Повышение топливной экономичности тракторно-транспортного агрегата отключением части цилиндров двигателя

• Автор: Федосеев, Семён Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Режимы работы тракторно-транспортных агрегатов в сельскохозяйственном производстве
1.2 Способы регулирования выходных показателей работы двигателей отключением части цилиндров
1.3 Цель и задачи исследования
Глава 2 Взаимосвязь топливной экономичности и мощностных показателей тракторно-транспортного агрегата при отключении
части цилиндров двигателя
2.1 Показатели топливной экономичности и тяговой динамики тракторнотранспортного агрегата
2.2 Мощностные показатели двигателя и часовой расход топлива
при отключении цилиндров
2.3 Алгоритм расчета показателей тракторно-транспортного агрегата
при отключении части цилиндров
2.4 Выводы по второй главе
Глава 3 Методика экспериментальных исследований
3.1 Цели и задачи экспериментальных исследований
3.2 Объекты исследований, аппаратура, средства измерений
3.2.1 Стендовые испытания двигателя
3.2.2 Полевые испытания ТТА
3.3 Методика проведения испытаний
3.4 Методика обработки материалов экспериментальных исследований
и оценка погрешностей при проведении экспериментов
3.5 Выводы по главе
Глава 4 Результаты экспериментальных исследований
4.1 Анализ стендовых испытаний двигателя Д-240 при отключении части его
цилиндров
4.2 Анализ полевых испытаний тракторно-транспортного агрегата
при отключении части цилиндров двигателя
4.3 Сравнение результатов расчетных и экспериментальных исследований
и оценка адекватности математической модели
4.4 Расчет эффективности повышения топливной экономичности отключением части цилиндров двигателя
4.5 Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложения
Введение
Актуальность темы исследования. Согласно данным статистики, доля эксплуатационных расходов на обеспечение транспортных операций в производстве сельскохозяйственной продукции составляет 15-20 %, причем 16-30 % от всего объема транспортных работ осуществляется тракторно-транспортными агрегатами (ТТА) в составе трактора и прицепа. При выполнении транспортных работ загрузка двигателя по моменту в большинстве случаев не превышает 40-50 %.
С учетом преимущественного применения маятникового способа перевозок (в одну сторону агрегат едет груженый, в обратную - порожний), работы трактора без прицепа, простоев при загрузке и разгрузке, стоянок с работающим двигателем 30-40 % времени смены двигатель трактора работает на режимах холостого хода и малых нагрузок. Работа двигателя на режимах малых нагрузок сопровождается низкой экономичностью.
Следует отметить, что начиная с 80-х гг. XX в. и до настоящего времени наблюдается устойчивая тенденция роста удельной мощности (энергонасыщенности) тракторов сельскохозяйственного назначения, что лишь усугубляет обозначенную выше проблему.
Задача повышения топливной экономичности на этих режимах решается разными способами, одним из которых является отключение части цилиндров двигателя. Научные труды, посвященные работе двигателя с отключением части цилиндров, недостаточно полно, особенно с точки зрения экономии топлива, раскрывают функциональные взаимосвязи между выходными параметрами ТТА и параметрами двигателя трактора-тягача при отключении части цилиндров, что определяет актуальность темы исследования.
Данная работа посвящена установлению и анализу основных энергетических и топливно-экономических параметров трактора и агрегата с отключением части цилиндров двигателя в зависимости от степени загрузки и скорости движения ТТА, а также конструктивных параметров агрегата и двигателя.

Функция часового расхода топлива от показателей загрузки ТТА в зависимости от режима работы и показателей работы двигателя, изменяющихся при отключении части его цилиндров:
Таким образом, на расход топлива влияют: степень изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя, величина индикаторного КПД, коэффициент загрузки двигателя, число работающих цилиндров и условное среднее давление механических потерь.
Силы сопротивления движению ТТА, Основным показателем, характеризующим загрузку двигателя ТТА в данной работе, принят коэффициент загрузки двигателя К3 [17, 44, 110, 111], определяемый по формуле (2.5), где момент сопротивления на валу двигателя:
где Рк - общая касательная сила тяги ведущих колес трактора, кН;
Лк - динамический радиус ведущих колес, м;
тугр - КПД трансмиссии трактора;
г',р - передаточное число трансмиссии трактора.
Отключение части цилиндров двигателя целесообразно при движении ТТА в транспортном режиме по горизонтальной опорной поверхности, а также под уклон. Известно, что силу Рк можно выразить из баланса сил, действующих на ТТА (рисунок 2.1) [66, 117]:
(2.6)
(2.7)
(2.8)