Содержание к диссертации
Введение
Глава І.Обзор и постановка задачи исследования 8
1.1. Анализ альтернативных топлив, используемых в дизелях 8
1.2. Физико-химические свойства диметилового эфира (ДМЭ) как топлива для ДВС 14
1.3. Сравнительные исследования экологических показателей дизелей при работе их на дизельном топливе и ДМЭ 18
1.3.1. Анализ исследований по литературным данным 18
1.3.2. Результаты моторных испытаний проведенных в НАМИ совместно с МАДИ 22
1.4. Сравнительный анализ топливных систем (ТС) дизелей, использующих ДМЭ в качестве топлива 32
1.5. Выводы по главе и постановки задачи исследования 37
Глава 2. Установки, оборудование и приборы для экспериментального исследования 40
2.1. Объекты экспериментального исследования 40
2.1.1. Основные положения адаптации ТС для работы на ДМЭ 40
2.1.2. тошшвоподкачивающий насос и мультиклапан 44
2.1.3. Топливный насос высокого давления и форсунка 45
2.2. Установка и оборудование для исследования макетного образца топливной системы (ТС), работающей на ДМЭ 49
2.3. Установка для испыташытоплиюподкачиваюпщх насосов, фильтров... 53
2.4. Установки для определения эффективного проходного сечения распылителей на дизельном топливе и ДМЭ 56
2.4.1. экспериментальная установка для определения гидравлических характеристик распылителей на ДТ 56
2.4.2. экспериментальная установка для определения эффективных проходных сечений распылители на ДМЭ 60
2.5. Оценка точности результатов эксперимента 61
Глава 3. Результаты экспериментального исследования рабочего процесса ТС и ее элементов 63
3.1. Исследование макетного образца ТС непосредственного действия (ТС-1) 63
3.2. Результаты испытний топливоподкачивающих насосов и перепускных клапанов на бензине и ДМЭ 78
3.3. Результаты проливки распылителей на дизельном топливе и ДМЭ 86
3.4. Выводы по 3 главе 91
Глава.4. Методы, программы и результаты расчетного исследования... 93
4.1. Краткое описание методов гидродинамического расчета ТА непосредственного действия 93
4.2. Расчетное исследование ТА непосредственного действия 97
4.3. Дополнение метода и результаты расчетного исследования аккумуляторной топливной системы с электромеханической форсункой 106
4.4. Метод и программы определения гидравлических характеристик и параметров распылителей при использовании в качестве топлива ДМЭ и ДТ 120
4.5. Результаты расчета гидравлических характеристик и обоснование параметров распылителей дизелей при их работе на ДМЭ 137
4.5.1. Расчетно-экспериментальное определение параметров распылителей при проливке на ДМЭ и ДТ 137
4.5.2.'Расчетное обоснование параметров распылителя дизеля д245.12С 140
4.6. выводы по 4 главе 146
Выводы 150
Литература 153
- Сравнительные исследования экологических показателей дизелей при работе их на дизельном топливе и ДМЭ
- Установка и оборудование для исследования макетного образца топливной системы (ТС), работающей на ДМЭ
- Установки для определения эффективного проходного сечения распылителей на дизельном топливе и ДМЭ
- Результаты испытний топливоподкачивающих насосов и перепускных клапанов на бензине и ДМЭ
Введение к работе
* [Применение ДМЭ (в жидком виде) в дизелях позволяет полностью исключить выбросы сажи, снизить уровень шума и уменьшить выбросы оксидов азота. Отсутствие в отработавших газов сажи и соединений серы позволяет эффективно использовать окислительные нейтрализаторы и рециркуляцию ОГ, что позволяет обеспечить выполнение жестких норм по токсичности. Хотя уменьшение выбросов СОг на единицу мощности не столь велико (7,8... 10,4% при условии полного сгорания)( возможность производства ДМЭ из возобновляемых источников позволяет кардинально решить и проблему выбросов СОг.УДМЭ по своим параметрам определяющим работу топливной системы (ТС), является топливом близким к сжиженному газу, и поэтому основной проблемой его использования в дизеле является организация рационального рабочего процесса ТС.")
і Целью работы является обоснование и разработка основных положений методологии организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании ДМЭ в качестве топлива. \
Методы исследования. Расчетно-теоретические исследования проводились по методам и программам, как ранее созданным в МАДИ (ГТУ), так и по разработанным автором. Экспериментальные исследования проводились на безмоторных установках, адаптированных для исследования макетного образца ТС. Для регистрации давления топлива в линии высокого давления
применялись пьезоэлектрические датчики, плата аналого-цифрового преобразователя ЛА-2МЗ, сопряжения с персональным компьютером типа IBM AT.
Достоверность результатов обеспечена адекватностью математических моделей и экспериментальных исследований, а также использованием современного оборудования и приборов с соблюдением государственных стандартов.
Научная новизна. Дополнен метод и разработан алгоритм расчета гидравлических параметров распылителей с различным количеством распы-ливающих отверстий и тремя вариантами их расположения относительно конуса иглы при проливке распылителя стационарным потоком ДМЭ или других топлива в жидкой фазе. С помощью расчета и опыта проведено сопоставление гидравлических характеристик распылителя при проливке их на дизельном топливе (ДГ) и ДМЭ. Получены количественные данные влияния температуры ДМЭ на показатели топливоподачи, а также связи регулировочных массовых цикловых подач дизельного топлива и ДМЭ. Разработан метод и программа расчета аккумуляторной топливной системы (АТС) с электромеханической форсункой (ЭМФ), позволяющая учитывать конструктивные особенности предложенной АТС. Сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ
Практическая ценность. Разработанная программа расчета гидравлических параметров распылителей при его проливке стационарным потоком жидкого топлива может быть использована как при проектировании, так и при адаптации распылителей для работы на альтернативных топливах. Полученные данные о гидравлических характеристиках распылителей при проливке на ДМЭ, о коэффициентах изменения цикловой подачи при переходе с ДТ на ДМЭ, о влиянии технологических допусков на остаточное давление при работе на ДМЭ, о требованиях к сочетанию давления пред ТНВД и степени рециркуляции отсечного топлива могут быть использованы при разработке и доводке ТС дизеля, использующего в качестве топлива ДМЭ.
Реализация работы. Метод и программа расчета гидравлических характеристик распылителей при их проливке стационарным потоком ДМЭ и ДТ внедрены во ФГУТТ ГНЦНАМИ и используются в учебном процессе кафедры "Теплотехника и автотракторные двигатели" МАДИ (ГТУ).
Основные положения, выносимые на защиту:
метод и программа расчета гидравлических параметров распылителей и результаты расчетов и опытов при проливке распылителей на ДМЭ и ДГ;
количественные результаты сравнительного экспериментального исследования ТС при работе на ДМЭ и ДТ;
результаты расчетного исследования ТС непосредственного действия при работе на ДМЭ;
метод и программа гидродинамического расчета АТС с ЭМФ и результаты параметрического расчетного исследования при её работе на ДМЭ;
основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.
Личный вклад автора:
проведен анализ работ по исследованию и доводке дизелей, адаптированных для работы на ДМЭ;
разработана программа, реализующая уточненный метод расчета гидравлических параметров распылителей при их работе на ДМЭ;
модернизирована безмоторная установка и проведено экспериментальное и расчетное исследование элементов ТС (топливоподкачивающих насосов, фильтров, перепускных клапанов, ТНВД, распылителей) и ТС в целом при использовании в качестве топлива ДМЭ и дизельного топлива;
разработан алгоритм и программа и проведено расчетное исследование АТС с ЭМФ, адаптированной для работы на ДМЭ;
сформулированы основные положения организации рабочего процесса ТС при её работе на ДМЭ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технической конференции МАДИ (ГТУ) в 2003г и на всероссийском научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок имени профессора В.И. Кругова в Ml "ГУ имени Н.Э. Баумана в 2004г.
Публикации. Материалы исследований опубликованы в двух статьях и двух тезисах докладов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений, содержит 167 стр, 49 рис, 29 табл. Библиография включает 122 наименования.
Сравнительные исследования экологических показателей дизелей при работе их на дизельном топливе и ДМЭ
На рис. 1.2 показаны относительные выбросы и шум (механический и от сгорания) дизельного двигателя, работающего на ДТ в сравнении с теми же показателями при работе на ДМЭ с 30% степенью рециркуляции отработавших газов без последующей очистки выхлопных отработавши газов [111]. Использование ДМЭ позволяет работать с близкой к нулю дымностью при одновременно низком уровне выбросов NOx, без уменьшения КПД двигателя [117, 111]. Отсутствие дыма объясняется отсутствием связей углерод-углерод в топливе и 35% по массе содержания кислорода.
Испытания проводились на одноцилиндровом, четырехтактном безнаддувном дизельном двигателе воздушного охлаждения с непосредственным впрыскиванием S/D=75/68 мм, рабочим объемом 0.273 л, степень сжатия 21 максимальная мощность 4.5 кВт при частоте вращения 3600 мин"1. Давление впрыскивания ДМЭ - 20 МПа дизельного топлива 80 МПа.
Испытания автомобиля Audi 100 по Американскому испытательному циклу FTR 75 показали (табл. 1.2), что при работе на ДМЭ возможно обеспечение требований по самым жестким нормам на вредные выбросы ULEV, применив дополнительно только окислительный каталитический нейтрализатор [109]. Такой нейтрализатор необходим для окисления СО и СН, уровень которых возрастает при преходе с ДТ на ДМЭ.
Отсутствие серы в топливе и очень низкая концентрация частиц в отработавших газах (от попавшего в цилиндр масла [50]) при работе на ДМЭ сделали возможным с точки зрения надежности и срока службы использование рециркуляции ОГ и нейтрализатора, применение которых при работе на ДТ осложняется из-за возможного засорения твердыми частицами.
Экспериментальные работы по проверке мощности, экономичности и экологических показателей дизельного двигателя при работе на дизельном топливе (ДТ) и ДМЭ в РФ были проведены НИИД (Научно-исследовательским институтом двигателей) и АМО ЗИЛ [76, 1]. Испытания проводились на двигателе с турбонаддувом Д-245.12 грузового автомобиля ЗИЛ-5301 мощностью 80 кВт при частоте вращения 2400 мин"1. Испытания проводились по 13-ступенчатому циклу по правилам № 49-02 ЕЭК ООН и по внешней скоростной характеристике. Дизель был укомплектован ТНВД, имеющим двукратный запас по подаче топлива. Для уменьшения утечек топлива серийные плунжерные пары ТНВД диаметром 9 мм были заменены опытными (так называемыми "дренированными") диаметром 10 мм, обеспечивающими отвод основной части просочившегося через зазоры топлива в надплунжерную полость.
В ходе испытаний определено влияние давления запирания иглы форсунки и площади проходного сечения форсунки на показатели работы двигателя и на выбросы вредных веществ [1].
Для предотвращения образования паровых пробок (вследствие вскипания ДМЭ из-за снижения локального статического давления при сильном возрастании локальной скорости) на входе в ТНВД давление должно быть повышено [76].
Основными недостатками ДМЭ является малая кинематическая вязкость (на порядок меньше, чем у ДТ) и связанная с этим пониженная смазывающая способность, в результате чего затрудняется герметизация подвижных узлов уплотнения топливной аппаратуры (ТА), а также повышается склонность к задирам прецизионных пар. Для устранения этого недостатка в конструкции ТА принимаются специальные меры, например, подвод к плунжерным парам масла под давлением с целью их уплотнения, а также подмешивание к ДМЭ специальной противозадирной присадки "Любризол 459А" [76]. Однако, присутствие данной присадки приводит к некоторому росту выбросов СО и СН [1]. Так, выбросы СО увеличиваются на 8 %, а углеводо родов СН - на 13 %. При этом выбросы окислов азота NOx снижаются на 3,5 % [1].
Результаты проведенного исследования [76, 1] показали, что величины мощности (по внешней скоростной характеристике) на этих топливах практически совпадают на всех скоростных режимах: величины (приведенных в энергетическом отношении к ДТ) удельных расходов ДМЭ были примерно такими же, как при работе на ДТ [76, 1]. На всех режимах, включая режим запуска и холостого хода, двигатель устойчиво работал на ДМЭ при полностью бездымном выхлопе.
По показателям эмиссии токсичных веществ наибольшая разница по результатам 13 ступенчатого цикла наблюдается в выбросах окислов азота -снижение почти в 2 раза - по сравнению с ДТ. Выбросы СО увеличиваются в 2,7-3,3 раза, а выбросы СН - 3,9-4,5 раза (в зависимости от давления запирания иглы форсунки) [1].
Таким образом, величины удельных выбросов дизеля Д-245.12 без предварительной доводки его работы на ДМЭ и без дополнительной очистки ОГ удовлетворяют по всем компонентам нормам 49-01 [1], при этом по частицам и оксидам азота удовлетворяют нормам EURO-1, в то время, как аналогичные испытания дизелей [100, 117, 118, 109] при работе на ДМЭ показывают более низкие выбросы СО, СН и NOx (см, например табл. 1.2) также без дополнительных мер по очистки ОГ.
Установка и оборудование для исследования макетного образца топливной системы (ТС), работающей на ДМЭ
Макетный образец ТС скомплектован на базе топливной аппаратуры дизеля Д245.12С. На рис. 2.5 приведена схема безмоторной установки, смонтированной на базе стенда "Хартридж", для исследования ТС при ее работе на ДМЭ. Топливо (ДМЭ) в жидкой фазе из баллона подается в ТНВД двумя топ-ливоподкачивающими насосами "НІ" и "Н2" через фильтр "фил". Использовались насосы роликового типа, применяюпщеся в автомобильных ДВС с впрыском бензина. Оба насоса фирмы Bosch марки 0580 254 910 (максимальное давление 0,7...1,2 МПа, производительность 1,8...2,6 л/мин, напряжение 12 В, сила тока 9,5 А).
Пройдя через линию низкого давления (ЛНД), топливо (ДМЭ) подавалось на слив в баллон через кран "КР4". Этим краном , путем увеличения или уменьшения его проходного сечения, в ЛНД ТНВД поддерживалось избыточное (выше давления насыщенных паров) давление АР=0,3.. .0,6 МПа.
Три секции ТНВД были выключены путем подвешивания плунжеров и увеличения давления затяжки пружин нагнетательных клапанов. На случай работы этих секций три форсунки (см. "фор"), через которые могли подать топливо эти секции, были через специальный приемник соединены со сливом в баллон.
Одна секция подавала топливо к работающей форсунке (см. "фор"). Для замера цикловой подачи топлива (ДМЭ) использовали мерный баллон (масса 800 г, объем 1л). Пред началом замера был открыт кран "кр2", через который топливо шло во входной трубопровод, закрыт кран "крБ1", открыт кран "крБ2". Замер цикловой подачи начинался с одновременного открытия крана "крбі", закрытия крана "кр2" и включения секундомера. Таким образом , топливо из форсунки попадало через открытые краны "крБ1" и "крБ2" в мерный баллон. Для окончания замера закрывали кран "крБ1" и открывали кран "кр2" и выключали секундомер. Через некоторый период времени ( 5 мин) закрывали кран "крБ2" и взвешивали мерный баллон на весах (диапазон измерения до 2 кг, цена деления 2г).
Количество впрысков за мерный интервал определяли путем регистрации на компьютере периода времени между импульсами давления, получаемыми от датчика давления "Др", установленнго в топливопроводе высокого давления.
Измерения давления топлива в ЛНД осуществлялось манометрами класса 0,4 с ценой деления 0,1 кг/см2 и диапазоном измерения 10 и 15 кг/см2 (см. " мі, м2, мЗ, м4" на рис. 2,5).
Измерение температур осуществлялось с помощью термопар хромель-копель, наклеенных как на тошшвопроды ЛНД ("ті, т2, тЗ, т5"), так и на топливопровод высокого давления ("т4") и на форсунку ("тф"). Проведенные ранее измерения показали, что температуры поверхностей топливопроводов ЛНД отличаются от температуры топлива внутри топливопровода на 0,3...0,5С (в условиях без подогрева топлива). Для обработки сигналов от термопар использовался цифровой измерительный термопреобразователь Термопик-РТС с диапазоном измерения от -50С до +750С, ценой деления 0, ГС и точностью 0,5%.
Регистрация и запись давления топлива в топливопроводе осуществлялась следующим образом. Аналоговый сигнал от пьезокварцевого датчика Т6000 производства Нижнетагильского завода передавался на усилитель заряда ЦФК 717 (входящий в состав системы КАМАК), затем на плату аналого-цифровых преобразователей ЛА-2МЗ производства ЗАО "Руднев & Шиляев", сопряженную с ЭВМ типа IBM PC/AT посредством стандартной шины ISA-16.
Технические характеристики аналогово-цифрового канала платы ЛА-2МЗ приведены в табл. 2.1.
Цель испытаний: выбор типов (моделей) топливоподкачивающих насосов (ТН) и фильтров, определение необходимых конструктивных изменений с целью адаптации их к работе на ДМЭ.
Первая установка включает в себя стандартный (для пропан-бутана автомобильного) баллон с ДМЭ - марки АГ-50 (схема мультиклапана приведена на рис. 2.2. в) из баллона топливо попадает в фильтр и затем топливопод-качивающим насосом (ТН) через перепускной клапан обратно в баллон, Ма-нометры класса 0,4 с ценой деления 0,2 кг/см и диапазоном измерения 25 кг/см установлены до и после ТН.
Термопары хромель-капель наклеены на поверхности топливопроводов до и после ТН, сигналы от термопар поступают в цифровой измерительный преобразователь «Термопик РТС».
Исследование стандартных газовых фильтров (в комплекте с электромагнитными клапанами), используемых в системах питания газобензиновых автомобилей, показало их непригодность в связи с резкими поворотами потока жидкости (ДМЭ), вызывающими кавитацию и другие негативные явления. Анализ серийно выпускаемых в РФ фильтров позволил выбрать для малолитражных автомобильных дизелей (и для одноцилиндровой установки) фильтр F56xll9, выпускаемый фирмой «Биг-Фильтр» марка GB-302 (номинальная тонкость отсева 8... 10 мкм, полнота отсева 92% - для бензина). Эти фильтры применяются для системы впрыска бензина с электронным управлением легковых автомобилей, Для использования фильтра в ТС, работающих на ДМЭ, важны вопросы прочности корпуса и надежности (плотности) соединений входа и выхода с топливопроводами. Корпус фильтра GB-302 выполнен из нержавеющей стали с лазерной сваркой и выдерживает более высокие давления, чем требуются в ЛНД ТС, работающей на ДМЭ. Так при испытании фильтра на прочность деформация корпуса началась при р=60 бар, разрыв корпуса наступил при р—110 бар, при этом соединения с топливопроводами не подтекали (испытания проводились на ДТ). Подключение фильтра в топливопровод установки для испытания ТН и фильтров практически не сказалось на показаниях манометров.
Вторая установка для испытания ТН также достаточно проста и предназначена для сравнительного испытания ТН и схем их подключения на бензине. Показатели ТН оценивались по величинам давления и расхода топлива. При этом после ТН или нескольких ТН ставился дроссель, с помощью которого изменялось давление бензина и связанный с ним расход. Расход измерялся по объему топлива (бензина), подаваемого за заданное (по секундомеру) время. Для регистрации объема использовали мензурки с ценой деления 10 мл и объемом 1000 мл. Кроме того регистрировалась сила тока, потребляемая ТН (по амперметру).
Установки для определения эффективного проходного сечения распылителей на дизельном топливе и ДМЭ
К гидравлическим параметрам распылителя относятся: эффективное проходное сечение распылителя в целом и отдельных его дросселирующих сечений, коэффициенты расходов последних, а также подъемная сила, создаваемая давлением топлива» действующим на иглу.
Исследование гидравлических характеристик распылителей на ДТ осуществлялось на стенде постоянного напора, созданном в МАДИ, используя материалы работы [49]. Эта установка была дополнена спроектированной и изготовленной гидравлической камерой. Принципиальная схема стенда постоянного расхода показана на рис. 2.8.
Забор топлива осуществляется из топливного бака 1, оборудованного системой охлаждения, с помощью подкачивающего насоса 2 типа ГНП-1, который приводится в действие электродвигателем 3 мощностью 5,5 кВт. Величина напора в линии низкого давления стенда регулируется краном 4 и контролируется манометром 16. Топливо от подкачивающего насоса через блок фильтров тонкой очистки 5 подается к плунжерному насосу высокого давления 6 типа 419 М-150, который приводится в действие электродвигателем 7 мощностью 20 кВт. Гашение пульсаций давления в системе осуществляется в аккумуляторе 8, емкость которого 80 л. Величина давления топлива в линии высокого давления регулируется краном 9 и регистрируется образцовыми манометрами 17 и 10 (Манометр: 1 - класс 0.6 2 - диапазон давления 16 и 10 кгс/см 2 - цена деления 0,05 и 0,1 кгс/см ). Гидравлическая камера 11 в сборе с форсункой и объектом исследований крепится на рабочем столе. Температура топлива измеряется на входе в приспособление с помощью термометра сопротивления 12. Замер дозы топлива, проходящего через распылитель, осуществляется весовым способом. Для этого доза топлива, вытекающего из распылителя, поступает в мерные колбы с помощью сливной воронки 13, перемещение который осуществляется электромагнитом постоянного тока 14, который управляется счетчиком времени 15» тем сами достигается одновременность пуска и остановки секундомера с началом и окончанием замера расхода топлива.
Схема приспособления (гидравлической камеры) представлена на рис. 2.9. Распылитель 6 устанавливается в камеру 14 приспособления. Топливо от стенда поступает в корпус 10 через штуцер 13. Полное давление рвхфі) замеряется манометром 8. Топливо под давлением рвх подводится в корпус 6 распылителя и, проходя проточную часть при поднятой игле 7, вытекает через распыливающие отверстия в объем 3, заполненный топливом. Противодавление истечению рц в объеме 3 замеряется манометром 5 и регулируется краном 4. Стенки сосуда 3 выполнены прозрачными, что позволяет наблюдать за истечением топлива из распылителя и наличием кавитационных пузырьков, которые отчетливо видны в форме белого облачка вблизи каждого распиливающего отверстия. Выбранные перемещения иглы 7 распылителя устанавливаются с помощью винта 9 и контргайки 11 и регистрируется по индикатору 12. Топливо из объема 3 во время замера, которое определяется по секундомеру, поступает в мерную емкость. Масса поступившего топлива заме-рется с помощью весов, имеющих диапазон измерения до 2 кг и цену деления 2г.
При необходимости измерения расхода через одно из распиливающих отверстий используется слив через кран 1 с регастрацией рц (ръ) манометром 2.
Установка позволяет обеспечить давления проливки pM (pi) до 20 МПа, при этом противодавление р„ (рг) может изменятся с помощью крана 4 от атмосферного давления до рвх. Установка для определения fp проливкой на ДМЭ была смонтирована на базе основной безмоторной установки, описанной в разделе 2.2, схема который приведена нарис. 2.5.
Топливо (ДМЭ) из бака подавалось насосами "НІ" и "Н2" не в ТНВД, как показано на схеме (рис. 2.5), а непосредственно в форсунку "фор", из которой была удалена пружина, перед форсункой и сразу за форсункой были установлены манометры, регистрирующие давления до (pi) и после (р2) распылителя. Использовались манометры с ценой деления 0,1 кгс/см2 диапазон 16 кгс/см2.
Регулирование противодавления осуществлялось краном "КРБ1". Замер времени подачи топлива в мерный баллон производился секундомером. Мерный баллон (масса 800 г, объем 1л) до и после замера взвешивался на весах (диапазон измерения до 2 кг, цена деления 2г).
Наиболее сложным замером является индицирование давления в топливопроводе высокого давления. Основная погрешность может быть определена по зависимости [32, 95].
Результаты испытний топливоподкачивающих насосов и перепускных клапанов на бензине и ДМЭ
Цели испытаний заключались, во-первых, в определении производительности топливоподкачивающих насосов (ТН) и схем их подключения в сочетании с развиваемым давлением (это удобнее и эффективнее делать на имитаторе ДМЭ-бензине); во-вторых, в сравнительных испытаниях ТН на ДМЭ с целью отбора пригодных для работы на ДМЭ ТН. Были исследованы 7 ТН, три насоса фирмы ТАТЭ (Тюмень) и четыре ТН Bosch. Все ТН предназначенные для топливных систем с впрыском бензина и рассчитаны на напряжение питания 12 в.
Сопоставлять ТН и схемы их соединения следует с учетом диапазона изменения эффективного проходного сечения дросселя (клапана) \ifa, увеличение которого ведет к росту производительности ТН Q и уменьшению давления р, которое развивает ТН.
Основной схемой включения ТН была выбрана схема последовательного подключения двух наиболее мощных ТН, имеющихся в нашем распоряжении Bosch 10. На схеме условно обозначена Bosch 10- Bosch 10. Для сравнения параллельной и последовательной схем включения ТН Bosch 10 изменяли эффективное проходное сечения дросселя от 0,15 мм2 до 3,3 мм при параллельном включении ТН и0,11 мм2 до 3,5 мм2 при последовательном включении (рис. 3.7, табл. 3.8). Замеры показывают преимущество по давлению у последовательной схемы включения и по производительности у параллельной схемы. Если принять объемную цикловую подачу на режиме номинальной мощности на ДМЭ 167 мм3 (см. разд. 3.1), то требуемый расход составит для одной секции 0,2 л/мин, для четырех - 0,8 л/мин. В нашем случае при работе одной секции диапазон изменение степени рециркуляции отсечного топлива при последовательном включении ТН Bosch 10 составляет і 2,З..Д5.
Для сравнения по производительности и давлению различных схем подключения ТН была использована методика сопоставления их с зависимостью Q=fi(P) для схемы Bosch 10- Bosch 10 (рис. 3.8 и 3.9). Так из рис. 3.8 видно, что последовательно-параллельное включение четырех ТН существенно повышает как давление, так и производительность.
Для ответа на вопрос, как располагать ТН при параллельном включении, была проведена проливка при постоянном положении крана с постановкой менее мощного ТН Bosch 11 перед Bosch 10 (точка 1 на рис. 3.9) и в обратном порядке (точка 2 на рис. 3.9) видно, что незначительное преимущество имеет схема Bosch 10- Bosch 11, так как она немного ближе располагается к кривой Bosch 10- Bosch 10, но в целом, порядок подключения ТН влияет мало.
Важное значения, как показали эксперименты, имеют конструктивно-регулировочные параметры перепускного клапана, условно названного клапан МАДИ. Если опустить описание поисковых образцов клапана, то его описание сводится к следующему. Это шариковый клапан с диаметром шарика 8 мм. Пружина клапана должна быть достаточно сильной, чтобы выдерживать перепады давления до 1,5 МПа. В частности, при диаметре проволоки 1 мм жесткость пружины равна 10 Н/мм. Давление открытия перепускного клапана подбирается из условия запуска ТС на ДМЭ, в ТН в начальный период запуска присутствует газовая фаза, которая не позволяет создать рабочие давления подкачки. Из этих соображений давление открытия клапана МАДИ регулируется в пределах 0.02...0,04 МПа С большой точностью следует выполнять внутренний диаметр корпуса, в котором движется шарик, проверяя по эффективному проходному сечению клапана. Эффективное проходное сечение выбирается в зависимости от производительности ТНВД в пределах 0,4 мм ...2 мм . Из рис 3.7 можно увидеть, что параллельная работа ТН Bosch 10 с клапаном МАДИ-1 при давлении 0,5 МПа обеспечивает 0=4,34 л/мин; то есть на 14% больше, чем с дросселирующим краном, что объясняется меньшими потерями давления при обтекании шарика. Аналогичные результаты получены при проливке клапанов МАДИ-1 и МАДИ-2 с последовательно включенными ТН Bosch 10 (рис. ЗЛО).
