Исследование впрыска топлива электромагнитной дизельной форсункой с раз-
личными диаметрами распыливающих отверстий на уникальной научной уста-
новке «Впрыск»
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РАСПЫЛИВАЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ НА ДИНАМИКУ РАЗВИТИЯ ТОПЛИВНОЙ СТРУИ 8
1.1 Исследование впрыскивания и распыливания топливных факелов 10
2 ОПИСАНИЕ БЕЗМОТОРНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ
ТОПЛИВНЫХ ФАКЕЛОВ 16
2.1 Назначение безмоторной экспериментальной установки 16
2.2 Конструкция и принцип работы уникальной научной установки «Впрыск» ... 17
2.3 Оборудование для испытаний топливной аппаратуры 18
2.4 Камера постоянного объема 20
2.5 Система дозирования и подачи воздуха и продувки 22
2.6 Система скоростной видеосъемки 23
2.7 Описание методов измерения показателей топливной электромагнитной
форсунки на безмоторном стенде 27
2.8 Методика обработки результатов видеосъемки процесса впрыска топлива и
смесеобразования в камере постоянного объема 28
2.9 Методика определения влияния продолжительности электрического импульса управления форсункой на динамику изменения длины топливных факелов при различных давлениях в топливной рампе 31
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА УПРАВЛЕНИЯ ФОРСУНКОЙ НА ДИНАМИКУ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ ТОПЛИВНЫХ ФАКЕЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ДАВЛЕНИЯХ В ТОПЛИВНОЙ РАМПЕ 34
3.1 Исследование процесса впрыска топлива с распылителем 1 с 8 распыливающими отверстиями диаметром 0,30 мм 34
Исследование процесса впрыска топлива с распылителем 2 с 10
распыливающими отверстиями диаметром 0,27 мм 63
3.3 Исследование процесса впрыска топлива с распылителем 3 с 10
распыливающими отверстиями диаметром 0,28 мм 82
3.4 Сравнительный анализ результатов испытаний с распылителем 1 с 8
распыливающими отверстиями диаметром 0,30 мм 98
3.5 Сравнительный анализ результатов испытаний с распылителем 2 с 10
распыливающими отверстиями диаметром 0,27 мм 104
3.6 Сравнительный анализ результатов испытаний с распылителем 3 с 10
распыливающими отверстиями диаметром 0,28 мм 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Применение современных систем топливоподачи для реализации рабочего процесса высокофорсированного дизеля с наддувом, с увеличенным цикловым расходом топлива формирует задачи уточнения закономерностей внутрицилиндровых процессов, относящимся к фазам впрыскивания, смесеобразования и сгорания, с целью достижения высоких технико - экономических и экологических показателей.
Анализ зарубежных публикаций на обозначенную тему показывает, что в качестве приоритетных рассматриваются технологии снижения токсичности выхлопных газов, в частности, обращается внимание на существенность влияния особенностей смесеобразования в период задержки воспламенения на протекание последующих стадий процессов смесеобразования и сгорания. Предпочтения к решению проблем токсичности справедливы для дизелей различного назначения, как малой, так и повышенной размерности.
Установлена степень воздействия на физические процессы (развитие распыленной топливной струи (РТС), распределение топлива в объеме камеры сгорания, скорость капель топлива по зонам РТС, интенсивность испарения капель топлива) изменения числа и геометрии распыливающих отверстий, характера движения воздуха в камере сгорания. Влияние названных параметров оценивалось и на химические процессы разложения и окисления топлива. Формирование очагов воспламенения топлива непосредственно связано с интенсивностью и продолжительностью теплового воздействия на жидкую и паровую фазу распыленных капель топлива.
В качестве сформировавшихся устойчивых механизмов управления процессами смесеобразования и сгорания рассматриваются: управление
давлением (интенсивностью) впрыскивания топлива; управление
продолжительностью и кратностью впрыскивания. Названные механизмы управления рассматриваются в сочетании с оценкой влияния на испарение топлива и его распределение в объеме воздуха геометрии (конструкции)
распылителя и формируемых в камере сгорания макро и микро газодинамических процессов.
Цель работы. Определение динамики развития топливных факелов в зависимости от диаметра и количества распыливающих отверстий при различных условиях впрыска.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели исследования решались следующие задачи.
1. Проанализировать современные методы исследований влияния геометрии распыливающих отверстий распылителя на динамику развития топливных факелов.
2. Провести экспериментальные исследования процесса впрыска дизельного топлива в камере постоянного объема с применением скоростной видеосъемки.
3. Обработать экспериментальные данные с определением динамики развития топливных факелов в газовой среде.
На основании проведенного анализа известных результатов и экспериментального исследования можно сделать следующие выводы:
1. При разработке и совершенствовании систем топливоподачи особое внимание при проведении исследований на безмоторных установках уделяется конструкции и геометрии распыливающих отверстий распылителя, так как это влияет на равномерность распыливания топлива и качество смесеобразования, следовательно, на мощностные, экономические и экологические показатели дизеля.
2. Исследования процесса впрыска топлива распылителем 1 с восемью распыливающими отверстиями диаметром 0,3 мм, распылителем 2 с десятью распыливающими отверстиями диаметром 0,27 мм и распылителем 3 с десятью распыливающими отверстиями диаметром 0,28 мм в камеру постоянного объёма при давлении воздуха ^^=30,0 кг/см2 и температуре Еам==20°C, позволили получить следующие результаты:
- конструктивное исполнение исследованных распылителей со смещением оси «шатра» распыливающих отверстий к оси форсунки на угол 35° приводит к существенному различию динамики изменения длин топливных факелов, оси которых расположены по ходу движения топлива в корпусе распылителя, от топливных факелов с разворотом осей;
- задержка начала процесса впрыска топлива от момента начала подачи электрического импульса управления форсункой для всех исследованных распылителей составила 0,3 мс;
- задержка окончания процесса впрыска топлива от момента окончания подачи электрического импульса управления форсункой для всех исследованных распылителей составила около 1,0 мс, за исключением режимов с продолжительностью электрического импульса управления форсункой 0,5 мс, на которых она составила 0,4 мс;- для всех исследованных распылителей и режимов продолжительность процесса впрыска топлива как правило на 0,7 мс больше продолжительности электрического импульса управления форсункой, за исключением режимов с продолжительностью электрического импульса управления форсункой 0,5 мс, на которых она составила 0,1 мс;
- с увеличением давления в топливной рампе от 100 МПа до 165 МПа при всех исследованных продолжительностях электрического импульса управления форсункой более 1,0 мс время достижения топливными факелами длины 60 мм сокращается с 2,5 мс до 1,8 мс.
