Оптимизация параметров топливоподачи и показателей рабочего процесса дизельных двигателей

Abstract

Характер топливоподачи предопределяет показатели, характеризующие качество протекания рабочего процесса в дизельном двигателе. В процессе эксплуатации дизельного двигателя имеют место существенные различия между реальными характеристиками топливоподачи и оптимальными. Цель исследования - установление оптимальных параметров, характеризующих топливоподачу в процессе эксплуатации топливной аппаратуры. Процесс оптимизации параметров топливоподачи и показателей рабочего процесса дизельных двигателей осуществляется путем многофакторного математического моделирования. При оптимизации использована методика многофакторного математического моделирования на базе метода узловых точек. Гидродинамический расчет подачи топлива позволил выделить факторы, определяющие характеристики процесса впрыска и качественные показатели, характеризующие течение рабочего процесса в дизельном двигателе: цикловая подача топлива (ЦПТ), давление впрыска, угол запаздывания впрыска, длительность впрыска. Получены многофакторные математические модели параметров подачи топлива, реализация которых позволяет обосновать параметры стендовых форсунок и топливопроводящей системы, установить значения элементов топливной системы высокого давления, которые обеспечат равномерную цикловую подачу топлива. Значение экстремума критерия оптимизации (индикаторный КПД) имеет место при угле запаздывания впрыска 24,96...°, длительности впрыска 20...°, цикловой подаче топлива 0,0507 г/цикл. Следовательно, указанные величины можно считать оптимальными для дизельного двигателя 4411/12,5. В этом случае индикаторными показателями указанного дизеля являются: индикаторная мощность 17,41 кВт, индикаторный удельный расход топлива 192,8 г/кВт-ч, максимальное давление газов 0,8 МПа. Параметры топливоподачи в основном определяются техническим состоянием распылителя форсунки и нагнетательного клапана, а также давлением впрыскивания и цикловой подачей топлива.

The nature of the fuel supply determines the indicators that characterize the quality of the diesel engine operation behaviour. During diesel engine operation, there are significant differences between the actual fuel supply characteristics and the optimal ones. The purpose of the study is to establish optimal parameters characterizing fuel supply during fuel equipment operation. The process of optimizing fuel supply parameters and diesel engine operating parameters is carried out through multifactorial mathematical modeling. During optimization, the technique of multifactorial mathematical modeling based on the nodal point method was used. The hydrodynamic calculation of the fuel supply made it possible to identify the factors determining the characteristics of the injection process and the qualitative indicators characterizing the diesel engine operation such as cyclic fuel supply (CFS), injection pressure, injection delay angle, injection duration. Multifactorial mathematical models of fuel supply parameters have been obtained, the implementation of which makes it possible to justify the parameters of bench injectors and the fuel-line system, to establish the values of the elements of the high-pressure fuel system, which will ensure uniform cyclic fuel supply. The extremum value of the optimization criterion (indicated efficiency) occurs at an injection delay angle of 24.96...°, an injection duration of 20...°, and a cyclic fuel supply of 0.0507 g/cycle. Therefore, these values can be considered optimal for a 4411/12.5 (four cylinder four-stroke cycle) diesel engine. In this case, the indicator values of the specified diesel engine are as follows the indicator power is 17.41 kW, the indicator specific fuel consumption is 192.8 д/kWh, the maximum gas pressure is 0.8 MPa. The fuel supply parameters are mainly determined by the technical condition of the injector atomizer and the fuel pump delivery valve, as well as the injection pressure and cyclic fuel supply.