Повышение топливной экономичности дизелей тепловозов на режимах холостого хода путем интенсификации процесса впрыскивания ТОШ

Abstract

Анализ работы тепловозных дизелей показывает, что снижение среднеэксплуатационного расхода топлива тепловозами всех типов во многом будет зависеть от эффективной работы дизеля на режиме холостого хода. Именно этот режим составляет до 50 % времени работы для магистральных тепловозов и до 65 % времени для маневровых. По литературным данным расход топлива маневровыми тепловозами на указанном режиме составляет от 30 до 45 % от общего эксплуатационного расхода. Для современных магистральных тепловозов эта часть в общем расходе топлива на поездку доходит до 10 %. Поэтому поиск решения, которое позволит понизить расход топлива на холостом ходу тепловозного дизеля имеет большое практическое значение, что и обусловливает необходимость проведения такого исследования. Несомненно, что снижение расхода топлива и продолжительности использования дизеля тепловоза на холостом ходу может быть достигнуто за счет совершенствования организации движения поездов, сокращения количества и продолжительности стоянок поездов в пути следования и других мер, не зависящих от конструкции тепловоза. Однако наиболее эффективными являются пути решения технических задач по усовершенствованию дизеля, направленные на приспособление его к более экономичному расходу топлива в условиях реальной эксплуатации, где необходим режим холостого хода. Известно, что на режимах холостого хода и малых нагрузок наблюдается снижение топливной экономичности дизеля. Это объясняется тем, .что по мере снижения частоты вращения коленчатого вала ухудшается качество впрыскивания топлива в цилиндр двигателя, что, в совокупности с ухудшением процессов наполнения, продувки и выпуска, приводит к некачественному смесеобразованию. По этим причинам ухудшается процесс сгорания. В первую очередь понижа- 9 ется индикаторный КПД: с 45-47 % на режиме номинальной мощности до 25-27 % * на режиме холостого хода. Наиболее известными способами, которые позволяют сберегать топливо на исследуемых режимах, являются: отключение подачи топлива в часть цилиндров, отключение части цилиндров путем прекращения в них подачи воздуха и топлива, снижение уровня минимальной частоты вращения коленчатого вала пхх. Так, например, для маневровых тепловозов снижение «хх на 10-15 % приводит к уменьшению общего эксплуатационного расхода топлива на 6-9 %. Однако, ряд особенностей сдерживает реализацию этих способов в серийном производстве. Одной из главных причин являются неудовлетворительная работа топливной аппаратуры (ТА) при впрыскиваний малых ( 8-13 % от номинальной) порций топлива. Это приводит к низкому давлению и скорости впрыскивания топлива и, как следствие, пропускам впрыскивания, нестабильности цикловых подач по циклам и цилиндрам. Таким образом, наиболее общим и эффективным решением по снижению расхода топлива на режиме холостого' хода является усовершенствование процесса топливоподачи, которое обеспечит повышение давления впрыскивания и сокращение продолжительности подачи. Сделать это целесообразно при помощи использования модуляторов импульсов давления (МИД), которые раньше предполагалось использовать на двигателях автотракторного типа для повышения интенсивности впрыскивания на режиме номинальной мощности. С учетом этого, в настоящей диссертации приведены результаты экспериментальных и расчетных исследований по вскрытию причин неудовлетворительной работы ТА и разработке конструктивного решения, нацеленного на улучшение работы ТА на режиме холостого хода. Все это позволяет характеризовать диссертационную работу как актуальную, направленную на решение важной научно-технической проблемы. Актуальность работы обусловлена еще и тем, что объектами исследований являются ТА дизелей современных маневровых тепловозов ЧМЭ-3, ТГМ-4, а также перспективных отечественных тепловозных дизелей типа Д80 (ЧН26/27), которые предназначаются для замены дизелей, отработавших свой ресурс. Диссертационная работа выполнена в соответствии с Государственной программой развития двигателестроения в Украине на 1996-2000 г.г и мероприятий по экономии топлива на железнодорожном транспорте. Целью диссертационной работы является интенсификация процесса впрыскивания малых порций топлива и, как следствие, повышение топливной экономичности дизеля на режимах холостого хода.