Методы повышения эффективности неустановившихся режимов разгона дизеля
Салова Тамара
Анализ условий эксплуатации автотранспортных дизелей показывает, что от двигателя требуются повышенные динамические качества, способность быстро запускаться, разгоняться, работать в условиях меняющихся нагрузок и частот вращения. В подавляющем большинстве случаев, до 80 - 85 % всего моторесурса, дизели в условиях эксплуатации работают на неустановившихся режимах (НУР) [1]. Для России, где до 80 % территории находится в зоне низких температур окружающего воздуха, где двигатели не оснащены средствами предпусковых прогревов, актуальным является обеспечение быстрого разгона после пуска холодного двигателя.
Работа на НУР приводит к потере мощности, крутящего момента, следовательно производительности машины, снижению экономичности, повышению загрязнения окружающей среды, снижению моторесурса и надёжности работы, сопровождается повышенной шумностью и т. д. по сравнению с аналогичными показателями, получаемыми при установившихся режимах (УР) работы в сходственных циклах (режимах) по положению регулирующего органа и частоты вращения вала.
Существующие методы и средства повышения эффективности УР дизелей применяются и для работы двигателей в области НУР, но они не рассчитаны на низкие температурные состояния двигателя.
Анализ публикаций показал, что для оценки протекания НУР используются различные показатели: длительность НУР, время приёмистости - время с момента изменения режима до завершения, относительная степень отклонения показателя по мощности и другие.
Для повышения эффективности работы дизеля при НУР, известен метод регулирования процессов в дизеле изменением физико - химических свойств (ФХР) топлива с клапанами регулирования начального давления (РНД) системы топливоподачи [1]. При его реализации достигается существенное изменение характеристик тепловыделения и теплоиспользования. Установлено, что ввод ЛВЖ не только устраняет переходные процессы в топливной системе, не только повышает производительность топливоподач, но и уменьшает задержки воспламенения. Повышенная эффективность приводит к более высокому ускорению разгона дизеля. В результате дизель в этом случае быстрее достигает той же частоты вращения, на что тратится меньше времени, а следовательно дизель к этому моменту прогревается в меньшей степени, что отрицательно сказывается на развиваемом моменте. топливо давление охлаждение дизель
Применение ЛВЖ повышает средний крутящий момент при разгонах установки от пусковой частоты вращения соответственно в горячем и холодном состояниях. Применение ЛВЖ в разгонах от пусковой частоты вращения более эффективно, чем при разгонах от минимально устойчивой частоты, как для холодного, так и для горячего состояний.
При реализации длительных разгонов из горячего состояния добавкой ЛВЖ удаётся сократить время приёмистости на 10 - 18 %, а из холодного состояния - на 10 - 14 %, вне зависимости от продолжительности раз гона в выявленных пределах (двигатель или установка).
Для моделирования различных режимов разгонов, особенно в области частот вращения, на которых отсутствуют возможности поддержания УР, необходимо располагать динамической ДВСХ дизеля, которые получают обработкой характеристик разгона двигателя. Аппроксимация экспериментальной ВСХ полиномом второй степени обеспечивает достоверные результаты с достаточной точностью [2], при разгоне дизеля с потребителем, но без нагрузки необходимо знать момент инерции установки. Выполняя 4 - 5 повторных реализаций режимов разгонов можно с достоверностью в 95 % утверждать, что результат исследования изменения частоты вращения вала не выйдет за пределы доверительного интервала, равного 10 %.
При исследовании НУР необходимо оценить процесс теплоотдачи в зависимости от скорости воздушного потока, обтекающего автомобиль, его направления и турбулентность, определить необходимое количество отводимой теплоты для соответствующей скорости движения автомобиля.
При разгоне двигателя резко увеличивается подача топлива, при этом подача воздуха растет медленнее из-за инерционности, вследствие чего ухудшается протекание рабочего процесса, увеличивается теплонапряженность деталей двигателя.
Инерционные явления сказываются не только на выходных показателях двигателя, но и на показателях рабочего цикла, изменяются процессы наполнения, топливоподачи, тепловыделения и теплопередачи, возрастают динамические показатели цикла, ухудшается работа смазочной системы.
Температурно-динамические характеристики систем охлаждения ДВС определяются экспериментальным методом при имитации дорожноклиматических условий. Разработанная методика [3] комплексной оценки тепломассопереноса системы охлаждения ДВС использует тепловизионную съемку распределения температур как на поверхности системы охлаждения и в воздухе, омывающем ее. По обработанным термограмм определяется градиент температур и локальный коэффициент теплоотдачи и локальная плотность теплового потока.
Реализация результатов исследований позволит значительно улучшить эффективность эксплуатации транспортных средств, в том числе на неустановившихся режимов разгона.