Введение к работе
Актуальность проблемы. Машино - тракторные агрегаты (МТА) эксплуатируются в широких диапазонах изменения скоростных и нагрузочных режимов работы. В общем балансе рабочего времени почти 50% приходится на малоэнергоемкие работы и, как следствие, значительную часть времени двигатели МТА работают в режимах частичных нагрузок и низких частот вращения коленчатого вала, а 90% времени в режимах неустановившихся нагрузок.
Такие условия эксплуатации отрицательно влияют на работу двигателя, обуславливают снижение эффективности функционирования дизеля МТА и повышение расхода топлива из-за ухудшения качества работы топливных систем дизелей, связанное, прежде всего, с неспособностью механического регулятора топливного насоса своевременно реагировать на изменение внешних условий работы (они хорошо работают в условиях номинального и установившегося режима эксплуатации).
Дальнейшее повышение эффективности функционирования дизелей МТА можно достичь совершенствованием топливных систем с учетом условий их работы и режимов эксплуатации.
Одним из возможных направлений при этом, для дизеля с топливоподаю-щей системой непосредственного действия, уже хорошо доведенных конструктивно и находящихся в эксплуатации, могут быть системы с электронным регулированием топливоподачи по частоте вращения и нагрузки.
В этой связи исследования направленные на повышение эффективности функционирования дизеля МТА, путем воздействия на орган управления являются весьма актуальными.
Работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской и опытно-конструкторской программой на 2010 - 2012 гг. «Разработка систем управления дизельными двигателями» (Per. № 01.2010.58514) на кафедре «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
Цель исследований. Повышение эффективности функционирования дизеля МТА электронным регулированием топливоподачи на частичных и неустановившихся режимах работы.
Объект исследования. Дизель МТА с системой топливоподачи непосредственного действия с электронным управлением с дополнительным импульсом по нагрузке.
Предмет исследования. Закономерности изменения показателей двигателя при частичных и неустановившихся нагрузках, характерных при эксплуатации МТА.
Методика исследований. Включала в себя лабораторные испытания топливного насоса высокого давления и двигателя оснащенного электронным регулятором по частоте вращения коленчатого вала и дополнительным импульсом по нагрузке. Испытания включали в себя статические и динамические исследования. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик, экспериментальные данные обработаны методами математической статистики на ЭВМ.
Научная новизна:
информационная модель функционирования дизеля МТА в динамических режимах, представляющая собой совокупность моделей технологических и рабочих процессов узлов, систем и механизмов машинно-тракторного агрегата, объединенных причинно-следственными связями;
математическое описание работы дизеля МТА с электронным регулятором;
- получено аналитическое выражение, описывающее движение рейки
электронного регулятора топливного насоса высокого давления дизеля МТА;
разработана оригинальная конструкция электронного регулятора частоты вращения дизельного двигателя (новизна технических решений подтверждена положительным решением о выдаче патента на изобретение по заявке №2010111992/06 - электронный регулятор частоты вращения дизельного двигателя);
результаты безмоторных и моторных экспериментальных исследований, подтверждающие целесообразность использования электронного регулятора частоты вращения коленчатого вала на дизелях МТА.
Практическая значимость. Разработанный электронный регулятор частоты вращения дизельного двигателя, позволяющий корректировать подачу топлива в зависимости от величины момента сопротивления, и как следствие, уменьшающее фазовое отставание регулирования подачи топлива, обеспечивает повышение динамических свойств дизельного двигателя на режимах частичных и неустановившихся нагрузок.
Реализация результатов исследований. Разработки внедрены и используются в ГУСП «МТС Центральная» Республики Башкортостан, НПФ ООО «Башдизель», в учебном процессе и научных исследованиях кафедры «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
Вклад автора в проведенное исследование состоит в разработке электронного регулятора частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя, математического описания работы дизеля МТА с электронным регулятором, в проведении исследований и обработки полученных данных, обобщении и анализе результатов.
Апробация работы. Результаты работ докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы» (Башкирский ГАУ, г. Уфа) в 2009...2011 гг.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в рамках XIX Международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2009». ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, г. Уфа; III этап «Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России», ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ, г. Саратов, 2010 г.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 работы в центральных изданиях рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Основной материал диссертационной работы представлен на 117 страницах машинописного текста и содержит введение, пять глав, выводы и приложение. Диссертация содержит 11 таблиц, 56 рисунков и иллюстраций. Список использованной литературы включает 118 источников, из них 6 на иностранном языке.
