Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Министерство образования и науки Украины

Национальный транспортный университет

Колесник Юрий Иванович

УДК 621.436

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ газодозУЮЧОИ системе

Автомобильные газодизеля и определения

Ее рациональных параметров

Специальность 05.05.03 "Тепловые двигатели"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Киев 2001

Актуальность темы исследования.

Работа выполнена на кафедре "Двигатели и теплотехника" Национального

транспортного университета Министерства образования и науки Украины.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Долганов Кинт Евгеньевич

Национальный транспортный университет

Министерства образования и науки Украины

профессор кафедры "Двигатели и теплотехника".

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

доцент Быков Геннадий Александрович

Национальный авиационный университет

Министерства образования и науки Украины

профессор кафедры "Авиационные двигатели";

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Ковалёв

Государственный автотранспортный научно-исследовательский

и проектный институт "ГосавтотрансНИИпроект»

Министерства транспорта Украины

заведующий сектором.

Ведущая организация: Национальный технический университет

"Харьковский политехнический институт"

Министерства образования и науки Украины

кафедра "Двигатели внутреннего сгорания", г.. Харьков

Защита состоится "26" октября 2001 в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 26.059.03 в Национальном транспортном университете по адресу: 01010, г.Киев, ул. Суворова, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального транспортного университета по адресу: 01010, г.Киев, ул. Киквидзе, 42.

Автореферат разослан "25" сентября 2001

Ученый секретарь

диссертационного совета ___________________ Матейчик В.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время природные запасы жидкого топлива быстро исчерпываются. Другим видом топлива, равноценный нефти по масштабам возможного использования, является природный газ. Особенно остро стоит вопрос обеспечения топливом транспорта, в том числе автомобильного. Поэтому расширение использования природного газа в качестве моторного топлива для автомобильных двигателей является очень важной проблемой.

Наиболее эффективное использование природного газа на автотранспорте возможно при использовании газодизельного цикла. Газодизеля в отличие от двухтопливными двигателей с искровым зажиганием одинаково эффективно работают как по газодизельном, так и по дизельному циклах. Поэтому совершенствованию газодизеля нужно уделять особое внимание. Одним из мало исследованных вопросов является выбор способа подачи газа в газовоздушной смеситель газодизеля: под действием разрежения или под избыточным давлением. Проведенные в Национальном транспортном университете (НТУ) и в Институте газа Национальной академии наук Украины (ИГ НАНУ) научные исследования показали значительные преимущества и перспективность второго способа. Но газодозуюча система с подачей газа под избыточным давлением существенно отличается от системы с подачей газа под действием разрежения. Рабочие процессы в ней достаточно не изучены, нет методики определения рациональных параметров ее элементов и системы в целом, не решен вопрос о необходимости корректировки подачи газа по внешней скоростной характеристикой газодизеля. Решение этих вопросов является актуальной задачей.

Св Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа д связана с выполнением «Государственной программы развития двигателестроения в Украине", утвержденной постановлением №95 КМ Украины от 16.01.1996 г.. В части, касающейся разработки газодизеля, и госбюджетной темы №67 "Разработать метод, математические модели и системы питания для эффективного использования на автомобильном транспорте альтернативных и традиционных топлив "УТУ 1997-1999 годов.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является определение рациональных параметров газодозуючои системы автомобильного газодизеля с подачей газа в впускной трубы под избыточным давлением и разработка рекомендаций по совершенствованию такой системы.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Разработка динамической математической модели газодозуючои системы и доработки математической модели системы автоматического регулирования частоты вращения (Сарчи) автомобильного газодизеля с такой системой.

2. Разработка алгоритмов и программ для проведения расчетно-теоретических исследований.

3. Разработка методик экспериментальных исследований и необходимой для этого опытной установки.

4. Проведение экспериментальных исследований для проверки адекватности математической модели.

5. Анализ различных конструкционных и регулировочных параметров газодозуючои системы на ее статические и динамические характеристики, на формирование скоростных характеристик Сарчи газодизеля и на переходные процессы в Сарчи.

6. Разработка рекомендаций по совершенствованию системы газодозування в автомобильном газодизеля.

Об Объект исследования новая газодозуюча система автомобильного газодизеля с подачей газа во впускную трубу газодизеля под избыточным давлением.

Предмет исследования рабочие процессы в газодозуючий системе газодизеля и их влияние на статические и динамические показатели газодизеля.

Методы исследования экспериментально-расчетные. Экспериментальным методом определялись статические и динамические характеристики газодозуючои системы, ее элементов и получались исходные данные для математических моделей. Расчетным методом анализировалось влияние конструкционных и регулировочных параметров газодозуючои системы на ее статические и динамические показатели и на показатели Сарчи газодизеля.

Научная новизна полученных результатовв составляют:

1. Динамическая математическая модель системы: одноступенчатый редуктор высокого давления - двухступенчатый редуктор низкого давления с подачей газа под избыточным давлением - дозатор газа - газовое сопло - впускной трубопровод газодизеля.

2. Методики исследований газодозуючои системы.

3. Новые данные о рабочих процессах в газовых редукторах высокого и низкого давлений.

4. Методы негативного корректировки подачи газа.

Практическое значение полученных результатов.

1. Принципиальные схемы и конструкции негативного корректора подачи газа.

2. Алгоритмы и программы для расчета параметров системы питания газодизеля с подачей газа под избыточным давлением.

3. Рекомендации по выбору рациональных конструктивных и регулировочных параметров газодозуючои системы автомобильных газодизеля.

Автором лично выполнены

Разработана динамическая математическую модель системы "Одноступенчатый редуктор высокого давления - двухступенчатый редуктор низкого давления с подачей газа под избыточным давлением - дозатор газа - газовое сопло - впускной трубопровод газодизеля", определено влияние начального давления в камерах редукторов и жесткости пружин на расходные характеристики газовых редукторов, уточнена и дополнена математическая модель газодизеля ЯМЗ-236ГД, проведены экспериментальные исследования газодозуючои системы газодизеля и Сарчи газодизеля в целом, осуществлено подал е их обработки на ЭВМ, выполнено расчетные исследования и определены рациональные параметры газодозуючои системы автомобильного газодизеля.

Апробация результатов диссертации. Результаты работы были представлены и одобрены на конференциях профессорско-преподавательского состава НТУ в 1997-1999 годах; на III, IV и V республиканских семинарах по тепловым двигателям и ресурсосбережению в ТДАТУ (г.. Мелитополь, 1997, 1998, 1999 г. р.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в 5-ти информационных листках КиевЦНТЭИ,в 4-х дайджест-бюллетенях УкрИНТЕИ, а также в научных отчетах кафедры по теме №67 за 1997-1999 годы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений. Полный объем диссертации - 284 страницы, из них 148 страниц машинописного текста, 96 рисунков, 19 таблиц и 12 приложений, список использованных источников, который содержит 93 наименования.

Основное содержание

Во введении раскрыта состояние решения научной задачи, обоснована актуальность темы диссертационной работы, н Связь работы с научными программами, определены цели и задачи исследований, методику предмет и о объект исследований, научную и практическую ценность работы, реализацию и апробации результатов работы и публикации материалов диссертационной работы.

В первом разделе проведен анализ существующих газодозуючих систем питания газодизеля как в Украине, так и в зарубежье. Приведены принципиальные схемы систем питания, описан принцип их действия и приведены их преимущества и недостатки.

На основе проведенного анализа и опыта разработки и эксплуатации газодизеля, определены требования к газодозуючих систем и возможности их реализации. Показано, что в автомобильных газодизеля целесообразно применять систему питания с вдуванием газа в впускной трубы под небольшим избыточным давлением. Такая система была разработана на кафедре "Двигатели и теплотехника" НТУ вместе с ИГ НАНУ в 1986-1993 годах и применена на опытных образцах газодизеля. Но в ходе исследований системы автоматического регулирования таких газодизеля газодозуючу систему рассматривали как безынерционную. Нарушены, но не решен вопрос негативного корректировки подачи газа.

Решению этих вопросов посвящена данная диссертация.

Во втором разделе описана исследовательская система питания и регулирования автомобильного газодизеля с вдуванием газа в впускной трубы под избыточным давлением которая является об Объектом исследования в диссертации. В эту систему добавлен новый элемент отрицательный корректор подачи газа.

Основными особенностямитакой системы питания и регулирования являются:

1. Подача газа в впускной трубы газодизеля осуществляется под небольшим избыточным давлением через дозатор газа и патрубок с соплом.

2. Возможность полноценной работы по дизельному и газодизельном циклам при сохранении одинаковой номинальной мощности.

3. Всережимным регулирования частоты вращения коленчатого вала газодизеля одним и тем же регулятором при работе по дизельному и газодизельном циклам.

4. Автоматическое переключение на дизельный цикл при работе по внешней и частичным регуляторным ветвям при малых нагрузках и на холостом ходу.

5. Автоматическое переключение на дизельный цикл при частоте вращения на холостом ходу меньше 1000-1200 мин-1.

6. Невозможность включения подачи газа на неработающем газодизеля.

В газодозуючои системы (рис.1) входят: редуктор высокого давления (РВД) 11 электромагнитный клапан-фильтр 12 двухступенчатые редуктор низкого давления (РНТН) 10 с подачей газа под избыточным давлением, дозатор газа 9 с коническим затвором, сопло 7. Дозатор газа через гидроусилитель ГП н связан с регулятором частоты вращения 1, который с помощью передвижной муфты 2 с объединенный с рейкой 3 серийного топливного насоса высокого давления (ТНВД) 5, которая имеет возвратную пружину 4.

Для работы по газодизельному циклом с помощью электромагнита 15 рейку 3 устанавливают в положение подачи воспалительной дозы дизельного топлива. В этом случае муфта 2 скользит по рельсу 3 и регулятор 1 действует только на дозатор газа 9. При работе с дизельным циклом электромагнит 15 освобождает рейку и регулятор 1 регулирует подачу дизельного топлива. При этом выключатель 14 выключает электромагнитный клапан 12, прекращает поставки газа в дозатора 9.

При формировании регуляторных ветвей сначала закрывается дозатор газа до устранения зазора "х", а после этого рейка смещается в сторону уменьшения подачи дизельного топлива. Это необходимо для того, чтобы полное отключение подачи газа наступило раньше, чем отключение пнении движения диафрагмы при открытом клапане

СД (хпр.д.-мин) - Сост (хпр.кл + мин) = Sд (ро-ро) + Sкл (сб-ро)

при закрытом клапане

СД (хпр.д.-хв1) = Sд (ро-ро)

где - масса и коэффициент в вязкого трения клапана и н связанных с ним подвижных деталей, приведены в центр диафрагмы; - перемещение клапана; хпр.д, хпр.кл - предварительные сжатия пружин диафрагмы и пластинчатого клапана; Сд, Сост - жесткости пружин диафрагмы и пластинчатого клапана; Sд, Sкл - активные площади диафрагмы и пластины клапана.

РНТН. Это автоматический двухступенчатый регулятор давления газа мембранно-рычажного типа (рис.3), который состоит из последовательно с соединенных первого 1 и второго 2 степени. Давление газа в каждой ступени зависит от предварительной деформации пружины диафрагмы. Избыточное давление поддерживается благодаря дросселируется действия дозатора газа 3.

Назначение РНТН снизить давление газа в 110-140 кПа и поддерживать его в заданных пределах независимо от расхода газа через дозатор и изменения давления ро на входе в РНТН. В редукторе не должно быть колебаний давления, которые могут повлиять на расход газа с него и на работу газодизеля.

Уравнение баланса расхода газа через РНТН

;

где - давления газа в первой и второй полости РНТН; - показатели политропы; - расход газа через клапаны первой и второй степеней РНТН; - о объемы полостей первой и второй степеней РНТН.

При составлении уравнений движения диафрагм учтено, что при открытых клапанах на их пластинчатые затворы действует гидродинамическая сила потока газа, а при закрытых клапанах к ней прилагается сила упругости уплотнений седел затворов.

Уравнения движения диафрагм при открытых клапанах

при закрытых клапанах

;

где - массы и коэффициенты в вязкого трения клапанов и н связанных с ними подвижных деталей, приведены в центры диафрагм; х1, х2 высота подъема затворов клапанов; - перемещение центров диафрагм; y1пр., y2пр. - предварительные сжатияпружин диафрагм; С1, С2 - жесткости пружин диафрагм; S1, S2 - активные площади диафрагм; w1кр, w2кр скорости газа в каналах клапанов; Скл1, Скл2 жесткости упругих уплотнений седел затворов клапанов; U1, U2 передаточные числа от диафрагм к затворов клапанов; dкл1, dкл2 диаметры пластинчатых затворов клапанов.

Параметры, входящие в правых частей уравнений, определялись по следующим уравнениями

Sдр = p (D2 + Dd + d2) / 12; Sд = ksSдр; Sкл = p? D2кл / 4;

S1р = p (D12 + D1d1 + d12) / 12; S2р = p (D22 + D2d2 + d22) / 12;

S1 = ks1S1р; S2 = ks2S2р;

; ;

где D, D1, D2, d, d1, d2 - диаметры диафрагм и жестких центров в РВД и в первом и втором степенях РНТН соответственно; ks1, ks2, - постоянные коэффициенты;

Расход газа через клапаны РВД и РНТН происходит в сверхкритической зоне перепадов давлений, поэтому описываются уравнениями

Gв = mв? F в y; G1 = m ?? f1 y ?; G2 = m2? F2 y ??

где mв, m1, m2 - коэффициенты расхода; fв, f1, f2 - площади проходных сечений пластинчатых клапанов; y? - устойчивое коэффициент, зависящий от величины показателя адиабаты; rб плотность газа в баллонах.

Дозатор газа. Утечка газа через дозатор происходит подкритичными перепадами давлений, так описывается уравнением

;

G3 = Gдг; f3 = fдг; p3 = pвп.к; m3 = mдг.

Приведенные дифференциальные и алгебраические уравнения представляют динамическую математическую модель газодозуючои системы и является неотъемлемой емкой частью Сарчи газодизеля.

Для выполнения расчетных исследований на ЭВМ составлены программы, в которых системы дифференциальных уравнений решаются численным методом Рунге-Кутта.

В четвертом разделе приведены цели, задачи и программу экспериментальных исследований. Описаны о объект экспериментальных исследований - газодозуючу систему для подачи газового топлива под избыточным давлением во впускную трубу автомобильного газодизеля ЯМЗ-236ГД, испытательные стенды, оборудование и приборы.

Целью экспериментальних исследований было: определение исходных данных, необходимых для использования в уравнениях математической модели; проверка адекватности математических моделей; подтверждение правильности результатов расчетов на ЭВМ.

Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

1. Определение зависимостей коэффициентов расходы клапанов РВД, РНТН и дозатора газа от перемещения их затворов и перепада давлений на затворах.

2. Проверка адекватности математических моделей РВД, РНТН и газодозуючои системы "Баллоны-РВД-РНТН-дозатор газа-газовое сопло".

3. Определение характеристик ТНВД и газодизеля ЯМЗ-236ГД и аппроксимация их уравнениями.

4. Проверка адекватности математической модели Сарчи газодизеля, в которую входит динамическая математическая модель газодозуючои системы "Баллоны-РВД-РНТН-дозатор газа-газовое сопло" как подсистема.

5. Снятие контрольных характеристик РВД, РНТН с дозатором газа и газодизеля ЯМЗ-236ГД для подтверждения правильности расчетов на математической модели.

Расходные характеристики газовых редукторов снимались на специальной компрессорной установке. Для записи переходных процессов использовался измерительный комплекс, состоящий из осциллографа Н071.6 и группы датчиков. Рабочим телом был воздух.

Скоростные и нагрузочные характеристики газодизеля ЯМЗ-236ГД определялись на тормозном стенде КС-56-4. При снятии характеристик регулятор частоты вращения был выключен, угол опережения впрыска составлял 180 и при переходе на газодизельный цикл не менялся. В качестве газового топлива использовался сжатый природный газ, а начальное давление газа во второй степени РНТН р2поч составлял 120 кПа.

В п

Загрузка...

Страницы: 1 2 3






Ещё Рефераты по вашей теме

Стеклокерамической МАТЕРИАЛЫ триботехнических назначения на основе карбида кремния - Автореферат
Криохирургического лечения аутоиммунный тиреоидит клинико-экспериментальное исследование) - Автореферат
Особенности деривационных процессов в терминосистеме строительства французского языка - Автореферат
Экологически безопасные технологии выращивания фасоль на черноземах ВОСТОЧНОГО Лесостепи УКРАИНЫ - Автореферат
Приоритетные направления, пути реализации и перспективы государственной политики Украины в области религиозно-церковной жизни - Автореферат
Микронеоднориднисть металлических жидкостей эвтектических систем на основе никеля и железа и влияние ее на реакционную способность металлических стекол, получаемых из жидкого состояния. - Автореферат
Лексико-семантических ГРУППА глаголов перемещения в современном немецком языке (парадигматические и синтагматические свойства) - Автореферат