Приспособленность автомобилей с дизельными двигателями к низкотемпературным условиям эксплуатации по расходу топлива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат технических наук Белов, Алексей Геннадиевич

• Белов, Алексей Геннадиевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белов, Алексей Геннадиевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Особенности эксплуатации автомобиля в низкотемпературных 8 условиях

1.2. Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобилей

1.3. Влияние низких температур окружающего воздуха на топливную 23 экономичность автомобилей

1.4. Влияние температуры окружающего воздуха на температурный режим 25 подкапотного пространства

1.5. Влияние теплового режима на качественные показатели работы 29 двигателя

1.6. Влияние температуры всасываемого воздуха и подаваемого топлива на 34 качественные показатели работы двигателя

1.7. Влияние условий эксплуатации на изменение качества автомобилей

1.8. Оценка приспособленности автомобилей к низкотемпературным 45 условиям эксплуатации по расходу топлива

1.9. Задачи исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Общая методика исследования

2.2. Определение характерного скоростного режима движения автомобиля 50 в городских условиях эксплуатации

2.3. Разработка математической модели изменения температуры топлива на 53 входе в двигатель

2.4. Установление влияния факторов условий эксплуатации на расход 54 топлива дизельного двигателя

2.5. Оценка приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям эксплуатации по расходу топлива

2.6. Суровость низкотемпературных условий эксплуатации

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Методика проведения эксплуатационных испытаний

3.2. Методика проведения стендовых испытаний двигателя на топливную 69 экономичность

3.3. Перерасчёт режима движения автомобиля к параметрам работы 72 двигателя на стенде

3.4. Описание экспериментального оборудования

3.5. Основные требования к проведению стендовых испытаний

3.6. Порядок проведения стендовых испытаний 91 * 3.7. Отсев грубых погрешностей из результатов эксперимента

3.8. Точность и погрешность измерений при проведении стендовых испытаний

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Влияние низкотемпературных условий эксплуатации на температуру 99 топлива на входе в двигатель

4.2. Проверка адекватности математических моделей изменения 101 температуры топлива на входе в двигатель

4.3. Влияние температуры воздуха на входе в двигатель на изменение w величины расхода топлива

4.4. Проверка адекватности математической модели влияния температуры 105 воздуха на входе в двигатель на изменение расхода топлива

4.5. Влияние температуры окружающего воздуха на коэффициент 108 приспособленности

ГЛАВА 5. ПУТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1. Основные направления использования результатов исследования

5.2. Методика дифференцированного корректирования линейных норм 111 расхода топлива

5.2.1. Определение дифференцированного коэффициента, 111 корректирующего величину лийейной нормы расхода топлива

5.2.2. Расчёт нормируемого значения расхода топлива автомобилей 113 эксплуатирующихся в отрицательном диапазоне температур окружающего воздуха с учетом корректирующего дифференцированного коэффициента

5.2.3. Расчёт платы за выбросы вредных веществ с отработавшими газами 114 автомобилей

5.3. Экономическая и экологическая эффективности 118 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 121 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 123 ПРИЛОЖЕНИЯ •

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Приспособленность автомобилей с дизельными двигателями к низкотемпературным условиям эксплуатации по расходу топлива»

В условиях перехода к рыночной экономике и значительного увеличения цен на энергоресурсы, особую актуальность приобретает проблема снижения затрат на эксплуатацию автомобильного транспорта, значительную часть которого составляют автомобили с дизельными двигателями.

Более 80% территории России занимает зона холодного климата с продолжительным зимним периодом, сопровождающимся низкими температурами воздуха, при которых отмечается значительное изменение расхода топлива.

Однако это изменение применительно к автомобилям с дизельными двигателями изучено недостаточно.

Так же не в полной мере учитывается различный уровень приспособленности автомобилей к низкотемпературным условиям по расходу топлива, что препятствует объективному нормированию и ведёт к снижению эффективности автомобильного транспорта в суровых условиях эксплуатации. Всё это обусловливает проблему, решение которой на научной основе требует установления соответствующих закономерностей.

Таким образом, исследование, направленное на установление закономерностей влияния низкотемпературных условий эксплуатации на расход топлива автомобилей с дизельными двигателями является актуальной научной задачей.

Цель исследования состоит в повышении эффективности эксплуатации автомобилей на основе выявления и использования закономерностей влияния отрицательных температур окружающего воздуха на расход топлива автомобилей с дизельными двигателями.

Объектом исследования является процесс изменения расхода топлива автомобилей с дизельными двигателями при отрицательных температурах окружающего воздуха, а предметом исследования — данный процесс применительно к автомобилю ЗиЛ-5301 с двигателем Д-245.12.

На защиту выносятся:

- закономерность изменения температуры топлива на входе в двигатель от температуры окружающего воздуха и скорости движения автомобиля;

- закономерность изменения расхода топлива от температуры воздуха и топлива на входе в дизельный двигатель при различных нагрузочных и скоростных режимах работы;

- закономерность изменения коэффициента приспособленности автомобиля при отрицательных температурах окружающего воздуха;

- численные значения параметров математических моделей, описывающие полученные закономерности;

- рациональные интервалы суровости низкотемпературных условий эксплуатации;

- Методика дифференцированного корректирования линейных норм расхода топлива при эксплуатации дизельных автомобилей в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация автомобильного транспорта», Белов, Алексей Геннадиевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Решена научно-практическая задача повышения эффективности автомобилей с дизельными двигателями в зимних условиях эксплуатации на основе выявления и использования закономерностей изменения их приспособленности к данным условиям путём объективного корректирования линейных норм расхода топлива.

2. Установлена закономерность изменения температуры топлива на входе в двигатель при эксплуатации автомобиля в низкотемпературных условиях на различных скоростных режимах движения. Доказано, что данная закономерность описывается линейной математической моделью приспособленности.

3. Установлена закономерность влияния температуры воздуха и топлива на входе в дизельный двигатель при различных нагрузочных и скоростных режимах работы на расход топлива, описываемая многофакторной математической моделью приспособленности.

4. Установлена закономерность изменения коэффициента приспособленности автомобиля ЗиЛ-5301 с двигателем Д-245.12 к отрицательным температурам окружающего воздуха, описываемая квадратичной моделью приспособленности.

5. В результате экспериментальных исследований доказана адекватность полученных математических моделей и определены численные значения параметров входящих в эти модели. Параметр чувствительности к изменению температуры окружающего воздуха по температуре топлива на входе в двигатель при эксплуатации автомобиля равен 0,93, а к изменению скорости движения 0,17 °С/(км/ч). Параметры чувствительности к изменению температуры воздуха и топлива на входе в двигатель по расходу топлива соответственно равны 5,32-Ю"4 кг/(ч • °С2) и 9,01-Ю"3 кг/(ч • °С).

6. В результате экспериментальных исследований определены рациональные интервалы суровости низкотемпературных условий эксплуатации. Средняя суровость умеренного, умеренно-сурового, сурового и очень сурового интервалов составляет соответственно 3,1 Я; 7,4 R; 9,6 R; 11,3 R.

7. Разработана Методика дифференцированного корректирования линейных норм расхода топлива автомобилей с дизельными двигателями в зимних условиях, учитывающая интервалы суровости низкотемпературных услолвий эксплуатации. Экономический эффект от внедрения результатов исследования для автомобиля ЗиЛ-5301 составляет в условиях представительного пункта умеренно-холодного климатического района (г. Тюмень) - 1502 руб. на один автомобиль в течение зимнего периода, а в условиях представительного пункта очень холодного климатического района (г. Якутск) - 3030 руб. на один автомобиль в течение зимнего периода (в ценах октября 2004 года).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Белов, Алексей Геннадиевич, 2004 год

1. Абросимов В.П. Новые двигатели реальная основа кардинального снижения удельного расхода топлива // Автомобильная промышленность. -2003.-№ 5.-С. 18-21.

2. Автомобили ЗиЛ-5301 и его модификации. Руководство по эксплуатации, ремонту и техническому обслуживанию. — М.: Атласы автомобилей, 2002. -272 с.

3. Автомобильный справочник. Перевод с англ. Первое русское издание. — М.: За рулём, 1999. 896 с.

4. Андрианов Ю.В. Методы исследования и оценки условий эксплуатации автомобилей//Труды МАДИ. -М., 1977.-Вып. 135.

5. Анисимов И.А. Приспособленность автомобилей с дизельными двигателями к низкотемпературным условиям эксплуатации по токсичности отработавших газов: Дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2003.- 195 с.

6. Антипин В.П., Шевцов А.А. Характер влияния мощности двигателя на расход топлива в неустановившемся режиме // Двигателестроение. 1986.- № 10. С.45-46.

7. Антонец Д.А. Исследование работы дизельного двигателя с непосредственным впрыском при эксплуатации в условиях низких температур окружающего воздуха: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Иркутск, ИСХИ, 1973. 25 с.

8. Арбузов В. Автомобиль ЗиЛ-5301 "Бычок" // За рулём. 1998. - № 7.

9. Артамонов М.Д., Иларионов В.А., Морин М.М. Теория автомобиля и автомобильного двигателя. М.: Машиностроение, 1968. - 180 с.

10. Багиров Д.Д. и др. Об едином государственном стандарте на методы стендовых испытаний поршневых ДВС // Двигателестроение. 1986. -№ 11. - С.50-51.

11. Беломестнов М.А. Повышение топливной экономичности автомобилей с V-образными карбюраторными двигателями в условияхсельскохозяйственных перевозок восточной Сибири при низких температурах: Дис. . канд. техн. наук. Иркутск, 1984. — 143 с.

12. Беляев В.М., Высоцкий М.С., Гилесес JI.X. и др. Автомобили: Испытания. -М.: Высшая школа, 1991.- 183 с.

13. Бережнов Н.Г. Зимняя эксплуатация машинно-тракторного парка.; курс лекций. Барнаул: СКМП МСС статупр, 1972. - 151 с.

14. Бордуков В.Т. и др. Проблемы сопоставимости параметров при сравнительной оценке отечественных и зарубежных дизелей // Двигателестроение. 1988. - № 7. - С.37-44.

15. Борисов М. Обеспечить экономное расходование топлива и смазочных материалов // Автомобильный транспорт. 1977. - № 9. - С.29-30.

16. Бородич A.M. и др. Резерв экономии топлива // Автомобильный транспорт. 1979. -№ 12. - С.33-34.

17. Бородич A.M. Низкие температуры и топливная экономичность автомобиля // Автомобильная промышленность. 1988. - № 10. - С.21-22.

18. Бутков П.П., Прокудин И.Н. Экономия топлив и смазочных материаловпри эксплуатации автомобилей. М.: Транспорт, 1976. - 133 с.

19. Бындикова Ю.А. Оценка приспособленности автомобилей к суровым условиям эксплуатации: Материалы научно-практического семинара / Транспортный комплекс 2002. - Тюмень, ТюмГНГУ, 2002. - С.70-72.

20. Васильев В.П. Новые рубежи ЗИЛа // Автомобильная промышленность. — 1996.12.-С.З-5.

21. Вахошин Л.И. Тракторный дизель на грузовом автомобиле // Автомобильная промышленность. — 1995. № 2. - С. 19-21.

22. Великанов Д.П. Возможность экономить нефтяные виды топлива // Автомобильный транспорт. 1980. - № 7. - С. 19-21.

23. Великанов Д.П. и др. Автомобильные транспортные средства. М.: Транспорт, 1977.— 321 с.

24. Великанов Д.П., Лёвин А. Требования к конструктивным особенностям и типажу автомобилей южного и горного исполнения // Автомобильный транспорт. 1977. - № 9". - С.23-26.

25. Великанов Д.П. Эксплуатационные качества автомобилей. М.: Автотрансиздат, 1962. - 400 с.

26. Великанов Д.П. Эффективность автомобиля. М.: Транспорт, 1969. -240 с.

27. Взоров Б.А. Тракторные дизели. Справочник . М.: Машиностроение, 1981.-535 с.

28. Власов П.А., Зимняков В.М. Повышение надёжности насосов НД-22/6Б4 за счёт стабилизации температуры топлива // Двигателестроение. 1986. — № 10. - С.56-57.

29. Говорущенко Н.Я. Автомобильное топливо. Как его экономить. — Харьков: В ища школа, 1979. — 144 с.

30. Голубков Л.Н., Высоцкий В.И. Сравнительная стоимостная оценка топливной экономичности и выбросов токсичных составляющих отработавших газов автрмобильных дизелей: Сб. науч. тр. /Московский автомобильно-дорожный ин-т. — М., 1988. С.111-118.

31. Горлатов В.Е., Манохин В.И. Пуск двигателя при низких наружных температурах // Автомобильная промышленность. 1996. - № 10. - С. 18-21.

32. ГОСТ Р 41.84-99 Единообразные предложения, касающиеся официального утверждения дорожных транспортных средств, оборудованных двигателем внутреннего сгорания, в отношении измерения потребления топлива. М.: Изд-во стандартов, 2001.

33. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. М.: Изд-во стандартов,Л991.

34. ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Изд-во стандартов, 1986.

35. ГОСТ 18509-88 Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовыхтиспытаний. М.: Изд-во стандартов, 1988.

36. ГОСТ 20306-90 Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 1991.

37. ГОСТ 21964-76 Внешние воздействующие факторы. Номенклатура ихарактеристики. — М.: Изд-во стандартов, 1995.

38. ГОСТ 22576-90 Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 1991.

39. ГОСТ 24026-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1991.

40. ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1992.

41. ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования. — Минск.: Изд-во стандартов, 2000.

42. ГОСТ 8.207-76 Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений.

43. Гутаревич Ю., Климпуш О. и др. Влияние неисправности систем двигателя на его токсичность и экономичность // Автомобильный транспорт. 1981. - № 4. - С.50-51.

44. Двигатели внутреннего сгорания: Сб. науч. тр. / Поршневые и газотурбинные двигатели. Всесоюзный институт научной и технической информации / Отв. ред. А.А. Попов. М.: ВИНИТИ, 1981. - № 36. - 26 с.

45. Девянин С.Н., Марков В.А. Топливо утяжелённого состава и пуск дизеля // Автомобильная промышленность. 2003. - № 5. - С. 10-12.

46. Дедюкин В.В. Влияние низких температур воздуха на тепловое состояние агрегатов и расход топлива автомобилем ЗИЛ — 130 // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири: Сб. науч. тр. — Тюмень: ТюмИИ, 1991. С.222-227.

47. Дедюкин В.В. Влияние скорости движения и полезной нагрузки на расход топлива автомобилей с карбюраторным и дизельным двигателями // Региональные проблемы эксплуатации автомобильного транспорта: Межвуз. сб. науч. тр. Тюмень: ТюмИИ, 1995. - С. 16-20.

48. Дедюкин В.В., Маняшйн А.В. Влияние полезной нагрузки и низких температур воздуха на коэффициент сопротивления качению шин // Проблемы эксплуатации машин в суровых услоиях Сибири: Сб. науч. тр.

49. Тюмень: ТюмИИ, 1991. С.98-102.

50. Дизельные двигатели в условиях низких температур: Сб. науч. тр. / Отв. ред. А.Ф. Найдыш. Иркутск.: ИСХИ, 1979. - 188 с.

51. Евграфов А.Н. Боковой ветер и расход топлива автопоездом // Автомобильная промышленность. 1995. — № 1. — С.14.

52. Евтин П.В. Сбережение топлива при эксплуатации автомобилей в температурных условиях Севера и Сибири: Дис. . канд. техн. наук. -Тюмень, 2000. 114 с. '

53. Захаров Д.А. Влияние зимних условий эксплуатации автомобилей на топливную экономичность двигателей: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Тюмень, 2000. 17 с.

54. Захаров Д.А. Влияние ?имних условий эксплуатации автомобилей на топливную экономичность двигателей: Дис. . канд. техн. наук. Тюмень, 2000. - 123 с.

55. Захаров Н.С., Абакумов Г.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог.; курс лекций. Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. - 84 с.

56. Захаров Н.С., Аникеев В.В. Модель формирования ресурса автомобильных двигателей с учётом сезонной вариации интенсивности и условий эксплуатации: Материалы научно-практического семинара / Транспортный комплекс 2002. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. - С.90-95.

57. Захаров Н.С. Влияние сезонных условий на процессы изменения качества автомобилей: Дис. д-р. техн. наук. Тюмень, 2000. - 594 с.

58. Захаров Н.С. Влияние сезонных условий на процессы изменения качества автомобилей. Тюмень, 2000. - 40 с.

59. Захаров Н.С, Влияние условий эксплуатации на долговечность автомобильных шин. Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. - 139 с.

60. Захаров Н.С. Моделирование процессов изменения качества автомобилей. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - 127 с.

61. Зидшляг Г.И., Беседин В.Н., Ромашенкова Т.В. Исследование влияния температуры подогрева тяжёлых топлив на рабочие параметры дизеля // Двигателестроение. 1989. - № 11. — С.33-34.

62. Иванов В.Н., Ерохов В.И. Экономия топлива на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1984. - 302 с.

63. Иванов В.Н. Экология и автомобилизация. Киев.: Буд1вельнии, 1983. -88 с.

64. Избранные труды. Эффективность автомобильных транспортных средств и транспортной энергетики / Великанов Д.П. М.: Наука, 1989. - 199 с.

65. Исаков И. Управление тепловым состоянием автомобиля резерв повышения эффективности работы // Автомобильный транспорт. - 1977. -№ 12. - С.39-41.

66. Камфер Г.М. Процессы тепломассообмена и испарения при смесеобразовании в дизелях. М.: Высшая школа, 1974. - 144 с.

67. Капунников С., Сачков М. Судьбы трудных подростков // За рулём. -2003. -№ 7. С.78-80.

68. Капустин А. Влияние аэродинамики автопоезда на расход топлива // Автомобильный транспорт. 1980. - № 2. - С.30-31.

69. Карнаухов В.Н. Сбережение топливно-энергетических ресурсов при использовании автомобильного транспорта зимой. — М.: Недра, 1998. — 180 с.

70. Карнаухов В.Н. Сбережение топливно-энергетических ресурсов при эксплуатации автомобильного транспорта в низкотемпературных условиях: Дис. д-р. техн. наук. Тюмень, 2000. - 260 с.

71. Кнороз В.И., Лурье М.И. и др. Влияние сопротивления качению шин нарасход топлива автомобилем // Автомобильная промышленность. 1968. — № 3.-С. 11-14.

72. Коваль И.А., Быков В.И. Совершенствование рабочих процессов дизелей типа СМД для высокопроизводительных тракторов и комбайнов // Двигателестроение. 1986. - № 1. - С.3-7.

73. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Для улучшения топливно-скоростных показателей легкового автомобиля // Автомобильная промышленность. 1987. - № 1. — С. 11—12.

74. Копотилов В.И. Автомобили: Теоретические основы. Тюмень:75