИ-562А по ГОСТ 10579-88.

Испытания на гидравлическую плотность плунжерных пар и нагнетательных клапанов проводили на приборах КИ-975 и КИ-1085.

Определение среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов производилось на разработанном устройстве (заявка на изобретение №2011147616). Основными узлами данного устройства (рис. 2) являются гидропневмоаккумулятор 8, манометр 6, распределитель 3 топливопроводы 4 и 5. Заполняется гидропневмоаккумулятор 8 топливом насосом НШ-10, с приводом от электродвигателя безмоторного стенда.

Работает устройство следующим образом. При установке распределителя 3 в нерабочее положение и включении электронасоса 2, топливо под давлением, создаваемом электронасосом 2, из бака 1, по нагнетательному топливопроводу 4, через распределитель 3 поступает в полость гидропневмоаккумулятора 8, где сжимает воздух до заданного начального давления (например, до 5 МПа), контролируемого по манометру 6. Затем электронасос 2 выключают, а распределитель 3 переводят в рабочее положение, при котором нагнетательный топливопровод 4 перекрывается, а сливной топливопровод 5 сообщается с полостью гидропневмоаккумулятора 8. Одновременно с этим включают секундомер. Под действием давления сжатого воздуха топливо из гидропневмоаккумулятора 8 через сливной трубопровод 5 проходит через испы-

тываемую форсунку (или топливопровод) 7 и сливается в бак 1 до тех пор, пока давление в гидропневмоаккумуляторе 8 не упадет до заданного конечного давления (например, до 1 МПа). Одновременно с этим секундомер выключают. Получив данные по времени_ истечения топлива, рассчитываем среднее эффективное проходное сечение по формуле (19).

Рисунок 2 - Устройство для определения среднего эффективного проходного сечения форсунок и нагнетательных топливопроводов: а - общий вид; 6 - схема; 1 - топливный бак; 2 - электронасос; 3 - распределитель; 4, 5- нагнетательный и сливной топливопроводы; 6 - манометр; 7 - испытываемая форсунка (или топливопровод); в - видропневмоаккумулятор

При определении среднего эффективного проходного сечения форсунок полностью освобождают её пружину от затяжки, чтобы игла распылителя свободно поднималась до упора в корпус форсунки.

Лабораторные исследования физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива включали в себя определение кинематической вязкости и плотности смесевого топлива при различной температуре и концентрации рапсового масла в ДСТ.

Вязкость смесевого топлива определяли в зависимости от температуры и состава по ГОСТ 33-2000. Для определения вязкости использовались вискозиметры типа ВПЖ Пинкевича, плотность испытуемых топлив определяли по ГОСТ 51069-97 ареометром АНТ-2 ГОСТ 18481-81, изменение температуры и её поддержание на определённом уровне проводилось с помощью термостата ТЖ-ТС-01НМ.

Безмоторные исследования агрегатов топливной аппаратуры

За объект исследований принят процесс изменения средней объёмной цикловой подачи топлива, давления топлива на входе и выходе нагнетательного топливопровода, а также времени и скорости прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу на различных скоростных режимах кулачкового вала ТНВД и различном процентном составе компонентов смесевого рапсово-минерального топлива. Предметом безмоторных исследований являлся модернизированный насос 4УТНМ, отрегулированный на параметры дизеля Д-243 (44 11/12,5), с комплектами рабочих форсунок ФД-22 и нагнетательных топливопроводов. Две насосные секции ТНВД работали на минеральном топливе, две другие - на смесевом топливе.

В систему топливоподачи стенда КИ-921М были установлены два бака с терморегуляторами (термостат ТЖ-ТС-01НМ). Датчики начала впрыска топлива стенда подключены через аналого-цифровой преобразователь LA 1,5 PIC к ПЭВМ. Для наилучшей синхронизации снимаемых параметров и повышения достоверности экспериментальных данных изготовлен опытный образец ТНВД (патент РФ №2453724).

В процессе исследований времени и скорости прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу, в отличие от исследований на цикловую подачу, по его концам устанавливались тензометрические датчики давления KV2BDE BOSCH.

На ТВНД также было установлено предлагаемое устройство (рис. 3) корректирования цикловой подачи топлива (патент РФ №122708).

По известной вязкостно-температурной характеристике смесевого топлива, предварительно заложенной в форме машинной программы в электронный блок 4, последний получив и обработав информативный сигнал, поступающий от датчика температуры 3, вырабатывает управляющий сигнал, посылаемый в цепь шагового электродвигателя 5. Вал электродвигателя 5 преобразовывает своё вращение в линейное перемещение штанги 6. Так как штанга 6 состоит из двух частей, одна из которых жестко соединена с рейкой 2 ТНВД 1 и имеет внутреннюю резьбу, другая - фиксируется в опорной гайке с возможностью вращения, то она имеет возможность изменять свою длину за счет передачи «винт - гайка» 7 и возвратно-поступательно перемещать рейку 2, а следовательно корректировать цикловую подачу топлива по вязкостно-температурной характеристике не нарушая работу штатного регулятора частоты вращения. Для работы дизеля в режиме перегрузок предусмотрена возможность перемещения штанги 6 в сопряжении, которое выполнено по типу «квадрат в квадрате» с возможностью осевого перемещения.

Моторные исследования по оценке влияния минерального и смесевого рапсово-минерального топлив на параметры топливоподачи, мощностные и топливно-экономические показатели дизеля

Моторные исследования предусматривали определение показателей дизеля в условиях регуляторной характеристики (в диапазоне частот вращения кулачкового вала от 1400 мин"1 до 2200 мин"1) с нагрузкой на тормозе стенда 80%, 90% и 100%. При этом исследования проводились со штатным и экспериментальным ТНВД, осна-

Рисунок

а б

3 - Устройство корректирования цикловой подачи топлива по вязкостно-температурной характеристике: а) общий вид; б) схема: 1 -ТНВД; 2 - рейка (дозатор) топливоподачи; 3 - датчик температуры; 4 - электронный блок; 5 - исполнительный механизм; 6 - штанга; 7 - гайка; 8 - штатный регулятор частоты вращения

щённым устройством корректирования цикловой подачи топлива по вязкостно-

температурной характеристике.

Моторная установка включала тракторный дизель Д-243 с системой отвода отработавших газов, динамометрическую машину К8-56/4 со штатными контрольно-измерительными приборами (весовое устройство тормоза, тахометр), а также измерительно-регистрирующий комплекс (датчики, АЦП, ПЭВМ) и систему подачи смесевого топлива,

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» приведены и проанализированы результаты экспериментальных исследований по влиянию температуры и состава смесевого ралсово-минерального топлива на кинематическую вязкость и плотность, объёмную цикловую подачу топлива, давление топлива на выходе из штуцера топливного насоса высокого давления (или на входе в нагнетательный топливопровод), давление топлива на входе в штуцер форсунки (или на выходе из нагнетательного топливопровода), время и скорость прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу; представлены результаты моторных исследований дизеля и эксплуатационных исследований трактора в штатной и экспериментальной комплектациях.

Установлено, что устойчивую и бесперебойную работу топливной аппаратуры без устройств подогрева топлива можно обеспечить применяя смесевое топливо в соотношении 50%РМ+50%ДТ, так как его вязкость при температуре топлива на входе в ТНВД 40°С составляет у= 8,1мм2/с и близка к вязкости минерального ДТ при температуре 20°С. При повышении концентрации РМ более 50% необходим подогрев топлива до более высокой температуры. Подогрев ДСТ до 80°С позволяет применять смесевое топливо с концентрацией рапсового масла до 75%.

Результаты анализа скоростной характеристики ТНВД показывают, что при температуре ЗО'С (рис. 4 а) с увеличением в ДСТ рапсового масла средняя объёмная цикловая подача топлива снижается. При таких температурных условиях увеличение РМ в смесевом топливе более чем на 50% значительно снижает цикловую подачу топлива, а применение повышенных концентраций РМ сопряжено с риском отказа топливной аппаратуры и двигателя.

При подогреве ДСТ до температуры, при которой его вязкость равна вязкости минерального ДТ и=30"С), во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД также наблюдается снижение средней объёмной цикловой подачи топлива (рис. 4 б), но её падение при этом не так существенно, как без нагрева. При таких условиях использование смесевого топлива с содержанием РМ более 75%, даже при его нагреве до 80°С, не представляется возможным.

Результаты исследований экспериментального ТНВД, оснащённого предлагаемым устройством корректирования, показывают, что при подогреве смесевого топлива от 30°С до 80°С во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД не наблюдается значительного расхождения значений цикловой подачи смесевого топлива по сравнению с подачей при работе штатного ТНВД. При таких условиях содержание в ДСТ рапсового масла в объеме до 75% представляется возможным и целесообразным.

Давление топлива на выходе из штуцера ТНВД при температуре ДСТ 30 С (рис. 5 а) на всех частотах вращения кулачкового вала ТНВД с повышением в смесевом топливе РМ увеличивается с 47 МПа до 63 МПа. В таких условиях содержание в смесевом топливе РМ боле 37% значительно повышает данное давление. При нагреве ДСТ до температуры, при которой его вязкость равна вязкости минерального ДТ

(£=30°С), во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД, не наблюдается значительного изменения давления топлива на выходе из штуцера ТНВД (рис. 5 б), вплоть до состава 75%РМ+25%ДТ при температуре топлива на входе в ТНВД, равной 80°С.

МНИ"1

200 300 4(К> 50() 600 700 800 900 1000 1100 1 - 10(1%ДТ; 2 - 10%РМ; 3- 2->%РМд 4-37%РМ; 5 - ?0%РМ:

6 - 63°/оРМ; 7 - ?5%РМ; 8 - 91»%РМ;9 - 1СЮ%РМ.

мин*1

200 300 400 500 600 700 800 ООО МОО 1100 I - Юв^ДГ : 2 - ЮПГМ ЗАЧ: 3- 25«/»1'М ЯРС: 4 - 3?%РМ«0*С; 5 - 704; Й - 63« »ГМ ?. 75<%РМ 80-С; 8-90%РМ $0СС;

9 10(Г41».\! 8<1*С"

Рисунок 4 - Скоростные характеристики ТНВД: а - при работе на ДТ и ДСТ с различным содержанием РМ при температуре 30 'С; 6 - при работе на ДТ и ДСТ с различным содержанием РМ (при нагреве топлива от 30°С до 80°С) ____ эксперимент, ____расчёт

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 I - 100в/оДТ? г • 10"/оРМ; 3- 25"Л»ГМ? 4 -37°/«РМ; 5 - #.0"/»РМ; 6 - 63тУ»РМ: 7 - 75%1'М-. 8 - 90°/.РМ; 9 - |<>0оЛРМ-

М111Г1

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 - МйОДП* 30"С; 2 . 10* ¿РМ ЗГГЧГ:; 3. 25'Х.РМ 5Л°С: Л - 37«ЛРМ СО'-«',-; 5 - 50Ч-.РМ 7«®С: « - 63*/»ИМ 80»О 7 - 75Ч4РМ 80"С; 8 - 90*.РМ 80°С: У - 100*»РМ 80®С

а б Рисунок 5 - Зависимость давления топлива на выходе из штуцера ТНВД: а-при работе на ДТ и ДСТ с различным содержанием РМ при температуре 30 'С; б - при работе на ДТ и ДСТ с различным содержанием РМ (при наереве топлива от ЗО'С до 80°С): 1 - 100%ДТ; 2 - 10%РМ+90%ДТ; 3 - 25%РМ+75ДТ; 4 - 37%РМ+63%ДТ; 5 - 50%РМ +50%ДТ; б - 63%РМ +37%ДТ; 7 - 75%РМ+25%ДТ; В - 90%РМ+10%ДТ; 9 - 100%РМ; _эксперимент, _ _ _расчёт

Аналогичная тенденция наблюдается и при исследовании давления топлива на входе в форсунку. Так при температуре ДСТ ЗО'С, на всех частотах вращения кулач-

кового вала ТНВД, с повышением в емееевом топливе рапсового масла это давление увеличивается с 45 МПа до 57 МПа. При нагреве ДСТ до температуры, при которой его вязкость равна вязкости минерального ДТ (1=30"С), во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД также не наблюдается значительного изменения данного давления.

При температуре ДСТ ЗО'С с повышением в смесевом топливе рапсового масла время прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу увеличивается, а скорость снижается (см. рис. 6а). В таких условиях содержание в смесевом топливе рапсового масла 50% и выше значительно изменяет время и скорость прохождения волны давления смесевого топлива по нагнетательному топливопроводу. Однако нагрев ДСТ от 30°С до 80°С позволяет применять ДСТ состава 75%РМ+25%ДТ (рис. 66).

а,м/с

t,c

0,025 0,0225 0,02 0,0175 0,015 0,0125 0,01 0,0075 0.005 0,0025 0

а, м/с

20 30 40 511 «I 70 S0 90 100 110

-РМ,%

0 10 25 37 50 " " ........

а б

Рисунок 6 - Зависимость времени и скорости прохождения волны давления топлива по нагнетательному топливопроводу: а - при работе на ДТ и ДСТ с различным

0 10 25 37 50 63

90 100

20 30 40 50 611 70 80 90 100 110 РМ,%

содержанием РМ при температуре ЗО'С; ным содержанием РМ

б - при работе на ДТ и ДСТ с различ-

В результате моторных исследований дизеля Д-243 в штатной комплектации выявлено, что наилучшим составом является смесевое топливо 50%РМ+50%ДТ, т.к. при его использовании эффективная мощность на номинальном режиме снижается всего на 3% (с 55,1 кВт до 53,6 кВт), а удельный эффективный расход топлива увеличивается на 13%. Применение предлагаемого устройства корректирования цикловой подачи топлива и одновременный нагрев топлива от 30°С до 80°С позволяет использовать смесевые топлива с концентрацией РМ до 75%. При этом эффективная мощность и удельный эффективный расход смесевого топлива практически сопоставимы с аналогичными показателями при работе дизеля на минеральном ДТ.

Сравнительные эксплуатационные исследования трактора МТЗ-80 в штатной и экспериментальной комплектациях показывают, что у трактора, ТНВД которого оснащен предлагаемым корректором цикловой подачи по вязкостно-температурной характеристике, по сравнению со штатным, при их работе на смесевом топливе 75%РМ+25%ДТ, производительный расход топлива снижается на 15%, а общая наработка увеличивается на 9%.

В пятом разделе «Экономическое обоснование использования разработанного устройства корректирования цикловой подачи топлива по вязкостно-

г

\

температурной характеристике» по результатам сравнительных эксплуатационных исследований трактора МТЗ-80 в штатной и экспериментальной комплектациях, агре-гатированого с трехкорпусным плугом ПН-3-35 выполнен, расчет годового экономического эффекта от применения предлагаемого корректора цикловой подачи топлива при работе экспериментального трактора на смесевом рапсово-минеральном топливе 75%РМ+25%ДТ, величина которого составляет 75337 руб. на один трактор при средней годовой наработке 1200 мото-ч.

Общие выводы

1. В наибольшей степени на параметры топливоподачи дизеля при работе на смесевом рапсово-минеральном топливе влияют физические свойства (плотность, вязкость и др.). Определяющим для этих свойств является объемное содержание рапсового масла в смесевом топливе и его температура. Например, вязкость и плотность рапсового масла при 20°С равна соответственно 80 мм2/с и 915 кг/м3, тогда как у минерального дизельного топлива они составляют 4 мм2/с и 825 кг/м3, у смесевых топ-лив 25%РМ+75%ДТ - 7,4 мм2/с и 850 кг/м3, 75%РМ+25%ДТ - 33,9 мм2/с и 890 кг/м3 соответственно.

2. Уточнённая математическая модель рабочего процесса впрыскивания топлива позволяет определять параметры топливоподачи дизеля при его работе на смесевом топливе с учётом объемного содержания минерального и биологического компонентов, а также с учетом физических свойств смесевого топлива в функции от температуры и давления среды.

3. На уровне изобретений разработана конструкция модернизированного ТНВД, обеспечивающая проведение сравнительных исследований насосных секций одновременно при работе на минеральном и смесевом топливах, а также способ и устройство, позволяющие определять среднее эффективное проходное сечение форсунок и нагнетательных топливопроводов по времени падения давления топлива с заданного начального значения до конечного.

Экспериментальные исследования дизеля Д-243 при работе на смесевом рапсо-во-минеральном топливе показывают, что при температуре 30°С возможно применение смесевого топлива с содержанием рапсового масла до 50%, т.к. при этом параметры топливоподачи и показатели дизеля изменяются незначительно (средняя объёмная цикловая подача топлива меньше на 3-4%, давление смесевого топлива на выходе из штуцера ТНВД выше на 8-9%, время и скорость прохождения волны давления смесевого топлива по нагнетательному топливопроводу изменяются соответственно на 30% и 25%, эффективная мощность на номинальном режиме снижается на 3%, удельный эффективный расход топлива увеличиваются на 13% по сравнению с аналогичными параметрами и показателями при работе дизеля на минеральном ДТ).

Подогрев смесевых топлив в интервале от 30 до 80°С и применение предлагаемого устройства корректирования цикловой подачи по вязкостно-температурной характеристике позволяют использовать смесевое топливо с объемным содержанием 50-75% рапсового масла, если температура топлива на входе в ТНВД будет равна 80°С. При этом средняя объёмная цикловая подача смесевого топлива ниже нормативной всего на 2-3%, давление топлива на выходе из штуцера ТНВД, время и скорость прохождения волны давления смесевого топлива по нагнетательному топливопроводу, эффективная мощность и удельный эффективный расход топлива практически сопоставимы с аналогичными параметрами и показателями при работе дизеля на минеральном ДТ.

4. Разработано, изготовлено и испытано устройство, улучшающее параметры топливоподачи при работе дизеля на смесевом топливе, встроенное непосредственно в штатный регулятор частоты вращения. Сравнительные эксплуатационные исследования трактора МТЗ-80 в штатной и экспериментальной комплектациях, агрегатирова-ного с трехкорпусным плугом ПН-3-35, подтвердили работоспособность и эффективность устройства. При работе трактора на смесевом топливе 75%РМ+25%ДТ и оснащенного предлагаемым корректором цикловой подачи, производительный расход топлива снижается на 15%, а общая наработка увеличивается на 9% по сравнению с работой трактора в штатной комплектации. Годовой экономический эффект составляет 75337 руб. на один трактор при средней годовой наработке 1200 мото-ч.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в гаданиях, рекомендованных ВАК

1. Аверьянов, A.C. Теоретическая и экспериментальная оценка влияния дизельного смесевого топлива на параметры топливоподачи [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Е.Г. Ротанов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. -№3.-С. 97-101.

2. Аверьянов, A.C. Влияние дизельного смесевого топлива на износ плунжерных пар ТНВД [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Д.А. Уханов, Е.Г. Ротанов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. -2011. -№ 3. - С. 105-108.

3. Аверьянов, A.C. Новый способ и устройство для комплектования рабочих форсунок и топливопроводов автотракторных дизелей [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Д.А. Уханов, Е.Г. Ротанов//Нива Поволжья. - 2012.-№ 1.-С. 100-103.

4. Аверьянов, A.C. Устройство для комплектования рабочих форсунок и топливопроводов автотракторных дизелей [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Д.А. Уханов, Е.Г. Ротанов // Сельский механизатор. - 2012. - № 5. - С. 34-35.

5. Аверьянов. A.C. Теоретическая и экспериментальная оценка влияния подогрева дизельного смесевого топлива на цикловую подачу и давление топлива в надплунжерном пространстве ТНВД [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 4. - С. 110-113.

Патенты РФ на изобретения и полезные модели

6. Патент №2453724 Российская Федерация, МПК F02M65/00 G01M10/00. Топливный насос высокого давления для сравнительных испытаний плунжерных пар на двух видах моторного топлива / Уханов А.П., Уханов Д.А., Ротанов Е.Г., Аверьянов A.C.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» - № 2010150439/06; заявл. 08.12.2010. опубл. 20.06.2012. Бюл. №17.

7. Патент №122708 Российская Федерация, МПК F02M19/06. Корректор цикловой подачи топлива /Аверьянов A.C.; заявитель и патентообладатель Аверьянов A.C. -№2012121335/06; заявл. 23.05.2012. опубл. 10.12.2012. Бюл. №34.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

8. Аверьянов, A.C. Зависимость работы дизельной топливной аппаратуры от процентного состава смесевого топлива [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, // Сб. материалов Всероссийской НПК молодых учёных «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России». - Пенза: ПГСХА, 2009. - С. 29-30.

9. Аверьянов, A.C. Исследование физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива при различных температурах [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Сб. материалов Всероссийской НПК «Достижения и перспективы развития биотехнологии». - Пенза: ПГСХА, 2010. - С. 9-13.

10. Аверьянов, A.C. Расчёт вязкости смесевого топлива на основе рапсового масла на различных температурных режимах [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, П.В. Рузанов // Материалы VIII студенческой междунар. НПК. - Димитровград: Технологический институт

- филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2010. - С. 115-117.

11. Аверьянов, A.C. Исследование изменения физических свойств смесевого рапсово-минерального топлива при различных значениях температуры [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения: материалы междунар. НПК.

- Димитровград: Технологический институт - филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2010.-С. 7-12.

12. Аверьянов, A.C. Исследования влияния дизельных смесевых топлив на параметры топливоподачи дизеля [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Сб. материалов Всероссийской НПК молодых учёных «Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России». - Пенза: ПГСХА, 2010. -С. 135-136.

13. Аверьянов, A.C. Результаты стендовых износных испытаний плунжерных пар топливного насоса 4УТНМ при использовании минерального и смесевого топлив [Текст] / A.C. Аверьянов, Е.Г. Ротанов // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России. -Пенза: ПГСХА, 2011. - С. 273-274.

14. Аверьянов, A.C. Влияние различных композиций дизельного смесевого топлива и скоростного режима на давление топлива в надплунжерном пространстве ТНВД [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Материалы Всероссийской НПК студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России». - Пенза: ПГСХА, 2012. - С. 19-22.

15. Аверьянов, A.C. Теоретическая и экспериментальная оценка влияния состава дизельного смесевого топлива на цикловую подачу ТНВД [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов // Материалы Междунар. НТС имени В.В. Михайлова «Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники». - Саратов: СГАУ, 2012. - С. 266-268.

16. Аверьянов, A.C. Подогреватель-смеситель для приготовления смесевого топлива [Текст] / A.C. Аверьянов, С.А. Кожевников // Материалы VI студенческой междунар. НПК. -Димитровград: ТИ-филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2008. - С. 107-110.

17. Аверьянов, A.C. Оценка зависимости давления в надплунжерном пространстве ТНВД от состава дизельного смесевого топлива и изменения частоты вращения кулачкового вала ТНВД [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Д.А. Уханов // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения: материалы междунар. НПК. - Димитровград: ТИ - филиал ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2012. - С. 119-122.

18. Аверьянов, A.C. Оценка изменения скоростной характеристики ТНВД от состава дизельного смесевого топлива [Текст] / A.C. Аверьянов, А.П. Уханов, Д.А. Уханов // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения: материалы междунар. НПК. - Димитровград: ТИ-филиал ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2012.-С. 123-126.

Условные обозначения х-текущая длина нагнетательной магистрали, м; Т-температура топлива, К; р - плотность топлива, кг/м3; с - скорость движения топлива, м/с; t - текущее время, с; к - фактор гидравлического сопротивления; а - скорость распространения волн давления, м/с; V„, V „, Уф и р„ , р „, ра, - объем и давление в камере нагнетания, выходе из штуцера ТНВД, кармане распылителя; р.с, рц - давление топлива у впускных окон втулки плунжера и в цилиндре, Па; рк0, РФо -давление в момент начала движения нагнетательного клапана и форсунки, Па; рф- текущее давление впрыскивания, Па; fn, f„, f „, f„, f«, frn - площадь поперечного сечения плунжера, нагнетательного клапана по пояску, нагнетательного клапана по перьям, иглы распылителя, щели между клапаном и седлом, нагнетательного топливопровода (в свету), мм ; скорости движения подвижных деталей (плунжера (Сп), нагнетательного клапана (ск), иглы (с„), м/с); h, у, z - текущее перемещение плунжера, нагнетательного клапана и иглы, м; uo, un -скорость движения топлива на входе в топливопровод и выходе из него, м/с; zt, zi, z3,- утечки топлива через зазоры в золотниковой части плунжера, поршневой части плунжера, между иглой и корпусом распылителя м3; S, 8- жесткость пружины клапана и иглы, кг/с ; hK, h„ ,-высота подъема клапана и иглы, м; (nf)0, (цОф, - эффективное проходное сечение окон втулки плун-

жера и распылителя в сборе, м2; цщ - коэффициент расхода топлива через щель между клапаном и его седлом; к* - коэффициент, учитывающий дросселирование топлива при перетекании его вдоль перьев клапана; dh/dt, dy/dt, dz/dt - скорость перемещения плунжера, клапана и иглы, м/с; Mi - сумма массы клапана и одной трети массы его пружины, кг; Мг - сумма массы иглы, толкателя и одной трети массы его пружины, кг; Т„, Т„, Тф - температура топлива в камере нагнетания, полости штуцера клапана, кармане распылителя, К; к<„ кш, кф, к|, кг, кз - коэффициенты, учитывающие влияние температуры на расход топлива через отсечное окно гильзы, щель нагнетательного клапана, отверстия форсунки, зазоры в плунжерной и золотниковой части плунжера, зазоры распылителя; z'i, z'2, z'3, - утечки топлива при температуре соответственно Т„, Т„', Тф; I- длина топливопровода, м; d - внутренний диаметр топливопровода, м; L - характерный размер, м; и - характерная скорость, м/с; ц - динамическая вязкость топлива, Н-с/м2; v - кинематическая вязкость топлива, м2/с (v=r|/p); Q - объёмный расход топлива, м3/с; f — площадь поперечного сечения, м2; Шд^масса минерального топлива в смеси, кг; трм-масса рапсового масла в смеси, кг; - кинематическая вязкость минерального топлива, м2/с; - кинематическая вязкость рапсового масла, м2/с; рлт - плотность минерального топлива, кг/м3; ррм - плотность рапсового масла, кг/м3; ро - плотность топлива при нормальных условиях, кг/м3; Лтпу. - динамическая вязкость при атмосферном давлении и температуре, Па-с; а и b - опытные коэффициенты; р - конечное давление топлива, Па; ро - начальное давление топлива, Па; - коэффициент расхода; р[, и рЦ- давление топлива соответственно на входе и выходе нагнетательного трубопровода, МПа; р. - плотность воздуха, кг/м3; V - объем гидропневмоаккумулятора, м3; R - универсальная газовая постоянная воздуха, Дж/кг-К; Т. - температура сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе, К; АР - потери давления топлива по длине нагнетательного трубопровода, Па.

Подписано в печать ¿£.02.2013 г. Объем 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 46 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74