Теоретические положения экономии топлива при работе дизеля с отключением части цилиндров от подачи топлива. Разработка конструкции устройства по отключению топливоподачи в части цилиндров. Влияние отключения цилиндров на топливную экономичность дизеля.
Аннотация к работе
Повышение топливной экономичности автомобильных дизелей отключением части цилиндровДиссертация выполнена на кафедре «Эксплуатация автомобильной техники» Челябинского высшего военного автомобильного командно-инженерного училища (военного института). Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Морозова В.С. кандидат технических наук, Егоров В.В. Защита состоится 26 ноября 2008 г., в 13 часов, на заседании диссертационного совета Д212.298.09 при Южно-Уральском государственном университете по адресу: 454080, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.В последнее время в нашей стране и за рубежом возрос интерес к такому направлению улучшения экономических показателей двигателей, в особенности автомобильных дизелей, как отключение части цилиндров (отключение подачи топлива) на режимах холостого хода и частичных нагрузках. топливный экономия дизель цилиндр Обосновано, что экономия топлива на холостом ходу и малых нагрузках при отключении части цилиндров определяется зависимостью индикаторного КПД от нагрузки Рі. Работы по исследованию отключения цилиндров (топливоподачи) на холостом ходу и малых нагрузках в основном посвящены и велись на сравнительно крупных дизелях (тепловозных, судовых, дизелях строительных и дорожных машин, тракторов, большегрузных автомобилей и т. д.). Таким образом, использование способа отключения только топливоподачи на дизелях транспортных средств средней грузоподъемности, на режимах холостого хода и малых нагрузок для повышения топливной экономичности требует разработки расчетных методов определения и обоснования количества отключаемых цилиндров, режимов работы дизеля, на которых это отключение эффективно. Это и позволяет в зоне малых нагрузок, пока среднее индикаторное давление Pi в отдельных цилиндрах не превышает среднего индикаторного давления при max КПД Pi?i, повышать общее среднее индикаторное давление дизеля PI? путем отключения подачи топлива в части цилиндров и повышения среднего индикаторного давления в работающих цилиндрах Pip до Pi?i.Эффективность отключения топливоподачи в цилиндры автомобильного дизеля с целью экономии топлива на режимах холостого хода и малых нагрузок определяется характером зависимости индикаторного КПД ?i от нагрузки Pi. Обосновано, что экономия топлива на холостом ходу и малых нагрузках при отключении части цилиндров определяется зависимостью индикаторного КПД от изменения нагрузки. Для дизеля КАМАЗ-740.10-20 целесообразно реализовать отключение и рациональное плавное включение подачи топлива в цилиндры, используя разработанную конструкцию рейки V-образного ТНВД. Методика оценки эффективности повышения топливной экономичности по отключению цилиндров и определение оптимального количества отключаемых цилиндров разработана на базе обобщений аналитической зависимости индикаторного КПД от относительного среднего индикаторного давления. Экспериментальные исследования отключения цилиндров дизеля КАМАЗ-740.10 подтвердили теоретические выводы, адекватности разработанной модели и метода расчета, и позволяют рекомендовать отключение четырех цилиндров одного блока на режимах малых нагрузок и холостого хода.
Вывод
1. Эффективность отключения топливоподачи в цилиндры автомобильного дизеля с целью экономии топлива на режимах холостого хода и малых нагрузок определяется характером зависимости индикаторного КПД ?i от нагрузки Pi.
2. Обосновано, что экономия топлива на холостом ходу и малых нагрузках при отключении части цилиндров определяется зависимостью индикаторного КПД от изменения нагрузки.
3. Для дизеля КАМАЗ-740.10-20 целесообразно реализовать отключение и рациональное плавное включение подачи топлива в цилиндры, используя разработанную конструкцию рейки V-образного ТНВД.
4. Зависимость индикаторного КПД от нагрузки с достаточной точностью представляется в виде квадратичной параболы, используя в качестве характеристики нагрузки относительное среднее индикаторное давление. В качестве исходных данных для аппроксимации достаточно экспериментальной характеристики Вилланса или расчетных данных по известным методам расчета рабочего цикла.
5. Методика оценки эффективности повышения топливной экономичности по отключению цилиндров и определение оптимального количества отключаемых цилиндров разработана на базе обобщений аналитической зависимости индикаторного КПД от относительного среднего индикаторного давления. Методика является универсальной и возможно ее использование для других типов и марок дизелей.
6. Для дизеля КАМАЗ-740.10-20 теоретически обоснована целесообразность отключения четырех цилиндров. При этом улучшение топливной экономичности составляет при nдв=1000мин-1 - 5,6%, при nдв=1200 мин-1 - 5,1 %, при nдв=1400 мин-1 - 4,5 %, при nдв = 2600 мин-1 - 0 %. Показано, что наиболее эффективно отключение при малых частотах вращения коленчатого вала.
7. Экспериментальные исследования отключения цилиндров дизеля КАМАЗ-740.10 подтвердили теоретические выводы, адекватности разработанной модели и метода расчета, и позволяют рекомендовать отключение четырех цилиндров одного блока на режимах малых нагрузок и холостого хода. Экономия топлива при этом составляет 0,15 кг на один дизель в час, 55 кг в год и 825 кг за время эксплуатации. Экономический эффект оценивается в сумме 1320 руб. в год, что подтверждено расчетами.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
1. Драгунов, Г.Д. Метод оценки эффективности отключения цилиндров автомобильного дизеля / Г.Д. Драгунов, А.Н. Медведев // Двигателестроение. - 2007. - №4 - С. 20-22.
2. Драгунов, Г.Д. Анализ экспериментальных характеристик дизеля на режимах холостого хода и малых нагрузках / Г.Д. Драгунов, А.Н. Медведев // XXVI Российская школа по проблемам науки и технологий. Краткие сообщения: сб. науч. тр. - Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2006. - С. 145-151.
3. Драгунов, Г.Д. Теоретическое обоснование режимов включения и отключения цилиндров автомобильного двигателя для экономии топлива / Г.Д. Драгунов, А.И. Жежера, А.Н. Медведев // Механика и процессы управления: труды XXXIV Уральского семинара: сб. науч. тр. - Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2004. - Том 2. - С. 111-117.
4. Медведев, А.Н. Повышение топливной экономичности и экологической безопасности дизельных двигателей / А.Н. Медведев, Е.П. Меркулов // Научный вестник: выпуск 16. - Челябинск: ЧВАИ, 2003. - С. 38-45.
5. Потапов, А.В. Современные способы повышения экономичности автомобильного транспорта / А.В. Потапов, А.Н. Медведев // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: научный вестник: сб. науч. тр. - Челябинск: ЧВАИ, 2000. - С. 72-78.
6. Суркин, В.И. Повышение экономичности и экологических показателей работы дизельного двигателя / В.И. Суркин, И.А. Ильчук, А.Н. Медведев // Научно-методический сборник. Выпуск 50. Часть 1. - Омск: Изд-во ОТИ, 2001. - С. 52-56.
7. Суркин, В.И. Повышение топливной экономичности двигателей путем отключения части цилиндров / В.И. Суркин, А.Н. Медведев // Материалы XLII научно-технической конференции ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2003. - С. 252-259.
Патент: Пат. 2313688 Российская Федерация, МПК51 F 02 М 59/28, F 02 M 59/06. Устройство отключения части плунжеров v-образного топливного насоса высокого давления многоцилиндрового дизеля / Г.Д. Драгунов, А.Н. Медведев. - № 2006118224/06 2; заявл. 26.05.2006; опубл. 27.12.2007, Бюл. № 36. - 5 с.