Введение к работе
Актуальными проблемами современного дизелестроения являются дальнейшее повышение мощностных, экономических и экологических качеств. Это относится как к автотракторным двигателям, так и двигателям других транспортных средств, например, тепловозным, судовым. Повышение экономичности - это, как правило, и снижение выбросов парникового газа (СОг).
Доля транспортных средств с дизелями непрерывно растёт, что объясняется их высокой экономичностью и низкой токсичностью выбросов. Однако, в условиях эксплуатации реальные загрузки современных автомобильных и других транспортных двигателей чрезвычайно низки. Доля режимов малых нагрузок (МН) и холостых ходов (XX) достигает 50 %, а на железнодорожном транспорте 70 % и более. Для этих режимов типичны высокие удельные расходы топлива и пониженные экологические качества. Поэтому актуальными проблемами являются дальнейшее совершенствование эксплуатационных, в том числе экономических, показателей режимов малых нагрузок. Один из путей частичного решения проблем - применение двигателей с регулируемым рабочим объ-ёмом^ Метод повышения экономичности режимов МН отключением части ци-
линдров уже давно считался многообещающим решением для повышения экономичности двигателей и снижения эмиссии токсичных компонентов ОГ. Метод отключения цилиндров иначе стали называть методом изменения рабочего объёма двигателя.
Изменение рабочего объёма двигателя во время его работы может достигаться либо изменением хода поршней, либо, чаще всего, отключением части цилиндров. Это выполняется либо отключением подач топлива в часть цилиндров, либо в сочетании с изменением фаз газообмена, с остановкой части поршней, с остановкой части коленчатого вала с поршнями отключаемых цилиндров. Наиболее реально, в том числе для модернизации существующих дизелей, применим метод отключения части цилиндров прекращением подач топлива в них. Метод широко применяется на бензиновых двигателях, но пока не нашёл широкого применения на дизелях, особенно оснащённых традиционной топливной аппаратурой разделённого типа.
Постановка цели и задач исследования.
Целью исследования является уточнение возможностей повышения эффективности использования метода регулирования дизеля изменением его рабочего объёма.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи.
-
Выбор системы отключения цилиндров или циклов.
-
Уточнение методики определения возможностей повышения экономичности дизеля методом отключения - включения циклов или цилиндров.
-
Оценка целесообразности применения метода для разных условий эксплуатации двигателей.
4. Оценка применимости метода для двухтактных двигателей
Научная новизна работы заключается в следующем.
Выбрана модернизация топливной аппаратуры для реализации метода регулирования дизеля изменением рабочего объёма.
Исследованы возможности экономии топлива дизелями 6 Ч 11/12,5 (Д-260) и 8 ЧН 13/14 (ЯМЗ-238) при реализации 13 - ступенчатого и типичного тракторного испытательного циклов применением методов отключения числа цилиндров, регулируемого в зависимости от величины малой нагрузки.
Показано, что эксплуатационная эффективность метода отключения цилиндров или циклов существенно зависит как от характера протекания скоростных характеристик удельного расхода топлива, так и от доли режимов малых нагрузок в условиях эксплуатации.
Подтверждена эффективность метода регулирования дизеля изменением рабочего объёма при поддержании исходного режима малой нагрузки разгонами - выбегами при полных подачах топлива в активные цилиндры.
С использованием усовершенствованной методики исследована и показана возможность регулирования двухтактного дизеля 12 ДН 23/30 (Д-40) методом изменения рабочего объёма.
Практическая значимость результатов исследования заключается в подтверждении применимости модернизированной топливной аппаратуры раз-
делённого типа для регулирования дизеля в функции от величины малой нагрузки изменением числа работающих цилиндров или циклов. Математические модели позволяют ускорить анализ возможностей получения положительных эффектов от применения метода. Применение предложенного метода и реализующей его системы могут позволить снизить расходы топлива при работе дизелей типа 8 ЧН 13/14, 6 Ч 11/12,5 и 12 ДН 23/30 на режимах малых нагрузок в широком диапазоне скоростных режимов.
Методы исследования. В работе применены экспериментальные и рас-чётно - экспериментальные методы исследования, в том числе математическое моделирование ряда эксплуатационных режимов работы дизеля.
Достоверность результатов экспериментальных исследований и результатов математического моделирования определяется достаточной точностью применявшегося оборудования и стендов, сходимостью с результатами опубликованных экспериментальных исследований.
Реализация результатов работы. Материалы исследования применяются при выполнении госбюджетной научно - исследовательской работы кафедры, в учебном процессе и при подготовке магистерских и кандидатских диссертаций.
Апробация работы. Результаты работы доложены на научно -технических конференциях инженерного факультета РУДН в 2010 и 2011 г.г., на Всероссийском семинаре в МГТУ им. Н.Э. Баумана (2010 г.), на юбилейной конференции в МАДИ - ГТУ в 2011 г. и конференции инженерного факультета РУДН в 2012 г.
Публикации. По результатам исследований, вошедших в диссертацию, опубликованы 11 работ, из которых 8 - в изданиях по списку ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация содержит 122 страницы, в том числе 57 рисунков и 5 таблиц и состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы в количестве 103 наименований. Основное содержание диссертации изложено на 104 страницах машинописного текста.
Похожие диссертации на Регулирование транспортных дизелей изменением их рабочих объёмов
