Введение к работе
В развитых странах мира доля транспортных средств с дизелями непрерывно растёт. Так, доля легковых автомобилей, оснащённых дизелями, в странах Европы превысила 50 % от общего числа автомобилей. Объясняется это прежде всего их высокой экономичностью и низкой токсичностью выбросов. Однако, в условиях эксплуатации реальные загрузки современных автомобильных двигателей чрезвычайно низки. Доля режимов малых нагрузок (МН) и холостых ходов (ХХ) достигает 50 % и более. Поскольку для этих режимов типичны высокие удельные расходы топлива и пониженные экологические качества, то актуальными проблемами современного дизелестроения являются дальнейшее совершенствование эксплуатационных экономических и экологических показателей режимов малых нагрузок.
В настоящее время разрабатываются и реально применяются различные методы и средства совершенствования показателей режимов МН и ХХ. К ним относятся методы и средства совершенствования протекания процессов топливоподачи, совершенствования протекания рабочих процессов на этих режимах, а также метод уменьшения рабочего объёма двигателя, находящий применение, например, в гибридных силовых установках. Кроме того, метод регулирования двигателя изменением рабочего объёма всё шире применяется и в традиционных силовых установках, т. е. содержащих только ДВС. Применение его на двигателях с искровым зажиганием наиболее распространено. На дизелях, особенно оснащённых топливной аппаратурой разделённого типа, его применение пока ограничено и требует дальнейшего подтверждения целесообразности его применения и совершенствования. 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.
Целью данной работы является дальнейшее совершенствование метода повышения экономичности работы дизеля на режимах малых нагрузок и холостых ходов оперативным изменением его рабочего объёма, путём отключения топливоподачи.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:
- выбор элементов модернизации дизельной топливной аппаратуры разделённого типа, обеспечивающей отключение – включение отдельных цилиндров или циклов при регулировании начального давления топлива перед циклами топливоподачи в широком диапазоне скоростных режимов;
- совершенствование математической модели работы дизеля с потребителем на режимах малых нагрузок и холостых ходов;
- дальнейшее подтверждение эффективности методики оценки возможностей повышения экономичности режимов малых нагрузок дизеля методом изменения рабочего объёма по универсальным характеристикам дизеля;
- получение численных значений возможных выигрышей в расходах топлива при применении метода регулирования дизеля изменением рабочего объёма.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Усовершенствованы и исследованы метод и средства повышения экономичности протекания режимов малых нагрузок и холостых ходов дизеля типа Д – 260 (6 Ч 11/12,5) с системой топливоподачи разделённого типа путём выключения подач топлива. Усовершенствованы элементы топливоподачи, обеспечивающие реализацию метода регулирования дизеля выключением – включением цилиндров или циклов в широком диапазоне скоростных режимов. Выполнено дополнительное подтверждение эффективности методики оценки возможностей повышения экономичности режимов малых нагрузок дизеля методом изменения рабочего объёма путём отключения части цилиндров по универсальным характеристикам дизеля, перестроенным в координаты удельной работы – частоты вращения. Усовершенствована математическая модель реализации режимов частичной нагрузки дизеля методом изменения числа работающих цилиндров или циклов. Применительно к дизелю типа 6 Ч 11/12,5 получены количественные данные, подтверждающие эффективность метода по показателям экономии топлива.
Практическая значимость результатов исследования заключается в подтверждении работоспособности элементов модернизации топливной аппаратуры разделённого типа для регулирования дизеля 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 позволит снизить расходы топлива при работе дизеля типа 6 Ч 11/12,5 на режимах малых нагрузок и холостых ходов в широком диапазоне скоростных режимов.
Методы исследования. В работе применены экспериментальные и расчётно – 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, обработанных с применением методов математической статистики.
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 6 – статьи, 2 – материалы конференций и 3 – тезисы докладов, причём, 6 работ опубликованы в изданиях по списку ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация содержит 140 страниц, в том числе 65 рисунков и 8 таблиц и состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы в количестве 102 наименований. Основное содержание диссертации изложено на 105 страницах машинописного текста.
