CC BY
47
УДК 631.3.004
UDC 631.3.004
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЭНЕРГОНАСЫЩЕНИЯ ТОПЛИВА НА ДИЗЕЛЕ Д-243
Кайкацишвили Георгий Зурабович инженер
Симдянкин Аркадий Анатольевич д.т.н., профессор
Бышов Николай Владимирович д.т.н., профессор
Борычев Сергей Николаевич д. т.н., профессор
Успенский Иван Алексеевич д. т.н., профессор
Юхин Иван Александрович к. т. н.
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, Рязань, Россия
В статье проанализированы результаты замеров давления газов в камере сгорания и давления топлива на входе форсунки дизеля Д-243 при частоте обработки (акустической и электромагнитной) топлива 17 кГц
Ключевые слова: ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ, КАМЕРА СГОРАНИЯ, ТОПЛИВО, ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА, ЦИЛИНДР, ЧАСТОТА ОБРАБОТКИ
RESULTS OF EXPERIMENTAL STUDIES OF THE DEVICE FOR ENERGY SATURATION OF A FUEL ON DIESEL D-243
Kaikatsishvili Georgy Zurabovich engineer
Simdyankin Arkady Anatolievich Dr.Sci.Tech., professor
Byshov Nikolai Vladimirovich Dr.Sci.Tech., professor
Borychev Sergei Nikolaevich Dr.Sci.Tech., professor
Uspensky Ivan Alekseevich Dr.Sci.Tech., professor
Yukhin Ivan Aleksandrovich Cand.Tech.Sci
Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, Ryazan, Russia
In the article we have analyzed the results of measurements of pressure of gases in the combustion chamber and the fuel pressure at the inlet injector diesel D-243 at a processing frequency (acoustic and electromagnetic) fuel 17 kHz
Keywords: PRESSURE OF GASES, COMBUSTION CHAMBER, FUEL, OIL BURNER, CYLINDER, PROCESSING FREQUENCY
Согласно проведенному математическому моделированию [1] и результатам натурного моделирования конструкций и предварительных испытаний [2,3] было проведено исследование предлагаемого устройства для энергонасыщения топлива [4] с использованием динамометрической машины КБ-56/4, оборудованной штатными контрольно-измерительными приборами (рис.1).
При снятии нагрузочной характеристики дизеля Д-243, оборудованного устройством для энергонасыщения топлива, было зарегистрировано увеличение нагрузки на тормозе стенда при включении устройства (рис.1). Ниже приведены результаты замеров давления газов в
камере сгорания и топлива на входе форсунки третьего цилиндра при частоте обработки топлива 17 кГц. Замеры проводились через равные промежутки нагрузки при ее увеличении от нуля до максимально возможных значений.
В таблицах 1 и 2 представлены экспериментальные данные замеров нагрузки на тормозе P; времени расхода навески топлива Ат; объемной величины навески топлива АV; массовой величины навески топлива АG; давления масла в главной масляной магистрали Pмaслa; температуры охлаждающей жидкости tож; температуры воздуха на входе в воздухоочиститель фильтра t еоздуха; манометрических давлений на входе и выходе из сопла расходомера воздуха H1, H2. А также и соответствующие им расчетные значения часового расхода топлива GT, эффективной мощности Ые и удельного эффективного расхода топлива ge.
а б
а - устройство отключено; б - устройство включено Рисунок 1 - Увеличение нагрузки на тормозе стенда при
включении устройства для энергонасыщения топлива:
Таблица 1 - Экспериментальные и расчетные показатели при отключенном устройстве для энергонасыщения топлива (топливо не обработано)
Экспериментальные показатели Расчётные показатели
п, мин-1 2 и И РМ о <3 л 2 > < г о < , 2 3 и Рн И О О Й о сЗ X его со о О Сй К ся Я /г И £ н РР И и £ ge, г/кВтч
2200 26,5 20,21 100 83 5 90 31 103 114 14,785 59,918 246,751
2200 21,2 26,49 100 83 5 90 32 104 116 11,280 47,934 235,317
2200 15,9 33,44 100 83 4,9 90 34 106 117 8,935 35,951 248,546
2200 10,6 43,36 100 83 4,8 90 34 108 118 6,891 23,967 287,525
2200 5,3 62,85 100 83 4,1 90 34 109 121 4,754 11,984 396,725
2200 0 82,93 100 83 4,1 90 33 109 121 3,603 0,000
Таблица 2 - Экспериментальные и расчетные показатели при включенном
устройстве для энергонасыщения топлива (топливо обработано)
Экспериментальные показатели Расчётные показатели
1- н к 2 сГ 2 и И РМ о <3 л 2 > < г о < § 2 3 и Рн И О О 5? о сЗ X со о О Сй К ся Я сг /г И & н В И и £ ge, г/кВтч
2200 26,6 20,4 100 83 5 90 31 103 114 14,647 60,144 243,534
2200 21,4 28,43 100 83 5 90 33 104 115 10,510 48,386 217,210
2200 16,5 33,1 100 83 4,9 90 34 107 117 9,027 37,307 241,968
2200 11,2 43,48 100 83 4,8 90 34 108 118 6,872 25,324 271,371
2200 5,8 62,2 100 83 4,1 90 34 109 121 4,804 13,114 366,313
2200 0 84,37 100 83 4,1 90 33 109 121 3,542 0,000
На рис.2-3 приведены диаграммы давления газов для
необработанного (кривая 1) и обработанного топлива (кривая 2) при нагрузках на тормозе стенда Рнеобр = 26,5 кГ ■ м и Pобр = 26,6 кГ ■ м,
соответственно. На рис.4-5 - диаграммы давления топлива (обозначения те же).
Рисунок 2
Диаграммы давления газов
(Рнеабр. = 26,5 кГ •м; Кбр. = 26,6 кГ •м)
Рисунок 3
Диаграммы давления газов
(Рнеобр. = 26,5 кГ • м; Pоб = 26,6 кГ • м ) для одного цикла
1 2 У —\
\|
Н г1 Н г1 Н гі гі гігіННгігігіН ^^^НИННННННН гІгІгНгІгНгІН
,нгдт^гюрх(і)сгіог\т^гіл^(х)ілотнг\^-іпіпгхсоонг\т^гіпг^сосл
нгіиигіинимм[\ммм(\гді»іттттгпттт
Рисунок 4 - Диаграммы давления топлива
(рнеобр. = 26,5 кГ •м; ^бр. = 26,6 кГ •м)
а
і
э /
/ \
..
п
123456789 10111213141516171819202122232425 262728293031
Рисунок 5 - Диаграммы давления топлива
(Рне0бр. = 26,5 кГ • м; Pобp = 26,6 кГ • м ) для одного цикла
На рис.6-7 приведены диаграммы давления газов для необработанного (кривая 1) и обработанного топлива (кривая 2) при нагрузках на тормозе стенда Рнеобр.= 21,2 кГ • м и P0бp = 21,4 кГ • м,
соответственно. На рис.8 - диаграммы давления топлива (обозначения те же).
(Рнеобр. = 21,2 кГ •м; Кбр. = 21,4 кГ •м)
1
2-ой такт > 1 \ 1
/ \ 1
/ 2 / \ |
3-й тает \ |
\
1 3 5 7 9 1113 15 17 19 21 23 25 27 29 3133 35 37 39 4143 45 47 49 51 53 55 57 59 6163
Рисунок 7 - Диаграммы давления газов
( Рнеобр. = 21,2 кГ • м; Poб, = 21,4 кГ • м ) за один цикл
1 2
ч
гН гН гм т 481 1 601 1 721 1 ш 5 В 01 С 12011 1321 1 1441 1 1561 1 1683- 1 1801 1921 2041 2161 2283. 2401 2521 1 2641 1 2761 1 2880. 1 3001 1 Н гі И г N и» сс н N т п т т гг 36011 37211 ЧГ ю СО О) т т
Рисунок 8 - Диаграммы давления топлива
(Рнеобр. = 21,2 кГ •м; Робр. = 21,4 кГ •м)
На рис.9 приведены диаграммы давления газов для необработанного и обработанного топлива при нагрузках на тормозе стенда Рнеобр = 15,9 кГ • м и Робр = 16,5 кГ• м, соответственно. На рис.10 -
диаграммы давления топлива (обозначения те же).
-3
Рисунок 9 - Диаграммы давления газов
(Рнеобр. =15,9 кГ •м; Робр. =16,5 кГ •м)
Рисунок 10 -
(рНеобр. =15,9 кГ •м; Робр. =16,5 кГ •м)
Диаграммы давления топлива
На рис.11 приведены диаграммы давления газов для необработанного и обработанного топлива при нагрузках на тормозе стенда Рнеоб„= 10,6 кГ • м и Роб = 11,2 кГ• м, соответственно. На рис.12 -
диаграммы давления топлива (обозначения те же).
Рисунок
(рнеобР. =10,6 кГ •м; робР. =11,2 кГ •м)
Диаграммы
давления
газов
1 2
нттшюоитйгчюонттгчтогччгтгчтоич-шг'.йнм^шгч
нпгпч-1лг'00тонгм^1лшгч(ва1нгдтз-тш(]0а1онг>1т1лшгч(]0<х1
нннннннннгчгчгчгдпп^рлпг'ичготгпптп
Рисунок 12 - Диаграммы давления топлива
(Рнеобр. =10,6 кГ •м; Робр. =11,2 кГ •м)
На рис.13 приведены диаграммы давления газов для необработанного и обработанного топлива при нагрузках на тормозе стенда Рнеобр = 5,3 кГ • м и Робр = 5,8 кГ • м, соответственно. На рис.14 -
диаграммы давления топлива (обозначения те же).
(Рнеобр. =5,3 кГ •м; Робр. =5,8 кГ •м)
(Р.
1 2
4 ' \
118 235 352 469 5 36 703 82 О 937 1054 1171 1233 14 05 1522 16 39 1756 1373 1990 2107 2224 2341 2458 2575 2692 2809 2926 3043 3160 3277 3394 3511 3628 3 745 3862 3979
Рисунок
= 5,3 кГ ■ м; Р„,
Диаграммы давления топлива
14 -
необр.- 5^- -; Робр.^ 5,8 КГ ■ М )
На рис.15 приведены диаграммы давления газов для необработанного и обработанного топлива при нагрузках на тормозе
стенда Р
необр.
= Робр. = 0
кГ ■ м, соответственно. На рис.16 - диаграммы
давления топлива (обозначения те же).
2,890625 2,96875
0
-1
-2
4
3
2
1
Рисунок 15 - Диаграммы давления газов (Рнеобр = Робр = 0 кГ ■ м) http://ej.kubagro.ru/2014/06/pdf/106.pdf
1 2
V /
—1
наш .■тип і “ V
II II 1 VIII
Н001лг^о1^тогч^нс01лг^сп^тогчч-н001пг^с71^тогчд-н001лг^сл
нт1лю00о™т1лгч00огмт1лг"ст1огмз-1лгч(погч^югч<т)нг\<э-шгх
НГМГП^тГчООСПОННЧ-тЮГчООСПНПППЧ-ткОООСПОНМт^ЮГчООСП
нннннннннгмпгмгмгмгчгчгчттттттттпп
Рисунок 16 - Диаграммы давления газов (РнеоР = Робр = 0 кГ ■ м)
Кроме того, для анализа необходимо построить зависимости изменения часового расхода топлива ОТ, эффективной мощности Ие,
удельного эффективного расхода топлива gе и эффективного
коэффициента полезного действия т)е и среднего давления газов в камере
сгорания Рсгр0ов от нагрузки на тормозе барабана Р (рис.17-21,
соответственно).
От, кг/ч топливо не обработано
\ /
V \\ 0 топливо обработано
\
нагрузка снижается —>
Рисунок 17 - Изменение часового расхода топлива ОТ от нагрузки на тормозе барабана Р
Рисунок 18. Изменение эффективной мощности Ые от нагрузки на тормозе барабана Р
Рисунок 19 - Изменение удельного эффективного расхода топлива gе от нагрузки на тормозе барабана Р
л*
ОД 4 Б
0.135
0Д25
0Д1Б
0,105
0,095
0,085
0,075
топливо обработано
> / Ч
/ . \ \ ч
X \ ч
\\ IV
1 ОПЛИБО НЄ 0 5работано„ \ у\
\\ \\
\\
нагрузка снижается —>
Рисунок 20 - Изменение эффективного коэффициента полезного действия ц от нагрузки на тормозе барабана Р
Рисунок 21 - Изменение среднего давления газов в камере сгорания РСРед от нагрузки на тормозе барабана Р (тонкие прямые линии -линии тренда)
Выводы по анализу нагрузочной характеристики.
1. Анализ распределения давлений в камере сгорания показал следующее:
падение давления в конце 2-го такта при использовании обработанного топлива (устройство включено) меньше, чем для топлива, не прошедшего обработку электромагнитной и акустической волнами, -т.е. теплообмен испаряющегося топлива с газами камеры сгорания происходит быстрее, вероятно, вследствие того, что капли испаряющегося обработанного топлива меньше по размеру;
при средних нагрузках на тормозе стенда (7.. .20 кГ ■ м), наиболее характерных для работы двигателя Д-243 в условиях эксплуатации трактора, максимальное давление в камере сгорания дизеля при использовании обработанного топлива больше, чем для топлива необработанного (максимальное отклонение 16,22% при 60%-ной загрузке двигателя, рис.21) - т.е. при обработке топлива повышается
эффективность процесса горения.
2. Анализ распределения нагрузки на тормозе стенда (табл.1, 2) показывает, что при прочих равных условиях она больше для обработанного топлива, при этом максимальное увеличение нагрузки (9,43%) наблюдается при 20%-ном нагружении.
3. Анализ изменения часового расхода топлива ОТ от нагрузки на тормозе барабана Р (табл.1,2 и рис.17) показывает, что максимальный эффект для обработанного топлива проявляется при 80%-ной загрузке двигателя, и составляет 7,32%.
4. Анализ изменение эффективной мощности Ые от нагрузки на
тормозе барабана Р (табл.1,2 и рис.18) показывает, что максимальный эффект для обработанного топлива наблюдается при 20%-ной загрузке двигателя и составляет 9,43%.
5. Эффективный коэффициент полезного действия Г/е во всем диапазоне изменения нагрузки на тормозе барабана Р (рис.20) выше для обработанного топлива, при этом максимальное отклонение составляет 8,78 % при 20%-ной загрузке двигателя.
6. Значения удельного эффективного расхода топлива g е во всем
диапазоне изменения нагрузки на тормозе барабана Р (рис.19) ниже для обработанного топлива с максимальным отклонением 8,34% при 80%-ной загрузке двигателя.
7. Анализ графиков изменения удельного эффективного расхода топлива gе и эффективного коэффициента полезного действия ге для обработанного и необработанного топлива позволяет уточнить эти зависимости - в случае использования обработанного топлива расчетные формулы будут выглядеть следующим образом:
g обраб = 950^ вместо g0eбраб = 1000^-; (1)
*е N *е N 47
е е
обб 3790 обб 3600
Г = ^---------ч вместо гО = ^----------ч. (2)
(Ни • ge ) (Ни • ge )
Список литературы
1. Кайкацишвили Г.З. Моделирование процесса испарения капли топлива в камере сгорания дизеля / наука в центральной России, №4, 2013. - С.54-63
2. Симдянкин, А. А. Устройство для энергонасыщения топлива. - / А. А. Симдянкин, Симдянкина Е.Е., Кайкацишвили Г.З. - Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - №3. - С. 6-8
3. Симдянкин, А.А. Стендовые испытания дизеля, укомплектованного устройством для энергонасыщения топлива / А. А. Симдянкин, Кайкацишвили Г. З. - Тракторы и сельхоз-машины. - 2013. - №10. - С.26-28
4. Симдянкин, А.А. Конструктивное исполнение устройства для энергонасыщения топлива / А. А. Симдянкин, Кайкацишвили Г.З. - Нива Поволжья. - 2012. - №1. - С.87-91
References
1. Kajkacishvili G.Z. Modelirovanie processa isparenija kapli topliva v kamere sgoranija dizelja / nauka v central'noj Rossii, №4, 2013. - S. 54-63
2. Simdjankin, A.A. Ustrojstvo dlja jenergonasyshhenija topliva. - / A.A. Simdjankin, Simdjankina E.E., Kajkacishvili G.Z. - Traktory i sel'hozmashiny. - 2012. - №3. - S. 6-8
3. Simdjankin, A.A. Stendovye ispytanija dizelja, ukomplektovannogo ustrojstvom dlja jenergonasyshhenija topliva / A.A. Simdjankin, Kajkacishvili G.Z. - Traktory i sel'hozmashiny. - 2013. - №10. - S.26-28
4. Simdjankin, A.A. Konstruktivnoe ispolnenie ustrojstva dlja jenergonasyshhenija topliva / A.A. Simdjankin, Kajkacishvili G.Z. - Niva Povolzh'ja. - 2012. - №1. - S.87-91
