CC BY
3УДК 621.431 Нгуен Зуй Тхань, Фунг Ба Дай, Фан Ван Тхонг
Нгуен Зуй Тхань
канд. техн. наук, преподаватель кафедры строительных машин Инженерно-технический колледж (г. Ханой, Вьетнам)
Фунг Ба Дай
магистр, преподаватель кафедры строительных машин Инженерно-технический колледж (г. Ханой, Вьетнам)
Фан Ван Тхонг
магистр, заведующий кафедрой строительных машин Инженерно-технический колледж (г. Ханой, Вьетнам)
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ОПЕРАТИВНОСТИ
ЗАПУСКА ТРАДИЦИОННЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАСОСА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДКАЧКИ
Аннотация: в статье исследуются проблемы, возникающие из-за появления воздуха в системе питания дизельного двигателя, и предлагается способ повышения оперативности запуска традиционных дизельных двигателей на основе использования устройства электрического насоса предварительной подкачки.
Ключевые слова: воздух, дизельный двигатель, электрический насос предварительной подкачки, запуск двигателя.
По данным Министерства транспорта Социалистической Республики Вьетнам, доля эксплуатирующихся транспортных средств, оснащенных
традиционными дизельными двигателями, все еще довольно велика и составляет приблизительно 22-25% от общего парка [1]. Эффективная работа дизельных двигателей зависит от многих факторов, включая правильное функционирование системы питания. Один из ключевых аспектов эксплуатации и обслуживания дизельного двигателя - это поддержание чистоты и свободы от воздуха в системе питания. Воздух в системе питания дизельного двигателя может привести к ряду серьезных проблем, влияющих на его производительность, эффективность и надежность. Например:
- снижение производительности. Появление воздуха в системе питания дизельного двигателя может привести к нарушению правильного смешения топлива и воздуха в камере сгорания. Это может вызвать неполное сгорание топлива и снижение мощности двигателя.
- повышенный износ компонентов. Наличие воздуха в системе питания может вызвать повышенный износ ключевых компонентов, таких как форсунки и насосы. Воздушные пузырьки в топливе могут создавать неравномерную нагрузку на эти элементы, что приводит к их износу и ухудшению производительности.
- повреждение форсунок. Воздушные пузырьки в топливе могут вызвать повреждение форсунок. Это происходит из-за того, что воздух, поступающий в форсунки, создает нестабильные условия для сжигания топлива. Это может привести к перегреву и повреждению форсунок, что требует их замены и дополнительных затрат на обслуживание.
- неустойчивая работа двигателя. При наличии воздуха в системе питания дизельного двигателя могут возникать проблемы с его стабильностью работы. Неустойчивая подача топлива может вызывать прерывистый ход двигателя, рывки при ускорении и даже его полную остановку.
- трудности с запуском двигателя. Воздушные пузырьки могут привести к неправильной подаче топлива в цилиндры, что затрудняет запуск двигателя. Кроме того, воздух в системе питания может снизить давление топлива, что также может привести к проблемам с запуском.
Появление воздуха в системе питания может иметь различные причины [2]. Одним из способов удаления воздуха из системы питания дизельного двигателя является использование ручного топливоподкачивающего насоса [3, 4]. Работа способа осуществляется следующим образом (рис.1): немного отверните пробку удаления воздуха из головки топливного насоса высокого давления (ТНВД) 13, быстро и интенсивно нажимайте кнопку ручной прокачки топлива 3 до тех пор, пока не пойдет топливо без пузырьков воздуха, затем туго затяните пробку для удаления воздуха 3.
1
11
- Магистраль нефильтрованного ниш ого дав линия
- Магистраль фильтрованного низкого давления
Магистраль высокого давления : Магистраль обратного слива
Рис. 1. Схема системы питания дизельного двигателя.
1 - топливный бак, 2 - топливопровод низкого давления от топливного бака к топливоподкачивающему насосу, 3 - топливоподкачивающий насос, 4 - топливопровод низкого давления от топливоподкачивающего насоса к топливному фильтру, 5 - топливный фильтр, 6 - топливопровод низкого давления от топливного фильтра к ТНВД, 7 - ТНВД, 8 -секция ТНВД, 9 - топливопровод высокого давления от секции ТНВД к форсунке, 10 -
форсунка, 11 - дренажный топливопровод от форсунки к топливному баку, 12 - дренажный топливопровод от ТНВД к топливному баку, 13 - пробка удаления воздуха из головки топливного насоса.
В ходе таких операций могут возникнуть несколько недостатков и проблем:
- неполное удаление воздуха. Ручные насосы могут не всегда эффективно удалять воздух из системы питания. Это может привести к тому, что даже после нескольких попыток воздух все еще будет присутствовать в топливных линиях, что может вызвать проблемы при запуске двигателя или привести к его неправильной работе.
- риск заливания топливом. При использовании ручного насоса есть риск заливания топливом воздушных фильтров или других компонентов системы питания. Это может привести к засорению фильтров или даже повреждению инжекторов и других частей двигателя.
- негативное воздействие на компоненты системы питания. Повторное применение ручного насоса для удаления воздуха может оказать негативное воздействие на компоненты системы питания. В частности, это может повлечь за собой износ уплотнительных колец, уплотнений и других частей.
- неудовлетворительная производительность. В некоторых случаях использование ручного насоса может быть неэффективным, особенно если проблема с воздухом в системе питания вызвана серьезным дефектом или поломкой.
В целом, использование ручных топливоподкачивающих насосов для удаления воздуха из системы питания дизельного двигателя может быть полезным во временных ситуациях, но следует помнить о потенциальных недостатках и рисках, связанных с этим процессом.
Для реализации решения по автоматическому удалению воздуха из системы подачи дизельного топлива производится замена ручного топливоподкачивающего насоса на электрический насос 15. Электрический
насос 15 управляется электронным блоком управления (ЭБУ) 17. Установка дренажного топливопровода 22 от пробки удаления воздуха 13 к топливному баку 1. Эта магистраль обратного слива управляется электромагнитным клапаном 21. Схема размещения показана на рисунке 2.
Рис. 1. Схема системы питания дизельного двигателя, оснащенного устройством электрического насоса предварительной подкачки.
1 - топливный бак, 2 - топливопровод низкого давления от топливного бака к топливоподкачивающему насосу, 3 - топливоподкачивающий насос, 4 - топливопровод низкого давления от топливоподкачивающего насоса к топливному фильтру, 5 - топливный фильтр, 6 - топливопровод низкого давления от топливного фильтра к ТНВД, 7 - ТНВД, 8 -секция ТНВД, 9 - топливопровод высокого давления от секции ТНВД к форсунке, 10 -
форсунка, 11 - дренажный топливопровод от форсунки к топливному баку, 12 - дренажный топливопровод от ТНВД к топливному баку, 13 - пробка удаления воздуха из головки топливного насоса, 14 - топливопровод низкого давления от топливного бака к электрическому насосу, 15 - электрический насос, 16 - топливопровод низкого давления от электрического насоса к топливному фильтру, 17 - электронный блок управления (ЭБУ), 18 -аккумулятор, 19 - генератор, 20 - выключатель приборов и стартера, 21 - электромагнитный клапан, 22 - дренажный топливопровод от пробки удаления воздуха к топливному баку.
Схема работы системы питания дизельного двигателя, оснащенного устройством электрического насоса предварительной подкачки показана на рис. 2. При повороте ключа выключателя приборов и стартера 20 в положение I. Электрический насос 15 начинает работу, а дренажный топливопровод 22 открывается. Этот насос забирает топливо из топливного бака 1, подается к фильтру 5, затем проходит через ТНВД 7 и дренажный топливопровод 22 в топливный бак 1. Примерно через 10-15 секунд, электрический насос 15 будет служить для заполнения топливом системы питания и удаления воздуха из системы. Поверните ключ выключателя приборов и стартера 20 в положение II, чтобы запустить двигатель, после начала работы двигателя немедленно отпустите ключ в положение III. При этом электронный блок управления (ЭБУ) 17 отключает электрический насос 15 и закрывает дренажный топливопровод 22 через электромагнитный клапан 21.
В качестве сравнения эффективности использования системы питания дизельного двигателя, оснащенного устройством электрического насоса предварительной подкачки c традиционной системой приведены стендовые испытания (рис.3). Все устройства на стенде установлены по схеме на рисунке 2.
Рис. 3. Общий вид стенда системы питания дизельного двигателя, оснащенного устройством электрического насоса предварительной подкачки.
1 - топливный бак, 2 - топливопровод низкого давления от топливного бака к топливоподкачивающему насосу, 3 - топливоподкачивающий насос, 4 - топливопровод низкого давления от топливоподкачивающего насоса к топливному фильтру, 5 - топливный фильтр, 6 - топливопровод низкого давления от топливного фильтра к ТНВД, 7 - ТНВД, 8 -секция ТНВД, 9 - топливопровод высокого давления от секции ТНВД к форсунке, 10 -форсунка, 11 - дренажный топливопровод от форсунки к топливному баку, 12 - дренажный топливопровод от ТНВД к топливному баку, 13 - пробка удаления воздуха из головки топливного насоса, 14 - топливопровод низкого давления от топливного бака к электрическому насосу, 15 - электрический насос, 16 - топливопровод низкого давления от электрического насоса к топливному фильтру, 17 - электронный блок управления (ЭБУ), 18 -аккумулятор, 19 - генератор, 20 - выключатель приборов и стартера, 21 - электромагнитный клапан, 22 - дренажный топливопровод от пробки удаления воздуха к топливному баку, 23 -электродвигатель приводит ТНВД, 24 - мерные цилиндры.
Цель эксперимента - проверить зависимость времени начала впрыска топлива от количества воздуха, поступающего в систему питания дизельного двигателя, также зависимость количества топлива от времени впрыска топлива между двумя системами.
В первом эксперименте было введено различное количество воздуха в систему. Затем наблюдалось время запуска двигателя. Результаты показывают (рис. 4), что запуск двигателя при использовании электрического насоса предварительной подкачки происходит быстро и мало зависит от количества воздуха в системе питания. Однако для системы, использующей традиционный ручной насос, двигатель не запускается, когда количество воздуха превышает 30 мл.
100
90
80 /
Е 70 «
*
Б 60 3
20 10 0
О 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Время начала впрыска топлива, сек.
—•-система, использующая электрический насос предварительной подкачки система, использующая традиционный ручной насос
Рис. 4. Зависимость времени начала впрыска топлива от количества воздуха, поступающего в систему питания дизельного двигателя.
В втором эксперименте было проведено сравнение объема топлива, распыляемого в зависимости от времени распыления при проникновении в
систему питания 20 мл воздуха. Результаты показаны (рис. 5), что для системы, использующей электрический насос предварительной подкачки, после начального времени объем распыляемого топлива стабилизируется, в то время как для системы, использующей традиционный ручной насос, объем распыляемого топлива очень низкий, практически отсутствует.
Рис. 5. Зависимость количества топлива от времени впрыска топлива.
Таким образом, результаты исследования показывают, что при использовании электрического насоса предварительной подкачки обеспечивается более эффективное удаление воздуха и заполнение топливом в традиционной системе питания дизельного топлива по сравнению с использованием ручного насоса, что делает запуск двигателя более легким и быстрым.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Статистика количества дизельных двигателей во Вьетнаме в 2023 году, официальный сайт [Электронный ресурс]. URL: https://changing_transport.org/wpcontent/uploads/2023_March_ReportFuelEconomy _VN.pdf (дата обращения: 07.04.2024);
2. Системы питания дизельных двигателей. Часть 2: Топливные насосы высокого давления: учебное пособие / В.В. Краснокутский, М.А. Русанов, И.П. Трояновская. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017. - 61 с;
3. Системы питания дизельных двигателей. Часть 1: Назначение и конструкция: учебное пособие / В.В. Краснокутский, М.А. Русанов, И.П. Трояновская. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017. - 72 с;
4. Диагностика и техническое обслуживание машин : лабораторный практикум. В 6 ч. Ч. 2 / Т. А. Непарко [и др.]. - Минск : БГАТУ, 2011. - 92 с
Nguyen Duy Thanh, Phung Ba Dai, Phan Van Thong
Nguyen Duy Thanh
Technical Engineering College (Ha Noi, Viet Nam)
Phung Ba Dai
Technical Engineering College (Ha Noi, Viet Nam)
Phan Van Thong
Technical Engineering College (Ha Noi, Viet Nam)
METHOD FOR IMPROVING STARTING OF TRADITIONAL DIESEL ENGINES ON USE ELECTRIC FUEL PUMP DEVICES
Abstract: this paper studies the problems caused by the presence of air in diesel engine power systems and proposes a method to improve the starting efficiency of traditional diesel engines by using an electric fuel pump.
Keywords: air, diesel engine, electric fuel pump, engine starting.
