Дизельный двигатель ЗМЗ-617 жидкостного охлаждения с разработкой системы топливоподачи
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
лений впрыскивания подтверждена исследованиями фирмы ВКМ (США). По данным этой фирмы, при увеличении давления впрыскивания с 50 до 100 МПа эффективность рабочего процесса быстроходного дизеля повышается на 30%, а при дальнейшем повышении этого давления до 150 МПа эффективность рабочего процесса возрастает только на 2%, а затем начинает ухудшаться. При этом значительно возрастают затраты энергии на привод аппаратуры и растут утечки топлива, что ограничивает целесообразное повышение давления впрыскивания уровнем 100-150 МПа.
Из этого следует, что упомянутые давления впрыскивания обеспечиваются и топливной аппаратурой с традиционными ТНВД, и системами топливоподачи аккумуляторного типа. Еще более высокие давления впрыскивания характерны для систем топливоподачи с насос-форсунками, которые фирмой R. Bosch выпускаются в ограниченном количестве. Применение таких неразделенных систем топливоподачи может быть рекомендовано в дизелях с увеличенным рабочим объемом, в которых целесообразный уровень максимальных давлений впрыскивания достигает 150-160 МПа и более.
Как отмечено выше, увеличение давления впрыскивания топлива оказывает противоположное влияние на эмиссию наиболее значимых токсичных компонентов ОГ - твердых частиц (ТЧ) и оксидов азота N0. В Рейнско-Вестфальском ВТУЗ (г. Ахен) исследовался дизель размерности S/D=13,8/12,7, с неразделенной КС и объемным смесеобразованием. Дизель был поочередно оборудован рядным ТНВД типа РР39 фирмы R.Bosch с подвижной отсечной втулкой, регулирующей УОВТ, и насос-форсункой фирмы Lucas. ТНВД обеспечивал максимальные давления впрыскивания до 140 МПа, а насос-форсунка - до 200 МПа. Приведенные характеристики получены путем изменения угла опережения впрыскивания. Исследования показали, что повышение давления впрыскивания и соответствующее уменьшение его продолжительности приводят к уменьшению выбросов ТЧ, но и к одновременному увеличению выбросов NOХ. При переходе с рядного ТНВД на насос-форсунку продолжительность впрыскивания уменьшилась с 36 до 32 п.к.в., выбросы ТЧ снизилась в 3-6 раз, а выбросы NOХ возросли 2-3 раза. Поэтому при выборе типа аппаратуры необходимо учитывать возможность компромисса между эмиссиями этих двух токсичных компонентов ОГ. Преимущества и недостатки различных типов ТПА исследовались фирмой Nissan Disel Со. (Япония) на четырехцилиндровом V-образном дизеле размерности 15/15 (рабочий объем Vh= 2,64 дм3, степень сжатия - 17,3, тороидальная КС). Исследуемый дизель поочередно был оборудован рядным ТНВД, насос-форсунками и аккумуляторной системой типа Common Rail. Рядный ТНВД и система Common Rail исследовались с распылителями, имеющими семь распыливающих отверстий диаметром с dр=0,21 мм, а насос-форсунки - с семиструйным распылителем с dр=0,19 мм. Зависимость давлений впрыскивания от скоростного режима работы дизеля, представленная на плакате, свидетельствует о возможности обеспечения постоянства максимального давления впрыскивания на уровне рф тах=120 МПа при использовании системы Common Rail. Системы топливоподачи с рядным ТНВД и с насос-форсунками имеют характеристики давлений впрыскивания с рф тах=160 МПа на номинальном режиме (при п=2200 мин'1) и с Pф mах=75-90 МПа на режиме с n=1000 мин'1. Таким образом, все три исследуемые системы топливоподачи обеспечивают упомянутый выше требуемый уровень максимальных давлений впрыскивания (100-150 МПа). Возможность обеспечения постоянства рф тах при использовании системы Common Rail является в большей степени теоретической, поскольку на практике давление в аккумуляторе этой системы изменяется в широких пределах: от 50 МПа на режимах с малыми частотой вращения и нагрузкой до 135-140 МПа на номинальном режиме.
Представленные экспериментальные данные по исследуемому дизелю также не позволяют выявить значительных преимуществ той или иной системы топливоподачи. Так, эмиссии оксидов азота при использовании трех рассматриваемых систем топливоподачи являются сопоставимыми. Дымность ОГ Кх в зоне наибольших выбросов сажи для систем с рядным ТНВД и системой Common Rail примерно одинакова. Снижение дымности ОГ и улучшение экономичности дизеля, оснащенного насос-форсунками, сравнительно невелико и, по-видимому, достигнуто за счет уменьшения диаметра сопловых каналов распылителя (с dр =0,21 мм до dр =0,19 мм). При использовании рядного ТНВД и системы Common Rail разница удельных эффективных расходов топлива не превышает 4 г/(кВт-ч).
Еще одним требованием, предъявляемым к системам топливоподачи дизелей, является возможность оптимизации характеристик топливоподачи на различных режимах работы. Поэтому большинство современных систем топливоподачи оборудуются электронными регуляторами топливоподачи. Несмотря на очевидные преимущества электронных систем управления топливоподачей, продолжается выпуск и эксплуатация механических и гидромеханических регуляторов, а также электромеханических САУ, включающих электронный и дублирующий его механический регуляторы. Как отмечено выше, применение таких регуляторов обусловлено их высокой надежностью, простотой обслуживания в эксплуатации и, как правило, их меньшей стоимостью.
Анализ преимуществ и недостатков различной ТПА с точки зрения возможностей управления процессом топливоподачи проведен фирмой Caterpillar (США). Системы топливоподачи различных типов оценивались по следующим критериям: по возможности независимого от режима работы дизеля и других факторов управления законом подачи топлива, началом впрыскивания, его давлением, а также по возможности управления минимальной ЦПТ. При этом использов