Повышение ресурса распылителей топлива в дизелях снижением нагруженности прецизионных сопряжений

• Автор: Лазарев, Владислав Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 340 с. : ил.

Основные обозначения

Содержание

Введение

1. Распылители топлива и их работоспособность в дизелях

1.1. Требования к распылителям топлива и критерии их работоспособности

1.2. Свойства, параметры и характеристики впрыскивания топлива

1.3. Показатели дизеля при пониженной работоспособности распылителя

1.4. Причины снижения работоспособности распылителей

1.5. Научная проблема, цель и задачи исследования

2. Факторы, определяющие ресурс распылителей топлива

2.1. Систематизация и классификация составляющих работоспособности
2.2. Функциональные особенности прецизионных сопряжений распылителя
2.3. Свойства материала элементов распылителя, топлива и рабочих газов
2.4 Особенности гидравлического тракта распылителя топлива
2.5. Нагруженность, повышение и оценка ресурса распылителей топлива
3. Условия нагружения и теплообмена элементов распылителя в дизеле
3.1. Расчетно-функциональная модель нагружения распылителя
3.2. Особенности гидродинамического нагружения элементов распылителя
3.3. Тепловое нагружение распылителя рабочими газами
3.4. Теплообмен топлива в гидравлическом тракте распылителя
3.5. Контактный теплообмен элементов распылителя с форсункой
3.6. Условия теплообмена при тепловой защите распылителя
4. Распределение температур, деформаций и напряжений в распылителе
4.1. Оценка тепловой и механической нагруженности распылителя
4.2. Влияние конструкции на температурное состояние распылителя

4.3. Влияние теплофизических свойств материала и тепловой защиты
на температурное состояние распылителя
4.4. Тепловая нагруженность распылителя на различных видах топлива
4.5. Тепловое состояние при закоксовывании распыливающих отверстий
4.6. Напряженно-деформированное состояние корпуса распылителя
при монтаже в форсунку
5. Анализ взаимодействия контактных слоев трибосопряжений
5.1. Функциональная модель контактного взаимодействия
5.2. Моделирование микрорельефа шероховатости контактного слоя
5.3. Фактический контакт и триботехнические параметры сопряжения
6. Температуры, напряжения и деформации в контактном слое сопряжения
6.1. Анализ распределения температур в контактном слое сопряжения
6.2. Микромеханический анализ цилиндрического контактного сопряжения
6.3. Микромеханический анализ конического контактного сопряжения
7. Тепломеханическая нагруженность, интенсивность изнашивания
и ресурс прецизионных сопряжений распылителя
7.1. Определение объемов материалов, воспринимающих тепловую
и механическую нагрузку в процессе трения
7.2. Оценка массовой доли изношенного материала в процессе приработки
7.3. Интенсивность изнашивания в энергетической теории трения и износа
7.4. Оценка ресурса прецизионных сопряжений распылителя
Заключение
Библиографический список
Приложения
Основные обозначения
п - частота вращения коленчатого вала, мин- ;
вт - расход топлива, кг/ч;
Не - эффективная мощность, кВт;
Ее - удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч);
Ре - среднее эффективное давление, МПа;
р - давление газов в цилиндре, МПа;
- коэффициент эффективности сгорания;
фг - продолжительность процесса сгорания, с, град.п.к.в.;
т - температура газов в цилиндре, К;
ЇТ - температура топлива, °С;
- температура элементов распылителя, форсунки, °С;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С);
р - плотность, кг/м3;
ср - удельная теплоемкость, Дж/(кг-°С);
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-°С);
Ые - критерий Рейнольдса;
Рг - критерий Прандтля;
вг - критерий Грасгофа;
N4 - критерий Нуссельта;
V - кинематический коэффициент вязкости, м2/с;
5 - деформация, м;
а - напряжение, МПа;
У - скорость, м/с;
1,Ь - характерный размер, длина, м;
со - частота шероховатости, 1/м;
А(ю) - амплитуда шероховатости, м;
Р(а>) - спектральная плотность, м2;

шением условий, т.е. пониженным уровнем температур и давлений воздушного заряда в цилиндре к моменту подачи топлива. Увеличение периода задержки самовоспламенения вызывает повышение максимальных давления цикла и быстроты нарастания давления, растет и максимальная температура газов в цилиндре Ттах. С изменением своевременности впрыскивания в соответствии с рисунком 1.6, б несколько изменяется характер выгорания топлива в периодах. Интенсивность выгорания в начальном периоде увеличивается с ростом ввпр, возрастает и доля топлива, выгоревшая в нем. Интенсивность выгорания в основном периоде изменяется несущественно. В этой связи практически не изменяется продолжительность процесса сгорания и его начального периода. Изменение уровня тепловых потерь формирует минимум удельных индикаторного и эффективного расходов топлива.
Снижение давления и увеличение продолжительности при пониженной работоспособности распылителя сопровождается изменением закономерностей впрыскивания топлива в цилиндр дизеля. При этом нарушается требование обеспечения минимально необходимого количества топлива в смеси к моменту начала сгорания, гарантирующего самовоспламенение. Оно достигается, как известно, определенным законом подачи топлива в цилиндр для ограничения интенсивности смесеобразования [143].
Изменение относительной доли топлива сг, поступающей в цилиндр к моменту воспламенения, позволяет установить ее оптимальное значение с позиции влияния на параметры процесса сгорания в соответствии с рисунком 1.7, а. Влияние сг на показатели рабочего цикла и параметры процесса сгорания проявляются в изменении механической нагруженности дизеля. В диапазоне изменения сг от 0 до 0,18 топливная экономичность и показатели эффективности рабочего цикла дизеля не изменяются. В этом случае наблюдается снижение максимальных давления и быстроты нарастания давления, при этом максимальная быстрота нарастания давления уменьшается более чем в 2 раза. Существенное снижение 1УР тах объясняется резким уменьшением интенсивности выгорания топлива в начальном периоде. При увеличении сг до 0,18 наблюдается сокращение продолжительности процесса сгорания. Уровень тепловых потерь, характеризуемый £, при возрастании сг до 0,18 не изменяется.