Компенсатор цикловой подачи дизельного смесевого топлива Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

www.paradigma.science

УДК 621.43.03.001.4

Аверьянов А. С., Потапов И. А.

КОМПЕНСАТОР ЦИКЛОВОЙ ПОДАЧИ ДИЗЕЛЬНОГО _СМЕСЕВОГО ТОПЛИВА_

Аннотация. Приведены результаты экспериментальных исследований, целью которых являлась оценка влияния подогрева дизельного смесевого топлива на цикловую подачу и определение вязкостно-температурной характеристики топлива. По результатам исследований предложено устройство для компенсации цикловой подачи топлива.

Ключевые слова: компенсатор, топливный насос высокого давления, дизельное смесевое топливо, подогрев, вязкость, цикловая подача.

В настоящее время в дизелях автотракторной техники всё более широкое распространение получает применение в качестве моторного топлива дизельное смесевое топливо (ДСТ) [8], представляющее собой смесь минерального дизельного топлива (ДТ) и растительного масла (РМ). Одной из особенностей этого топлива является повышение его вязкости с увеличением концентрации РМ. Установлено, что слишком вязкое топливо будет поступать в камеру сгорания в недостаточном количестве и, что при повышении вязкости ДСТ, увеличивается нагрузка на элементы ТНВД. [1 ,2, 9-11] Для оценки влияния процентного состава ДСТ на цикловую подачу ТНВД нами проведены экспериментальные и теоретические исследования. Экспериментальные исследования проводились на безмоторной установке при отключённом регуляторе ТНВД, на различных оборотах кулачкового вала ТНВД, начиная с пусковых (200 мин-1) и заканчивая номинальными оборотами (1100 мин-1) с шагом 100 мин-1. Работа ТНВД происходила на минеральном ДТ марки Л-0,2-40 и ДСТ следующего состава: 10%РМ+90%Дт; 2 5 %РМ+75 %ДТ; 37%РМ+63%ДТ; 50%РМ+50%ДТ; 63%РМ+37%ДТ; 75%РМ+25%ДТ; 90%РМ+10%ДТ и 100% РМ. Перед началом испытаний ТНВД был отрегулирован на цикловую подачу (72±1,5 мм /цикл), соответствующую работе дизеля Д-243 на минеральном ДТ [3, 6]. Исследования проводились при постоянной температуре топлива 30°С, а также в условиях нагревания ДСТ в диапазоне температур от 30°С до 80°С. Подогрев топлива осуществлялся таким образом, чтобы вязкость нагреваемого ДСТ соответствовала вязкости минерального ДТ при температуре 30°С. [4, 5, 7] В результате проведённых исследований были получены данные, которые после обработки представлены в виде графиков.

www.paradigma.science

Рисунок 1. Скоростная характеристика ТНВД концентрации рапсового масла в ДСТ (температура 30°С)

при различной

Из рисунка 1 видно, что с повышением концентрации рапсового масла в ДСТ и частоты вращения кулачкового вала ТНВД при температуре 30°С происходит резкое снижение цикловой подачи топлива. Такое снижение цикловой подачи негативно сказывается на пуске двигателя и на его работе в целом, т. к. при этом снижается мощность и ухудшаются скоростные показатели.

72

Рисунок 2. Скоростная характеристика ТНВД при различной концентрации рапсового масла в ДСТ (при нагреве топлива от 30°С до 80°С)

www.paradigma.science

Из рисунка 2 видно, что при нагревании дизельных смесевых топлив до температур, при которых их вязкость соответствует вязкости ДТ при температуре 30°С, с повышением концентрации рапсового масла в ДСТ и частоты вращения кулачкового вала ТНВД также происходит снижение цикловой подачи топлива, но при этом не так резко как при температуре 30°С. Такая тенденция наблюдается во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД, вплоть до применения ДСТ с содержанием 50% РМ, нагретого до температуры 70°С. Дальнейшее повышение концентрации РМ в ДСТ и их подогрев до температуры 80°С не приводят к существенному увеличению цикловой подачи топлива по сравнению с подачей топлива при температуре 30°С.

Для решения проблемы снижения цикловой подачи при работе ТВНД на смесевых топливах было разработан и установлен компенсатор цикловой подачи дизельного смесевого топлива (патент РФ №122708) (рисунок 3).

Рисунок 3. Компенсатор цикловой подачи дизельного смесевого топлива

Компенсатор работает следующим образом. 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

www.paradigma.science

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.

, ММ'/ЦНК.:

69

68

\ 5

1 2 3

г 8 9

200

II

300

400

500

600

700

800

900

1000

МИН"

1100

юо°/.дт;

2 - 10%РМ:

3 25%Р.М:

-I -37%Р.М:

5 50%РМ:

6 (ЗНРМ

7 75-оРМ;

8 90».РМ

9 100%Р\1

Рисунок 4. Скоростная характеристика ТНВД при различной концентрации рапсового масла в ДСТ при нагреве топлива и с применением предлагаемого компенсатора

Результаты проведенных исследований показывают, что при снятии скоростной характеристики с температурой минерального ДТ 30°С и нагревании ДСТ до температуры, при которой его вязкость равна вязкости минерального ДТ ^=30°С) (рисунок 4), во всём диапазоне частот вращения кулачкового вала ТНВД с предлагаемым компенсатором цикловой подачи дизельного смесевого топлива, наблюдается выравнивание средней объёмной цикловой подачи ДСТ по сравнению с исследованиями без компенсатора (рисунок 3 и 4). Замедленное снижение цикловой подачи ТНВД при нагревании ДСТ (от 30°С до 80°С) обусловлены поддержанием вязкости различных его концентраций на одном уровне. При таких условиях появляется возможность применять в дизелях ДСТ с концентрацией до 67%РМ при температуре 80°С. Для использования ДСТ с более высоким содержанием РМ необходимо обеспечить, либо его нагрев до температуры 100°С и выше, либо применять разработанный компенсатор цикловой подачи дизельного смесевого топлива. Нагрев до температуры 100°С и выше фактически невозможно в полевых условиях

Електронно научно списание ^^ «Парадигма»

2019, №2 ИШШШ www.paradigma.science

ввиду больших теплопотерь и сопряжено с повышенным риском выхода из строя узлов и агрегатов топливной аппаратуры дизеля.

Таким образом, применение разработанного компенсатора цикловой подачи дизельного смесевого топлива наиболее целесообразна и выгодна. К примеру, при испытаниях на ДСТ с содержанием 90%РМ+10%ДТ на номинальной частоте вращения n=1100 мин-1, средняя объёмная цикловая подача топлива, при использовании компенсатора увеличивается до gu=71,3 мм /цикл, что соответствует допустимому значению. Из чего можно сделать вывод, что содержание рапсового масла 75% по объему и выше в ДСТ при его нагревании до температуры (t=80°C) и применении предлагаемого корректора цикловой подачи топлива представляется возможным и целесообразным.

Библиографический список

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

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

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

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

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

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

7. Насосы топливные дизелей. Общие технические условия [Текст]: ГОСТ 10578-95. - Взамен ГОСТ 10578-86; Введ. 1997-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 19 с.

8. Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения [Текст]: ГОСТ Р 52808-2007. - Введ. 2007-12-27. - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 25 с.

Електронно научно списание «Парадигма»

2019, №2 ; www.paradigma.science

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

10. Уханов, А.П. Исследование влияния дизельных смесевых топлив различной композиции на параметры топливоподачи дизеля [Текст] / А.П. Уханов, А.С. Аверьянов // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской НПК. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. - С. 135-136.

11. Уханов, А.П. Зависимость работы дизельной топливной аппаратуры от процентного состава смесевого топлива [Текст] / А.П. Уханов, А.С. Аверьянов // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской НПК. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 29-30.

Аверьянов Александр Сергеевич

к.т.н., доцент, Димитровградский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Россия, г. Димитровград Потапов Иван Андреевич

магистрант, Димитровградский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Россия, г. Димитровград