Введение к работе
Актуальность темы. Тракторы, комбайны и другая сельскохозяйственная техника работают в строго ограниченных агротехнических сроках. При выполнении полевых работ отказ техники приводит к срыву агротехнических сроков, потере урожая и убыткам. Отказы в поле иногда вызывают необходимость транспортировки техники до станции технического обслуживания, что сопряжено с трудностями. Поэтому необходима разработка алгоритма диагностики, позволяющего проводить выявление неисправности в процессе эксплуатации (без отрыва от производства) с увеличенным количеством диагностируемых параметров, в том числе неуправляемых электроникой систем, и поможет выявлять причину неисправности в тех случаях, когда установленная система диагностики заводом-изготовителем не может этого сделать.
Степень разработанности темы. В настоящее время диагностирование ДВС осуществляется несколькими способами с применением различного оборудования. Большинство методов диагностирования используются только на станциях технического обслуживания и ремонта.
Современные двигатели оснащены системой бортовой диагностики, которая позволяет диагностировать неисправность электронных компонентов ДВС в процессе эксплуатации, но посмотреть какая именно неисправность зафиксирована возможно только при подключении сканера. Разработка метода, позволяющего в процессе его эксплуатации проводить оценку технического состояния транспортного средства, является актуальной задачей для проведения своевременного технического обслуживания.
Цель исследований. Разработка алгоритма диагностики технического состояния двигателя по расходу топлива на режимах холостого хода.
Анализ литературы по исследуемому вопросу показал, что необходимо в диссертационном исследовании решить следующие задачи:
обосновать необходимость разработки диагностики технического состояния ДВС по косвенным методам;
определить режим для диагностирования технического состояния;
теоретически обосновать выбранные параметры диагностики для оценки технического состояния двигателя;
установить взаимосвязь между расходом топлива с техническим состоянием ДВС на режимах холостого хода;
создать экспериментальную установку для проведения экспериментальных исследований;
экспериментально проверить правомерность разработанного алгоритма диагностики по расходу топлива на режимах холостого хода.
Объектом диссертационного исследования является оценка технического состояния автотракторных ДВС.
Предметом диссертационного исследования являются расход топлива на холостом ходу и его взаимосвязь с техническим состоянием ДВС.
Методы проведенных исследований. Расчетно-теоретические методы исследования, которые основаны на методах математического моделирования рабочих процессов ДВС с использованием программного обеспечения. Экспериментальные методы исследования, основанные на получении данных с испытательного стенда при помощи современных средств контроля и обработки сигналов. Полученные экспериментальные данные обрабатывались при помощи методов математической статистики и статистической теории.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
-
Теоретически и экспериментально доказана возможность диагностики технического состояния двигателя по расходу топлива на режимах холостого хода;
-
Разработан алгоритм, позволяющий разделить влияние механических потерь и индикаторных показателей на расход топлива на режимах холостого хода;
-
Для диагностики технического состояния ДВС предложено использовать диагностические показатели Д1 (оценка изменения расхода топлива) и Д2 (оценка изменения механических потерь).
В процессе работы над темой получен патент РФ №2662017 «Способ диагностики технического состояния двигателя».
Достоверность результатов исследования подтверждается
современными методами математической обработки результатов экспериментов с использованием программных продуктов MSExcel 2016, достаточным объемом экспериментальных данных, высокой степенью их сходимости с результатами теоретических экспериментов, положительными результатами апробации.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
получены аналитические зависимости, для расчета эталонных значений расхода топлива на холостом ходу и механических потерь для двигателя IVECOF4HE9687P*J101, которые позволяют оценивать его техническое состояние в процессе эксплуатации по разработанному алгоритму;
обосновано применение двух диагностических показателей для определения технического состояния двигателя и локализации неисправности;
разработана система сбора и обработки экспериментальных данных, позволяющая рассчитывать механические потери ДВС с использованием программного обеспечения и получать диагностическую информацию на режимах холостого хода работы ДВС.
Апробация работы. Результаты работы широко апробированы, доложены на Международных и региональных и научно-практических конференциях: в РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева на Практическом семинаре «Чтения академика В.Н. Болтинского» (2015 г.); Международной научной конференция молодых ученых и специалистов, посвященной 150-летию РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (2015 г.); Международной конференции «Аграрное образование и наука в 21 веке: вызовы и проблемы развития» (2015 г.); Международной научной конференции, посвященной 200-летию Н.И. Железнова (2016 г.); Международной научной конференции «Theapplication of Global Navigation Satellite Systems for the agribusiness» (2017 г.); Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 100-летию И.С.Шатилова (2017 г.);
Международной научно-практической конференции, посвященной 130-летию Н.И. Вавилова (2017 г); II Международной научно-практической конференции, посвященной 150-летию со дня рождения академика В.П. Горячкина (2018 г.).
Разработанный метод диагностики технического состояния ДВС экспонировался на Всероссийской выставке «НТТМ-2016» (ВВЦ, Москва, 2016 г.); принимал участие в конкурсе инновационных молодежных работ «Агропоколение»(Агросалон, Москва, 2016 г.); Всероссийском инженерном конкурсе 2016 г. (Политехнический университет Петра I, г. Санкт-Петербург, 2016 г.); Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России (1 этап - Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, Воронеж, 2017 г., 2 этап - РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, 2017 г.), где заняла первые и призовые места.
Публикации. Материалы исследований опубликованы в 15 статьях, в том числе в 6 изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, получен Патент РФ на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 129 страниц, 41 рисунок, 7 таблиц, 9 приложений, библиография включает 133 наименования литературы.
Автор выражает глубокую признательность за ценные советы и замечания научному руководителю, доктору технических наук, профессору С.Н. Девянину и всем сотрудникам кафедры «Тракторы и автомобили» РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.
На защиту выносятся:
обоснование, алгоритм и процесс диагностики технического состояния ДВС по расходу топлива на режиме холостого хода;
результаты стендовых испытаний дизельного двигателя на различных режимах;
- диагностические показатели и их использование для оценки
технического состояния двигателя.