Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ публикаций по проблеме и постановка цели и задач исследования 12
1.1. Автотранспортный комплекс и вредное воздействие на окружающую среду 12
1.2. Закоксовывание распыливающих отверстий распылителей форсунок 22
1.3. Диагностирование технического состояния и техническое обслуживание двигателей и их топливной аппаратуры 33
Выводы по главе 1 36
ГЛАВА II. Теоретические основы разработки методов и средств раскоксовывания распылителей форсунок 38
II.1. Дымность отработавших газов — диагностический показатель, отражающий техническое состояние дизеля 38
II.2. Причины коксования распылителей 54
II.3. Методы защиты от коксования распылителей.. 86
II.4. Разработка методов и средств раскоксовывания распылителей 90
Выводы по главе II 114
ГЛАВА III. Основные методические положения проведения исследований 116
III.1. Метод диагностирования технического состояния дизеля 116
III.2. Экспериментальные установки, стенды, приборы, регистрирующая аппаратура 118
III.3. Погрешности основных измерений 123
III.4. Методы статистической обработки результатов измерений 124
III.5. Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя 126
III.6. Параметры и показатели объекта исследования 129
III.7. Методика проведения операций безразборного раскоксовывания распылителей 150
Выводы по главе III 163
ГЛАВА IV. Результаты исследований и обсуждение результатов 165
IV.1. Результаты исследования дымности ОГ дизеля автобуса, находящегося в эксплуатации, а также динамических качеств дизеля 165
IV.2. Результаты исследования дизеля 64 9,84/12,7 при работе на двух цилиндрах 175
IV.3. Исследование методов раскоксовывания распылителей 185
Выводы по главе IV. 188
Общие выводы по работе 191
Список литературы 193
- Закоксовывание распыливающих отверстий распылителей форсунок
- Разработка методов и средств раскоксовывания распылителей
- Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя
- Результаты исследования дизеля 64 9,84/12,7 при работе на двух цилиндрах
Введение к работе
Современные дизели автотракторного назначения достигли высокого уровня совершенства по показателям экономичности, экологического качества, надёжности, долговечности и т. д. Двигатели такого типа уже имеют эффективный к. п. д. на уровне 40 — 45%, суммарная токсичность их выбросов в 1,3 — 1,6 раз ниже токсичности бензиновых ДВС, их моторесурс превысил 30000 часов, В то же время в условиях эксплуатации к моменту капитального ремонта расход топлива возрастает на 20 — 25%, а токсичность и дымность выбросов повышается в 1,5 - 2^0 раза. Снижение этих показателей за счёт своевременного диагностирования технического состояния и качественного технического обслуживания и ремонта при минимальных увеличениях эксплуатационных затрат - актуальная проблема современности. Это связано с тем, что стоимость жидкого топлива составляет 25 - 30% всей стоимости эксплуатации, стоимости специальных методов и средств снижения токсичности и дымности превысили 25 - 35% от стоимости всего двигателя, а ежегодные компенсации ущерба здоровью людей под действием токсичности выбросов оцениваются в 7 миллиардов долларов США.
В Перу, как стране с жарким климатом, воздухом повышенной влажности, высокогорными условиями эксплуатации остро стоит проблема снижения дымности и токсичности дизелей, которыми оснащены большинство машин общественного транспорта, городского коммунального хозяйства, строительных и дорожных машин и т. д. В стране и преимущественно в крупных городах в эксплуатации находится до 300000 автомобилей с дизелями. В то же время до последнего времени в стране не существовало обязательного технического контроля и технического обслуживания ДВС. Отсутствовали нормы на токсичность и дымность выбросов, а значит и контроль этих показателей. С введением
этих норм в 1999 году возникла необходимость проведения контроля автотранспорта, проведения регулярных ТО и устранений неисправностей, пусть и не определяющих существенно экономичность эксплуатации, но существенно влияющих на загрязнение окружающей среды. В условиях эксплуатации, например, в г. Лиме массы дизелей общественного транспорта, огромных транспортных потоков, высокой интенсивности движения при сугубо неустановившемся характере эксплуатационных режимов, важнейшим показателем, влияющим на здоровье людей, загрязнение окружающей среды, зданий, памятников культуры, на создание условий для дорожно - транспортных происшествий, отрицательного психологического воздействия на людей и т, д. является дымностъ ОГ. С учётом повышенного коэффициента загрузки двигателей и особенностей их эксплуатации, в частности, в столице - г. Лиме (12 миллионов жителей и более миллиона автомобилей) возникла необходимость выявления уровней дымности и путей и средств их снижения в условиях эксплуатации. Возникли проблемы изучения основных отказов в работе двигателя, связанных с повышением дымности выбросов, разработки * методов и — 'средств- восстановления эксплуатационных качеств дизелей в условиях эксплуатации.
В работе в результате исследования более 500 автобусов городского типа выявлено, что основными причинами резкого повышения дымности в эксплуатации и снижения экономичности являются отказы топливной аппаратуры. Причём, до 60 — 70% всех отказов связаны с коксованием распылителей форсунок. В условиях Перу, г. Лимы, заметное влияние коксования распылителей на выходные показатели дизеля проявляется уже через 300 - 400 часов работы (при гарантированной наработке распылителей 2500 — 3000 часов). Проводимые в настоящее время мероприятия по механической очистке распылителей требуют больших трудовых затрат, часто приводят к выходу из строя распылителей или к
ухудшению показателей работы двигателей. Известные методы безразборного восстановления технического состояния распылителей, т. е. физико — химической очистки, очистки с помощью водо — топливной эмульсии (ВТЭ) пока не нашли практического применения в стране.
Таким образом, разработка новых методов безразборного восстановления эксплуатационных качеств распылителей форсунок, разработка рекомендаций по применению в Перу как новых, так и известных методов и технических средств для их реализации является актуальной задачей для страны.
Целью работы является разработка методов и средств
безразборного раскоксовывания распылителей форсунок,
обеспечивающих повышение эффективности эксплуатации дизелей городских автобусов в условиях г. Лимы, Перу.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи.
J. Разработать методы технического обслуживания (ТО) форсунок (раскоксовывания распылителей) без их демонтажа и разборки (безразборная очистка распылителей) в процессе эксплуатации (по необходимости, т. е. по результатам диагностирования технического состояния).
Разработать метод диагностирования технического состояния дизеля по времени приёмистости и показателю дымности ОГ.
Для раскоксовывания распылителей предложить режимы работы дизеля на холостом ходу с отключением части цилиндров и подачей через форсунку водо — топливной или спирто — топливной, или растворо — топливной эмульсий (раствор каталитически активного вещества — антидымной присадки ЬЬО+ВаСЬ или Сп + 1ЬО+ВаС12)
4. Разработать систему топливоподачи для ввода в топливную систему воды, спирта или раствора каталитически активного вещества во время проведения технического обслуживания.
Методы исследования. Методологической основой работы послужили материалы исследований отечественных и зарубежных специалистов по использованию различных методов для устранения коксовых отложений в распылителях форсунок и для улучшения показателей работы дизеля, а также результаты собственных экспериментальных и эксплуатационных исследований. Расчётно — теоретические исследования проведены с использованием методов математического моделирования на ПК. Для обработки результатов исследований применены методы статистического анализа.
Научная новизна. Предложены методы проведения безразборного раскоксовывания распылителей форсунок путём использования водотопливной, спирто - топливной или растворо - топливной эмульсий на режимах повышенной нагрузки, достижимой отключением части цилиндров при работе дизеля на холостом ходу. При этом: создание соответствующей эмульсии происходит во время работы дизеля подачей воды, или спирта, или соответствующего раствора через клапан регулирования начального давления (РНД), размещённый вблизи форсунки. А отключение цилиндров происходит с помощью отключателей подачи топлива, основанных на конструкции клапана РНД. Разработан метод диагностирования технического состояния дизеля путём разгонов дизеля без нагрузки.
Практическая ценность. Метод, устройство для подачи воды, спирта, раствора, а также отключатели цилиндров могут быть использованы для безразборной очистки распылителей в условиях эксплуатации на режимах холостого хода для повышения экономичности, мощности и снижения дымности выбросов дизеля в эксплуатации. Метод
диагностирования состояния дизеля путем многократных разгонов, применённый совместно с определением дымности ОГ, повышает надёжность и достоверность диагноза.
Реализация работы. Реализация результатов работы осуществлена в Перу в институте транспорта Национального инженерного университета при выполнении договорных работ по техническому обслуживанию городского автобусного транспорта г. Лимы, а также в учебном процессе на факультете механики и электрики университета Перу и в учебном процессе инженерного факультета РУДП при подготовке магистерских и кандидатских диссертаций в рамках договора о научно — техническом сотрудничестве между университетами Перу и России.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на научно — технических конференциях Национального инженерного университета Перу, г. Лима в 1993, 1996, 2002 и 2003 гл\, на конференции во Владимире (ВГУ), на конференциях инженерного факультета РУДН в 2002 и 2003 г.г.
Публикации, Результаты работы изложены в трёх печатных работах, включая авторское свидетельство на изобретение.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и выводов. Она содержит.2Й2.страницы, из которых^ХЬ.страницн машинописного текста,.-*?.иллюстраций и 7.0„таблиц. Список литературы включает .^.^наименований.
Закоксовывание распыливающих отверстий распылителей форсунок
Закоксовывание, засорение сопел форсунок — одно из многих отклонений структурных и технологических параметров, например, топливоподающей аппаратуры (ТПА) дизеля, влияющих на выходные показатели его работы [5, 11, 13, 24, 26, 28, 43, 46, 68, 69, 74]. Но вероятность появления этой причины отказа в работе дизеля чрезвычайно велика и существенно зависит от условий эксплуатации.
Ниже, в таблице 1.7 приведены допускаемые отклонения структурных и технологических параметров на примере ТПА дизеля В46 (12ЧНЇ5/18) [17].
Причинами вредных отложений на внутренних поверхностях распылителей может быть некачественное топливо, а также износ запорного конуса, осадка запорной пружины, заедание иглы. Всё это при значительном, но допустимом нагреве распылителя (до 180 - 220С). Отложения представляют собой твёрдые лаковые плёнки, затрудняющие движение иглы и зауживающие сопловые отверстия [17].
Многочисленные исследования [5, II, 13, 24, 26, 28, 43, 46, 68, 69, 74] показали, что основными причинами коксования распылителей форсунок являются следующие: высокие температуры в районе отверстий, физико — химические свойства топлива, прорыв газов из цилиндра в полость распылителя, плохое качество работы топливной аппаратуры (нечёткая отсечка, подвпрыски, подтекание топлива и т. д.), нарушения правил монтажа форсунки, недостаточные износостойкость и твёрдость материала распылителя, низкий уровень технологии изготовления.
Интенсивное коксование распыливающих отверстий начинается при температурах носика распылителя порядка 210 - 220 С при работе на дизельном топливе (рис. Ї.6) При облегчении фракционного состава добавкой 75% бензина в дизельное топливо эта температура составляет 180 — 190С, а на бензиновом топливе - 150 - 180С, что зависит также от группового состава топлива. [62, 63].
В период подвпрыска из — за низкого давления топливо распыли вается очень плохо, что приводит к образованию "бороды" на распылителе и даже к обгоранню распылителя с разрушением его корпуса.
При длительной работе распылителя стенки сопловых отверстий изнашиваются, что в конечном итоге влияет на качество распыливания топлива. Поэтому распылитель бракуется, если увеличение диаметра хотя бы одного соплового отверстия превышает 5 — 10% начального размера [65].
Экономичность, энергетические и экологические качества, надёжность и долговечность дизелей в значительной степени определяется надёжностью, качеством работы распылителей и форсунок. Одной из основных неисправностей в работе распылителя является закоксовывание распыливающих отверстий, в результате которого снижается развиваемая дизелем мощность, увеличивается расход топлива (рис. 1.7), увеличиваются выбросы токсичных компонентов, повышается дымность выбросов, появляются термические и механические перегрузки элементов ЦПГит.д.[5,7,63].
Как показано на рис. 1.7, уже при степени нагароотложения Кк порядка 20% (т.е. при уменьшении проходного сечения сопловых отверстий на 20%) происходит снижение мощности дизеля на 12%, что является признаком отказа по мощности и требует проведения соответствующих работ по восстановлению параметров в данном случае системы топливоподачи.
Популярным методом контроля ТПА является контроль через параметры рабочего процесса дизеля [10, 49, 50]. Наиболее точными и информативными являются методы, основанные на измерениях давлений в ЛВД, непосредственно связанных с особенностями впрыска. На базе таких измерений сравнивают полученную осциллограмму с эталонной и получают диагноз по пяти — шести важнейшим неисправностям [17]. Наиболее информативным может быть использование диагностической модели, использующей для наиболее трудоёмкого процесса установления корреляций между структурными и диагностическими параметрами математической модели процесса впрыска.
Защита от коксования распылителей проводится в процессе создания нового двигателя или его модернизации, а также во время эксплуатации [2, 5, 7, 9, 13, 24, 26, 36, 42, 43, 46, 57, 65, 71]. Острая необходимость такой защиты появляется всегда при форсировании двигателя по мощности.
Тепловая защита распылителя необходима, так как одной из основных причин заклинивания игл и закоксовывания сопловых отверстий является высокая теплонапряжённость. Поэтому необходимо обеспечивать приемлемые температуры нижней части направляющей иглы, около распыливающих отверстий и запирающего конуса. Допустимыми можно считать температуры, полученные при термометрировании работоспособных распылителей, а именно: до 428 К у нижней кромки направляющей иглы распылителей, до 403 К около запирающего конуса и до 373 - 378 К в нижней части направляющей иглы распылителя, до 463 -473 К в нижней части соплового наконечника распылителя [76, 86].
Самым эффективным способом тепловой защиты распылителя является его охлаждение жидкостью (водой, топливом, маслом) [28], Необходимо стремиться, чтобы охлаждающая жидкость подавалась как можно ближе к указанным зонам распылителя, исключая застойные. Большое значение для охлаждения распылителя имеет и эффективное охлаждение зоны крышки цилиндра, в которой расположен распылитель. Снижение теплонапряжённости распылителя также достигается уменьшением радиального зазора между корпусом распылителя и крышкой цилиндра, экранированием стальными колпачками (в щель между колпачком и торцом распылителя устанавливают термоизолирующую прокладку), уменьшение поверхности распылителя со стороны камеры сгорания. Эффективным средством уменьшения тешюнапряжённости является применение распылителей с отъёмным сопловым наконечником или использование длиннокорпусных распылителей. Это снижает площадь лобовой поверхности форсунки.
Разработка методов и средств раскоксовывания распылителей
При применении в качестве хла-доагента топлива или масла распылитель должен быть разборным для периодической чистки от отложений, т. к. при t«550K большинство углеводородов, входящих в состав топлива или масла, начинают разлагаться [10]. Известны форсунки, у которых хладоагент - топливо циркулирует в каналах к полостях высокого давления. Их система охлаждения обеспечивает циркуляцию хладоагента — топлива непосредственно у запирающего конуса удлинённого малогабаритного распылителя, а для обеспечения циркуляции хладоагента - топлива в каналах и полостях высокого давления требуется всего один дополнительный канал. Интенсивность охлаждения зависит от расхода хладоагента — топлива, который определяется прежде всего временем выстоя плунжера топливного насоса в НМТ, когда полностью открыты отверстия во втулке плунжера.
Увеличение отвода тепла от распылителя в воду головки достигается созданием соответствующего контакта между теплоподводящей и тепло-отводящей поверхностями. На рис, 11.34 показана схема размещения распылителя в отверстии головки и влияние величины зазора между распылителем и отверстием в головке на температуру распылителя. Очевидно, что увеличение зазора приводит к возможности входа горячих газов в зазор и соответствующему повышению температуры распылителя. Нулевой зазор не только исключает нагрев распылителя от газов, но и улучшает отвод тепла от распылителя к металлу, а затем к воде в головке. Однако, выполнение нулевого зазора нельзя допустить из-за опасности деформации распылителя и зависания иглы при температурных деформациях головки цилиндра. Из технологических соображений величину зазора делают равной 0,3 - 0,4 мм. Очень важно, чтобы он был одинаков по периметру. После проведения очередного ТО при плохом центрировании распылителя, особенно при одностороннем касании со стенкой гнезда, в результате тепловой деформации увеличивается вероятность зависания иглы и разгерметизации форсунки. В условиях эксплуатации или проведения ТО практически изменение зазора происходит лишь в сторону уменьшения за счет скапливания в зазоре нагара. Его роль такова: с одной стороны, нагар изолирует распылитель от переноса тепла в головку. Но может происходить и выгорание нагара, а следовательно превышение допустимых температур. В условиях эксплуатации, с учётом проводимых ТО, возможно изменение толщины прокладки 1 под опорной частью форсунки. Так, установка прокладки пониженной толщины или её повышенная деформация приводит к тому, что поверхность носика распылителя, омываемая газами, увеличивается, увеличивается подвод тепла к распылителю, повышается его коксование. При таком или обратном смещении распылителя нарушается также оптимальность направления факелов на стенки КС, относительно вихревого движения заряда. Это нарушает процесс смесеобразования — сгорания, как правилоо, распылитель перегревается из — за сгорания переобо-гащё нной смеси вблизи распылителя, на распылителе отлагается нагар.
Защита от перегрева распылителя возможна установкой защитного экрана (рис. 11.35). При этом, снижение возможности проникновения газов к поверхности распылителя уменьшает его температуру. Экраны снижают температуру распылителя на 25 — 30 градусов. Эффективность экрана возрастает, если вблизи носика распылителя установить теплоизолирующую прокладку.
С учётом указанного, можно отметить, что в условиях эксплуатации перегрев распылителя и соответственно его ускоренное коксование возможно при нарушении охлаждения распылителя (для соответствующих конструкций форсунок), нарушения теплоотвода от форсунки (появление теплоизоляции в виде, например, коррозии, между стенками распылителя и отверстием в головке цилиндров). Стремление уменьшить тепловоспри-нимающую поверхность распылителя привело к тому, что минимальный диаметр распылителя достиг 9,5 мм.
При проведении ТО с разборкой — сборкой форсунок обязателен контроль распылителей, а именно: сохранение селективности сборки; контроль подвижности иглы в гравитационном поле; промывка распылителя с контролем величины р.р и направления осей факелов топлива.
После сборки форсунок обязателен визуальный контроль впрыска, проверка герметичности конуса, гидроплотности, проверка отсутствия дробящего впрыска, регулировка давления начала подъёма иглы форсунки.
На уровень коксования влияет также материал распылителя. Так, отмечено, что распылители из металла, содержащего 1% вольфрама в меньшей степени подвержены коксованию, чем те, у которых содержание вольфрама отсутствует.
Различные конструкции выполнения распылителей способствуют уменьшению коксования. На рис. 11.36 показан один из вариантов распылителей с запирающей кромкой, обеспечивающей практически неизменный диаметр при износе конусов, а следовательно снижение угрозы коксования. Результаты эксплуатационных испытаний форсунки с разной схемой выполнения запирающей кромки иглы приведены на рис. Н.37.
Лакообразование на внутренних поверхностях распыливающих отверстий заметно снижается при уменьшении их шероховатости. Для этого при производстве распылителей используется гидрополирование. Однако полностью исключить появления нагара или лаковой плёнки не удаётся. С их появление увеличивается шероховатость, а значит интенсифицируется лакообразование. Своевременная очистка отверстий, снижение их шероховатости — условие снижения коксования.
Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя
Качественно те же эффекты достигаются и при реализации процесса по схеме 6. Однако, благодаря возможности регулирования не только количества добавки в заряде, но и фаз подачи добавки и основного топлива, повышается эффективность процесса по подавлению сажи, снижению выбросов оксидов азота.
Процессы, которые реализуются конструктивными схемами 7-18, обеспечивают очистку внутренних поверхностей распылителей форсунки, благодаря тому, что в них вода, или спирт, или раствор подаются через штатную форсунку. В схеме 7 предусмотрена ёмкость 16 для хранения ранее подготовленной, т. е. стабилизированной, водо - топливной, или спирто - топливной, или растворо - топливной эмульсий, которые впрыскиваются в дизель с помощью ТНВД 7. В схеме 8 эмульсия создаётся с помощью специального эмульгатора 14, основанного на принципе подачи воды (спирта, раствора) в поток дизельного топлива, вращающегося в эмульгаторе 14 с высокой скоростью, которую обеспечивает подкачивающий насос 13. Полученная эмульсия подаётся с помощью ТНВД 7 и впрыскивается форсункой 5 в дизель 4. В отличие от схемы 7, в данном случае не требуется создавать заранее стабилизированную эмульсию, а также можно в некоторых пределах изменять концентрацию добавки в эмульсии (хотя и с большим периодом запаздывания, который зависит от объёма линий низкого и высокого давлений и расхода эмульсии). Схемы 9 и 10 также обеспечивают получение эмульсий непосредственно на двигателе и во время работы двигателя. Повышение дисперсности эмульсии, а также её стабильности (на период её движения от ЛНД до впрыскивания форсункой 5) достигается подогревом эмульсии после эмульгатора 14 или подогревом добавки на входе в эмульгатор. В схеме 11 эмульгатором служит система эжекционного ввода добавки в дизельное топливо на входе в ТНВД 7. Следует отметить, что в схемах 7 — 12 принципиально не требуется высокое качество эмульсии для организации рабочего процесса в цилиндре, так как сама форсунка является отличным диспергатором. Однако очевидным недостатком таких систем является необходимость подачи ВТЭ, СпТЭ, РТЭ плунжерным насосом, что снижает его надёжность и долговечность, создаёт опасности задиров и схватывания металлов плунжерной пары и проч.
Схемы 13 — 15 были созданы специально для периодического рас-коксовывания распылителей форсунок дизеля. При этом, схема 13 предназначена для подачи добавки в ЛВД на всех рабочих режимах как с целью предотвращения коксования распылителей, так и с целью улучшения показателей рабочего процесса дизеля при работе на ВТЭ. При этом предусмотрена возможность регулировки добавки и исключения подачи добавки на режимах холостого хода. Плунжер 7 нагнетает топливо, которое поднимает золотник 25, а он перекрывает окно 27 и подаёт топливо к нагнетательному клапану 19. А поршень 26, перекрывая окно 28, подаёт добавку к клапану 19. Смешанные вещества подаются затем к форсунке 5. Такая система обладает большими возможностями, однако, очевидна её сложность и недостаток, связанный с работой плунжерной пары в среде с водой или раствором. В схеме 14 топливо из подкачивающего насоса 23 подаётся в демпфер, заполненный дизельным топливом (дт), и воздухом. Добавка находится в ёмкости 18, откуда через распределитель 30 и капельницы поступает в дозирующий штуцер клапана РНД 21. В период нагнетания топлива клапан подачи добавки 21 закрывается, а клапан — дроссель (плоский клапан с жиклёром) 19.1 открывается и эмульсия идёт через трубопровод 20 к форсунке 5. После окончания впрыскивания клапан — дроссель опускается на седло, оставляя для обратного потока топлива жиклёр (диаметром 0,3 - 0,5 мм), что стабилизирует разрежение в дозирующем штуцере и штуцере насоса. Подачу добавки можно регулировать расходом из капельниц. С целью совершенствования системы с подачей добавки на всех рабочих режимах и исключения её подачи на режимах холостого хода была предложена схема с электронным управлением подачей добавки (схема 15). Добавка подаётся насосом 13, а редукционный клапан поддерживает постоянный перепад давлений между давлением подачи добавки и давлением во всасывающем канале ТНВД. Добавка подаётся через клапан РНД 21, который приводит в действие с помощью электромагнита 31. Нагнетательный клапан 19 выполнен особой конструкции. Он имеет участок свободного хода от положения в седле до положения у шайбы 32, на которую опирается пружина нагнетательного клапана. После впрыскивания топлива нагнетательный клапан устанавливается в положении между седлом и шайбой 32. При этом остаточное давление в ЛВД устанавливается равным давленню подкачки. После открытия клапана 21 добавка поступает в штуцер насоса. Нагнетательный клапан при этом опускается, поддерживая в штуцере давление на впуске. После закрытия клапана 21 происходит впрыскивание эмульсии в дизель. После окончания впрыскивания за счёт большого разгрузочного объёма нагнетательного клапана остаточное давление устанавливается равным давлению на впуске. Поэтому подача добавки происходит при постоянном перепаде давлений, поддерживаемым редукционным клапаном подкачивающего насоса 13 и может управляться временем открытого состояния клапана 21, управляемого электромагнитом 31. При высоких возможностях регулирования рабочего процесса дизеля и регулирования расхода эмульсии для раскоксовывания распылителей, системы имеют недостатком возможность попадания воды или раствора в плунжерную пару в процессе отсечки подачи. Следует отметить, что такой недостаток устраняется при использовании специальных смазываемых ТНВД. Как это сделано например, в системе 16, когда вода или раствор подавались специальным плунжерным насосом в ЛВД штатной системы.
Устранение недостатка, связанного с возможностью попадания добавки в ТНВД выполнено в схемах 17 — 18, где добавка вводится в ЛВД через клапан РНД, размещённый вблизи форсунки или непосредственно в каналах форсунки. Регулирование добавки в схеме 17 происходит автоматически в зависимости от режима дизеля, благодаря использованию клапана РНД с двойным запиранием. Схема его и принцип работы показаны ниже (рис. 11.38 и 11.39).
Результаты исследования дизеля 64 9,84/12,7 при работе на двух цилиндрах
Здесь же показано существенное изменение дымности ОГ в процессе раскоксовывания распылителей. Исследование не выявило существенного повышения эффективности раскоксовывания распылителей при использовании добавок, содержащих хлорид бария - антидымную добавку. Правда, при её использовании во время режима раскоксовывания заметно (на величину до 40%) снижалась дымность ОГ. Поскольку техническое обслуживание проводится в условиях города, то уже этот факт позволяет рекомендовать применение раствора ВаС12.
В результате операций раскоксовывания достигнуто практически полное восстановление исходной мощности двигателя (потеря не превышала 4 — 5% от уровня нового двигателя). Очевидно, что при возросли динамические качества двигателя, сократилось (практически восстановилось) время приёмистости.
Результаты исследования позволяют рекомендовать режим раскоксовывания распылителей, а именно, работу двигателя с подачей через элементы РИД воды, раствора хлорида бария или спирто-водя ного раствора. Нагрузочный режим обеспечивается последовательным (поэтапным) выключением четырёх цилиндров. Длительность работы на каждой паре цилиндров должна составлять не менее 15—20 минут. А следовательно общая продолжительность раскоксовывания может составлять порядка одного часа.
Для оценки эффективности предложенного метода в сравнении с известным, когда ВТЭ используется при работе дизеля на всех цилиндрах, но на режиме холостого хода, проведено испытание того же двигателя после очередных (в течение двух месяцев работы) 600 часов работы. В отличие от известного метода в данном случае не использовалась готовая ВТЭ, с её подачей через ТЫВД. А так же, как и в исследовании, применена система с РИД и подача через нее воды в количестве порядка 30 - 40% от подачи топлива, но уже подача во все цилиндры одновременно, причём, на режиме холостого хода при частоте вращения п 2200 1/мин. Известный метод потребовал работы двигателя на холостом ходу в течение двух часов. Лишь после этого удалось восстановить развиваемый крутящий момент на уровне Ме исх-5% при дымности ОГ на уровне 40 - 42% по Хар-триджу.
В конечном итоге по результатам исследования предложено проводить режимы раскоксовывания в соответствии со следующим порядком. После выявления отказа по мощности или по уровню дымности на дизель устанавливается система с РИД для подача в линии высокого давления топлива воды или растворов хлорида бария. Дизель последовательно выводится на режим номинальной частоты вращения на двух работающих цилиндрах (при четырёх отключённых). После работы в течение 15-20 минут добавка от работавших цилиндров отключается, а подключается её подача в другие два цилиндра. Повторяется режим раскоксовывания. Вновь отключается подача добавки в работавшие цилиндры, а подключается к следующим двум цилиндрам. Вновь повторяется режим безразборной очистки распылителей. После его завершения подача добавки отключается, подключается подача дизельного топлива и реализуются диагностические операции разгона— выбега и определения динамических характеристик разгона двигателя при работе на двух цилиндрах, а по ним - ВСХ дизеля. При работе на всех цилиндрах проводятся определения показателей дымности в режиме свободного разгона.
Очевидно, что проведению операций безразборной очистки должно предшествовать устранение очевидных нарушений в работе систем дизеля, например, замена или очистка воздушного фильтра, регулировка зазоров в приводе клапанов и прочие очевидные вещи. 1. Проведены экспериментальные исследования свободных разгонов полноразмерного дизеля, установленного на автобусе и проработавшего 200, 400 и 600 часов в условиях реальной городской эксплуатации. После статистической обработки многократных разгонов получены достоверные характеристики и проведены их аппроксимации полиномиальными зависимостями, которые использованы для построения внешних скоростных характеристик дизеля, находящегося в эксплуатации. 2. Анализ погрешностей регистрации и обработки характеристик разгона показал, что кратковременность режимов свободных разгонов полноразмерного дизеля без нагрузки приводит к повышенной (до ±10%) погрешности построения ВСХ по моменту дизеля при достоверности 0,95. 3. Уменьшение крутящего момента дизеля после 200, 400 и 600 часов эксплуатации составило в среднем соответственно 11, 27 и 38%, что превысило допустимый предел отклонения Ме, свидетельствующий об отказе по моменту (и равный 7 - 11%). 4. Через каждые 40 часов эксплуатации проведены измерения дым-ности ОГ в режимах свободных разгонов дизеля. Показано, что к 400 часам наработки дымность возросла от исходной 38 ед. по Хартриджу до 72 ед. В последующие 200 часов эксплуатации дымность ОГ снизилась до 65 ед,, что связано очевидно с уменьшением производительности топливной системы и сопровождалось снижением мощности на величину до 38%. 5. Топливные форсунки в исходном состоянии, также после 200, 400 и 600 часов работы исследовались проливкой на величину закоксованно-сти и скорость коксования. В среднем закоксованность Кк ср. достигла 45%, а скорость коксования составляла от 0,09 %/моточас до 0,0275 %/моточас соответственно в первые и последние 200 часов работы. 6. Моделированием режимов разгонов дизеля с потребителем, с нагрузкой и без нагрузки получены ориентировочные значения увеличения выбросов сажи (почти в три раза) в результате коксования распылителей и повышения расходов топлива, которые составили порядка 25 — 30% при снижении динамических качеств на 30%. 7. Во время эксплуатации проведены исследования изменения величин механических потерь дизеля, которые не превысили 6% за 600 часов эксплуатации и могут быть приняты постоянными.
