Особенности эксплуатации автотракторных дизелей и причины неравномерности топливоподачи

NovaInfo 56, с.144-151, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 1
CC BY-NC

Аннотация

В работе представлены результаты анализа причин неравномерности параметров топливоподачи тракторных дизелей в эксплуатации.

Ключевые слова

НЕРАВНОМЕРНОСТИ, ТРАКТОР, ТОПЛИВОПОДАЧА, ДИЗЕЛЬ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Текст научной работы

В условиях эксплуатации тракторных дизелей ТА должна создавать одинаковые условия для работы всех цилиндров и в связи с этим обеспечивать идентичность подачи топлива в каждый цилиндр дизеля (т.е. по секциям ТНВД и комплектам ТА) по следующим параметрам: ЦПТ, углу опережения впрыскивания и характеристике впрыскивания, а в случае применения многоструйных распылителей – по подаче топлива через отверстия распылителя. ТА также должна обеспечить стабильность основных параметров топливоподачи в период эксплуатации, что способствует сохранению эксплуатационных показателей дизеля оптимальными. Рассмотрим причины вызывающие равномерность параметров топливоподачи.

На равномерность параметров топливоподачи оказывают влияние технологические допуски на изготовление деталей. Это объясняется их значительным количеством. Так на детали только одной топливной системы высокого давления (ТСВД) УТН-5, топливопровода высокого давления и форсунку задано около 1350 размеров и технических условий. Если учесть, что детали еще характеризуются овальностью, конусностью и шероховатостью, то получение двух абсолютно одинаковых секций или систем топливоподачи можно считать практически невозможным.

В эксплуатации по мере износа деталей, особенно прецизионных элементов ТСВД, влияние технологических допусков на параметры топливоподачи усугубляется. Так по мере эксплуатации ТА на всех режимах и по всему диапазону частот вращения, производительность насоса УТН-5 снижается на 10%, а неравномерность распределения топлива возрастает до 12%.

ТА дизеля, как известно, относится к классу сложных систем, характеризующихся значительным количеством взаимосвязанных параметров, основными из которых являются: ЦПТ, угол начала, продолжительность и давление впрыскивания топлива. Однако в вопросах, какие именно параметры являются определяющими и причинах отклонения значений параметров от оптимальных, нет единого мнения.

Так, в работе отмечается, что износ форсунок и прецизионных деталей ТН приводит к увеличению часового расхода топлива на 8…10%, увеличению мощности – на 5…7%, а дымность выпускаемых газов повышается в 1,4 раза. Неравномерность ЦПТ увеличивается незначительно вследствие равномерного износа всех секции. Здесь же утверждается, что износы деталей регулятора незначительны и не могут вызвать заметного увеличения производительности ТНВД, тем более, что износы некоторых соединении способствуют перемещению рейки ТНВД в сторону увеличения подачи, а износы других – в сторону уменьшения подачи.

В исследованиях других авторов отмечается уменьшение ЦПТ с увеличением зазора в плунжерной паре и тем существенное его уменьшение при снижении частоты вращения кулачкового вала ТНВД. Исключением является нагнетательный клапан. С увеличением зазора по разгрузочному пояску до 0,038…0,042 мм (у нового нагнетательного клапана он равен 0,002…0,008мм) производительность секций УТН-5 (4Ч11/12.5) на пусковом режиме возрастает на 50…60%, а на номинальном режиме – на 10…20%, что объясняется увеличением остаточного давления в ТСВД.

При изменении действительного хода разгрузки изношенных нагнетательных клапанов выявлено что у 80% фактическое значение находится в пределах теоретического допуска, а у 20% только на 1% превышает его. Таким образом, нет необходимости в дополнительной разбраковке нагнетательных клапанов по ходу разгрузки при выполнении ремонтно-обслуживающих работ.

В указанных выше работах отмечается, что наименее долговечным является распылитель форсунки, в связи с наиболее тяжелыми условиями работы: подвергается температурному и сложному физико-химическому воздействию, циклическому нагружению топливом, монтажным напряжением при сборке и установке её на двигатель. Напряжения и деформации, возникающие в распылителе, приводят к прихватам иглы или к её полному зависанию, сопло при этом интенсивно коксуется, ухудшается качество распыливания и характеристика впрыскивания топлива увеличивается неравномерность ЦПТ по цилиндрам дизеля.

Исследованиями установлено, что основным источником нестабильности параметров топливоподачи на режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента является форсунка, на долю которой приходится 90 и 77%, соответственно. Влияние секций ТНВД на номинальном режиме составило 9%. Доля влияния топливопроводов на режимах максимальной мощности и крутящего момента составила около 1%

Изменение технического состояния элементов ТСВД оказывает заметное влияние на протекание характерности впрыскивания топлива, которое может иметь место даже при одинаковых цикловых подачах топлива.

Следует отметить, что идентичность характеристик впрыскивания в серийном производстве не контролируется, а обеспечивается технологически. Это объясняется сложностью определения этих характеристик. В работе отмечается малая чувствительность характеристик впрыскивания к возможным отклонениям в изготовлении деталей ТА в процессе массового производства. Если в производстве ТСВД комплектуется элементами, имеющими сравнительно стабильные гидравлические характеристики, то в процессе эксплуатации тракторного дизеля происходит износ деталей ТА, в результате чего изменяются их гидравлические характеристики и нарушается идентичность характеристик впрыскивания по секциям ТНВД. На ремонтно-обслуживающих предприятиях ТА комплектуется деталями, имеющими широкий диапазон технического состояния. Вследствие этого, обеспечение идентичности характеристик впрыскивания секциями ТНВД и комплектами ТА требуют дополнительных исследований и разработки мероприятий по их обеспечению. Повышенная неравномерность подачи топлива между отдельными отверстиями многоструйного распылителя также приводит к ухудшению топливной экономичности. Указанный параметр не регламентируется действующими стандартами, а устанавливается по взаимной договоренности между заводом-изготовителем и потребителем ТА для каждого конкретного дизеля в соответствии с его чувствительностью к этому показателю. Анализ выполненных работ по данному вопросу не позволяет сделать однозначный вывод о его влиянии на рабочий процесс и предельном значении его в эксплуатации.

По данным испытаний партии распылителей, изготовленных Чугуевским заводом топливной аппаратуры (ЧЗТА), величина неравномерности между отдельными соплами изменяется в пределах 14… 81%. Величина неравномерности, определяющая лучшую экономичность рабочего процесса, составляет 50%.

Одной из причин повышенной не идентичности параметров топливоподачи являются погрешности, вносимые измерительными средствами контрольно-регулировочных стендов, на которых производится настройка ТА. Ремонтно-обслуживающие предприятия оснащены отечественными стендами КИ-921М, КИ-22205, КИ-15715. Методы измерения средней цикловой подачи и впрыскивания топлива, заложенные в конструкциях отечественных стендов, не имеют принципиального различия.

ТНВД отрегулированные на безмоторном стенде на ремонтно-обслуживающих предприятиях, при установке на дизель должны обеспечивать его показатели (мощности и расход топлива) без дополнительной подрегулировки.

Однако, это условие, в настоящее время, не выполняется. В работе считают одной из причин разности топливоподачи ТА, является то, что на безмоторном стенде ТНВД испытывается и регулируется в условиях отличающихся от тех, в которых они работают на дизеле.

Во-первых, при испытании и регулировке ТНВД на безмоторном стенде впрыскивание топлива производится в пеногаситель с атмосферным давлением, в то время, как при работе на дизеле – в среду сжатого газа. Проведенный расчет на ТА УТН-5 на режиме работы двигателя Д-37М показал, что уменьшение часовой подачи топлива должно составить до 18%. Фактическое снижение часовой подачи составило 2-3%. Это объясняется тем, что с изменением противодавления изменяется давление топлива в топливопроводе. С увеличением давления в топливопроводе увеличивается остаточное давление. Это уменьшает изменение перепада давлений между предсопловым пространством распылителя и средой, в которую производится впрыскивание. Уменьшение ЦПТ с увеличением противодавления может происходить за счет проникновения газов в полость распылителя, что возможно при уменьшении давления топлива в этой плоскости, ниже среды впрыскивания, в промежуток времени, когда игла еще не села на седло распылителя. Это подтверждают результаты измерения часовой подачи топлива при впрыскивании в бомбу с воздухом и в бомбу с топливом. Так, при впрыскивании в бомбу с воздухом, при одном и том же противодавлении, часовая подача уменьшается в большей степени (до 6%), чем при впрыскивании в бомбу с топливом.

Во-вторых, температура топлива на входе в ТНВД и его корпуса, при работе его на стенде, обычно не на много превышает температуру окружающей среды, а при работе на двигателе, температура топлива и корпуса ТНВД может достигать 60-70ºС. Исследования, выполненные нами, ЦНИТА и ГОСНИТИ показали, что увеличение утечек топлива через прецизионные элементы не является превалирующим (доминирующим) фактором.

Так, например, у ТА дизеля 4Ч11/12.5 с уровнем давлений впрыскивания 18-20 МПа разность часовой подачи примерно в 2 раза больше, чем у ТА дизеля 4Ч10.5/12 с уровнем впрыскивания 33-38 МПа.

Причиной изменения производительности ТА при повышении температуры является уменьшение периодов дросселирования топлива (одновременного истечения топлива через впускные и отсечные отверстия втулки плунжера и при ходе нагнетания плунжера) в связи с уменьшением его вязкости. В данном случае, больная разность подачи топлива была у ТА Д-50, которая по сравнению с ТА Д-37М имела большую величину (0.35-0.45 мм²) У Д-50 и (0.14-0.165 мм²) у Д37М.

Следовательно, при испытании и регулировке ТНВД на безмоторных стендах, необходимо учесть температурный перепад между стендом и двигателем. Это позволит повысить идентичность и стабильность параметров ТА при работе последнего на дизеле.

В третьих, параметры стендовых форсунок и топливопроводов, с которыми испытываются и регулируются рабочие ТНВД, оказывают существенное влияние на идентичность и стабильность параметров топливоподачи. Это объясняется тем, что они участвуют в формировании характеристики впрыскивания топлива ТНВД. Поэтому, замена их рабочими форсунками и топливопроводами с другими гидравлическими характеристиками ведет к неравномерности подачи топлива по секциям ТНВД до 20%. Решение данного вопроса ряд исследователей видит в настройке ТНВД на безмоторных стендах с рабочими форсунками и топливопроводами, с которыми они работают на двигателе. Этот путь не приемлем, так как тогда мы будем иметь не только, так называемую, «скрытую» погрешность по величине ЦПТ, но и значительную не идентичность характеристик впрыскивания топлива. Все это свидетельствует о том, что необходимо провести исследование и обосновать параметры стендовых форсунок и топливопроводов с учетом изменения гидравлических характеристик рабочих форсунок и топливопроводов в эксплуатации.

В четвертых, методы и средства измерения испытательных стендов тоже ухудшают идентичность и стабильность параметров топливоподачи. В отечественных и большинстве зарубежных стендов измерение, средней ЦПТ производится объемным способом, со всеми присущими ему недостатками.

Погрешности, при этом, складываются из погрешности, вносимой мерными мензурками, образующей пеной топлива, определении мениска, количеством топлива остающимся на стенках мензурок, а также температурным режимом испытания, вследствие изменения плотности топлива.

Из приведенного анализа следует, что идентичность параметров топливоподачи зависит от технического состояния элементов ТСВД, от методов и средств их контроля на испытательных стендах в ремонтно-обслуживающих предприятиях, от комплектов рабочих топливопроводов и форсунок, от условий испытания и настройки ТА.

Исследованию причин не идентичности параметров топливоподачи посвящено значительное количество работ, где исследованы различные. стороны этого вопроса: влияние температурного режима работы дизеля; нарушения регулировок и износа деталей ТА, условий испытания и регулировки ТН и др. Однако, они выполнены в различных условиях для различных типов ТА, порой противоречивы и не дают возможности оценить комплексно причины нестабильности параметров топливоподачи в условиях реальной эксплуатации, что вызывает необходимость проведения исследований для комплексной оценки причин не идентичности параметров топливоподачи и разработки методов и средств для снижения их влияния на значения идентичности параметров топливоподачи по секциям и комплектам ТА.

Читайте также

Список литературы

  1. Мишхожев А.А., Пазова Т.Х. Методы сохранения и частичной компенсации потерь мощности дизельного двигателя при работе в горных условиях // Евразийский союз ученых.. - 2015. - №5-3 (14). - С. 126-127.
  2. Габаев А.Х. Влияние технического состояния топливной аппаратуры на экологические показатели дизельного двигателя // В сборнике: Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества сборник научных статей. КБГСХА. Нальчик, 2008. С. 18-20.
  3. Габаев А.Х. Повышение стабильности параметров топливоподачи дизелей в эксплуатации // В сборнике: Техника и технологии XXI века Выпуск посвящается памяти Заслуженного деятеля науки и техники РФ, д. т. н., профессора Х.У. Бугова. 2009. С. 52-54.
  4. Габаев А.Х., Койчев В.С., Батыров В.И., Кудаев И.М. Стендовая форсунка для регулирования топливного насоса высокого давления // патент на изобретение RUS 2459108 24.11.2008.
  5. Габаев А.Х., Болуров А.Ш. Анализ методов определения угла начала впрыскивания топлива на различных стендах // В сборнике: Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе Сборник научных трудов по материалам IV Российской научно-практической конференции. 2007. С. 236-238.
  6. Габаев А.Х., Болотоков А.Л. Влияние конструкции и состояние форсунки на экологические показатели дизеля // В сборнике: XII НЕДЕЛЯ НАУКИ МГТУ 2006. С. 49-50.
  7. Габаев А.Х. Улучшение экологических показателей дизелей путем повышения точности настройки топливного насоса высокого давления // В сборнике: XII НЕДЕЛЯ НАУКИ МГТУ 2006. С. 48-49.
  8. Габаев А.Х. Требования к параметрам стендовой форсунки по стандартам ISO и SAE // В сборнике: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию КБГСХА Главный редактор М. М. Шахмурзов. 2006. С. 48-51.
  9. Габаев А.Х. Пути улучшения экологических показателей дизельных двигателей // В сборнике: Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества сборник научных статей. КБГСХА. Нальчик, 2008. С. 20-22.
  10. Габаев А.Х., Иванов Д.В. Стабильность параметров распылителей стендовых форсунок // В сборнике: Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе Сборник научных трудов по материалам IV Российской научно-практической конференции. 2007. С. 238-240.
  11. Габаев А.Х. Анализ параметров стендовой форсунки испытательных стендов // В сборнике: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию КБГСХА Главный редактор М. М. Шахмурзов. 2006. С. 51-53.
  12. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Особенности эксплуатации сельскохозяйственной техники в горных районах // В сборнике: Наука и устойчивое развитие. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2015. С. 38-42.
  13. Мишхожев А.А. О повышении продуктивности растительного покрова на горных кормовых угодьях после обработки модифицированным плоскорезом в условиях Кабардино-балкарской республики // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1352-1355.
  14. Афасижев Т.А., Гергов З.С., Мишхожев А.А. Определение влияния высоты на мощностные и экономические показатели дизельного двигателя при работе в горных условиях // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1837-1840.
  15. Афасижев Т.А., Гергов З.С., Мишхожев А.А. Степень влияния модифицированного плоскореза на растительных покров кормовых угодий при обработке // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1841-1845.
  16. Афасижев Т.А., Гергов З.С., Мишхожев А.А. Выбор рациональных параметров работы модифицированного плоскореза для оценки степени влияния рабочих органов на тяговое сопротивление агрегата // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1845-1849.
  17. Мишхожев А.А. О видах повреждений клубней картофеля при работе рабочих органов картофелеуборочных комбайнов // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 2122-2124.
  18. Мишхожев А.А. О различных видах повреждений клубней картофеля // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 2125-2127.
  19. Мишхожев А.А. К вопросу о выборе рациональных параметров работы модифицированного плоскореза для оценки степени влияния рабочих органов на тяговое сопротивление агрегата // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 3. № 41. С. 16-23.
  20. Мишхожев А.А. О влиянии сортовых особенностей на повреждаемость на повреждаемость клубней картофеля // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 40. С. 21-23.
  21. Мишхожев А.А. О способах облегчающих обнаружение микроповреждений зерна // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 3. № 41. С. 23-26.
  22. Мишхожев А.А. Теоретические разработки процесса протравливания семян серийными машинами // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 40. С. 23-27.
  23. Мишхожев А.А. Интенсивная технология возделывания кукурузы в условиях Кабардино-Балкарской республики // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 42. С. 27-32.
  24. Мишхожев А.А. Обоснование технологической схемы эжекционно щелевого распылителя кольцевого типа // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 42. С. 32-37.
  25. Мишхожев А.А. О разнице влияния на продуктивность и качества кормовых угодий серийного и модифицированного плоскореза // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 42. С. 34-38.
  26. Мишхожев А.А. О результатах исследования по влиянию плоскорезной обработке на агрофизические характеристики почвы // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 42. С. 38-43.
  27. Мишхожев А.А. Оценка затрачиваемой энергии при применении модифицированного плоскореза на горных склонах // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 41. С. 39-43.
  28. Мишхожев А.А. Зависимость скорости движения рабочей жидкости от конструктивных и режимных параметров кольцевого распылителя // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 41. С. 43-47.
  29. Мишхожев А.А. Оболочки клеток клубней – основа их структурной организации и прочности // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 42. С. 44-47.
  30. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Сортовые особенности и их влияние на устойчивость клубней к механическим повреждениям // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Научный редактор: В.П. Зволинский. 2015. С. 199-200.
  31. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. Зависимость механических повреждений клубней от конструкции, формы, покрытия и режимов работы рабочих органов картофелеуборочных комбайнов // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Научный редактор: В.П. Зволинский. 2015. С. 33-34.
  32. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Агротехнические мероприятия по улучшению естественных кормовых угодий в горных районах Кабардино-Балкарской республики // В сборнике: Наука и устойчивое развитие. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2015. С. 34-36.
  33. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. Виды повреждений клубней картофеля // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Научный редактор: В.П. Зволинский. 2015. С. 40-42.
  34. Мишхожев А.А., Мишхожев В.Х. Повышение продуктивности и качества кормовых угодий на горных склонах после обработки модифицированным плоскорезом // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 39. С. 31-35.
  35. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Технологии и средства механизации для восстановления продуктивности горных кормовых угодий в условиях Кабардино-Балкарской республики // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 38. С. 87-91.
  36. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. Анализ влияния плоскорезной обработки на агрофизическиехарактеристики почвы // Евразийский союз ученых.. - 2015. - №5-3 (14). - С. 135-137.
  37. Мишхожев А.А. Критерии для выбора зерноуборочного комбайна // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 55. С. 68-71.
  38. Мишхожев А.А. Обзор технических средств для заготовки измельченных кормов из трав и силосных культур // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 55. С. 77-81.

Цитировать

Габаев, А.Х. Особенности эксплуатации автотракторных дизелей и причины неравномерности топливоподачи / А.Х. Габаев, А.Т. Текуев. — Текст : электронный // NovaInfo, 2016. — № 56. — С. 144-151. — URL: https://novainfo.ru/article/9340 (дата обращения: 07.10.2022).

Поделиться