авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

«Министерство образования и науки РФ Министерство промышленности и торговли РФ Министерство транспорта РФ Федеральное агентство по техническому регулированию ...»

-- [ Страница 7 ] --

Повышенный износ возникает из-за вибраций и запыленности. Кроме того отмечается усиленный износ зубьев красного колеса на моделях тахографов выпуска позднее 2005 года. Несанкционированное вмешательство водителей в работу одометра производится с целью его «подмотки», и приводит к механическим поломкам корпуса одометра, пружин оси колес червяка.

Lср одометра по формуле (2) составляет 311 тыс. км.

Вероятность безотказной работы одометра представлена на рис. 5.

Рис. 5. Вероятность безотказной работы одометра Точкой начала снижения вероятности безотказной работы можно считать пробег в 25 тыс. км. Начиная со 125 тыс. км происходит резкое снижение надежности, это связано с тем, что на этом пробеге обнаруживается максимальный механический износ зацепления червяка с зубьями «красного» колеса. Очевидно этот пробег нужно считать пороговым для планового периодического ремонта одометра.

- Часовой механизм. Неисправности выражаются в отставании, либо полной остановке стрелок часов, в отсутствии хода диаграммного диска тахографа. Основными причинами неисправностями являются заводской брак часового механизма (15%) и механический износ элементов часового механизма (85%).

Из-за заводского брака нарушается работа в электропроводке часового механизма, что ведет к отставанию либо полной остановке часов. При полной остановке часового механизма диаграммный диск перестает вращаться, и поэтому данные о скорости, пройденном пути и режиме труда и отдыха на нем не регистрируются. Механическому износу подлежат цапфа якоря часового механизма и колеса привода часового механизма, что ведет к отставанию часов.

Lср часового механизма по формуле (2) составляет 293 тыс. км.

Вероятность безотказной работы часового механизма представлена на рис. 6.

Рис. 6. Вероятность безотказной работы часового механизма Начало отказов часового механизма наблюдается при пробеге 125 тыс.

км, при котором обнаруживаются максимальный механический износ элементов часового механизма. Очевидно, этот пробег нужно считать пороговым для планового периодического часового механизма.

Выводы:

1. При эксплуатации тахографа в жестких условиях (низкая температура окружающего воздуха, высокая запыленность, вибрации) возникают отказы тахографа, устраняемые ремонтами. Большое количество отказов приходится на одометр (55%) и механическую плату (31%).





2. Часть поломок возникает в результате неправильной эксплуатации прибора, вмешательства водителя в работу прибора с целью изменении регистрационных данных. В результате наблюдаются поломки одометра и перьев самописцев тахографа.

3. Пробег 75-125 тыс. км. Является плановым для проведения профилактического ремонта (замены) наиболее часто выходящих из строя элементов – одометра и муфты обгона.

4. Техническая документация по проведению ремонта тахографа отсутствует и требует разработки.

Библиографический список 1. Кузнецов Е. С. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для ву-зов. - 3-е изд., перераб. и доп. / Е. С. Кузнецов, В. П. Воронов, А. П Болдин и др.;

Под ред. Е. С.

Кузнецова / Издательство: М.: Транспорт, 1991. - 413 с.

2. Острейковский В. А. Теория надежности / Издательство: Высшая школа 2003 г. 463 стр.

3. РД 37.001.247-92 Установка тахографа на автотранспортном средстве. Методы проверки.

4. Шейнин. А. М. Методы выявления и поддержания надежности автомобилей в эксплуатации: учеб. пособие / А. М. Шейнин;

Ред. Г. В. Крамаренко ;

МАДИ. - М. :

Транспорт, 1968. - 98 c.

УДК 621.439:629.114. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗОБАЛЛОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ Д.А. Фоменко, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Автомобильное газобаллонное оборудование (ГБО) различается по поколениям:

1. Системы с вакуумно–механическим управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные, а также на инжекторные автомобили. Здесь используются вакуумные газовые редукторы. Также отсутствует электронное управление составом топливно-воздушной смеси.

2. Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода в отработавших газах. Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторными двигателями, с лямбда-зондом и каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

3. Системы, где газ подаётся во впускной коллектор в непосредственной близости к впускному клапану цилиндра. Между редуктором, который подаёт избыточное давление, и штуцерами клапанами, установленными во впускном коллекторе, имеется форсунка, которая обеспечивает правильную дозировку газа во впускной коллектор. Переключением режимов и поддержанием правильной подачи газо-воздушной смеси занимается электронный блок управления, на который поступают необходимые сигналы со штатных датчиков двигателя.

4. Системы с распределенным синхронизированным впрыском газа.

Отдельное электронное управление подачей газа для каждого цилиндра.

Так же предусмотрено электронное управление составом топливно воздушной смеси. В отличие от систем предыдущего поколения, в ГБО четвертого поколения использует форсунки, которые устанавливаются на впускном коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра. Именно ГБО четвертого поколения является наиболее совершенной системой.

Не смотря на все преимущества ГБО четвертого поколения перед предыдущими, при эксплуатации возникают неисправности его элементов, что нарушает работу двигателя (таблица 1,2).



Цель работы: Определить периодичность технического обслуживания (ТО) и замены элементов ГБО четвертого поколения.

Была сделана выборка пятидесяти автомобилей при сборе и обработке статистической информации [1] на ООО «ГазАвтоСервис» после монтажа комплекта ГБО и последующего его технического обслуживания.

Элементы ГБО, приходилось заменять (либо ремонтировать) намного раньше, чем заявлено заводом изготовителем.

Таблица Причины неисправностей элементов ГБО и способы их устранения Неисправности и причины Метод устранения Двигатель неустойчиво работает на холостом ходу Заменить плунжеры, либо уплотнительные Неисправны газовые форсунки кольца, проверить на открывание Не корректная регулировка газовых Отрегулировать зазор плунжеров форсунок Двигатель не развивает полной мощности Заменить плунжеры, либо уплотнительные Неисправны газовые форсунки кольца, проверить на открывание Разобрать, промыть редуктор, при Пониженное давление газа на выходе из необходимости заменить диафрагмы, редукторе отрегулировать Засорен фильтр газа в редукторе Заменить фильтр Засорен фильтр тонкой очистки газа Заменить фильтр Двигатель не переходит на питание газом после достижения «температуры перехода», обозначенной программой Проверить электрическую цепь на разрыв, Неисправен датчик температуры редуктора при необходимости заменить датчик Не исправен датчик температуры газа Заменить датчик Не исправен датчик давления газа Заменить датчик Повышенный расход газа Разобрать, промыть редуктор, при необходимости заменить диафрагмы, Не исправен редуктор отрегулировать Заменить плунжеры, либо уплотнительные Не исправны газовые форсунки кольца, проверить на открывание Повышенное давление на выходе газа из Отрегулировать с помощью регулировоч редуктора ного винта на редукторе до номинального Провал при резком открытии дроссельной заслонки Пониженное давление газа на выходе из Отрегулировать с помощью регулировоч редукторе ного винта на редукторе до номинального Засорен фильтр газа в редукторе Заменить фильтр Засорен фильтр тонкой очистки газа Заменить фильтр Заменить плунжеры, либо уплотнительные Не исправны газовые форсунки кольца, проверить на открывание форсунки Двигатель самопроизвольно переходит на питание бензином Неисправен датчик температуры редуктора Заменить датчик Не исправен датчик температуры газа Заменить датчик Не исправен датчик давления газа Заменить датчик Это происходит по разным причинам:

- низкое качество газа;

- суровые климатические условия;

- некорректная настройка ЭБУ;

- не квалифицированная установка и т.д.

Таблица Отказы элементов ГБО и их последствия Пробег до ТО или замены, № Элементы ГБО заявленный Последствия заводом изготовителем, км Двигатель неустойчиво работает на холостом ходу Газовые Двигатель не развивает полной мощности 1 форсунки 55000 Повышенный расход газа Провал при резком открытии дроссельной заслонки Двигатель не развивает полной мощности 2 Фильтр газа 75000 Провал при резком открытии дроссельной в редукторе заслонки Двигатель не развивает полной мощности Фильтр тонкой 3 очистки газа 15000 Провал при резком открытии дроссельной заслонки Двигатель не переходит на питание газом после достижения температуры «перехода», 4 Датчик 60000 обозначенной программой давления газа Двигатель самопроизвольно переходит на питание бензином Двигатель самопроизвольно переходит на питание бензином Датчик температуры Двигатель не переходит на питание газом газа после достижения температуры «перехода», обозначенной программой Согласно полученной статистической информации определим плановую замену и ТО элементов ГБО до момента отказа. Периодичность плановой замены и ТО определяем по методу допустимого уровня безотказности [2]. Этот метод основан на выборе такой рациональной периодичности, при которой вероятность отказа элемента не превышает заранее заданной величины. Значение вероятности безотказной работы (Rд) принимаем 0,85. Определенная таким образом периодичность меньше средней наработки на отказ и связана с ней следующим образом:

L= L, где – коэффициент рациональной периодичности, учитывающий величину и характер вариации наработки на отказ, а также принятую допустимую вероятность безотказной работы.

Влияние Rд на зависит от коэффициента вариации (V), согласно [2] при V=0,2 коэффициент рациональной периодичности ()=0,80 (таблица 3).

Таблица Плановая периодичность замены и ТО элементов ГБО Среднее значение Пробег до ТО Периодичност Среднее Коэф пробега до или замены, ь Элементы квадратич- нт наработки заявленный плановой ное откло- вариац ГБО на отказ заводом изго- замены и ТО нение. ии.

товителем, км. (L), км.

( L ), км.

Газовые 55000 51345 2640 0,17 форсунки Фильтр газа в 75000 70410 2652 0,18 редукторе Фильтр тонкой 15000 11970 1785 0,23 очистки газа Датчик 60000 55045 3318 0,16 давления газа Датчик температуры 45000 40519 2959 0,2 газа Полученные результаты при определении плановой замены и ТО округляем в меньшую сторону до значения пробега кратного 10000 км.

Таким образом, с помощью сбора статистической информации и применения метода допустимого уровня безотказности и измерения случайных величин была определена плановая замена элементов ГБО четвертого поколения:

1. Фильтр тонкой очистки газа, 10000 км;

2. Датчик температуры газа, 30000 км;

3. Газовые форсунки, 40000 км;

4. Датчик давления газа 40000 км;

5. Фильтр газа в редукторе 60000 км.

Библиографический список 1. Крамаренко Г.В. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Транспорт,1983.-488 с.

2. Палий И.А. Прикладная статистика: Учеб. пособие для вузовМосква: 2004. – 176 с.

СЕКЦИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ И КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ СИСТЕМ УДК 534.44:621. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ДОБАВКАМИ ДЛЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Г.А. Голощапов, инженер;

Д.А. Цуркан, соискатель;

В.И. Лиошенко, канд. техн. наук, доц., В.А. Володарец Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Актуальность работы. В процессе эксплуатации узлы трения машин подвергаются воздействию неблагоприятных факторов, таких как перепады температур, воздействию влаги, вибрации, абразивных сред. Эти условия оказывают непосредственное влияние на их работоспособность.

Особенно это характерно для работы узлов трения с знакопеременными нагрузками. Большегрузные автомобили нашли широкое применение как для перевозки различных грузов, так и в качестве базовых для различных передвижных смесительных установок, которые широко используются в дорожном строительстве.

Узлы трения таких машин работают в условиях повышенной запылённости при контакте с абразивными средами, подвергаясь интенсивному изнашиванию, то улучшение противоизносных свойств смазочных материалов является актуальной задачей.

Исследованиями смазочных материалов, выполненными на четырехшариковых машинах трения (ЧШМ) в условиях точечного контакта показана возможность улучшения противоизносных свойств смазок за счет изменения их состава в условиях абразивного изнашивания. Однако, таких работ мало, результаты полученные авторами противоречивы. В немалой степени это обусловлено отсутствием приборов и объективных методов оценки противоизносных свойств смазочных материалов.

ЧШМ с точечным контактом не моделируют условия работы большинства узлов трения (контакт по линии или плоскости), а поэтому полученные с их помощью оценки свойств смазочных материалов в значительной мере условны и требуют уточнения. Это связанно прежде всего с тем, что испытания смазочных материалов проводится в объёме в условиях гидродинамического режима смазки, что в большей степени характерно для работы жидких масел. По этому результаты испытаний пластичных смазок, а особенно с различными добавками искажаются наличием гидродинамического режима. В таких условиях производить оценку противоизносных свойств пластичных смазок в зависимости от их состава становится практически невозможно.

Целью данной работы является повышение срока службы большегрузных автомобилей типа КамАЗ за счёт применения смазочных материалов способных снижать абразивный износ поверхностей трения.

В этой связи были поставлены следующие задачи:

разработать прибор и метод оценки на нём способности смазочных материалов снижать абразивный износ поверхностей в условиях граничного трения за счёт изменения их состава;

изучить влияние на противоизносные свойства товарных смазок при абразивном изнашивании добавок различной физико-химической природы на этом приборе.

разработать рекомендации по применению смазок с улучшенными противоизносными свойствами в узлах трения автомобилей КамАЗ.

Практические результаты. Разработан трёхшариковый трибометр и метод оценки на нём противоизносных свойств смазочных материалов.

Проведённые испытания смазок с различными добавками позволили выявить наиболее эффективные из них по снижению абразивного изнашивания поверхностей. В табл. 1 приведены основные результаты выбора добавок. Установлено, что смесь порошков Мо S2 и графиты в сочетании 1:1 в количестве 15% масс, эффективно снижает абразивный износ поверхностей.

Сочетание этой смеси с 3% масс присадки ТКФ (трикрезилфосфат) синергетически усиливает противоизносный эффект порошков и наилучшим образом снижает абразивное изнашивание поверхностей трения.

На основании регрессионного анализа полученных результатов предложены уравнения для прогнозирования величины износа поверхностей в зависимости от состава смазки.

Уравнения регрессии.

y=27,215-0,689x y=24,495-0,422x y=24,849-0,578x где: x- MoS;

x- графит;

x - MoS+ графит (1:1).

Практическая ценность. С целью практической реализации полученных результатов были проведены испытания смазки литол-24 с добавкой композиции 15% порошка MoS в сочетании с 3% масс присадки трикрезилфосфат в узлах трения передней подвески рессор, шкворней поворотных кулаков автобетоносмесителя марки СБ-92В-2 на базе автомобиля КамАЗ. Пробег автомобиля составил 45000 км.

Таблица Влияние органических соединений и их композиций с порошкообразными добавками на противоизносные свойства смазки литол- в присутствии абразива (кварц 20-25 мкм) Состав образцов h, мкм Коэффицие Ra, мкм нт трения До После испытания испытания Литол-24 27,93 0,133 0,521 0, Литол-24 + 3% добавки:

ТКФ 22,43 0,141 0,529 0, Хлорэф-40 21,56 0,104 0,535 0, ДФ-11 25,38 0,112 0,526 0, ЛЗ-318 19,98 0,112 0,535 0, этиленгликоль, 4% 14,31 0,133 0,546 0, То же + 3%ТКФ + 15% добавки в виде порошков:

MoS2 13,61 0,175 0,529 0, Графит 14,05 0,154 0,550 0, MoS2 + графит (1:1) 15,93 0,175 0,522 0, То же + 3% хлореф-40 + 15% добавки в виде порошков:

MoS Графит 17,86 0,133 0,528 0, MoS2 + графит (1:1) 20,55 0,133 0,553 0, То же + 3% ДФ-11 + 15% 12,42 0,133 0,534 0, добавки в виде порошков:

MoS2 21,60 0,125 0,550 0, Графит 21,77 0,112 0,534 0, MoS2 + графит (1:1) 21,26 0,133 0,530 0, За время проведения испытаний по заправке узлов трения смазкой литол-24 ТО проводилось через 5000 км, а при заправке узлов трения смазкой литол-24 с упомянутыми добавками 15% MoS + 3% ТКФ через 10000 км. После окончания испытаний была проведена разборка узлов трения с опытной смазкой и смазкой литол-24 без добавок, их дефектация и микрометраж.

Анализ результатов измерений показал, что применение добавок в смазке литол-24 способствует снижению износа рабочих поверхностей шкворня на 35-40%, бронзовой втулки на 30-35%, пальцев подвески передней рессоры до 40-45%. Применение смазки литол-24 с добавками позволяет получить экономический эффект за счёт увеличения периодичности замены смазки литол-24 с добавками в 2 раза, сокращения затрат на проведение ТО, а так же повышения срока службы деталей узлов трения базового автомобиля типа КамАЗ.

Библиографический список 1. Шейман Е.А. Абразивный износ. Обзор американской печати./ Трение и износ 2005,№1(26). С.100-110.

2. Умаров И.К., Вайншток В.В. Влияние пластичных смазок на абразивный износ поверхностей трения – «Химия и технология топлив и масел»,1985.№5. С.17-19.

3. Заславский, Ю.С. Трибология смазочных материалов/ Ю.С. Заславский – М.:Химия,1991.-300с.

4. Фукс, И.Г. Добавки к пластичным смазки/ И.Г. Фукс. М.:Химия,1982.-248с.

УДК 665. ПРЕИМУЩЕСТВА УНИФИКАЦИИ ПРИМЕНЯЕМЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР С.В. Дорошенко, соискатель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Эксплуатация техники при отрицательных температурах, характеризуется значительным изменением свойств конструкционных и эксплуатационных материалов. При низкой температуре окружающего воздуха вязкость масла повышается, затрудняется его прокачиваемость по каналам системы смазки [1]. Вязкость может возрасти на столько, что при обычном давлении, которое развивает масляный насос, масло не будет прокачиваться, или будет поступать к узлам смазки в недостаточном количестве. Условия смазки становятся особенно тяжёлыми во время прогрева после пуска холодного двигателя.

Анализ данных служб эксплуатации дорожного ремонтно строительного предприятия г. Сургута за 11 месяцев 2007г показывает, что пик отказов двигателей СДМ приходится именно на зимние месяцы эксплуатации (рисунок 1).

Что подтверждает существенное влияние отрицательных температур на эксплуатационную надежность СДМ.

Эксплуатация двигателей на пониженных тепловых режимах приводит к низкотемпературному осадкообразованию в моторных маслах, что является результатом низкой агрегатной устойчивости присадок, окислов азота, продуктов неполного сгорания топлива и окисления масла под влиянием накапливающейся воды (рисунок 2). При этом в состав осадка входят не только продукты окисления масла и топлива, но и разложившиеся присадки [4]. Интенсивность протекания процесса осадкообразования в значительной степени зависит от коллоидной стабильности моторных масел, от их деэмульгирующей способности.

Распределение отказов ДВС по месяцам года количество отказов ст рт ь ь ль ь ь й ь нь ь ал ар бр бр бр бр ма гу ма ию ию ав вр нв тя ка оя тя ок н е я де н се ф Рис.1. Распределение отказов двигателей СДМ по месяцам года а) б) Рис. 2. Визуальное наличие накопления воды в процессе прогрева ДВС а) конденсат на крышке маслозаливной горловины, б) конденсат со следами ржавчины на трубке пробозаборника извлеченного из маслозаливной горловины В этих условиях особое значение приобретает соответствие качества применяемого моторного масла условиям эксплуатации.

Повышение требований к экологическим характеристикам выпускаемых машин инициирует дальнейшее совершенствование конструкций ДВС и применение современных высокоэффективных моторных масел. При этом расширяется номенклатура применяемых смазочных материалов на предприятиях, поскольку одновременно в эксплуатации находятся машины, относящиеся к разным экологическим классам с различными требованиями к эксплуатационным свойствам моторного масла.

В современных дизельных двигателях, отвечающих экологическим требованиям уровня ЕВРО-3 рекомендованы к применению моторные масла категории CI-4/SL по АPI. Следует отметить что, хотя масла API CI- разработаны для двигателей с системой перепуска отработанных газов, они также обеспечивают лучшую защиту и для дизелей без системы перепуска отработанных газов и, полностью заменяя все ранние спецификации API CF-4, CG-4, CH-4, могут применяться в двигателях, для которых указаны масла этих категорий. Масла API CI-4 значительно превосходят все перечисленные выше по следующему ряду эксплуатационных свойств: детергентно-диспергирущие, противоизносные, антикоррозийные, показатели окислительной стабильности.

Проведенные эксплуатационные испытания моторного масла API CI 4/SL, SAE 10W40 в двигателях шести машин на базе автомобилей КАМАЗ экологического класса 2 и шести машин экологического класса 3, показали различие в динамике изменения состояния моторного масла в процессе работы.

Анализ данных лабораторного исследования проб работавшего масла, 5 заборов проб с каждой машины в течение испытательного цикла, показал более интенсивное снижение щелочного числа в случае ДВС третьего экологического класса (рисунок 3).

Щелочное число является условной мерой способности масла нейтрализовать кислоты, образующиеся из продуктов сгорания топлива и окисления базовой основы масла. Различие процессов снижения щелочного числа в ДВС 2-го и 3-го экологических классов объясняется различными условиями работы моторного масла, обусловленными конструктивными изменениями в двигателях 3-го экологического класса [5].

Рис. 3. Снижение щелочного числа работавшего моторного масла CI-4/SL в ДВС 2го и 3го экологических классов Степень окисления моторного масла определяется кислотным числом.

Продукты окисления не только свидетельствуют об ухудшении смазочных свойств масла, но и активизируют процессы окислительного и коррозионного разрушении металлов. Чем больше продуктов окисления, тем больше кислотное число. В случае двигателей различных экологических классов кислотное число изменяется с разной интенсивностью. Условия работы моторного масла в ДВС третьего экологического класса вызывают более интенсивное окисление базовой основы, что иллюстрирует различие в динамике изменения кислотного числа (рисунок 4).

Рис. 4. Динамика изменения кислотного числа работавшего масла CI-4/SL в зависимости от экологического класса ДВС Более жесткие условия работы ДВС третьего экологического класса подтверждаются сравнительным анализом характера изменения кинематической вязкости при 100C. Экстремум функции изменения кинематической вязкости обусловлен протеканием двух процессов деструкции вязкостной (загущающей) присадки и окислением базовой основы масла. В случае третьего экологического класса экстремум равен 10800км, для второго -13600км. пробега (рисунок 5).

Проведенный анализ подтверждает, что моторное масло API CI-4/SL, SAE 10W40 в двигателях внутреннего сгорания третьего экологического класса работает в более напряженных условиях, что определяет более короткие интервалы замены по сравнению с результатами применения данной марки масла в ДВС второго экологического класса.

Рис. 5. Изменение кинематической вязкости работавшего моторного масла»

CI-4/SL при 100 0С в ДВС экологических классов 2 и Таким образом, одним из эффективных направлений повышения надежности СДМ является унификация применения моторного масла API CI 4/SL, в двигателях, отвечающих требованиям, как третьего, так и второго экологического класса. Это выразится в сокращении ассортимента смазочных масел за счет исключения из него менее эффективного сорта моторного масла категории API CF-4/SJ, и увеличении периодичности замены моторного масла для СДМ второго экологического класса.

Запас эксплуатационных свойств моторного масла категории API CI 4/SL позволит повысить надежность строительных и дорожных машин эксплуатируемых в условиях низких температур.

Библиографический список 1. Гуреев А.А. Фукс И.Г. Лашхи В.Л. Химмотология. - М.: Химия, 1986 г. – 368с.

2. Корнеев С.В. Критерии работоспособности моторных масел // Строительные и дорожные машины, №4, 2004, с. 28-29.

3. Соколов А.И., Тищенко Н.Т., Аметов В.А Оценка работоспособности машин по параметрам работающего масла.: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 1991. – 200с.

4. Колунин А.В. Влияние низких температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин.:

Дис. канд. техн. наук / Омск 2006.- 115с.

5. Гатаулин Н.А. Модельный ряд дизелей КамАЗ // Автомобильная промышленность, 2006 г. №3.

6. Отчет о НИР «Разработка и внедрение системы диагностирования строительных и дорожных машин по параметрам работающих масел» № гос. регистрации 0188. под рук. В.А. Некипелова, Омск, 1988 64с.

УДК 621. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ А.Л. Иванов, канд. техн. наук, доц.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Работы по совершенствованию процессов, протекающих в двигателе, или по оптимизации его конструкции, без последующих испытаний вряд ли имеют какой-то здравый смысл. Но и проведение испытаний должно проводиться в соответствие с общепринятыми в автомобиле- и двигателестроении правилами, то есть в соответствие с существующими стандартами, ГОСТами и другими нормативными документами. Для этого необходимо соответствующее оборудование. При этом данное оборудование должно удовлетворять ряду требований, в зависимости от поставленной задачи.

В нашем случае для оснащения лабораторий ВУЗа и подготовки настоящих специалистов наиболее актуальны следующие задачи:

определение характеристик существующих двигателей, в том числе, на предельных режимах, с возможностью изменения настроек систем двигателя.

изучение процессов протекающих в двигателе (в камере сгорания, в узлах трения, в элементах системы питания и т.п.).

Проведение актуальных научных исследований, также как и лабораторно-практических занятий, обеспечивающих высокий уровень подготовки специалиста, требует наличия оборудования, отвечающего современному уровню развития техники.

Существуют измерительные комплексы и стенды для испытаний двигателей, позволяющие проводить испытания поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на достаточно высоком уровне и определять параметры и характеристики двигателей в соответствии с действующими стандартами. В частности продукция зарубежных фирм "AVL" (Рис.1.) и "HORIBA" (Рис.2) хорошо известна и широко используются ведущими мировыми производителями автомобилей и двигателей, а также испытательными центрами.

В нашем случае использовать современную продукцию данных фирм нерационально по нескольким причинам. При стоимости данных стендов от нескольких десятков до сотен тысяч евро, и достаточно широких функциональных возможностях, они, как правило, имеют относительно узкую область использования и в нашем случае потребуют доработки. Для использования в учебном процессе немаловажным является наглядное представление материала и возможность некоторого вмешательства в ход эксперимента, от чего как раз уходят производители современных стендов.

Рис. 1. Стенд для испытаний двигателей фирмы AVL Рис. 2. Стенд для испытаний двигателей фирмы HORIBA Кроме того, в случае проведения параллельных испытаний одновременно на нескольких двигателях или в разных лабораториях, потребуется также соответствующее увеличение числа комплексов и пропорциональное увеличение затрат на их приобретение.

Таким образом, целесообразно создание собственного стенда с современным оборудованием для исследования процессов, протекающих в двигателе, определения его характеристик, а также изучения работы двигателя с различными регулировками его систем, в том числе и при проведении лабораторно-практических занятий в ВУЗе.

Исходя из имеющегося на кафедрах СибАДИ «Автомобили и тракторы» и «Теплотехника и тепловые двигатели» опыта проведения дорожных и стендовых испытаний, а также практического опыта создания аппаратуры для проведения испытаний автотранспортных средств, предлагается создание «Аппаратно-программного комплекса», позволяющего автоматизировать процесс определения параметров и характеристик двигателя. Комплекс будет регистрировать и обрабатывать значения параметров ДВС с помощью компьютера с необходимой точностью и выдавать требуемый отчет о проведенных испытаниях.

Предполагается, что комплекс должен удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать определение технических параметров двигателя и снятие тягово-скоростных характеристик в соответствии с требованиями ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний» и ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний»;

обладать достаточной мобильностью и универсальностью использования;

должна быть предусмотрена возможность оперативной установки элементов комплекса на двигатель с минимальным вмешательством в его конструкцию;

регистрация параметров с достаточной точностью и быстродействием, с возможностью последующей обработки с помощью компьютера;

иметь приемлемую для учебных заведений стоимость.

Комплекс предназначен для использования:

в учебном процессе, связанном с получением и оценкой технических и эксплуатационных характеристик ДВС при подготовке специалистов автомобильного транспорта;

при выполнении научных исследований и подготовке аспирантов;

при выполнении экспертиз по оценке технического состояния ДВС;

испытания и получения характеристик ДВС после внесения изменений в его конструкцию, изменения настроек его систем или установки дополнительного оборудования;

Разрабатываемый "Аппаратно-программный комплекс" (Рис. 3.) состоит из современных средств измерительной и вычислительной техники отечественного и импортного производства и выполняется на базе мобильного компьютера МК (ноутбука).

Основной принцип, лежащий в основе создания комплекса, это использование готовых стандартных модулей уже выпускаемых промышленностью и удовлетворяющих техническим требованиям, предъявляемым к комплексу в целом. Кроме того, модульная структура позволит легко адаптировать комплекс для решения новых задач и дополнять его новыми модулями.

С помощью коммутационного блока КСД (коммутатор сигнала датчиков), можно быстро перенастроить комплекс с одного вида проводимых испытаний на другой, выполнив подключение необходимых датчиков к измерительной схеме. Блок КСД кроме коммутации выполняет функцию обеспечения датчиков необходимым напряжением питания.

Система Мобильный Блок питания индицирования компьютер и печать информации Аналого-цифровой Преобразователь преобразователь частота-напряжение (АЦП) (ПЧН) Коммутатор сигнала датчиков (КСД) КОМПЛЕКТ ДАТЧИКОВ Отметчик Расход Нагрузка на Скорость Давление события топлива двигатель вращения масла Положение Температура Температура Температура органа упр. охлаждающе окружающег масла подачей й о воздуха топл. жидкости Рис. 3. Структурная схема "Аппаратно программного комплекса" Питание комплекса осуществляется от внешней сети 220 В через блок питания БП, обеспечивающего стабилизированное напряжение, необходимое для питания мобильного компьютера и коммутационного блока КСД.

Датчики осуществляют преобразование измеряемых параметров в электрические сигналы. Сигналы датчиков поступают через КСД на блоки ПЧН (преобразователь частота напряжение) и АЦП (аналого цифровой преобразователь), где идет обработка данных одновременно по нескольким каналам, что позволяет с необходимой точностью и быстродействием измерять и регистрировать все необходимые параметры.

Сбор сигналов от датчиков, обработка, запись и вывод на дисплей или печатное устройство осуществляется программным обеспечением, установленным на МК. Программное обеспечение также позволяет регистрировать, обрабатывать и записывать информацию об измеряемых параметрах одновременно по нескольким каналам и при необходимости выводить результаты на дисплей МК или печатное устройство.

Подготовка комплекса к работе заключается в установке датчиков в соответствующих точках контроля на двигателе и последующей настройке коммутационного блока и программного обеспечения для обработки необходимых данных. Настройка комплекса несложная, для работы с ним достаточно одного оператора.

Один из самых сложных и ответственных моментов при создании подобного комплекса, это выбор типа необходимых датчиков или их компонентов. В настоящее время уже выбраны модели основных датчиков.

Датчик нагрузки TU – K1M (Рис.4). Компактный датчик предназначен для измерения статических и динамических нагрузок. Тело датчика выполнено из цельного куска металла без сварных швов. Это допускает высокую устойчивость к механическому удару и вибрации.

Диапазон измерений: от 50 до 1,000 Kg. Класс точности: 0.2%. Степень защиты: IP67 (DIN 40050).

Рис. 4. Датчик нагрузки TU – K1M Для измерения расхода топлива планируется использовать жидкостные датчики DATRON DFL (Рис.5.). Измерение потребления топлива датчиками DFL основано на четырех-поршневом счетчике.

Датчики были специально разработаны как приложение к мобильной контрольно-измерительной аппаратуре, как для легковых, так и для грузовых автомобилей. Диапазон измерений 0,5 … 60 л/час. Точность измерений ±0.5 %. Степень защиты IP 54.

Рис. 5. Датчик измерения расхода топлива DATRON DFL Частоту вращения вала двигателя планируется измерять цифровым датчиком частоты вращения модели DN30 и MP981 (Рис.6). Датчик имеет процессор частоты вращения с частотным выходом и достаточно прост в настройке.

Рис. 6. Датчик измерения частоты вращения вала двигателя Кроме того, при организации стендовых испытаний открытым остается вопрос выбора типа нагрузочного устройства необходимой мощности, достаточной для проведения испытаний современных двигателей, пусть даже легковых автомобилей. Имеющиеся на кафедре и используемые в настоящее время в качестве нагрузочного устройства асинхронные электродвигатели морально, технически и физически устарели, и, кроме того, их мощности недостаточно для проведения испытаний современных двигателей. Вопрос подбора оптимальных компонентов комплекса, с точки зрения удовлетворения вышеуказанным требованиям и в том числе имеющих приемлемую стоимость, требует тщательной проработки и обсуждения.

Библиографический список 1. Двигатели внутреннего сгорания: В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов/ В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.;

Под ред. В.Н. Луканина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 2005. – 400 с.: ил.

2. ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.

3. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний.

УДК 621. ПОИСК ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ АВТОМОБИЛЯ МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ И. Куликов, МГТУ «МАМИ»

В МГТУ «МАМИ» на кафедре «Автомобили» был создан экспериментальный автомобиль-лаборатория, который предназначен для исследования гибридных силовых установок (ГСУ). Схема его силового привода (рис. 1) позволяет сравнивать разные варианты ГСУ параллельного типа, в том числе полноприводные. Подробно об экспериментальном автомобиле и его испытаниях можно узнать из работ [3], [4] и [5].

Рис. 1. Гибридная силовая установка экспериментального автомобиля «МАМИ»

Важнейшим компонентом ГСУ является ее система автоматического управления (САУ), разработка которой ведется в настоящее время сотрудниками кафедры. В основе САУ лежит стратегия управления гибридной силовой установкой. В ее создании можно выделить три основные задачи:

– разработка логических правил, которые управляют переходами между двумя режимами работы силовой установки: режимом чистой электрической тяги (электромобиль) и гибридным режимом (совместная работа теплового двигателя и электромашины);

– создание алгоритмов и законов взаимодействия между компонентами ГСУ гибридном режиме;

– разработка законов взаимодействия между электрической машиной и колесными тормозами в режиме рекуперации кинетической энергии.

Разработанная в настоящее время стратегия управления ГСУ основана на логических правилах и законах управления агрегатами, которые были созданы исходя из опыта и теоретических знаний разработчиков. Такой подход является наиболее распространенным при создании САУ гибридных силовых установок. В англоязычных работах по ГСУ он называется Rule-based («основанный на правилах») или, сокращенно, RB. Однако существование множества альтернативных вариантов управления, а также сложная, зависящая от большого количества факторов, характеристика энергетических потерь в ГСУ не позволяют утверждать, что стратегия, основанная на субъективных решениях, полностью реализует потенциал энергоэффективности ГСУ. Поэтому решения, использованные в разработанной стратегии, должны быть проверены с помощью аппарата теории оптимального управления. Например, проверке подлежит целесообразность обязательного отслеживания характеристики минимальных удельных расходов топлива (ХМУР) при работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Топливная экономичность гибридного автомобиля зависит не столько от кпд ДВС, сколько от энергоэффективности всей ГСУ. Если наибольшая эффективность ДВС (т.е. фактически ХМУР) не совпадает с наибольшей эффективностью ГСУ, то необходимо отклонение от ХМУР.

Другим важным для энергоэффективности ГСУ вопросом является целесообразность увеличения количества используемых передач в коробке передач (КП). Для поиска оптимального управления ГСУ в рамках данной работы было выбрано динамическое программирование (ДП). Этот метод теории оптимального управления хорошо приспособлен для реализации на ЭВМ, а также отвечает специфике решаемых задач.

Поиск оптимального управления ГСУ при помощи динамического программирования – это весьма долгий и ресурсоемкий процесс. Поэтому его невозможно использовать непосредственно в системе управления, от которой требуется принятие решений в реальном времени. Однако по результатам поиска можно корректировать созданные разработчиками правила и законы управления или формулировать новые.

Динамическое программирование Задача оптимального управления заключается в том, чтобы перевести модель исследуемой системы из начального состояния в конечное, руководствуясь определенным критерием качества. Самым простым критерием качества для оптимизации управления ГСУ является минимальный расход топлива. Состояние модели ГСУ характеризуется степенью зарядки батарей, которая часто обозначается английской аббревиатурой SOC (State of charge). В качестве управления, которое изменяет состояние системы, удобно использовать мощность электрической машины.

Поиск управления методом динамического программирования основан на принципе оптимальности, который был сформулирован создателем ДП Р. Беллманом [1], [2]: оптимальное управление в любой момент времени не зависит от предыдущих состояний системы и определяется только ее текущим состоянием и целью управления.

Из принципа оптимальности следует, что в каждом состоянии системы управление должно выбираться, во-первых, без учета прошлых состояний, а во-вторых, таким образом, чтобы последовательность состояний, начинающаяся с текущего и заканчивающегося последним, привела систему к цели управления (которая определяется критерием качества).

Это можно назвать принципом дальновидного планирования. В случае дискретной задачи каждый шаг планируется с учетом всех будущих шагов.

Есть один шаг, который можно планировать без учета будущего.

Очевидно, что это последний шаг. Управление на нем можно выбрать так, чтобы достичь минимума целевой функции на этом шаге. Согласно принципу оптимальности, на предпоследнем шаге управление должно быть таким, чтобы вместе с последним шагом (на котором управление уже выбрано) достичь минимума целевой функции. Шаг, предшествующий предпоследнему, должен учитывать результаты предпоследнего и последнего шагов вместе взятых. Таким образом, принцип оптимальности реализуется при разворачивании процесса от конца к началу.

Программа поиска оптимального управления ГСУ методом ДП была реализована в системе MATLAB/Simulink. Чтобы ускорить процесс поиска, программа компилировалась в исполняемый файл с помощью системы Real Time Workshop, которая является дополнением к пакету Simulink.

Результаты поиска оптимального управления ГСУ Поиск оптимального управления ГСУ был проведен для наиболее характерных для гибридных автомобилей условий движения – городских, которые имитируются городскими ездовыми циклами. В данной работе было использовано два цикла – городской цикл ЕЭК ООН и цикл FUDS испытательной программы США (первые 800 секунд). Обязательным условием работы ГСУ являлись одинаковые степени зарядки батарей в начале и в конце цикла (условие баланса энергии в накопителе). Таким образом обеспечивается корректное сравнение получаемых путевых расходов топлива.

На текущем этапе исследований характеристики кпд электрических компонентов ГСУ являются приблизительными, что не позволяет достоверно сравнивать расчетные путевые расходы базового автомобиля и автомобиля с ГСУ. Поэтому ниже будут приводиться только соотношения между расчетными путевыми расходами автомобиля с ГСУ при использовании разных управлений, что вполне достаточно для оценки эффективности использования ДП.

Результаты поиска оптимального управления с помощью ДП для цикла ЕЭК ООН показаны на рисунке 2. На нем сверху вниз изображены графики изменения скорости автомобиля, степени зарядки батареи (SOC), мощности электрической машины и мощности ДВС.

Рис. 2. Оптимальное управление ГСУ для движения автомобиля в городском цикле ЕЭК ООН Этот цикл использовался для сравнения расчетных путевых расходов топлива, полученных при управлении ГСУ с помощью оптимальной стратегии и Rule-based стратегии. Согласно последней, в гибридном режиме ДВС работает только по ХМУР, избыток его мощности забирается электромашиной в накопитель, а в КП используется только третья передача. Для обеспечения сравнимости результатов выбор передач для ДП также был ограничен третьей. Режим работы ДВС для ДП, напротив, не имел никаких ограничений, кроме пределов диапазона работы по частоте и мощности.

На топливную экономичность автомобиля с ГСУ параллельного типа влияет не только работа силовой установки в гибридном режиме, но и логика перехода между режимом электромобиля и гибридным режимом.

Основными критериями перехода являются скорость автомобиля и SOC.

От их граничных значений существенно зависит расход топлива. Поэтому путевой расход, обеспеченный оптимальным управлением, сравнивался с несколькими путевыми расходами, полученными при разных настройках перехода между режимами в RB-стратегии. В городском цикле ЕЭК ООН оптимальное управление, найденное алгоритмом ДП, дает экономию топлива 12…30% относительно RB. При малой скорости перехода с электротяги на гибридный режим в RB-стратегии большая часть времени работы ДВС в цикле ЕЭК ООН приходится на участки разгона автомобиля, на которых двигатель существенно загружен силой сопротивления ускоренному движению. Поэтому большая часть мощности ДВС направляется к колесам эффективным механическим путем, что уменьшает путевой расход и сокращает резерв для дальнейшей оптимизации (до 12%). Если поднимать скорость перехода между режимами, то увеличивается время работы ДВС при равномерном движении автомобиля, для которого требуется небольшая мощность.

Поскольку при этом двигатель отслеживает ХМУР, то он вырабатывает много избыточной мощности, которая направляется по малоэффективному электрическому пути, что ведет увеличению путевого расхода (на 25% и более относительно оптимального управления).

На последнем графике рис. 2 хорошо видны те «приемы», которые использовало ДП для минимизации путевого расхода. Во-первых, это снижение скорости перехода в гибридный режим – ДВС в основном включается при разгоне автомобиля. При этом ДП почти точно находит ХМУР, ничего «не зная» о ней. Вторым «приемом» является отклонение от ХМУР (в сторону уменьшения мощности), если необходима работа ДВС при равномерном движении автомобиля. Такое решение недоступно в исходной RB-стратегии и, очевидно, благодаря ему оптимальное управление дает 12% экономии топлива. Отклонение от ХМУР одновременно увеличивает кпд ГСУ (приблизительно на 5%) и уменьшает количество энергии, отправляемой через электрические компоненты.

Для оценки целесообразности увеличения числа передач в КП был использован 800-секундный отрезок цикла FUDS. Сначала был проведен поиск оптимального управления с использованием в гибридном режиме только 3-й передачи, а затем повторный поиск, но уже с возможностью выбора между 2-й, 3-й и 4-й передачами. Результаты показаны на рисунке 3.

Рис. 3. Оптимальное управление ГСУ в ездовом цикле FUDS с разным числом используемых передач автоматической КП Поиск оптимального управления показал, что увеличение числа используемых передач снижает путевой расход топлива на 7,2%. Экономия достигается за счет оптимизации режимов работы компонентов ГСУ.

Средняя мощность ДВС в цикле снизилась с 19,5 кВт до 16,6 кВт, а максимальная мощность – с 37,3 кВт до 27,3 кВт. Таким образом, количество энергии, отправляемой по малоэффективному электрическому пути, уменьшилось. Это хорошо видно на графике изменения степени зарядки батарей: использование трех передач вместо одной значительно сокращает амплитуду изменения SOC (с 0,03 до 0,017, т.е. на 41,6%). Это, в свою очередь, увеличивает кпд самих накопителей, который зависит не только от мощности тока заряда или разряда, но и от степени зарядки батарей.

Выводы Наличие динамического программирования в инструментарии теоретического исследования ГСУ дает возможность исследовать особое свойство силовой установки – оптимальное управление. Его не создают разработчики, оно выявляется с помощью динамического программирования в виде режимных точек работы компонентов ГСУ.

Полученное оптимальное управление можно анализировать математическими методами, а результаты анализа использовать в разработке системы управления силовой установкой. Однако следует иметь ввиду, что ДП не предлагает готовые стратегии управления силовой установкой. Оно выявляет такие пути управления ею, которые позволяют наиболее полно реализовать потенциал ее энергоэффективности.

Очевидно, что динамическое программирование можно применять не только для поиска управления уже созданной ГСУ, но и в проектировочных работах, когда требуется выбрать компоненты силовой установки. Вместе с математическим моделированием ДП является мощной теоретической базой для научно-исследовательских работ в области гибридных силовых установок.

Библиографический список 1. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.

«Наука», 1965 г.

2. Вентцель Е.С. Элементы динамического программирования. М. «Наука», 1961 г.

3. Карунин А.Л., Бахмутов С.В., Селифонов В.В., Круташов А.В., Баулина Е.Е., Авруцкий Е.В., Карпухин К.Е. Экспериментальный многоцелевой гибридный автомобиль. Автомобильная промышленность, №7 2006 г.

4. Карунин А.Л., Бахмутов С.В., Селифонов В.В., Вайсблюм М.Е., Баулина Е.Е., Карпухин К.Е. Испытания экспериментального многоцелевого гибридного автомобиля.

Автомобильная промышленность, №6 2007 г.

5. Селифонов В.В., Карпухин К.Е., Филонов А.И., Баулина Е.Е., Авруцкий Е.В.

Гибридные автомобили – решение экологической проблемы автомобильного транспорта. Известия МГТУ «МАМИ», Выпуск 2(4) 2007 г.

УДК 621. 43.038. 8. ДИАГНОСТИКА ФОРСУНОК ДИЗЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ, ИХ РЕГУЛИРОВКА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ Ю.П. Макушев канд. техн. наук, доц.;

Л.Ю. Михайлова инженер;

А.В. Филатов студент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия 1. Устройство стенда КИ-3333 для регулировки форсунок и его модернизация.

На рисунке 1. показан общий вид стенда КИ–3333 для регулировки давления начала впрыскивания (Рфо) распылителей форсунок. Величина данного давления зависит от формы камеры сгорания (КС) и способа смесеобразования – пленочного, объемно-пленочного и объемного [1]. У штифтовых распылителей и разделенных камерах сгорания двигателя (предкамера или вихревая камеры) величина Рфо лежит в пределах МПа (120150 атм.). У неразделенных камер сгорания с объемным способом смесеобразования давление Рфо достигает величины 1830 МПа. Для каждого типа двигателя величина Рфо указана в руководстве по регулировке форсунок, зависит от диаметра иглы и способа смесеобразования. Топливные факелы, выходящие из распылителя, должны быть направлены в полость КС.

Если факел направлен не в КС, а в стенку цилиндра, то процесс смесеобразования распыленного топлива с воздухом будет нарушен. Расход топлива и токсичность выхлопных газов увеличится.


Стенд КИ-3333 позволяет дополнительно контролировать мелкость распыливания (визуально) и углы в плане и шатре распыливающих отверстий. Углы в плане (вид сверху) можно определить по пятну контакта центра топливного факела и прозрачной стенки цилиндра камеры впрыска.

Углы в шатре представляют собой расположение распыливающих отверстий относительно оси распылителя (вид спереди и сбоку).

Применение распылителей с равным числом сопловых отверстий, но другими углами в шатре и плане не допускается.

Гидравлическая схема стенда приведена на рис. 2. Из бака 1 через фильтр 2 топливо поступает в пространство над плунжером насосной секции 3. При помощи рычага плунжер движется вверх и, сжимая топливо, создает давление. При открытых кранах 5 и 6 клапанной коробки 4 топливо поступает к манометру 7, аккумулятору 8 и форсунке 9. При создании давления, при котором открывается игла форсунки, происходит впрыск распыленного топлива в прозрачную камеру. При необходимости регулируют форсунку, контролируя давление манометром 7. Для удаления паров топлива в бак 1 служит вентилятор 10, который приводится во вращение от турбины 11. Турбина вращается потоком воздуха, поступающего из сети от компрессора.

Рис. 1. Общий вид стенда КИ–3333 для регулировки форсунок Рис. 2. Гидравлическая схема стенда КИ–3333:

1 – корпус стенда с баком для топлива;

2 – фильтр;

3 – насосная секция;

4 – клапанная коробка;

5, 6 – краны для сообщения с аккумулятором и манометром;

7 – манометр;

8 – аккумулятор;

9 – форсунка;

10 – вентилятор для удаления паров топлива;

11 – воздушная турбина;

12 – кран для подвода сжатого воздуха При ремонте стенда или снижении уровня топлива в баке 1 в полость насоса 3 может поступить воздух и работа стенда прекращается. Для удаления воздуха необходимо ослабить винт, расположенный в корпусе насоса 3, и прокачать систему.

Испытывать форсунки и регулировать следует в соответствии с технологией испытания и техническими условиями заводов-изготовителей.

Регулировку форсунок на давление Рфо осуществляют при помощи прокладок различной толщины или винтом, изменяя усилие пружины.

Конструкция серийного стенда имеет недостаток, заключающийся в том, что топливо поступает к форсунке при открытой игле 5. Игла 5 представляет собой конический запорный орган, выполненный из иглы форсунки переменного сечения (рисунок 3). В процессе эксплуатации зазор между иглой 5 и корпусом 12 увеличивается, что приводит к утечкам топлива и загрязнению стенда. Кроме того, форсунку 15, прошедшую диагностику и регулировку, демонтируют со стенда под избыточным давлением. Это приводит к разбрызгиванию топлива и ухудшает условия труда техника.

Для устранения указанных недостатков гидравлическая схема стенда КИ – 3333 была изменена. В центральном соединительном канале клапанной коробки 12 удалили технологическую пробку-заглушку, а вместо нее установили штуцер, к которому подсоединили топливопровод от насоса высокого давления 3. Подвод топлива от насоса осуществлен в центральный канал клапанной головки (рисунок 4) и соединен с аккумулятором 14 и форсункой 15. Процесс регулировки и давление создается на стенде при закрытом клапане 5. При открытии клапана давление в системе снижается до атмосферного, сжатое топливо удаляется в топливный бак 1 через канал 4. Раньше этот канал служил для подвода топлива от насоса 3. Сжатое топливо не утекает через зазор в паре игла корпус, так как давление создается в системе при закрытой игле 5.

Рис. 3. Гидравлическая схема серийного стенда КИ-3333:

1 – топливный бак;

2 – фильтр тонкой очистки;

3 – насос высокого давления с ручным приводом;

4 – подводящий канал;

5, 9 – игла запорная;

6, 10 – втулка с резьбой;

7, 11 – винт с головкой;

8 – манометр;

12 – корпус клапанной коробки;

13 – центральный соединительный канал;

14 – аккумулятор;

15 - форсунка Рис. 4. Модернизированная гидравлическая схема стенда КИ-3333 М Одной из причин неудовлетворительной работы форсунки является подтекание топлива из посадочного конуса иглы. Это приводит к увеличению расхода топлива, токсичности выхлопных газов. В выхлопных газах увеличивается содержание несгоревших углеводородов (топлива) и твёрдых частиц (сажи). Ниже приводится описание стенда и методика восстановления герметичности посадочного конуса распылителя форсунки.

2. Стенд и методика восстановления герметичности посадочного конуса иглы форсунки распылителя.

В процессе длительной эксплуатации топливной аппаратуры дизеля посадочные поверхности конуса иглы и корпуса распылителя форсунки изнашиваются, что способствует плохому распыливанию и даже подтеканию топлива из распылителя. Распылитель форсунки может «лить», увеличивая расход топлива и токсичность отработавших газов.

На рисунке 5 показан посадочный конус нового распылителя с кольцевым уплотнением шириной примерно 0,5 1,0 мм и требуемой мелкостью распыливания топлива. При испытании на стенде КИ-3333 и хорошей подвижностью иглы она способна многократно подниматься и опускаться на седло (дробить). Поток топлива не дросселирует под конусом иглы, а рассекается на участки и поступает к сопловым отверстиям под высоким давлением, обеспечивая требуемую мелкость распыливания топлива. Топливо из распылителя вытекает в виде тумана с характерным звуком. Игла форсунки совершает колебательный процесс с частотой примерно 100 гц.

Ширина посадочного конуса и ее площадь зависят от напряжения смятия металла, из которого изготовлен распылитель. В процессе посадки иглы на неё действует сила от давления топлива и инерционные силы от подвижных масс форсунки [2] (игла, штанга и 30% массы пружины). В момент посадки иглы на седло перепад давления топлива достигает МПа. При малой площади в зоне контакта конусов может произойти пластическая деформация с нарушением паралельности.

При изношенном распылителе ширина кольцевого уплотнения увеличивается [3] (рисунок 5). Широкий посадочный конус с малым зазаром представляет собой местное сопротивление с большим коэффициентом потерь. Топливо, проходя через длинную коническую щель, теряет энергию давления. При этом поток топлива не рассекается на отдельные участки и при малом давлении поступает к сопловым отверстиям, вытекает из них, не распадаясь на мелкие капли. Процесс сгорания топлива ухудшается, мощность двигателя снижается, увеличивается нагарообразование и токсичность выхлопных газов.

Рис. 5. Вид уплотнения посадочного конуса нового, изношенного и восстановленного распылителя При увеличении ширины уплотнения теряется герметичность посадочного конуса и распылитель начинает «лить». Для обеспечения требуемой ширины посадочного конуса и его герметичности необходимо восстановить геометрию конуса корпуса распылителя. Удалить часть поверхности конуса иглы так, чтобы ширина кольцевого уплотнения была равной 0,5 1,0 мм и притереть уплотнение (рисунок 5).

Для восстановления герметичности запорного конуса распылителей форсунок разработана методика и стенд (рис. 6) для притирки запорных конусов. Применение стенда позволяет восстанавливать до 50% подтекающих распылителей. Масса стенда 10 кг, габаритные размеры 50х25х20 см, напряжение питания 220 вольт, мощность двигателя 200 Вт, частота вращения выходного вала 150 200 мин–1. Стенд имеет цанговый патрон, в котором зажимается хвостовик иглы, позволяет восстанавливать герметичность посадочных конусов многодырчатых и штифтовых распылителей.

Стенд совершенствуется и в последнем варианте используется преобразователь частоты MIKROMASTER–410, позволяющий изменять частоту и направление вращения.

Для полного сгорания рабочей смеси и минимальной токсичности отработавших газов форсунки дизеля должны в распыленном виде подавать топливо в камеру сгорания. Плохое качество распыливания и течь топлива в запорном конусе распылителя повышает расход топлива до 10% и увеличивает выброс вредных веществ с отработавшими газами. Для контроля качества форсунок вначале проверяют углы в плане и шатре сопловых отверстий и регулируют давление начала подъема иглы, например, 20 МПа у дизеля КамАЗ–740, оценивают качество распыливания на стенде КИ–3333. Затем снижают давление на 12 МПа и в зоне сопловых отверстий наблюдают образование капель топлива. Если в течение 10 секунд не образуется капля, то герметичность посадочного конуса считается удовлетворительной. Если распылитель подтекает и имеет плохую подвижность, то его восстанавливают по предлагаемой методике.

1. При помощи специальной оправки с посадочного конуса корпуса распылителя снимают изношенную поверхность (510 мкм).

2. Удаляют часть поверхности конуса иглы (от вершины) на глубину 0,1 0,2 мм. Ширина кольца контакта конуса иглы с конусом корпуса распылителя должна быть равна 0,51,0 мм.

3. Зажимают хвостовик иглы в цанговый патрон притирочного устройства. На уплотняющую поверхность конуса наносят мелкозернистую пасту (510 мкм).

4. Соединяют корпус распылителя с иглой, включают привод стенда и при вращении вала (влево – вправо) подбивают конус иглы к конусу корпуса распылителя.

5. Проверяют подвижность иглы и с использованием мелкозернистой пасты (0,51,0 мкм) с направляющей поверхности иглы удаляют, при необходимости, лаковые и коксовые отложения.

6. Распылитель промывают в керосине и на стенде КИ- проверяют герметичность конуса и качество распыливания топлива.

7. При течи топлива в запорном конусе процесс притирки повторяют.

8. Проверяют ход иглы (0,20,3 мм) и при необходимости снимают часть металла с торца корпуса распылителя при помощи крупнозернистой пасты (2030 мкм) с использованием притирочной плиты.

Рис. 6. Стенд для восстановления герметичности посадочного конуса распылителя форсунки Если распылитель новый, с хорошим распыливанием, но подтекает в результате, например, прижатия твердой частицы в зоне уплотнения, то выполняют только операции 3, 4, 6.

Распылители с подрезанным конусом (КамАЗ) восстанавливают, выполняя операции 1, 3, 4, 6.


Герметичность посадочного конуса штифтовых распылителей восстанавливают по методике, изложенной выше. Перед началом восстановления распылителя необходимо удалить нагар на корпусе и игле, особенно в районе штифта.

Выводы по работе:

1. Модернизирован стенд для регулировки форсунок КИ-3333. Изменена гидравлическая схема (не требующая дополнительных деталей), в которой отсутствуют утечки топлива через запорный клапан. Система позволяет повысить герметичность линии высокого давления. Демонтаж форсунки со стенда можно производить без избыточного высокого давления, что улучшает условия труда техника.

2. Разработан стенд и методика восстановления герметичности посадочного конуса распылителей форсунок дизелей. Восстановление герметичности распылителей и требуемой мелкости распыливания снизят расход топлива и токсичность отработавших газов.

Библиографический список 1. Макушев Ю.П. Системы питания быстроходных дизелей: Учебное пособие. – Омск:

Изд-во СибАДИ, 2004. – 181 с.

2. Трусов В.И., Дмитриенко В.П., Масляный Г.Д. Форсунки автотракторных дизелей.

М.: Машиностроение, 1977. – 167 с.

3. Патент номер 2131343, класс В23Р6/00, номер заявки 97120570/02, опубликован 10. 06. 1999, заявитель и автор Битков В.А. Способ восстановления работоспособности форсунок.

УДК 621. КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ Ю.П. Макушев, канд. техн. наук, доц.;

В.Г. Монохин, канд. техн. наук, доц.;

А.В. Филатов, студент;

Т.А. Макушева* ст. преп.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия *Омский государственный технический университет Общие положения.

При эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, даже полностью уравновешенных, на определенных скоростных режимах появляются вибрации и стуки, приводящие иногда к разрушению коленчатого вала.

Причиной этого являются крутильные колебания вала, которые возникают вследствие недостаточной жестокости коленчатого вала под действием переменных по величине и направлению крутящих моментов двигателя [1]. Крутильные колебания могут быть собственными и вынужденными.

Собственные колебания коленчатый вал совершает выведенный из состояния покоя под действием только момента сил упругости вала ( М уп ) и момента сил инерции ( M ин ) от вращающихся масс. Вынужденные колебания коленчатого вала возникают в процессе работы двигателя вследствие действия периодически изменяющихся крутящих моментов, которые вызывают упругие деформации скручивания коренных шеек.

При совпадении частот собственных крутильных колебаний с вынужденными возникает резонанс. Создаются большие дополнительные напряжения кручения, приводящие к поломке вала.

1. Свободные крутильные колебания вала с одной массой.

Рассмотрим колебания вала с маховиком, жестко закрепленного на свободном конце (рис. 1). Крутильная система имеет маховик массой m и моментом инерции ( J м ), вал длиной L с наружным диаметром d.

Колебание – движение, повторяемое во времени. Период – время в секундах одного полного колебания.

Приложим к маховику крутящий момент М кр и закрутим вал на угол с (например, 10 градусов). Мгновенно устраним действие М кр. Под действием момента сил упругости ( М уп ) закрученный вал вернется в первоначальное положение. Далее, под действием момента сил инерции маховика ( M ин ), вал закрутится в противоположную сторону на угол с. Предположим, что сопротивления колебаниям отсутствуют, а инерцией вала пренебрегаем.

Рис. 1. Система вала с одной массой, совершающая свободные колебания Тогда M ин М уп, M ин М уп 0. (1) Предположим, что одно полное колебание произошло за 2 с.

Период колебания Т равен 2 с. Амплитуда колебания равняется значению с или максимальному углу поворота от своего нейтрального положения.

Частотой колебаний называют число колебаний за единицу времени.

кол/с. (2) T В нашем примере = 0,5 кол/с.

Круговая частота с – число полных колебаний, которые совершаются за 2 единиц времени с 2 2 T рад/ с. (3) В нашем примере угловая скорость с 3,14 рад/с.

Из формулы 3 находим период T 2 c.

При частоте вращения 1 об/с. (за 1 с. совершается оборот) система проходит 360 градусов или 6,28 радиан (2 радиан). Один радиан равен 57,3 градуса.

Момент касательных сил инерции ( M ин ) определяется выражением:

d M ин J м 2, (4) dt d 2 d d – угловое ускорение маховика 1/с ( где ).

dt 2 dt dt Момент упругости вала М уп согласно закону Гука равен:

GJр, М уп (5) L где G – модуль упругости материала вала при сдвиге, Н/м2 ;

d – полярный момент инерции сечения вала диаметром d, в м4 ;

Jр – угол закручивания вала в радианах при деформации ;

L – длина вала в м.

Уравнение 5 можно представить в виде:

М уп С, (6) G Jр где С – жесткость вала, представляющая собой крутящий L момент в Н·м, необходимый для закручивания вала на 1 град. или 1 рад;

L – длина вала, м.

Используя выражение 1, запишем:

d 2 G J р 0.

Jм 2 (7) L dt Разделим обе части выражения 7 на величину J м, получим:

d 2 G J р 0.

(8) L Jм dt Введем обозначение:

GJр с с. (9) L Jм Jм Окончательно получим:

d 2 с 0, (10) dt где с - круговая, циклическая частота собственных крутильных колебаний, 1/с.

Уравнение 10 является дифференциальным уравнением свободных колебаний вала с одной массой.

Решение уравнения 10 имеет вид:

A sin c t B cos c t. (11) Постоянные величины A и B находят из начальных условий.

В начале движения – в момент максимального угла закручивания вала d при t = 0, c, 0.

dt Из уравнения 11 получим:

t 0 c A sin 0 B cos 0 B ;

B c ;

d Ac cos 0 Bc sin 0 0 ;

A 0.

dt t Таким образом:

c cos c t. (12) Уравнение 12 выражает гармоническое колебательное движение, в котором c является амплитудой или максимальным углом поворота маховика от своего нейтрального положения.

2. Вынужденные крутильные колебания вала с одной массой.

момент М В, Если к маховику приложить возмущающий изменяющийся по гармоническому закону М В М 0 cos В t, (13) где М 0 – амплитуда гармонически возмущающего момента (зависит от В – круговая частота значения крутящего момента двигателя);

возмущающего момента.

Уравнение 7 примет вид:

d 2 G J р М 0 cos В t Jм 2 (14) L dt или d 2 G J р М 0 cos В t (15) dt 2 L J м Jм M Учитывая содержание уравнения 10, и вводя обозначения q, Jм получим:

d 2 с q cos В t 0, (16) dt которое представляет собой уравнение вынужденных колебаний вала с одной массой. Данное уравнение неоднородное, дифференциальное и имеет решение:

1 2, 1 c cos c t, 2 В cos В t, q В (17) 2 c В Угол В является амплитудой вынужденных колебаний.

GJр c При с В, где с частота собственных колебаний Jм L равна частоте вынужденных, амплитуда колебаний достигает бесконечности.

В, (18) Данное явление называется резонансом и приводит к резкому повышению деформации кручения и возможным поломкам коленчатого вала.

3. Расчет коленчатого вала на крутильные колебания.

Расчет коленчатого вала на крутильные колебания включает:

1. Приведение крутильной системы вала.

2. Определение частоты собственных крутильных колебаний приведенной системы.

3. Определение резонансного критического числа оборотов.

4. Выработка рекомендаций, устраняющих крутильные колебания.

3.1. Приведение крутильной системы вала На рис. 2 представлена крутильной системы четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ -2108 с маховиком и эквивалентная схема, состоящая из двух масс.

При расчете крутильной системы вала учитывают массы коленчатого вала, поршней и шатунов. Приведение крутильной системы состоит из следующих этапов:

1. Вычерчивается схема коленчатого вала;

2. Определяется длина отдельных участков коленчатого вала. Длины соответствующих участков прямолинейного вала должны иметь крутильную жесткость, равную жесткости участков действительного вала;

3. Оцениваются моменты инерции насаженных на приведенный вал дисков (момент инерции колена вала, шатуна и поршня), кинетическая энергия которых при крутильных колебаниях должна быть равна кинетической энергии действительной системы.

Диаметр приведенного вала равен диаметру коренной шейки коленчатого вала. Диаметр коренной шейки примем 0,05 м, радиус кривошипа 0,0375 м, массу поршня 0,34 кг, шатуна 0,5 кг.

Отношение диаметра коренной шейки к диаметру цилиндра (dk/D=0,60,7), относительная длина коренной шейки Lk/D=0,60,7;

относительная длина шатунной шейки Lш / D = 0,5 0,8;

относительная толщина щеки Eщ / D = 0,2. Длина одного колена вала l равняется (1,31,5)D.

Принимаем длину колена вала l кол, равной 1,315D. При диаметре цилиндра D = 0,076 м (ВАЗ 2108) величина l кол =0,1 м.

Рис. 2. Слева – приведенная система коленчатого вала;

справа – двухмассовая система коленчатого вала 3.2. Определение частоты собственных крутильных колебаний приведенной системы Для упрощения расчетов многомассовую систему заменяем эквивалентной двухмассовой. Объединенный момент инерции должен быть равен сумме моментов инерции приведенных масс каждого цилиндра.

Jоб = Ji (19) Пусть l1 l2 l3 l4 lкол = 0,1 м, (20) где lкол приведенная длина колена. Приведенная общая длина J1l1 J 2l2 J 3l3 J 4l lоб, (21) J1 J 2 J 3 J где J1 J 2 J 3 J 4 J Д ;

J Д – момент инерции диска.

J Д J кол J н.ч.ш. J п.ч., (22) - момент инерции колен вала (в нашем примере J кол = 0,01 кг м2);

где J кол J н.ч.ш. - момент инерции вращающейся нижней части шатуна J н.ч.ш. m2 R 2. (23) J н.ч.ш. 2 / 3 0,5 0,03752 0,00047кг м2.

J п.ч. - момент инерции от поступательно движущихся масс;

J п.ч. 0,5m j R 2. (24) J п.ч. 0,5 0,34 1 / 3 0,5 0,0375 2 0,014кг м 2.

J Д 0,01 0,00047 0,014 0,03 кг м2.

Jоб = Ji = 0,03· 4 = 0,12 кг· м2.

Жесткость вала G Jр с1 с2 с3 с4, (25) lкол где G = 8,3 1010 Н/м2 модуль упругости при сдвиге (кручении) материала;

Jр = dk4/32 – полярный момент инерции сечения вала в м4 (диаметр коренной шейки 0,05 м) Жесткость вала представляет собой момент в Нм, который необходимо приложить к валу, чтобы скрутить его на 1 градус.

Общая жесткость системы расположенной между массой маховика и объединенной массами коленчатого вала G Jр Соб (26) lоб 8 1010 3,14 0,05 GJр С об 480000Н м.

l об 32 0, Круговая частота собственных колебаний приведенной двухмассовой, одноузловой системы Соб J об J м С1 1,1 1/с, (27) J об J м где J м - момент инерции маховика, 0,12 кг м2.

Соб J об J м 480000 (0,12 0,12) С1 1,1 1,1 3100 1/с J об J м 0,12 0, 1.3. Определение резонансного критического числа оборотов Период и число колебаний двухмассовой приведенной системы T, с. (28) C 2 3, T 0,002 с.

60 C кол/мин (29) 60 29600 кол/мин 2 3, Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая резонансному режиму мин 1, nр (30) z где z – число цилиндров.

2 14800 мин nр Если величина n p окажется в указанном диапазоне минимальной и максимальной частоты вращения, то в процессе работы двигателя могут возникнуть резонансные колебания, вследствие чего в коленчатом валу появятся дополнительные напряжения, опасные в отношении его прочности.

Резонансное число оборотов двигателя определяет исходя из основного уравнения резонанса.

K р C1, (31) Где K – это порядок резонирующей моторной гармоники. Для четырехтактных двигателей значение К = 0,5;

1;

1,5;

2;

2,5;

3 и т.д. Для двухтактных двигателей К = 1;

2;

3;

4 и т.д.

np р = 3,14 ·14800/30 = 1549 1/с – средняя угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя при резонансном числе оборотов n p коленчатого вала по отношению к K-й гармонике.

Для обеспечения равенства левой и правой частей уравнения величина К = 9,5.

Так как двигатель работает в диапазоне nmin 600 мин 1 до nmax (например, nmax 6000 мин 1 ), то для того, чтобы К-ая гармоника возбудила резонансное колебание, необходимо, чтобы выполнилось еще одно условие [1, 2] 30C nmin nmax. (32) K 30 C = 30·3100/ (3.14· 9,5) = 3120 мин-1 лежит в Величина K диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя (600 6000 мин-1).

3.4. Выработка рекомендаций, устраняющих крутильные колебания Если резонансное число оборотов находится в зоне частот работы двигателя, то для устранения резонанса и уменьшения амплитуд вынужденных крутильных колебаний изменяют конструкцию кривошипно шатунного механизма или применяют гасители крутильных колебаний.

В автомобильных двигателях могут применяться гасители колебаний жидкостного типа. В корпусе гасителя, который жестко прикреплен к свободному концу коленчатого вала, расположен диск. Диск находится в масляной среде. При резонансных колебаниях скорость вращения корпуса и диска становятся различными. Диск, двигаясь относительно корпуса, создает силу жидкостного трения, которая уменьшает амплитуду колебаний.

Выводы по работе:

1. В представленной работе рассмотрены причины возникновения крутильных колебаний коленчатых валов, дана методика расчета, приведён пример расчета коленчатого вала автомобиля ВАЗ-2108 при его крутильных колебаниях.

2. Значение частоты вращения коленчатого вала, соответствующей резонансному числу оборотов n p = 14800 мин -1, находится вне диапазона частот вращения двигателя. Но из выражения 32 следует, что при частоте вращения коленчатого вала 3120 мин -1 двигателя автомобиля ВАЗ-2108 и резонирующей моторной гармонике равной 9,5 могут возникнуть резонансные колебания, опасные в отношении его прочности. В данном случае необходимо изменить конструкцию кривошипно-шатунного механизма (размеры, жесткость, массы) или применить гаситель крутильных колебаний.

Библиографический список 1. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование:

Учебник для вузов / В.Н. Луканин и др.;

под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая шк., 2005. – 400 с.

2. Лашко В.А., Лейбович М.В. Матричные методы в расчетах крутильных колебаний силовых установок с ДВС. Учебное пособие. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун та. 2003. –.211 с.

УДК 621.431- ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ А.В. Нижмаков, аспирант, А.Н. Леонтьев, канд. техн. наук, доц.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия На сегодняшний день в условиях стабильного роста тарифов проблема внедрения собственных энергогенерирующих мощностей для большинства потребителей электрической и тепловой энергии приобретает чрезвычайную актуальность.

Одним из вариантов перехода на автономные источники энергоснабжения является когенерация комбинированный способ производства электроэнергии и теплоты в одном устройстве когенерационной установке (мини-ТЭЦ).

Мини-ТЭЦ на базе поршневого двигателя представляет собой компактную самостоятельную энергетическую установку, состоящую из поршневого двигателя внутреннего сгорания, приводящего в действие электрогенератор, устройств утилизации теплоты отработавших газов и системы охлаждения двигателя, регуляторов работы установки и вспомогательного оборудования. Применение энергоустановок на базе поршневых двигателей для совместной выработки электроэнергии и теплоты в качестве автономных источников энергоснабжения позволяет экономически выгодно и экологически целесообразно получать энергетическую продукцию.

Электрическая мощность таких установок меняется от нескольких киловатт, до нескольких десятков мегаватт: на 100 кВт вырабатываемой электрической мощности приходится около 160 кВт тепловой мощности в зависимости от варианта применения поршневой энергоустановки [1].

Поршневые двигатели по сравнению с любыми другими тепловыми являются наиболее экономичными, а двигатели, изначально спроектированные для работы на газообразном топливе, отличаются большим ресурсом – полный ресурс до списания составляет более 200тыс. часов или лет. Кроме того, они обладают высокой экономичностью, малой металлоёмкостью, надёжностью и долговечностью, что позволяют этому типу двигателей занять ведущее место в энергетике. Совместное производство тепловой и электрической энергии обеспечивает как экономию топлива, так и снижение токсичных выбросов, особенно парниковых газов [2].

С применением энергоустановок на базе поршневых двигателей резко повышается эффективность использования теплоты сгорания топлива с 38-40 % до 80-85 % и сокращаются вредные выбросы атмосферу. Особенно актуально применение подобных энергоустановок для районов отдалённых от большой земли, временных поселений, потребителей, не имеющих возможности подключения к централизованным сетям энергоснабжения [1,2].

Эффективному использованию теплоты сгорания топлива в поршневых энергоустановках способствует полезное использование теплоты уходящих газов, а также теплоты системы охлаждения двигателя.

Вторичная теплота поршневых энергоустановок используется для отопления и горячего водоснабжения промышленных предприятий, близлежащих жилых домов, тепличных хозяйств и т. д. Простейшая схема энергоустановки на базе поршневого двигателя представлена на рисунке 1.

8 10 5 2 7 18 Рис. 1. Схема энергоустановки на базе поршневого двигателя:

1–поршневой двигатель;

2–радиатор охлаждения двигателя;

3-рубашка охлаждения двигателя;

4–насос системы охлаждения двигателя;

5–теплообменник для полезного использования теплового потока, отводимого из рубашки охлаждения двигателя;

6– теплообменник полезного использования теплового потока, отводимого с уходящими газами двигателя;

7–трубопровод обходной сетевой воды;

8–трубопровод отвода отработавших газов;

9–насос циркуляции сетевой воды;

10–вентиль для отвода воздуха при заполнении системы водой;

11–направление потока теплоносителя;

12–бак грязевик;

13–фильтр;

14–отвод выхлопных газов в атмосферу;

15-трубопровод водный системы отопления (гор. водоснабжения);

16–потребитель тепловой энергии;

17– расширительный бак воды системы отопления;

18 – электрогенератор;

19–муфта упругая фланцевая;

20–вентиль;

21–обходной трубопровод выхлопных газов;

22 трубопровод системы охлаждения двигателя Такая схема рассчитывается для любого потребителя, имеющего определённую потребность в электрической и тепловой энергии, исходными данными для теплового расчёта схемы поршневой энергоустановки являются технические характеристики и результаты расчёта теплового баланса поршневого двигателя.

Из всех возможных вариантов автомобильных двигателей наиболее предпочтительными для создания поршневых энергоустановок являются двигатели отечественного производства, что обусловлено следующими преимуществами [1]:

- стоимость ниже зарубежных аналогов;

- короткий срок окупаемости;

- возможность выпуска или переоборудования силового агрегата для работы на различных видах топлива;

- простота конструкции;

- меньшие затраты на проведение технического обслуживания и ремонта двигателя;

- лёгкий запуск в условиях низких температур;

- более дешёвая энергетическая продукция: стоимость производства электроэнергии от 39коп/кВтч в зависимости от варианта применения и загрузки энергоустановки.

Выводы:

Создание автономных систем энергоснабжения является одним из приоритетных направлений развития отечественного двигателестроения.

Переход на поршневые энергоустановки создаёт перспективу для развития отечественных заводов, производящих автомобильные двигатели, т.к. в ближайшем будущем может возникнуть высокий спрос на автомобильные двигатели отечественного производства.

Библиографический список 1.Интернет-источник http://cogeneration.ru .



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.