Введение к работе
Актуальность темы. В процессе эксплуатации с.-х. тракторов в составе МТА происходит непрерывное изменение нагрузочно-скоростных режимов дизеля. При выполнении трудоемких с.-х. операций (вспашка, боронование, культивация и др.) момент сопротивления на коленчатом валу может существенно увеличиваться и превышать номинальное значение, что приводит к возникновению режима перегрузок и работа дизеля осуществляется на корректорной ветви регуляторной характеристики.
Увеличение на 15-20% подачи топлива от номинального значения, за счет дополнительного перемещения рейки (или дозатора) топливного насоса высокого давления при срабатывании штатного корректора центробежного регулятора частоты вращения (РЧВ), не всегда достаточно для преодоления режима перегрузок, поэтому оператор вынужден переключаться на пониженную передачу, что приводит к увеличению расхода топлива, снижению скоростного режима трактора и производительности МТА.
Для решения указанной проблемы предлагается в конце хода штока корректора штатного РЧВ впрыскивать углеводородный активатор во впускной трубопровод дизеля и обогащать им воздушный заряд, причем в количестве, превышающем на 10-20 % подачу минерального дизельного топлива (ДТ), подаваемого в цилиндры дизеля. Это позволяет форсировать двигатель на режиме перегрузок и улучшить тягово-скоростные показатели трактора.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», тема № 29 «Энергоресурсосбережение при эксплуатации автотракторной техники».
Цель исследований - улучшение тягово-скоростных показателей сельскохозяйственных тракторов на режиме перегрузок путем форсирования дизелей обогащением воздушного заряда.
Объект исследований - процесс работы с.-х. трактора с обогащением воздушного заряда дизеля различными углеводородными активаторами на режиме перегрузок.
Предмет исследований - мощностные, топливно-экономические, экологические показатели дизеля Д-243 (4Ч11/12,5) и тягово-скоростные показатели трактора МТЗ-82 с обогащением воздушного заряда дизеля минеральным дизельным топливом, авиационным керосином ТС-1, бензинами А-76, АИ-92 и АИ-95, натуральным и обработанным ультразвуком смесевым рапсово-минеральным и сафлоро-минеральным топливом в процентном соотношении 50%РМ+50%ДТ и 20%СМ+80%ДТ.
Научной новизной работы является:
расчетно-теоретическое обоснование мощностных, топливно-экономических показателей дизеля и тягово-скоростных показателей трактора на режиме перегрузок при обогащении воздушного заряда дизеля различными активаторами;
система одноточечного обогащения воздушного заряда углеводородным активатором, обеспечивающая форсирование дизеля для преодоления перегрузок трактора в составе МТА;
расчетные и экспериментальные мощностные, топливно-экономические, экологические показатели дизеля и тягово-скоростные показатели трактора при обогащении воздушного заряда различными активаторами на режиме перегрузок.
Новизна технических разработок подтверждена двумя патентами РФ на изобретения № 2383757 «Система для преодоления кратковременных перегрузок дизеля», № 2392481 «Обогатитель воздушного заряда дизеля» и патентом РФ на полезную модель № 72018 «Система подачи углеводородного активатора в дизель».
Практическая значимость работы. Применение системы одноточечного обогащения воздушного заряда дизеля на тракторе в режиме перегрузок позволяет увеличить тяговое усилие на 4,1-11,2% и рабочую скорость трактора до 3,1%, что повышает производительность пахотного агрегата на 5-14,3%, а использование данной системы на транспортных работах приводит к повышению тягового усилия на 3-15% и рабочей скорости трактора до 5% в зависимости от вида и дозы используемого активатора.
Достоверность результатов исследований подтверждается сравнительными исследованиями дизеля в стендовых условиях и эксплуатационными исследованиями трактора в штатной комплектации и оснащенного системой для обогащения воздушного заряда на режиме перегрузок, применением основных положений теории ДВС и ЭМТП, а также сходимостью результатов расчетов мощностных, топливно-эконо-мических показателей дизеля и тягово-скоростных показателей трактора с результатами моторных и эксплуатационных исследований. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием программ Microsoft Office Excel 2007, Mathcad 11 Enterprise Edition и Statistica 6.0.
Реализация результатов исследований. Опытный образец системы одноточечного обогащения воздушного заряда дизеля активатором на режиме перегрузок прошел экспериментальную оценку в лаборатории испытаний ДВС ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» и производственную проверку в ЗАО «Петровский хлеб» и ОАО «Колышлейский хлеб» Пензенской области.
Апробация работы. Основные положения диссертации и ее результаты доложены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2007-2011 г.г.), ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» (2008 г.), ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА» (2009 г.), на постоянно-действующем международном семинаре по проблемам эксплуатации ДВС и улучшению их показателей ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» (2008-2010 г.г.).
Опытно-конструкторский вариант системы одноточечного обогащения воздушного заряда дизеля экспонировался на Всероссийской выставке «НТТМ-2007» и XIII Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2010», где удостоен свидетельства, диплома и золотой медали.
Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 20 работ, в том числе 1 статья в издании, указанном в «Перечне … ВАК», получено 2 патента на изобретения и патент на полезную модель. Без соавторов опубликованы 2 статьи. Общий объем публикаций составляет 3,7 п.л., из них 1,8 п.л. принадлежит автору.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 212 наименований и приложения на 64 с. Работа изложена на 193 с., содержит 37 рис. и 16 табл.
