Материал: 1766

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)».

Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет (ОГУ)»

Защита состоится «25» октября 2012 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.250.02 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5, ауд. 3124.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «СибАДИ».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, просим направлять на адрес диссертационного совета: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5.

Телефон для справок: (3812) 65-15-54, e-mail dissovetsibadi@bk.ru

Автореферат разослан «24» сентябрь 2012 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Использование в качестве топлива для автомобильных двигателей сжиженных углеводородных газов нефтяного происхождения, таких как сжиженный пропан-бутановый газ (СУГ), дает возможность увеличить эффективность эксплуатации автотранспортных средств за счет уменьшения количества вредных выбросов и снижения затрат на топливо. Кроме того, работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на СУГ позволяет снизить износ цилиндропоршневой группы, увеличить пробег между заменами моторного масла, продлить срок службы свечей зажигания и деталей системы впрыска.

В регионах, где имеется развитая инфраструктура для использования СУГ на автомобильном транспорте, его применение в качестве моторного топлива считается перспективным. К таким регионам относятся вся Западная и Восточная Сибирь, Урал, области центра России (Москва, Нижний Новгород, Рязань) и др. Однако имеется ряд проблем обеспечения работоспособности газобаллонных автомобилей (ГБА) при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Современные автомобили оснащены инжекторной системой питания ДВС. Контроль над обеспечением работоспособности системы впрыска газа в условиях эксплуатации ГБА в городе Омске позволил установить причины снижения его работоспособности. Большинство причин происходит из-за снижения давления СУГ в газовом баллоне, которое обусловлено следующими факторами:

1)низкое качество газового топлива;

2)большие перепады отрицательных температур окружающего воздуха (как по времени года, так и в течение суток).

Экспериментально установлено, что при подаче СУГ через газовые форсунки для бесперебойной работы ДВС ГБА необходимо обеспечить минимальное избыточное давление насыщенных паров газа в газовом баллоне, равное 0,15 МПа.

Учитывая продолжительность периода отрицательных температур окружающего воздуха в различных регионах РФ, в это время использование СУГ становится проблематичным. Происходит снижение работоспособности ГБА на СУГ, что влечет за собой рост количества вредных выбросов, снижение показателей работы ДВС

иувеличение затрат на топливо в результате использования бензина в качестве моторного топлива.

Исходя из вышесказанного, необходим комплекс решений, который позволит эксплуатировать ГБА на газовом топливе при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Отсутствие теоретических положений, адекватно отражающих практику, обуславливает принятие решений на основе практического опыта эксплуатации ГБА и опыта предшественников. Это указывает на наличие проблемы, актуальность ее решения в интересах практики и теории эксплуатации автомобилей в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Вышеизложенное определило цель работы.

Цель работы. Обеспечение работоспособности газобаллонных автомобилей при отрицательных температурах окружающего воздуха путем поддержания давления сжиженного углеводородного газа в автомобильном газовом баллоне в заданных пределах.

3

Настоящая цель определила необходимость постановки и последовательность решения следующих задач:

1.Выявить закономерности формирования агрегатного состояния СУГ в автомобильном газовом баллоне и изменения необходимого количества тепла для поддержания заданного давления СУГ в газовом баллоне.

2.Исследовать диапазоны регулирования процесса теплообмена в газовом баллоне при эксплуатации газобаллонных автомобилей в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.

3.Разработать методику определения параметров комплекса технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне, включающую

всебя многофакторные математические модели исследуемых процессов передачи тепла, описывающие выявленные закономерности.

4.Обосновать и разработать комплекс технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне.

5.Проверить адекватность многофакторных моделей по результатам экспери-

мента.

6.Дополнить нормативно-техническую документацию для газобаллонных автомобилей, работающих на СУГ.

7.Оценить влияние разработанного комплекса технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне на работоспособность газобаллонных автомобилей.

Объектом исследования является система питания ДВС ГБА при использовании СУГ в качестве топлива, в том числе с комплексом технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне.

Предметом исследования являются закономерности функционирования системы питания ДВС ГБА, а именно закономерности протекания тепловых процессов и изменения давления СУГ в автомобильном газовом баллоне при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Методологической основой исследования является теория технической экс-

плуатации автомобилей, кинетическая теория газов, теория теплотехники и технической термодинамики. В качестве приемов исследований используются методы прямого эксперимента, математический анализ, моделирование, методы прогнозирования, наблюдения, измерения и сравнения.

Научная новизна:

1.Выявлена закономерность формирования агрегатного состояния СУГ в газовом баллоне.

2.Выявлена закономерность изменения необходимого количества тепла для поддержания заданного давления СУГ в газовом баллоне.

3.Разработана методика определения параметров комплекса технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне, включающая в себя многофакторные математические модели исследуемых процессов передачи тепла, описывающие выявленные закономерности.

4.Разработан комплекс технических решений, позволяющий обеспечить работоспособность ГБА на СУГ.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы:

- на стадии проектирования газобаллонного оборудования;

4

-при эксплуатации ГБА в условиях отрицательных температур окружающего воздуха на территории Российской Федерации;

-высшими учебными заведениями в учебном процессе при подготовке выпускников автотранспортных специальностей и направлений;

-в научных исследованиях аспирантов и соискателей.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на ежегодных заседаниях кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» ФГБОУ ВПО «СибАДИ» (2007-2012г.г.); на международной научно-практической конференции "Автомобили, специальные и технологические машины для Сибири и Крайнего Севера" (Омск, 2007 г.); на всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Омск, 2009 г.); на 63-й научно-технической конференции (Омск, 2009 г.); на 69-й научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров «Какой автомобиль нужен России?» (Омск, 2010 г.); на 64-й научно-технической конференции «Креативные подходы к образовательной, научной и производственной деятельности» (Омск, 2010 г.); на всероссийской 65-й научно-практической конференции «Модернизация и инновационное развитие архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России: фундаментальные и прикладные исследования» (Омск, 2011 г.).

Публикации. Основные положения и результаты исследований изложены в 13 печатных публикациях (в т.ч. 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ).

На защиту выносится:

1.Закономерность формирования агрегатного состояния СУГ в газовом бал-

лоне.

2.Закономерность изменения количества тепла для поддержания заданного давления СУГ в газовом баллоне.

3.Методика определения параметров комплекса технических решений по поддержанию заданного давления СУГ в газовом баллоне с многофакторными математическими моделями, описывающими исследуемые процессы передачи тепла.

4.Разработанный комплекс технических решений, позволяющий обеспечить работоспособность ГБА на СУГ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложений. Объем диссертации составляет 146 страниц машинописного текста, 25 таблиц, 36 рисунков, 5 приложений, список литературы из 135 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, излагается научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса обеспечения работоспособности газобаллонных автомобилей в условиях отрицательных температур окружающего воздуха, и сформулированы задачи исследования.

Большой вклад в использование газового топлива для автомобилей внесли такие ученые, как Генкин К.И., Коллеров Л.К., Самоль Г.И., Гольдблат И.И., Григорьев Е.Г., Морев А.И., Ерохов В.И., Патрахальцев Н.Н., Лукшо В.А., Панов Ю.В.,

5