Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Неговора Андрей Владимирович. Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей совершенствованием конструкции и технологии диагностирования топливоподающей системы : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.02 : СПб., 2004 343 c. РГБ ОД, 71:05-5/423

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ КОН
ЦЕПЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 12

  1. Совершенствование конструкций и особенности эксплуатации автотракторных дизелей 12

  2. Организация смесеобразования и сгорания в малотоксичных и экономичных двигателях 20

  3. Топливоподающая система как основа обеспечения высоких технико-экономических и экологических показателей дизеля 29

  4. Программные продукты для расчета и оптимизации рабочего процесса ДВС 53

  5. Методы и средства диагностирования топливной аппаратуры. 58

1.6 Обоснование концепции, цель и задачи исследования. 67
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТОПЛИ
ВОПОДАЮЩИХ СИСТЕМ 15

2.1. Разработка топливоподающих систем, реализующих перспективные
требования. 75

  1. Топливоподающая система непосредственного действия с повышенным давлением впрыскивания и электронным управлением. 75

  2. Аккумуляторная ТПС с ЭГФ конструкции БГАУ. 79

2.2. Математические модели для исследования и оптимизации парамет
ров разработанной аккумуляторной топливоподающей системы. 83

  1. Математическая модель гидродинамического процесса в линии «аккумулятор-форсунка». 85

  2. Математическое описание процесса работы аккумуляторной ТПС

в линии «ТНВД-аккумулятор». 94

2.3. Оптимизация и численное исследование параметров разработанной
аккумуляторной ТПС с электронным управлением. 101

2.3.1, Идентификация математической модели. 101

  1. Численное исследование влияния конструктивных параметров ЭГФ на процесс топливоподачи. 106

  2. Расчет и практическая реализация схемотехнических решений конструкции топливного насоса высокого давления. 122

  3. Расчетное обоснование параметров аккумулятора и нагнетательных трубопроводов разработанной топливоподающей системы. 137

  4. Разработка электронного блока управления топливоподачей. 143

2.4. Экспериментальные безмоторные исследования разработанной топ
ливоподающей системы. 151

  1. Методика экспериментальных исследований, приборы, оборудование и точность измерений. 151

  2. Результаты экспериментальных безмоторных исследований. 160

2.5. Анализ результатов исследований, выводы по 2 главе. 173

ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ
И ТОПЛИВОПОДАЧИ ДЛЯ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ. 175

  1. Выбор объекта исследования и идентификация математической модели. 175

  2. Оптимизация рабочего процесса дизеля 14 10,5x12 и формирование требований к перспективной топливной аппаратуре. 178

  3. Конструктивная разработка экспериментальной неразделенной камеры сгорания. 184

  4. Моторные испытания экспериментального дизеля с опытной топливоподающей системой. 193

3.5. Анализ результатов испытаний, выводы по 3 главе. 205
ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ И РАЗРАБОТКА
СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ. 206
4.1. Метод функционального безразборного диагностирования топливной

аппаратуры и методика распознавания неисправностей ТПС с учетом
вероятностного характера возникновения отказов. 206

  1. Разработка средств и систем оперативного диагностирования топливной аппаратуры 221

  2. Экспериментальная оценка модели диагностирования топливной аппаратуры и эффективности информационно-измерительного диагностического комплекса. 231

  3. Технология диагностирования топливоподающих систем дизелей. 245

  4. Анализ результатов, выводы по 4 главе. 250

ГЛАВА 5. УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ ПОВЫШЕНИЕМ СТАБИЛЬНОСТИ ТОПЛИВОПОДАЧИ. 251

  1. Методика определения межцикловой неравномерности топливоподачи. 251

  2. Оценка влияния нестабильности параметров топливоподачи на показатели работы дизеля. 265

  1. Влияние межцикловой неравномерности топливоподачи на технико-экономические показатели дизеля. 265

  2. Обоснование допусковых величин межцикловой неравномерности топливоподачи. 280

5.3. Стабильность топливоподачи в разработанных топливных системах с
электронным управлением. 286

5.4. Анализ результатов, выводы по 4 главе. 291

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. 294

  1. Внедрение результатов исследования. 294

  2. Экономический ущерб от воздействия отработавших газов. 297

  3. Исследование эксплуатационных показателей топливоподающих систем зарубежных автотракторных дизелей 300

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 306

ЛИТЕРАТУРА 310

ПРИЛОЖЕНИЯ 330

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ:

АЦП — аналого-цифровой преобразователь;

БУ - блок управления;

ВВ - вредные вещества;

ГУ - граничные условия;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

КС - кам ера сгоран ия;

КПД - коэффициент полезного действия;

ЛВД - линия высокого давления;

ЛНД —линия низкого давления;

МТП — машинно-тракторный парк;

МТС — машинно-технологическая станция;

ОГ — отработавшие газы;

РБ — республика Башкортостан;

CR - аккумуляторная система топливоподачи Common Rail.

ТА —топливная аппаратура;

ТП -тошгавоподача;

ТПС - топливоподающая система;

ТО -техническое обслуживание;

ТУ —технические условия;

ТЭП — технико-экономические показатели;

ТНВД — топливный насос высокого давления;

УОВТ — угол опережения впрыскивания топлива;

ЦПТ - цикловая подача топлива;

ЭГФ -электрогидроуправляемая форсунка.

Введение к работе:

Улучшение эксплуатационных показателей дизелей в современных условиях достигается путем повышения их литровой и удельной мощности, экономичности и надежности. В последнее время все большее внимание уделяется снижению выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей.

Наиболее эффективным средством воздействия на рабочий процесс дизеля с целью улучшения эксплуатационных, в том числе экологических показателей, является совершенствование процесса топливоподачи (ТП) и управление этим процессом в соответствии с режимом работы двигателя. Используемые в автотракторных дизелях топливоподающие системы (ТПС) с кулачковым приводом и механическими или электронными регуляторами практически исчерпали резервы оптимизации параметров впрыскивания и не позволяют в полной мере выполнить требования, предъявляемые к топливной аппаратуре (ТА) на современном этапе. Разработка новых ТПС продиктована необходимостью гибкого управления параметрами процесса ТП. Наибольшие возможности для осуществления много факторного управления процессом подачи топлива предоставляют аккумуляторные системы типа Common Rail (CR). Актуальность исследования ТПС с электронным управлением в направлении дальнейшего совершенствования их конструкции и методов оптимизации обусловлена также отсутствием достаточного опыта в этой области. Достаточно остро стоят вопросы исследования взаимного влияния процессов ТП, смесеобразования и сгорания на экономичность и токсичность автотракторных дизелей.

Эксплуатационные показатели дизелей в существенной мере зависят от стабильности конструктивно-регулировочных параметров ТА, определяющих процесс ТП. Существующие технологические процессы, методы диагностирования, оценки и контроля технического состояния элементов ТА и параметров ТП не учитывают в достаточной мере особенностей функционирования современных ТПС, перспективы их развития и совершенствования. В этой связи, весьма актуальным является улучшение эксплуатационных по-

казателей автотракторных дизелей путем совершенствования технологических процессов, методов и средств диагностирования за счет обеспечения их высокой точности, быстродействия и снижения трудоемкости.

Цель работы: научное обоснование и разработка методов и средств улучшения топливно-экономических и экологических показателей работы автотракторных дизелей путем совершенствования процессов топливоподачи и смесеобразования, обеспечения стабильности параметров топливоподаю-щей системы и ее оперативного диагностирования в процессе эксплуатации.

На защиту выносятся:

концепция комплексной оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров дизельного двигателя;

математическая модель аккумуляторной топливоподающей системы типа CR;

методология организации оперативной бортовой диагностической системы топливной аппаратуры;

технология диагностирования ТПС, базирующаяся на разработках оригинальных устройств и средств измерения параметров топливоподачи;

методика оценки межцикловой неравномерности топливоподачи и ее влияния на эксплуатационные показатели работы дизеля.

Научную новизну диссертационной работы составляют:

концепция улучшения топливно-экономических и экологических показателей автотракторных дизелей, основанная на комплексном подходе к оптимизации смесеобразования, топливоподачи и методологии диагностирования топливоподающей системы в процессе эксплуатации;

комплекс новых научных и технических решений по совершенствованию конструкций и совместной оптимизации топливоподающей системы и камеры сгорания, при реализации которых обеспечивается улучшение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей;

-математическая модель аккумуляторной топливоподающей системы типа Common Rail для расчета и оптимизации ее элементов;

-технология диагностирования ТПС дизелей, разработанная на основе использования предложенных информационно-измерительных диагностических систем, обеспечивающая повышение достоверности диагноза; -методики определения межцикловой неравномерности топливоподачи и оценки ее влияния на эксплуатационные показатели работы дизеля, позволяющие обосновать величину допустимой нестабильности подачи топлива от цикла к циклу.

Новизна предложенных технических и технологических разработок подтверждена пятью патентами РФ и четырьмя свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ.

Практическую ценность работы представляют:

конструкции электронно-управляемых топливоподающих систем, обеспечивающих повышение эксплуатационных показателей работы дизеля;

рекомендации по снижению эмиссии твердых частиц и оксидов азота в отработавших газах дизеля Д-120, включающие обоснованные результатами расчетных и экспериментальных исследований предложения по модернизации конструкции топливоподающей системы и формы камеры сгорания;

разработанные и усовершенствованные современные средства диагностирования и экспериментального исследования процессов топливоподачи с регистрацией и автоматизированной обработкой данных на ЭВМ, выполненные на уровне изобретений и патентов;

алгоритмы, базы данных и пакеты прикладных программ, доведенные до практического использования, позволяющие обеспечить автоматизацию процессов расчетов и диагностирования ТА;

рекомендации по допустимым значениям межцикловой неравномерности топливоподачи.

Связь с планами научных исследований и производством. Отдельные разделы диссертационной работы выполнены в соответствии с федеральной целевой программой «Повышение эксплуатационных показателей топливоподающих систем тракторных дизелей» (№281-3-ЗМ МСХиП РФ

1995...97 гг), республиканской программой «Научные основы создания ресурсосберегающих конструкций, методов эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники» (№ 164/АН РБ, 1993...2000 г.г), на основе научно-исследовательских работ с ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры», ЗАО «Алтайский завод прецизионных изделий», ЗАО «Башдизельпрецизи-он», ГУСП МТС «Башкирская».

Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются на ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры», ЗАО «Алтайский завод прецизионных изделий» и их Уральском филиале ЗАО «Баш-дизельпрецизион».

Технологии диагностирования ТА с использованием разработанного диагностического комплекса внедрены в БошАвтоСервисе «Башдизель», на 487 Центральном авторемонтном заводе РВСН МО РФ, ГУСП МТС «Башкирская», ЗАО МТС «Нива», ЗАО «Зирганская МТС», ОАО «Башсельхоз-техника».

Материалы исследований включены: в учебное пособие «Топливная аппаратура автотракторных двигателей», рекомендованное У МО ВУЗов по агроинженерному образованию для обучения студентов; в монографию «Технологические приемы обеспечения эксплуатационной надежности автотракторных дизелей». Результаты исследований внедрены в учебный процесс МГТУ им. Н.Э. Баумана, Санкт-Петербургского и Башкирского ГАУ.

Методы исследования и достоверность полученных результатов. В основу методов исследования положено сочетание фундаментальных положений теории ДВС, термо- и гидродинамики с результатами экспериментов. Достоверность опытов подтверждается соблюдением требований ГОСТ, использованием современных методов и сертифицированных средств измерений, а так же внедрением разработок автора в производство.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на научно-технических конференциях Башкирского ГАУ (1994...2004г.г.), Оренбургского СХИ (1994 г.), Костромской ГСХА (2002 г.), Челябинского

ГАУ (1997, 2002,2003 г.г.), Ижевской ГСХА (2003 г,); на региональных конференциях в Башкирском ГУ (1997 г.), Уфимском Г АТУ (1999 г.); на научно-технических семинарах стран СНГ «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» в Санкт-Петербургском ГАУ (1997,2000,2002...2004 г.г), «Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ» в Саратовском ГУ (Саратов, 2001,2002 г.г) и «Автоматическое управление и регулирование теплоэнергетических установок» в МГТУ им.Н.Э.Баумана (Москва, 2001, 2003 г.); на международных конференциях «Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС» во Владимирском ГУ (Владимир, 2001 г.), «Актуальные вопросы создания топливо подающих систем транспортных дизелей» посвященной 30-летию Ярославского завода дизельной аппаратуры (Ярославль, 2002 г.), «Повышение экологической безопасности автотракторной техники» в Алтайском ГТУ (Барнаул, 2002 г.), «Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения» в Южно-Уральском ГУ (Челябинск, 2003 г.) и «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» в Мордовском ГУ (Саранск, 2004 г.).

Отдельные результаты докладывались на Научно-технических советах ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры (1994-2004 г.г.), ЗАО «Алтайский завод прецизионных изделий (2001-2004 г.г.), АО «Алтайский завод топливных насосов (2001,2004 г), в Отелах главного конструктора ОАО «Бар-наултрансмаш» (2001 г.), АО «Алтайдизель» (2001 г.), АО «Владимирский тракторный завод» (2001 г.), Проблемной лаборатории Владимирского НИК-ТИД(2001г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 340 стр., основного текста - 310 стр., приложений - 10 стр., имеется 155 рисунков, 41 таблица, список литературы из 223 наименований.

Настоящая диссертационная работа — это обобщение теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в 1994...2004 гг. на кафедре

ТиА БГАУ, ТАТ СГТБГАУ, поэтому автор считает необходимым отметить, что оформлению результатов исследования как диссертации во многом способствовали советы и замечания д.т.н. Николаенко А.В. и д.т.н. Габитова И.И. и выражает им искреннюю благодарность. Решение отдельных задач осуществлено совместно с д.т.н. Греховым Л.В., к.т.н. Кулешовым А.С, к.т.н. Ниг-матуллиным Ш.Ф., к.т.н. Гафуровым М.Д. и к.т.н. Галиуллиным P.P.

Подобные работы
Шлёнов Матвей Ильич
Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения
Рыженков Анатолий Анатольевич
Улучшение экологических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы рециркуляции отработавших газов
Смирнов Сергей Викторович
Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей путём совершенствования параметров системы наддува
Полухин Евгений Евгеньевич
Улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива
Габбасов Айнур Галеевич
Улучшение показателей тракторного дизеля совершенствованием топливоподачи и смесеобразования
Поваляев Валентин Александрович
Улучшение показателей работы тракторного дизеля совершенствованием впускных каналов
Девянин Сергей Николаевич
Улучшение эксплуатационно-технических показателей быстроходного дизеля совершенствованием процесса впрыскивания и распыливания топлива
Хакимов Рамиль Тагирович
Улучшение основных показателей работы газовой модификации дизеля путем совершенствования рабочего процесса
Горбунов Павел Владимирович
Улучшение экологических и экономических показателей дизелей внедорожной техники совершенствованием процесса топливоподачи
Голиков Владимир Павлинович
Улучшение экологических и топливно-экономических показателей транспортного дизеля за счет применения рециркуляции отработавших газов и совершенствования рабочих процессов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net