Крохотин Юрий Михайлович. Улучшение экономичности тепловозных дизелей путём совершенствования их топливной аппаратуры

brief description

Крохотин Юрий Михайлович. Улучшение экономичности тепловозных дизелей путём совершенствования их топливной аппаратуры : диссертация... кандидата технических наук : 05.04.02 Воронеж, 2007 177 с. РГБ ОД, 61:07-5/2389

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ
АКАДЕМИЯ
На правах рукописи
Крохотин Юрий Михайлович
УЛУЧШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
ПУТЁМ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ
05.04.02 - Тепловые двигатели
Диссертация на соискание учёной степени кандидата
технических наук
Научный руководитель
д.т.н., профессор
Коссов Е. Е.
Воронеж - 2007 
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ 14
1.1. Анализ работы серийных топливных систем на эксплуатационных
режимах 14
1.2. Аккумуляторные топливные системы 21
1.3. Электронное управление впрыскиванием топлива 24
1.4. Требования к перспективной системе топливоподачи 34
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ зу
СХЕМЫ АККУМУЛЯТОРНОЙ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ
2.1. Обоснование выбора минимального объёма топливного
аккумулятора и общей компоновки системы 37
2.2. Форсунка 40
2.3. Анализ конструктивных особенностей и условий перемещения
подвижных деталей устройства управления впрыскиванием 44
2.4. Обоснование критических размеров деталей устройства управления
и форсунки, усилий пружин и электромагнита 4^
2.4.1. Размеры посадочных диаметров клапанов устройства
управления 47
2.4.2. Уточнение размеров посадочных диаметров клапанов
устройства управления 48
2.4.3. Обоснование хода иглы форсунки до подвижного упора 51
2.4.4. Обоснование предельных значений усилия пружины форсунки 52
2.5. Анализ некоторых возможностей улучшения топливоподачи 53
2.5.1. Уменьшение времени запаздывания опускания иглы 53
з
2.5.2. Уменьшение нестабильности процесса впрыскивания 55
2.5.3. Уменьшение неравномерности подачи топлива в цилиндры
дизеля 57
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ТОПЛИВОПОДАЧИ
НА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 60
3.1. Методы расчета процесса топливоподачи 60
3.2. Расчетная схема и принятые допущения 71
3.3. Математическая модель процесса впрыскивания 74
3.4. Уточнения методики расчета 76
3.5. Сравнение результатов расчета с опытными данными 81
3.6. Исследование влияния конструктивных элементов устройства
управления и форсунки на процесс топливоподачи (результаты расчетов на ЭВМ) 82
3.6.1. Общие вопросы 82
3.6.2. Влияние усилия электромагнита 83
3.6.3. Влияние усилия пружины устройства управления
впрыскиванием 83
3.6.4. Влияние диаметра компенсирующего поршня 85
3.6.5. Влияние посадочного диаметра клапана слива 86
3.6.6. Влияние посадочного диаметра впускного клапана 87
3.6.7. Влияние массы подвижных частей устройства управления 87
3.6.8. Влияние проходных сечений впускного и выпускного клапанов
устройства управления 88
3.6.9. Влияние усилия пружины форсунки 89
3.6.10. Влияние диаметра канала штанги 90
3.6.11. Влияние объема гидрозапирающей камеры 93
3.6.12. Влияние площади посадки ограничителя хода иглы форсунки 93
3.6.13. Влияние проходного сечения фильтра на входе
в форсунку 94
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ
НА БЕЗМОТОРНОМ СТЕНДЕ И ДИЗЕЛЕ 96
4.1. Предварительные результаты испытаний топливной системы дизелей
10ДН20,7/2x25,4 на безмоторном стенде ^6
4.2. Оптимизация процесса топливоподачи в ходе полного факторного
эксперимента - 106
4.2.1. Параметры и задача оптимизации, факторы, определяющие
процесстопливоподачи 106
4.2.2. Выбор основного уровня и интервалов варьирования 107
4.2.3. Матрица планирования и результаты эксперимента 108
4.2.4. Обработка результатов эксперимента ПО
4.2.5. Крутое восхождение по поверхности отклика 114
4.3. Результаты испытаний дизеля 1Д20,7/2x25,4, оборудованного
аккумуляторной топливной системой 116
4.4. Ошибки измерений 118
ГЛАВА 5. ФОРСУНКА ДИЗЕЛЯ 6ЧН21/21. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТУРЫ 122
5.1. Конструктивные особенности модернизированной форсунки 122
5.2. Методики измерения и регулировки хода клапанов устройства
управления и хода иглы до подвижного упора 131
5.3. Расчёт экономической эффективности использования аппаратуры. 134
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 135
Список литературы 138
Приложения 156
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Транспорт является одним из основных потребите¬лей дизельного топлива, затраты на которое составляют 35...40 % всех экс-плуатационных расходов. Рост цен на энергоносители и резкое уменьшение ископаемых источников энергии в недалёком будущем сделают эти затраты ещё больше. Современные дизели наряду с высокими показателями по топлив¬ной экономичности, удельной мощности, надёжности, сроку службы должны иметь низкую дымность и минимальную токсичность отработавших газов. Столь многоцелевое совершенствование дизелей невозможно без перехода к управляемому процессу сгорания с помощью предварительной подачи неболь¬ших запальных доз топлива. Болдырев И. В., Грехов Л. В., Иващенко Н. А., Марков В. А., Николаенко А. В., Носков Н. И., Танин К. С. считают, что пред¬варительная запальная доза топлива задаёт направление процессу сгорания и является основой его эффективности [21, 40, 89, 91, 125]. Однако, на пути по¬лучения управляемого процесса сгорания есть ряд препятствий.
На дизелях подавляющее применение нашла топливная система непосред-ственного действия. По данным профессоров Астахова И. В., Крутова В. И, Ро- ганова С. Г., Файнлейба Б.Н., Хачияна А. С. и многих других учёных она осу-ществляет только заранее установленные функции, определяемые возможно¬стями составляющих её элементов. Такая топливная система не может автома¬тически изменить выходные параметры с целью обеспечения качественной ра¬боты дизелей, работающих в широком диапазоне частот вращения и нагру¬зок^, 27,28, 29,34,36,73, 107].
По данным Косяка А. Ф., Бордукова В. В., Кима Ф. Г., Липчука В. А., Симеона А. Э эксплуатация дизелей характеризуется длительным временем ра¬боты на режимах холостого хода [55, 79, 119, 124]. Однако на этих режимах ди¬зели с топливной системой непосредственного действия работают особенно плохо [27, 28, 29, 33, 38, 40, 41, 69, 84, 113, 119, 129, 135, 145]. По мнению Гу¬ревича А. Н., Коссова Е. Е., Федотова Г. Б., Кузнецова Е. В., Котова В. В., Вов- чека А. в первую очередь это выражается в колебаниях величины подачи топ¬лива и максимального давления впрыскивания в последовательных циклах [70, 135]. Этому способствует и нарушение соотношений между объемами топлива, подаваемыми плунжером в течение активного хода, отведенным из топливо¬провода разгрузочным пояском и впрыснутым через форсунку [41], в результа¬те чего остаточное давление в нагнетательном топливопроводе колеблется. Та¬ким образом, наличие остаточного давления и неполного подъема иглы фор¬сунки при определенной инерционности подвижных масс форсунки неизбежно ведет к цикловой нестабильности топливоподачи [42, 136].
По данным Голубкова Л. Н., Гуревича А. Н. и многих других учёных, на воспроизводство цикловой подачи существенно влияют условия на впуске ТНВД [34], давление начала подъема иглы [42, 70, 114], конструктивные осо¬бенности и расположение нагнетательных клапанов [1, 38, 53, 54], длина, диа¬метр нагнетательного топливопровода и объем между нагнетательным клапа¬ном и запирающим конусом иглы форсунки [42, 70], масса иглы форсунки, площадь ее дифференциальной площадки, диаметр колодца под запирающим конусом, диаметр и длина распыливающих отверстий [70, 114], способ запира¬ния иглы [112, 113, 114, 119], физико-химические свойства топлива [86]. В свя¬зи с таким обилием факторов, влияющих на работу топливной аппаратуры, раз¬нообразны и попытки ее улучшения.
Результаты работ Роганова С. Г., Гуревича А. Н., Сурженко 3. И., Клепача П. Т., Федотова Г. Б., Фофанова Г. А., Березний В. В., Евстифеева Б. Н. показали, что достаточно широкое распространение получило отключение на холостом ходу части комплектов топливной аппаратуры [18, 26, 42, 47, 136]. Однако при длительной работе дизеля с выключенными цилиндрами из вы¬хлопных коллекторов улавливается до 0,8 кг/ч несгоревшего масла, поступаю¬щего с воздухом из неработающих цилиндров. Таким образом, проблему нельзя считать решенной.
Корнилов В. В., Лышевский А. С., Русинов Р. В. выявили, что стаби-лизации процесса впрыскивания в зоне малых цикловых подач способствует коррекция скоростных характеристик топливных систем [36,46,53,54,81,117]. Но установка демпфирующих устройств приводит к значительному увеличе¬нию их гидравлического сопротивления, к ухудшению мощностных и экономи¬ческих показателей рабочего процесса дизеля.
В последнее время Патрахальцевым Н. Н. и его учениками разраба-тываются топливные системы с регулируемым начальным давлением [48, 93, 94, 110, 112]. По мнению Агеева Б. С. это стабилизирует работу топливной ап¬паратуры на всех режимах, а минимально устойчивая цикловая подача может быть снижена в 5...6 раз [4].Однако конкретная реализация известных уст¬ройств сдерживается главным образом из-за их конструктивной сложности.
Исследования Роганова С. Г., его учеников, работы других учёных показа¬ли: существенных результатов в обеспечении стабильной топливоподачи мож¬но достигнуть за счет применения гидромеханического и гидравлического за¬пирания иглы форсунки [30, 40, 85, 112, 113, 114, 143]. В то же время, из-за са-морегулирования давления топлива и подъема иглы после посадки иглы у фор-сунки с гидравлическим запиранием возникают высокочастотные колебания с амплитудой в 3 раза большей, чем у форсунки с пружинным запиранием, что вызывает нежелательные подвпрыскивания.
Неспособность топливных систем непосредственного действия удовле-творительно работать и на номинальном режиме и на холостом ходу заставила искать иные способы подвода энергии для осуществления впрыскивания, кото¬рые в настоящее время образуют класс аккумуляторных топливных систем. Астахов И. В., Трусов В. И., Хачиян А. С., Шмелёв В. П., Шишкин В. А., Портнов М. Н. считают, что они позволяют обеспечить экономичную работу дизеля на режимах малых частот вращения и подач, существенно улучшить стабильность работы дизеля и другие его показатели. Системы с гидравличе¬ским аккумулятором подразделяются на аппаратуру с аккумулятором малой емкости и аккумулятором большой емкости [107, 146]. Подлинная перспектива перед аккумуляторными системами открылась с применением электронного управления работой ТНВД или форсунок. Бордуков В. В., Бородулин И. П., Бухвалов В. В., Горев А. Э., Круглов М. Г., Крутов В. И., Лимоев М. И., Пин¬ский Ф. И. и многие другие учёные считают, что электронное управление про¬цессом впрыскивания топлива является основой для важнейшего направления технического прогресса в области дизелестроения - автоматизации дизельных энергообъектов. Без этого невозможно улучшение экономических и экологиче¬ских показателей работы дизелей [22, 37, 56, 64, 65, 66, 67, 68, 78]. В настоящее время применение электроники в топливных системах дизелей идет по двум направлениям: 1- создание комбинированных систем, сочетающих серийные конструкции с достижениями электроники; 2- разработка принципиально но¬вых систем с широким диапазоном регулирования параметров процесса топли¬воподачи. По данным Николаева Е. А улучшение топливной экономичности для магистральных тягачей составляет 3...5 %, а для дизелей, работающих при сильно меняющихся условиях работы - до 20 % [88].
Принципиально новые топливные системы, позволяющие в частности обеспечить нормы Евро-3, Евро-4 на выбросы вредных веществ и шумность АТС имеют три разновидности:
1 - индивидуальный ТНВД для каждого цилиндра, имеющий микропро-цессорное управление, сообщенный коротким топливопроводом с серийной форсункой Upec (Unit pump electronically controlled) [153, 163, 164];
2 - насос-форсунки с микропроцессорным управлением (DDEC, CRIDEC, UFIS, Hydraulically actuated Unit injector System) [37, 56,147,149];
3 - микропроцессорное управление каждой из форсунок дизеля. Чаще все¬го такие форсунки имеют электрогидравлическое управление и являются узла¬ми аккумуляторных топливных систем [17, 19, 24, 46, 50, 90, 98, 116, 138, 142, 160, 161].
В нашей стране очень большая и плодотворная работа проведена Коло-менским филиалом заочного политехнического института и МГТУ им.
Н.Э.Баумана, ТУ МАДИ, ВНИИЖТ, МГТУ МАМИ, ЦНИДИ, НИКТИД, Воро-нежской государственной лесотехнической академией (ВГЛТА), МИИТ, Баш-кирским и Могилёвским ГАУ и др.
В то время как возможности микроэлектроники на данном этапе позво¬ляют выполнить любые требования по оптимизации топливоподачи и рабочего процесса дизеля, вопрос о наиболее приемлемых для этого электромехани¬ческих преобразователях (ЭМП) остается открытым. По классификации Барсу¬кова С. И., Бухвалова В. В., Муравьёва В. П. различают пять типов ЭМП: элек¬тромагнитные, электродинамические, электрогидравлические, пьезоэлектриче¬ские и магнитно-стрикционные [17].
По данным Гвоздева В. Д., Грехова Л. В., Кузнецова Г. Ф., Никоно¬ва Г. В., Пинского Ф. И., Блинова А. Д., Голубева П. А., Драгана Ю. Е., Рома¬шова В. М., Филина А. Н., Шмелёва В. П. и других учёных, наибольшую тео¬ретическую и экспериментальную разработку получили электрогидравлические преобразователи, нашедшие применение в так называемых электрогидравличе-ских форсунках (ЭГФ). Их многообразие довольно полно освещено в следую¬щих работах:[32, 39, 46, 50, 57, 63, 71, 90, 95, 98,120, 122, 127, 142, 146, 160, 161]. Несмотря на сложность по сравнению с электромагнитными или электро-динамическими форсунками они обладают одним неоспоримым преимущест¬вом: в таких системах электромагниты, воздействуя на управляющие клапаны, работают в режиме управления гидроусилителем.
Устройства управления (УУ) могут изменять давление на входе в поды- гольную полость [116, 137], на выходе из гидрозапирающей камеры [32, 39, 71, 90, 98, 122, 160, 161], на входе и выходе гидрозапирающей камеры [20, 57, 62, 63], одновременно на входе и выходе в гидрозапирающую камеру и входе в по- дыгольную полость [146]. Они выполняются в виде: а - золотника; б - одного клапана, сбрасывающего топливо на слив; в - двухклапанного устройства.
Золотниковые УУ гидравлически уравновешены, но имеют утечки, что снижает энергетическую эффективность системы [127]. Рабочим органом одно-клапанных УУ служат либо шарик [122, 160, 161], либо грибковый клапан. Ша¬рик прост, но гидравлически неуравновешен. С целью уменьшения усилия электромагнита перед ним вынуждены устанавливать дроссель [71, 122, 160, 161]. Кроме того, по мере работы шарика его посадочная поверхность увеличи¬вается. Изменение положения шарика приводит к потере герметичности клапа¬на и отказу форсунки. Грибковые клапаны имеют гидравлическую уравнове¬шенность, близкую к золотникам. Двухклапанные УУ могут иметь шарико¬вые или игольчатые рабочие органы [20, 62].
Наибольшую известность в нашей стране и за рубежом получили дрос-сельные форсунки с электромагнитными УУ, установленными на сливе из гид-розапирающей камеры. В дроссельных форсунках Коломенского ВЗПИ и французском варианте системы Common Rail (CR) один дроссель (А) установ¬лен между аккумулятором и подыгольной камерой распылителя, а второй (В) - между аккумулятором и гидрозапирающей камерой (ГЗК). Дроссель А умень¬шает максимальное и среднее давление впрыскивания. Такое решение противо¬речит современной тенденции к увеличению максимального и среднего давле¬ния впрыскивания. Дроссель В во время процесса впрыскивания напрямую со¬общает аккумулятор со сливом, увеличивая расход топлива на управление фор¬сункой и непроизводительные расходы на привод ТНВД.
Таким образом, проблема совершенствования топливной аппаратуры с целью получения управляемого процесса сгорания сохраняет свою актуаль¬ность. Для её решения необходимо создать и исследовать топливную систему, обеспечивающую, получение стабильных запальных доз топлива в каждом ра-бочем цикле при максимальном давлении впрыскивания не менее 10 МПа и чёткие, без подпрыскиваний топлива, номинальные подачи.
Цель исследований. Улучшение экономичности тепловозных дизелей пу¬тём разработки аккумуляторной системы топливоподачи с быстродействую¬щими электрогидравлическими форсунками и обоснования её основных конст-руктивно-технологических параметров.
Задачи исследований. Необходимо:
- разработать конструкции форсунки с комбинированным запиранием иглы и двухклапанного устройства управления с электромагнитным приводом; обосновать критические размеры деталей устройства управления и форсун¬ки, усилий пружин и электромагнита; выявить конструктивные возможности улучшения процесса топливоподачи;
- создать математическую модель и программу расчёта процесса впрыскива¬ния электрогидравлической форсункой с комбинированным запиранием иг¬лы и двух клапанным устройством управления; провести теоретический анализ процесса топливоподачи на математической модели;
- выявить области определения и уровни варьирования факторов, оказываю¬щих наибольшее влияние на решение проблемы; с целью оптимизации про¬цесса топливоподачи провести полный факторный эксперимент типа 23; вы¬явить направление движения по градиенту и провести крутое восхождение по поверхности отклика;
- провести моторные испытания топливной аппаратуры на дизеле.
Объект исследований. Объектом исследования является топливная сис¬тема, предназначенная для дизелей 10ДН20,7/2x25,4 и 6(8)ЧН21/21.
Предмет исследований. Закономерности изменения давления в управ-ляющей и подыгольной камерах, сопловом канале распылителя, а также харак¬тер движения клапанов устройства управления и иглы форсунки.
Методы исследований. Теоретические исследования базировались на дифференциальном и интегральном исчислении, законах гидравлики и механи¬ки, математическом моделировании. Стендовые испытания проводились на ос¬нове теории планирования многофакторного эксперимента.
Новизна исследований. Разработана методика определения критических размеров деталей устройства управления и форсунки, методика измерения и ре-гулировки хода клапанов и иглы форсунки. Получены аналитические выраже¬ния для уменьшения времени запаздывания опускания иглы, уменьшения не-стабильности процесса впрыскивания от цикла к циклу и неравномерности по¬дачи топлива в отдельные цилиндры. Создана математическая модель топлив¬ной системы, сделаны уточнения в общепринятой методике расчета процесса топливоподачи. Установлена степень влияния на процесс топливоподачи диа¬метра компенсирующего поршня, подвижных масс деталей, усилий пружин и электромагнита, проходных сечений впускного и сливного клапанов, площадей посадки ограничителя хода иглы и подвижного упора, величины хода иглы до подвижного упора, усилия пружины форсунки и давления в аккумуляторе. На-учная новизна подтверждена шестью авторскими свидетельствами на изобрете¬ния кл. F 02 М 51/00 №1171601, 1355745, 1377439,1746037 идр..
Теоретическая значимость. Полученные в диссертации аналитические зависимости и математическая модель топливной системы являются необходи¬мой теоретической основой для анализа и совершенствования подобных топ¬ливных систем.
Практическая значимость. Созданные в процессе исследования методики определения соотношений между размерами деталей топливной системы, зако¬ны изменения давлений и движения подвижных масс позволяют разработать рекомендации для создания принципиально новых топливных систем с электронным управлением. Реализация разработанных рекомендаций позволит уменьшить расход дизельного топлива, увеличить ресурс дизелей за счет сни-жения жесткости рабочего процесса, исключить дымление и снизить токсич¬ность отработавших газов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доклады-вались на 42-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 24 января - 1 февраля 1984 г.), Всесоюзной научной конфе¬ренции Проблемы совершенствования рабочих процессов в ДВС (Москва, 4-6 февраля 1986 г.), Краевой научно-технической конференции Вклад молодых специалистов в развитие химической и лесной промышленности (Красноярск, 20...23 октября 1986 г.), научно-технической конференции Повышение топлив¬ной экономичности автомобилей и тракторов (Челябинск, 30 ноября - 1 декабря 1987 г.), 5-й Международной автомобильной конференции Двигатели для рос¬сийских автомобилей (Москва, 29 августа 2003), 6-й Международной автомо¬бильной конференции Двигатели для российских автомобилей (Москва, 26 ав¬густа 2004), на заседаниях научно-технических советов ВНИИЖТ с 1981 по 1990 гг., Свердловского турбомоторного завода с 1987 по 1991 гг., Пензенского завода тепловозных дизелей (1993 г.).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 12 статьях, изданных 1998...2006 г, и четырёх учебных пособиях для вузов. Ре¬зультаты исследований отражены в девяти научно-технических отчетах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и прило-жений. Общий объем работы 170 страниц, из них 155 страниц основного тек¬ста, 47 рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 165 наименований.

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Одним из основных путей повышения эффективности дизелей является электронное управление процессом топливоподачи. Разработка форсунки с комбинированным запиранием иглы, результаты исследования работы форсу¬нок и системы в целом на стенде и дизеле являются основой для создания таких систем применительно к любому тепловозному, автомобильному, тракторному, или судовому дизелю. По результатам исследований можно сделать следующие выводы.
1. Серийные топливные системы не в состоянии удовлетворить совре-менные требования к экономичности, дымности и токсичности дизелей. Акку-муляторные топливные системы с форсунками, имеющими комбинированное запирание и электронное управление, созданные и изученные в данной работе, позволяют это сделать.
2. В процессе работы создана топливная система с принципиально новы¬ми электрогидравлическими форсунками и изучены законы движения их запи-рающих элементов. Установлено, что комбинированное запирание иглы обес-печивает быстродействие форсунки, достаточное для получения стабильных цикловых подач в пределах от запальных доз газодизелей до значений, соответ-ствующих номинальному режиму. Такие результаты решают проблему получе¬ния управляемого процесса сгорания в цилиндрах дизелей. ■
3. Обосновано, что оптимальная величина хода иглы до подвижного упо¬ра лежит в пределах (0,1±0,01) Y„ max. Выявлено, что ход иглы до подвижного упора должен быть увязан с усилием пружины форсунки и давлением в акку¬муляторе.
4. Обосновано, что устройство управления должно быть двух клапанным и гидравлически уравновешенным.
5. Математическая модель и программа расчёта процесса впрыскивания, созданные в ходе работы над диссертацией, позволяют ускорить и повысить уровень проектирования топливных систем, предназначенных для дизелей раз-личного назначения. Теоретические исследования показали, что для форсунок дизелей лесовозных автопоездов критические значения размеров запирающих элементов, усилий пружин и электромагнита устройства управления составля¬ют: dnj,xjmm = 2,5+0’03, d„.a.onm= 2,5_0 02 „ Рпрх = 50#, РЭ1м =тН, тх =0,012кг.
6. Эксперименты, поставленные на безмоторных стендах и дизелях, под-твердили теоретические предпосылки. Так установлено, что максимальная ве-личина хода клапанов устройства управления не превышает 0,08 мм. Это по-зволяет отказаться от громоздкого электромагнитного привода в пользу пьезо-модуля. Отсутствие дросселей увеличивает среднее давление впрыскивания, снижает максимальную температуру форсунки, повышает быстродействие фор-сунки, уменьшает расход топлива на управление и потери мощности на привод
ТНВД. Оптимальные параметры процесса впрыскивания получены при рак = 40.. .47 МПа, Рпр.„ = 242.. .482 Н и Y„.r= 0,04.. .0,05 мм.
7. Установлено, что у модернизированной форсунки расстояние между управляющей и подыгольной камерами не превышает 45 мм, поэтому при по¬садке иглы рост давления в подыгольной камере вызывает незамедлительный рост давления в гидрозапирающей камере, что исключает подвпрыскивание то¬плива на любом режиме и при любых давлениях в аккумуляторе.
8. Установлено, что при определенных усилиях пружины форсунки, ходе иглы до подвижного упора и цикловых подачах, составляющих (5,5...9,3) % q4, „ подвижный упор становится неподвижным. Высота подъема иглы и проходное сечение под ее запирающим конусом от цикла к циклу не из¬меняются. С учетом постоянного давления в аккумуляторе это позволяет полу¬чить запальные дозы топлива, нестабильность которых не превышает 35,5 % при давлении впрыскивания 11,8 МПа.
9. Подбор длины топливопровода, сообщающего аккумулятор с форсун¬кой по зависимости / = a-tB.„/3 = а*фд.„ /3-6-пд.„, м, позволяет получить ступенча¬тую характеристику впрыскивания и обеспечить начало опускания иглы при давлениях, превышающих давление в аккумуляторе. Это способствует умень-шению расхода топлива и снижению токсичности отработавших газов дизеля.
10. Установлено, что модернизация распылителя дизеля 6ЧН21/21 путём вынесения прецизионной части из зоны монтажных и тепловых деформаций в корпус форсунки резко улучшила как характер изменения давления впрыскива¬ния рс, так и надёжность работы форсунок - каждая из 6 модернизированных
п
форсунок дизеля 6ЧН21/21 отработала по 0,89-10 цикла без единого зависания иглы. Установлено также, что в этом случае величина прецизионного зазора- между иглой и гильзой может быть увеличена до 0,008...0,012 мм без ухудше¬ния работоспособности форсунки.