Введение к работе
Актуальность проблемы. Большинство выпускаемых в мире бензиновых двигателей оснащается системами впрыска топлива с электронным управлением. Их применение позволяет удовлетворительно решить задачу повышения точности дозирования топлива, но не исключает необходимости дальнейшего улучшения качества смесеобразования. В большей степени недостаточное качество приготовления смеси проявляется при центральном впрыске топлива (ЦВТ). В этом случае различие в составах смеси по цилиндрам может достигать 20...35 % при одновременном активном образовании топливной пленки (ТП) на стенках впускного трубопровода (ВТ), ухудшающей показатели двигателя на переходных режимах и способствующей неравномерному распределению топлива. Однако несмотря на указанные недостатки системы ЦВТ продолжают широко использоваться благодаря простоте конструкции, более высокой надежности и меньшей стоимости по сравнению с системами распределенного впрыска топлива.
Улучшение качества смесеобразования позволит полнее использовать потенциал систем ЦВТ и в конечном итоге должно привести к снижению расхода топлива и выброса вредных веществ.
Наиболее полно проблема повышения качества смесеобразования в системах ЦВТ может быть решена при пленочном испарении топлива в условиях интенсивного вихревого движения воздуха. В этом направлении проведено большое число исследований, однако продолжает оставаться актуальной проблема создания компактных пленочно-испарительных систем с эксплуатационными характеристиками, приемлемыми для автомобильных двигателей, работающих в условиях смены нагрузочных и скоростных режимов.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является определение возможностей улучшения качества смесеобразования в системах ЦВТ за счет использования пленочного испарения топлива и вихревого движения воздуха.
Задачи исследования:
выявить особенности пленочного испарения топлива в условиях вихревого движения воздуха;
разработать метод экспериментального исследования испарения топлива с горячей поверхности при наличии воздушного потока;
исследовать влияние на испарение топлива различных факторов (температуры поверхности испарителя, скорости воздушного потока, давления впрыска и др.);
провести сравнительное исследование качества смесеобразования с различными системами подачи топлива;
— разработать рекомендации по созданию компактных пленочно-
вихревых систем ЦВТ для автомобильных двигателей.
Методы и объекты исследования. Теоретическое исследование особенностей испарения топлива в пленочно-аихревой системе (ПВС) ЦВТ выполнено на математической модели образования и испарения топливной пленки з закрученном воздушном потоке.
Закономерности испарения топлива с горячей поверхности исследовались экспериментальным путем на безмоторной установке с использованием разработанного на основе принципа термоанемометра нового ічетода определения времени испарения цикловой дозы топлива.
Сравнительное исследование качества смесеобразования с различными системами топливоподачи проведено на двигателе МеМЗ-245 с карбюратором, прямоточной и вихревой системами ЦВТ путем определения неравномерности распределения топлива по цилиндрам, отбора топливной пленки из впускного трубопровода, измерения температуры смеси во впускных каналах.
Научная новизна:
-
Разработана математическая модель для определения условий образования и протяженности топливной пленки на испарителе при впрыске топлива на горячую поверхность.
-
Получены экспериментальные данные о времени испарения топлива с горячей поверхности при движении воздуха в зависимости от различных факторов (температуры поверхности испарителя, скорости воздушного потока, величины цикловой подачи, давления впрыска и др.).
-
Методом планирования многофакторного эксперимента получена зависимость, связывающая время испарения топлива с величиной цикловой подачи, температурой поверхности испарителя и скоростью воздушного потока.
-
Определена неравномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя, оснащенного разработанной ПВС ЦВТ. Показаны возможности улучшения качества смесеобразования и параметров двигателя при ее использовании.
Практическая ценность. Разработаны:
метод экспериментального исследования испарения топлива с горячей поверхности при наличии воздушного потока;
пленкоотборник оригинальной конструкции, оказывающий незначительное воздействие на газодинамические процессы во впускном тракте;
рекомендации для проектирования ПВС ЦВТ.
Практическая реализация. Результаты исследования переданы АО "МЗАТЭ-2" и применяются в разработках перспективных систем впрыска топлива.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на научно-технических конференциях ВлГУ 1995/96 гг., на VI Международном научно-практическом семинаре "Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС" (г. Владимир, 1997 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Общий объем работы — 222 страницы, в том числе 115 страниц основного текста, 7 таблиц и 104 иллюстрации. Список литературы содержит 111 наименований.
Основные положения, представляемые на защиту.
-
Метод.экспериментального исследования испарения топлива с горячей поверхности.
-
Результаты экспериментов по определению:
времени испарения цикловой дозы топлива в зависимости от различных факторов;
неравномерности распределения топлива по цилиндрам и структуры смеси во впускном трубопроводе двигателя с различными системами топли-воподачи.
3) Определение резервов улучшения показателей бензинового двига
теля с разработанной ПВС ЦВТ.