WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЯ к.т.н., доцент Бекаев А. А., д.т.н., проф. Максимов Ю. В., д.т.н., проф. Соковиков В.К., Строков П.И. МГТУ ...»

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ

ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЯ

к.т.н., доцент Бекаев А. А., д.т.н., проф. Максимов Ю. В., д.т.н., проф. Соковиков В.К.,

Строков П.И .

МГТУ «МАМИ»

pavig@yandex.ru, 8(926)2742508, (495)223-05-23 доб.1444 В работе рассматриваются экспериментальные исследования макетного образца электрогидродинамического насоса (ЭГДН) высокого давления для топливной системы дизеля, проведенные в лабораторных условиях МГТУ «МАМИ» .

Принципиальная схема насоса представлена на рис.1 .

ЭГДН как минимум включает в себя:

1. Всасывающий обратный гидроклапан, обеспечивающий заполнение объема ЭГДН топливом от системы подпитки;

2. Корпус ЭГДН;

3. Камера ЭГДН с рабочим объемом;

4. Электрогидравлический датчик давления, обеспечивающий измерение давления в рабочей камере ЭГДН;

5. Предохранительный электрогидравлический клапан, работающий от блока управления и регулирующий давление в рабочей камере ЭГДН;

6. Обратный гидроклапан, обеспечивающий подачу ЭГДН либо в гидроаккумулятор (рис.2), либо непосредственно в соответствующую электроуправляемую форсунку (рис.3);

7. Положительный высоковольтный электрод от генератора высокого напряжения;

8. Отрицательный (заземленный) электрод .

Электрогидродинамический насос может обеспечивать подачу топлива либо в электроуправляемые форсунки через гидроаккумулятор, где должно поддерживаться постоянное необходимое давление (рис.2), либо каждый насос подает топливо в соответствующую форсунку (рис.3). Во втором случае количество форсунок должно быть равно количеству насосов и каждая форсунка может работать по своему алгоритму, независимо от других форсунок .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Рисунок 1 – Принципиальная схема электрогидродинамического насоса 1 всасывающий топливопровод; 2 всасывающий обратный гидроклапан; 3, 11 корпус; 4 рабочая камера; 5 датчик давления; 6 предохранительный гидроклапан; 7 дренажный топливопровод; 8 напорный обратный гидроклапан; 9 напорный топливопровод; 10 элемент высоковольтного разрядника, соединённый с импульсным коммутационным устройством; 12 уплотнительная шайба; 13 гайка; 14 силовой электрический провод от коммутационного устройства; 15 провод подачи сигнала в систему управления от датчика давления; 16 ответный элемент высоковольтного разрядника, соединённый с массой .

Рисунок 2 – Схема подачи ЭГДН в гидроаккумулятор 1 – система подпитки; 2 – блок управления; 3 блок повышения напряжения; 4 – блок генерации (коммутации) высоковольтных разрядов; 5 – пара разрядных электродов; 6 – рабочая камера насоса; 7 – аккумулятор давления; 8 форсунки; 9 – датчик давления .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Рисунок 3 – Схема подачи каждого ЭГДН в соответствующую форсунку 1 бак; 2 – насос подпитки; 3 фильтр; 4 – предохранительный гидроклапан; 5 – обратный клапан; 6 – рабочая камера; 7 – высоковольтный электрод; 8 – высоковольтный электрод; 9 обратный клапан; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка; 12 – сливной предохранительный трубопровод; 13 – источник питания (электроаккумулятор); 14 – электронный блок управления; 15 блок повышения напряжения; 16 – блок коммутации электрических импульсов; 17 – блок распределения электрических импульсов .

На рис. 3 жирными линиями обозначены трубопроводы высокого давления, не жирными – низкого давления .

Работа насоса непосредственно связана с электронным блоком управления, обрабатывающим входную информацию и создающим высокое напряжение порядка 20…80 кВ, поступающее на высоковольтный электрод рабочей камеры насоса. Принципиальная схема макета одного из вариантов электронного блока управления приведена на рис. 4 .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Рисунок 4 – Принципиальная схема блока управления Изготовлены показанные на рисунках 2 и 4 макеты ЭГДН и блока управления .

Фотография макетного образца ЭГДН, подготовленного для лабораторных испытаний, представлена на рис.5, а блока управления - на рис.6 Рисунок 5 – Макетный образец ЭГДН, подготовленный для лабораторных испытаний

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Рисунок 6 – Лабораторная установка для генерации электрических разрядов

Также был изготовлен макет топливного гидроаккумулятора, выполненный в виде толстостенной цилиндрической трубы с постоянным внутренним объемом ( 200 см3) и представляющий собой автономный узел, соединенный трубопроводами высокого давления с форсунками и насосом. Объем гидроаккумулятора был выбран на основании анализа статистических данных других гидроаккумуляторов топливных систем дизеля (что вполне достаточно для лабораторных экспериментов). К примеру, объем топливного гидроаккумулятора системы «UNIZET» для двухлитрового дизеля легкового автомобиля (для сравнения) составляет 30см3. Меньший объем гидроаккумулятора может привести к нежелательным большим пульсациям давления, а больший – увеличит время выхода на заданное давление при переходных режимах .

В состав гидроаккумулятора также входит предохранительный гидроклапан (типа Bosch), осуществляющий перепуск топлива в случае превышения заданной максимальной величины давления топлива равной Рмакс – 200МПа и датчик давления – пьезоэлектрический кварцевый датчик давления топлива (типа AVL) модели 5QP6002 .

Для определения создаваемого давления и динамических процессов, протекающих в рабочей камере электрогидродинамического насоса при разряде в насос был установлен датчик давления пьезометрический Т6000 АШВ2.832.006. Датчик обеспечивал весь необходимый спектр давлений, возникающих в рабочей камере насоса. При частоте собственных колебаний пьезометрического датчика давления не менее 200 кГц, он корректно фиксировал все процессы, протекающие во времени 5·10-6 с .

Блок управления создавал напряжение до 42 кВ с частотой разряда от 1 до 20 Гц, которое поступало между электродами в рабочей камере насоса. Зазор между электродами создавался до 10 мм .

В ходе экспериментов определялись следующие параметры: объем топлива, поступающий из рабочей камеры насоса в мерную емкость после форсунки, время заполнения емкости, давление в рабочей камере насоса, ток в цепи до блока питания и частота подачи импульсов, напряжение разряда (или максимальное напряжение, при котором начинается пробой жидкости в рабочей камере) .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Зазор между электродами выставлялся с помощью микрометрического винта и проверялся щупом с точностью до 0,1 мм .

В процессе исследований проводились серии разрядов с разными параметрами зазоров между высоковольтными электродами, напряжениями разряда и частотой подачи высоковольтных разрядов .

Оборудование и аппаратура для проведения экспериментальных работ включала:

- плунжерный топливный насос высокого давления, способный создавать давление до 20 МПа, используемый в эксперименте в качестве насоса подпитки ЭГДН,

- гидравлический аккумулятор с манометром,

- топливная форсунка для дизеля,

- пьезометрический датчик давления,

- катодный осциллограф марки С1-77,

- цифровой осциллограф с памятью Tektronix TDS 2022B

- киловольтметр электромагнитный С196,

- амперметр для измерения тока на входе в блок питания от сети,

- воздушный разрядчик .

Исследование влияния электрических параметров: емкости конденсатора С и напряжения U на гидродинамические процессы, проходящие при пробое дизельного топлива, показали следующее .

При емкости конденсатора С = 0,0033мкФ, напряжении пробоя U = 40кВ и зазоре между электродами l = 10мм общее время разряда составляет 40 мкс, которое складывается из следующих временных периодов: период индукции tинд (время развития стримеров) – 26мкс, времени разряда tр = 3мкс и времени затухающих колебаний напряжения tк = 11мкс .

Осциллограмма процесса представлена на рис.7 .

Рисунок 7 – Осциллограмма процесса при напряжении разряда U – 40кВ, С – 0,0033мкФ и l – 10мм .

Из анализа осциллограммы видно, что за время индукции происходит значительное падение напряжения с 40 кВ до 26 кВ и при этом лишь 35% оставшейся электрической энергии расходуется на реализацию электрического разряда в дизельном топливе .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Увеличение емкости конденсатора С до 0,01мкФ при U = 40кВ и l = 10мм. позволило существенно повысить качество разряда. При данных параметрах общее время разряда составляет 35мкс, падение напряжения за время индукции составило 3кВ, при этом 95,2% запасенной энергии расходуется на реализацию электрического разряда. Осциллограмма процесса представлена на рис. 8 .

Рисунок 8 – Осциллограмма процесса при напряжении разряда U – 40кВ, С – 0,01мкФ и l – 10мм При увеличении накопительной емкости до 0,22мкФ и снижении напряжения до U = 25кВ устойчивый разряд сохраняется, отчетливо проявляются все временные параметры:

крутизна фронта нарастания напряжения, период индукции, время разряда, время затухания колебаний. Осциллограмма процесса разряда напряжения представлена на рис. 9 .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Рисунок 9 – Осциллограмма разрядного напряжения при U-25кВ, С-0,22мкФ и l = 10мм .

На основании выполненного большого количества экспериментов можно сделать следующие выводы:

- при С = 0,0033мкФ, l 10мм и U 40кВ разряд пробоя между электродами отсутствует;

- с увеличением емкости конденсатора до С = 0,01мкФ при U = 40кВ и l = 10мм до 60% электрической энергии теряется в момент развития стримеров, что в свою очередь вызывает понижение величины давления электрогидравлического разряда;

- получение эффективного высоковольтного разряда, а, следовательно, и максимального давления в насосе, заполненный дизельным топливом возможно при U 40кВ, C 0,01мкФ и l = 10мм .

При этом следует отметить, что весь процесс от подачи напряжения на электроды разрядной камеры до завершения колебательного процесса занимает около 30мкс, в то время как процесс впрыскивания топлива ТНВД занимает от 1мс и выше .

Представленные результаты показывают, что ЭГДН способен поддерживать давление в гидроаккумуляторе, необходимое для подачи топлива в форсунки и нормальной работы дизеля. Так как обороты коленчатого вала двигателя не связаны жесткой связью с подачей ЭГДН, то насос может включаться периодически при падении давления в гидроаккумуляторе до допустимых пределов .

Результаты исследования давления в рабочей камере гидрораккумулятора ЭГДН в зависимости от электрических параметров и зазоров между электродами показаны на рис.8 и 9 .

Из рис.8 и 9 следует, что при напряжении U = 40кВ давление достигает 78МПа за

-4 1,7·10 с, при уменьшении напряжения максимальное давление падает до 45МПа. Весь процесс изменения давления длится 7,5·10-4с. Если ограничиться давлением в гидроаккумуляторе Р = 40МПа, то напорный обратный гидроклапан насоса должен быть открыт в течение 4·10-4 с. После аналогичного по времени перерыва, связанного с релаксацией паротопливной смеси, процесс повторяется и может повторяться в течение длительного времени .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

На рис. 10 приведены результаты исследований при различных емкостях конденсатора и зазоров .

–  –  –

Рисунок 11 – Характеристика давления Р от расстояния между электродами l

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

–  –  –

Научные результаты будут при напряжении пробоя U=40кВ, зазоре между электродами l=10мм и емкости конденсатора С=0,01мкФ .

На рисунке 12 показано сопоставление дифференциальной характеристики цикловой подачи ЭГДН и штатной топливной системы дизеля КамАЗ-740.10 при одинаковой (qц – 52,3мм3) для режима nкв – 1300 об/мин при нагрузке 50% .

Из диаграммы видно, что крутизна нарастания скорости подачи топлива в беспрецизионной электрогидродинамической топливной системе выше на 70%, чем у штатной топливной системы, что обусловливает сокращение времени впрыскивания топлива на 33%. Поэтому при работе дизеля на беспрецизионной с ЭГДН топливной системе необходимо или уменьшение угла опережения впрыскивания топлива до 12о, или применение двух-трех впрыскиваний на такте сжатия, но при условии обеспечения необходимой частоты генерации разрядов электрогидравлической установки .

Рисунок 12 – Дифференциальные характеристики штатной и ЭГС ТП при nкв – 130 об/мин и нагрузке - 50% .

1 – штатная система ТП; 2 – беспрецизионная ЭГС ТП Резкое нарастание количества впрыскиваемого топлива в камеру сгорания дизеля может вызвать увеличение жесткости работы. Однако данный эффект позволяет интенсифицировать процесс топливоподачи, увеличивая дальнобойность струи, ее ширину, угол конуса струи, улучшая качество распыливания топлива, выравнивая значения коэффициента избытка воздуха по объему КС, что приведет к повышению экономических и энергетических показателей дизеля, и увеличение жесткости работы может быть уменьшено снижением частоты работы ЭГДН и увеличением объема его рабочей камеры .

Проведенные экспериментальные исследования показали возможность использования беспрецизионного насоса высокого давления в топливной системе дизеля и эффективность его использования .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

Секция 2 «ПОРШНЕВЫЕ И ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Литература 1. «Реализация эффекта Л.А. Юткина в электрогидравлическом отбойном молотке (перфораторе)». Научно-технический журнал «Машиностроитель» № 2, февраль 2010, Москва, Машиздат. Авторы: Строков П.И., Бекаев А.А., Соковиков В.К. и др .

2. «Состав системы топливоподачи дизеля с использованием электрогидравлического эффекта». Научный рецензируемый журнал «Известия МГТУ «МАМИ». Москва, МГТУ «МАМИ», №2 (8), 2009. Авторы: Заяц Ю. А., Голубев Д. С., Строков П. И .

3. «Электрогидравлический отбойный молоток (ЭГЭ-перфоратор). Научный рецензируемый журнал «Известия МГТУ «МАМИ». Москва, МГТУ «МАМИ», №12010, 2010г. Авторы: Соковиков В. К., Бекаев А. А., Строков П. И. и др .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ






Похожие работы:

«Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Хакасский технический институт – филиал ФГАОУ ВПО "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"...»

«Содержание Часть 1. Аналитическая часть отчета о самообследовании Введение 1. Общие сведения об образовательной организации 1.1. Полное наименование ОО ВО в соответствии с Уставом и Лицензией 1.2. Цель (миссия) образовательной организации высшего образования.4 1.3. Сист...»

«https://otvet.com.ru/kak-iz-podruchnyh-materialov-sdelat-kostyum-sne Как из подручных материалов сделать костюм снеговика (без шитья)? Как из подручных материалов сделать костюм снеговика (без шитья)? загрузка. Карнавальный костюм снеговика может сделать даже школьник. Вариант первый. Берем простыню белого цвет...»

«Формат журнала в готовом виде 210х275 мм (для всех номеров кроме сентябрьского) Обрезной размер: 1/1 полоса 210х275 мм 2/1 разворот 420х275 мм К обрезному размеру необходимо добавить по 5 мм фоновой иллюстрации с каждой стороны “на вылет” ВНИМАНИЕ! Только для сентябрьского номера: Формат журнала в готовом виде 245х320 мм Обрез...»

«ИНСТРУКЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ Pro-Ject Essential III Flexi-Range Уважаемые меломаны, Поздравляем с покупкой и благодарим вас за выбор проигрывателя Pro-Ject Audio Systems. Ваш проиг...»

«ВЕСЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ ЕD-H РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СОДЕРЖАНИЕ: 1. ОПИСАНИЕ И РАБОТА ВЕСОВ НАЗНАЧЕНИЕ 1.1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.2. СОСТАВ ВЕСОВ 1.3. ОБОЗНАЧЕНИЯ И ФУНКЦИИ 1.4. ОБЩИЙ ВИД 1.4....»

«Порше Центр Тольятти • 445024 • Тольятти • Революционная, 82 ООО "Премьер-Спорт"Получатель: PC Togliatty/Samara (Premier Sport) Революционная, 82 445024 Тольятти 445024 Тольятти Телефон: +7-848...»

«РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ "ЕЭС РОССИИ" ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И РАЗВИТИЯ МЕТОДИКА ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ТЭС РД 153-34.1-09.321-2002 Москва 2003 сертификация услуг РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.