Повышение топливной экономичности тепловозных дизелей за счет совершенствования параметров энергетической установки

• Автор: Панченко, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 175 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ

ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ.

1.1. Мероприятия по повышению топливной экономичности

1.2. Анализ методов повышения топливной экономичности

1.3. Режимы работы дизелей грузовых и

пассажирских магистральных тепловозов в эксплуатации

1.4. Исследование работы тепловозного дизеля на вспомогательных режимах

1.5. Изменение расхода топлива от различных условий эксплуатации.

1.6. Работа дизелей маневровых тепловозов

2. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ПОВЫШЕНИЯ
ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ.
2.1. Анализ влияния отдельных факторов на
экономичность тепловоза
2.2. Понижение расхода топлива на холостом ходу
и малых нагрузках
2.3. Отключение подачи топлива в пять цилиндров дизелей
Д 0 на холостом ходу и малых нагрузках.
2.4. Увеличение температур масла, воды и снижении температуры наддувочного воздуха.
3. ПОВЫШЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДВС ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОГРАНИЧЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ.
3.1. Оценка режимов работы.
3.2. Требования к техникоэкономическим
характеристикам тепловозов для эксплуатации
3.3. Снижение неравномерности нагрузки по цилиндрам дизеля
3.4. Выбор относительных показателей работы тепловозов различных серий с целью сравнения эффективности их использования в различных
регионах эксплуатации
3.5. Корректировка норм расхода топлива
3.6. Рабочие тела двигателей внутреннего сгорания и их физические свойства.
3.6.1. Моделирования процессов топливоподачи в дизелях.
3.7. Моделирование гидродинамических процессов в
системах топливоподачи
3.8. Расчет параметров ДВС, обеспечивающих достижение заданной мощности и топливной экономичности.
3.9. Определение оптимальной по топливной
экономичности продолжительности процесса сгорания.
3 Расчета ДВС по мощностным показателям
и топливной экономичности
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1. Выбор условий проведения многофакторного эксперимента на ДВС.
4.2. Разработка алгоритма расчета тепловозных ДВС по заданным мощностным показателям и топливной экономичности.
4.3. Оптимизация работы тепловозных дизелей.
4.4. Адекватность математических моделей рабочих
процессов дизелей.
5. ВНЕДРЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТОПЛИВА.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
6.1. Определение топливноэнергетических показателей
6.2. Исходные данные для расчета
6.3. Экономия в расходах на топливо.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При конструировании двигателей внутреннего сгорания независимо от их назначения определяющим фактором, как правило, является обеспечение надежной и экономичной работы на номинальном режиме. Однако эксплуатация тепловозных дизелей на железнодорожном транспорте имеет свою специфику и значительно отличается от условий работы дизелей в других отраслях народного хозяйства. Значительная по времени работа на холостом ходу и частичных нагрузках, постоянная сменяемость режимов, потребность в остановках и пусках дизеля -этими и другими особенностями в основном определяется относительно низкий коэффициент использования мощности локомотивов в поездной работе, который для тепловозов ТЭМ2 не превышает %, а для тепловозов 2ТЭМ - %, иными словами мощность этих локомотивов используется, в среднем, наполовину. С учетом указанных особенностей использования двигателей внутреннего сгорания, средний эксплуатационный к. ТЭМ2, рассчитанный для реальных условий работы в грузовом движении за время нахождения локомотива во главе состава (с учетом простоя с поездом) значительно ниже к. Повышение технико-экономических показателей тепловозной тяги связано с повышением мощности и эффективности силовых установок. Рост агрегатной мощности тепловозных дизелей за счет увеличения числа цилиндров ограничен допустимыми массогабаритными показателями дизеля. Повышение частоты вращения коленчатого вала дизеля приводит к снижению ресурса дизеля. Основным направлением повышения мощности силовых установок является повышение среднего эффективного давления в цилиндре, или форсирование дизелей. Вместе с тем, эксплуатация тепловозов 2ТЭ6, ТЭП, ТЭМ5 и д. Проведённые научные исследования в области совершенствования рабочего процесса и регулирования дизелей позволили повысить топливную экономичность и надёжность высокофорсированных дизелей. Поэтому исследование путей повышения топливной экономичности высокофорсированных дизелей является актуальной задачей. Для наддува дизелей применяются объёмные или центробежные компрессоры. Использование энергии выпускных газов в турбине для привода компрессора позволяет значительно повысить топливную экономичность дизелей. В настоящее время все высокофорсированные дизели оснащаются системами газотурбинного наддува. Недостатком систем газотурбинного наддува со свободным турбокомпрессором является резкое снижение подачи воздуха при уменьшении мощности дизеля. Наиболее остро эти проблемы проявляются в высокофорсированных дизелях. Исследования переходных процессов дизелей с высоким газотурбинным наддувом показали, что причиной низкой экономичности, надежности и высокой дымности является рассогласование характеристик турбины и компрессора с гидравлической характеристикой дизеля. Для транспортных дизелей согласование характеристик агрегатов надува и гидравлической характеристики производится на номинальной мощности. При снижении частоты вращения коленчатого вала дизеля проходное сечение соплового аппарата турбины оказывается завышенным, в связи с чем снижается давление газов перед турбиной. Вследствие этого падает давление наддува, повышается температура газов на выпуске и перед турбиной. Повышению экономичности и приёмистости высокофорсированных дизелей способствовало введение корректоров подачи топлива по давлению наддува и нагрузке в регуляторе частоты вращения коленчатого вала и мощности дизеля. Одним из технических решений, позволяющим повысить топливную экономичность и повысить приемистость дизеля, является импульсная система воздухоснабжения. Основное её достоинство состоит в повышении топливной экономичности дизеля на малых мощностях. Улучшение воздухоснабжения достигается за счёт подвода газов к турбине от нескольких коллекторов малого сечения, объединяющих группу цилиндров со смещением моментов воспламенения, уменьшения сечения соплового аппарата и изменения работы насосных ходов дизеля. Дальнейшее совершенствование технико-экономических показателей дизелей с импульсными системами было достигнуто применением сначала групповых, а затем индивидуальных преобразователей импульсов. Последнее позволяет поднять к. Вместе с тем, эффект от применения импульсных систем наддува снижается с повышением форсировки дизеля.