Comparative tests of diesel injectors with current and upgraded nozzles

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: More than 60% of agricultural tractor failures are due to diesel engine failure. Half of diesel engine failures relate to the fuel supply system, which is mainly dependent on the service life of diesel injectors’ nozzles.

AIM: Increasing the durability of the nozzle by means of upgrading the nozzle needle.

METHODS: To increase the working life of the diesel injector nozzle, a new technical solution, the idea of which is applying a screw channel to the bearing surface of the needle, was proposed. The presence of the screw channel leads to axisymmetric pressure on the needle, which gives it increased stability and prevents the possibility of skewing and freezing. The Russian patent has been received for this invention. To confirm the expected effect, comparative laboratory tests were carried out with current and upgraded nozzle design. To carry out accelerated tests, the “dusty” fuel, obtained by adding quartz sand abrasive, was used. During the tests, the following were assessed: atomization quality, sealing cone tightness, hydraulic density, needle stroke and effective flow area. The assessment of wear of the mating surfaces of the nozzle depends on the value of the hydraulic density.

RESULTS: As a result of the experiment, it was found that the limiting value of hydraulic density for the current injectors occurs after 2500 operating hours and is characterized by a violation of tightness. For the upgraded injectors, the hydraulic density limit occurs after 4300 operating hours.

CONCLUSION: Applying a screw channel on the bearing surface of the needle helps to increase the service life of the diesel injector by 23%.

About the authors

Anzor L. Bolotokov

Kabardino-Balkarian State Agrarian University

Email: anzor.n@Inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2977-4072
SPIN-code: 7116-4270

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Technology for Maintenance and Repair of Machines in the Agricultural Industry Department

Russian Federation, Nalchik

Irina P. Troyanovskaya

South Ural State University; South Ural State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: tripav63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2763-0515
SPIN-code: 6845-7532

Honorary Mechanical Engineer of the Russian Federation, Professor, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Tractors, Agricultural Machinery and Arable Farming Department, Professor of the Wheeled and Tracked Vehicles Department

Russian Federation, Chelyabinsk; Troitsk

Sergey A. Voinash

Kazan Federal University

Email: sergey_voi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5239-9883
SPIN-code: 9532-4604

Junior Researcher at the Intelligent Mobility Laboratory of the Institute of Design and Spatial Arts

Russian Federation, Kazan

References

  1. Krasnokutsky VV, Rusanov MA, Troyanovskaya IP. Diesel engine power systems. Part 1. Назначение и конструкция. Purpose and design. Chelyabinsk: YuUrGU; 2017. 72 p. (in Russ).
  2. Krasnokutsky VV, Rusanov MA, Troyanovskaya IP. Diesel engine power systems. Part 2. High pressure fuel pumps. Chelyabinsk: YuUrGU; 2017. 61 p. (in Russ).
  3. Apazhev AK, Shekikhachev YA, Batyrov VI, Shekikhacheva LZ. Influence of non-uniformity of fuel supply parameters on diesel engine performance. J. Phys.: Conf. Ser. 2020;1678:42063. doi: 10.1088/1742-6596/1679/4/042063
  4. Gurin TYu. Increasing the durability of automotive diesel injectors by modernizing nozzles: abstract of thesis [dissertation abstract] Novosibirsk; 2010. (in Russ).
  5. Batyrov VI, Gubzhokov HL, Bolotkov AL. Features of the diesel engine in high -mountain conditions. Rural machine operator. 2017;2:20–25. (in Russ).
  6. Batyrov VI, Bolotkov AL. Increasing the reliability of diesel injector atomizer operation. Technology in agriculture. 2012;3:12–15. (in Russ).
  7. Markov V, Devyanin S, Kamaltdinov V, Sa B. Improvement of Design of Diesel Injector Nozzles. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021;678(1):012008. doi: 10.1088/1755-1315/678/1/012008
  8. Bolotokov A, Gubzhokov H, Ashabokov K, et al. Improving the Fuel Efficiency of an Agricultural Tractor Diesel Engin. E3S Web of Conferences. 2023;411:01045. doi: 10.1051/e3sconf/202341101045
  9. Patent RUS 2231673 / 27.06.2004. Bull. 15. Khashirov YuM, Bugov KhU, Bolotokov AL. Diesel injector atomizer. (in Russ). EDN: QICOPD
  10. GOST 18509-88. Tractor and combine diesel engines. Bench test methods. Moscow: Izd-vo standartov; 1988. (in Russ).
  11. GOST 305-82. Diesel fuel. Technical conditions. Moscow : Izd-vo standartov; 1982. (in Russ).
  12. GOST 10579-88. Diesel injectors. General technical conditions. Moscow : Izd-vo standartov; 1988. (in Russ).
  13. GOST 3647-80. Grinding materials. Classification. Grain size and grain composition. Moscow : Izd-vo standartov; 1980. (in Russ).
  14. Veselovsky A, Troyanovskaya I, Syromyatnikov Y, et al. Features of Wear of Gears of Agricultural Machinery. Acta Technologica Agriculturae. 2023;4:207–214. doi: 10.2478/ata-2023-0028

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The fuel injector with a screw channel of a needle: 1 — a body; 2 — a needle; 3 — a needle guide; 4 — a helical groove; 5 — a bearing part of the needle; 6 — a locking part of the needle; 7 — a fuel supply channel; 8 — an internal cavity of the body; 9 — nozzle holes; 10 — аn annular groove.

Download (96KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The FD-22 injector nozzles with (a) the upgraded and (b) the current needle.

Download (84KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The UTS1-VT-12/35 strain gauge station for fuel supply measuring.

Download (117KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The KI-35478 bench for diesel injectors testing.

Download (103KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The KI-3333 device for nozzles testing and adjusting.

Download (226KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Change in hydraulic density and effective flow area depending on operating time.

Download (167KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Change in hydraulic density depending on operating time during accelerated bench tests of (1) the upgraded and (2) the current nozzles.

Download (74KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».