Впрыск топлива ЯМЗ

Анализ динамики процесса впрыска топлива показал, что в пределах действующих норм на изготовление топливной аппаратуры также имеются резервы для совершенствования рабочего процесса.

Опыты показали, что в результате изменения параметров топливной аппаратуры при сохранении общей продолжительности впрыска топлива его максимальное давление может быть уменьшено на 120 кгс/см2, а запаздывание впрыска увеличено до 2° по углу поворота коленчатого вала. Естественно, такое изменение параметров впрыска топлива оказывает большое влияние на энергетические показатели дизеля.Уменьшение энергии распыливания топлива и увеличение угла запаздывания впрыска вызывают некоторое снижение механической напряженности деталей вследствие уменьшения скорости нарастания давления при сгорании и давлений сгорания с одновременным ростом тепловой напряженности деталей из-за понижения коэффициента избытка воздуха.

Исследования подтвердили необходимость существенного увеличения энергии распыливания топлива в дизелях с наддувом по сравнению с дизелями без наддува. Необходимость увеличения дальнобойности факела топлива в этом случае обусловливает изменение основных параметров и регулировок топливной аппаратуры. Из приведенного следует, что доводочные работы по топливной аппаратуре должны включать как совершенствование технологии ее изготовления и регулирования, так и нахождение таких конструктивных решений, которые повышали бы общую энергию распыливания топлива, а также в определенной степени компенсировали неизбежные погрешности технологии.

Оптимизация параметров топливоподачи

Оптимизация параметров топливоподачи включает подбор момента начала впрыска и количества топлива, подаваемого в цилиндр, что также зависит от технологических и эксплуатационных факторов. Известно, что общая погрешность установки момента начала впрыска топлива складывается из допусков на угол поворота грузов автоматической муфты опережения впрыска и на расположение специальных меток на двигателе (при совмещении которых устанавливается момент начала впрыска топлива), а также уже указанных отклонений запаздывания впрыска топлива, неточности регулировки угла и др. В результате общая погрешность установки момента начала впрыска топлива может достигать 5 по углу поворота коленчатого вала.

Экспериментальным путем установлено, что механическая и тепловая напряженность деталей дизеля возрастает с увеличением угла опережения впрыска топлива.

Снижение механической и тепловой напряженности деталей за счет уменьшения угла опережения впрыска топлива связано с общим совершенствованием всех газодинамических и тепловых процессов дизеля.

Регулировка номинального часового расхода топлива GT необходима для обеспечения установленной номинальной мощности, на которую влияют указанные выше отклонения параметров и изменение регулировок как самой топливной аппаратуры, так и дизеля. Условия эксплуатации дополнительно воздействуют на изменение расхода топлива. Так, во время эксплуатации увеличивается расход топлива вследствие естественного износа деталей топливной аппаратуры, в результате чего изменяется состояние распылителей форсунок и повышается их коэффициент расхода из-за скругления кромок сопловых отверстий в канале распылителя под иглой и износа разгружающего пояска нагнетательного клапана. Через 4000-5000 ч работы дизеля расход топлива возрастает по сравнению с исходным на 5-8%, а в отдельных случаях на 10%. Часовой расход топлива изменяется из-за колебания его плотности в пределах 0,86-0,815 г/см3 (т. е. на 5,5%), а также температуры топлива в головке насоса высокого давления, зависящей как от условий работы двигателя в моторном отсеке автомобиля, так и от температуры окружающей среды. Повышение температуры топлива в головке насоса на 10° С приводит к уменьшению подачи насоса на 2% (по массе).

Взаимосвязь указанных выше факторов в конечном счете не поддается строгому учету. Однако очевидно, что при совокупном их воздействии может существенно понизиться коэффициент избытка воздуха в дизеле без наддува, вследствие чего значительно возрастает тепловая напряженность его основных деталей и токсичность отработавших газов. Увеличение расхода топлива в дизеле с наддувом приводит к неоправданной в отношении ресурса форсировке, вследствие чего увеличиваются как механические, так и тепловые нагрузки .

Таким образом, отклонения параметров рабочего процесса дизеля от исходных в значительной степени влияют на напряженность его деталей, а следовательно, и на надежность. Наиболее опасно повышение температурной напряженности деталей, вызываемое снижением коэффициента избытка воздуха. Наряду с этим существенное влияние на надежность дизеля может оказывать увеличение газовых нагрузок и скорости их нарастания. Решающее значение в этом отношении может иметь повышение подачи топлива вследствие изменения состояния и регулировки топливной аппаратуры по сравнению с исходным. Вследствие этого наряду с совершенствованием рабочих процессов дизеля и его топливной аппаратуры при изготовлении и комплектации с целью уменьшения напряженности дизеля важнейшее значение имеет стабильность этих рабочих процессов при эксплуатации.

Регулятор частоты вращения

На стабильность работы топливной аппаратуры большое влияние оказывают конструктивные особенности и износные характеристики деталей регулятора частоты вращения. Износ опорных поверхностей регулирующих деталей, изменение зазоров в рычагах и характеристики пружин приводят к нарушению установленных частоты вращения и подачи топлива.

Резкое увеличение или уменьшение момента сопротивления вращению кулачкового вала при впрыске являются причиной неравномерности его вращения, которая возрастает при наличии зазоров в механизме привода и уменьшении махового момента муфты привода.

Режим работы топливной аппаратуры с малым моментом инерции кулачкового вала при наличии зазоров в механизме привода и жестком приводе грузов регулятора применяется на ЯМЗ для форсированных испытаний регулятора на надежность. Время работы до полного выхода из строя деталей регулятора обычно не превышает 100 ч.

По результатам форсированных испытаний разработаны и внедрены новые конструкции демпфера и кулисы регулятора частоты вращения, увеличена длина пружины и изменена конструкция ее рычага.

Автоматическая муфта опережения впрыска

Неравномерность вращения кулачкового вала насоса может вызывать также колебания деталей автоматической муфты. Использование на дизелях ЯМЗ первых выпусков автомата опережения впрыска, подобного получившему широкое распространение на зарубежных двигателях, показало, что грузы муфты совершают высокочастотные колебания со значительной амплитудой и с отрывом от пальцев ведущей полумуфты, что приводило к быстрому износу сопряженных деталей, изменению характеристики муфты и повышению шума при п = 500ч 800 об мин. Размах колебаний угла возрастал с увеличением зазора в приводе. Введение в конструкцию муфты проставки между грузами и кольцами практически не влияющих на работу дизеля, и износы сопряженных деталей были полностью устранены.