13.7 Применение электроуправляемой гидроприводной насос - форсунки

Основные выводы:

• ЭГНФ позволяет получить более высокие средние давления впрыска, показал независимость их от частоты вращения и возможность управления формой характеристики впрыска;

• анализ рабочего процесса аккумуляторной топливной системы с ЭГНФ позволил установить количественные связи между конструктивными параметрами ЭГНФ и параметрами впрыска топлива;

• показано, что основной недостаток ЭГНФ предварительного дозирования, заключающийся в невысоких давлениях в начале впрыска, может быть устранен встроенным в ЭГНФ узлом задержки, выполненным в виде клапана с прецизионным пояском;

• аккумуляторная топливная система с ЭГНФ позволяет обеспечить высокие средние давления впрыска топлива (до 100 МПа и выше) при незначительном превышении максимальных давлений топлива в корпусе насос-форсунки над средними давлениями впрыска (на 40-45%);

• конструкция аккумуляторной топливной системы с трехклапанной ЭГНФ предварительного дозирования позволяет управлять формой характеристики впрыска, включая формирование двойного и ступенчатого впрыска топлива, и существенно сократить время наполнения.

13.8 Применение электронных систем управления топливоподачей

Технический уровень дизелей в значительной степени обусловлен параметрами и характеристиками топливной аппаратуры (ТА). Одним из элементов ТА является регулятор частоты вращения, который поддерживает требуемый скоростной режим, дозируя подачу топлива в цилиндры двигателя в зависимости от нагрузки. Совершенствование механических регуляторов достигло своих пределов, поэтому возникла необходимость создания электронных систем автоматического управления топливоподачей дизелей, которое явилось качественно новым этапом в развитии ДВС.

Развитие технологии производства электроники, в том числе микропроцессорной, приводит к постоянному улучшению характеристик электронных элементов и снижению их стоимости, что стимулирует внедрение электроники в серийное производство дизелей. Опыт эксплуатации ЭСУ свидетельствует об их надежности и удобстве обслуживания. Повсеместно отмечается повышение экономичности дизелей, снижение токсичности и дымности ОГ, уменьшение шумности, улучшение других параметров двигателей.

13.9 Повышение степени сжатия и максимального давления сгорания

Анализ параметров длинноходных судовых СОД показывает, что улучшение их топливной экономичности произошло в результате повышения степени сжатия е до 14,0-16,0 и максимального давления сгорания до 14,5-15,5 МПа (иногда до 18-20 МПа).

Для всех СОД сохраняется оптимальное отношение 7-10 как необходимая предпосылка достижения низких значений ge.

Большой интерес вызывает новый четырехтактный СОД Wartsila 64, который имеет следующие параметры: D = 640 мм, S = 900 мм, S/D = 1,41, n = 333,3 мин^-1; с = 10,0 м/с, ре = 25,0 бар, Ne цил = 2010 кВт, pz = 190 бар, е = 16,0, i = 5-9 (рядное). При V-образном расположении цилиндров (i = 12, 16, 20), S = 770 мм, S/D = 1,20; n = 428,6 мин^-1; с = 11 м/с; рс = 22,0 бар; Ne цил = 1940 кВт; pz = 190 бар и е = 16,0.

Максимальное давление сгорания pz в дизелях фирмы Wartsila увеличивалось с 75 бар в 1960 г. до 250 бар в 2000 г. за счет улучшения конструкции и технологии изготовления поршневых колец, подачи смазки к юбке поршня под давлением и применения антинагарного кольца в верхней части втулки цилиндра. Интересна конструкция ТНВД у дизеля Wartsila 46. Насос состоит из двух секций: один плунжер регулирует угол опережения впрыска топлива, второй - цикловую подачу топлива. Таким образом обеспечиваются оптимальные параметры впрыска топлива при разных нагрузках и при различных качествах топлива. Давление впрыска топлива доходит до 2000 бар. Крышка цилиндра имеет очень большие проходные сечения каналов для впуска воздуха в цилиндр и выпуска ОГ, что увеличивает коэффициент наполнения и индикаторный КПД дизеля.

Дизель Wartsila 64 является самым мощным и экономичным среди четырехтактных СОД. Его минимальный удельный расход топлива 166 г/кВт-ч, при этом Nе = 0,51.

Другим важным фактором, влияющим на ge и выброс токсичных газов с ОГ, является степень сжатия е. Давно известно, что ge можно снизить за счет увеличения е. Кроме того, рост е благоприятно сказывается на самовоспламенении тяжелого топлива в СОД. Для повышения е современные СОД фирмы МаК являются длинноходными (S/D = 1,2+1,4). Увеличение отношения S/D приводит к росту механического КПД, а значит и к снижению ge.

Последняя модель СОД фирмы МаК дизель М43 (D = 430 мм, 8 = 610 мм,

N_{e цил} = 900 кВт) при испытании на стенде показала удельный расход топлива 175 г/кВт-ч и расход масла на угар 0,6 г/кВт-ч. При этом увеличились интервалы между выемками поршней, ремонтами и техобслуживаниями. Число операций по обслуживанию дизеля М43 снижено на 40% по сравнению с предшествующей моделью.