Адаптация топливных систем современных дизелей для подачи альтернативных видИв топлива

УДК 621.437.037

Адаптация топливных систем современных дизелей для подачи альтернативных видов топлива

С. З. Инсафуддинов,

Башкирский государственный аграрный университет, кандидат технических наук, доцент Т. Р. Киреев,

Башкирский государственный аграрный университет, аспирант

Рассмотрен вопрос приспособления современных дизелей для работы на альтернативных видах топлива, серьёзных препятствий для чего, как показывают исследования, нет. В статье предлагается относительно простое устройство, основанное на использовании электромагнитно управляемого кольцевого клапана.

Ключевые слова: топливная система, вязкость, альтернативные виды топлива, сжатый газ, цикловая подача топлива.

Основным энергетическим источником в сельскохозяйственном производстве являются дизельные двигатели. Высокая стоимость и всё острее ощущающаяся нехватка дизельного топлива обуславливают необходимость широкого использования в дизелях альтернативных видов топлива - рапсового масла, сжиженного и природного газов и т. д.

В связи с этим практический интерес представляет решение проблемы приспособления современных дизелей для работы на альтернативных видах топлива, в частности, адаптация их топливных систем к конкретному виду альтернативного топлива. Проблема может решаться по-разному в зависимости от вязкости альтернативного топлива. При высокой вязкости, как например у рапсового масла, она решается простым подогревом топлива при использовании подогревательных модулей (которые устанавливаются в топливный бак, фильтр, насос высокого давления и др.) или смешиванием его с дизельным топливом. При малой вязкости альтернативного топлива, мало отличающейся от вязкости бензина, также можно добавлять дизельное топливо, но уже с целью повышения вязкости, или вводить альтернативное топливо в линию высокого давления после насоса высокого давления.

Предлагаются разнообразные устройства для введения альтернативного топлива в линию высокого давления [1]. Многие из них основаны на опустошении объёма линии высокого давления после впрыска и заполнении его к очередному впрыску сжиженным газом. Разрабатываются они с использованием различных клапанных устройств. Их недостаток -сложность конструкции. Нами же предлагается относительно простое устройство, основанное на использовании кольцевого клапана (рис. 1).

Работа устройства основана, как и у известных разработок, на том, что опустошение линии высокого давления осуществляется нагнетательным клапаном 2 с большим отсасывающим объёмом так, что после впрыска топлива в линии высокого давления образуется большой, соизмеримый с цикловой подачей топ-

Рис. 1. Адаптированная система топливоподачи: 1 и 2 — насос высокого давления и его нагнетательньй

клапан; 3 — топливопровод высокого давления; 4 — устройство с кольцевым клапаном для введения альтернативного топлива; 5 — нагнетательный клапан для альтернативного топлива; 6 — форсунка; 7 — электромагнит; 8 — кольцевой клапан

лива, опустошённый объём. Особенность предложенного устройства в том, что этот опустошённый объём затем заполняется альтернативным топливом,

поступающим через относительно простои по конструкции электромагнитно управляемый кольцевоИ клапан 8, обслуживающий все секции топливной системы. Место соединения линии высокого давле-

9

Устройство (рис. 2) легко устанавливается на ныне применяемые испытательные стенды, используется в комплексе с ЭВМ. Это позволяет, кроме прочего, определять и межцикловую неравномерность

12 13 14 15

Рис. 2. Схема устройства для регулировки цикловых подач: 1 — оптический датчик перемещения; 2 — крышка датчика; 3 — шток датчика; 4 — гайка регулировочная; 5 — корпус датчика; 6 — пружина; 7 — прецизионная пара датчика перемещения; 8 — корпус устройства; 9 — форсунка; 10 — штуцер сливного клапана; 11,14, 23, 25 и 28 — шайба уплотнительная; 12 — камера измерительная; 13 — клапан сливной электромагнитный; 15 — гидроаккумулятор; 16 — манометр; 17 — корпус манометра; 18, 19 — дросселирующая пара; 20 — шток дросселя; 21 — рукоятка дросселя; 22 — штуцер сливной; 24 — гидроаккумулятор; 27 — шпильки крепления форсунок

ния с предлагаемым устройством выбирается так, чтобы сжатый газ заполнял свободный объём начиная со стороны форсунки. При этом насос высокого давления будет работать как и при подаче обычного дизельного топлива, а впрыснутое топливо будет состоять в основном из сжатого газа.

При использовании газообразных альтернативных топлив возникает проблема совершенствования также регулировочных стендов. В современных регулировочных стендах подача топлива измеряется после сбора впрыскиваемого топлива в открытые, находящиеся под атмосферным давлением мерные пробирки. Это не позволяет измерять подачи газообразного топлива.

Данная проблема может решаться при дополнении существующих стендов предлагаемым нами устройством для регулировки цикловых подач [2], в котором топливо впрыскивается в замкнутый объём, заполненный топливом, находящимся под необходимым давлением.

топливоподачи, автоматизировать процесс оценки регулировочных параметров системы топливопода-чи и, что не менее важно, значительно снизить трудоёмкость регулировочных работ.

Форсунки 1 устанавливаются так, что их распылители входят в замкнутую измерительную камеру 12. Топливо, подаваемое любой из форсунок 2 в измерительную камеру 12, перемещает плунжер, сжимая его возвратную пружину 6. Положение плунжера через шток 3 фиксируется в каждый момент времени оптическим датчиком перемещения 1. После завершения подачи спустя некоторое время в катушку электромагнитного клапана 13 подается ток и клапан сообщает измерительную камеру 12 с перепускным устройством через гидроаккумулятор 24. При этом пружина 6 перемещает плунжер со штоком 3 в исходное положение, выталкивая поступившее топливо через сливной канал из камеры датчика.

Плунжер и его втулка представляют собой прецизионную пару 7 (утечки топлива практически отсут-

№ 2(50) 2013, март-апрель

redaktor@endf.ru

ствуют), поэтому объём топлива, поступающего в измерительную камеру 12, однозначно определяет перемещение плунжера и может приниматься за оценочную величину цикловой подачи.

Сигналы от датчика перемещения передаются к электронному блоку, состоящему из датчика импульсов, синхронизированных с кулачковым валом насоса (коленчатым валом двигателя), подключенного своим выходом к входу блока- усилителя синхроимпульсов, управляющего работой электромагнита клапана 13. Там они обрабатываются, а результаты высвечиваются на экране для регулировщика. При необходимости могут указываться рекомендации регулировщику по направлениям

корректировки цикловой подачи и опережения впрыска (например, требуемых угла и направления поворота плунжеров относительно рейки насоса и направления и величины поворота болта толкателя плунжера).

Пружина 6 подбирается и предварительно регулируется гайкой 4 так, что давление в камере 12 по мере перемещения плунжера возрастает в процессе впрыска топлива, приближаясь к давлению в цилиндре двигателя.

Приведенные данные показывают, что нет серьезных препятствий к адаптации топливных систем современных дизелей к альтернативным видам топлива.

Литература

1. Марков В. А., Девянин С. Н., Мальчук В. И. Впрыскивание и распыливание топлива в дизелях. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - 360 с.

2. Патент № 2245453 от 27.01.2005 г. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива. -Заявл. 2003.; опубл. 2005 г.

Adaptation of modern diesel fuel systems for supplying of alternative fuel S. Z. Insafuddinov,

Bashkir State Agrarian University, PhD, associate professor T. R. Kireev,

Bashkir State Agrarian University, post-graduate student

This paper considers questions of modern diesel engines adaptation to using of alternative fuels - there are no serious restrictions for that. The authors offer a relatively simple device, based on the use of electromagnetic managed ring valve.

Keywords: fuel system, viscosity, alternative types of fuel, compressed gas, fuel injection rate.