К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ДИЗЕЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.43.031

Юльбердин Р.Р.

Аспирант 1-го года обучения кафедры теплоэнергетики и физики Башкирский государственный аграрный университет

(Россия, г. УФА)

Якупова А.А.

Магистрант 2-го года обучения кафедры автомобилей

и машино-тракторных комплексов Башкирский государственный аграрный университет

(Россия, г. УФА)

Валиев А.Ф.

Магистрант 1 -го года обучения кафедры автомобилей

и машино-тракторных комплексов Башкирский государственный аграрный университет

(Россия, г. УФА)

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ДИЗЕЛЕЙ

Аннотация: в данной статье рассмотрен предлагаемый нами способ повышения точности регулировки насосов высокого давления дизелей.

Ключевые слова: насос высокого давления, стенд регулировочный, подача цикловая, противодавление впрыску, устройство противодавления.

Введение. Регулирование насосов высокого давления (НВД) автотракторных

дизелей производятся на специальных стендах в соответствии с ГОСТ 10578-95.

Недостатком современных регулировочных стендов является тот факт, что регулировка

НВД производится при впрыске топлива в среду с атмосферным давлением, тогда как в

430

реальных условиях, в цилиндр с высокими возрастающими давлением в процессе впрыска и температурой газов (рисунок 1). Из-за этого при работе НВД на дизеле, параметры топливоподачи существенно изменяются от отрегулированных на стенде [1].

Индикаторная диаграмма наглядно характеризует процесс сгорания топлива в цилиндре дизеля, показывающая изменение давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала. Индикаторная диаграмма зависит от многих факторов,

в частности от конструктивных параметров, режима его работы и т.д.[2,3].

Материалы и методы

исследования. Исследования

проводились на двухцилиндровом четырехтактном дизеле 2Ч10,5/12 по общепринятым методикам [4].

Результаты исследования.

Повышению качества регулировки НВД способствует модернизация

существующих регулировочных стендов применением предложенных нами устройство противодавления впрыску (УП) [5,6,7,8]. Особенностью УП является создание условий при впрыске топлива, аналогичных давлению газов в цилиндре

Рисунок 1 Индикаторная диаграмма двигателя 2Ч10,5/12: 1-2 - период

задержки воспламенения; 2-3 - фаза

^ ~ , , дизеля. С увеличением противодавления

быстрого горения; 3-4 - фаза медленного г

горения; 4 и далее - догорание на линии расширения; ф - опережение впрыска; у -период задержки самовоспламенения; т -продолжительность впрыска

среды в процессе впрыска топлива возрастают давления в топливопроводах высокого давления и остаточное давление в них после окончания впрыска, при этом

искажается закон топливоподачи,

влияющий на неравномерность топливоподачи и опережение впрыска. Из-за этого

существенно возрастает удельный расход топлива и снижается эффективный КПД.

431

Наиболее приблизить условия регулировки к таковым на двигателе можно, если учитывать и температуру газов внутри цилиндра в процессе впрыска[7,8]. Давление и температура взаимосвязанные между собой термодинамические параметры, объединенные уравнением Клайпейрона-Менделеева [9]

ри=ЯоТ , (1)

где р- давление;

и- молярный объём; Я0- газовая постоянная; Т - температура.

Пусть р1- давление газов в цилиндре к моменту начала впрыска топлива (т.1 на

рисунке 1), а р2- максимальное давление в процессе впрыска (т.2), а Тр и Т^ _

соответственно начальная и максимальная температура при этих давлениях. В процессе адиабатного сжатия газов давление возрастает и возрастает температура смеси топлива. В связи с этим можно допустить, что в момент впрыска топлива произведение давления на температуру остается постоянным т.е. рТ=свт1. Об этом свидетельствуют так же экспериментальные кривые рисунка 1. Пусть

рТ=а. (2)

Перемножив составляющие уравнения (1) на р следует

р 2и = Я0 РТ. (3)

С учётом уравнения (3) и (2) можно записать

р_ К я

Удельная работа сжатия в этом случае примет вид

Т .2 _ Т .2 _

-1 =|Р• dv = • |и"0'5 • = 2д/^ • а Л '. (4)

Т.1 Т.1

Обозначив 2^1 Я0 • а как константу работы аь с учётом уравнении при заданных

начальных условиях Р\ и Тр можно написать

аь = 2^/Я0 ■ Р ■ ТР1 . (5)

Тогда удельная работа сжатия примет вид

-1 = 2

V

Т .2 г— г—

К0 ■ Р2 ■ ТР2 'и\Т1= Чи2 -л\ ; (6)

2 д/ Я0 • а ТТ.2 ТТ.2

I = --\

"Т0^" \ = 2■ Р\ = 2■ (Р) ■ \ -Р \) = 2^о ■ (Т2 -Тх). (7)

В действительности формула (7) схожа с широко известной формулой работы адиабатного сжатия. Сравнив уравнения можно сделать вывод, что процесс сжатия (при впрыске топлива) на участки 1-2 проходит с показателем адиабаты 1,5.

В связи с тем, что впрыск происходит в промежутке 1-2, работа, совершаемая в процессе сжатия в дизеле, будет равна работе пружины плунжера в УП (создавающая противодавление).

Жесткость пружины Е связана с работой процесса сжатия выражением

77 1 ^ К

Е =-А ' (8)

р ■ А

где К- постоянная пружины плунжера;

А- площадь сечения плунжера. Так, к примеру, для дизеля 2Ч10,5/12 необходимая жесткость пружины плунжера составит 17,23 Н/мм, при диаметре его 4 мм.

Испытания на дизеле 2410,5/12 показали, что при регулировке его НВД с использованием УП, снизился его удельный расход топлива почти на 3%. Это объясняется тем, что с использованием УП при регулировке ТА снизилась неравномерность топливоподачи.

Вывод. Из проведенных исследований следует, что при использовании регулировочного стенда укомплектованного УП, приближающего условия регулировки к таковым на дизеле, существенно повышается точность регулирования НВД и, в результате, существенно улучшается экономичность работы дизеля.

Библиографический список

1. Баширов, Р.М. Автотракторные двигатели: конструкция, основы теории и расчета. - Москва: Лань, 2017. - 335 с.

2. Инсафуддинов, С.З. Совершенствование методики оценки неравно-мерности подачи топливных систем тракторных дизелей: дис. канд. техн. наук. - Оренбург, 2005. - 152 с.

3. Сафин Ф.Р. Совершенствование методики и средств регулирования топливной аппаратуры автотракторных дизелей: дис. канд. техн. наук. - Оренбург, 2015. - 145 с.

4. ГОСТ Р 52517-2005 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Стандартные исходные условия, объявление мощности, расхода топлива и смазочного масла. Методы испытаний. - Москва: Изд-во стандартов, 2005. -33 с.

5. Стенд для испытания и регулировки дизельной топливной аппаратуры [Текст]: патент на изобретение №2429373 РФ: МПК F02M 65/00. / P.M. Баширов, С.З. Инсафуддинов, Ф.Р. Сафин, Л.Н. Костенко // Открытия. Изобретения, 2011. - Бюл. № 26.

6. Сафин, Ф.Р. Электронный блок для стенда регулировки форсунок дизелей с учетом противодавления [Текст] / Ф.Р. Сафин, С.З. Инсафуддинов // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Научное обеспечение инновационного развития АПК». Ч.1. - Санкт-Петербург-Пушкин: Санкт-Петербургский ГАУ, 2014. -С. 419-422.

7. Сафин, Ф.Р. Регулирование топливной аппаратуры на стендах с впрыском в среду с противодавлением как фактор повышения экономичности работы дизелей [Текст] / Ф.Р. Сафин, П.А. Иофинов // Материалы Международной научно-практической конференции «Наука молодых -инновационному развитию АПК» Уфа, БГАУ, 2016.-C.329-335.

8.Сафин, Ф.Р. Модернизация регулировочных стендов топливной аппаратуры автотракторных дизелей введением противодавления впрыску топлива[Текст] / Ф.Р. Сафин, Э.М. Гайсин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (39). С. 94-100.

9. Инсафуддинов, С.З. Теплотехника. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. - 130 с