ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Режимы оптимального топливоиспользования и малых нагрузок.

Режимы оптимального топливоиспользования

Энергетические и экологические проблемы, связанные с двигателя­ми внутреннего сгорания, обострили задачу эффективного топливоис­пользования. С повышением энерговооруженности судов, скоростей хо да, стоимостей топлива и масла, затраты на горюче-смазочные материа­лы достигли 80% от общей суммы эксплуатационных расходов и продол­жают возрастать.
Поэтому вопрос о расходе топлива и способах его снижения являет­ся важнейшей задачей технического развития дизелестроения и эксплуа­тации.
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиКонструктивными мероприятиями, снижа­ющими удельный рас­ход топлива, является повышение отношения длины хода поршня S к диаметру цилиндра D при прямоточно-кла­панной продувке (рис. 4.34, а). В настоящее время это отношение для мощных малообо­ротных дизелей достиг­ло четырех
Расход топлива так­же понижается с повы­шением отношения мак­симального давления сгорания Pz к среднему эффективному давле­нию Ре (см. рис. 4.34, б).
При работе дизеля на частичных режимах Pz ниже, чем на номи­нальном. Поэтому без
увеличения механической нагрузки на детали дизеля, при работе на доле­вых режимах, давление Pz. можно поддерживать величиной, соответству­ющей PZHOM, если скорость нарастания давления газов не превысит допус­тимого значения. В результате экономичность дизеля на этих режимах возрастает.
Давление Pz можно повысить путем увеличения угла геометрическо­го начала нагнетания ф'оп за счет специальной геометрии нагнетательной кромки а плунжера (рис. 4.35)
Положение 1-1' соответствует номинальной цикловой подаче. На участке 1-2 угол ср'оп увеличивается, а на участке 2-3 остается неизмен­ным (до момента 3_3'). В дальнейшем, с целью снижения скорости нара­стания давления газов, угол ср'оп уменьшают (участок 3~4). Влияние тако­го способа регулирования угла ср'оп на экономичность дизеля показано на рис. 4.35, б.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиб)
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиФильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигателиPz МПа
9.0

  1.  7,0

 

 


Фирма MAN-B&W на дизелях серии МС/ MCE применила механизм VIT (Variable Injection Timing), который позволяет изменять угол опереже­ния подачи топлива с одновременным регулированием цикловой подачи (рис. 4.36).
Изменение положения втулки плунжера по высоте относительно плунжера достигается при повороте втулки с винтовой прорезью, поме­щенной на соответствующей винтовой нарезке на нижнем конце втулки плунжера. Втулка с прорезью поворачивается зубчатой рейкой, сцеплен­ной с зубчатым венцом на наружной поверхности поворотной втулки. Зубчатая рейка находится на конце тяги, соединенной с механизмом уп­равления опережением подачи топлива.
Изменение цикловой подачи топлива осуществляется поворотом плун­жера. Для этого на нижнем конце плунжера помещена втулка с закреплен­ным на ней зубчатым венцом, который поворачивается зубчатой рейкой, соединенной тягой с механизмом управления цикловой подачей топлива.

Рис. 4.36. Механизм VIT: 1 ~ тяга механизма VTT, 2 ~ агрегат управления положения втулки плунжера по вертикали,

  1. Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели~ сервомеханизм в агрегате управления,
  2. ~ привод управления цикловой подачей топлива, 5 - выходной трубопровод к

агрегату управления, 6 - вход, 7 ~ датчик управления опережения впрыска, связанный с рычагом привода регулирования цикловой подачей топлива, 8 ~ вал . регулирования, 9 ~ тяга, связанная с поворотным устройством, плунжера
2
Подрегулирование можно производить отдельно на каждом цилин­дре, а, кроме того, возможно коллективно регулировать максимальный уровень давления по всему двигателю, соответственно изменениям каче­ства топлива, износу и пр. Оба вида регулировки можно производить при работающем двигателе.
В связи с вышеизложенным во время эксплуатации целесообразно своевременно регулировать угол опережения подачи топлива с целью оптимального топливоиспользования дизелем.
С точки зрения оптимального топливоиспользования большое значе­ние имеет правильный выбор точки режима максимальной длительной мощности (МДМ), которая может лежать внутри параллелограмма £7/.2/.3/.4 (рис. 4 37). Обширная площадь режимов предоставляет свободу выбора МДМ, скорости и используемой мощности применительно к со­стоянию корпуса судна при прямом соединении коленчатого вала двига­теля с винтом
Номинальная характеристика гребного винта фиксированного шага 1 (см. рис. 4.37, а) проходит через точку Ц соответствующую МДМ, которая принята за 100% мощности. При обрастании корпуса судна или ухудше­нии погодных условий, винтовая характеристика становится «утяжелен-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Дд, г/(кВтч)

а)


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Дд, г/(кВтч)

|<г.5% 168% |8

I МДМ

Рис. 4.37. Схема выбора режимов работы двигателей МС/МСЕ фирмы MAN-B&W а) ~ гребной винт фиксированного шага, б) - гребной винт регулируемого шага; в) ~ изменение удельного расхода топлива на частичной мощности 1 ~ номинальная характеристика гребного винта фиксированного шага; 2 ~ «утяжеленная» характеристика гребного винта фиксированного шага; (.) А - режим оптимизирован при 100 % МДМ; (.) В - режим оптимизирован при 85 % МДМ; 4 ~ линии постоянных значений среднего эффективного давления; 5 ~ графики изменения удельного расхода топлива при работе дизеля на частичных мощностях; б - двигатель оптимизирован на 100 % МДМ; 7 - двигатель оптимизирован на 85 % МДМ.

ной» и смещается на линию 2 Точка А линии 2 соответствует двигателю, оптимизированному при 100% МДМ, а точка В - оптимизированному при 85% МДМ.
На графиках 5 показано изменение удельного расхода топлива по от­ношению к расходу при МДМ, а за 100% Ne принята оптимизированная мощность. Для получения очень низкого удельного расхода топлива при работе в широком диапазоне нагрузок, когда двигатель находится в экс­плуатации, особое внимание следует уделять выбору правильной комби­нации частоты вращения и мощности. Это может снизить удельный рас­ход топлива на (3~5) г/кВт ¦ ч в зависимости от величины мощности ди­зеля на долевых режимах.
Аналогичное снижение расхода топлива в эксплуатации достигается и в установке с винтом регулируемого шага, см. рис. 4.37, б.
На рис. 4.37, в, приведены графики изменения удельного расхода топлива Лд на долевых нагрузках для двух точек оптимизации А и В, со­ответственно графики б к 7. Если двигатель работает в эксплуатации на долевых нагрузках, то расход топлива может быть ниже для двигателя, оптимизированного на более низкую мощность. В данном случае эконо­мия расхода топлива отмечается при нагрузках ниже 85% Л/е. При рабо­те двигателя на повышенных мощностях оптимизированный двигатель будет иметь отрицательный эффект.
Следует иметь в виду, что рассмотренная оптимизация режима непо­средственно не связана со стоимостными показателями работы судна и неоднозначна понятию оптимальной скорости.
Улучшение процесса впрыскивания топлива на режимах малых нагрузок и минимально-устойчивой частоты вращения
Работа дизеля на малых ходах должна обеспечивать маневрирование судна при следовании в узкостях, по сложному фарватеру, при подходах к портам и швартовке, при движении в караване и т.п. Возможность судна совершать необходимые маневры, а следовательно, и обеспечить безо­пасность мореплавания зависит от того минимального значения частоты вращения nmin, при котором дизель устойчиво работает на винт при за­крепленной топливной рукоятке TPmjn = const или при управлении от регу­лятора. Таким образом, nmin определяет нижнюю границу эксплуатацион­ных режимов винтовой характеристики и является основным показателем режима самого малого хода. Изыскание путей для дальнейшего уменьше­ния nmjn имеет важное значение, так как требования к скорости судов, та­ких как контейнеровозы и др., повысились, а требования к скорости мане­врирования и прохождения каналов остались прежними. Следовательно, относительные требования для пт1П повысились.
В связи с тем, что топливная система оптимизируется на работу при высоких мощностях, то сложно поддерживать стабильную и равномерно распределенную по цилиндрам нагрузку при самых малых ходах судна.


когда нагрузка двигателя меньше 1 % МДМ при оборотах коленчатого ва­ла до 20% оборотов при МДМ.
Важным фактором, влияющим на nmin, является работа топливной аппаратуры. При частотах вращения ниже nmin нарушается протекание процессов впрыскивания, смесеобразования и сгорания топлива, вслед ствие чего возникают пропуски вспышек, самовыключение отдельных ци­линдров, повышенная неравномерность вращения вала и, наконец, са мопроизвольная остановка дизеля. При малых нагрузках и частотах вра щения, работа ее всегда сопровождается повышенной нерегулярностью подачи топлива по цилиндрам и на цикл, снижением давления распыли вания и неблагоприятным протеканием характеристики подачи. Износ плунжерных пар, клапанов, регулировочных тяг вызывает ухудшение указанных характеристик и повышение лт1П. Имеет значение изменение фаз топливоподачи. Раннее опережение подачи способствует стабилиза ции сгорания и уменьшению nmjn. Подача с нулевым опережением, тем более на линии расширения, наоборот, ведет к затягиванию и неустойчи вости процесса сгорания и увеличению значения nmin.
На режиме малого хода сгорание затрудняется также из-за пониже­ния температуры стенок камеры сжатия. Для обеспечения малых значе­ний nmjn следует стремиться к поддержанию теплового состояния дизеля путем отключения воздухоохладителя, повышения температуры воды и масла на входе в дизель. При длительной работе на режиме малого хода рекомендуется уменьшать подачу цилиндрового масла.
При механическом приводе ТНВД на режимах малых подач резко снижается давление впрыскивания топлива и увеличивается нестабиль ность подачи топлива от цикла к циклу и по цилиндрам дизеля по мере уменьшения частоты вращения коленчатого вала, что приводит к повы шенному расходу топлива, неравномерной работе дизеля и разжижению масла топливом. В связи с этим на режимах холостого хода при малых на­грузках дизеля, кроме стабильной работы топливной аппаратуры, необ­ходимо обеспечить максимальное давление впрыскивания не менее 10 МПа и равномерное распределение топлива по цилиндрам, причем кривые скоростных и нагрузочных характеристик топливного насоса в районе указанных режимов, должны быть пологими. Параметры впрыс­кивания малых цикловых подач существенно зависят от величины диф­ференциальной площадки иглы, разности углов запирающих конусов иг­лы и корпуса распылителя, давления начала впрыскивания, массы дви жущихся деталей и иглы, объема топливной системы высокого давления, площади эффективного проходного сечения распылителя форсунки, ос­таточного давления в линии высокого давления топлива и конструкции нагнетательного клапана.
Одним из простых способов улучшения стабильности впрыска на низких оборотах является дифференцированное давление открытия форсунки. Эта простая модификация состоит из небольшого снижения (примерно на 5,0 МПа) давления открытия одной форсунки на каждом цилиндре. Это означает, что при низкой нагрузке только одна форсунка открыта во время впрыска. И поскольку полный объем топлива впрыски­вается только через одну форсунку, подъем шпинделя форсунки и сам процесс впрыска более стабильны, что приводит к лучшему и более плот­ному распылу, что, в свою очередь, ведет к стабильной работе двигателя. Благодаря этому достигается снижение минимально устойчивых оборо­тов двигателя.
На долевых нагрузках и на полной нагрузке, разность давлений от­крытия ведет к незначительной разности во времени начала и конца впрыска топлива различными форсунками, но влияние этого фактора на общую работу двигателя незначительно.
На рис. 4.38 показана модель работы топливной аппаратуры двига­теля К90МС-С, каждый цилиндр которого оборудован двумя форсунка­ми. Давление открытия одной форсунки 40 МПа, а другая отрегулирова­на на 35 МПа.
При полной нагрузке двигателя (см. рис. 4.38, а) обе форсунки от­крываются практически одновременно. Разница в фазах открытия состав­ляет примерно 0,5° поворота коленчатого вала (ПКВ) с незначительным отличием колебаний давления у форсунок. При оборотах nmjn= 25 мин^ форсунка с повышенным давлением открытия закрыта и подача полного объема топлива осуществляется одной форсункой, отрегулированной на давление 35,0 МПа (рис. 4.38, б).
Хорошие условия впрыска топлива на лт|п можно получить, применяя форсунки с изменяемым давлением открытия, в которых давление пред­шествующего впрыска определяет давление открытия последующего. В этих форсунках давление впрыска действует как усилие пружины клапана.
Обе эти системы улучшают условия впрыска топлива и снижают nmin, но не снимается основная проблема - очень маленькая цикловая подача топлива ТНВД.


Рф,МПа              а)                                                              Рф,МПа б>
Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.38. Давление в форсунках и подъем игл: а) при 100%-ной нагрузке; б) при оборотах 25 мин '; 1 - давление в форсунках; 2 ~ подъем иглы форсунок;               форсунка № 1;____________________ форсунка № 2

Этот недостаток устраняется отключением цилиндров, что ведет к увеличению подачи топлива на работающем цилиндре. Отключение осу­ществляется путем открытия перепускного клапана топливного насоса на этих цилиндрах. Подобная система была введена фирмой Mitsui на неко торых двигателях К90МС (рис. 4.39), в которой примерно половина ци­линдров отключается на малых оборотах. Впрыск в оставшиеся в работе цилиндры значительно улучшается, что ведет к более стабильному сгора нию и снижению nmin до 13 мин 1 для двигателя с лном= 104 мин ’.
Чтобы избежать закоксовывания распыливающих отверстий отклю ченных форсунок, поддерживать одинаковую термическую нагрузку на всех цилиндрах и предотвратить скопление цилиндрового масла в ци­линдрах, которые временно выведены из работы, отключение осуществ­ляется периодически по группам. Разделение цилиндров на группы вы­полняется так, чтобы сократить количество действующих цилиндров на половину и добиться, по возможности, равномерного порядка вспышек В рассмотренном примере в первую отключаемую группу входят цилинд­ры 4-5-6-7-8, а во вторую - 1-2-3-9-10-11.
Чтобы обеспечить надежный пуск, система отключения цилиндров блокируется в течение пускового периода до тех пор, пока работа двига­теля не стабилизируется.
На ОАО «БМЗ» проведены исследования по снижению минимально устойчивой частоты вращения (МУ ч. вр.) на дизеле 6ДКРН 26/98*10


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.39. Система отключения цилиндров. 1 и 2 ~ соленоидные клапаны отключения соответственно первой и второй группы цилиндров; 3 ~ подача воздуха 0,7МПа;
а) и б) ~ тахограммы соответственно без системы отключения цилиндров и с отключением; 4 - индекс топливного насоса, imp, 5 - обороты коленчатого вала

(6S26MC), имеющем спецификационную МДМ, равную 2070 кВт при 237 мин1. Заданное лицензиаром спецификационное значение МУ ч. вр. для данного дизеля составляет 75 мин*1.
Необходимо отметить, что все системы двигателя, включая топлив­ную аппаратуру, проектируются таким образом, чтобы получить опти­мальные технико-экономические характеристики дизеля на режиме спе- цификационной МДМ, а также на часто используемых эксплуатационных режимах (режимы от 80 до 90% МДМ). Режим же МУ ч. вр. коленчатого вала на поле нагрузок отстоит на значительном удалении от всех осталь­ных режимов.
На рис. 4.40 показано поле частичных (минимальных) нагрузок, включающее режим 25% МДМ. С этой точки зрения он является специфи-


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Ж.М                        4U                    W                       OU                IUU                 IXVJ             I чи             IOU     .
п, мин ’
Рис. 4.40. Поле режимов минимальных нагрузок дизеля 6ДКРН 26/98 - 10 (6S26MC)

ческим, имеющим ряд характерных особенностей. На режиме МУ ч. вр. эффективная мощность двигателя составляет всего лишь 3% от номи­нальной МДМ, а среднее эффективное давление приблизительно 9% от среднего эффективного давления режима номинальной МДМ.
Привод топливных насосов высокого давления, топливные насосы, форсунки проектируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное распределение топлива в камере сгорания и хорошее качество его распы­ления на режиме МДМ и близких к нему эксплуатационных режимах. При работе двигателя на режиме МУ ч. вр. в 3-4 раза снижается скорость по­дачи топлива в цилиндр по сравнению со скоростью подачи топлива на номинальном режиме, а цикловая подача топлива снижается в 6*8 раз и становится соизмерима с величиной протечек в системе топливоподачи на фазе нагнетания топлива топливным насосом. Давление топлива, созда­ваемое насосами для обеспечения впрыска топлива, падает с 1000-1100 бар (на режиме 100% МДМ) до 350-370 бар на режиме МУ ч. вр. Если учесть тот факт, что давление открытия форсунок на двигателях данного класса составляет 350 ± 25 бар, то становится ясным, что режим МУ ч вр. является предельным режимом с точки зрения функционирования топ­ливной аппаратуры. На данном режиме из-за низкого давления, создава­емого топливными насосами, возможны пропуски подачи топлива в ци­линдры (как следствие - пропуски вспышек), а, следовательно, появле­ние выраженной неравномерности угловой скорости вращения коленча­того вала и самопроизвольная остановка двигателя. Система автоматиче­ского регулирования частоты вращения (дизели, как правило, оснащают­ся гидромеханическими регуляторами типа Woodward) отслеживает и пытается стабилизировать частоту вращения коленчатого вала, однако, в силу ряда факторов, это приводит иногда к дополнительному «раскачи ванию» двигателя.
Для изучения возможности снижения МУ ч. вр. дизеля 6S26MC ис­следования проводились на трех близко расположенных друг к другу ре­жимах в области минимальных нагрузок дизеля, а также для проведения сопоставления параметров - дополнительно на режиме 25% МДМ. Все выбранные режимы лежат на номинальной линии винта (см. рис. 4.40). Характеристики режимов приведены в табл. 4.3.


Таблица 4.3
Режимы работы двигателя

Режим №

%мдм

Эффективная мощность, кВт

Частота вращения коленчатого вала, мин

1

25

552

149

2

5,5

113

90

3

3,8

79

80

4

2,5

54

70

На каждом из указанных режимов производилась запись всех основ­ных параметров дизеля, включая осциллографирование импульсов дав­ления топлива перед форсунками и индицирование цилиндров дизеля. Также проводилась регистрация неравномерности частоты вращения ко­ленчатого вала. Нагружение дизеля осуществлялось при помощи гидро­тормоза 14U2nl25F фирмы Zollner
Исследования, выполненные при штатном исполнении дизеля (без применения специальных мер по улучшению работы дизеля на режиме МУ
ч.вр.), позволили сделать главный вывод: в условиях испытательного стен­да для двигателя 6S26MC предельным (граничным) режимом минималь­ных нагрузок является режим № 4. На режиме № 4 (70 мин1) (также на ре­жимах 1-3) дизель работает устойчиво, топливная аппаратура работает до­статочно стабильно, пропуски вспышек по цилиндрам не наблюдаются. Од­нако при дальнейшем снижении частоты вращения (пвд < 70 мин 1) двига­тель начинает работать неустойчиво, проявляется эффект «раскачива­ния», двигатель самопроизвольно останавливается. Для дополнительно­го снижения уровня минимально устойчивой частоты вращения дизеля требуется реализация специальных мероприятий.
Одним из таких мероприятий является метод выключения цилинд­ров. Выполненные исследования показали, что при выключении 50% ци­линдров из работы (двигатель работал на трех цилиндрах), как и следо­вало ожидать, несколько возросли индексы топливных насосов (цикло­вая подача топлива), увеличилась продолжительность впрыска, среднее индикаторное давление на работающих цилиндрах увеличилось прибли­зительно в два раза. На режиме № 4 дизель работает устойчиво. Индика­торные диаграммы имеют более «полный» вид. На режиме № 4 среднее индикаторное давление по цилиндрам достигает 3,5-4,0 бар.
Исследовано также влияние выключения из работы одной из двух форсунок, установленных на цилиндре дизеля. Осциллографирование процесса топливоподачи показало достаточно существенное повышение импульса давления топлива перед форсункой и, как следствие, улучше­ние процесса сгорания. На режиме № 1 (25% МДМ) отключение одной форсунки приводит к увеличению давления впрыска с 420 до 500 бар, на режиме № 2 - с 377 до 430 бар, на режиме № 3 - с 350 до 410 бар, на ре­жиме № 4 - с 340 до 380 бар (рис. 4.41). Если мы экстраполируем верх­нюю кривую, представленную на рис. 4.41 (см. пунктирную линию), то увидим, что отключение форсунки обеспечивает работоспособность топ­ливной аппаратуры в области минимальных нагрузок, вплоть до оборо­тов дизеля 57 мин ’, что составляет 23% от номинальных оборотов дизе­ля. Дальнейшее снижение МУ ч. вр. требует перерегулировки форсунок на более низкое давление открытия. Исходя из анализа кривых, приве­денных на рис. 4.41, можно предположить, что при давлении открытия форсунки, равном приблизительно 300 бар, МУ ч. вр. может быть сниже­на до уровня 40-50 мин 1 (16-20% пном).


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Рис. 4.41. Максимальное давление впрыска топлива на режимах

Выключение форсунки из работы, если парная форсунка продолжает работать, негативно сказывается на работоспособности выключенной форсунки. Носик сопла распылителя, находясь в камере сгорания, под­вержен воздействию высоких температур, а топливо в подыгольчатой по­лости и его остатки непосредственно в сопловых отверстиях подвержены процессу закоксовывания. Таким образом, достаточно совсем непродол­жительного времени, и выключенная форсунка становится неработоспо­собной. Чтобы этого не происходило, необходимо, чтобы форсунки от­ключались только на короткий промежуток времени, а еще лучше, чтобы впрыск по каждой из форсунок происходил поочередно.
Для реализации указанного способа снижения МУ ч. вр. коленчатого вала дизеля, обеспечивающего надежную работу дизеля, была выполне­на конструкторская разработка - изготовление и натурные испытания пневмогидравлической системы переключения форсунок.
Схема включает в себя экспериментальную топливораспределитель­ную коробку (ЭТК) 1 (рис. 4.42), конструкция которой позволяет укомп­лектовать ее штатными клапанами, необходимыми для нормальной ра­боты двигателя на всех его режимах, а также оставить без изменения присоединительные размеры трубки высокого давления к форсункам и от ТНВД.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.42. Схема пневмогидравлическои системы переключения форсунок

ЭТК дополнительно укомплектована предохранительным клапаном 2 на случай непредвиденного повышения давления, топливо от которого попадает в систему отсечки, связанную с гнездом клапана 3, предназна­ченного для остановки двигателя.
Клапанами 4, которые отключают поочередно форсунки, управляет пневмоэлектрический клапан 5, к которому подведен воздух от магистра­ли с давлением 6 бар.
На пневмоэлектрический клапан подает электрические импульсы ре­ле времени 6 с возможной периодичностью от 5 секунд до 5 минут.
На рис. 4.43 показан один из клапанов в закрытом положении (т.е. когда он отключил форсунку).
Принцип работы клапанов следующий.
Реле времени подало очередной сигнал на электромагнитный кла­пан, который в зависимости от положения магнита подает воздух в над- поршневую полость клапана выключения форсунки. Поршень 1 переме­щает шток и перекрывает полость В, по которой подается топливо к фор­сунке.
С повышением давления топлива, в результате разности диаметров штока и его запорной части, усилие увеличивается и плотно перекрывает отверстие В.
По истечении заданного времени импульс от реле времени исчезает, электромагнит перемещается в противоположное положение, воздух из надпоршневой полости выпускается, пружины перемещают пневматиче­ский поршень и шток в противоположное положение и тем самым откры­вают полость В, в то же время второй клапан после подачи пневматичес­кого сигнала перекрывает второе отверстие В.


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели

Перемещение штока после подачи сигнала произойдет только в том случае, когда давление в ТНВД упадет до давления, равного давлению в топливоподводящем коллекторе, т.е. когда ролик толкателя ТНВД будет на затылке топливного кулака. Самопроизвольного открытия или закры­тия клапана в период подачи топлива к форсунке не произойдет из-за вы­сокого давления топлива и разницы диаметров между запирающим ко­нусом и штоком.
Стендовые испытания пневмогидравлической системы переключе­ния форсунок показали ее достаточно надежную работу.
Ревизия форсунок, выполненная после стендовых испытаний систе­мы, выявила их удовлетворительное состояние (закоксовывания распы­лителей не обнаружено).
Для снижения уровня минимально устойчивой частоты вращения ко­ленвала была выполнена модернизация «штатных» форсунок, которая заключается в изменении конструкции обратного клапана. На рис. 4.44 показана форсунка «штатной» конструкции (а) и в адаптированном вари­анте (6). На стоянке, при прокачке системы топливо через отверстие «А»


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели
Рис. 4.44. Продольный разрез форсунки: а) «штатный» вариант; 6) вариант, адаптированный под режим минимальных нагрузок

обратного клапана 1 попадает в дренажное отверстие 4. При повышении давления, вызванном топливным насосом высокого давления, обратный клапан за счет дифференциальных площадок преодолевает усилие пру­жины 2, перемещается влево и перекрывает отверстие «А». При этом топ­ливо поступает в распылитель форсунки и при давлении 350 + 30 бар приподнимает иглу 3, поступая в сопло и далее в камеру сгорания. Все протечки при работе форсунки также отводятся через отверстие 4. В из­мененной конструкции форсунки, адаптированной для режимов мини­мальных нагрузок, в обратном клапане 1 форсунки отсутствует отверстие

  1. Дополнительно установлена прокладка 5, которая смещает клапан вле­во, открывая прямой проход топлива в распылитель форсунки. В резуль­тате, как показали стендовые испытания двигателя, впрыск топлива стал более динамичным. Однако, несмотря на это, оснащение двигателя адап­тированными форсунками не дало заметного снижения уровня мини­мально устойчивой частоты вращения.

Установленный на двигателе гидромеханический регулятор частоты вращения типа PGA-58 фирмы Woodward имеет диапазон частоты вра­щения, в котором он сохраняет работоспособность, 280—1172 мин1. С уче­том передаточного отношения зубчатого мультипликатора данный диа­пазон частот соответствует диапазону частоты вращения двигателя 62-260 мин1. Как видно, режимы минимальных нагрузок дизеля совсем близко располагаются к предельным режимам регулятора. Для того, что­бы ввести регулятор в область более благоприятных режимов его рабо­ты, был спроектирован и изготовлен мультипликатор с передаточным от­ношением 1 : 6 («штатное» передаточное отношение равно 1:4,53). В ре­зультате этого диапазон частоты вращения двигателя, в котором регуля­тор сохраняет работоспособность, сдвинулся в сторону меньших оборо­тов и стал равным 46-195 мин1, т.е. минимально устойчивая частота вра­щения коленчатого вала двигателя была отодвинута от предельно-допус­тимых минимальных оборотов регулятора.
Двигатель с адаптированным регулятором частоты вращения был ис­пытан на режимах минимальных нагрузок. При этом он устойчиво рабо­тал не только на режиме № 4, но и на режимах с более низкой частотой вращения дизеля. Предельная достигнутая минимальная частота враще­ния коленчатого вала составила 50 мин1.
Таким образом, улучшения работы дизеля на минимальных нагруз­ках, в том числе и на режимах МУ ч. вр. коленчатого вала, можно достиг­нуть следующими способами:

  1. применение систем топливоподачи аккумуляторного типа, которые принципиально отличаются от традиционных систем с индивиду­альными для каждого цилиндра топливными насосами. Системы аккумуляторного типа с электронным впрыском имеют ряд преиму­ществ, одним из которых является возможность поддержания до­статочно высокого давления впрыска независимо от частоты вра­щения коленчатого вала;
  2. изменение ряда конструктивов топливной аппаратуры, например, изменение (уменьшение) диаметра и числа сопловых отверстий распылителя форсунок, снижение давления открытия форсунок, изменение конструкции их клапанной системы. Однако данные ме­роприятия ухудшают работу дизеля на полных нагрузках;
  3. выключение из работы нескольких цилиндров. Как правило, вы­ключается из работы половина цилиндров таким образом, чтобы оставшаяся другая работающая половина обеспечивала равномер­ное (через одинаковое число градусов п.к.в.) чередование вспы­шек;
  4. применение вспомогательных электрических воздуходувок повы­шенной мощности. Улучшается процесс газообмена в цилиндре (снижается уровень дымности отработанных газов);
  5. отключение подачи забортной охлаждающей воды на охладитель продувочного воздуха. Улучшаются условия работы дизеля на ре­жиме МУ ч. вр. (несколько ускоряется процесс испарения и сгора­ния впрыскиваемого в цилиндр топлива);

оснащение дизеля электронным регулятором частоты вращения ко­ленчатого вала.

 

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика