автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение показателей автомобильного дизеля путем совершенствования линии низкого давления топливной системы

Московский государственный автомооильно-дорояный институт (технический университет)

РГБ ОД

На правах рукописи

Миргородский Сергей Иванович

УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНОГО ДИЗЕЛЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЛИНИИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМУ

05.u4.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1395 г.

Работа выполнена в Московском государственном автомооил -дорожной институте (техническом университете).

научный руководитель - доктор технических наук, профе

Голубков Л.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профе

Патрахальцев H.H. - кандидат технических наук.Девянин

Ведущая организация - НЙМЙ

Защита состоится Ы-0 1995 г> в час на заседани]

сертационного совета К053.30.09 ВАК РФ при Московском автомоб] -доронном институте по адресу: 125829, г. Москва, Ленингра, пр-т,д. 64, ауд. 42.

С диссертацией момно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан /£.___ 1995 г.

Отзывы в двух экземплярах с подписью, заверенной героовой печ-: просим направить по адресу института.

Телефон для справок 155-03-28

Ученый секретарь

Диссертационного совета KQ53.30.09 при ЫйЛИ(ТУ) кандидат технических наук, доцент

В.М.Влг

Л^Ы ХАРАКТЕРИСТИКИ РПРити

(ктуальн.ость проблемы. Модернизация или ше современного дизеля треоует совериенствования линии низ-явления НМД > топливной системы. Решение этой иааной задачи, штельно к топливной системе (ТС) дизелей автобусов повызен-1естииости. йоает сить достигнуто путем создания более эффек-;фильтроз очистки топлива и рациинальной компоновки поспел-I автооусе. Одним из основных треоаьаний, предъявляв! ¡у. к ли-(зкого давления ТС автоочса. является обеспечение стапильной

1 дизеля в еирокои интервале изменения температуры скруяав-оздуха. ,

учению различных видов систем очистки топлива на транспорт-, 1вдствах посвяаено значительное количество исследований. Это ило оорсновать использование проточной система очистки топ-13 автомооилях и тракторах, допросам рациональной компоновки тоз ЛНД на транспортном средстве уделялось значительно меиь-аания.

и этой разнообразие констоукций фильтров грубой очистки ;оп-ФГОТ) и Фильтров тонкой очистки ФТОТ> говорит об отсутствии льной конструкции фильтров. & свази с зтиа работы.иаправлеи-изучение и соверЕенствование ЛНД транспортного дизеля,имеет е практическое значение.

ель работа заклвчалась в повивении эффективности ТС дизелей автобусов путем соеернемствования конструктивно-овочных паранетров ЛНД топливной системы, етоди исследования. Расчетные исследования аправлены на анализ влияния температуры и гидравлических солений Фильтров,и других агрегатов ЛНД на эффективность рабо-автоыобильисгс дизеля.

спериаентальные исследования ЛНД топливной системы автобусов

02 и ЛийЗ-5255 проводились в реальных условиях эксплуатации них, в вироком диапазон изменения текпературц э.чрщгзг^го а с использованием статистический кетодов сОраоогки рсзчдь-

Методим экспериментальных исследований в условиях шг.лул-астобасив предусматривав термометрисср^нйт ТС и .вс?духа. овгние • расхода серийных и зк:лчрим»нт'<ш>н1»х комплектов уюгих элементов ФГОТ и ззнер отстоя, сливаемого п?,с оссчуки-ФГОТ. ' ' ; - - Г , •■ \ ; .. ' Г •."'.; . ' •■ /-,■;_ ендовые исс/едовани« ТС, ииитирусаей ТС автобуса ЛиЙ>-525б,

выполнялись на стенде "(ШШ-ЮШ" с использованием как станда; ного оборудования, так и изготовленного специально для проводи исследований,Методика исследований предусматривала регистрацию равномерности, подачи топлива по секциям насоса высокого давле (ТНВД), давления топлива в различных точках ТС к расхода топли сливаемого по обратной иагкстра/и ЛНД после ТНВД и поакачивавв насоса (ПН),

Научная новизн а.Разработана кетодика гндродина ческого расчета ЛНД.позволяющая оценивать.влияние температуры т лива, засоренности элементов фильтров и других факторов на пот мойности дизеля. Уточнены представления, раскрывающие связь тем ратурн в различных точках ТС и моторного отсека с температурой рунавщего воздуха. выявлено ели?ние конструкции ФГОТ и ФТОТ на личину пробега автобуса на одной комплекте фильтрувщих злеиенто

Практическая ценность работ ц. Пр лояенный вариант комплектовки ЛНД топлиекоК систеиы. заклсчаваи в использовании ФГОТ уменызенного оОъеаа и размещении его в теп. зоне моторного отсека, позволяет увеличить ресурс фильтруаздх э центов ФТОТ. Установлена возновность увеличения в 2-3 раза проб автобуса на одной комплекте нодгрниэированнсго ФТОТ, огличапяег последовательной фильтрацией топлива «первая ступень из буи БМ-120, вторая - ЕМ-170). Перечисленные изменения ЛНД топлив систеии нозвопяот перейти на сезонное обслуживание 1С дизеля ав буса ЛиДЗ-525&.

Разработанная кетодика расчета давления топлива на »ход ТНВД н боэмоеной потери ноцности дизеля иокет быть использов-для опррделения работоспособности ТС при различных степенях за ренностн фильтрое. теипературы топлива-и'конструктивной прптаз ногти нНД топливной систеня.

? е е. ? к з а ц и я работы. Результаты исследований применению ь ТС дизеля Ка*й'з-?402 5Г0Т с объеиоы, уменьоенныи 10у сы'^и кпдерчиэиррванного ФТОТ с последовательной ©ильтрац топ.'ивл. переданы е отдел Надевностк топливной аппаратуры 33 Опктчгв партия '*>Г0? увеньвенного объема эксплуатируется в аетоб не* парке Н 1 и й"П-1 г. \)сть-Каненогорска. йетод гидродинамич кого расчгта ЛНД используется з учебном процессе специально ' й»триоб1«лй и артгмр'влььое хозяйство" Усть-Наиеиогорского СДИ.

й т г 6 а и и в работы. Сп,'овнке поаогенкя диссерта .>• игй до.чх'ны я? у^учнэ-технических конференциях в

■ И? I ь СГ.И ;г, истъ-Каиенагэрса ( 1969-1954г.г.;

П ч о л и к а ц и и. ¿¡агериали исследовании опуоликованы в 4-х езисах ¡»окладов к докладах конференций.

Объем р а о и в, Диссертационная расота состоит из вве-,ениа, четырех глар. выводов, содержит б'З страниц машинописного екста. 3? страниц иллвстраций, ¿2 таолкц. Библиография вклв-ает до наименование, в том числе иностранное.

йвтор выразает глугокув признательность профессору у'сть-Каме-огорского СДМ 1.0. Ьульсеятоьу за оольшуш поыоаь и ценнме совет» ри проведении раоот, воиедвшх в диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая г л а а а посвяченз анализу современного состоя-ия вопроса и постановке задач исследования. Треоование совервзн-твеваиия процесса толлквоподачи. привело к неоохидимости оолее остоятельного изучения влияния конструкции агрегатов ЛНД на пара-етрн ТНВД, особенно при раооте ТС дизеля с условиях низких тсапе-атур окруяавщзго воздуха.

Значительный вклад в исследование процессов в ЛНД от Т5 до НВД и их влияния на показатели раооты дизельного двигателя внесен аоотани В.Т.Василенко. И.й.Григорьева. П.А.Власова, К.Б.йстахо-а. В,Г. Ивановского. Д.Н. Емельянова, Ш.В. Панова, Й.К. Гаврилова других.

В работах показано, что за счет совераенствоваиия конструкции ГОТ и ФТОТ,компоновки агрегатов ЛИД на транспортной средстве «оя-з заметно улучаить раооту ТС'дизеля. Несмотря на определенные ус-, вхи в этой 'направлении .применительно к ТС автосусов с больвой ротяаенностьв ЛНД. ряд вопросов, остается малоизученны«. Последнее зЪясняется слокностьи взаимосвязей процессов в ЛНД с конструктивный и гидравлическими Ларано»рани ТС, состояние« топлива е ней, а . лкяй наличие»' оэльоого разноооразия конструктивного исполнения "ОТ н ФТОТ. Недостаточно разраоотани как нетоды экспериментальной зенки эффективности работы ЛНД, так и методы гидразлического рас-зта процессов топливоподачи от Т!5 дп ТНВД.

На основании анализа состояния вопроса вали сфориулировона эдуяииз задали настоялего исследования;

- изучить влияние коапоновки агрегатог ЛНД тоялиеггоЯ. спсгеиа *тобусов на температуру топлива в ЛНД В широко* хл>?пазане изкече-

текператуоа. окруюьнего воздуха; ' , >• ; : * \

- разработать мэтодику .ги^родик^шческсго'расчета,ЛЯ1.сг Тб яс '

ТН8Д с цельи изучения особенностей работы 8 условиях удаленное ТБ от дизельного двигателя:

. - разработать рекомендации по выбору параметров ФГОТ и ФТОТ цельи увеличений пробега автобуса ча. едком комплекте фильтрущи: элементов.что позволит получить бесперебойную работу ТС дизеля I гксплуатации;

- провести подконтрольную эксплуатации автобусов ЯийЗ-5256 : Ш-4202 с опытными и серийными агрэгатаии ТС, выявить преиму «ества и недостатки различных комбинаций агрегатов в ТС.

Во второй' г-лаве излозены метода расчета топлив ной системы низкого давления при изменении гидравлического сопро тивленая ФТОТ. Проведенный в работе анализ ЛНД от топливного бак до ТНВД показал, чтп ее ыояио представить в виде двук участков: первый участок ЛНД - от топливного бака до подкачивавшего насоса второй участок - от подкачивавшего насоса до ТНВД.

автобуса ЛийЗ-525б. 1-ТБ: 2-ОГОТ: З-ПН; 4-ФТСТ; й-ТИВД: I -участок ЛНД от То до ПН. П-участок от ПН до ТНВД. Для примерз рассмотрена ЛНД топливной система автобуса ЛиЙЗ-525! смотри рас. 1.

На первой участке от топливного'оака топливо под действи лтяеесгрного давление'и разресечид, создаваемого ПН. поступает вход последнего, преодолевая гндразл.чческог сопротивление ФГО" тру;сп?очрдсб.Вследствие возвратно-поступательного двкеення лор на ПН двиаение топлива в кандой точке будет неустаьовиБвимся.-качл^зг гс.когчого ургэксния.принято известное из гидразлихи ур »•?явг •.'.••угт:-йсригв?глга д*и1ркия реальной -тзопи 5 трубах.

д£\с' Г9 2?/ $ дЬ д£ и

где: + £ + Л?) - изменение полной удельной знер-

£ Ж

9 Э* д£

л

гии движущегося топлива на единицу длкны магистрали;

- инерционный напор:

- изменение гидравлического сопротивления но дли^е ЛИД от ТБ до ПН;

- удельная энергия полояения;

- удельная энергия давления;

- удельная кинематическая энергия: ¡Ьшоаая уравнение (I) ка сГ2 и интегрируя егп по всей длине, полу-

чиы; е е ¿у '

В последнем слагаенон интеграл заменен знакоа сумма, так как величина местный гидравлических сопротивлений не аоазт быть не-, преравкой функцией Ё. Нпрощая выраяение (2) и пренебрегая членом вследствие'его аалого значения для ТС дизелей, получим уравнение: ¡>, £

-М Г ' Л)

, .где: дайлзние в сечении потопа; Р»-давление в ТБ:

V,,- скорость потока топлива в сечении всасызавасй магистрали, величину которой нояна определить из характеристики конкретного ПН; \!0- скорость понижения уровня топлива в ТЗ, которое принимаем равной нулш вследствие незначительного понн-яениа уровне топлива в течении рассматриваемого прс-■ не!утка. "> .

При~вычислении интегрального вкрашекия (3) будем исходить и-? того, что ЛНЛ состоит кз нескольких участков с различнааи сечениями, для которых справедливо уравнение неразрывности потока. Последний член уревнения 135 вкренаег суиму всех гидп;?л:п«ски*/. со-

о '.'■•

протк&лении 1ДЛИННОВЫХ и местных) пе всему участка всасиван«£ ТБ до ПН и зависит от вязкости топлива. -

Гак,потери напора но длине груоолроеода зачисякагся пи фс

jis:

гае: End- длина и диааетр труооровода; V - средняя скорость; g - ускорение сил« тягести: Д - коэффициент Дарси, зависаний от критерия нодьда R .

Б случае ламитгрного течения топлива, когда 2300 (для ди: ного топлива),' .£

где: i? - коэффициент, зависящий от состояния трубопровод: Величина местных потерь капора ЛНД (фильтрн, изгкСн я ■ вычисляются аналогично.при этой коэффициента изстного сопрот: кия^м обычно определяатся по эмперическн* <}оризяаи и таблиц/

а

Зарксимость кесгках сопротивлений от текнературы уч.чтвз по формуле й.Д. йльгвула: •

А

' где: fi=co!ist: ;

коэффициент сопротивления в автомодельной ойя определяемый по результата* опытов. После соответсгвуваих преобразэза«тй и упроаений подучив кснив дм определения давления топлива а любой точке ЛКЛ пе участка,

Ч * Ч ^ (//Л^У ^ Jtj

гдг: V^ - сечение и скорость толлага на входе в Я Згу/ " 'иоэмйциект ссврзтивдеякз 'ДНЯ от ТБ до

Рв ' - длктнше тс-глибя в ТБ

" дяина 5ЧОС"кв ЛНи:

• - - М "Г y-iM f .1 > 1 ч ^ И; -! ' 1 Г -'Vi**;.',]

■?х a ix тг-чп^пр^родй«.^ "к"

ОПЭ f U'WC X «MU.,,, j -гчкгч

Для расчртоп ДНД пракгическяе,.з}1ашп}и.1!|мсе1 да5Л8Няе..т.оппнва на входе ДН < f**). йналосично.выводится диродда „ для..* рпреяелени» давления в люоой точке „¡ШД .,т.0плкзней,^а/л«;тр4ли. вгррогр участка t от ilü до Т!!БЛ-<. ' J \ > Г n ' -

где: Р- дзрлснне топлива после ПН: t sä f»4 ' ^п>< ' се',пн!!с 11 скорость гтопл»в^. на, выходе из Hi!; £ - К0 5-?фицие!'т" сРпроУвУл'ения llliil от flu до ТНВД;

Z арг - пы&з^иод £Щ>$Г>К вчасткз, jyjfi;

Р, • и Г,., - давление. пдш^.ц.гтр.уцо1фраодатв сочении "х" второго jVacrj'a.,. ,,.,,„,,,.„.. .. ' Для практическдх . р.асчето'б^ цаио'ольизд." интерес представляют расчета h» по ^орууле :«,'р„,, -^дЦ^Унид jonjinVa, перед ТИЭД по

формуле i8). W.- С-'.....

При состазлекип алгоритма расчета'njjoue'cca подачи" топпноа ст ТБ до ТНВД било принято, совместное'рейе'^ие'уравнений поз-

волаыцее получить давление'"« расход^ таплива^на' входе 3 j]!Bfl. Приведенный в работа анализ'влияния" давления тсЯлйва"на"входе'а;ТНВД на равномерность и производительность .последнего'/показал." что уненызение давления тспл'иза перед ТНВД-'йиае р'птйнаЪногЬ'!приводят к дненьаенис подачи тс'и/фл" Й.ииМ^Чри" '/

Зчитаьая. 'по расчёт с«дгтпа У ufrjaimx с '¿¿iuiuuiOM топлипа, лсступазцего в ТНЬД, дояаеа дз^ршне. что асе топливо,„поданное ПЯ.вспрнскпваетг.я через дорсунки Ь цилйндр'и' дизеляjследовательно, на .заданном ренине прл'лз'водитейьиость' ПН соответствуем'часовому расходу топлива.Зто позв-няет свести процедуру расчета /1НД к семи опноашш этапам: * ' "'' " : >-• ■ - •

1.- Определяем производительность ПН'.подайУего', топливо к 'ТНВД:

где: Gr - часовой расход' топлива'• ' '" " ::ч

St ' плотность" топлива. * '"'-'."■

для первого гага расчета' Еабнрэеи'б.,исходный ¿зсход топлива. «зятай из. ьнезней скоростной характеристики дизеляп '

7 Г

Наиболее интересны для расчетного исследования два ре« номинальна кивности и максимального крутящегося «омента. На ревимах (частота вравения вала ШД) получены эксперимрнтал зависимости прсиводлтельнссти íiH <СЯ„) от давления топлив гкоде I" заходе 1ря„ ) из насоса (хапактеристики ПН).

I. При данном расходе теплиеа Одарасчитнваен давление. на де в ПН (PtH ' Ф<.'Р*Уле к7>.

3. По характеристик1 ПН с попранной hi заданную вязкость лйьл определяем давление топлива после подначивающего насоса

где: Pílt - дазле.чиг на вход» р ПН;

Рпн - давление на вьхояе из ПН: - вязкость топлива. По Формуле (в). олисььзвцей потери давления на I! учас ЙКЛ. определяем давление нг входе в ТНЬД Ря .

5. По Експерякентадьной зависимости объемной подачи топл Фзреуккзкн (if- f(Pt> к величине J?. определяем уточнении» вглич часоиога расхода £т -Бт,г . при 6^ ;br<K/,pac4er гродолжаен: раэенеро говорит э тон.что дефицита топлива нет.и рас заканчиваем (аН-О).

6. Корректирде* 0##»ск. пункт i), используя уточнениув ве <:ину Сг.» постарее* расчеты го 2 - 6 пункта*. Расчете певторя ся дэ гоГледенид человы» /6Г -Gr /<«Sf. где лИт заданная погр Hoctb итерации.

7. По MrpywHffc характеристике определяв»: потери mow ¿ Н*. ?с?никаю«еЯ и результате недостаточной подачи

ЛИРJ р цилиндр» дизеля.

Результаты расчета пвтррв мощности ¿ НХ дизельного дэига st*o£>yta от степени засзренности Ф^ут я теыперз

геп^меа ^ ЛИЛ яр*9«:ея м г не. ¿.

Сопог-гй?л»:ир р*зульта»08 pei'ieta n«a»n»is вогюети визе/ рвгиьт^э**. в условиях эксплуатации. позволило

/б'.ь tKt>?i с« йдгв/етририт^яьмо* совпадение спита и расчета, vf-s, »:тр пг»» темперngpc таяли?a «иве

tux:JU«r J»?!-«'» плд^чг» мскмэсти мз»£Я. xcS^kho пр* ечсскои r; i II.¡7. - .-'•.-.

Т °

-¿5 -S2 -tf -/О -S o 7

Рис.2. Потери ыоццости на ноиинальнои региме дизеля автобуса ЛиПЗ-5256 от тенлературы топлива в /¡ИЛ при различной степени засоренности ФТОТ: I-1G0Z засоренность; 2-5QX засоренность; З-новый фильтрувций элакрнт ФТОТ.

Третья глава посвяцена исследовании ¡ШД топливной системы дизельного двигателя КаайЗ-?402 184 i2/!2) в. условиях эксплуатации автобусов ЛийЗ-5256 и /103-4202,Для их проведения разработано соответствующее католическое.обеспечение.Условия эксплуатации в г, Усть-Каменогорске.позволили исследовать работу ТС дизельного двигателя,при изменении тенпаоатуры окружадчега воздуха от +30°С до -33°С'. Наибольшее отрицательное воздействие на ТС оказывав? низкие температура вследствии того,что ТБ к ОГСТ находятся в холодной зоне окруаэшаего воздуха, и удалены на значительное расстояние от ШД, находящегося в теплой зоне моторного отсека.

На первой этапе исслгдовались причини падения косности дизельного двигателя и'была проведена оценка эффектности работы ТС. Для исследования.работы ТС проводилась подконтрольная эксплуатация 23 автобусов ЛиАЗ-5Н5С и /162-4202 с серийными агрегатами систем« питания. Были проведены следующие виды здисров:

- зааер объема води :i механических приносен в отстое, сливаемой мз ФГОТ при TD-2 (-11600 км)

- замер давления топлива из входе в ТНй/1:

- расход комплектов ФТ0Т при пробеге автобуса pt ТО-2 дг TG-2 (-11600 км).

Из втором этапе проводилась подконтрольная -жсплуатсц.чэ 24 зв-тобусоз с опитцыни и серийными агрегатами система питания.

В качестве опчтних агрегатов'(по предложения !13ДЯ /: учзгтсеь автора j Энли исследовэнн 1»ГЗТ с «шйньаенныи оЪъснпчк С00 г»1'5 дт 100 смJ и ФТОТ.&одеркизйрованный лугам перехода с параллельной на

последовательную фильтрации топлива. Опытная ЛНД отличалась такаг хомпоновкой. В "частности ФГОТ был перенесен с нижней части рамь автобуса в теплу« зону ноторного отсека.

Испытания наряду с серийными.,фильтрами ФГОТ уменьшенного объема и ч'ТОТ с последовательной Фильтрацией топлива позволили выявить преимущества и недостатки различных комбинаций агрегатов е

Критерием оценки работоспособности ТС выбрана величина, пробега автооуса (в км) на одном комплекте фильтрующих элементов"ФТОТ,

где: п - число израсходованных комплектов фильтрующих злемен-

прооег автобуса на I - комплекте. ! ; Для оценки степени разброса результатов измерения рассчитывалось среднее квадратичное отклонение 15. км) и коэффициент вари-ачии •

Для изучения влияния текпзратуры окрраваего - воздуха, н^, работу ЛНД проводилось термометрирование. ТС и моторного отсека е реальных условиях эксплуатации.Температура топлива замерялась дс и-после ФТОТ. в Тб, после ТНВД и ФТОТ. Замер температуры воздухе проворился в зоне ТНВД и ФТОТ. Проводилось такне измерение температуры окружаннего воздуха.

На первом этапе исследования' ТС автобусов выявлено,что средний объом слитого отстоя из ФГОТ на ТО-2 составил 72 см3 у ЛЙЗ-4202 и 49 си3 у ПиАЗ-5258. Зарегистрирован также повыиенный расход филирующих элементов ФТСТ у 75 X автобусов ЛйЗ-4202 и 69 ; автобусов ДийЗ-5256, при этом безотказность агрегатов ЛНД топливной сигтгмн не обеспечила пробег автобусов от ТО-2 до ТО-2.

На втором «тепе исследований проводилась подконтрольная эксплуатация автобусов с опытными и серийнкыи агрегатами ЛНД, которые моено разделить на 4 группы по компоновке ТС автобусов: ; группа - укомплектованная опытными ФГОТ и ФТОТ: 11 группа - укомплектованная опытными ФГОТ и серийными ФТОТ: Ш группа - ¡¡»мз серийные ФТОТ и ФГОТ: Н' грипп.» '•• мм?,1а серийный ФТСТ.ФЮТ бнл демонтирован по причин? ппзсс.са Р1?духа.

При тйм.ч; г луре онру»аг.ЕРГо зоздуха -25 С и ни»е у 50 У. авто-•м.»срв г*тмч• п с «а^врута пя причине замерзания топлива I

ТС

тов

ЛИД. По полученным результатам исследования пробега автобуса на одном комплекте фильтрующих элементов ФТОТ проведен анализ на ПВК "Электроника ЙС 0585". Средний пробег- X и величины 3 и и приведены в табл. 1.

Табл.1.

Группа ТС -.....- ■- ■ — ------------------------- Температурные условия

Зима Лето

X км S км 0 У. X км S км 0 У.

I л с. 3 4 5 6' 1

I 30794 8703 . 28,3 36125 : 58Б5 ль.г .

16683 13779 : 62.8 24758 3872 15.7

3 7062 .1961 27.8 10332 267? 25.9

4 5070 1924' 38 8415 2930. 34,8

Для определения значимости различий меяду исследованными четырьмя выборками был использован критерий Фишера на 5 У.. уровне значимости. •

Показано, что средний пробег автобусов до замена фильтрующих элементов с опытными ФГОТ и ФТОТ превквает 30000 км, сниаение пробега в зиинее вреня составило 15 У., в то se вреня для автобусов 11—IU групп такое сниаение составило 32 - 40 Т.. Применение ФГОТ уменьшенного объема UOO с/), располоаенного в теплой зоне моторного отсека, позволяет увеличить пробег до замени Фильтруп-щих элементов в 3,5-4 раза у И и III групп автобусов. Демонтая ФГОТ (IV группа автобусов) приводит к уменьшении пробега на 15 -- 302 по сравнения с III группой автобусов (серийные ФГОТ и ФТОТ) при большой нестабильности результатов (34У. - летом,78Z - зимой).

При проведении термоиетрирования ТС на автобусах регистрировали температуру топлива в различных точках ЛЯД при изменении температура окруяащего воздуха от +25 С до -33°С. Результата . термометрирован5!а серийной ТС дизеля КаийЗ-7402 на автобусо ЛиАЗ-■ 5256 приведены на рис. 3.

/ •, . II-" •' ■ '

t-'fh*1 ¡4 . • - ■ i • 1 -

На рисунке пунктирными линиями показано изменение теыперат! рц топлива при иаруаешш нормальной райоти ТС. В этик случа; дизель не развивает неооходичуа мощность. При этон теиперату| топлива ь Т6 не спускалась ниже -16сС' при -32°С окруяаацего во: духа. Конструктивное располонение сливного трубопровода над з£ борной сеткой Есасивавзего трубопровода в ТБ улучвает работ ТС автобусе ЛнАЗ-5256 при низких температурах воздуха по сравне

НИ!

Рис.3. Зависимость температуры*топлива и воздуха в моторной

отсеке от температуры окрувакиего воздуха Т7. где: I- теыпература топлива после ТКВД;

•' 2- температура слива топлива после ТНВД и ОТОТ;

3- температура топлива после ОТОТ:

4- температура топлива до .©ТОТ;

5- температура в ТБ;

6- температура воздуха в зоне ТНВД и ФТОТ.

Во всем интервале изменения температуры окрувавцего воздухе температура воздуха в зоне ТКВД и ФТОТ остается положительной,чте подтверндает целесообразность модернизации компоновки ЛНД путеь размещения *Г0Т в теплой зоне моторного отсека.-

Зкспернмектальние исследования выполнены под. научно-методический ру;:оваастЕэи и.т.н. профессора 2.0, Кульсеитова,

Б четвертой главе изложены результаты ст<?ндова исследований топливной системы.

Задачи стендовых испытаний, заключались:

1) в установлении количественна" связей некду показателям

топливоподачи и состоянием агрегатов ЛИД и преяде всего засоренностью фтот:

¿) в сравнительных испытаниях ТС дизеля КамАЗ-7402 (автобуса ЛийЗ-5с56) с опытными и серийными ФТОТ и ФГОТ.

Влияние перепада давления на ФТОТ. укомплектованном отработанными фильтрующими элементами.,на параметры ТС (неравномерность подачи топлива по секциям ТНВД^, среднюю цикловую подачу - Й„, коэффициент циркуляции топлива через ТН8Д - Кн ) определялось путей регистрации параметров ТС при частоте врацения кулачкового вала ТНВД ,500 и П00 мин с комплектами фильтруюаих элементов ФТОТ, имеюиими различную степень засоренности.

Определение степени засоренности элементов ФТОТ производи-: лось по перепаду давления топлива до и после элементов при расходе топлива ¿.5 л/мин .

.'На рис. 4. приведена зависимость средней цикловой подачи топлива ТНВД (А,) при различном перепаде топлива на ФТОТ. При 500 мин с увеличениеМдРфипроисходит постепенное уменьшение подачи топлива в цилиндры двигателя, достаточное для работы дизеля на малой газе, При работе ТС на рениме номинальной мощности <п= 1100 мин"'. 0^80 мм3) увеличение перепада АР^т выве М8 т 0.22 НПа приводит к резкому падению 0«, вследствии чего дизель не развивает полной модности.

Зависимость неравномерности подачи топлива ¿н по секциям ТНВД от перепада давления на ФТОТ приведена на рис. 5. Видно, что значительное увеличение неравномерности <?„происходит при перепаде дРдог>0.14-0,18 НПа.что ведет к уменъаенив надежности и ресурса дизеля^ некоторомд дхудвенив. показателей топливной экономичности я токсичности отработанных газов. -

Боямое влияние на стабилизацив температурного ревина ТНВД и работоспособность ТС при низких температурах оказывает циркуляция топлива (Кц) от ТНВД к ТБ. На рис. б представлен? зависимость Кч от^д,которая, несмотря на большой разброс значений, представляет почти линейную зависимость.

Как видно из рис.б коэффициент циркуляции К„=1,5И.9.полученный лри4£г},02*0,04 МПа. соответствует работе с ыалозосорен-яыми фильтрувиими элементами ФТОТ. Группа элементов ФТОТ с большим перепадом^ВДПбгО.ЗИПа обеспечивает ливь !М.2.Такая циркуляция свидетельствует о наступавшем дефиците топлива, подаваемого к ТНВД; и недостаточна для стабилизации температурного реви-

Рис.4, Зависимость средней цикловой' Рис,5. Зависимость неразло-подачи топлива ТЙВД от h. Р- мерности подачи топ-

- перепада давлений на ОТО! дивг du 'А по секци-

ям ТНВД от перепада давления дР на ФТОТ

А

на ТйВД. Зменьиение Катанке способствует снижению подогрева топлива в баке..

Засоренность фильтров, повшаениг гидравлического сопротивления ЛНД при низких температурах я другие факторы, способствующие отрицательному влиянии ЛНД на процесс вспрыска, моано■зарегистрировать, измеряя или рассчитывая i например, по методике приведенной во второй глазе) давление на входе в ТНВД.Зависимость' dit от давления топлива на-входе в ТНЕД.для ТС автобуса Лип3-5236* показана на рис, 7. из которого видно, что при Рп =0,04 МПа и ниже происходит резкое увеличении ¿fl .¿следствии дефицита поступавшего топлива, оеразоваяня газовик каверн в топливе.

На зтом se рисунке приведена зависимость объемного . расхода топлива через форсунки ttT от Рп . Видно, что при уменьшении Р „ низе 0,05 .4Па начинается заметное гашение Üf, а следовательно, к мощности, развиваемой дизален.

Для сравнительной оценки -влияния серийного. ФГОТ и ФТОТ с уменьвенкнн объемоц на работу ТС били проведена испытания, заклз-чавшеся-в сравненш:'производительности ilji с серийными и-опытными ФГОТ. При этом били выбрани три комплекта' фильрукщих элементов ФТОТ малой, средней и сильной степени засоренности, которые последовательно монтировались в ФГОТ. установленный в.полноразмернув ТС автобуса ЛиЙЗ-5256. Результаты представлены на рис.8.

Несмотря на большой разброс значений, видно,- что заметное увеличение производительности ПН с опытным ФГОТ то сравнению с

.'' H -

\\ '1

¿„/о

50

40 31

и, 10

о.ец т !>д 4г сгг Рис. б. Зависимость коэффициента циркуляции топлива К от перепада давления топлива на ФТОТ при 1100 мин

Йт

/1411

та

\ Цоспц?

ЦОЗИцн'

"Нкв

•иг

ом ЦРЗ РЛ 0,1)3 Рр ИНа Рис.?.Зависимость неравномерности подачи <5„ и расхода топлива через Форсунки 0+ от давления Рп на входе о ТНВД

серийнын) наблюдается при Оольвей частоте врадення валика ТНВД.' Предполагаемой причиной деелячения производительности ПН является иеньвий объеи топлива мездд ГЗ и ПН, а такаэ отсутствие воздуоно-го колпака, характерного для серийного ФГОТ. Это подтверждается исследованиями, проведенннии ЯЗДЙ с серийным ОГОТ, изготовлен'йык из прозрачной пластнассы.

Рас.д. Влияние конструкции ФГОТ на производительность ПН от частоты вращения кулачкового вала ТНВД

п МЦн

Определение условной пропускной способности фильтрувцих эле-иентов ФТОТ (засоренности), после снятия их с дизеля позволяет оценить такяе степень использования фильтров и пробег автобуса на одной комплекте элементов. Перепад давления на Ф'ГОТ замерялся на специально собранней установке при условии поддерживания постоя-ного расхода топлива (.2.5 л/»ин>. Объекты испытаний Онли разбиты нз две групп«:

1) фильтрате .элеяентя,• отрайогагаи» з ДНД с огтатм^ии *ЬГ0Т

й>

и фтот: .

2) фильтрующие элементы, отработавшие в ЛНД с серийными филь трами и демонтированные из ФТОТ при 'ГО-2 или в результате падения мощности дизеля. По результатам экспериментальных данных построены гистограммы: по оси обцисс отловен перепад давления топлива на ФТОТ. а по оси ординат - количество комплектов фильтрующих элементов ФТОТ, имеющих данный перепад давления. (Рис.9.)

а)

H

i

1)7 ê 5 A 5 S. 4

щ o,iz ye o.z 4 ff.ttfi?

№

N

9,m oit m р,г i>2m aP

• M1Î4

Рис.9. Гистограммы распределения перепадов давления топлива . . î, Р фтят "з фильтрующих элементах ФТОТ, отработавших на

автобусах ЛиАЗ-5256 На рисунке 9"б" - гистограима ТС с серийными ФГОТ и ФТОТ, и; которой видно, что 82 У. фильтрующих элементов.демонтированы npi перепаде давления от С.04 НПа до 0,16 НПа. Из гистограммы для Tl с • опытными ФГОТ и ФТОТ (рис.9"а") видно, что 81 % фильтруюци: элементов демонтирован при перепаде давления'от 0,16 до*0,28 НПа Все автобусы заправлялись на одной АЗС и топливо, заправляемое : ТБ,имело в среднем одинаковую" степень загрязненности. Зависиност перепада давления на отработавшем фильтрувцем элзменте от коли чества топлива, прошедкего через ФТОТ, вырамается уравнением:

(10)

гдв! С. - объем отфильтрованного топлива, и ." Так как количество израсходованного топлива в первом прибли кении соответствует пройденному авгобусом расстоянию (£),то зави скмссть расстояния.пройденного автобусом на идноы комплекте ФТОТ (км) от ¿Р. моает быть представлена ,в следувщем виде:

E=a+btP

По полученным результатам проведен линейный регоессивный анализ на ПВК "Электроника НС 0582". Получены линейные уравнения для серийной и опытной ТС: - для серийной £=2474,8+50892лР,

- для опытной £=3208,3+142092лР. Адекватность уравнений проверена по критерии Фияера:

- для серийной ТС Р1 =2,55 и ^„«=4,71

- для'опнтной ТС Р* =3.14 и ? рам. =3.81 Согласно критерии Фивера линейные уравнения адекватно описывают данные, поскольку: ?рас1, >?г, нэ 5 7. уровне погрешности.'

вывода

1. Разработанная методика гидродинамического расчета ЛНД топливной системы дизеля позволяет рассчитывать влияние температуры топлива, засоренности фильтров, протяженности магистралей и других факторов на изменение мощности;яа основных рабочих режимах дизеля и даег возмоаность оценить работоспособность ТС, отличающихся конструкцией и компоновкой агрегатов ЛНД. в вироком диапазоне температур топлива.

2. Проведенные расчетно-экспериментальные исследования особенностей топлизоподачи в ЛНД от топливного бака до ТКВД показали, что на эффективность работы ТС ноеко воздействовать компоновкой и конструкцией ФГОТ и ФТОТ. В частности, применение ФГОТ с объемом, уменьиенным до 100см3, и размещенного в теплой зоне моторного отсека автобуса ЛийЗ-5256, позволило облегчить обслуяива-ние и контроль ТС, уменьвить объем топлива от ПН до Тб, что привело к более стабильной работе ТНВД и увеличении ресурса аильтру-' юцих элементов ФТОТ.

3. Предложенный метод экспериментальной оценки качества работы ЛНД по величкие пробега автобуса на одном комплекте фильтру-сщих элементов ФТОТ делает возмовныч количественно оценить влияние конструкции фильтров, других агрегатов ЛНД и их компоновки на работу ТС дизеля.

4. Показано, что увеличение перепада давления топлива на ФТОТ выше 0,02 МПа вследствие загрязненности фипьтрувлих элеьен-тое.приводит к уменьшения цикловой подачи топлива, росту неравномерности топливоподачи по секциям ТНВД, уменьсенкв коэффициента циркуляции, что отрицательно влияет-на мосность, экономичность и 'экологические показатели дизеля. Аналогично? воздействие" нг. процесс. гоплисе.тсдачи могрт бкгь вызвано и другими факторами 1напри-

мер возрастание вязкости^при снимении температуры топлива), узе-личлзаючини сопротивление ЛНД и, следовательно, снижение давления па входе с ТНЬЛ.

5. Показано, что использование модернизированного варианта ЛИД топливной системы, включающей ФТОТ с последовательной фильтрацией топлива и ФГОТ уменьшенного ооъема, размещенный в теплой зоне моторного отсека, позволяет ооеспечить повышение ресурса фильтрующих элементов, увеличив прооег автооуса на одном комплекте ФТОТ в 2,5-3 раза, и перейти на сезонное обслуяивание ТС дизеля КамАЗ-7402. Таким поразом модернизироганный вариант ЛЬ'Д ТС обеспечивает улучиение мощностных и экономических показателей автобусного дизеля ИаыйЗ. а такве его оезстказности и других показателей его надешности.

6. Проведенное термометрирование ТС автобус« ЛийЗ-5256 позволило уточнить представление о температурном режиме раооты агрегатов. Во всей исследованном интервале изменения, температуры окрувавчего воздуха (от +25°С' до :-ЗЗвС) температура воздуха в моторном-отсеке оставалась половительной, стабилизируя тепловой ре-«им работы топливных агрегатов. Так, температура топлива, сливаемого через обратный клапан ТНВД. изменялась от +64°С до +43вС'. а температура топлива на входе во ФТОТ не уменьвалась ниве +?°С, не оказывая таким сораэоа заметных, влияний на снивение ресурса филь-труюзих элементов. Слив топлива в топливный бак после ТНБД и че-реэ клапан, установленный перед ФТОТ, обеспечивает значительный подогрев топлива .в районе топливоприекного устройства топливного бака. Так, при температуре воздуха -32V температура топлива з баке составила -16°С.

7. На предварительную очистку топлива в баке существенно влияет наличие отстойника для сбора воды и механических примесей. Так, у 75 У. автобусов ЛАЗ-4Я02, укомплектованных серийной ТС и баками без отстойников, зарегистрирован повыиенный расход филь-трувиих элекентов ФТСТ, в то время как ц автобусов ЛийЗ-5256 с . аналогичной ТС...но с баком, имевшим отстойник, повышенный расход фильтруюцих элементов ФТОТ наблюдался у 69 X автобусов.

Основные полокения диссертации опубликованы в следующих работах: :•' '

,/.' 1. Кульсеитов 6,0.. Ниргородский С.И. Влияние состояния топливной систекы низкого давления на работоспособность ,; дизельных двигателей.; Тезисы докладов'второй научно-технической конференций-й.пма-йтинскогс автомобильно-дорошного института "Проблемы совер- .

венствований и моделирования дорокнай техники и технологических процессов строительства автонобилышх дорог н автотранспорта "Ол-иа-Ата, 1992. - С.87-89.

• 2. Миргородский С.Й.. Хамзин Н.С. Пути повышения надежности топливной система дизельного двигателя автобуса. Тезисы докладов и доклады ¿9 научно-технической конференции НКСДИ. "Проблемы научно-технического прогресса в разнитии региона и отраслей народного хозяйства в условия*перестройки" - Нсть-Каменогорск. 1983, -С. 24-29. • '

3. Миргородский С.К., Кульсеитов S.O. Анализ результатов исследования температурных реяимов в системе топливоподачи дизелей. Тезисы докладов УКСДИ. "Проблемы научно-технического прогресса в развитии региона и отраслей народного хозяйства". -Усть-Каменогорск, 1992 -С. 12-13,

4. Ниргородский С.И. Метод оценки качества работы топливной системы низкого давления по пробегу автобуса на одном конплекте фнльтруяеих элементов сильтра ■ тонкой очистки топлива. 34 научно-техническая конференция. - УКСДИ. 1994, -С. 18.

с