Повышение эффективности сельскохозяйственных газодизельных тракторов и автомобилей

• Автор: Стадник, Артем Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.01, 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Газообразные топлива, их моторные и эксплуатационные свойства

1.2. Техникоэкономические предпосылки конвертирования автотракторных дизелей в газодизели.

1.3. Пути повышения эффективности сельскохозяйственной техники

с газодизельными двигателями.

1.4. Выводы. Цель и задачи исследования

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ

ПОДАЧИ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ СПГВС

2.1. Разработка математической модели функционирования СПГВС
2.1.1. Обоснование зависимостей расходов воздуха и газа
2.1.2. Давление в воздушном канале газовоздушного смесителя
2.1.3. Давление в выходной полости дозатора газа.
2.1.4. Давление во входной полости дозатора газа.
2.1.5. Площадь проходного сечения дозатора газа
2.2. Влияние загрязнения воздухоочистителя на работу СПГВС.
2.3. Методика расчета конструктивных параметров узлов СПГВС
2.3.1. Параметры газовоздушного смесителя
2.3.2. Параметры дозатора газа.
Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа исследований
3.2. Схема и параметры установки, измерительная и регистрирующая аппаратура
Стр.
3.3. Методика исследований.
3.3.1. Параметры газов в узлах СПГВС.
3.3.2. Измерение расхода воздуха.
3.3.3. Измерение расхода газа
3.3.4. Показатели работы двигателя.
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО
СОВЕРШЕСТВОВАНИЮ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОТРАКТОРНОГО ГАЗОДИЗЕЛЯ.
4.1. Дизельный цикл работы двигателя.
4.1.1. Характеристика базового дизеля
4.1.2. Характеристика конвертированного газодизеля.
4.2. Газодизельный цикл работы двигателя.
4.2.1. Данные для проверки и корректирования математической
модели функционирования СПГВС.
4.2.2. Проверка и корректирование математической модели функционирования СПГВС
4.2.3. Оценка соотношения перепадов давления в газовой
магистрали СПГВС.
4.2.4. Оптимизация конструктивных параметров узлов СПГВС газодизеля Д5.
4.2.5. Характеристика газодизеля с оптимизированной СПГВС.
4.2.6. Оценка погрешностей измерений
4.3. Результаты испытаний сельскохозяйственной газобаллонной техники
с усовершенствованной характеристикой газодизелей.
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОГРУЗКИ ТРАКТОРА Т0К ГАЗОВЫМИ БАЛЛОНАМИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЧВЫ ПО ЕГО СЛЕДАМ
Глава 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕОБОРУДОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ РАБО ТЫ ПО ГАЗОДИЗЕЛЬНОМУ ЦИКЛУ
6.1. Сельскохозяйственные тракторы.
6.2. Автомобильный транспорт.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для определения детонационной стойкости газообразного топлива австрийско-западногерманская исследовательская группа ввела понятие метанового числа (МЧ) |7Г]. При этом в качестве эталонной используется смесь метана и водорода. МЧ метана, имеющего высокие антидетонационные свойства, принято равным 0 единицам, а МЧ водорода, имеющего низкие антидетонационные свойства, принято равным нулю. Таким образом, метановым числом газового топлива называют процентное содержание метана в метановодородной смеси, эквивалентной по условиям возникновения детонации исследуемому газовому топливу. Метановые числа газообразных топлив приведены в табл. Таблица 1. Из табл. СНГ, характеризуются низкими метановыми числами. Примесь других негорючих газов, например азота, может существенно повысить МЧ любого газообразного топлива. Даже МЧ водорода может быть увеличено до 0 при подмешивании к нему % азота. Согласно этому обеднение газовоздушных смесей так же приводит к повышению их МЧ. Однако при этом снижается мощность ДВС. Согласно данным [J, низкие МЧ пропана и бутана не позволяют повысить степень замещения сжиженным нефтяным газом дизельного топлива в газодизеле с комбинированным смесеобразованием при работе на полной нагрузке более чем на %. При работе на частичных нагрузках степень замещения дизельного топлива может быть повышена до . Большая степень замещения дизельного топлива может быть достигнута применением газодизеля с внутренним смесеобразованием, то есть со впрыском СНГ в смеси ДТ или же отдельной форсункой []. В любом случае для этого требуется значительная доработка двигателя, трудно осуществимая в условиях сельскохозяйственных и автотранспортных предприятий (СХІІ и ДТП). Благодаря высокому метановому числу, в газодизелях с комбинированным смесеобразованием удается получить степень замещения дизельног о топлива природным газом, равную % в режиме максимальной мощности. Но даже эта цифра ограничена не возможностью появления детонации, а техническими характеристиками штатной аппаратуры подачи дизельного топлива. В частности, при малых подачах ДТ может существенно (в несколько раз) увеличится неравномерность подачи запальной дозы жидкого топлива, а также иметь место коксование форсунок. При применении специальной топливной аппаратуры долю замещения ДТ природным газом можно увеличить до % []. Однако с точки зрения затрат на переоборудование дизеля в газодизель и на его эксплуатацию с доработанной штатной топливной аппаратурой, рациональной является степень замещения дизельного топлива природным газом, равная . Таким образом, на сегодняшний день КПГ является единственным дешевым ГМТ, которое без изменения степени сжатия двигателя позволяет достичь %-го замещения дизельного топлива. При этом кроме снижения затрат на топливо возрастает срок службы двигателя до капитального ремонта, увеличиваются сроки смены масла, снижаются в 3. ОГ) двигателя. СН4 (,7. Ы2 (до 7,8%), этана С2Пб (до 6,1%), пропана С3И8 (до 1,9%), бутана С4Ню (до 1%), углекислого газа С (до 1%) и кислорода (до 1%) []. Гак как метан является основной составляющей природного газа, он практически определяет все его свойства. Из всех углеводородных газов метан содержит максимальное число атомов водорода на один атом углерода, обладает высокой удельной теплотой сгорания, достаточно широкими пределами воспламенения по коэффициенту избытка воздуха. Метан, в отличие от других углеводородных топлив, имеет высокую температуру воспламенения и намного легче воздуха, поэтому при утечках он скапливается в верхних частях помещения. Последние свойства определяют меньшую пожароопасность КПГ' по сравнению с СНГ и жидкими нефтяными топливами. Из вышесказанного можно заключить, что применение природного газа в качестве моторного топлива ДВС весьма оправдано как относительной дешевизной, так и его высокими моторными свойствами. Дня КПГ, используемого в качестве моторного топлива для автомобилей и тракторов, введен ГОСТ 7-, который нормирует физикохимические и эксплуатационные показатели КПГ (табл. Физикохимические свойства природного газа, определенные по данным газового аначиза, проведенного на одной из московских АГНКС, приведены в табл.