CC BY
18
УДК 621.436.001.63.4
СИСТЕМА ДВУХФАЗНОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ МАЛОРАЗМЕРНОГО ВЫСОКООБОРОТНОГО ДВУХЦИЛИНДРОВОГО ДИЗЕЛЯ
П. Вальехо, С.В. Гусаков
Кафедра комбинированных ДВС Российского университета дружбы народов Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В статье приводится описание принципа действия и характеристики системы двухфазной топливоподачи двухцилиндрового дизеля, использующей импульс отсечки в полости низкого давления.
Малоразмерные дизели находят широкое применение в качестве привода средств малой механизации, в том числе и при проведении дорожно-строительных работ. Так, например, в настоящее время подготовлен технический проект по оборудованию малогабаритного катка для укладки асфальта ДУ-54 (производства "Стройдормаш"), двухцилиндровым дизелем 24 8,2/8,5.
Малогабаритные катки для укладки асфальта применяются в подавляющем большинстве случаев в городских условиях, поэтому к нам предъявляют повышенные требования по выбросам вредных веществ и сажи с отработавшими газами, а также по уровню виброакусти-ческого излучения.
Одним из способов улучшения экологических показателей в высокооборотных дизелей с непосредственным впрыскиванием, а также улучшение их динамических, энергетических и экономических параметров, является применение двухфазного впрыскивания, состоящего из двух стадий подачи топлива - предварительной и основной.
Для подачи основной порции топлива в камеру сгорания используется штатная система топливоподачи: ход и диаметр плунжера - 6 мм; плунжерная пара - золотникового типа; нагнетательный клапан - грибкового типа; длина, наружный и внутренний диаметр трубопровода высокого давления - 400 мм, 7 мм, 3 мм, соответственно; форсунка - закрытого ( типа; начальное давление подъема иглы форсунки - 21 МПа.
Для подачи дополнительной порции топлива (ДТП) используется импульс давления, который образуется при отсечке топлива в штатной системе топливоподачи и распространяется по трубопроводу к дополнительной форсунке (ДФ). Развивая способ подачи дополнительной порции топлива в малоразмерный одноцилиндровый высокооборотный дизель [1], авторы разработали по аналогичному принципу действия новую систему для перспективного двухцилиндрового рядного дизеля 24 8,2/8,5 схема которой приведена на рис. 1.
Система работает следующим образом. При отсечке топлива в секции А образуется импульс, который можно увеличить или уменьшить за счет изменения пропускной способности жиклера (ПСЖ), установленного в полости низкого давления в секции Л. Импульс отсечки перемещается по трубопроводу дополнительной порции топлива 8 через тройник с ( обратным клапаном 13 к основной форсунке (ОФ) секции Б, преодолевает затяжку пружины этой форсунки, игла распылителя открывается, и таким образом осуществляется впрыскивание дополнительной порции топлива в камеру сгорания 11 в конце такта впуска - в начале , такта сжатия в цилиндре Б.
Такой же эффект наблюдается при отсечке топлива в секции Б. Данный эффект используется для впрыскивания ДПТ в камеру сгорания 1 в конце такта впуска - в начале такта сжатия в цилиндре А. Для впрыскивания ДПТ в конце такта впуска - в начале такта сжатия необходимо увеличить длину трубопровода 4 так, чтобы осуществить запаздывание ее впрыскивания на два такта (360 градусов угла поворота коленчатого вала), иначе впрыскивание ДПТ будет осуществляться в конце такта рабочего хода - в начале такта выпуска.
Система двухфазной топливоподачи для двухцилиндрового дизеля с непосредственным впрыскиванием имеет ряд дополнительных преимуществ по сравнению с системой для одноцилиндрового двигателя. Основное преимущество заключается в том, что впрыскивание дополнительной порции топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания штат-
Вальехо П., Гусаков С.В. Система двухфазной .
33
ной форсункой, что улучшает экономические характеристики дизеля. Другим немаловажным преимуществом является исключение попадания топлива на стенки цилиндра, что возможно при подаче ДПТ во впускной трубопровод.
Для проверки работоспособности этой системы проводились работы по исследованию влияния пропускной способности жиклера и давления затяжки пружины дополнительной форсунки (в качестве ДФ использовали форсунку закрытого типа фирмы Перкинс, длина, наружный и внутренний диаметр дополнительного трубопровода высокого давления составляет 440 мм, 7 мм, 3 мм, соответственно) на ее цикловую подачу. Исследование проводилось для всего диапазона цикловых подач дизельного топлива, при постоянной частоте вращения кулачкового вала 1500 мин'1, разных пропускных способностях жиклера (20, 32, 58 см3/мин) и разных давлениях затяжки пружины ДФ (16; 13; 11; 10; 9; 8,5; 8.0 МПа).
Рис. 1. Система двухфазной топливоподачи для двухцилиндрового дизеля:
I,11 - камера сгорания; 2,(2 - форсунка; 3,13 - тройник с обратным клапаном; плунжер; 4,8 - трубопровод для дополнительной порции топлива; 5,14 - корпус формирователя импульса давления; 6,16 - жиклер; 7,7 7- наполнительный клапан; 9,19 - золотниковый кран;9 - 10,20 - тяга; 15,18-тройник отводящего топлива
Результаты испытаний, представленные на рис. 3, показывают, что по мере увеличения затяжки пружины ДФ уменьшается цикловая подача, а через ОФ цикловая подача не меняется. Так, при ПСЖ равной 58 см3/мин цикловая подача через ОФ равна 18 мм3 при п = 1500 мин'1, а при затяжке пружины ДФ на давление подъема иглы - 8,0; 8,5; 9,0; 10,0 и
II,0 МПа, ее цикловая подача будет равна 8,1; 7,5; 6,6; 4,0 и 1,3 мм3, соответственно. При затяжке пружины ДФ на давление подъема иглы 11,0 МПа, но с другой ПСЖ, равной 32 см3/мин, цикловая подача выросла в 9 раз и составила 11,7 мм3. При увеличении затяжки пружины ДФ на давление подъема иглы 2,0 МПа ее цикловая подача уменьшилась примерно в два раза и составила 5,7 мм3.
При затяжке пружины ДФ на давление подъема иглы 13,0 МПа и ПСЖ равном 20 см3/мин, цикловая подача выросла и составила 13,1 мм3, однако при увеличении затяжки пружины ДФ на давление подъема иглы 3,0 МПа цикловая подача уменьшилась примерно в два раза и составила 7,0 мм3.
Как видно из результатов испытаний, представленных на рис. 2, по мере уменьшения ПСЖ цикловая подача через ДФ увеличивается и может стать больше, чем цикловая подача через ОФ. Чтобы уменьшить подачу топлива на 70-80 % по сравнению с основной (при применении двухфазовой подачи топлива целесообразно подавать через ДФ 20-30 % [1] от номинальной подачи), необходимо увеличить затяжку пружины ДФ вплоть до уровня затяжки пружины ОФ.
Рис. 2. Влияние затяжки пружины дополнительной форсунки на цикловую подачу, при п=1500 мин'1 Д___________...___ Д ПСХ 20 см3/мин; □.....□ ПСХ 32 см3/мин; °_____°ПСХ 58 см3/мин.
Таким образом, данную конструкцию можно применить в двухцилиндровом однорядном двигателе с кривошипами, расположенными под углом 180°, также направленными в одну сторону (но впрыскивание дополнительной порции топлива осуществляется в камеру сгорания в конце такта выпуска - в начале такта впуска. Для осуществления впрыскивания ДПТ в эти периоды длина дополнительных трубопроводов 8 и 4 должна быть одинаковой).
ЛИТЕРАТУРА
1. Вальехо П., Гусаков С.В., Девянин С.Н. Результаты испытаний малоразмерного высокооборотного дизеля МД-6 на рапсовом масле //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001, №4. - С.42-44.
UDC 621.436.001.63.4
TWO-PHASE FUEL INJECTION SYSTEM OF HIGH SPEED SMALL SIZE TWO CYLINDER DIESEL
P. Vallejo, S.V. Gusakov
Departament of Internal Combustion Engines Russian Peoples’ Friendship University Miklukho-Maklaya St., 6, 117198 Moscow, Russia
Working principle and characteristics of two cylinder diesel two-phase fuel injection system, using cut-of impulse in low pressure space cavity is considered.
