УДК 621.431.74 ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВКИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЕЙ

УДК 621.431.74
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВКИ
ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЕЙ
В.Г. Кузькин, А.А. Минько, А.Г. Филонов
В статье приводится методика комплектования топливной аппаратуры судовых дизелей
прецизионными элементами в зависимости от требуемой неравномерности распределения
нагрузки по цилиндрам.
неравномерность распределения нагрузки, индикаторное давление, расход топлива, мощность,
топливная аппаратура, плотность, разрегулировка
Неравномерность работы, производимой отдельными цилиндрами дизеля,
оказывает существенное влияние на показатели его функционирования. Одним из
них является снижение эксплуатационного ресурса. Скорость изнашивания
деталей движения двигателя определяется целым рядом факторов, в числе
которых главным является мощность. При неравномерном распределении
нагрузки по цилиндрам наиболее сильному изнашиванию подвергаются детали
перегруженных цилиндров. Неравномерность изнашивания деталей отдельных
цилиндровых групп снижает ресурс двигателей между очередными ремонтами.
Так при неравномерности нагрузки ± 5 и ± 10% снижение ресурса составляет
соответственно 6 и 12% [1, 2].
При неравномерном распределении нагрузки отдельные цилиндры могут
длительно перегружаться при отсутствии общей перегрузки двигателя. Необходимое
снижение частоты вращения главных двигателей, работающих на ВФШ, и мощности
дизелей с постоянной частотой вращения диктуется возможностью устранения
перегрузки наиболее нагруженных цилиндров [1]. Одновременно неравномерность
нагрузки pi сопровождается повышенным расходом топлива. Это объясняется
тем, что на повышенных нагрузках в перегруженных цилиндрах возникает
нехватка воздуха для эффективного сгорания топлива.
Неравномерная по нагрузке работа цилиндров приводит и к ухудшению
равномерности вращения коленчатого вала [1]. Установлено, что относительное
ухудшение равномерности вращения возрастает с ростом разрегулировки
двигателя по среднему индикаторному давлению и увеличением числа его
цилиндров. Главной причиной возникновения pi является неидентичность
подачи топлива в цилиндры дизеля gц . Действительно, среднее индикаторное
давление, определяющее нагрузку цилиндра, составляет:
Q
pi  н  i  gц ,
(1)
Vs
где Qн , Vs и i - теплотворность топлива, объем цилиндра и
Qн
 i при сравнительно небольшом отклонении
Vs
подачи топлива может быть принята постоянной. Тогда:
индикаторный КПД. Величина
pi  c  gц и pimax  pimin  c  ( gцmax  gцmin ) .
…...(2)
В свою очередь, подача топлива может быть представлена в виде:
gц  gцг  gсж  g ут ,
где
gцг -
геометрическая
подача,
gсж -
снижение
подачи
(3)
из-за
сжимаемости топлива, g ут – утечка топлива при подаче, зависящая от плотности
прецизионных сопряжений плунжерных пар и распылителей. При прочих равных
условиях отклонения подач определяются величинами утечек:
…..(4)
gц  g ут .
Величина утечки топлива в период подачи обратно пропорциональна
плотности:
1
g ут  c1  ,
(5)

где  – плотность прецизионного элемента топливной аппаратуры.
На основании изложенного можно получить:

  min 
1
1 =

c  c1   max
pimax  pimin  c  ( gцmax  gцmin )  с  с1 
 c  c1 
 min
 max
  max   min  (6).
Относительная величина неравномерности для номинального режима, на
котором осуществляется регулировка двигателя, составит:
p max  pimin c  c1   max   min 
.
pi  i


(7)
piн
piн   max   min 
Обозначив
c  c1
 k , имеем:
piн

  min 
 ,
(8)
pi  k   max
  max   min 
где k – постоянная величина, которая может быть определена опытным
путем, варьируя  max и  min и устанавливая величину pi . Ориентировочное
значение k можно оценить, например, приняв в соответствии с практикой
эксплуатации: pi = 0,025 ,  max =50 с и  max  min = 1,3. Величина k, полученная
при этих значениях pi и плотности, составляет 4,17. Тогда (8) принимает
расчетную форму:

  min 
 ,
(8а)
pi  4,17   max
  max   min 
откуда
4,17   max
.
(9)
pi   max  4,17
Важно обратить внимание на то, что полученная зависимость (8а)
 min 
связывает показатели плотности прецизионных элементов  max и  min с
возникающей при этом неравномерностью распределения нагрузки по цилиндрам
pi , и появляется возможность создания комплектов прецизионных элементов
топливной аппаратуры, обеспечивающих требуемую величину pi .
На рис. 1 представлены графики для подбора комплектов распылителей и
плунжерных пар в зависимости от требуемой для двигателя неравномерности
нагрузки pi . Для этого нужно знать значения плотности располагаемых
прецизионных элементов.
Рис. 1. Графики для подбора комплектов распылителей и
плунжерных пар в зависимости от требуемой величины pi и
показателей плотности элементов
Нетрудно заметить, что для обеспечения более низких величин
pi требуется уменьшить разность ( max   min ) комплекта прецизионных
элементов. Естественно, что с уменьшением желаемой pi снижается и
отношение  max  min . Так при  max =30 с для pi = 0,20 отношение
 max  min =2,4, а для pi =0,05 эта величина составляет 1,4 (см. рис. 2 и 3).
Изложенное
позволяет
утверждать,
что
нормативы
комплектования
прецизионных элементов топливной аппаратуры по плотности неразрывно
связаны с принимаемыми нормами неравномерности нагрузки pi . При этом
низкие значения pi могут быть достигнуты лишь путем соответствующих
уменьшений ( max   min ) и  max  min устанавливаемых на дизели комплектов.
Есть основания также утверждать, что требования по pi , а следовательно,
и по нормативам комплектования для дизелей, работающих на движители и
электрические генераторы, не должны быть одинаковыми. Дизели судовых
электростанций, как было отмечено выше, более чувствительны к
неравномерности распределения нагрузки pi . Для главных судовых дизелей
норматив pi , по нашему мнению, без заметного ухудшения показателей их
работы может быть расширен до 0,10.
Рис. 2. Зависимость величины  max  min от pi для ряда значений  max
Рис. 3. Зависимость  max  min от  max для различных величин pi
На рис. 4 приведены сравнительные показатели плотности комплектов
распылителей и плунжерных пар при использовании критериев:
4,17   max
 min   max 1,3 и  min 
.
pi   max  4,17
Как видно из протекания кривых, различия в показателях плотности
комплекта ( max   min ) и  max  min нарастают с увеличением норматива
неравномерности pi . Иными словами, для обеспечения более низкого норматива
pi необходимо соответственно уменьшить разность ( max   min ) и  max  min
комплекта, а для достижения pi  0 эти величины составят: ( max   min ) =0,
 max  min =1.
Рис.4. Сравнительные показатели плотности при
комплектовании по критериям
4,17   max
 min   max 1,3 и  min 
pi   max  4,17
ВЫВОДЫ
1. Использование комплектов плунжерных пар и распылителей создает
лишь благоприятные условия для качественной регулировки двигателя, в
процессе которой достигается нужное значение pi .
2. Смена комплектов, а не отдельных прецизионных элементов топливной
аппаратуры, обеспечивает сохранение ранее установленной pi и способствует
одновременному достижению всеми элементами браковочных состояний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузькин В.Г. Регулировка дизелей промысловых судов / В.Г. Кузькин,
А.А. Минько.- М.: Агропромиздат, 1988. - 255 с.
2. Кузькин В.Г. Относительная скорость изнашивания деталей судовых
дизелей при работе по винтовой и нагрузочной характеристикам / В.Г. Кузькин //
Надежность и эффективность технических систем: междунар. сб. науч. тр. /
КГТУ. – Калининград, 2006. - С. 117 – 127.
THE ADJUSTMENT QUALITY INCREASE OF DIESEL FUEL EQUIPMENT
V. Kuz’kin, A. Min’ko, A. Filonov
This paper presents the method of complementing ship propulsion engine fuel equipment by precise elements depending on required inequality of load distribution in cylinders.