Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Бешун Олексій Анатолійович

УДК 621.436:62-543.4

ВПЛИВ РЕГУЛЮВАННЯ ПОТУЖНОСТІ ДИЗЕЛЯ ВІДКЛЮЧЕННЯМ ОКРЕМИХ РОБОЧИХ ЦИКЛІВ НА ЙОГО ЕКОНОМІЧНІ, ЕКОЛОГІЧНІ ТА ДИНАМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

Спеціальність 05.05.03 - Теплові двигуни

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі “Трактори і автомобілі” Національного аграрного університету Кабінету Міністрів України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Філіппов Анатолій Захарович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри тракторів і автомобілів.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Драганов Борис Харлампійович, Національний аграрний університет, професор кафедри теплоенергетики.

кандидат технічних наук, доцент Жерновий Анатолій Сергійович, Державне підприємство ”Державний автотранспортний науково-дослідний і проектний інститут”, завідувач сектору стендових та дорожніх випробувань лабораторії дослідження використання палив та екології.

Провідна установа: Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, кафедра “Двигуни внутрішнього згоряння”, м. Харків.

Захист відбудеться 27.10.2006 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.03 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, Україна, м. Київ, вул. Суворова, 1.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий 22.09. 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ________________ В.П. Матейчик

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

В теперішній час біля 75 % досліджень, що проводяться у світі, пов'язані з вирішенням енергетичних проблем, зокрема, з раціональним використанням палив промисловістю та енергетичними установками тракторів і автомобілів.

Двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) використовують, як відомо, більшу частину нафти, що видобувається, в той час як її запаси обмежені, а видобуток стає все більш дорожчим. Окрім того, ДВЗ, в тому числі і дизелями, викидається в навколишнє середовище більше половини токсичних речовин від всіх можливих джерел забруднення. Ці обставини висунули в останньому десятиріччі в розряд особливо гострих проблем питання економії палива та захисту оточуючого середовища.

Актуальність теми. В даний період основною енергетичною установкою тракторів і автомобілів продовжує залишатись ДВЗ зі всіма його позитивними і негативними характеристиками. Інтенсивні пошуки принципово нових схем ДВЗ і теплових двигунів взагалі, їх систем і конструктивних рішень до цього часу не принесли бажаних результатів.

Відомо, що найуживанішими в експлуатації режимами роботи автомобільних двигунів в умовах міського руху є часткові навантаження і холостий хід (ХХ). Робота дизелів тракторів і комбайнів також характеризується значною тривалістю експлуатації на цих режимах, що пояснюється значним обсягом транспортних та інших операцій, при виконанні яких двигун неможливо завантажити до номінальної потужності. При цьому значно погіршується робочий процес. Малі циклові подачі палива обумовлюють надмірне збіднення горючої суміші з коефіцієнтом надлишку повітря 3, що викликає підвищення втрат теплоти в систему охолодження. Збільшується нерівномірність подачі палива по циліндрах і погіршується якість його розпилювання. Це приводить до зниження коефіцієнта корисної дії, закоксовування розпилювачів форсунок та нагаровідкладення при тривалій роботі двигуна на таких режимах.

Одним з ефективних способів усунення вказаних недоліків є застосування методу регулювання потужності відключенням окремих робочих циклів, який має відомі суттєві переваги перед відключенням циліндрів. Останнім на протязі багатьох років займаються як науково-дослідні інститути країн СНД, так і провідні фірми світу: “Mercedes-Benz”, “General Motors”, “Fiat”, японські концерни, та інші.

Застосування методу відключення окремих робочих циклів на дизелях до теперішнього часу ґрунтовно не досліджене. Це призвело до необхідності проведення комплексу теоретичних та експериментальних досліджень впливу регулювання потужності дизеля відключенням окремих робочих циклів на його економічні, екологічні та динамічні показники. Саме цим питанням і присвячується дана робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалась у відповідності з державною науково-технічною програмою (ДНТП) “Механізація, електрифікація та автоматизація сільськогосподарського виробництва, ефективне використання с.г. техніки” на кафедрі “Трактори і автомобілі” Національного аграрного університету за держбюджетними темами Кабінету Міністрів України №110/35-ПЛ “Підвищення економічних і екологічних показників теплових двигунів” (1998…2002 р.р.), номер держреєстрації 0198U004090, а також №110/10-Ф “Розробка і удосконалення нових систем регулювання потужності ДВЗ” (2003…2007 р.р.), номер держреєстрації 0103U005906.

Мета і завдання дослідження.

Мета дисертаційної роботи - покращення паливної економічності і зменшення шкідливих викидів автотракторних багатоциліндрових дизелів на режимах часткових навантажень і ХХ шляхом регулювання їх потужності відключенням окремих робочих циклів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Обґрунтувати доцільність використання методу регулювання потужності відключенням окремих робочих циклів на багатоциліндрових дизелях.

2. Уточнити математичну модель робочого процесу дизельного ДРЦ (двигуна з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів), дослідивши при цьому вплив відключення окремих робочих циклів на параметри робочого процесу, зосередивши основну увагу на процесі згоряння, індикаторних та ефективних показниках дизельного ДРЦ.

3. На удосконаленій математичній моделі динаміки ДРЦ дослідити вплив відключення окремих робочих циклів на нерівномірність крутного моменту та нерівномірність кутової швидкості колінчастого валу (КВ) дизеля.

4. Розробити програму і методику експериментальних досліджень, програму відключення окремих робочих циклів, принципову схему системи паливоподачі дизельного ДРЦ, електронний блок управління (ЕБУ) та виготовити макетний зразок системи ДРЦ.

5. Розробити і обладнати безмоторну та моторну установки, за допомогою яких виконати експериментальні дослідження параметрів паливної апаратури і впливу регулювання потужності дизеля відключенням окремих робочих циклів на процес згоряння, економічні та екологічні показники в цілому, а також перевірити адекватність математичних моделей та розробити рекомендації за результатами теоретичних та експериментальних досліджень.

Об'єкт дослідження - робочий процес дизельного ДРЦ.

Предмет дослідження - вплив відключення робочих циклів на економічні, екологічні та динамічні показники дизельного ДРЦ.

Методи дослідження - аналітичні і експериментальні. Дослідження робочого процесу, зокрема процесу згоряння, а також динаміки ДРЦ виконувалось на математичних моделях за допомогою ПК. Експериментальні безмоторні і моторні дослідження проводились відповідно на безмоторному стенді для випробування паливної апаратури та електричному гальмівному стенді.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше на основі уточненої математичної моделі робочого процесу дизельного ДРЦ визначені параметри робочого циклу, наступного після n-ої кількості відключених циклів.

Встановлено, що для отримання найменшої токсичності ВГ (відпрацьованих газів) циклова подача палива робочого циклу повинна бути qц = qц ном., а для максимальної економічності - qц = 0,5 ? qц ном.

Запропоновано оригінальну програму відключення окремих робочих циклів для 4 циліндрового двигуна з ступінчастістю регулювання (1/8)Nі і переміщенням циклів по циліндрах, що забезпечує їх рівномірне охолодження і зношування.

Вперше на основі уточненої математичної моделі динаміки визначені нерівномірність ходу та індикаторного крутного моменту дизельного ДРЦ.

Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості використання розроблених математичних моделей робочого процесу і динаміки дизельного ДРЦ з довільним числом циліндрів, ступінчастістю регулювання, а також переміщенням робочих циклів по циліндрах двигуна. На основі вказаних моделей досліджені параметри робочого циклу дизельного ДРЦ після 1, 2, 3 і 4 послідовно відключених циклів, визначені динамічні показники дизельного ДРЦ. Практичне значення мають також програма, методика та результати експериментальних досліджень, а саме: енергетичні, економічні та екологічні показники дизельного ДРЦ. Застосування методу регулювання потужності відключенням окремих робочих циклів на багатоциліндрових дизелях дозволяє покращити їх паливну економічність на режимах часткових навантажень і особливо ХХ з одночасним покращенням екологічних показників.

Результати роботи прийняті до впровадження Українським державним центром з випробування та прогнозування техніки та технологій для сільськогосподарського виробництва (УкрЦВТ), а також використовуються в навчальному процесі Національного аграрного університету.

Особистий внесок здобувача:

В математичній моделі робочого процесу дизельного ДРЦ обґрунтовані і уточнені значення показників процесу згоряння m та z.

У формулі для визначення коефіцієнта залишкових газів обґрунтований і уточнений коефіцієнт, який враховує її зміну для робочого циклу, наступного після n-ої кількості послідовно відключених циклів. Аналогічна корекція була зроблена і у формулі для визначення коефіцієнта надлишку повітря та коефіцієнта наповнення.

Автором запропонована програма відключення окремих робочих циклів з переміщенням циклів по циліндрах.

У патенті України № 53398 А “Система автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля”, опубл. 15.01.2003 р. в бюлетені №1 здобувачем запропонована схема системи.

Автором розроблені схеми безмоторної та моторної установок, запропонована програма та методика експериментальних досліджень, а також розроблений і виготовлений ЕБУ зворотнім електромагнітним клапаном системи відключення окремих робочих циклів.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на наукових конференціях науково-педагогічних працівників, наукових співробітників та аспірантів Національного аграрного університету в 2001...2005 р.р., а також на IV Міжнародній науково-технічній конференції MOTROL'2003 - „Механізація і енергетика сільського господарства” (Люблін -Київ, 21-23 травня 2003 р.), Міжнародній науково-технічній конференції „Біотехнології та біопалива в агропромисловому виробництві”, (Київ, 3-4 червня 2004 р.) та Міжнародних науково-технічних конференціях до 75-річчя факультету механізації сільського господарства Навчально-наукового технічного інституту „Ресурсозбереження та енергозбереження в АПК”, (Київ, 8-19 листопада 2004 р.) і „Перспективи технічного забезпечення агропромислового виробництва”, (Київ, 10-11 лютого 2005 р.).

Публікації. Матеріали досліджень опубліковані у 9-ти публікаціях, з яких 2 - у міжнародних збірниках наукових праць та 6 - у фахових виданнях. За результатами досліджень отримано патент України № 53398 А на систему автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації становить 282 сторінки, з них основного тексту 150, 17 таблиць, 67 рисунків, список використаних джерел (134 найменувань, 3 з яких в зарубіжних виданнях) на 14 сторінках, 14 додатків на 64 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми, мета, завдання досліджень, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, а також вказано особистий внесок здобувача.

Перший розділ присвячений критичному аналізу шляхів покращення робочого процесу дизеля при роботі на режимах часткових навантажень і ХХ.

Встановлено, що в процесі експлуатації середнє завантаження тракторних і комбайнових дизелів становить 45...65 %. На ХХ агрегату, де завантаження двигуна складає 12...20 %, витрачається 5...25 % часу. Від 3 до 15 % часу двигун працює на ХХ.

Покращити економічні і екологічні показники роботи багатоциліндрового дизеля на вказаних режимах можливо відключенням циліндрів і окремих робочих циклів. Цим напрямкам присвячені дослідження, які виконувались, як в Україні так і за кордоном, в період з другої половини 70_их років минулого століття до теперішнього часу. Автори цих робіт: Хоміч А.З., Сімсон А.Е., Діденко А.М., Коваль І.А., Лущицький Ю.В., Лінник А.В., Філіппов А.З., Гутаревич Ю.Ф., Редзюк А.М., Патрахальцев М.М., Еміль М.В., Зіняєв А.Б., Корнілов Г.С., Валєєв Д.Х., Пінський Ф.І., Жерновий А.С., Євстіфєєв Б.Ф., Соїн Ю.В., Кім Ф.Г., Зленко М.А., Березній В.В. та ін.

В даній роботі ставилось за мету дослідити робочий процес циклу, наступного після n-ої кількості відключених, дослідити процес згоряння, визначити граничнодопустимі кількості ефективних відключень робочих циклів, що визначає ступінчастість регулювання, нерівномірність ходу і крутного моменту двигуна, розробити основи теорії відповідної системи паливоподачі і її принципову схему.

У другому розділі розглянуто сутність методу регулювання потужності двигуна відключенням окремих робочих циклів, його переваги та недоліки в порівнянні з іншими методами, приведено теоретичні основи дизельного ДРЦ, визначені специфічні особливості системи регулювання потужності дизеля відключенням окремих робочих циклів, що впливають на токсичність та димність ВГ, а також сформульовані вимоги, що ставляться до дизельного ДРЦ.

У дизелів на малих навантаженнях і ХХ погіршується робочий процес, зменшуються механічний і індикаторний ККД.

Підвищити ефективність роботи багатоциліндрового дизеля на вказаних режимах дозволяє метод регулювання потужності відключенням окремих робочих циклів, вперше запропонований в 1966 році проф. Андрусенком П.І. і детально досліджений в НТУ (КАДІ) проф. Філіпповим А.З.

Сутність цього методу полягає в тому, що зміна навантаження здійснюється зменшенням (або збільшенням) кількості навантажувальних робочих циклів шляхом припинення подачі палива в циліндри двигуна.

Значну увагу в другому розділі приділено питанню вибору ступінчастості регулювання і програми відключення робочих циклів в дизельному ДРЦ.

В даній роботі розроблена програма відключення робочих циклів для чотирициліндрового дизеля з ступінчастістю (1/8)Ni, яка забезпечує пропуски подачі палива таким чином, що відключення циклів відбувається в різних циліндрах, забезпечуючи однаковий температурний режим і знос циліндрів дизеля. Вона складається з 8 підпрограм, кожна з яких має власний алгоритм відключень. Всі вісім алгоритмів однакові, але кожен наступний зміщений на один циліндр, що забезпечує перехід від алгоритму відключень робочих циклів підпрограми 1 до алгоритму відключень підпрограми 2 і так далі, аж до алгоритму підпрограми 8. При цьому, відбувається так зване "ковзання" відключених циклів по циліндрах двигуна.

В третьому розділі приведені уточнені математичні моделі робочого процесу та динаміки дизельного ДРЦ, а також результати їх дослідження на ПК.

Для визначення параметрів робочого циклу після одного, двох, трьох і чотирьох підряд пропущених циклів застосуємо розроблену проф. Філіпповим А.З. математичну модель, трансформувавши її до поставлених в даній роботі задач.

Як відомо, коефіцієнт залишкових газів після n-ого пропущеного циклу буде [Філіппов А.З.]:

, (1)

де - коефіцієнт залишкових газів робочого циклу, наступного після n-ої кількості послідовно відключених; n-1- коефіцієнт залишкових газів для циклу, на одиницю меншого за n-ий; - коефіцієнт, який враховує зміну кількості залишкових газів (як показали проведені дослідження, величина може змінюватись в межах 2,0...3,0; - кількість залишкових газів, які залишились в камері згоряння від попереднього робочого циклу, кмоль/кг; - кількість повітря в камері згоряння після першого пропущеного циклу, кмоль/кг; - кількість залишкових газів в об'ємі камери згоряння після робочого циклу, кмоль/кг.

При , також наближається до нуля, тобто до стану повної очистки камери згоряння від залишкових газів.

Коефіцієнт наповнення ДРЦ після першого пропущеного циклу буде

, (2)

де - коефіцієнт наповнення після першого пропущеного циклу; - коефіцієнт, що враховує підігрів заряду при впуску (T0 - температура оточуючого середовища, К, T - підігрів свіжого заряду, К); - тиск суміші повітря і залишкових газів в камері згоряння, МПа; - тиск в точці “a” робочого циклу, МПа; n - показник політропи розширення суміші залишкових газів і повітря в камері згоряння; доз - коефіцієнт дозарядки; - ступінь стиску; p0 - тиск навколишнього середовища, МПа.

Коефіцієнт надлишку повітря циклу, наступного після n-ої кількості пропущених [проф. Філіппов А.З.]

.(3)

Температура робочого тіла на початку процесу стиску для циклу, наступного після -ої кількості відключених циклів:

,(4)

де - температура суміші повітря і залишкових газів в камері згоряння, К.

Особлива увага була приділена процесу згоряння робочого циклу, наступного після n_ої кількості пропущених.

Поточні значення дійсного коефіцієнта молекулярної зміни горючої суміші в довільній точці процесу згоряння визначалися за формулою

,(5)

де L0 - теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива, кмоль/кг; m - показник характеру (інтенсивності) згоряння; z - тривалість процесу згоряння, град. п.к.в.; i - поточне значення кута п.к.в. (відраховується з моменту початку процесу згоряння), град. п.к.в.

При цьому коефіцієнт в процесі згоряння зростає.

Відоме диференціальне рівняння процесу згоряння, виражене через кути п.к.в. залежить від i і p.

,(6)

де dp/d - зміна тиску по куту п.к.в.; qz - загальна кількість теплоти, яка використовується на протязі всього процесу згоряння для збільшення внутрішньої енергії і здійснення роботи 1 кг робочого тіла; k = Cp/CV - показник адіабати; - питомий об'єм горючої суміші в довільній точці процесу згоряння , м3/кг.

Тому його зручніше представити у вигляді:

.(7)

В даній роботі рівняння (7) вирішено методом Рунге-Кутта другого порядку. Розрахунок робочого процесу дизельного ДРЦ і процесу згоряння виконано на ПК.

В табл. 1 приведені залежності параметрів і показники робочого циклу, наступного після n-ої кількості послідовно відключених циклів (де n = 1, 2, 3 та 4), а також без відключення. Для звичайного робочого циклу коефіцієнт надлишку повітря становив = 1,40.

Коефіцієнт надлишку повітря робочого циклу, наступного після одного відключеного, збільшився на 8,0 % (з 1,40 до 1,512), після двох, трьох і чотирьох послідовно відключених циклів - на 8,7 %. Тобто стабілізація робочого циклу по параметру встановлювалась після двох послідовно відключених циклів. Коефіцієнт залишкових газів для звичайного циклу 0 = 0,0296; для циклів, наступних після одного, двох, трьох і чотирьох послідовно відключених - відповідно І = 0,0021, ІІ = 1,3510-5, ІІІ = 5,4710-10 і ІV = 8,9710-19. Тобто після одного відключеного циклу циліндр майже повністю очистився від залишкових газів. Коефіцієнт наповнення циклу, наступного після одного відключеного циклу, зріс на 1,25 %, після двох - на 7,24 %, після трьох і чотирьох - стабілізувався і збільшився на 7,74 %. Визначались також індикаторні і ефективні показники відповідних робочих циклів (Pi, i, gi, Ni, Pe, м, e, Ne і ge).

При дослідженні процесу згоряння визначались поточні значення тиску рі, температури Tі, питомого об'єму vі, частки прорегувавшого палива x, швидкості згоряння w, відношення теплоємкостей kі та дійсного коефіцієнту молекулярної заміни і (тривалість згоряння z = 65 град. п.к.в.).

При роботі звичайного циклу (0 = 1,40, 0 = 0,0296, , z = 65 град. п.к.в.) значення максимального тиску склало pmax = 7,125 МПа при 10 град. п.к.в. після ВМТ.

Максимальна температура склала Tmax = 2088 К при 23 град. п.к.в. після ВМТ. Швидкість згоряння досягає свого максимуму w = 0,045 c-1 при m/z = 0,108, або при 3 град. п.к.в. після ВМТ чи 7 град. п.к.в. після початку видимого згоряння

Таблиця 1

Зміна основних параметрів робочого процесу дизельного ДРЦ в залежності від кількості послідовно відключених циклів перед робочим циклом

КПЦ	'			V	M1	M2	о		Ta	pc	Tc	pz	Tz
-	-	-	-	-	кмоль/кг	кмоль/кг	-	-	К	MПа	К	МПа	К
Значення параметрів повного навантажувального робочого циклу
0	-	1,40	0,0296	0,801	0,699	0,730	1,0453	1,0430	343	3,876	867	7,125	2088
Значення параметрів робочого циклу, наступного після n-ої кількості послідовно відключених
1	2,7	1,51	0,0021	0,811	0,754	0,786	1,0419	1,0424	314	3,869	831	7,128	2007
2	3,0	1,52	1,3510-5	0,859	0,759	0,791	1,0417	1,0422	313	3,869	829	7,127	2001
3	3,0	1,52	5,4710-10	0,863	0,759	0,791	1,0417	1,0422	313	3,869	829	7,127	2001
4	3,0	1,52	8,9710-19	0,863	0,759	0,791	1,0417	1,0422	313	3,869	829	7,127	2001
= 17, pо = 0,101 MПа, Tо = 293 K, T = 35 K, Tr = 850 K, pa = 0,092 МПа, n = 1800 хв-1, n1 =1,33, n2 =1,15, S/D = 1,1667, iVh = 6,33 л, l0 = 14,33 кг/кг, L0 = 0,499 кмоль/кг, Hu = 42437 кДж/кг.
КПЦ	pb	Tb	lіц	pi	pe	i	м	e	Ni	Ne	gi	ge
-	МПа	К	кДж	МПа	МПа	-	-	-	кВт	кВт	г/(кВтгод)	г/(кВт год)
Значення параметрів повного навантажувального робочого циклу
0	0,414	1293	1,491	0,942	0,702	0,462	0,745	0,344	89,5	66,6	184	247
Значення параметрів робочого циклу, наступного після n-ої кількості послідовно відключених
1	0,412	1235	1,487	0,940	0,700	0,491	0,744	0,365	89,2	66,4	173	232
2	0,412	1231	1,487	0,939	0,699	0,466	0,744	0,347	89,2	66,4	182	245
3	0,412	1230	1,487	0,939	0,699	0,464	0,744	0,345	89,2	66,4	183	246
4	0,412	1230	1,487	0,939	0,699	0,464	0,744	0,345	89,2	66,4	183	246
Va = 1,682 л, Vc = 0,099 л, Vh = 1,583 л. Цикл без подачі палива (ПЦ): Ta = 343 K, pa = 0,092 MПа, Tc = 876 K, pc = 4,013 МПа, pb = 0,107 MПа, Tb = 333 K.

При цьому 0,2629, тобто при даному куті п.к.в. прореагувало більше четвертини палива. Відношення теплоємкостей (kі) робочого тіла змінювалось з 1,350 на початку процесу згоряння до 1,332 - в кінці цього процесу. Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни (і) - від 1,001 до 1,044.

В наступному після одного відключеного циклу (І = 0,0021, І = 1,512 і ) коефіцієнт залишкових газів зменшився більше ніж в 14 разів, коефіцієнти надлишку повітря і наповнення відповідно зросли на 8,0 і 1,25 %. Максимальна температура згоряння при цьому зменшилась на 3,88 % і становила 2007 К, а максимальний тиск залишився практично незмінним (7,128 МПа). В робочому циклі, наступному після двох, трьох і чотирьох послідовно відключених циклів, максимальна температура зменшилась по відношенню до звичайного циклу на 4,17 % (2001 К) і на цьому рівні стабілізувалася. Тиск після двох і більше відключених циклів лишився на тому ж рівні.

Збільшення індикаторного і ефективного коефіцієнтів корисної дії при відключенні робочих циклів (відповідно на 6,28 і 6,10 %) зменшило питомі індикаторну та ефективну витрати палива циклу, наступного після одного відключеного, відповідно на 6,0 %, та 6,1 %.

Необхідно підкреслити, що при роботі дизеля з відключенням окремих робочих циклів “зминання” робочих циклів, наступних після відключених не виявлено.

З метою визначення коефіцієнтів нерівномірності ходу двигуна та індикаторного крутного моменту при різних швидкісних режимах і кількості відключених циклів була уточнена математична модель динаміки ДРЦ, викладена в дисертаційній роботі проф. Філіппова А.З.

Узагальнююче рівняння динаміки двигуна:

, (8)

де

d/dt - зміна кутової швидкості КВ двигуна по часу; R - радіус кривошипа, мм; ic - кількість циліндрів двигуна; Pг - сила надлишкового тиску газів в циліндрі, приведена до площі поршня, МПа; та - передаточні функції кривошипно-шатунного механізму; mj - маса деталей, що рухаються зворотно-поступально, кг; - кутова швидкість КВ, рад/с; k - постійний коефіцієнт; Fп - площа поршня, мм2; а і b - коефіцієнти для визначення тиску механічних втрат; Jдв - приведений момент інерції рухомих мас двигуна, кгм2; - коефіцієнт пропорційності моменту зовнішнього опору.

Замінюючи в рівнянні (8) dt = d/ остаточно отримуємо:

, (9)

де d/d - зміна кутової швидкості КВ двигуна по куту п.к.в.; - кут п.к.в., град. п.к.в.

Динамічний розрахунок двигуна з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів здійснюється за допомогою спеціально розробленої програми для персонального комп'ютера, в якій методом Рунге-Кутта інтегрується диференційне рівняння руху (9), яке зв'язує кутову швидкість КВ з індикаторним моментом, моментами від сил інерції та тертя і моментом опору.

На рис. 1 та рис. 2 приведені залежності нерівномірностей індикаторного крутного моменту і ходу (частоти обертання КВ) в залежності від режиму відключень циклів при роботі у всьому робочому діапазоні частот обертання КВ досліджуваного дизеля (n = 600...1800 хв-1).

Дослідження залежності нерівномірності ходу вала двигуна від частки відключених циклів і частоти обертання показали, що при збільшенні числа відключених циклів нерівномірність ходу збільшується, досягаючи найбільших значень при 3/8 і особливо 5/8 відключень Ni.

Суттєво на нерівномірність ходу двигуна впливає частота обертання, зменшення якої призводить до збільшення нерівномірності. Нерівномірність обертання КВ двигуна в значній мірі залежить від частки відключених циклів. Найбільша нерівномірність кутової швидкості КВ валу = 0,3874 має місце на режимі 5/8 відключень при n = 600 хв-1.

Нерівномірність крутного моменту двигуна н при роботі на режимі мінімального ХХ (n = 600 хв-1; 6/8 відключень) збільшується приблизно у 5,5 разів у порівнянні з номінальним режимом.

В четвертому розділі викладені задачі, програма, методика та результати експериментальних досліджень, мета яких - визначення економічних та екологічних показників дизельного ДРЦ, підтвердження теоретичних висновків, а також отримання фізичних констант для складання і уточнення розглянутих математичних моделей.

Об'єкт експериментальних досліджень - чотиритактний чотирициліндровий дизельний двигун (модель 4Ч12/14, модифікація СМД_14НГ) з водяним охолодженням і номінальною ефективною потужністю 61,1+3,7 кВт (83+5 к.c.) та номінальною частотою обертання nн = 1800 хв-1, який обладнувався як штатною системою паливоподачі, так і експериментальною.

У відповідності до поставлених задач була розроблена програма, яка передбачала проведення безмоторних і моторних досліджень, порівняння та аналіз результатів експериментальних досліджень, а також перевірку адекватності математичної моделі робочого процесу дизельного ДРЦ.

При безмоторних дослідженнях штатної системи паливоподачі знімались зовнішні і часткові регуляторні і швидкісні характеристики, характеристики умовних циклових подач палива в залежності від кількості відключених циклів в діапазоні частот обертання кулачкового валу ПНВТ 300...900 хв-1.

З метою проведення моторних досліджень на базі універсального гальмівного стенду СТУ-28-1000 було створено експериментальну установку, обладнану макетним зразком системи регулювання потужності дизельного ДРЦ. Відключення окремих робочих циклів здійснювалось в 4-му циліндрі дизеля, за допомогою електромагнітного клапана, встановленого в лінії високого тиску між ПНВТ і форсункою (див. рис. 3).

Управління запірним елементом клапана здійснювалося за допомогою оригінального ЕБУ відключенням окремих робочих циклів, загальний вигляд якого представлено на рис. 4, а схему його підключення - на рис. 5.

Дослідження економічних показників дизельного ДРЦ при різних циклових подачах палива і порівняння їх із відповідними показниками звичайного дизеля виконувалось в умовах навантажувальної характеристики (n = 1200 хв_1). Оцінка проводилась по двох параметрах: годинній (GТ) та питомій ефективній (gе) витратах палива. При цьому виявилось, що при відключенні робочих циклів суттєвою є величина циклової подачі палива.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що паливна апаратура повинна забезпечувати роботу дизельного ДРЦ залежно від режимів навантаження при двох значеннях циклової подачі палива: qц = qц ном., з коефіцієнтом надлишку повітря = ном. і qц = 0,5 ? qц ном. - з = еф 2,2.

Найкращі показники по економічності відповідають qц 0,5qц ном (при n = 1200 хв-1), але відключення лише подачі палива не приводить до значного зменшення витрати палива, яке може бути досягнуте за рахунок синхронного припинення процесів газообміну у відключених циклах.

З метою визначення коефіцієнтів для складання математичної моделі робочого процесу дизельного ДРЦ та перевірки її адекватності згідно з програмою досліджень проводилось індиціювання двигуна. На рис. 6 подані приклади індикаторних діаграми, отриманих шляхом індиціювання 4-го циліндра досліджуваного дизеля СМД-14НГ. Статистичні показники підраховувались на основі даних 15 циклів для кожного досліду. В процесі аналізу індикаторних діаграм (див. рис. 6) встановлено, що після відключення циклів “зминання” індикаторної діаграми (зменшення pz), незначне, дещо збільшується зі збільшенням кількості послідовно відключених циклів, і не перевищує для робочого циклу, наступного після чотирьох відключених - 5,74 %, а далі практично не змінюється.

Результати перевірки адекватності математичної моделі робочого процесу дизельного ДРЦ представлені на рис. 7. Зокрема, різниця в розрахункових і експериментальних значеннях максимальних тисків, оцінена по індикаторних діаграмах, не перевищує 3,19 %.

Відносна похибка вимірювання максимального тиску індикаторних діаграм для робочих циклів не перевищує 3,52 %, а для відключених циклів - 4,39 %, при ймовірності Р = 0,95 та критерії Стьюдента t = 2,14. Розходження в значеннях індикаторних ККД i і питомих індикаторних витрат палива gi, отриманих при теоретичних і експериментальних дослідженнях, становлять відповідно: для звичайного робочого циклу - 4,52 і 4,51 %; для циклу, наступного після одного відключеного - 2,19 і 2,10 %; після двох підряд відключених - 2,80 і 2,90 %; після трьох підряд відключених - 5,03 і 5,20 %; і для циклу, наступного після чотирьох підряд відключених - 7,71 і 8,25 %.

Для кількісної перевірки механічних втрат на різних швидкісних режимах були проведені стендові випробування, при яких відключення подачі палива супроводжувалось одночасним (синхронним) відключенням клапанів газорозподільного механізму.

При роботі дизеля на ХХ при відключенні (6/8)Nі економія палива склала від 45,5 до 21,7 %, залежно від частоти обертання КВ дизеля.

Токсичність дизеля визначалась по двох параметрах - концентрації оксидів азоту NOx у ВГ та димності ВГ у відсотках. При проведенні експериментальних досліджень оксидів азоту і димності ВГ дизельного ДРЦ знімались порівняльні токсичні характеристики та характеристики димності ВГ дизеля і дизельного ДРЦ у функції навантаження при n = 1200 хв-1, причому для дизельного ДРЦ при різних циклових подачах палива (І варіант - 108 мм3/цикл, ІІ варіант - 86 мм3/цикл, ІІІ варіант - 57 мм3/цикл, ІV варіант - 51 мм3/цикл).

Встановлено, що показники токсичності дизельного ДРЦ залежать від величини циклової подачі: при qц = qц ном. концентрація NOx зменшується приблизно в 3 рази, при одночасному покращенні димності і економічності. При qц = 0,5? qц ном. NOx в зоні середніх навантажень зменшується до 15 % при такій же димності, як і при штатній системі. Слід зауважити, що максимум викидів NOx практично співпадає з мінімумом питомої ефективної витрати палива. Тому в більшості випадків заходи, спрямовані на підвищення економічності дизелів, супроводжуються погіршенням їх токсичності, зокрема по компоненту NOx.

П'ятий розділ присвячений розробці системи автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля відключенням окремих робочих циклів, схема якої представлена на рис. 8. Дана система розроблена з участю автора цієї роботи і захищена патентом України.

Система складається, крім штатних складових: паливного бака 1, фільтрів грубої 2 і тонкої 3 очистки палива, паливного насосу низького тиску 4, паливопроводів низького тиску 5, паливного насосу високого тиску рядного типу (на схемі не позначений) з перепускним клапаном 6, паливопроводів високого тиску 7, форсунок закритого типу 8, дренажних паливопроводів 9 та всережимного відцентрового регулятора 10 з важелем керування частотою обертання 11, тягарцями 12, важелем 13, призмою коректора 14, регулювальним гвинтом 15, з перепускних електромагнітних клапанів 16, змонтованих в головці паливного насосу на кожній його секції, датчиків 17, 18, 19, 20 відповідно кутових імпульсів, положення першого циліндра, визначення циліндра, в якому відбуватиметься процес впорскування (пропуск впорскування), початку дії регулятора, ЕБУ відключенням окремих робочих циклів 21, екранованих електромереж 22.

Система автоматичного регулювання потужності дизеля функціонує наступним чином.

Швидкісний режим дизеля визначається (задається) важелем управління частотою обертання 11.

При повному навантаженні, яке буде визначатись положенням датчика 20, двигун працює без відключення робочих циклів.

При зменшенні навантаження, частота обертання вала збільшується, тягарці 12 відцентрованого регулятора розходяться і діють на важіль 13, переміщуючи його в сторону відриву гвинта 15 від призми коректора 14, при цьому в момент відриву в електронний блок 20 надійде сигнал про зменшення кількості робочих циклів, що призведе до зниження частоти обертання вала двигуна до рівня попереднього швидкісного режиму.

При збільшенні навантаження процес піде в протилежному напрямі.

Дана система регулювання потужності потребує вдосконалення у відношенні її поєднання з системою синхронного припинення процесів газообміну. Електронну систему для повнорозмірного дизельного ДРЦ доцільно створювати на базі акумуляторної системи паливоподачі та механізму газорозподілу з електромагнітним чи електрогідравлічним приводом клапанів.

ВИСНОВКИ

1. Одним із ефективних методів покращення економічних і екологічних показників багатоциліндрових дизелів на режимах часткових навантажень і холостому ході є метод регулювання потужності відключенням окремих робочих циклів з синхронним припиненням процесів газообміну.

2. Дослідження основних показників робочого процесу ДРЦ, виконані на уточненій і адаптованій до дизеля математичній моделі, реалізованій на ПК, показали, що коефіцієнт залишкових газів робочого циклу, наступного після одного відключеного (І = 0,0021), зменшився більше ніж в 14 разів, після двох, трьох і чотирьох послідовно відключених циклів відповідно склав ІІ = 1,3510-5, ІІІ = 5,4710-10 і ІV = 8,9710_19. Коефіцієнт надлишку повітря робочого циклу, наступного після одного відключеного, збільшився на 8,00 % (з 1,400 до 1,512), після двох, трьох і чотирьох послідовно відключених циклів - на 8,71 %, тобто, стабілізація цього параметра наступає після двох послідовно відключених циклів. Коефіцієнт наповнення робочого циклу, наступного після одного відключеного зріс на 1,25 %, після двох - на 7,00 %, після трьох і чотирьох - стабілізувався, збільшившись на 7,74 %. Максимальна температура згоряння робочого циклу (для повного навантажувального циклу вона становила 2088 К), наступного після одного відключеного зменшилась на 3,7 %, після двох, трьох і чотирьох послідовно відключених циклів - на 4,1 %.

Для дизельного ДРЦ при відключенні лише подачі палива найекономічнішим є робочий цикл, наступний після одного відключеного. Питома ефективна витрата палива останнього, у порівнянні з повним навантажувальним робочим циклом, зменшується приблизно на 6,1 %, завдяки збільшенню коефіцієнта надлишку повітря, яке позитивно впливає також на зменшення викидів твердих частинок, і коефіцієнта наповнення, а також зменшенню коефіцієнта залишкових газів. При цьому встановлено, що середній індикаторний тиск і максимальний тиск згоряння циклу практично не залежить від кількості послідовно відключених циклів, а зменшення максимальної температури позитивно впливає на зменшення кількості оксидів азоту у ВГ. Робочий цикл, наступний після двох і більше послідовно відключених, має кращу економічність, ніж повний навантажувальний, відповідно на 0,8 % та 0,4 %. Після трьох послідовно відключених циклів наступає стабілізація всіх основних показників робочого процесу.

3. Проведені на удосконаленій математичній моделі динаміки ДРЦ дослідження нерівномірності ходу 4 циліндрового рядного двигуна в залежності від частки відключених циклів і частоти обертання показали, що при збільшенні кількості відключених циклів нерівномірність ходу збільшується, досягаючи найбільших значень при 3/8 і особливо 5/8 відключень Ni. Суттєво на нерівномірність ходу двигуна впливає частота обертання, зменшення якої призводить до збільшення нерівномірності. Найбільша нерівномірність кутової швидкості колінчастого валу = 0,3874 має місце на режимі 5/8 відключень при n = 600 хв-1. Нерівномірність крутного моменту двигуна (н) при роботі на режимі мінімальної частоти обертання холостого ходу (n = 600 хв-1; 6/8 відключень) збільшується приблизно у 5,5 разів у порівнянні з нерівномірністю на номінальному режимі. При визначенні і н не враховувався момент інерції транспортного засобу.

4. Розроблено програму і методику експериментальних досліджень, програму відключення окремих робочих циклів, що забезпечує рівномірний температурний режим та знос циліндрів дизеля з і = 4 при ступінчастості регулювання потужності (1/8)Nі, а також систему автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля і виготовлено її макетний зразок. Дана система захищена патентом України і потребує вдосконалення у відношенні її поєднання з системою синхронного припинення процесів газообміну.

5. На розроблених безмоторній і моторній установках виконані експериментальні дослідження, результати яких підтвердили теоретичні.

Встановлено, що паливна апаратура повинна забезпечувати роботу дизельного ДРЦ залежно від режимів навантаження на двох значеннях циклової подачі палива: qц = qц ном., при коефіцієнті надлишку повітря = ном. і qц = 0,5 ? qц ном. - при = еф 2,2. За рахунок зменшення механічних втрат економічність двигуна на холостому ході покращилась у всьому діапазоні частот обертання, зокрема, при n = 600 хв-1 - на 45,5 %, а при n = 1800 хв-1 - до 21,7 %.

Показники токсичності дизельного ДРЦ залежать від величини циклової подачі: при qц = qц ном. концентрація NOx зменшується приблизно в 3 рази, при одночасному покращенні димності і економічності. При qц = 0,5? qц ном. NOx в зоні середніх навантажень зменшується до 15 % при такій же димності, як і при штатній системі.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Філіппов А., Бешун О., Krasowski E. Про можливість регулювання потужності багатоциліндрових дизельних двигунів методом відключення окремих робочих циклів // Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, Національний аграрний університет, Київ, Polska Akademia Nauk Oddzial w Lublinie. - Lublin. - 2001, Т. 1. - С. 33-37.

(Здобувачем запропоновані вимоги до елементів системи паливоподачі дизельного ДРЦ).

2. Філіппов А.З., Бешун О.А., Атаманенко М.Є. Деякі результати безмоторних випробувань макету системи паливоподачі дизеля з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів // Науковий вісник Нац. аграрн. ун-ту. - Київ. - 2003. - Вип. 60. - С. 330-334.

(Здобувачем визначені швидкісні та регуляторні характеристики паливного насосу ЛСТН-49010Б, а також характеристики умовних циклових подач (для дизельного ДРЦ)).

3. Філіппов А.З., Хандрос М.Я., Бешун О.А., Войтюк С.Д. Математична модель робочого процесу двигуна з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів (ДРЦ) // Зб. наук. праць Нац. аграрн. ун-ту “Механізація сільськогосподарського виробництва”. - К.: НАУ. - 2003. - Том XIV. - С. 49-55.

(Здобувачем розроблено алгоритм відключення окремих робочих циклів для чотирициліндрового дизельного ДРЦ зі ступінчастістю регулювання потужності (1/8) Ni).

4. Пат. 53398 А Україна, 7 F 02 D 17/02, F 02 M 63/02. Система автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля / А.З. Філіппов, О.А. Бешун, М.Є. Атаманенко (Україна). - № 2002053995. Заявл. 16.05.2002; Опубл. 15.01.2003, Бюл. №1. - 2 с.

(Здобувачем запропонована схема системи автоматичного регулювання потужності багатоциліндрового дизеля).

5. Бешун О.А. Експериментальна моторна установка для дослідження робочого процесу дизеля з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів (ДРЦ) // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2004. - Вип. 7. - С. 139-144.

6. Філіппов А.З., Бешун О.А. Деякі результати експериментальних моторних досліджень паливної економічності дизельного двигуна з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів (ДРЦ) // Науковий вісник Нац. аграрн. ун-ту. - Київ. - 2004. - Вип. 73 (частина 1). - С. 309-318.

(Здобувачем визначені індикаторні показники дизеля при відключенні окремих робочих циклів).

7. Філіппов А.З., Бешун О.А. Результати експериментальних моторних досліджень токсичності та димності дизеля з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів (ДРЦ) // Науковий вісник Нац. аграрн. ун-ту. - Київ. - 2004. - Вип. 73 (частина 2). - С. 264-269.

(Здобувачем виконані експериментальні дослідження і побудовані характеристики димності та токсичності відпрацьованих газів).

8. Філіппов А.З., Бешун О.А., Топчій С.І. Математична модель динаміки багатоциліндрового дизельного двигуна з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів (ДРЦ) // Науковий вісник Нац. аграрн. ун-ту. - Київ. - 2005. - Вип. 80. - С. 317-325.

(Здобувачем відкореговано алгоритм відключення окремих робочих циклів).

9. Anatoliy Filippov, Aleksey Beshun, Yuriy Gerasimchuk, Olga Gluhovska, Ludmila Evchenko. Динамика дизельного ДРЦ (двигателя с регулированием мощности отключением отдельных рабочих циклов) // MOTROL: Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa. - Lublin. - 2005, Т. 7. - С. 83-91.

(Здобувачем на ПК виконані розрахунки нерівномірностей крутного моменту і кутової швидкості двигуна в залежності від частоти обертання і кількості відключених циклів згідно алгоритму).

АНОТАЦІЇ

дизель двигун цикл циліндр

Бешун О.А. Вплив регулювання потужності дизеля відключенням окремих робочих циклів на його економічні, екологічні та динамічні показники. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. Спеціальність 05.05.03 - теплові двигуни. - Національний транспортний університет. - Київ, 2006.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню економічних, екологічних і динамічних показників роботи багатоциліндрового дизеля, регулювання потужності якого здійснюється шляхом відключення окремих робочих циклів.

Удосконалені математичні моделі робочого процесу і динаміки дизеля з регулюванням потужності відключенням окремих робочих циклів, що дало змогу визначити його економічні і динамічні показники. Розроблений і досліджений алгоритм переміщення робочих циклів по циліндрах двигуна. Значну увагу приділено дослідженню процесу згоряння та визначенню основних термодинамічних параметрів циклу, наступного після одного, двох, трьох та чотирьох підряд відключених. Теоретичні дослідження виконані на математичних моделях з використанням ПК. Для безмоторних і моторних стендових випробувань розроблені оригінальні методики. В результаті експериментальних досліджень встановлено, що годинна витрата палива на холостому ході зменшується на 21,7...45,5 %, залежно від частоти обертання. Величина циклової подачі палива значно впливає на екологічні показники. Концентрація NOx в зоні середніх навантажень зменшується на 15 %.

Ключові слова: дизель, витрата палива, екологічні показники, динамічні показники, регулювання потужності, відключення окремих робочих циклів, холостий хід, математична модель.

Бешун А.А. Влияние регулирования мощности дизеля отключением отдельных рабочих циклов на его экономические, экологические и динамические показатели. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Специальность 05.05.03 - тепловые двигатели. - Национальный транспортный университет. - Киев, 2006.

Применение метода отключения отдельных рабочих циклов на дизелях глубоко не исследовалось. Это вызвало необходимость проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований влияния регулирования мощности многоцилиндрового дизеля отключением отдельных рабочих циклов на его экономические, экологические и динамические показатели. Именно этим вопросом и посвящается данная работа.

Объект экспериментальных исследований - 4 цилиндровый дизель, регулирование мощности которого осуществляется путем отключения отдельных рабочих циклов.

Цель работы - улучшение топливной экономичности и снижение вредных выбросов автотракторных многоцилиндровых дизелей на режимах холостого хода и частичных нагрузок путем регулирования их мощности отключением отдельных рабочих циклов.

Научная новизна состоит в следующем: впервые на основе уточненной математической модели рабочего процесса дизельного ДРЦ (двигателя с регулированием мощности отключением отдельных рабочих циклов) определены параметры рабочего цикла, следующего после n-ого количества подряд отключенных; установлено, что для получения наименьшей токсичности отработавших газов цикловая подача рабочего цикла должна быть qц = qц ном., а для максимальной экономичности qц = 0,5 ? qц ном; предложена оригинальная программа отключения отдельных рабочих циклов для многоцилиндрового двигателя со ступенчатостью регулирования (1/8)Nі и перемещением циклов по цилиндрам, что обеспечивает их равномерный износ; впервые на основе уточненной математической модели динамики определены неравномерность хода и индикаторного крутящего момента дизельного 4 цилиндрового ДРЦ.

Практическое значение выполненной работы заключается в возможности применения и использования разработанных математических моделей рабочего процесса и динамики дизельного ДРЦ с произвольным числом цилиндров и ступенчатостью регулирования, разработанной для ПК алгоритма отключения рабочих циклов и их перемещения по цилиндрам двигателя. На основе указанных моделей исследованы параметры рабочего цикла, следующего после одного, двух, трёх и четырёх последовательно отключенных циклов, а также определены динамические показатели дизельного ДРЦ.

Практическое значение имеют также программа, методика и результаты экспериментальных исследований, а именно: энергетические, экономические и экологические показатели дизельного двигателя при регулировании его мощности отключением отдельных рабочих циклов. Применение данного метода регулирования на многоцилиндровых дизелях позволяет улучшить их топливную экономичность на режимах частичных нагрузок и особенно на холостом ходу с одновременным улучшением экологических показателей.

Выполнен критический анализ существующих методов улучшения экономичности и снижения токсичности отработавших газов многоцилиндровых дизелей при работе на режимах холостого хода и частичных нагрузок. Рассмотрены теоретические основы дизельного ДРЦ. Приведены уточнённые математические модели рабочего процесса и динамики дизельного ДРЦ. Разработана методика и представлены результаты экспериментальных исследований. Приведена, разработанная с участием автора данной работы, система регулирования мощности многоцилиндрового дизеля отключением отдельных рабочих циклов, которая защищена патентом Украины.

По результатам проведенных исследований можно сделать выводы - одним из эффективных методов улучшения экономических и экологических показателей при работе многоцилиндрового дизеля на режимах холостого хода и частичных нагрузок есть метод регулирования мощности отключением отдельных рабочих циклов. Экспериментальными исследованиями, которые подтвердили теоретические, установлено, что применение системы регулирования мощности многоцилиндрового дизеля отключением отдельных рабочих циклов посредством прекращения подачи топлива с синхронным прекращением процессов газообмена при работе на холостом ходу уменьшает расход топлива в зависимости от частоты вращения - на 21,7...45,5 %.

Ключевые слова: дизель, расход топлива, экологические показатели, динамические показатели, регулирование мощности, отключение отдельных рабочих циклов, холостой ход, математическая модель.

Beshun O.A. Influence of diesel engine power capacity control by means of separate working cycles switching-off on economical, ecological and dynamic parameters. - Manuscript.

The thesis is written for the degree of Cand. Tech. Sci. The speciality 05.05.03 - heat engines. - National Transport University. - Kyiv, 2006.

The thesis is devoted to investigation of economical, ecological and dynamic parameters of diesel multicylinder engine, in which power capacity is controlled by means of separate working cycles switching-off.

The mathematical models of working process and dynamics of such diesel engine where improved. It enabled to determine its economical and dynamic parameters. The algorithm of working cycles displacement at cylinders of the engine were developed and investigated. The process of combustion was investigated and the basic thermodynamics parameters of a working process cycle which follow after one, two, three and four successively missed cycles where determined too. Theoretical researches where performed on personal computer. Original technique for engineless and motor bench tests was developed. As a result of experimental bench research has been carried out on diesel engine with original fuel supply system. The research results indicate the following: the fuel economy of engine has improved by 21,7...45,5 % at idle. The cyclic fuel feeding affects on ecological parameters considerably. The exhaust emissions NOx have been reduced to 15 % in the area of the middle loading.

Key words: diesel engine, fuel economy, ecological and dynamic parameters, exhaust emissions, power capacity control, separate working cycles switching-off, mathematical model.

Размещено на Allbest.ru