Разработка электрического теплоаккумулирующего нагревателя для дизельных двигателей

• Автор: Щегольков, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Мичуринск- Наукоград
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение

1. Анализ информационных источников и постановка

задач исследования

1.1. Влияние работы дизельных двигателей на окружающую среду

1.2. Технические средства для улучшения параметров дизельных двигателей в условиях низких температур окружающей среды

1.2.1. Устройства для подогрева моторных масел

1.2.2. Устройства для подогрева низкотемпературной жидкости в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

1.2.3. Устройства для подогрева дизельного топлива

1.2.4. Устройства для подогрева впускного воздуха дизельных двигателей

1.3. Электрические нагревательные элементы

1.4. Аспекты нанотехнологий применительно к получению материалов с улучшенными параметрами .
1.5. Постановка задач исследования.
2. Теоретические обоснования по разработке электрических нагревателей для дизельного двигателя.
2.2. Математическое описание распределения электрического потенциала на
поверхности ЭТН.
2.3. Обоснование геометрической формы и элементов
конструкции ЭТН.
2.4. Разработка математической модели устройства терморегулирования топлива с ЭТН для дизельного двигателя
2.5. Теоретическое обоснование режимов работы керамических
нагревателей с положительным температурным коэффициентом
2.5.1. Разработка математической модели устройства терморегулирования питающего воздуха в дизельном двигателе.
3. Программа и методика экспериментальных исследований .
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Методика экспериментальных исследований электрофизических характеристик ЭТН
3.3. Методика исследования теплофизических характеристик ЭТН
3.4. Методика исследований параметров средств электронагрева для терморегулирования дизельного топлива и питающего воздуха.
3.4.1. Методика исследования параметров устройства терморегулирования питающего воздуха
3.4.2. Методика исследования параметров устройства терморегулирования топлива с ЭТН.
3.5. Методика исследования температурных режимов
в топливной системе.
3.6. Методика исследований влияния устройств терморегулирования на эксплуатационные параметры дизельного двигателя на примере СМД
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
4.1. Исследование электрофизических характеристик ЭТН
4.2. Исследование теплофизических характеристик ЭТН.
4.3. Исследование распределения температурного поля на
поверхности ЭТН.
4.4. Исследование параметров устройства терморегулирования дизельного топлива.
4.5. Исследование параметров устройства терморегулирования питающего
воздуха.
4.5.1. Исследование пускового тока керамических нагревателей с НТК
4.6. Исследование влияния устройств терморегулирования на эксплуатационные параметры дизельного двигателя
на примере СМД
5. Практическое использование и экономическая эффективность результатов
исследований.
5.1. Результаты производственных испытаний.
5.2. Оценка экономической эффективности .
Общие выводы.
Список используемой литературы


В процессе эксплуатации автотранспортного средства или дизельгенератора уменьшить токсичность выхлопных газов можно путм выведения его на режимы работы, соответствующие загрузке на номинальную мощность, чему способствует оптимизации процессов горения топливовоздушной смеси. Рисунок 1. Схема мер по снижению токсичности газообразных выбросов в дизельном двигателе. Газообразные выбросы дизельных двигателей включают в себя картерные и выхлопные газы. Каталитические нейтрализаторы и сажевые фильтры преимущественно устанавливаются на последние. В работе с целью улучшения показателей по выбросам токсичных компонентов дизельных двигателей автотракторной техники обосновывается способ работы на режиме самостоятельного холостого хода, заключающийся в создании периодически повторяющихся тактов отключения и включения подачи топлива или топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя в области пониженных частот вращения коленчатого вала. Представленный способ требует точно настроенной на конкретные условия системы автоматического управления, обеспечивающей возвратнопоступательное перемещение органа управления по определенному закону топливоподачи. В этом случае увеличивается износ деталей топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы, как следствие динамических нагрузок в тактах подачи топлива. Также следует отметить, что увеличение вязкости топлива под действием низких температур может спровоцировать нестабильную работу дизельного двигателя, так как при этом возможны нарушения сплошности топливного потока. Серьзное отношение развитых зарубежных стран к проблеме роста токсичности выхлопных газов нашло отражение в создании нормативно правовой базы, регламентирующей аспекты эксплуатации автотранспорта, по отношению к окружающей среде. Европейские стандарты по нормированию токсичности постоянно ужесточаются, в частности для грузовых автомобилей имеющих двигатели с воспламенением от сжатия действующий с г. ЕВРО 5 2 учитывает не только токсичность выхлопов двигателя в прогретом состоянии, но также при пуске и работе на холостом ходу. Кроме того он принимает во внимание ресурс, как двигателя, так и транспортного средства в целом. Следует отметить, что стандарт ЕВРО 5 регламентирует токсичность двигателей внутреннего сгорания в условиях отрицательных температур окружающей среды от 7. Евро 3, однако, организационные вопросы и отсутствие отработанных методик измерения не позволило утвердить этот пункт ранее. В международных стандартах весьма серьзное значение уделяется методикам и используемым в них системам замера токсичности или газоанализаторам. Это вызвано тем, что разные методы и приборы, лежащие в их основе могут давать результаты, отличные друг от друга, как в диапазоне погрешности, так и в отсутствии возможности замера большинства режимов. Следует отметить, что стандарты ЕС Евро 5 и готовящийся Евро 6 не предусматривают нормирование токсичных составляющих в выхлопах технических средств с двигателями внутреннего сгорания, не находящимися в эксплуатации на дорогах общего пользования это прерогатива отдельного комплекса стандартов . В РФ эксплуатация и создание двигателей внутреннего сгорания, по отношению к воздействию на окружающую среду, регламентируется целым комплексом взаимодополняющих ГОСТов 7. Проводя сравнительный анализ нормативных документов ЕС и РФ, регламентирующих предельные токсичные компоненты в газообразных выбросах мобильной техники с двигателями внутреннего сгорания, можно сделать вывод, что стандарты РФ будут ужесточаться и как следствие этого возможно введение обязательного замера токсичности выхлопных газов в условиях низких температур как для новой, так и для находящейся в эксплуатации автотракторной технике. Для соответствия этим требованиям необходимо техническое дооснащение дизельных двигателей как мобильного транспорта, так и стационарных установок средствами, позволяющими уменьшить содержание токсичных компонентов в газообразных выбросах. К таким техническим средствам можно отнести подогреватели топлива и низкотемпературной жидкости, а также устройства для электронагрева питающего воздуха в дизельных двигателях. Стоит отметить, что совместное использование представленных устройств является более перспективным направлением, чем одностороннее применение.