Повышение тяговых и топливно-экономических показателей автомобилей с дизельными двигателями на основе определения и регулировки оптимального угла опережения впрыска топлива динамическим методом

• Автор: Пелихов, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обшие положения

1.2. Характеристика автомобиля как объекта диагностирования

1.3. Анализ существующих методов диагностирования тяговых ка

1.4. Анализ методов и средств регулировки угла опережения впрыска

топлива
1.5. Выводы

1.6. Задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДИНАМИЧЕСКОГО МЕ

ТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
.1. Требования к моделированию динамических систем
.2. Математическое описание динамики перемещения масс автомо
биля при его разгоневыбеге
2.3. Математическая модель колеса с эластичной шиной
2.4. Математическая модель ДВС и трансмиссии
2.5. Алгоритм расчета показателей разгонавыбега автомобиля в до
рожных и стендовых условиях
2.6. Выводы
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Методика планирования экспериментальных исследований
3.2. Методика экспериментальных исследований
3.2.1. Методика измерения тяговых качеств автомобиля на силовом тя
говом стенде с беговыми барабанами
3.2.2. Методика определения тяговых качеств автомобиля на инерци
онном стенде с беговыми барабанами
3.2.3. Методика проведения дорожных испытаний автомобиля для оп
редслсния тяговых качеств
3.3. Методика нормирования параметров разгона и выбега автомоби
ля на инерционном тяговом стенде
3.4. Методика оценки погрешностей
3.5. Методика аналитического определения параметров процесса раз
гона и выбега автомобиля
3.6. Оборудование для проведения экспериментальных исследований
параметров разгона и выбега автомобиля в дорожных и стендовых условиях
3.6.1. Система измерения крутящего момента на полуоси автомобиля
3.6.2. Система измерения пути и скорости автомобиля
3.6.3. Методика оценки топливной экономичности при помощи расхо
домера топлива
3.7. Методика тарировки датчиков
3.7.1. Тарирование системы измерения системы измерения скорости и
пройденного автомобилем пути
3.7.2. Тарирование системы измерения крутящего момента
3.8. Методика оценки адекватности математической модели
3.9. Методика обработки экспериментальных данных
3 Выводы
4. Результаты исследований .
4.1. Результаты тарировки систем измерительного комплекса и оцен
ка погрешностей измерений
4.2. Оценка адекватности разработанных математических моделей
4.3. Результаты исследований зависимости тяговоэкономических ха
рактеристик автомобилей от УОВТ на силовом тяговом стенде с беговыми барабанами
4.4. Результаты исследования зависимости тяговоэкономических ха
рактеристик автомобиля от УОВТ на инерционном тяговом стенде
4.5. Результаты исследования зависимости тяговоэкономических ха
рактеристик автомобиля от УОВТ в дорожных условиях
4 4.6. Алгоритм регулировки УОВТ динамическим методом
4.7. Выводы
5. Экономическая эффективность динамического метода определе
ния оптимального УОВТ
5.1. Расчет экономического эффекта
5.2. Выводы
6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Это приводит к тому, что оптимизированные для нового двигателя настройки системы питания, не обеспечивают оптимального протекания рабочих процессов и тем самым не позволяют достичь максимального коэффициента полезного действия. Следствием этого является ухудшение мощностных показателей двигателя, ухудшение топливной экономичности, значительное повышение токсичности отработавших газов (ОГ). Нормы на токсичность ОГ двигателей приняты во всех развитых странах, в том числе и в России (табл. В соответствии с международными нормативными документами установлены допустимые нормы выбросов с ОГ оксидов азота (ЫОч), оксида углерода (СО), углеводородов (СНХ). Кроме указанных токсичных компонентов лимитируется дымность ОГ (содержание сажи), причем для автомобильных дизелей на режимах эксплуатационной мощности (номинальный режим), максимального крутящего момента, максимальной частоты вращения холостого хода, а также на режиме свободного ускорения без нагрузки при полной подаче топлива. Допустимые нормы дымности ОГ на этих режимах составляют соответственно , , и % [2]. Существенное влияние на все показатели работы двигателя, и в частности на мощностныс, экономические, шумоизлучение, дымность и токсичность отработавших газов, а также на надежность двигателя оказывает угол опережения впрыска топлива. ВМТ). Таблица 1. Дизели грузовых автомобилей обшей массой свыше 3,5 т, ОСТ . Автомобильные, комбайновые и тракторные дизели, ГОСТ . Концентрация вредных веществ в ОГ в большой степени зависит от параметров цикловой подачи топлива (ЦПТ) и УОВТ, а также от нагрузки и скоростного режима работы дизеля. Это обусловлено тем, что при уменьшении УОВТ уменьшаются максимальные температуры сгорания и время, отводимое на процессы окисления продуктов сгорания. Поэтому с уменьшением УОВТ эмиссия N0* уменьшается, а выбросы СО, СНХ, С как правило увеличиваются. Причем, при работе на номинальном режиме наибольшее влияние УОВТ оказывает на концентрацию в ОГ оксидов азота и сажи. Изменение УОВТ на этом режиме на 1 ° поворота коленчатого вала приводит к изменению эмиссий N0* и С на 5- %. Кроме того, существует тесная корреляционная связь между эмиссией N0. ОГ и топливной экономичностью [2]. Практически при любом воздействии на рабочий процесс дизеля с целью снижения количества N0», топливная экономичность ухудшается. Физический смысл применения угла опережения впрыска топлива заключается в необходимости компенсировать инерционность системы питания двигателя и процесса сгорания топлива в цилиндре двигателя. Промежуток времени после появления у форсунки первой волны давления до начала подъема иглы форсунки. После попадания топлива в камеру сгорания, небольшой промежуток времени затрачивается на смесеобразование, прогрев горючей смеси до температуры воспламенения и непосредственно на процесс горения. Условия смесеобразования непосредственным образом влияют на такие параметры рабочего цикла как максимальное давление рг, индикаторный КПД тр, и соответственно на мощностные показатели двигателя. При увеличенных значениях УОВТ происходит слишком раннее воспламенение горючей смеси, что приводит к достижению максимального давления в камере сгорания до прихода поршня в ВМТ. Это увеличивает работу сжатия и снижает индикаторные показатели двигателя. Практически, это приводит к увеличению максимального давления сгорания и соответственно к увеличению нагрузок на детали ЦПГ, а также более жесткой работе двигателя. Ряд экспериментальных исследований проведенных разными авторами показывает, что при постоянной частоте вращения коленчатого вала, для каждой нагрузки имеется свой оптимальный угол опережения впрыска топлива (рис. В дизелях без наддува с уменьшением нагрузки, подача воздуха практически не изменяется, поэтому мало изменяются давление и температура конца сжатия. Рис 1. Рис 1. Зависимости индикаторного КПД и удельного расхода топлива транспортных дизелей от УОВТ: 1 и 2- удельный расход топлива и индикаторный КПД дизеля КамАЗ при об/мин; 3 - индикаторный КПД дизеля 3/ при об/мин.