Введение к работе
Актуальность темы. На современном этапе развития науки и техники двигатель внутреннего сгорания (ДВС) остается основной энергоустановкой для большинства мобильных и стационарных установок. На их долю приходится порядка 80% всей вырабатываемой в мире механической энергии, при этом ДВС являются одним из основных потребителей моторных нефтяных топлив, которые относятся к невозобновляемым ресурсам. Учитывая тенденции удорожания и увеличения потребления нефтепродуктов при сокращении запасов нефти на земле, особую остроту приобрела проблема традиционных топлив. Кроме того, ДВС являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. В отработавших газах ДВС, выбрасываемых в атмосферу, содержится различные компоненты, многие из которых токсичны (окись углерода, оксиды азота, углеводороды и другие) и создают опасность для здоровья людей и, в частности, по исследованиям онкологов являются причиной возникновения онкологических заболеваний.
Принимая во внимание отмеченные факторы, проблемы экономии традиционных топлив и уменьшения загрязнения атмосферы токсичными веществами, выделяемыми ДВС, приобретают особую остроту и выходят за рамки частной задачи двигателестроения.
Существенного улучшения качества смесеобразования, сгорания, и, в целом, экономии топлив и уменьшения вредных выбросов дизеля, возможно достичь использованием альтернативных топлив и добавок к дизельному топливу. В связи с этим, проблематика улучшения эффективных и экологических показателей автотракторных дизелей с наддувом путем подачи водо-метанольных смесей (ВМС) на впуске является актуальной.
Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 17 «Улучшение энергетических, экономических, ресурсных и экологических показателей мобильных средств в сельском хозяйстве» плана НИР Тверской ГСХА 2006…2010 гг. (номер гос. регистрации 01.2.007 04619).
Целью исследований является улучшение эффективных и экологических показателей автотракторных дизелей с наддувом путем подачи ВМС на впуске.
Объект исследований. Дизель 6ЧН 13/11,5 (СМД – 62) жидкостного охлаждения, с тороидальной камерой сгорания в поршне при работе на дизельном топливе с дополнительной подачей ВМС на впуске.
Предмет исследования: мощностные, экономические и экологические показатели работы дизеля 6ЧН 13/11,5 (СМД – 62).
Методы исследования: в работе применяются как теоретические, так и экспериментальные классические методы исследования рабочего процесса, известные и апробированные на практике, а также специально разработанные для решения поставленных задач. Достоверность результатов подтверждается применением современных методов и средств измерений, соблюдением стандартов, периодической проверкой и тарировкой приборов, анализом и контролем погрешностей измерений, а для теоретических исследований – принятием обоснованных исходных данных и общепринятых закономерностей, сопоставлением результатов расчета и эксперимента, согласованием полученных результатов с известными.
Научную новизну работы представляют:
1. Математическая модель расчета параметров рабочего цикла и показателей работы наддувного дизеля с подачей ВМС на впуске.
2. Обоснованные регулировочные параметры системы подачи ВМС на впуске дизеля СМД – 62.
3. Количественные характеристики и закономерности изменения эффективных и экологических показателей дизеля СМД – 62 при работе с подачей ВМС на впуске.
Практическая значимость:
1. Способ работы дизеля и модернизированная система питания дизеля СМД – 62 для реализации рабочего цикла с подачей ВМС на впуске.
2. Обоснованные регулировочные параметры модернизированной системы питания дизеля СМД – 62 с подачей ВМС на впуске.
3. Рекомендации по применению ВМС в качестве альтернативной топливной добавки при подаче на впуске дизеля СМД – 62.
Реализация результатов исследований. Техническое описание модернизированного макетного образца системы впуска дизеля СМД – 62 передано в ЗАО «Научный инженерно-технический центр» (ЗАО «НИТЦентр») с целью создания конструкторской документации.
Материалы исследований используются в учебном процессе на кафедре «Тракторы и автомобили» и «Техническая эксплуатация автомобилей» Тверской ГСХА при подготовке студентов по специальности 110301 и 190601.
Апробация результатов работы. Основные результаты и материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международных научных конференциях Тверской ГСХА 2006…2010 г., на Международных научно-практических конференциях «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» 2008, 2009 СПбГАУ, г. Санкт – Петербург – Пушкин, на II Всероссийской научно-практической конференции «Наука-Технология-Ресурсосбережение» 2008 г. Вятская ГСХА, г. Киров.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы изложены в 8 печатных работах, в. т. числе одна в издании, указанном в «Перечне … ВАК Минобразования и науки РФ». Получен патент РФ на изобретение № 2338077.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
1. Расчётно-теоретическая модель параметров рабочего цикла и показателей работы дизеля с подачей ВМС на впуске.
2. Способ работы и модернизированная система питания дизеля СМД – 62 для реализации рабочего цикла с подачей ВМС на впуске.
3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния подачи ВМС на впуске на эффективные и экологические показатели дизеля, обоснованные регулировочные параметры модернизированной системы питания дизеля СМД – 62 с подачей ВМС на впуске.
4. Рекомендации по применению ВМС в качестве моторного топлива при подаче на впуске дизеля СМД – 62.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и 7 приложений. Работа изложена на 155 страницах основного текста, включает 85 рисунков, 5 таблиц, содержит список литературы из 96 наименований, в том числе 6 на иностранных языках.
