Гадиляев А.И., Неговора А.В.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЯХ *
Аннотация:
приведен краткий обзор опыта конвертации дизельного двигателя в газовый двигатель с зажиганием от запальной дозы дизельного топлива. Раскрыта проблема реализации регулировки запальной дозы дизельного топлива с целью улучшения энергоэкологических показателей автотракторных дизельных двигателей
Ключевые слова:
конвертация, дизель, природный газ, запальная доза дизельного топлива
В последнее время наблюдается резкое увеличение интереса владельцев коммерческого транспорта к переводу дизельных двигателей на газодизельный цикл работы. Данное обстоятельство обосновано как и лучшей приспособленностью природного газа (метана) к сгоранию, так и высоким совершенством новых видов газобаллонного оборудования, позволяющего обеспечить высокие экономические и экологические показатели работы двигателя [1]. При работе на газомоторном топливе увеличивается ресурс работы двигателя, уменьшается нагрузка на систему питания и цилиндропоршневую группу, увеличивается ресурс двигателя, процесс сгорания рабочей смеси становится полнее и эластичнее[2]. С повышением соотношения «дизтопливо/метан» в газодизельном цикле работы наблюдается существенное повышение экологических показателей, как по количеству, так и по составу отработавших газов, дымности выхлопа и содержанию в нем твердых частиц (сажи). Важным обстоятельством является то, что наряду с вышеперечисленным существенно, до 50%, сокращаются затраты на топливо [2]. Всем известно, что существует несколько методов конвертации дизельных двигателей на газодизельный цикл, которые различаются в зависимости от совершенства двигателя и топливной системы [3]. Основным критерием при этом является вид топливной системы: с механическим регулятором или с электронным управлением (рядные ТНВД, насос-форсунки или система common rail) [4]. Последние системы наиболее приспособлены к переводу на газодизельный цикл работы и позволяют без большой модернизации организовать гибкое и эффективное управление двигателем. Газодизельный двигатель с механическим ТНВД имеет меньшую эффективность по сравнению системой питания типа «common rail» [3]. Это обосновывается отсутствием возможности гибкого изменения количества топлива запальной дозы, давления и угла опережения впрыска топлива в зависимости от режима работы транспортного средства. Для формирования заданной запальной дозы в ТНВД с механическим регулятором обычно применяется жесткий упор, ограничивающий перемещение рейки, управляющей количеством подаваемого топлива [5]. Существует много конструкций устройств формирования запальной дозы топлива, однако их ресурс ограничен из-за больших силовых нагрузок, возникающих от воздействия мощной пружины всережимного регулятора [6]. Другой проблемой организации газодизельного цикла является присущий дизельному двигателю высокий коэффициент избытка воздуха, что не обеспечивает качественное сгорание газовоздушной рабочей смеси на малых нагрузках и частотах вращения коленчатого вала. Из-за этого уменьшается эффективность работы, увеличивается количество выбросов вредных веществ в составе отработавших газов и повышается суммарный расход топлива. Данная проблема решается путем установки дроссельной заслонки во впускной коллектор, а в случае наличия системы принудительного наддува воздуха туда же дополнительно устанавливается клапан сброса воздуха. В лаборатории «Газомоторные и альтернативные виды топлива» Башкирского государственного аграрного университета ведутся исследования по разработке системы гибкого управления запальной дозой топлива в системе питания двигателя КАМАЗ-7402 уровня Евро-2 с механическим топливным насосом высокого давления (ТНВД) серии 337-20. После изучения особенностей конструкции привода управления рычагом регулятора ТНВД принято решение, что наиболее оптимальным решением для управления запальной дозой топлива является установка дополнительного механизма, изменяющего кинематику привода управления рычагом регулятора. Однако особое внимание необходимо уделить на доступное свободное пространство для размещения механизма управления приводом. Исходя из конструктивных особенностей подкапотного пространства автомобиля КАМАЗ45143 наиболее эффективным является расположение механизма управления запальной дозой топлива в пространстве над ТНВД. Нами было разработана конструкция устройства управления запальной дозой топлива (рисунок 1). Устройство устанавливается непосредственно на рычаг регулятора ТНВД с помощью 2-х болтов М10. Устройство состоит из корпуса 1 закрепленный на рычаг регулятора, шагового двигателя 2, закрепленного к корпусу с помощью четырех болтов М6, подвижный плунжер 3, находящийся внутри корпуса и винт 4, соединяющий ползунок с валом шагового двигателя через резьбовое соединение. Подвижный плунжер 3 имеет палец с проушиной 5, выступающий через прорезь корпуса 6, предназначенный для крепления тяги привода, идущей от педали газа к рычагу регулятора ТНВД. Минимальное положение подвижного плунжера соответствует стандартному расстоянию от оси рычага до центра отверстия для соединения с тягой. На данном положении обеспечивается стандартная работа дизельной системы. При перемещении ползунка уменьшается угол поворота рычага, что позволяет уменьшить количество подаваемого топлива. Такое расположение уменьшает нагрузку на шаговый двигатель что увеличивает надежность и срок службы устройства формирования запальной дозы. Устройство для формирования запальной дозы дизельного топлива работает следующим образом. При переключении режима работы переключателем на электронный блок управления подается сигнал о переходе топливной системы c дизельного на газодизельный режим работы. От ЭБУ на шаговый двигатель поступает сигнал и якорь начинает вращение винта, перемещая навернутую на него цилиндрическую гайку с проушиной и шарнирно закрепленную приводную тягу в положение соответствующее выбранному режиму работы. Для работы в дизельном режиме гайка с проушиной устанавливается в положение короткого плеча рычага управления цикловой подачи, а в газодизельном в положении длинного плеча. Регулировка запальной дозы топлива достигается путем изменения длины плеча рычага управления цикловой подачи топлива, то есть изменяется кинематика привода управления и изменяя угол его поворота. В рабочем режиме поддержание оптимального соотношения содержания запальной дозы дизельного топлива на различных режимах работы, контролируется сигналами от датчика положения акселератора, которые считывает ЭБУ и в соответствии с заданной программой корректирует длину плеча рычага управления цикловой подачи. Для расчета конструкции устройства формирования запальной дозы составлена его кинематическая схема, имитирующая движение системы тяг и рычага управления регулятором (рисунок 2). Определены исходные данные для расчета: ОА=57 мм., ВС=52 мм., АВ=300 мм., α=const=30°.
Номер журнала Вестник науки №6 (27) том 3
Ссылка для цитирования:
Гадиляев А.И., Неговора А.В. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЯХ // Вестник науки №6 (27) том 3. С. 148 - 157. 2020 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/3329 (дата обращения: 25.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2020. 16+