Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 8
1.1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СИСТЕМ ПОДАЧИ ГАЗОМОТОРНОГО
ТОПЛИВА 11
1.2.0СНОВНЫЕ КЛАССЫ ГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ 12
КОНСТРУКТИВНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЬШ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОДИЗЕЛЬНОГО ЦИКЛА 30
ВЫВОДЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 34
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ РАБОТЫ ТРАКТОРА ПО
ГАЗОДИЗЕЛЬНОМУ ЦИКЛУ 36
2.1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ ГАЗА В
ДВИГАТЕЛЬ 39
2.2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОЦЕССА ПОДАЧИ ГАЗА В ДВИГАТЕЛЬ, КОНВЕРТИРУЕМОГО
ИЗ ДИЗЕЛЯ В ГАЗОДИЗЕЛЬ 47
3. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 60
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 60
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ГАЗООБРАЗНОГО И ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ 63
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛУГА 64
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПО
ГАЗОДИЗЕЛЬНОМУ ЦИКЛУ 71
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ 90
РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ 90
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАКТОРА РТМ-160, ОСНАЩЕННОГО СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО
ТОПЛИВА 101
6. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТРАКТОРА РТМ-160, ОБОРУДОВАННОГО СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ
ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА 105
6.1 РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА НА ОДИН УСЛОВНЫЙ ЭТАЛОННЬШ
ГЕКТАР 111
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 115
ЛИТЕРАТУРА 117
ПРИЛОЖЕНИЯ 127
Введение к работе
Современный агропромышленный комплекс — крупный потребитель топливно-энергетических ресурсов. Основным энергоносителем при производстве сельскохозяйственной продукции является дизельное топливо, так как именно оно применяется для всех тракторных, комбайновых и большинства автомобильных двигателей [1].
В условиях нарастающего дефицита добычи нефти и неустойчивой цены на жидкое углеводородное топливо одной из актуальных проблем сельского хозяйства России является переход на газомоторное топливо — природный газ (метан). В настоящее время расходы на топливо достигают 50% в себестоимости производства сельскохозяйственной продукции, поэтому совершенствование системы питания тракторных дизелей для работы на более дешевом топливе — природном газе - является одним из направлений повышения эффективности работы машинно - тракторного парка в сельском хозяйстве[1].
Возможны два варианта перевода дизелей на природный газ:
1. Переоборудование дизеля в газовый двигатель с искровым зажига-
нием;
2. Дооборудование дизельного двигателя газовой системой питания
для работы по газодизельному циклу.
В первом случае газовый двигатель создается на базе серийного двигателя путем значительной доработки: установки других поршней для снижения степени сжатия до 11-12 единиц, обработки отверстий под форсунки для установки свечей зажигания, замены дизельной топливной аппаратуры системой подачи сжатого природного газа, установки искровой системы зажигания.
В этом случае двигатель может работать только на газовом топливе, возможно использование бензина в качестве резервного топлива при аварийной или другой ситуации, однако при этом требуется установка дополнительной системы питания двигателя бензином.
Во втором случае двигатель работает по газодизельному циклу, при этом в рабочую камеру подается смесь воздуха и газообразного топлива, а дизельное топливо подается в малом процентном соотношении для воспламенения газовоздушной смеси с помощью стандартных форсунок и топливного насоса дизеля. Доля дизельного топлива составляет 30-50% его расхода при обычном дизельном цикле. Газодизельный цикл еще хорош тем, что при нехватке газового топлива двигатель легко можно перевести на дизельный цикл.
В сложившихся условиях, когда затраты на переоборудование должны быть минимальны, наиболее простым и приемлемым для сельского хозяйства способом перевода дизелей на газообразное топливо является использование газодизельного цикла, так как не требуется значительных переделок дизеля.
Разработкой технической документации на переоборудование тракторов и их опытной эксплуатацией занимались специализированные организации -ГНУ ВИМ, ОАО ВНИИ ГАЗ, ФГУП НАМИ. При этом установлено, что производительность машинно-тракторного агрегата за час основного и технологического времени при работе по газодизельному циклу практически одинакова с дизельным циклом, а затраты на топливо значительно снижаются, уменьшается выброс токсичных веществ в отработанных газах.
Имеющиеся системы довольно просты и надежны, но имеют следующие недостатки:
в газодизельном режиме запальная доза дизельного топлива остается постоянной независимо от режима работы двигателя;
небольшое время работы на одной заправке;
высокая инерционность систем питания.
Поэтому для эффективного использования двигателей тракторов разработка системы топливоподачи, которая регулирует подачу дизельного топлива и подачу газа в соответствии с нагрузочным и скоростным режимом его работы является актуальной.
Работа выполнялась в соответствии с комплексной программой по стимулированию широкомасштабного внедрения современных технологий перевода сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо (реализация поручения президента РФ от 18.10.2004 г. № Пр-1686 ГС и поручения правительства РФ от 25.10.2004 г. № МФ-П9-5799).
Цель работы. Совершенствование топливной аппаратуры дизелей для работы по газодизельному циклу, обеспечивающего эффективность работы трактора.
Объектом исследования является трактор РТМ-160.
Предметом исследования является закономерности изменения расхода газообразного и дизельного топлива трактора, работающего по газодизельному циклу.
Научная новизна, заключается в усовершенствовании топливной системы подачи газа и дизельного топлива, получении аналитических зависимостей, позволяющих определить конструктивные параметры элементов топливной аппаратуры, а также в определении расхода газа и дизельного топлива в зависимости от загрузки двигателя.
Новизна усовершенствований системы подачи газа и дизельного топлива подтверждена патентом РФ на полезную модель № 49128 «Система впрыска природного газа в двигатель внутреннего сгорания» и патентом РФ на изобретение № 2291316 «Устройство подачи природного газа с внешним смесеобразованием».
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Обоснованные эксплуатационно-технологические требования к топливной системе тракторных дизелей, работающих на газомоторном топливе, были реализованы при изготовлении опытного образца системы подачи газообразного и дизельного топлива, смонтированного на тракторе РТМ-160. При выполнении сельскохозяйственных работ трактор проработал без существенных отказов 800 м-ч в хозяйствах «Агроцентр» СГАУ им. Н.И.Вавилова и НИИ сельского
хозяйства «Юго-Восток». При эксплуатационных испытаниях установлено, что коэффициент замещения дизельного топлива газом растет при увеличении нагрузки двигателя и достигает 67%, а время работы на одной заправке достигает 12 часов.
