Введение к работе
Актуальность проблемы. Дизельные пожарные автомобили (ПА) являются основными техническими средствами Государственной противопожарной службы (ГПС МЧС России), обеспечивающими доставку сил и средств к месту пожара, ведение боевых действий по тушению пожаров, спасанию людей и материальных ценностей. Сегодня одним из приоритетных свойств надежности ПА является обеспечение ими в условиях эксплуатации технических нормативов безопасное ги, утвержденных Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 г. в форме специального технического регламента «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ». Данным нормативным документом определен порядок и сроки поэтапного введения требований ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года (Евро-2) до 2014 года (Евро-5).
Применительно к ПЛ, серьезным препятствием на пути удовлетворения отмеченным іребованиям, может явиться то, что подавляющее количество базовых шасси ПА, состоящих сегодня на вооружении в подразделениях ГПС МЧС России, соответствуеі, в лучшем случае, уровню безопасности Евро-1 (для региона Северо-Запада РФ около 90 % пожарных автоцистерн). Например, выбросы вредных веществ с отработавшими і азами (ОГ) у наиболее распространенного ПА с дизелем КамАЗ-740.10 могут составлять в условиях рядовой эксплуатации по СО - 9,17 г/кВт-ч, по С„Нт - 1,63 г/кВт-ч, по NOx - 10,29 г/кВтч, дымность - 90 и более % (при нормах Евро-2, соответственно, - 4,0 г/кВт-ч, 1,1 г/кВт-ч, 7,0 г/кВт-ч и 50 %). При этом статистика отказов по дизельным ПА связывается, прежде всего, с надежностью регулировок топливной аппаратуры (ТА). Острота проблемы усугубляется специфичностью режимов и условий боевого применения ПЛ и тем обстоятельством, что полное обновление парка ПА в России может произойти через 5-7 и более лет.
В этой связи, становится актуальной разработка на основе анализа данных инструментального контроля технического состояния двшагелей (статистики отказов) оптимальных регулировок ТА дизельных ПА, в перспективе, - совместно с конструкіивньїм конвертированием системы выпуска ОГ и применением экологически безопасных видов горючего. Это позволит имеющимися в производственно технических центрах (ПТЦ) ГПС МЧС России техническими средстВД^о^щнщ^^лпхранять
С.-Петербург
ОЭ 200 Скт 5ЭД
параметры безопасной эксплуатации ПА (то есть повысить надежность их безопасной эксплуатации) на уровне требований Евро-2 и выше.
Обоснование актуальности рассматриваемой проблемы определило выбор темы, объекта, предмета, цели и задач диссертационного исследования.
Объект исследования - показатели безопасности дизельных двигателей ПА состояния эксплуатации, в частности, дизеля КамЛЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186.
Предмет исследования - выявление закономерных связей между параметрами технического состояния дизельных двигателей ПА (мощностью, топливной экономичностью, основными регулировками топливопо-дачи, дымностью, составом ОГ), по которым оцениваемся эффективность и безопасность применения двигателей в соответствии с требованиями отечественных и международных стандартов.
Цель исследования состоит в обосновании и разработке іехниче-ских решений по повышению безопасности применения дизельных двигателей пожарных автомобилей в соответствии с требованиями специального технического регламента, утвержденного Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года, на основе инструментального контроля (диагностирования) технического состояния двигателей и оптимизации основных регулировочных парамегров топливоподачи.
Поставленная цель достигалась за счет решения следующих задач:
изучения статистических закономерностей распределения дизельных двигателей ІІА по дымности отработавших газов в режиме свободного ускорения (СУ) и определением, вытекающих из анализа этих закономерностей, резервов повышения экологической безопасности и экономии расходования топлива дизельных двиі ателей ПА;
выявления на основании экспериментальных исследований математических связей регулировочных параметров 'ГА с показателями эффективности и экологической безопасности дизеля КамАЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186 для разработки рекомендаций по оптимизации регулировочных параметров ТА применительно к специфическим режимам боевого применения пожарной автоцистерны.
разработки рекомендаций по конвертированию дизеля КамАЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186 с целью удовлетворения перспективным требованиям безопасности их применения в со-
ответствии с требованиями специального технического регламента (Евро-2), утвержденного Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005.
Методы исследования: математическое планирование эксперимента, статистическая обработка результатов испытаний, экспериментально-расчетный анализ показателей эффективности и экологической безопасности двигателя по стандартизованным методикам.
Научная новизна результатов определяется
выявленными статистическими закономерностями распределения дизельных двигателей ПА по техническому нормативу экологической безопасности - дымности ОГ в режиме СУ в соответствии с новыми процедурами контроля ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ Р 52160-2003 (Правила № 24 ЕЭК ООН) применительно к условиям реальной их эксплуатации;
теоретически и экспериментально обоснованными рекомендациями по оптимизации регулировок топливной аппаратуры дизеля КамАЗ-740.10, существенно повышающих эффективность и надежность безопасной эксплуатации ПА в реальных режимах боевого применения;
рекомендациями по расширению применимости оптимальных регулировок ТА совместно с конвертированием системы выпуска ОГ и топлива дизеля КамАЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186 с целью удовлетворения требованиям безопасности их применения на уровне Евро-2.
Обоснованность и достоверность результатов исследований.
Результаты диссертации обоснованы применением апробированных методов математического планирования и статистической обработки данных эксперимента. Их достоверность подтверждена стандартными проверками на адекватность, удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных, использованием аттестованных и поверенных газоанализаторов и контрольно-измерительных приборов.
Практическая значимость научных результатов определяется соответствием уровня предложенных технических решений требованиям Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005, она подтверждена актами внедрения результатов в эксплуатации и учебном процессе.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной научно-
практической конференции «Пожарная охрана Мира. Расширение функций и задач» (Санкт-Петербург, С- Петербургский институт ГПС МЧС России, 14 октября 2005 года) и международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, факторов и автомобилей» (Санкт-Петербург-Пушкин, С.-Петербургский государственный аграрный университет, 22-24 марта 2006 года).
Реализация работы. Результаты диссертационного исследования использованы при проведении научно-исследовательских работ кафедры «Пожарная техника» Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России, внедрены в ПТЦ ГПС Санкт-Петербурга и Ленинградской области, используются в учебном процессе Автомобильно-дорожного института СПбГАСУ.
На защиту выносятся:
-
Статистические закономерности распределения дизельных двигателей ПА по дымности отработавших газов в режиме свободного ускорения и вытекающие из анализа этих закономерностей прогнозы резервов повышения экологической безопасности и экономии расходования топлива дизельными двигателями ПА в условиях реальной эксплуатации.
-
Полученные эмпирические зависимости регулировочных параметров ТА (установочного угла опережения впрыска топлива - 0В11р, средней цикловой подачи топлива для номинального режима - gUH, давления в трубопроводе высокого давления, соответствующего началу впрыска топлива - Рф) с показателями эффективности и экологической безопасности (эффективной мощности - Na удельным эффективным расходом топлива - ge, дымностью и концентрацией в ОГ окиси углерода - СО, суммы углеводородов - СП, суммы окислов азота - NOx) дизеля КамАЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186.
-
Рекомендации по регулировочным параметров ТА (установочного угла опережения впрыска топлива - Эвпр, средней цикловой подачи топлива для номинального режима - gUH, давления в трубопроводе высокого давления, соответствующего началу впрыска топлива - Рф) дизеля КамАЗ-740.10 применительно к специфическим режимам боевого применения пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод. 186.
4. Рекомендации по расширению применимости оптимальных регулировок ТА совместно с конвертированием системы выпуска ОГ и топлива дизеля КамАЗ-740.10 пожарной автоцистерны АЦ 4-40 (43202) мод.186
с целью удовлетворения требованиям безопасности их применения по специальному техническому регламенту (Евро-2), утвержденному Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 трудов, из них 1 научный доклад и 5 научных статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы - 139 страниц. Она содержит 26 таблиц и 27 рисунков. Список использованной литературы включает 77 наименований.
