Введение к работе
Актуальность
Повышение качества функционирования транспортных машин в значительной степени определяется эффективностью работы основных их агрегатов и систем, одним из которых является силовой агрегат
Приводы транспортных машин преимущественно используют силовые агрегаты на базе поршневых двигателей внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания является сложной технической системой, свойства которой необходимо оценивать по совокупности энергетических, экологических и механических показателей
В современных условиях поршневые двигатели являются основными потребителями продуктов переработки нефти На изготовление горючесмазочных материалов приходится до 20 % от общей добычи нефти Кроме того, на транспортные машины приходится до 43 % всех выбросов вредных веществ в атмосферу В связи с тем, что в настоящее время отсутствует приемлемая альтернатива двигателям внутреннего сгорания, особую актуальность приобретают задачи связанные с повышением энергетической и экологической эффективности их работы Особенно актуальна указанная проблема для Российского машиностроения, чья продукция на современном этапе значительно уступает зарубежным аналогам
Известно, что режимы холостого хода занимают до 35 % от общего времени работы двигателей и сопровождаются повышенным расходом топлива и выбросами токсичных веществ в окружающую среду Существующие методы управления двигателями не позволяют минимизировать указанный недостаток Одним из путей снижения энергопотребления и токсичности двигателя является метод отключения цилиндров на режимах холостого хода Однако реализация данного метода усложняет схему системы управления двигателем и приводит к увеличению неравномерности крутящего момента Вследствие указанных факторов повышается виброактивность двигателя.
Существующие методики не позволяют оценивать качественное и количественное влияние метода отключения цилиндров на неравномерность крутящего момента коленчатого вала и его показателей
Наличие острой проблемы повышения энергетических и экологических показателей транспортных машин при отсутствии методик расчета эффективности метода отключения цилиндров двигателя на режимах холостого хода обеспечивает актуальность исследований в этой области
Цель работы. Повысить эффективность функционирования силовых агрегатов в приводе транспортных машин применением метода отключения цилиндров двигателя с электронной системой впрыска топлива
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
1 Выполнить анализ существующих направлений повышения
эффективности функционирования основных агрегатов в приводе транспортных машин
2 Разработать метод улучшения топливо-энергетических и экологических показателей работы поршневых двигателей с электронной системой впрыска топлива на режиме холостого хода.
3 Разработать способ управления поршневыми двигателями с
отключаемыми цилиндрами на режимах холостого хода
Разработать методику исследования влияния предложенного способа управления двигателями на силовые параметры кривошипно-шатунного механизма
Исследовать влияние различных алгоритмов управления режимом холостого хода двигателя на его виброактивность, энергопотребление и экологичность
Научная новизна и положения, выносимые на защиту
1. Разработан метод повышения эффективности функционирования
поршневых двигателей в приводе транспортных машин применением новых
алгоритмов управления режимом холостого хода
Разработана методика оценки влияния предложенного способа управления двигателем на силовые параметры кривошипно-шатунного механизма
Выявлена закономерность влияния разработанных алгоритмов управления режимом холостого хода двигателя на его виброактивность
Практическая значимость
1 Разработан способ управления двигателем на режимах холостого хода,
на уровне изобретения, улучшающий энергетические и экологические
показатели силового агрегата в приводе транспортных машин.
2 Создана методика расчета силовых параметров кривошипно-
шатунного механизма двигателя с отключаемыми цилиндрами,
реализованная в виде программного продукта, для проектирования силовых
агрегатов с улучшенными показателями эффективности
3 Обоснованы рациональные алгоритмы управления режимом холостого
хода двигателя для достижения максимального экономического и
экологического эффектов при соблюдении допустимых норм
виброактивности машины на человека
Реализация результатов исследований
По результатам исследований разработана методология, алгоритмы и пакет прикладных программ для определения эффективных показателей двигателей с отключаемыми цилиндрами, которые используются в учебном процессе Разработанный и изготовленный автором стенд с комплексом измерительной аппаратуры используется в СФУ в качестве лабораторной установки Опытная система управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами реализована в отделе транспортного обслуживания Законодательного Собрания Красноярского края.
Достоверность результатов обеспечивается
- в части расчетных моделей - использованием сертифицированных для данных условий программных средств, применением фундаментальных положений теории механизмов и машин, деталей машин, теории двигателей,
в части физического эксперимента - применением современного и поверенного контрольно измерительного оборудования.
в целом — корректным соответствием результатов теоретических исследований физическому эксперименту и результатам исследований других авторов
Апробация
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции (НПК) с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 1999), межрегиональной НПК «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2000); Всероссийской НПК с международным участием «Политранспортные системы» (Красноярск, 2006), Всероссийской НПК «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, 2007), на научно-технических семинарах (НТС) ГОУ ВПО КГТУ (Красноярск, 1999-2006), на НТС ФГОУ ВПО «Сибирский Федеральный Университет» (Красноярск, 2007)
Публикации
Основные положения научной новизны и содержания диссертационной работы опубликованы в 10 научных работах, получен патент РФ на способ управления двигателем внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами и свидетельство об официальной регистрации программы расчета двигателя внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и списка литературы Основной текст содержит 127 страниц, включающих, 59 рисунков, 11 таблиц, список литературы 102 наименования
