Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Возможности улучшения эксплуатационно- технических показателей дизелей путем регулирования начала впрыскивания 13
1.1. Влияние угла опережения впрыскивания топлива
на эксплуатационно-технические показатели дизелей 13
1.2. Разработанные системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива транспортных дизелей 24
1.3. Цель работы и задачи исследования 35
Глава 2. Исследование влияния угла опережения впрыскивания топлива на показатели токсичности и дымности отработавших газов в переходных процессах 38
2.1. Разработанные законы регулирования угла опережения впрыскивания топлива в переходных процессах дизелей 38
2.2. Разработка математической модели САР дизеля с регулированием угла опережения впрыскивания топлива в переходном процессе 47
2.3. Расчетные исследования САР дизеля с регулированием угла опережения впрыскивания топлива в переходном процессе 61
Основные результаты и выводы по второй главе 84
Глава 3. Синтез параметров устройств регулирования угла опережения впрыскивания топлива 86
3.1. Линейная математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля с регулируемым углом опережения впрыскивания топлива 86
3.2. Синтез CAP дизеля с регулируемым углом опережения впрыскивания топлива 92
Основные результаты и выводы по третьей главе 96
Глава 4. Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования угла опережения впрыскивания топлива 97
4.1. Система автоматического регулирования угла опережения впрыскивания топлива 97
4.2. Результаты исследований дизеля с системой регулирования угла опережения впрыскивания топлива и ее доводка 104
Основные результаты и выводы по четвертой главе 112
Основные выводы и заключение 114
Список литературы
- Разработанные системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива транспортных дизелей
- Разработка математической модели САР дизеля с регулированием угла опережения впрыскивания топлива в переходном процессе
- Синтез CAP дизеля с регулируемым углом опережения впрыскивания топлива
- Результаты исследований дизеля с системой регулирования угла опережения впрыскивания топлива и ее доводка
Введение к работе
Дизели давно стали основным типом двигателей в диапазоне агрегатных мощностей от 200 до 80000 кВт. Продолжает расти доля дизелей и в мировом автотранспорте. В 2003 г. в Европе дизелями было оснащено 30 % городских транспортных средств, а к 2010 г. их число достигнет 50 %.
Характерной особенностью дизелей транспортного назначения является широкий диапазон скоростных и нагрузочных режимов. При работе таких комбинированных двигателей на режимах с пониженной частотой вращения и частичной нагрузкой их показатели, как правило, ухудшаются, что обусловлено, главным образом, несогласованностью в работе различных систем комбинированного двигателя. При создании комбинированной установки индивидуальные характеристики этих систем удается согласовать лишь на каком-то одном режиме (чаще номинальном). На других режимах эта согласованность нарушается, что приводит к ухудшению качества рабочего процесса дизеля и, как следствие, к снижению его экономических и экологических показателей. Обеспечить поднастройку характеристик элементов дизеля в процессе работы при смене режимов и изменении условий эксплуатации возможно с использованием различных систем автоматического регулирования и управления (САР и САУ).
Наиболее простое и эффективное средство воздействия на рабочий процесс дизеля - управление процессом топливоподачи. Причем, для обеспечения наибольшей эффективности рабочего процесса дизеля целесообразно организовать процесс регулирования топливоподачи, как по величине цикловой подачи топлива (ЦПТ), так и по моменту начала впрыскивания - углу опережения впрыскивания топлива (УОВТ).
Диссертационная работа посвящена проблемам улучшения эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования угла опережения впрыскивания топлива. В работе проведен анализ влияния УОВТ на динамические качества дизеля, на показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов (ОГ) как на установившихся режимах, так и в переходных процессах. Разработана математическая модель САР частоты вращения дизеля, позволяющая не только определить показатели качества переходного процесса, но и провести оценку токсичности ОГ в переходных процессах с изменяемым УОВТ. Проведено моделирование переходного процесса разгона транспортного дизеля при различных законах изменения УОВТ и определен оптимизированный по показателям токсичности ОГ закон изменения УОВТ. Предложена методика определения закона изменения УОВТ по частоте вращения, обеспечивающего устойчивую работу дизеля и заданные показатели качества процесса регулирования. Разработана и испытана на развернутом дизеле система регулирования УОВТ, обеспечивающая реализацию оптимизированных законов изменения момента впрыскивания топлива.
Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью совершенствования рабочего процесса дизеля с целью обеспечения его требуемых динамических, топливно-экономических и экологических показателей. Эффективным способом совершенствования рабочего процесса дизеля является оптимизация УОВТ и его регулирование в соответствии с режимом работы. Серийные отечественные системы топливоподачи дизелей не в полной мере обеспечивают требуемые законы регулирования УОВТ. Поэтому необходимо проведение комплекса исследований, направленных на определение оптимизированных характеристик регулирования УОВТ, в первую очередь, в переходных процессах транспортного дизеля, и на разработку системы регулирования УОВТ, обеспечивающей реализацию оптимизированных законов изменения начала впрыскивания топлива, как на установившихся режимах, так и в переходных процессах. Определение оптимизированных характеристик регулирования УОВТ для переходных процессов целесообразно проводить с использованием методов математического моделирования, позволяющих сократить временные и материальные затраты при проведении исследовательских работ. С использованием предлагаемых расчетных методов можно определить оптимизированные заноны регулирования УОВТ и выдать рекомендации по реализации системы регулирования УОВТ, способной реализовать эти законы. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при создании топли-воподающих систем, обеспечивающих перспективные требования к токсичности ОГ при достижении улучшенных показателей качества переходных процессов и показателей топливной экономичности дизелей.
Цель работы: улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива.
Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. При проведении теоретических исследований использованы методы теории автоматического регулирования и управления. Уравнения разработанной математической модели решаются с использованием современных методик. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с результатами испытаний на моторном стенде. Экспериментальные исследования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива выполнены с применением современных измерительных средств.
Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения, позволяющая провести оценку токсичности отработавших газов в переходных процессах с изменяемым углом опережения впрыскивания топлива; - разработана методика определения закона изменения угла опережения впрыскивания топлива по частоте вращения, обеспечивающего устойчивую работу дизеля и заданные показатели качества процесса регулирования;
- разработана система автоматического регулирования угла опережения впрыскивания топлива, обеспечивающая реализацию оптимизированных законов изменения момента впрыскивания топлива как на установившихся режимах, так и в переходных процессах.
Достоверность и обоснованность научных положений определяются:
- использованием фундаментальных законов и уравнений теории автоматического регулирования и управления, современных численных и аналитических методов реализации математических моделей;
- совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований и применением при оценке адекватности математических моделей достоверных опытных данных, полученных при испытаниях на развернутом двигателе.
Практическая ценность состоит в том, что:
- разработана математическая модель и программа расчета переходного процесса с возможностью определения динамических характеристик и показателей токсичности отработавших газов, позволяющие с достаточной для практики точностью решать задачи проектирования систем топливо-подачи и систем регулирования для существующих и перспективных дизелей;
- проведена оценка влияния закона изменения угла опережения впрыскивания топлива на показатели токсичности и дымности отработавших газов дизеля в переходных процессах;
- разработана методика определения закона изменения угла опережения впрыскивания топлива, обеспечивающего устойчивую работу дизеля и заданные показатели качества процесса регулирования, которая может быть использована как для существующих, так и для перспективных систем регулирования;
- разработана конструкция системы автоматического регулирования угла опережения впрыскивания топлива, обеспечивающия улучшение показателей топливной экономичности и токсичности ОГ транспортного дизеля.
Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ лаборатории «Автоматика» НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана и кафедры «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследований внедрены в ОАО «Форант-Сервис» и ЗАО «Дизель-КАР» (г. Москва).
Апробация работы:
Диссертационная работа заслушана и одобрена на совместном заседании кафедр «Поршневые двигатели» и «Теплофизика» в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2008 г.
По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады:
- на международном симпозиуме «Электроника и электрооборудование транспорта. Проблемы и пути решения», 22-24 июня 2004 г., Суздаль;
- на международной научно-технической конференции «Двигатель 2007», посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 19-21 сентября 2007 г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана;
- на Всероссийском научно техническом семинаре (ВНТС) им. проф. В.И. Крутова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2005, 2007 и 2008 г.г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи и 5 материалов конференций [15,76,79,80,82,98,99,111,135].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка используемой литературы и приложения. Общий объем работы 152 страницы, включая 114 страницу основного текста, содержащего 47 рисунков, 2 таблицы. Список литературы включает 153 наименования на 16 страницах. Приложение на 20 страницах включает листинги программ расчета полиномиальных зависимостей параметров дизеля и расчета переходных процессов САР, а также документы о внедрении результатов работы.
Разработанные системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива транспортных дизелей
Разработаны конструкции различных устройств регулирования УОВТ, обеспечивающих изменение УОВТ в соответствие с изменениями частоты вращения и нагрузки и его корректирование при изменении атмосферных условий и вида применяемого топлива. Их можно разделить на три группы: 1 — устройства, являющиеся приставкой к топливному насосу высокого (ТНВД) - муфты опережения впрыскивания топлива; 2 - встроенные в ТНВД устройства, являющиеся его неотъемлемой частью; 3 - электронно-управляемые форсунки и насос-форсунки с регулированием начала и окончания подачи топлива [46,65,133]. Устройства первых двух групп могут быть использованы как в рядных, так и в распределительных ТНВД. В устройствах второй группы регулирование УОВТ осуществляется деталью или группой деталей, размещенных внутри ТНВД. В рядных ТНВД изменение УОВТ достигается поворотом втулки или кромки плунжера, а также смещением толкателя. В распределительных ТНВД это обеспечивается при помощи смещения дозирующей втулки, кулачковой шайбы, винтовой пары и др. В отличие от устройств последних двух групп муфты опережения являются автономными по отношению к ТНВД и имеют ручной или автоматический привод. Все автоматические приводы делятся на несколько групп: механические, гидравлические, пневматические, электромагнитные (электронно управляемые) и др. Такие же приводы могут быть использованы и в устройствах второй группы.
Серийно выпускаемый ТНВД дизеля КамАЗ-740 оснащен центробежной муфтой опережения впрыскивания топлива. Она установлена на переднем хвостовике кулачкового вала ТНВД и обеспечивает близкое к линейному уменьшение УОВТ при снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя путем изменения взаимного углового расположения ведущей 1 (рис. 1.9) и ведомой 5 полумуфт. Полумуфты установлены в корпусе 6, герметизированном угоютнительным кольцом 4 и сальниками 7 и 9. Ведущая полумуфта приводится во вращение распределительной шестерней через вал с гибкими соединительными муфтами. Ведомая полумуфта шпонкой и гайкой закреплена на конической поверхности хвостовика кулачкового вала ТНВД и приводится во вращение двумя грузами 11. Грузы, установленные на осях 2, запрессованных в ведомую полумуфту и имеющих шайбы 3, качаются в плоскости, перпендикулярной оси вращения муфты. Проставка 10 ведущей полумуфты упирается одним концом в палец, другим - в профильный выступ. Пружины 14 грузов установлены в стаканах 15 с предварительной деформацией, обеспечиваемой упорным кольцом 12, шайбой 13 и регулировочной прокладкой 16. Усилие пружин 14 удерживает грузы на упоре во втулке 8 ведущей полумуфты. При увеличении частоты вращения грузы под действием центробежных сил расходятся и поворачивают ведомую полумуфту относительно ведущей в направлении вращения кулачкового вала, вызывая увеличение УОВТ. При уменьшении частоты вращения грузы под действием пружин сходятся и поворачивают ведомую полумуфту относительно ведущей в сторону, противоположную вращению вала, вызывая уменьшение УОВТ при снижении скоростного режима. Автоматические центробежные муфты опережения впрыскивания топлива кроме дизелей КамАЗ устанавливаются на топливных насосах дизелей семейства ЯМЗ, а также на ТНВД ряда зарубежных дизелей [25,46,49].
Более сложные законы регулирования могут быть сформированы при использовании электронно-управляемых муфт опережения впрыскивания топлива. Характерной является муфта, разработанная фирмой Daimler-Benz (Германия) для дизельных двигателей транспортного назначения. Схема системы топливоподачи с муфтой фирмы Daimler-Benz представлена на рис. 1.10 [25,72,73]. В этой системе топливоподачи электронный блок 1 вырабатывает управляющий сигнал U, характеризующий рассогласование между действительным и требуемым значениями УОВТ. При этом действительный
УОВТ определяется в электронном блоке 1 по сигналу от датчика З УОВТ, а требуемый УОВТ - с использованием заложенных в запоминающем устройстве электронного блока базовых характеристик УОВТ на основании сигналов от датчиков частоты вращения 4 и нагрузки 8 (положения рейки ТНВД 9). При наличии рассогласования сигнал U от электронного блока 1 подается на обмотку электрогидравлического клапана 2, изменяющего давление масла, подводимого к полумуфтам 5 и 7 из системы смазки дизеля. Взаимное угловое перемещение ведущей и ведомой полумуфт происходит под действием разности сил пружин 6 и давления масла, регулируемого электрогидравлическим клапаном 2.
Разработка математической модели САР дизеля с регулированием угла опережения впрыскивания топлива в переходном процессе
Оценка влияния закона регулирования УОВТ на динамические показатели транспортного дизеля и показатели токсичности его ОГ в переходных процессах проведена с использованием разработанной процессах проведена с использованием разработанной математической модели системы автоматического регулирования (САР).
Математическое описание САР может быть весьма разнообразно. При расчетных исследованиях переходных процессов дизелей широко применяют системы линейных дифференциальных уравнений, описывающих элементы САР [25,48,69]. Однако, в большинстве случаев целесообразна разработка нелинейных математических моделей, содержащих нелинейные дифференциальные уравнения элементов САР и учитывающих реальные нелинейные характеристики параметров объекта регулирования [83,84,102]. При этом указанные нелинейные характеристики могут быть заданы различным образом. Хорошие результаты дает описание этих характеристик полиномиальными зависимостями [52].
В соответствии с проведенными ранее исследованиями работ [48,51,54,81] в качестве наиболее значимых элементов дизеля с турбонадду-вом выбраны собственно двигатель (его поршневая часть), турбокомпрессор, впускной и выпускной трубопроводы. Каждый из этих элементов обладает определенными динамическими свойствами и описывается соответствующими дифференциальными уравнениями.
Динамические свойства дизеля характеризуются дифференциальным уравнением [48,50] тдскОд/ск = Мд-Мс, (2.1) где Мд - момент двигателя, Мс - момент сопротивления, тд - приведенный момент инерции двигателя и потребителя.
Анализ параметров, оказывающих влияние на значение крутящего момента дизеля с турбонаддувом, показывает, что основными из них являются изменения цикловой подачи топлива gu и эффективного КПД Г[е, т.е. Мд=і-(ц,гіе). (2.2)
Эффективный КПД находится, в свою очередь, в виде произведения индикаторного КПД г), и механического КПД г)м , т.е. Ле ЛіЛм- (2.3)
Во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя основное влияние на r\s оказывает индикаторный КПД Гц . При разработке математической модели дизеля с турбонаддувом необходимо учесть не только влияние на ГІ коэффициента избытка воздуха а, т.е. изменения цикловых подач топлива и воздуха, но и выбора УОВТ.
Коэффициент избытка воздуха а определяется соотношением подач топлива и воздуха, а количество подаваемого топлива достаточно полно определяется положением hp дозирующей рейки ТНВД и скоростным режимом работы двигателя сод ёц = f(hp, шд). (2.4)
Количество подаваемого воздуха характеризуется давлением рк и температурой Тк наддувочного воздуха. Для дизелей с невысоким наддувом количество подаваемого воздуха с достаточной степенью точности можно связать лишь с давлением рк. Таким образом, функциональная зависимость для индикаторного КПД двигателя принимает вид Tii=f(hp, рк, 9, сод). (2.5) Механический КПД двигателя определяется по известной формуле 4M = Ne/Ni = pe/pi=l-pM/pi. (2.6)
Среднее давление трения рм является функцией главным образом частоты вращения Од и количества подаваемого в двигатель топлива (весовой цикловой подачи gu), т.к. частота вращения дизеля определяет величину инерционных сил, передаваемых на подшипники и другие пары трения, а количество подаваемого топлива - величину газовых сил. Определенное влияние на рм оказывает УОВТ. Однако, это влияние незначительно [62,146]. Следовательно PM = f(a A,gu), (2.7) поэтому с учетом выражения (2.4) можно записать рм = 1-(д,пр). (2.8) Индикаторное давление р; определяется соотношением [36] Pi = g4Hu /Vh, (2.9) которое с учетом выражений (2.4) и (2.5) может быть представлено в виде функциональной зависимости Рі = і-(сод,пр,рк,Є). (2.10) Совокупность функциональных зависимостей (2.8) и (2.10) дает возможность выражение (2.6) записать в виде
Синтез CAP дизеля с регулируемым углом опережения впрыскивания топлива
С использованием выражений (3.23) рассчитаны и построены границы D-разбиения исследуемой САР при различных значениях степени устойчивости ау, представленные на рис. 3.1. При ау=0 диапазон возможных значений параметра L, с точки зрения устойчивой работы САУ составляет -оо 2 18,91. В системе управления, формирующей оптимизированный по топливной экономичности закон управления УОВТ, параметр А, равен 5,0, что соответствует степени устойчивости ау = 1,26. Если дизель не оборудован устройством управления УОВТ, то =0 и огу = 1,1844. Приведенные данные свидетельствуют о том, что в диапазоне 0 А, 5,0 увеличение параметра /I, приводит к увеличению степени устойчивости ау. Наибольшая степень устойчивости в выделенной области соответствует значению /L, = 5,0. Таким образом, требования к выбору закона изменения УОВТ по динамическим качествам дизеля и его экономичности в данном случае совпадают.
Полученные данные свидетельствуют о том, что во всем диапазоне - да 2 0 (местная степень неравномерности регуляторной характеристики УОВТ 0 8у -оо), соответствующем уменьшению УОВТ с увеличением частоты вращения ад, система устойчива. Если же система управления формирует закон управления УОВТ, предусматривающий увеличение УОВТ с увеличением сод, то интенсивность роста УОВТ ограничена прямой 1 (рис. 3.2), соответствующей 2=+18,91 и Jy =0,0529 (5,29 %). Оптимизированный по топливной экономичности закон управления (при А, =5.0 и 8 =20%, прямая 2 на рис. 3.2), находиться в области устойчивой работы САУ, ограниченной прямыми 1 и 3.
Переходные процессы разгона дизеля типа 6 ЧН 15/18 при неизменной настройке потребителя, расчитанные по выражению [48] р = р0е где (р и р0 - начальное и текущее значения относительного отклонения частоты вращения дизеля, представлены на рис. 3.3. Время переходного процесса разгона дизеля, не оснащенного устройством управления УОВТ (/I, = 0,ау =1,1844) составляет tn2 =2,7сек. (кривая 2 на рис. 3.3) при допустимой нестабильности частоты вращения соЕ = 3,0%. При введении управления УОВТ по закону 2 (рис. 3.2), т.е. при /1,=5.0, =1,26, сокращается до tn2 =2,5 сек. (кривая 1 нарис. 3.3).
Проведенные исследования свидетельствуют о том, что при регулировании УОВТ по частоте вращения, обеспечивающем улучшение экономических и экологических показателей дизелей, необходимо оценить характер влияния закона изменения УОВТ на устойчивость и динамические качества САР.
1. Разработана линейная математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля типа 6 ЧН 15/18 с регулируемым углом опережения впрыскивания топлива, позволяющая оценить характер влияния закона изменения УОВТ на устойчивость и динамические качества САР.
2. Разработана методика определения закона изменения угла опережения впрыскивания топлива по частоте вращения, основанная на использовании метода D-разбиения.
3. Проведенные расчетные исследования позволили определить закон изменения УОВТ по частоте вращения, обеспечивающий устойчивую работу дизеля и заданные показатели качества процесса регулирования.
4. Требования к выбору закона изменения УОВТ по динамическим качествам дизеля типа 6 ЧН 15/18 и его экономичности совпадают.
Результаты исследований дизеля с системой регулирования угла опережения впрыскивания топлива и ее доводка
Для оценки работоспособности разработанной системы топливоподачи в условиях развернутого дизеля проведены его экспериментальные исследования на моторном стенде АМО «ЗиЛ». Исследовался дизель типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) производства Минского моторного завода. Исследуемый дизель был оснащен турбокомпрессором ТКР-6 Борисовского завода автоагрегатов, форсунками АО «Куроаппаратура» (г.Вильнюс) с распылителями DOP 119S534 фирмы Motorpal. Форсунки отрегулированы на давление начала впрыскивания рф0—21,5 МПа. Длина топливопроводов высокого давления составляла LTp=540 мм, их внутренний диаметр был равен 2,0 мм.
Опыты проводились по методикам, регламентированным ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний». Моторный стенд был оборудован комплектом необходимой измерительной аппаратуры, некоторые характеристики которой приведены в таблице 2. Характер процесса впрыскивания разработанной системой топливоподачи оценивался с помощью аппаратуры фирмы AVL. Концентрации NOx, СО, СНХ в ОГ определялись газоанализатором SAE-7532 японской фирмы YANAKO с погрешностями измерения указанных компонентов ±1%.
При моторных испытаниях дизеля Д-245.12С он исследовался на двух наиболее характерных режимах — на режиме максимальной мощности при частоте вращения двигателя п=2400 мин"1 и на режиме максимального крутящего момента при п=2400 мин" . Эти два режима вносят наибольший вклад в суммарную токсичность ОГ дизеля на режимах 13-ступенчатого испытательного цикла, предусмотренного европейским стандартом EURO-2 (весовые коэффициенты этих режимов составляют 0,10 и 0,25). При исследованиях дизеля на этих режимах установочный УОВТ 0 изменялся в диапазоне от 25 до 8 п.к.в. до ВМТ. С учетом времени задержки закрытия электромагнитных клапанов и времени прохождения волны давления от ТНВД к форсунке реальные УОВТ, определенные при осциллографировании, оказались равными соответственно от 19 до 2 п.к.в. до ВМТ. При этом были определены эксплуатационные показатели двигателя, представленные на рис. 4.3. 10 18 0,п.к.в. до ВМТ
Зависимость объемных концентраций в ОГ оксидов азота Смох? монооксида углерода Ссо углеводородов ССнх удельного эффективного расхода топлива ge от установочного УОВТ 0 дизеля типа Д-245.12С: 1 - на режиме максимальной мощности при п =2400 мин"1; 2 — на режиме максимального крутящего момента при п =1400 мин
Анализ данных рис. 4.3 показывает, что наиболее благоприятное сочетание экономических и экологические показатели дизеля имеет место при установочном УОВТ 0=15 п.к.в. до ВМТ (действительный УОВТ 9=9 п.к.в. до ВМТ). При больших УОВТ обеспечиваются наилучшие показатели дизеля по удельному эффективному расходу топлива ge и содержанию в ОГ несго-ревших углеводородов Сснх (при п=1400 мин"1). При малых УОВТ наблюдается наименьшее содержание в ОГ оксидов азота Смох- В то же время отмечена необходимость изменения УОВТ в соответствии со скоростным режимом работы дизеля. В частности, на режиме с п=2400 мин"1 зависимость содержания оксидов азота в ОГ от УОВТ слабо выражена и приритетными становятся показатели дизеля по удельному эффективному расходу топлива и содержанию в ОГ монооксида углерода Ссо и несгоревшим углеводородам Сснх- На режиме с п=1400 мин"1 имеется возможность заметного уменьшения эмиссии оксидов азота NOx путем регулирования УОВТ.
В то же время, проведенные испытания показали, что имеется позмож-ность дальнейшего улучшения показателей исследуемого дизеля. Для этого целесообразна доводка конструкции системы топливоподачи с микропроцессорной системой регулирования. При этом необходимо уменьшить объем надпленжерной полости и свободные объемы в штуцере ТНДВ с целью повышения давления впрыскивания топлива, которое в испытываемой системе топливоподачи не превысило 30 МПа, а продолжительность впрыскивания составила при этом ф=22-26 п.к.в. Целесообразно использование в ТНВД подвесных насосных секций и адаптация к ней электромагнитных клапанов регулирования УОВТ. Требуется дальнейшая доводка этих клапанов с целью увеличения их перестановочных усилий и применения более жестких пружин для запорных элементов. Испытания этих клапанов в составе ТНВД на дизеле показали, что применение недостаточно жестких пружин может привести к самопроизвольному закрытию клапанов и возникновению нежелательных волновых процессов в подыгольной полости форсунки.
С целью внесения указанных изменений в конструкцию разработана модифицированная система топливоподачи с регулированием УОВТ. Она создана на базе серийного топливного насоса 4УТНИ производства ОАО «НЗТА». На рис. 4.4 представлена схема модифицированной системы топливоподачи дизеля с регулированием УОВТ.
Модифицированная система топливоподачи включает ТНВД, содержащий корпус насоса 29 и головку насоса 12, электромагнит 14 с его тарелкой (якорем) 13, крепящие его винты 15, штуцер 11 с нагнетательным клапаном 9 и его пружиной 10. В корпусе 29 насоса размещены толкатель 1 с пружиной 2, поворотная втулка 3 и сопряженная с ней посредством зубчатой передачи дозирующая рейка 4, гильза 5, втулка 6, шайба 7, топливный канал 8, надплунжерная полость 24, наполнительное отверстие 25, магистраль низкого давления 26 и плунжер 30. Последний выполнен со сверлением 27 и отсечной кромкой 28. Головка насоса включает следующие элементы простав-ку 16, направляющую 17 и регулировочная 18 гайки, пружину 19, шток 20, кольцевая полость 21, закрывающий ее клапан 23, и сверление 22. Электромагнит 14 является нормально включенным, а клапан 23, связанный через шток 20 с тарелкой 13 электромагнита - нормально закрытым.
Приведенная на рис. 4.4 система топливоподачи с ТНВД работает следующим образом. При движении плунжера 30 вниз под действием пружины 2 происходит наполнение надплунжерной полости 24 топливом из магистрали низкого давления 26. Далее, при движении плунжера вверх под воздейт-вием толкателя и отключенном электромагните 14 (открытом клапане 23) топливо из надплунжерной полости 24 через кольцевую полость 21 и сверление 22 в головке насоса поступает обратно в магистраль низкого давления 26. При этом давление в надплунжерной полости 24 остается низким.
