Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Аношина Татьяна Сергеевна

Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов
<
Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Аношина Татьяна Сергеевна. Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.04.02 / Аношина Татьяна Сергеевна;[Место защиты: Российский университет дружбы народов].- Москва, 2014.- 121 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Анализ работ, опубликованных по данной проблеме 12

1.1. Условия эксплуатации транспортных дизелей .12

1.2. Причины ухудшения экономических и экологических показателей дизелей при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов 13

1.3. Методы повышения экономических и экологических качеств дизелей при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов .16

1.4. Метод повышения эксплуатационных качеств дизеля регулированием его рабочего объёма отключением цилиндров или циклов 17

1.5. Средства отключения цилиндров или циклов 18

1.6. Устранение неравномерности хода, вибрации .19

1.7. Выводы по главе 1 20

1.8. Постановка цели и задач исследования 22

ГЛАВА 2. Теоретическое обоснование возможности снижения эксплуатационного расхода топлива и повышения экологических качеств транспортного дизеля .23

2.1. Возможности повышения топливной экономичности и снижения токсичности выбросов транспортного дизеля на режимах малых нагрузок..23

2.2. Возможности повышения экологических качеств дизеля .28

2.3. Анализ механических потерь в дизеле при регулировании его изменением числа работающих цилиндров или циклов 29

2.4. Выбор системы отключения цилиндров или циклов 30

2.5. Выводы по главе 2 35

ГЛАВА 3. Основные методические положения 37

3.1. Объекты исследования .37

3.2. Безмоторный стенд для исследования топливной аппаратуры дизеля 39

3.3. Стенд для исследования дизеля 41

3.4. Основные расчётные уравнения 43

3.5. Погрешности измерений 44

3.6. Методика оценки возможности повышения экономичности дизеля на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров .46

3.7. Пример реализации методики оценки экономичности дизеля, регулируемого отключением цилиндров 48

3.8. Методика оценки токсичности выбросов дизеля, регулируемого отключением цилиндров и применением физико-химического регулирования 52

3.9. Методика оценки возможности повышения экологичности дизеля на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров..54

3.10. ВЫВОДЫ по главе 3 59

ГЛАВА 4. Результаты расчётно-экспериментального исследования 61

4.1. Возможности повышения экономичности дизеля отключением цилиндров или циклов при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов 61

4.2. Повышение экологических качеств дизеля типа Д-240 при регулировании его методом физико-химического регулирования и отключением цилиндров или циклов 63

4.3. Оценка возможностей снижения удельных выбросов оксидов азота дизелем КамАЗ-7406 на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров 69

4.4. Анализ возможностей снижения удельных выбросов СО дизелем КамАЗ-7406 на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров .86

4.5. Анализ возможностей снижения удельных выбросов углеводородов 91

4.6. Обобщение результатов исследования .96

4.6.1. Снижение удельных выбросов оксидов азота 96

4.6.2. Снижение выбросов оксидов углерода .99

4.6.3. Снижение выбросов углеводородов .102

4.6.4. Влияние частоты вращения вала на выброс токсичных компонентов при постоянстве числа активных цилиндров .104

Выводы по главе 4 .106

Общие выводы .107

Список литературы 109

Причины ухудшения экономических и экологических показателей дизелей при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов

Условия эксплуатации транспортных дизелей характеризуются значительным количеством режимов малых нагрузок и холостых ходов [1, 3, 10, 41, 63, 75, 89]. При анализе загруженности двигателя в эксплуатации применяется показатель «коэффициент загрузки», как отношение средней нагрузки за время экспуатации к номинальной нагрузке. Для транспортных дизелей этот показатель доходит до 0,3, а в условиях городского движения даже до 0,2. Долю режимов малых нагрузок и холостых ходов хорошо отражают ездовые испытательные циклы, представляющие собой статистически достоверные значения нагрузок и их долей в реальных условиях эксплуатации [18, 25, 41, 75]. Так, для 13-ти режимного испытательного цикла ЕСЕ R49 для автомобильных дизелей в стендовых условиях коэффициент загрузки (Кз) составляет менее 0,6. Для восьмирежимного испытательного цикла стандарта ISO 8178-4 для дизельных двигателей внедорожных транспортных средств Кз составляет 0,41. Для 5ти - режимного цикла дизелей сельскохозяйственных машин [44] Кз = 0,3. Для дизелей городских автобусов Кз в зависимости от маршрута и времени суток может снижаться до 0,22.

Низкая загруженность двигателя сопровождется повышеными расходами топлива, как удельными, так и часовыми и путевыми, повышенными удельными выбросами токсичных веществ, а также парникового газа – СО2, повышенными расходами масла, нагарообразованием в цилиндрах и т. д. А поскольку количество автомобилей в эксплуатации чрезвычайно возросло и продолжает расти, то растёт и доля режимов малых нагрузок и холостых ходов. Поэтому актуальной проблемой современного двигателестроения является повышение экономических и экологических качеств двигателей на таких режимах [1, 10, 25, 41, 75, 89, 98, 111].

Ухудшение экологических качеств автомобиля из-за большой доли холостых ходов заставило разработчиков создать системы «старт-стоп», позволяющие выключить двигатель на стоянке, например, у светофора и без проблем запустить его в нужный момент [1, 63, 78]. Специальные системы и устройства для повышения экономичности режимов малых нагрузок разработаны и применяются в ряде современных двигателей, причём, прежде всего автомобильных бензиновых. На дизелях такие системы находят применение пока в существенно меньшем объёме [45, 63].

Причины ухудшения экономических и экологических показателей дизелей при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов

Итак, работа дизеля на режимах малых нагрузок и холостых ходов сопровождается повышенным расходом топлива, как это отмечено в публикациях, связанных с данной проблемой. Причинами повышения удельных расходов топлива на таких режимах являются следующие. Прежде всего это ухудшение качества распыливания и распределения топлива по камере сгорания, ухудшение процессов топливоподачи при впрыскивании малых доз тотоплива [17, 19, 21, 41, 57, 76]. Судя по регулировочным характеристикам дизелей, можно отметить, что существенное обеднение горючей смеси на режимах малых нагрузок, т.е. существенное возрастание коэффициента избытка воздуха, приводит к снижению индикаторного КПД двигателя [1, 25, 26, 39, 50]. Со снижением нагрузки возрастает относительная, а в ряде случаев и абсолютная, доля механических потерь. Понижение теплового состояния двигателя не только ухудшает процессы смесеобразования – сгорания, но и увеличивает механические потери.

Экологические показатели дизеля на режимах малых нагрузок ухудшаются прежде всего из-за повышенных выбросов оксидов углерода и углеводородов. Это объясняется ухудшением процессов смесеобразования – сгорания, пониженными температурами заряда в цилиндрах, пониженными температурами стенок цилиндров, приводящих к повышенному охлаждению заряда в пристеночной зоне и прекращению сгорания [7, 18, 24, 31, 34, 44, 53, 58, 88]. Экологические показатели, связанные с выбросами оксидов азота, в ряде работ отмечаются как повышенные в их удельных значениях, т.е. отнесённых к мощности двигателя на этих режимах. В то же время концентрации оксидов азота в ОГ дизелей, работающих на малых нагрузках, обычно понижены [44, 53].

Большим недостатком режимов малых нагрузок являются повышенные выбросы недогоревших и преобразовавшихся угеводородов, выбросы канцерогенных веществ, наличие раздражающего запаха. Дымность ОГ дизелей на таких режимах как правло понижена в сравнении с полными нагрузками и определяется аэрозольными компонентами топлива, воды и масла [44].

Связь топливной экономичности с токсичностью и выбросами СО2 – «парникового» газа, определяется следующими положениями. Повышение удельного расхода топлива на режимах малых нагрузок сопровождается повышением выбросов в атмосферу продукта полного сгорания – СО2, влияющего на усиление парникового эффекта (ПЭ). (ПЭ – это природное явление, которое оценивается разностью средней температуры поверхности планеты (+15 оС) и её радиационной температурой в космосе (-18 оС)). Следовательно, ПЭ равен 33 оС. Парниковый эффект растёт с ростом температуры поверхности планеты, нагреваемой радиационным излучением солнца. Нагретая поверхность даёт излучение в ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах, причём, последнее, имея большую длину волны, отражаясь от облаков, ещё больше нагревает поверхность земли. В атмосфере земли находятся пары воды, двуокись углерода (СО2), метан, озон, закиси азота и фреоны. При этом удельный вес двуокиси углерода в создании парникового эффекта составляет более 50 %. Другие газы совокупно – менее 50 %).

Возможности повышения экологических качеств дизеля

Разработке устройств для отключени цилиндров или циклов посвящены ряд работ [29, 81, 82, 83, 90, 93, 94, 99, 101, 102, 103, 104, 106, 112]. В этих работах предлагаются решения. как применимые на существующих дизелях, т. е. путём сравнительно простой их модернизации [4, 7, 8, 21, 33, 35, 39, 50, 58, 67, 70, 72, 74, 78, 79, 90, 93], так и сложные, требующие создания нового двигателя [99, 101, 103, 105]. Подавляющее большинство решений представляют собой предложения по отключению постоянного числа цилиндров, причём, одних и тех же [28, 39]. В то же время уже предложен ряд решений по отключению отдельных циклов отдельных цилиндров, с разным числом, номерами, совокупностью отключаемых цилиндров или циклов, электронным управлением, например, системы типа «Коммон-Рейл» [21, 48] .

Средства отключения цилиндров или циклов в ряде разработок естественно комбинируются со средствами изменения, регулирования, отключения фаз газообмена [3, 4, 5, 110, 112]. А в ряде случаев предлагается использовать воздушный заряд отключённых цилиндров для совершенствования показателей рабочих процессов дизеля (для наддува, для вспомогательных механизмов и устройств и т. д.).

Средства отключения цилиндров и циклов могут применяться для решения не только задач повышения топливной экономичности и снижения токсичности ОГ, но и для ряда других целей [39, 50]. К ним относятся следующие. Повышение эффективности и надёжности пусков холодного дизеля в условиях низких температур окружающего воздуха [71, 97], проведение диагностирования технического состояния дизеля в условиях эксплуатации [63], повышение эффективности использования альтернативных топлив и расширения их номенклатуры [13, 14, 68, 85, 86], повышение динамических качеств дизеля при реализации ряда неустановившихся режимов [63], поддержание повышенного теплового состояния дизеля на режимах холостого хода, повышение температуры ОГ на входе в каталитический нейтрализатор для ускорения его прогрева [63], аварийная защита дизеля [63].

Отключение цилиндров или циклов сопровождается нарушением равномерности чередования вспышек в цилиндрах, нарушением равномерности, плавности хода, появлением вибраций, тряски автомобиля, опасности входа в резонанс с колебаниями других элементов и узлов двигателя и т. д. Поэтому в ряде работ предлагаются методы и средства исследования этих явлений, а также организационные и конструктивные средства решения проблемы [51, 106, 110]. Применяются методы демпфирования крутильных колебаний, методы вариирования моментом инерции установки, например, с помощью встроенного в маховик мотор – генератора системы старт – стоп. Организационно предлагается создавать запреты на отключение части цилиндров на тех или иных скоростных режимах, чтобы избежать опасности входа в резонанс. Сложные конструкции двигателей с остановкой выключенных поршней или остановкой части коленчатого вала со своими поршнями во многом избавляют от указанных проблем, но очевидна их сложность хотя и отдалённая перспективность [110].

В ряде работ проведены исследования того факта, что ограничения по показателям вибрации, равномерности хода, крутильным колебаниям и т. д. приводят к сужению, ограничению областей режимов двигателей, на которых применимы методы регулировния изменением рабочего объёма двигателя, отключением цилиндров или циклов. Такие ограничения могут снижать экономический эффект от возможного применения метода на величины до 40 – 50 % [110].

Проведённый анализ работ, выполненных по данной проблеме, позволил сделать следующие выводы.

1. В современных условиях эксплуатации дизелей, особенно транспортного назначения, характерным является большая доля работы на режимах малых нкагрузок и холостых ходов, что приводит к повышенному расходу топлива, а также к ухудшению экологических характеристик установок с дизелями. 2. Решению проблемы повышения экономичности и снижению токсичности выбросов дизелей на режимах малых нагрузок и холостых ходов посвящено значительное количество научных работ. В них предлагаются разные методы и средства достижения поставленных целей. Одно из наиболее распространённых направлений этих работ - разработка и исследование метода и средств повышения экономичности и снижения токсичности выбросов путём регулирования дизеля изменением его рабочего объёма, реализуемое прежде всего путём отключения цилиндров или циклов двигателя.

3. Метод такого регулирования, воздействия на протекание рабочего процесса дизеля, применяется, прежде всего, для повышения эксплуатационной топливной экономичности установок с дизелями. В меньшем объёме - с целью снижения токсичности выбросов. Информация по вопросу возможности достижения конкретного положительного эффекта в части снижения токсичности путём отключения цилиндров весьма ограничена.

Методика оценки возможности повышения экономичности дизеля на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров

Испытания дизеля 4 Ч 11/12,5 проведены на режимах 13ти ступенчатого испытательного цикла, т. е. на режимах 100%, 75%, 50% и 25% нагрузки (по положению рейки ТНВД) при частотах вращения номинальной и Скоростные характеристики дизеля 4Ч11/12,5 по показателям дымности (В) по шкале Бош и концентрациям токсичных компонентов в ОГ (CO, CH, NOx) и газодизеля с внутренним смесеобразованием на его базе: 1, 2, 3 и 4 – работа при положениях регулирующего органа соответственно 100%, 75%, 50% и 25% (проценты от номинального положения соответственно дизеля и газодизеля), при этом для газодизеля номинальным (т. е. обеспечивающим получение такого же номинального крутящего момента, что и у исходного дизеля) является hp = 84%, так как часть топлива (СПБТ) подаётся благодаря РНД [13, 61, 68].

Результаты анализа показателей токсичности представлены в виде диаграмм (рис. 4.2.2), отражающих вклад данного токсичного компонента в суммарную условную токсичность выбросов двигателя.

Показатели суммарной условной токсичности выбросов дизеля 4Ч11/12,5 при реализации 13-ти ступенчатого испытательного цикла и влияние применения системы отключения цилиндров или циклов (СОЦЦ) на суммарную токсичность.

На рисунке площади диаграмм пропорциональны величинам суммарных условных токсичностей. Доли каждого компонента выражены в процентах (%) от общей суммарной токсичности. Видно, что применение регулирования отключением цилиндров на режимах малых нагрузок приводит к снижению токсичности выбросов.

В результате применения СОЦЦ на режимах 0 – 50 % нагрузки соотношение суммарных условных токсичностей дизеля (Д) и дизеля с СОЦЦ (ДСОЦЦ) составили: Д : ДСОЦЦ = 100 : 77. Т.е. суммарная условная токсичность дизеля благодаря применению системы отключения цилиндров снизилась на 23 %. Произошло это благодаря снижеиию выброса сажи и несмотря на то, что доля NOx возросла (доля возросла, но абсолютный выброс оксидов азота уменьшился).

В результате реализации газодизельного процесса на режимах повышенных нагрузок (за исключением режимов малых нагрузок и х. х.) соотношение суммарных условных токсичностей составили: Д : ГД = 100 : 75. Т. е. суммарная условная токсичность дизеля благодаря применению добавки сжиженного пропана - бутана снизилась на 25 %. Применение отключения цилиндров для создания условий для повышенного расхода пропана – бутана позволило ещё существеннее снизить суммарную токсичность (рис. 4.2.3).

Показатели суммарной условной токсичности выбросов газодизеля (ГД) (на базе 4Ч11/12,5) при реализации 13-ти ступенчатого испытательного цикла и влияние применения системы отключения цилиндров или циклов (СОЦЦ) на суммарную токсичность газодизеля (ГДСОЦЦ).

В результате применения СОЦЦ при газодизельном процессе на режимах 0 – 50 % нагрузки соотношение суммарных условных токсичностей составило: ГД : ГДСОЦЦ = 100 : 93. Т.е. суммарная условная токсичность газодизеля благодаря применению системы отключения цилиндров снизилась на 7 %. Диаграммы показывают, что доля токсичности, вносимая оксидами азота, достигает и даже превышает 90 % от суммарной токсичности выбросов, определенной по четырем компонентам ОГ. Доля токсичности по NOx, вносимая газодизелем в его суммарную токсичность, на 4% выше, чем у дизеля. Однако суммарная условная токсичность газодизеля на 25% ниже, чем у штатного дизеля. Доля токсичности, вносимая выбросом сажи, у газодизеля почти в три раза ниже, чем у дизеля.

Очевидно, это и является основным достоинством такого газодизельного процесса, ещё и потому, что снижение дымности ОГ позволяет форсировать рабочий процесс газодизеля по составу смеси, следовательно, и по мощности, без превышения установленного для дизеля предела дымления.

Результаты исследования приведены на диаграмме рис. 4.3.4.

Сравнение условных токсичностей компонентов ОГ и суммарных условных токсичностей дизеля, дизеля с системой отключения цилиндров (СОЦЦ), газодизеля и газодизеля с СОЦЦ (на базе дизеля 4Ч11/12,5) по результатам реализации 13-ступенчатого цикла.

При работе дизеля с малыми нагрузками происходило отключение части цилиндров, а именно, при нагрузке около 50 % дизель работал на двух - трёх цилиндрах, а при нагрузке несколько менее 25% - на одном цилиндре. В обоих случаях активные, оставшиеся в работе, цилиндры работали с полной нагрузкой. Дымность ОГ от каждого активного цилиндра составляет тот же уровень, что и при 100 % нагрузки. Но ОГ при отключении цилиндров разбавляются воздухом из отключённых цилиндров. В результате при применении СОЦЦ концентрация сажи в ОГ снизилась на 23%.

Очевидно, что основную роль в повышении токсичности выбросов дизелей играют оксиды азота. Однако применение газодизельного процесса, использование отключения цилиндров и циклов позволяет снизить вносимую оксидами азота общую токсичность ОГ. Роль выбросов СН практически не ощутима (составляет порядка 0,2 % от суммарной токсичности).

При этом если отключение цилиндров и перевод дизеля на газодизельный процесс снижают выбросы сажи, то выбросы СО несколько возрастают. В конечном итоге общая суммарная условная токсичность дизеля (К) при применении отключения цилиндров, при переводе двигателя на газодизельный процесс с внутренним смесеобразованием и при совместном использовании этих методов позволяют снизить общую суммарную условную токсичность двигателя. Относительное уменьшение этой токсичности показано на рис. 4.2.5.

Рис. 4.2.5. Относительные условные токсичности (Кт) разных модификаций двигателя (на базе 4Ч11/12,5): 1 – дизель, 2 – дизель с системой отключения цилиндров или циклов (СОЦЦ), 3 – газодизель, 4 – газодизель с СОЦЦ Видно, что если принять суммарную условную токсичность дизеля в штатном исполнении за 100 %, то уровень суммарной токсичности газодизеля с системой отключения цилиндров составит порядки 70%. Переход на газодизельный процесс с внутренним смесеобразованием может снизить суммарную условную токсичность на 25%.

Приведенные расчетно-экспериментальные данные являются в определенной мере приближенными, так как исследования проведены на установившихся режимах, т.е. на прогретом двигателе и при постоянных значениях нагрузки. В реальных условиях эксплуатации результаты исследования будут изменены наличием переходных процессов в системах, а также переменностью нагрузок, неравенством нагрузок с выбранными в исследовании.

И всё же результаты показывают целесообразность применения как методов добавки к дизельному топливу сжиженного пропана-бутана, так и методов регулирования дизеля изменением рабочего объёма двигателя.

Оценка возможностей снижения удельных выбросов оксидов азота дизелем КамАЗ-7406 на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров

Далее с использованием методики, изложенной в главе 3, проводятся расчётные анализы возможностей снижения удельных выбросов оксидов азота, а также возможностей экономии топлива при работе дизеля с разным числом активных цилиндров.

Проведём анализ для случаев работы дизеля при n = 1000 мин-1 с малыми нагрузками следующих уровней: 7 %, 14,6 %, 21,5 %, 28,4 % от значения мощности на внешней скоростной характеристике при данной частоте вращения 1000 мин-1. (Уровни нагрузок получены пересчётом от исходного значения Ме = 80 Нм при n = 1000 мин-1 и при некотором округлении получаемых значений средних эффективных давлений ре).

Оценка возможностей снижения удельных выбросов оксидов азота дизелем КамАЗ-7406 на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров

Анализ влияния частоты вращения вала показывает следующее. При разных частотах вращения относительное снижение выбросов NOx уменьшается с возрастанием исходного уровня малой нагрузки. При номинальной частоте вращения и работе с минимальной (7 %) нагрузкой, т. е. вблизи режима холостого хода, уменьшение числа активных цилиндров (от 6 до 2) приводит к росту выигрышей в выбросах NOx от 20 до 50 %. При работе на минимальной частоте вращения (1000 мин-1) и минимальной (7 %) нагузке отключение двух, четырёх или

1. Проведены расчётно - экспериментальные исследования возможности повышения экономичности дизеля отключением цилиндров или циклов при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов, возможности повышения экологических качеств дизеля типа Д-240 в условиях эксплуатации при регулировании его методом физико-химического регулирования и отключением цилиндров или циклов.

2. При реализации дизелем типа Д-240 13-ти ступенчатого цикла применение системы отключения цилиндров или циклов позволяет снизить суммарную условную токсичность выбросов на величину до 23 %. А совместное применение физико –химического регулирования (добавкой СПБТ) и отключения цилиндров снижает суммарную условную токсичность на величину до 30 %.

3. Выполнена оценка возможностей снижения удельных выбросов оксидов азота, снижения удельных выбросов СО, а также удельных выбросов углеводородов дизелем КамАЗ-7406 на режимах малых нагрузок при его регулировании отключением цилиндров.

4. Проведено обобщение результатов исследования по снижению расходов топлива и удельных выбросов оксидов азота, оксидов углерода и углеводородов.

5. Показано, что в диапазоне малых нагрузок от 28 % до 7 % от полной и частотах вращения от 1000 до 2200 мин-1 отключением от двух до шести цилиндров можно снизить удельные выбросы оксидов азота на величины до 30 - 55 % от исходного уровня, получаемого при работе на тех же режимах полноразмерного дизеля. При этом удельный расход топлива может быть снижен на величину до 35 %. Удельные выбросы СО и СН могут быть снижены на величины до 80 - 85 %.

1. Проведённое исследование подтвердило возможности повышения экономичности и снижения токсичности режимов малых нагрузок дизелей типа КамАЗ-7406 и Д – 240 методами изменения рабочих объёмов отключением части цилиндров или циклов, путём выключения подачи топлива в отключаемые цилиндры.

2. Выбрана конструкция элементов модернизации топливной аппаратуры дизелей типа КамАЗ и Д-240 и проведена модернизация топливной аппаратуры разделённого типа, обеспечивающая отключение подачи топлива в цилиндр или группу цилиндров на время, вплоть до времени одного цикла, причём, во всём диапазоне возможных частот вращения.

3. Выбрана конструкция системы ввода в дизельное топливо вблизи форсунки добавки пропана-бутана топливного и реализована на дизеле типа Д-240 с топливной аппаратурой разделённого типа.

4. Разработана методика расчётно-экспериментального определения выбросов основных токсичных компонентов с отработавшими газами дизеля КамАЗ - 7406 при применении метода отключения цилиндров. Методика основана на использовании экспериментальных универсальных характеристик дизеля по показателям токсичности, перестроенных в показатели удельной работы дизеля при реализации данного режима. Эти же характеристики применяются и для оценки экономичности дизеля при реализации данного метода регулировния.

5. Показано, что методом отключения цилиндров дизеля КамАЗ-7406 (8 ЧН 12/12) на режимах малых нагрузок, ниже 30 %, возможно достигнуть снижения удельных выбросов оксидов азота на 10 – 30 %, а на повышенных частотах вращения – до 50 - 55 %; оксидов углерода – на 20 – 80 %, углеводородов – на 30 – 80 %. При этом снижение расходов топлива может составить 15 – 35 % по сравнению с расходом топлива полноразмерного дизеля на тех же режимах.

6. Метод «физико-химического» регулирования дизеля 4 Ч 11/12,5 добавкой к основному топливу пропана-бутана в сочетании с методом отключения цилиндров обеспечивает снижение суммарной условной токсичности выбросов дизеля на величину до 30 %.

7. Наибольшие экологические и экономические эффекты достигаются при отключении четырёх – шести цилиндров дизеля типа КамАЗ-7406, т. е. при работе дизеля на четырёх – двух активных цилиндрах.

Похожие диссертации на Повышение экономических и экологических качеств транспортного дизеля при работе на режимах малых нагрузок и холостых ходов