Введение к работе
Актуальность работы. Перу -страна с интенсивно развивающейся экономикой. Основными видаїли транспорта в стране являются автомобильный транспорт, причем, грузовой - с дизеляни, городские дизельные автобусы и морской транспорт (внешнеторговые перевозки).
Особенностью экономики Перу является то, что страна из экспортера нефти превратилась в иілпортера. В стране обнаружены большие запасы газа (на 100 лет эксплуатации). Таким образом, экономия нефтяных топлив. потребляемых на собственные нужды, путем частичной замены газом, позволит уменьшить импорт нефти и-уменьшить валютные расходы страны.
Снижение дымности и токсичности дизелей, прежде всего в условиях Лимы (6 млн. человек населения), через которую идут основные транспортные потоки, и где городской транспорт оборудован преяде всего дизелями, - актуальная социальная проблема. Эксплуатация основного автомобильного грузового транспорта осуществляется в условиях высокогорных перевалов (4000 м над уровнем моря), что заставляет снижать полезную' загрузку автомобилей из-за ухудшения воздухоснабжения и выхода режима работы дизеля в область, за пределом дымления. Отсюда актуальность разработки методов компенсации потери мощности дизелями в высокогорье. Одним из таких методов является форсировка рабочего процесса по коэффициенту избытка воздуха (об ).
Перу хотя и имеет собственное производство двигателей, но не тлеет производства дизельной топливной аппаратуры. Отсюда, все указанные проблемы должны решаться методами модешизационного изменения в конструкции топливных- систем, то есть без значительных изменений в 'конструкции, а желательно и даже в регулировке существующих дизелей. Одним из путей совершенствования топливных систем дизелей является включение в них элементов воздействия на параметры среды в линии высокого давления (ЛВД) перед очередными циклами впрыска, путем создания в ней заданных начальных давлений, подачи в ЛВД различных присадок, добавок к топливу.
Топливная аппаратура (ТА) с регулированием начального давления (РНД), позволяет без существенной переналадки ТА решить многие указанные задачи.
Перспективный путь решения указанных проблем - использование альтернативных (нетрадиционных) топлив для полного или частичного замещения дизельных нефтяных топлив. Одним из перспективных альтернативных топлив для Перу, является, сжиженный нефтяной газ (СНГ) - пропан-бутан.
Таким образом, актуальная научно-техническая проблема для Перу - это снижение эксплуатационного расхода жидких нефтяных топлив, уменьшение токсичности и дымности выбросов и снижение предела дымления путем добавки СНГ к дизельному топливу.
Цели работы. Проанализировать возможные методы и Средства решения указанных проблем, путем частичного замещения дизельного топлива сжиженным нефтяным газом (пропан-бутаном). Провести анализ методов организации рабочего процесса газодизеля и обосновать выбор для разработки газодизельного процесса с внутренним смесеобразованием. Усовершенствовать систему подачи СНГ в линию высокого давления топлива и впрыска смеси дизельного топлива и СНГ в цилиндры дизеля. Разработать рекомендации по организации газодизельного процесса с внутренним смесеобразованием. Исследовать возможность решения проблемы компенсации потери мощности в высокогорье путем снижения коэффициента избытка воздуха на пределе дымления использованием сжиженного газа..
Научная новизна. Разработаны рекомендации по созданию и совершенствованию систем подачи в дизель сжиженного газа, разработаны рекомендации по организации газодизельного процесса с внутренним смесеобразованием и впрыском в дизель смеси дизельного жидкого топлива и сжиженного нефтяного газа. Проведено обоснование целесообразности использования СНГ для организации газодизельного процесса с внутренним смесеобразованием, как метода форсирования двигателя по коэффициенту избытка воздуха в нормальных условиях и для решения проблемы компенсации потери мощности в высокогорье, ухудшения экономичности, увеличения токсичности и дымности дизелей, а также снижения их моторесурса в этих условиях эксплуатации.
Общая методика исследования. Для выбора схемного решения системы топливоподачи, а также выбора альтернативного топлива, проведены классификация, систематизация и анализ (с учетом условий Перу) топливных систем, топлив и особенностей организации рабочих процессов.
Применена методика теоретического определения физико-химических свойств смесей сжиженного газа с дизельным топливом. Проведен теоретический анализ влияния свойств скеси топлив на процесс топливоподачи и рабочий процесс газодизеля.
При разработке топливной системы применено математическое моделирование гидродинамических процессов в исследуемых элементах, основанное на допущении установившегося одномерного изотермического движения сжимаемой жидкости.
Экспериментальные исследования проведены как на безмоторной установке MERLIN с топливной аппаратурой B0SCH-CAV, так и на стендах с дизелями RICARDO E6/TS (14 7,6/ПД) и Д-242 (44 П,0Д2,5). Кроме стандартного оборудования для измерения и регистрации параметров и показателей, применены новые средства, например, расходомер сжиженного газа (в жидкой фазе). В основу изучения явлений -в ТА и в дизелях в целом положены принципы сравнения протекания рабочих процессов дизеля и газодизеля в сходственных условиях.
Практическая ценность. Внедрение в практику
двигателестроения результатов разработки и рекомендаций по организации газодизельного процесса с подачей СНГ в цилиндры двигателя позволит снизить расход дизельных топлив, с целью расширения топливных ресурсов, снизить дымность и токсичность ОГ. Внедрение разработанной системы подачи СНГ позволит форсировать двигатели по коэффициенту с при сохранении предела дымления. Такой метод форсирования двигателя позволяет частично компенсировать потерю мощности дизелей в условиях высокогорья. Разработанные методы и средства носят прежде всего модернизациочный характер, то есть могут быть применены на дизелях без изменения их базовой конструкции.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований переданы национальной компании Петро-Перу и Министерству
транспорта с целью выработки' рекомендаций на дальнейшее развитис-работ по экономическим и экологическим проблемам.
Материала исследований используются в учебном процессе (курс лекций "Теория ЛВС"), в лабораторных работах, курсовом і дипломном проектировании при подготовке специалистов в області ЛВС (програмна по MAGISTER OF SCIENCE).
Апробация работы. Основные положения диссертациі докладывались на научно-технических конференциях механическоп инженерного факультета Перуанского Инженерного Университета (UNI в 1990 и 1991 гг., на Всеперуанской научно-техническо: конференции (X C0NIMERA) в городе Лима в 1991 году, на начно-технической конференции кафедры автотракторных двигателе Института МАД8 в 1992 году, на научно-техническом семинаре Российском Университете дружбы народов-в марте 1992 г.
Публикации. По результатам исследования опубликованы пят статей. Получено одно решение о выдаче авторского свидетельств по заявке на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения четырех глав, основных выводов.
Диссертация изложена на ЦО страницах машинописного текстг содержит 39 страниц с рисунками, '7 таблиц, библиография включає 93 источника информации.