Совершенствование динамических качеств транспортного дизеля корректированием его скоростной характеристики добавкой сжиженного нефтяного газа к топливу тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат технических наук Дехивала Лиянаге Анджана Прияндака

• Дехивала Лиянаге Анджана Прияндака
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дехивала Лиянаге Анджана Прияндака

Список принятых обозначений и сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ работ, посвящённых исследованию и совершенствованию динамических качеств дизелей.

1.1. Показатели технического уровня транспортного двигателя.

1.2. Анализ количественных показателей технического уровня дизелей.

1.3. Повышение приёмистости современных дизелей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ и постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА 2. Основные теоретические положения.

2.1. Разработка показателей динамических качеств двигателей внутреннего сгорания.

2.2. Разработка метода корректирования характеристик дизеля в области пониженных частот вращения.

2.3. Математическая модель режимов разгона дизеля с потребителем.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. Стенды, приборы и методики исследования.

3.1. Стенды и приборы для исследований.

3.2. Методики исследования.

3.3. Оценка погрешностей измерений.

3.4. Определение достоверной характеристики разгона.

3.5. Методика определения моментов инерции двигателя и установки.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. Результаты исследований и их анализ.

4.1. Анализ характеристик и их аппроксимация полиномиальными зависимостями

4.2. Результаты моделирования разгонов двигателя при разных регулировках, разных ВСХ.

4.3. Анализ возможности оценки динамических свойств дизеля предложенными показателями.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование динамических качеств транспортного дизеля корректированием его скоростной характеристики добавкой сжиженного нефтяного газа к топливу»

Дизель в составе силовой установки автотранспортного средства (АТС) давно и прочно завоевал ведущее место, благодаря прежде всего своей высокой топливной экономичности и пониженной токсичности выбросов. Возможность форсирования дизеля путём турбонаддува создала условия для применения дизелей в АТС с особо высокими потребными мощностями (специальные машины оборонного назначения и проч.). В сочетании со средствами снижения токсичности и дымности выбросов дизель удовлетворяет самым высоким современным экологическим требованиям. Перспективы применения дизелей как на автомобилях легковых, так и на грузовых, автопоездах и проч. возрастают, благодаря возможности использования различных альтернативных топлив. Последние не только решают проблему расширения ресурсов дизельных топлив, но и проблемы с токсичностью и дымностью, а также позволяют форсировать дизель, регулировать его рабочий процесс в нужном направлении (метод «физико -химического» регулирования).

Динамические качества современных дизелей должны удовлетворять растущим требованиям, предъявляемым к транспортным, автомобильным ДВС. Поэтому в настоящее время разрабатываются различные методы и средства улучшения не только статических характеристик дизелей, что было характерно для 70-х - 80-х годов, но и динамических. Многие показатели качества дизелей могут быть улучшены корректированием внешней скоростной характеристики. Основное внимание здесь уделяется корректированию ВСХ в области частот вращения от пном до пм. В паспортных данных на дизели транспортного назначения редко можно найти информацию о протекании или совершенствовании протекания ВСХ на пониженных скоростных режимах. В то же время, широко ведутся разработки методов и средств повышения эффективности пуска и разгона дизеля, особенно в условиях пониженных температур и давлений окружающей среды.

Основные показатели динамического качества ДВС как правило отражают лишь какое — то частное свойство двигателя. Поэтому для более полной характеристики двигателя приходится пользоваться множеством таких показателей. Основное динамическое качество автомобильного ДВС - способность быстро разгоняться - определяется либо экспериментально, либо путём математического моделирования процесса разгона.

В работе предлагаются показатели качества дизеля, отражающие протекание его ВСХ или корректорной характеристики. Предложены метод и средства корректирования характеристик дизеля в области минимальных частот вращения и ниже минимальных, вплоть до пусковых частот. Исследованы показатели интенсивности разгона - показатели приёмистости при применении предложенных средств. Разгоны установки с дизелем исследованы на математических моделях разгона дизеля типа 8413/14.

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Дехивала Лиянаге Анджана Прияндака

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненной работы может быть сделано следующее заключение.

1. Разработан метод повышения динамических качеств транспортного дизеля типа 8413/14 путём воздействия на протекание его рабочего процесса изменением физико - химических свойств топлива. Последнее достигается добавкой к основному дизельному топливу сжиженного нефтяного газа (ГСН) или легко воспламеняющейся жидкости (ЛВЖ). Особенностью метода является возможность корректирования внешней скоростной характеристики двигателя в области низких частот вращения, в том числе со снижение минимально устойчивой частоты. Последнее достигнуто как регулированием начального давления топлива, так и использованием ЛВЖ в области низких частот.

2. Разработаны показатели использования динамических свойств двигателя, отражающие его способность эффективно реализо-вывать динамические режимы - режимы разгона двигателя и установки.

3. Разработаны математические модели режимов разгона двигателя на базе дизеля 8413/14 с разными формами внешних скоростных характеристик, полученных путём физико - химического регулирования рабочего процесса.

4. С использованием численного эксперимента показана эффективность метода повышения динамических качеств двигателя путём корректирования его внешней скоростной характеристики благодаря изменению физико — химических свойств топлива добавкой к основному дизельному топливу сжиженного нефтяного газа или легко воспламеняющейся жидкости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дехивала Лиянаге Анджана Прияндака, 2004 год

1. Азарова Ю. В., Кутенёв В. Ф., Шмидт А. Г. Мощностные показатели АТС большой грузоподъёмности//Автомобильная промышленность. 1996. - № 2. - С. 15 - 17.

2. Блаженнов Е. И., Долецкий В. А. Основы тягово динамического расчёта автомобиля.Определение параметров двигателя: Учебное пособие. - Ярославль: Ярославский политехнический институт, 1991. — 60 с.

3. Виппер А. Б., Чертков Я. Б. Присадки к топливам и маслам для экологически чистых дизелей//Двигателестроение.-1991.-№ 6.-С. 3637.

4. Гальговский В. Р., Долецкий В. А., Малков Б. М. Развитие нормативов ЕЭК ООН по экологии и формирование высокоэффективного транспортного дизеля: Учебное пособие. Часть 1. — Ярослоавский государственный технич. Университет, 1997. 171 с.

5. Горбунов В. В., Патрахальцев Н. Н., Гергенредер В. А. Разработка метода компенсации потери мощности дизеля в высокогорных ус-ловиях//Вестник Российского Университета дружбы народов. Серия: Тепловые Двигатели. —1996, № 1.-С.7 -11.

6. Гусаков С. В., Кривяков С. В. Численное моделирование на-гружения силового агрегата городского автобуса//Актуальные проблемы теории и практики инженерных исследований: Сб. трудов РУДН. М.: Машиностроение, 1999.-С. 122- 123.

7. Джавад Мухамед Зауави. Совершенствование эколого-экономических показателей дизелей насыщением топлива воздухом. Автореферат дисс. канд. техн. наук. -М.-1993.-16.С.

8. Долганов К. Е., Ковалёв С. А. Двухимпульсный регулятор для мобильных дизель электрических агрегатов. // Двигателестроение.-1985, №6.-С. 35-37.

9. Ждановский Н. С., Ковригин А. И., Шкрабак В. С. Неустановившиеся режимы работы поршневых и газотурбинных автотракторных двигателей./Л.:Машиностроение. Ленинградское отделение.-1974.-222 с.

10. Жегалин О. И., Куцевалов В. А., Патрахальцев Н.Н. Совершенствование процессов топливоподачи в широком диапазоне режимов, путём регулирования начального давления. // Двигателестроение. 1987, № 1.- С. 21 -24.

11. Злотин Г. Н., Гибадуллин В. 3. Если водород добавлять в конце такта сжатия//Автомобильная промышленность.-1995, № 11.-С. 2123.

12. Звонов В. А., Заиграев Л. С., Азарова Ю. В. Относительная агрессивность вредных веществ и суммарная токсичность отработавших газов// Автомобильная промышленность. 1997. - № 3. - С. 20 - 22.

13. Исследование влияния физико — химических свойств топлив на некоторые показатели дизеля АМЗ с камерой типа ЯМЗ/М. С. Ховах, Г. М. Камфер, В. А. Комаров и др./Яруды МАДИ. -1976.-Вып.126.-С. 15 -20.

14. Куцевалов В. А., Панчишный В. И., Патрахальцев Н. Н. Возможности совершенствования рабочего процесса дизеля введением каталитических неорганических веществ в камеру сгора-ния//Двигателестроение.-1988, № 9.-С. 8-10.

15. Ластра JI., Тапиа К. М., Патрахальцев Н. Н., Шкаликова В. П. Система подачи низкооктанового бензина в дизель.//Авт. св-во № 1802198.-1993, № Ю.

16. Ластра Луис, Качо Г. Л., Патрахальцев Н. Н. Альтернативный метод повышения эффективности работы дизеля в условиях высокогорья форсировкой рабочего процесса по составу смеси.//Известия ВУЗов. Машиностроение. -1995, № 4-6.-С. 38-45.

17. Луис Ластра. Разработка альтернативного метода компенсации высокогорных потерь мощности дизеля форсировкой процесса по составу смеси. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М. 1994.-130 с.

18. Луис Ластра, Патрахальцев Н. Н. Разработка альтернативных методов организации рабочего процесса дизеля в условиях высокого-рья.//Двигателестроение.-1993.-№ 5.-С. 12-14.

19. Леонов О. Б., Патрахальцев Н. Н., Фомин А. В. Проблема неустойчивого пуска дизеля и пути её решения.//Известия ВУЗов. Машиностроение. 1999, № 5.-С. 69 74.

20. Лернер М. О. Химические регуляторы горения моторных то-плив.-М.-Химия.-1979.-202 с.

21. Мазинг М. В., Зауави Д. М., Патрахальцев Н. Н. Совершенствование рабочего процесса дизеля насыщением топлива воздухом или га-зом.//5 науч. практич. семинар 16-19 мая 1995 г. Владимир. ВГТУ.-С. 7577.

22. Малов Р. В., Алейников Ю. П. Работа двигателя на смеси дизельного топлива с продуктами разложения метанола.//Межвуз. Сб. науч. труд. -М.-1984.-Вып. 748.-С. 25-33.

23. Мамедова М. Д. Работа дизеля на сжиженном газе.-М.-Машиностроение.-1980.-60 с.

24. Марков В. А. Объединённые корректоры топливоподачи по давлению наддува и вязкости топлива многотопливных дизе-лей.//Двигателестроение.-1995, № 4.- С. 47 51.

25. Касьянов А. В., Ильин Е. И. Совершенствование переходных процессов тепловозного дизеля 17ПДГ. // ДВС. НИИИНФОРМТЯЖМАШ.-М. 1976,-4-76-19.-С. 3-7.

26. Костин А. К., Пугачёв Б. П., Кочинев Ю. Ю. Работа дизелей в условиях эксплуатации.: Справочник. JI.: Машиностроение, Ленингр. Отд. 1989. - 284 с.

27. Крепе Л. И., Карташевич А. Н., Горелько В. М. Влияние автоматических систем защиты и подачи дополнительного воздуха на показатели переходных процессов автотракторного дизеля с наддувом. // Дви-гателестроение. 1985, №1. С. 40 - 42.

28. Кругов В. И., Кузнецов А. Г., Шатров В. И. Анализ методов составления математической модели дизеля с газотурбинным наддувом. // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1994, №10 12.-С. 62 - 69.

29. Крутов В. И., Леонов И. В. Динамические и статические характеристики САР транспортных дизелей при введении корректирующего импульса по давлению наддува. // Двигателестроение. 1979, № 6.-С. 17 -19.

30. Крутов В. И., Марков В. А. Анализ влияния изменяющегося по программе угла опережения впрыскивания топлива на качество переходного процесса в дизеле. // Двигателестроение. 1991, № 10 - 11. - С. 53 -56.

31. Кузнецов Т. Ф., Погребняк В. В., Соболь В. Н. Совместная работа тепловозного двигателя и агрегатов наддува с дополнительнымразгоном ротора турбокомпрессора в переходном процессе. // Энергомашиностроение. 1971, № 2. - С. 12 - 15.

32. Куцевалов В. А., Панчишный В. И., Патрахальцев Н. Н. Возможности совершенствования рабочего процесса дизеля введением каталитических неорганических веществ в камеру сгорания. // Двигателе-строение. 1988, № 9. С. 8 - 10.

33. Леонов О. Б., Павлюков В. Г., Патрахальцев Н.Н. Корректирование характеристик дизеля регулированием начального давления топлива. //ДВС. НИИИНФОРМТЯЖМАШ. М. 1972, 4-72-24. С. 18 - 23.

34. Леонов О. Б., Тарханов О. А. Влияние дополнительной подачи топлива на исходном режиме на работу свободного турбокомпрессора и продолжительность разгона дизеля. //Двигателестроение. 1981, № 5. С. 54 - 57.

35. Маховичный накопитель энергии. // ЭИ. Поршн. и газотурб. двигатели. 1978, №28. - С. 14 - 16.

36. Миселёв М. А., Левин Г.Х., Тихоненко С. Г. Роль маховых масс дизельной установки при переходном процессе разгона. // Двигателестроение. 1984, № 5. - С. 11 - 12.

37. Нарбут А. Н., Мухитдинов А.А., Мартынов К. В. Оптимизация разгона АТС.// Автомобильная промышленность, 2002, № 1. С. 20 — 22.

38. Обеспечение качества транспортных двигателей/ М.А.Григорьев, В.А. Долецкий, В.Т. Желтяков, Ю. Г. Субботин. М.: ИПК Издательство стандартов. 1998. Т. 1. 630 с.

39. Особенности применения в автотракторном дизеле утяжелённых топлив с добавкой лёгких синтетических парафиновых углеводо-родов./В. С, Азев, Г. Т. Газарян, А. Л. Лапидус, Н. Н. Патрахальцев, В. П. Шкаликова //Двигателестроение.-1990, № 6.-С. 24, 33-36.

40. Патрахальцев Н. Н. Аппаратура для газодизельного процесса.//Автомобильная промышленность. 1988, № 7.-С. 16-17.

41. Патрахальцев Н. Н. Влияние переходных процессов в топливной аппаратуре на динамические свойства дизеля.//Известия ВУЗов. Машиностроение. М.-1987, № 4.-С. 65 70.

42. Патрахальцев Н. Н. Регулирование дизеля.//"Грузовик &.".-1998, № 2.-С. 19-22.

43. Патрахальцев Н. Н. Системы топливоподачи с регулируемым начальным давлением. //Двигателестроение.-1980, № 8.-С. 32 35.

44. Патрахальцев Н. Н., Санчес JI. В. А. Пути развития топливных систем для подачи в цилиндр дизеля нетрадиционных топлив. //Двигателестроение.- 1988, № З.-С. 11-13.

45. Патрахальцев П. Н., Эспиноса JI. JL, Качо Г. JI. Альтернативный метод повышения эффективности работы дизеля в условиях высокогорья форсировкой рабочего процесса по составу смеси.//Известия ВУЗов. Машиностроение. 1995, № 4 6. С. 38 - 45.

46. Патрахальцев Н. Н., Дж. Зауави, Сааде Ю. Ж. Способ организации рабочего процесса спирто-дизеля.//Известия ВУЗов. Машиностроение.-1993, № 7-9.-С. 105 109.

47. Патрахальцев Н. Н. Наддув двигателей внутреннего сгорания. М. Изд.-во РУДН. 2003. 320 с.

48. Патрахальцев Н. Н. Дизельные системы топливоподачи с регулированием начального давления. // Двигателестроение. 1980, № 10. -С. 33 -38.

49. Патрахальцев Н. Н. Влияние переходных процессов в топливной аппаратуре на динамические свойства дизеля. // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1987, № 4. - С. 65 - 70.

50. Патрахальцев Н. Н., Вальдеррама А., Градос X. От отключения цилиндров к отключению циклов. // Автомобильная промышленность. - 1995, № 11. - С. 23 - 24.

51. Патрахальцев Н. Н., Зауави Д. М., Жебраэль С. Ю. Способ организации рабочего процесса спирто дизеля. // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 1979, №7 - 9. - С. 105 - 109.

52. Патрахальцев Н.Н., Царитов А.З., Костиков А.В. Переходные процессы в топливной аппаратуре дизеля и его динамические качества //Автомобильная промышленность, 2001, № 1. С. 11 13.

53. Патрахальцев Н. Н., Эспиноса JI. Л., Качо Г. J1. Альтернативный метод повышения эффективности работы дизеля в условиях высокогорья форсировкой рабочего процесса по составу смеси. // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1995, № 4 - 6. - С. 38 - 45.

54. Санчес JI. В. А. Расширение ресурса дизельных топлив и совершенствование рабочего процесса дизеля применением альтернативных топлив, присадок и добавок к топливу. Автореферат дисс. .канд. техн. наук.-1988.-16 е.

55. Санчес JI. В. А., Мазинг М. В., Патрахальцев Н. Н. Возможности совершенствования эколого-экономических показателей дизелей насыщением топлива воздухом.//Известия ВУЗов. Машиностроение. 1995, № 1-3.-С. 65 73.

56. Система подачи смеси двух топлив в дизель./О. Б. Леонов, Н. А. Иващенко, Н. Н. Патрахальцев и др.//Авт. св-во № 1106213.-1984.

57. Снижение дымности отработавших газов дизеля ЯМЗ-238 введением в топливо нефтяного газа. /Г. С. Корнилов, В. В. Курманов, Н. Н. Патрахальцев и др.//Двигателестроение.-1991, № 6.-С. 51-52.

58. Сомов В. А., Лесников А. П. Физико-химическое регулирование процесса сгорания в дизеле путём оптимизации состава топлива. //Всесоюзн. науч.- техн. конфер. МВТУ. "Перспективы развития ДВС.". М.-1980.-С. 75-76.

59. Способ организации рабочего процесса дизеля./В. П. Шкали-кова, В. В. Павкин-Жиленков, Н. Н. Патрахальцев и др.//Авт. св-во № 1643770А1.-1991.-Бюлл.№ 15.

60. Толшин В. И. Форсированные дизели: переходные режимы, регулирование. М.: Машиностроение. - 1993. - 199 с.

61. Фомин А. В. Повышение эффективности пуска дизеля в условиях пониженных температур окружающего воздуха.Диссертация насоискание уч. степ. канд. техн. наук. М. 1990, 210 с.

62. Хрящёв Ю. Е., Слабов Е. П., Матросов Л. В. Об управлении внешней скоростной характеристикой автомобильного дизеля. // Автомобильная промышленность. 1999. - № 9. - С. 7 - 11.

63. Царитов А. 3. Математическое моделирование неустановившегося режима работы дизеля с учётом переходных процессов в топливной аппаратуре. Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Москва. -2000.- 169 с.

64. Эммиль М. В. Формирование регуляторных характеристик дизель — генераторов при регулировании отключением рабочих циклов. // Вестник РУДН. 2003, № 1. С.56 58.

65. Crawley Е. F., Jewell J. The application of medium speed engine for generation of electrical power. // Diesel Engines and Users Association.-1976,-1 373.-C. 12- 15.

66. Clark C. A., May M. P., Challen В. I. Transient testing of diesel engines. // SAE Techn. Pap. Ser. 1984, № 840348. - P. p. 1 - 10.

67. Detroit Diesel Careful disign eliminates obsolescence. // "Electrical Engeniering. - 1978. Nov. 34.

68. Martin. J. Impruvments in transient diesel engine performances by electronic control of injection. // 2nd Int. Conf. New Dev, Power-train and Chassis Eng., Strasbourg, 14-16.

69. Preub U. Probleme und Tendenren bei der Bewertung instation-arer Ranchverlanfe. // Kraftfahrzeugtechnik. 1989, 39, 1 12. - C. 360 - 363. (Задержка сигн. дымн. по времени при НУР).

70. Lastra, N. N. Patrakhaltsev. Posibilidad de compensar de perdida de potencia en la altura empleando additivos.//Conferencia CONSITEC. Peru. Lima.-1994.-16 p.p.

71. Patrakhaltsev N. Utilizacion de los productos de sintesis del gas у de otros gases.//C6 докладов III Seminario internacional "Nuevas applicadas de gas en motores comb, interna.".-1996.-C. 180-203.

72. Unchara V. A. Diesel combustion temperature effect of soot.//SAE Techn. Pap. Ser. 1980, № 800969.

73. Mabley P. В., Milles A. Y. Additives for compression ignition fuels. //State of the art.-XXI Fisita congress. Belgrade.-1986.-V.1, №865157.-p. 1391-1396.