Експериментальне визначення циклової подачі палива дизельного двигуна в умовах різкого збільшення навантаження

Abstract

Метою роботи є експериментальне визначення циклової подачі палива дизельного двигуна 6ЧН 25/34 в умовах різкого збільшення навантаження та верифікація розрахункової моделі перехідного процесу шляхом порівняння отриманих даних з результатами, розрахованими за методикою А. С. Епштейна. Методика. Для досягнення поставленої мети застосовано комплексний підхід, що включає експериментальний та розрахунково-експериментальний методи. Експериментальні дослідження виконано безпосередньо на працюючому двигуні 6ЧН 25/34 з використанням спеціалізованого вимірювального пристрою «Бумбер», інтегрованого в штатну паливну систему. Пристрій дозволяє реєструвати циклову подачу палива в реальному часі з урахуванням протидіючого тиску (4 та 9 МПа). Реєстрація параметрів (частоти обертання колінчастого валу, положення рейки паливного насоса, ходу плунжера) здійснювалася осцилографом. Розрахунково-експериментальний метод базується на застосуванні методики А. С. Епштейна для визначення залежності частоти обертання двигуна від часу у двох варіантах: з використанням статичних характеристик паливного насоса та з використанням експериментально отриманих даних циклової подачі палива. Порівняння результатів розрахунку з експериментальною кривою дозволило оцінити адекватність врахування динамічних факторів у моделі. Результати. Експериментально встановлено, що в перших трьох-п’яти циклах перехідного режиму при різкому збільшенні навантаження спостерігається суттєве зменшення циклової подачі палива порівняно з величиною, визначеною за статичними характеристиками паливного насоса. Максимальне відхилення (21,7 %) зафіксовано у другому циклі після моменту навантаження. У подальших циклах відхилення поступово зменшується, а з шостого циклу не перевищує ±1 %. Введення протидіючого тиску (4 та 9 МПа) суттєво не впливає на величину циклової подачі (зменшення не більше 1,5 %). Розрахунок за методикою Епштейна з використанням статичних характеристик дає занижену величину провалу частоти обертання (на 9 хв.–1, що становить 18 %). Використання експериментальних даних циклової подачі забезпечує практично повний збіг розрахункової та експериментальної залежностей частоти обертання від часу. Наукова новизна. Уперше для двигуна 6ЧН 25/34 експериментально підтверджено наявність динамічної похибки циклової подачі палива в перехідних режимах, яка не враховується квазістаціонарними методами розрахунку. Кількісно визначено величину зменшення подачі в перших циклах (до 21,7 %) та встановлено тривалість перехідного процесу (5 циклів). Виконано верифікацію методики А. С. Епштейна шляхом порівняння з експериментальними даними. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для уточнення алгоритмів керування паливоподачею, вдосконалення математичних моделей перехідних процесів дизель-генераторів, а також для розробки методик стендової перевірки паливної апаратури з урахуванням її динамічних властивостей. Запропонований вимірювальний пристрій «Бумбер» може застосовуватися для діагностування паливної апаратури безпосередньо в умовах експлуатації.