Улучшение характеристик тягово-транспортного средства с комбинированной энергоустановкой при использовании альтернативных видов топлива

• Автор: Закарчевский, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание

Список сокращений

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Характеристики ди мсти л эф ира

1.2. Показатели выбросов при работе по внешней характеристике

1.3. Расчтный анализ характеристик двигателя

при различной степени сжатия и разных законах регулирования

1.4 Комбинированная энергоустановка

1.5 Результаты работ по созданию гибридных

электрических транспортных средств зарубежных фирм

1.6 Тяговый электродвигатель
1.7 Обоснование выбора вентильноиндукторной машины
1.8. Выводы по главе 1. Обоснование цели и задач исследования
Глава 2. Мероприятия по снижению токсичности отработавших газов путем использования альтернативных видов топлив
2.1. Постановка задачи
2.2 Альтернативные топлива
2.2.1 Диметилэфир
2.2.2. Биодизельное топливо рапсовое масло
2.2.3. Спирты
2.3. Тепловой расчет двигателя при работе на альтернативных топливах
2.3.1 Определение параметров рабочего тела
2.3.2 Расчт основных процессов цикла
2.3.3 Показатели цикла и двигателя в целом
2.3.4 Результаты теплового расчета для альтернативных топлив
2.4 Пути реализации применения альтернативных топлив
на дизеле
2.4.1. Многотопливная эксплуатация
2.4.2 Работа на спиртах
2.4.3 Работа на диметиловом эфире
2.5 Выводы по главе 2
Глава 3. Функционирование комбинированной энергоустановки
3.1 Работа маховичного стартергенератора в режиме пуска
3.1.1 Определение момента сопротивления пуска ДВС
3.1.2 Определение момента пуска, который может обеспечить МСГ
3.2 Разгон автомобиля ЗИЛ при использовании МСГ
3.2.1 Определение энергии выдаваемой МСГ при разгоне
3.2.2 Определение времени разгона и работы совершаемой МСГ
при разгоне автомобиля ЗИЛ до скорости бОкмч
3.2.3 Определение пути разгона ЗИЛ до скорости
бОкмч без электродвигателя и с электродвигателем
3.3. Выводы по главе 3.
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1. Программаметодика испытаний комбинированной энергоустановки на базе трактора ВТЗА
4.2. Описание экспериментальной установки
4.3. Анализ и заключение по результатам испытаний
4.4. Выводы по главе 4
Глава 5. Экономическая эффективность
5.1. Обоснование
5.2 Определение годовог о расхода топлива
5.3 Определение эксплуатационных затрат
5.4 Экономическая оценка эксплуатационных затрат
5.5. Выводы по главе 5.
Общие выводы
Список используемой литературы


Поскольку плотность ДМЭ на %, а удельная массовая теплотворность на % ниже, чем у дизтоплива (ДТ), то для сохранения энергоемкости объемная подача ДМЭ в цилиндры двигателя должна быть почти в 2 раза большей (объемная теплотворная способность ДМЭ составляет ,2 МДж/л). Основным недостатком ДМЭ является малая кинематическая вязкость (на порядок меньше, чем у ДТ) и связанная с этим пониженная смазывающая способность, в результате чего затрудняется герметизация подвижных узлов уплотнения топливной аппаратуры (ТА), а также повышается склонность к задирам прецизионных трущихся пар. А». По зарубежным данным, присадка способствует также увеличению кинематической вязкости ДМЭ до уровня ДТ. К благоприятным физикохимическим параметрам ДМЭ относят повышенную испаряемость, хорошую самовоспламеняемость и высокое содержание связанного кислорода ( %). Таблица 1. Температура самовоспламенения, °С 5 0 0. Цетановое число - - 0 . Температура кипения, °С - 0. Пределы взрывоопасности (% газа в воздухе) и> у 0,6. Содержание, % мае. Поскольку при течении по 'факту ТА величина локальной скорости может возрастать до 0 м/с (например, при истечении топлива отсечки из плунжерных пар топливного насоса), то из-за снижения локального статического давления в потоке может происходить вскипание ДМЭ, образование паровых пробок и запирание ТА. Поэтому давление на входе в топливный насос высокого давления (ТНВД) должно быть повышено. Внедрение ДМЭ в качестве моторного топлива на городском транспорте представляет собой комплексную задачу, фебующую координации деятельности ряда министерств и ведомств. ДМЭ, разработке технологии и производству ДМЭ, по организации, необходимой, инфраструктуры и пр. ДМЭ и дизельном топливе. Для создания экологически чистого автомобиля был использован «АМО ЗИЛ» («Бычок») с дизелем Д-5. Минского моторного- завода. Двигатель, снабженный турбокомпрессором, имеет номинальную мощность кВт при частоте вращения об/мии. Выбор двигателя- Д-5. Для гибкого использования в условиях московского региона при ограниченной (на первых порах) сети специализированных заправочных станций предусматривалась возможность- работы двигателя* на двух топливах: ДМЭ (в- пределах города) и дизельном (за его пределами, при необходимости). Выбор вида топлива осуществлялся путем переключения соответствующих вентилей: В макетном исполнении контейнер с баллонами с ДМЭ был установлен в кузове автомобиля, там же помещался огнетушитель как необходимое средство безопасности на стадии отработки. При модернизации ТА для уменьшения утечек топлива серийные плунжерные пары ТНВД были заменены опытными (так называемыми «дренированными»), обеспечивающими отвод основной части просочившегося через зазоры топлива в надплунжерную полость. ТНВД (до кг/см2) оказывается не столько трудно реализуемым (из соображений прочности), сколько недостаточно эффективным. Более целесообразным представляется рациональное сочетание величины давления на входе в ТНВД (р = . ДМЭ в цилиндры ТНВД. Мощность и экономичность (в энергетическом эквиваленте) двигателя при питании его ДМЭ и ДТ оказались практически одинаковыми. На всех режимах, включая режим запуска и холостого хода, двигатель устойчиво работал на ДМЭ при полностью бездымном выхлопе (коэффициент оптической плотности К — 0), в то время как при работе на ДТ наблюдался типичный для дизелей уровень дымности отработавших газов, соответствующий К=. Уровень абсолютных и удельных вредных выбросов при работе на ДМЭ, оцениваемый по методике Правил № - ЕЭК ООН, имел следующие особенности (рис. Уровень выбросов окислов азота (Ж)х) на всех режимах был существенно меньше, чем на ДТ. Особенно значительная разница - снижение в 2. Ые = . При нагрузке Ие = . СН) понижался на . ДТ, а на режимах малых нагрузок СМе = . Рис. Уровень выбросов окиси углерода (СО) при работе на ДМЭ на всех режимах превышал соответствующие величины на ДТ, достигая чнм. По сравнению с природным газом работа двигателя на режимах внешней характеристики на ДМЭ обеспечивала уменьшение выбросов ЫОх - в 2,5. СО - в 5. СН - в 3,0. Природный газ в качестве топлива для транспортного двигателя (без использования нейтрализатора) имеет преимущества лишь по сравнению с бензином.