Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла Зенин Алексей Александрович

Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла
<
Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зенин Алексей Александрович. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 / Зенин Алексей Александрович; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана].- Москва, 2009.- 222 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3297

Содержание к диссертации

Введение

1. Распыливание топлива и смесеобразование в транспортных дизелях 13

1.1. Организация смесеобразования в дизелях 13

1.2. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования в дизелях 20

1.3. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования в дизелях, работающих на биотопливах на основе рапсового масла 52

1.4. Цель работы и задачи исследования 56

2. Расчетные исследования показателей транспортного дизеля с несимметричным расположением форсунок 59

2.1. Особенности процесса смесеобразования дизелей с несимметричным расположением форсунок 59

2.2. Программные комплексы для моделирования рабочего процесса быстроходных дизелей "... 63

2.3. Расчетные исследования влияния расположения форсунок на показатели транспортного дизеля 77

2.4. Методика оптимизации расположения форсунок в камере сгорания транспортного дизеля 86

Основные результаты и выводы по второй главе 91

3. Расчетные исследования процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля при варьировании длиной распыливающих отверстий 92

3.1. Анализ влияния длины распыливающих отверстий форсунок на показатели транспортного дизеля 92

3.2. Методика оценки коэффициента расхода распылителей форсунок при варьировании длиной распыливающих отверстий 96

3.3. Математическая'модель динамики развития струй распыливаемого топлива в дизелях 105

3.4. Расчетные исследования динамики развития струй распыливаемого

топлива при варьировании'Длиной распыливающих отверстий 125

3.5f. Методика оптимизации длины распыливающих

отверстий форсунок 129

Основные результаты и-выводы-по третьей главе 131

4. Способы совершенствования процессов распыливания топлива и смесеобразования и экспериментальные исследования дизеля 133

4'. 1. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования путем изменения длиньїі распыливающих отверстий 133

4.2. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования путем изменения геометрии выходных кромок распыливающих отверстий 144

4.3. Совершенствование процессов распыливания топлива I и смесеобразования путем оптимизации состава v смесевых биотоплив 156

4.4. Методика оптимизации состава смесевых биотоплив 170

Основные результаты и выводы по четвертой главе 172

Основные выводы и заключение 175

Список литературы

Введение к работе

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью удовлетворения современных жестких требований к показателям топливной экономичности и токсичности ОГ транспортных дизелей. Эти показатели в значительной степени зависят от характера протекания процессов распыливания топлива и смесеобразования, которые, в свою очередь, определяются конструкцией системы топливоподачи и, в особенности, конструкцией форсунок и их распылителей. Проблема достижения требуемых показателей топливной экономичности и токсичности ОГ осложняется многорежимностью транспортного дизеля и необходимостью оптимизации параметров указанных процессов на каждом режиме. Такая оптимизация должна проводиться с целью согласования указанных параметров с геометрией КС в широком диапазоне режимов работы двигателя.

При использовании биотоплив на основе растительных масел указанные проблемы усугубляются отличиями свойств этих топлив от свойств ДТ. В этом случае реализация мероприятий, улучшающих качество рабочего процесса, становится еще более актуальной. Использование смесевых биотоплив на базе РМ с требуемыми свойствами в сочетании с внедрением мероприятий по совершенствованию процессов распыливания топлива и смесеобразования позволит достичь требуемых показателей топливной экономичности и токсичности ОГ современных транспортных дизелей.

Цель работы: достижение требуемых показателей топливной экономичности и токсичности ОГ дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла, путем совершенствования процессов распыливания топлива и смесеобразования.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов. С помощью теоретических методов проведены расчетные исследования показателей дизеля и динамики струй распыливаемого топлива. Экспериментальная часть работы заключалась в определении показателей дизеля, оснащенного распылителями различных конструкций и работающего на различных топливах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика оптимизации параметров двигателя - расположения форсунки в КС, длины распыливающих отверстий форсунки, состава смесевого биотоплива с учетом показателей топливной экономичности и токсичности ОГ;

- разработана методика определения коэффициента расхода распылителя форсунки при варьировании длиной распыливающих отверстий;

- разработаны способы совершенствования процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются:

- использованием современных методик расчета параметров рабочего процесса дизеля и динамики струй распыливаемого топлива;

- совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований, полученных при испытаниях на развернутом двигателе.

Практическая ценность состоит в том, что:

- разработанная методика оптимизации параметров двигателя позволила сформулировать практические рекомендации по размещению форсунок в головке цилиндров дизеля, выбору длины распыливающих отверстий, выбору состава смесевого биотоплива;

- разработанные конструкции распылителей форсунок позволяют повысить качество процессов распыливания топлива и смесеобразования дизеля, улучшить показатели топливной экономичности и токсичности ОГ;

- проведенные экспериментальные исследования дизеля, работающего на ДТ и смесях ДТ и МЭРМ, подтвердили эффективность использования этого топлива в отечественных транспортных дизелях.

Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ кафедр «Поршневые двигатели» (Э-2) и «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также лаборатории «Автоматика» НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследований внедрены в МГАУ им. В.П. Горячкина и в ЗАО «НЗТА».

Апробация работы:

Диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании кафедры «Поршневые двигатели» в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2009 г. По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады:

- на международной научно-технической конференции «4-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе», 29-30 января 2009 г., Москва, ГТУ «МАДИ»;

- на международном симпозиуме «Образование через науку», посвященном 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, 17-19 мая 2005 г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана;

- на международной 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 межотраслевой научно-технической конференции «Современные проблемы развития поршневых ДВС», посвященной 75-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок СПбГМТУ, 14 октября 2005 г., Санкт-Петербург, СПбГМТУ;

- на межотраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития поршневых ДВС», посвященной 100-летию профессора П.А. Истомина, 20 июня 2008 г., Санкт-Петербург, СПбГМТУ;

- на 3-ей международной конференции «Альтернативные источники энергии для больших городов», организованной правительством Москвы, 23-24 октября 2008 г., Москва, Здание правительства Москвы;

- 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 2007-2009 г.г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 7 статей (из них 5 – списку ВАК), 9 материалов конференций, 2 заявки на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 222 страницы, включая 196 страниц основного текста, содержащего 67 рисунков, 19 таблиц. Список литературы включает 167 наименований на 19 страницах. Приложение на 26 страницах включает документы о внедрении результатов работы, листинги расчетных программ и результатов расчета.

Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования в дизелях

Параметры впрыскивания и распыливания (максимальное и среднее давления впрыскивания, его продолжительность, показатели мелкости распыливания и динамики развития топливного факела) во многом зависят от конструктивных особенностей проточной части распылителя форсунки: расположения и состояния входных кромок распыливающих отверстий, числа распыливающих отверстий и их эффективного проходного сечения, длины распыливающих отверстий [1,21,51,58,59,88,115].

Совершенствование рабочего процесса дизелей с целью достижения требуемых показателей проводится в настоящее время в направлении повышения эффективности смесеобразования путем интенсификации топливопо дачи, т.е. повышения давления впрыскивания [27,29,76,120]. Давления впрыскивания оказывают влияние на такие характеристики процесса топливопо-дачи, как дальнобойность струи топлива (длину L), ее ширину В, угол конуса струи р, мелкость распыливания. Первые три параметра определяют степень охвата струей пространства КС и, следовательно, качество смесеобразования. При увеличении рф тах возрастает объем струи и достигается более полный охват КС струями топлива. Но чрезмерное увеличение давления впрыскивания приводит к попаданию топлива на относительно холодные стенки КС, его неполному сгоранию и ухудшению экономичности. При уменьшении РФ max длина струи становится меньше расстояния от распылителям до стенки КС и- имеют место недоиспользование воздушного заряда, уменьшение локальных значений коэффициента избытка воздуха, снижение эффективности рабочего процесса, увеличение дымности ОГ. Таким образом, длина струи и ее объем в значительной степени влияют на процесс смесеобразования. Дисперсность распыливания» определяет динамику испарения топлива, от которой зависит его воспламеняемость и скорость тепловыделения. В результате, характеристика давлений впрыскивания оказывает существенное влияние на характер протекания рабочих процессов в КС дизеля.

При повышении давлений впрыскивания процесса смесеобразования качественно изменяется: увеличиваются скорости протекания топлива по распыливающим отверстиям (приводящие к турбулизации потока) и скорости распространения струй топлива в КС, распад струи топлива начинается непосредственно у распыливающего отверстия распылителя. Эти факторы приводят к улучшению качества распыливания топлива. Более полную картину мелкости распыливания дают суммарные кривые распыливания, представляющие собой зависимости суммы относительных объемов или- весов капель Eg (диаметры которых dK не превышают текущего значения) от dK (рис. 1.2) [69,76]. Кривые 0=Д К) строятся по четырем точкам: (dK mm;0), (dK ср; 50%), (й?кь SQi), (dK тах; 100%), где точка (dK\; EC?i) является точкой пере хода от первого участка кривой (с большей крутизной) ко второму участку (с меньшей крутизной). Представленные на рис. 1.2 данные, полученные для быстроходного форсированного дизеля с неразделенной КС, свидетельствуют о том, что с увеличением рф тах суммарные кривые распыливания смещаются в область лучшего распыливания. При увеличении / ф тах с 30 до 68,5 МПа минимальный диаметр капель dK min уменьшается на 2 мкм, средний диаметр dK ср - на 12 мкм, dK\ - на 13 мкм, максимальный диаметр dK max - на 40 мкм. При увеличении давления р тах до 96 МПа dK тт, dK ср и dK\ уменьшаются вдвое, a dK max - на 25% по сравнению с р$ тах ЗО МПа.

Улучшение указанных характеристик распыливания приводит к более равномерному распределению топлива по объему КС. Повышение давлений впрыскивания, обеспечиваемое путем увеличения объемных скоростей пода чи топлива плунжером топливного насоса высокого давления (ТНВД), сопровождается и сокращением продолжительности впрыскивания (фв) при заданной цикловой подаче. В частности, увеличение максимального давления впрыскивания/?ф тох с 50 до 200 МПа в дизеле 6 ЧН 13/14 позволило сократить продолжительность впрыскивания с 18 до 10 п.к.в. (рис. 1.3) [29]. Повышение давления впрыскивания до указанных значений сопровождается возрастанием угла раскрытия струи топлива Р и увеличением длины свободного продвижения струи ZTi за ПЗВ. В результате с увеличением/ ф тах обеспечивается улучшение смесеобразования. В частности, наблюдается уменьшение диаметров капель при распаде струи топлива (например, среднего диаметра капель dK ср), т.е. улучшение мелкости распыливания топлива, более полный охват объема КС струями топлива, выравнивание значений коэффициента избытка воздуха по объему КС, улучшение показателей работы дизеля. Вместе с тем, с точки зрения организации процесса сгорания величина срв имеет оптимум. Как следует из приведенных на рис. 1.3 данных минимум удельного индикаторного расхода топлива g,- дизеля 6 ЧН 13/14 соответствует продолжительности впрыскивания фв=г4 п.к.в. и давлению впрыскивания Рф тах ЮО МПа. Увеличение g, при фв 14 п.к.в. вызвано необходимостью значительного уменьшения УОВТ для обеспечения допустимого максимального давления сгорания р , не превышающего 15 МПа. В результате сгорание смещается на такт расширения, что несколько снижает эффективность использования теплоты. Поэтому при выборе продолжительности впрыскивания необходимо учитывать возможность ограничения/?-.

Увеличение давления впрыскивания создает условия для повышения эффективности рабочего процесса, улучшения топливной экономичности и снижения эмиссии с ОГ продуктов неполного сгорания топлива. Это обусловлено ликвидацией локальных зон с низкими а, увеличением скорости окислительных процессов, повышением температур цикла.

Программные комплексы для моделирования рабочего процесса быстроходных дизелей

Следует отметить, что современное программное обеспечение для моделирования и оптимизации рабочего процесса дизелей весьма разнообразно. Значительные усилия передовых научных центров сосредоточены на развитии технологии Gomputational Fluid Dynamic (CFD), реализующей трехмерное моделирование течения газа и впрыскиваемого топлива в цилиндрах и коллекторах ДВС. Рассматриваемые элементы, двигателя разбиваются" на большое количество ячеек (300 ... 600 тыс.), в каждой из которых решается система уравнений сохранения массы, энергии, количества, движения. В процессе расчета моделируются, процессы испарения, сгорания и образования вредных веществ. Наибольшей популярностью пользуются программы: KIVA (Los Alamos), FIRE (AVL), VECTIS (Ricardo), STAR-CD Computational Dynamics Ltd.). Значительные усилия предпринимаются для организации расчета в них эмиссии сажи, NOx и СО. Однако утверждать, что эта задача решена, пока преждевременно: Достоверность результатов расчета, как правило, недостаточная для практических нужд. Существенным недостатком CFD на сегодняшний день является трудоемкость расчетов и необходимость использования суперкомпьютеров. Время счета одного варианта составляет десятки и даже сотни часов. Подготовка данных квалифицированным специалистом для,одного варианта расчета занимает несколько дней. Инженерная оптимизация процесса ДВС с расчетом сотен и тысяч вариантов конструкций пока невозможна, хотя эти программы с успехом используются для других целей, например, для доводки газовоздушного тракта ДВС.

Наряду с CFD традиционно существует и развивается другой подход -термодинамический или феноменологический, использующий 0- и 1-мерные представления. Мировыми лидерами популярности здесь являются программы BOOST (AVL), WAVE (Ricardo), GT-Power (Gamma Technologies). Из отечественных разработок, доведенных до коммерческого исполнения, следует назвать программы ИМПУЛЬС и ВОЛНА (ЦНИДИ), ДИЗЕЛЬ-2/4т (МГТУ им. Н.Э. Баумана). Конкурирующие между собой программы-BOOST, WAVE и GT-Power представляют собой весьма совершенные разработки, в частности, для отработки газовоздушного тракта и подбора агрегатов наддува. Для работы такой программы достаточно процессора Pentium. Для расчета сгорания эти программы используют методики, базирующиеся-на уравнениях, предложенных еще в 1962 г. И.И. Вибе,.или на более поздних, но аналогичных подходах. Все зарубежные программы позволяют пользователям подключать свои подпрограммы, для расчета, процесса сгорания. Но именно моделирование смесеобразования и сгорания представляет собой основную проблему при разработке таких программ. В лучшем-случае; применяются расчетные методы, каким-либо образом учитывающие характеристику впрыскивания и мелкость распыливания, среднее-расстояние от сопел до стенки и турбулизацию заряда. В частности, в последней версии программы ИМПУЛЬС (ЦНИДИ) и ранних версиях программы ДИЗЕЛЬ,(МВТУ им. Н.Э.- Баумана) реализована методика расчета сгорания,, опубликованная проф. Разлейцевым Н.Ф. в 1980 г. и являвшаяся в то время самой передовой из существующих. В американской программе GT-Power, в качестве дополнительной к модели Вибе, реализована модель сгорания проф. Хироясу (Hiroyasu), в которой рассматривается развитие свободной струи.

Для моделирования рабочего процесса дизеля с несимметричным расположением форсунок использован программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК, разработанный в МГТУ им. Н.Э. Баумана и предназначенный для расчетных исследований рабочих процессов двух- и четырехтактных ДВС без наддува и с турбонаддувом [44,45,156,157]. В состав программного комплекса ДИ-ЗЕЛБ-РК включена программа визуализации процесса смесеобразования; которая отображает результаты расчета развития топливных струй и образованных струями пристеночных потоков. Анализ наглядного изображения подвижной картины развития топливных струй при проведении компьютерной оптимизации смесеобразования позволяет контролировать количество топлива, попадающего в характерные зоны КС, и добиваться его наивыгоднейшего распределения. Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК прошел проверку на двигателях разной размерности, быстроходности и назначения и показал хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных. В частности, некоторые результаты экспериментальных и расчетных исследований дизеля типа СМД-60 (6 ЧН 13/11,5), проведенных с использованием программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК, представлены на рис. 2.3.

Методика оценки коэффициента расхода распылителей форсунок при варьировании длиной распыливающих отверстий

Обычно эффективное проходное сечение многосоплового распылителя ]Xpfp рассматривают как сумму двух последовательно соединенных сечений, одно из которых переменное, зависящее от положения иглы распылителя, эффективное сечение щели между запорными конусами иглы и седла [іи/щ, а второе - эффективное сечение распыливающих (сопловых) отверстий \\ /с (см. рис. 3.3). Формулы для вычисления расходов топлива через эти проходные сечения можно записать в следующем виде [117]: расход топлива через проходное сечение распылителя \ір/р 2p=VpJ— (Рф-Рч) ; (3.6) расход топлива через проходное сечение щели между запорными конусами иглы и седла Ящ/ бщ-уЦц/щд! СРф Рвпр) ; (3.7) Рт расход топлива через проходное сечение распыливающих (сопловых) отверстий [1,/с Qc-McfcJ (Рвпр Ри) . (3.8) V Рт

Следует учитывать, что эти расходы топлива через элементы распылителя равны между собой {Qp-Q rQ ), а перепад давлений перед форсункой и в цилиндре двигателя (Рф-рц) можно представить в виде суммы двух перепадов давлений - (рф-рвяр) и (рвпр Рп) гДе Рвпр - давление перед распыливающи-ми отверстиями. Тогда после объединения формул (3.6)...(3.8) можно получить выражение, отражающее взаимосвязь эффективных проходных сечений рассматриваемых элементов распылителя в виде

В выполненных конструкциях распылителей форсунок транспортных дизелей отношение площадей щели между запорными конусами иглы и седла fm и распыливающих отверстий /с при полном подъеме иглы форсунки обычно равно 1,3-1,5 [34,122]. Тогда, принимая отношение квадратов пло-щадей fm/fe 2 и коэффициент расхода цщ 1, из выражения (3.9) можно получить формулу для коэффициента расхода распылителя цр при полном подъеме иглы форсунки в виде р (ZI ТГІ 27 (ЗЛО) V0,5 + (l///c2)

Результаты расчета коэффициента расхода распылителя в сборе Цр по формуле (3.10) с использованием выражения (3.3) для коэффициента расхода цс распыливающих отверстий приведены на рис. 3.4. 0,70 1000 10000 100000 Re

Рассмотренные формулы справедливы для гидравлически гладких каналов, для которых шероховатостью поверхности канала пренебрегают. Обычно это каналы со сравнительно большим диаметром. Применительно к распылителям форсунок дизелей эти формулы могут быть использованы для гидрошлифованных распылителей. Но следует учитывать, что распыливаю-щие отверстия форсунок имеют малый диаметр ( ip=0,2-0,4 мм), и в этих каналах шероховатость поверхности, как правило, оказывает заметное влияние на их гидравлические характеристики. Шероховатость поверхности канала характеризуется средней высотой выступов неровностей Аэ, называемой эквивалентной шероховатостью [135].

Течение топлива в круглом шероховатом канале диаметром d и длиной /, поступающего в канал из емкости большого объема описывается уравнением [135] где вх - коэффициент местного сопротивления на входе в распыливающее отверстие; А, - коэффициент Дарси или коэффициент гидравлического трения, зависящий от относительной шероховатости стенок канала AJd и числа Рейнольдса Re и характеризующий потерю напора при течении жидкости по протяженному каналу. Формулы для определения коэффициента Дарси X для шероховатых труб предложены многими авторами - Альтшулем, Блазиусом, Шифринсоном, Адамовым и др. [2,28,49,130,135].

Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования путем изменения геометрии выходных кромок распыливающих отверстий

Как показал проведенный выше анализ, совершенствование процессов распыливания и смесеобразования может быть достигнуто путем оптимизации таких конструктивных факторов, как эквивалентное проходное сечение распылителя в сборе \Хр/р, диаметр dp и длина /р распыливающих отверстий. Улучшение процессов топливоподачи и распыливания топлива достигается также при гидрозапирании иглы форсунки, выполнении пересекающихся сопловых отверстий, выполнении в распыливающих каналах различных турбу-лизаторов, реализации ряда других мероприятий [37,50,64,119].

Одним из таких мероприятий является выполнения на носке 1 (рис. 4.7) распылителя канавок 2, каждая из которых образует расширение выходного канала соответствующего распыливающего отверстия 3. Каждая канавка имеет форму сегмента и ширину b (рис. 4.7), равную диаметру распыливающего отверстия dp, длина канавок / в 2,5-3 раза больше диаметра распыливающих отверстий dp, а глубина канавок составляет /2=0,3 мм. Причем, оси канавок ориентированы поперек вдоль оси распылителя. Такой метод совершенствования процессов распыливания и смесеобразования защищен заявками на изобретение Российской Федерации [98,126].

Указанное выполнение канавок на носке распылителя позволяет обеспечить различную длину распыливающего канала в плоскости, проходящей через образующую канавки, и в плоскости, перпендикулярной этой образующей. В результате струя топлива расширяется в плоскости, проходящей через образующую канавки, и фронт струи топлива трансформируется» в эллипс с шириной С и высотой В (рис. 4.8). Это приводит к увеличению объема струи топлива. Кроме того, сокращение длины распыливающего отверстия в плоскости, проходящей через образующую канавки, приводит к сокращению длины струи L, что уменьшает долю топлива, попадающего на относительно холодные стенки КС, а наличие гидравлического сопротивления в виде канавки на выходе из распыливающего отверстия форсунки приводит к дополнительной турбулизации струи топлива.

Для оценки показателей дизеля с такими распылителями на серийных распылителях типа 145.1112110 производства НЗТА выполнены канавки в соответствии со схемой на рис. 4.7. Некоторые характеристики серийных распылителях типа 145.1112110 приведены в табл. 5 и 6. Оценка влияния конструкции распылителя форсунки на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ проведена с использованием результатов экспериментальных исследований дизеля Д-245.12Є, параметры которого приведены в табл. 4. При испытаниях форсунки поочередно серийными распылителями НЗТА типа 145.1112110 и опытными распылителями НЗТА с канавками, выполненными на носке распылителя;

Исследования-, проведены на режимах внешней скоростной характеристики и 13"-ступенчатого испытательного» цикла Правил 49 ЕЭК ООН. При испытаниях установочный угол опережения впрыскивания топлива; равный 9=13 поворота коленчатого вала ВМТ, и положение упора максимальной подачи топлива оставались неизменными. Для оценки.возможности использования опытных распылителей в дизеле, работающем1 на смесевых биотоп-ливах, проведены исследования дизеля на стандартном ДТ марки. «Л» по ГОСТ 305-82 и на смеси ДТ с РМ в пропорции 80 % ДТ и 20% РМ. Физико-химические свойства ДТ и РМ и их смеси представлены в табл. 8.

При испытаниях дизеля Д-245.12С на режимах внешней скоростной характеристики отмечена зависимость его показателей от типа применяемых распылителей (рис. 4.9). Выполнение канавок на носке распылителя привело к незначительному росту часового расхода топлива GT. На режиме-максимальной, мощности при 77=2400 мин"1 замена серийных распылителей форсунок на опытные приводит к увеличению-расхода топлива GT с 22,52 до 22,86 кг/ч, а на режиме максимального крутящего-момента при и= 1500 мин"1 — с 13,95 до 14,41 кг/ч. Однако коэффициент избытка воздуха а изменялся сравнительно» слабо - с 2,00 до 1,96 при «=2400 мин 1 и с 1,55 до 1,51 при «=1500 мин"1. Но при этом отмечено некоторое увеличение эффективной мощности дизеля Ne и крутящего момента Ме. Так, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин"1 замена серийных распылителей на опытные приводит к увеличению крутящего момента Ме с 314 до 321 Нм, а на режиме максимального крутящего момента при «=1500 мин 1 - с 357 до 362 Н-м.

Похожие диссертации на Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования транспортного дизеля, работающего на дизельном топливе и биотопливах на основе рапсового масла