автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Повышение эффективности использования двигателей КамАЗ-740 в горных условиях

ташкентский государственный технический университет _____ — —

V 7 (*':-Ч На правах рукописи

ФЛЙЗИЕВ Миргани Мирвалиевич

УДК 621.43.052

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ КамАЗ—740 В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.04.02 — Тепловые двигатели

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ -

1993

Работа выполнена на кафедрах «Автотракторные двигатели» и «Производство и ремонт автомобилей» Ташкентского автомобнльно-дорожкого института.

Член-корреспондент УзАСХН, Засл. деятель науки УзССР, доктор техн. наук, профессор КАДЫРОВ С. М.,

Засл. механизатор УзССР, кандидат техн. наук, доцент ГАНИХОДЖЛЕВ А. А.

Академик Туркменской АСХН, доктор технических наук, профессор

НАЗАРОВ А. Д.

Доктор технических наук, профессор ПЬЯДИЧЕВ Э. В.

Ведущее предприятие — Госстандарт Республики Узбекистан г. Ташкент (УзИИПК).

на заседании специализированного совета Д 067.07.26 ВАК РУз. по присвоению ученых степеней доктора технических паук в Ташкентском государственном техническом университете по адресу: 700095, Ташкент, ул. Университетская, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГТУ.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан « IV »

1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБОТИ

Актуальность работа. Одним из осиовиия видов две на бглтай-о 15-йОлэт будет оставаться дязэлыт двигатели благодаря их оокоЯ экономичности и возиошшсти значительного форсирования-мощности путем газотурбинного наддува СГТИ). Однако приионе-о ГТН аизимот рост топловах и похешпэскях нагрузок на ochod-о детали п его достоинства з полной норо иогут бить реализосани еь при тпатпльнон согласовании подачи топлива и воздуха «ал -«а танопнпсяхся, ток и на пороходнах режимах.

Одним из главная фактороз, обусловливавших нарушение иор-льноП"организации рабочего процесса дизеля с турбоиаддузом на роходних ротшах (разгонах,' иабросах нагрузки), является рас-гласосапие характеристик топливо- и воздухоподачи вследствие зтаган!!:1 подачи воздуха из-за инорционнооти турбокомпрессора :0 при практически мгновенном увеличении подачи топлива,- что лет и розкону онияганио коэффициента нзбитка воздуха Ьс до эзня близкого к единица. При этом повивается теплонапряяенность линдро-поринсгой группы и турбокомпроссора, влекущие потери их 5отоспоссбности, снижается экономичность двигателя.с одновре-!И!пм рэзхии повшгением димностп отраб'отавиах газов и уволичони-зрокени переходного процесса.'

В связи с эт1ш одним из оптимальных путей решения повипение юности является модернизация части двигателей, выпускаемых зныялешюстьв,' для их эффективного использования э високогорннх Ионах нашей страны. На сегодняшний день при проектировании и здании обачннх двигателей для азтоисбилеП и трактороз учитывали не все фактори, влияэдне на эффективность использования -их высокогорных районах. Поэтому .при эксплуатации.двигателей¡3:гор-, х условиях их топливно-энергетические показатели, значительно удеавтея И подчиняется другим закономерностям.

Анализ виполненшх работ показывает, что на основании прове-нннх испытаний били создана многочисленные формулы пересчета вности и удолыюго расхода топлива для горних условий, а таксе зработан ряд рекомендаций и создано'значительное количество нснособленнй и .механизмов, способствующих повцпенив. эффективных казателеп дзигателей при их эксплуатация в горнах условиях. • нако рабочий процесс дзигателей вообцз я модели КамАЗ з частнос-,при эксплуатации их в горнах условиях изучоки-недостаточно.

Тс\;с;-::; обрйаоа, из/чш::ш ¡етотп'Д процесса лзиллелой ъ горнах услозках при ¿видении тредопоря'. пишчся шст^альиой научной

КОТОМОК П0йГ.Ой;г,- С д;г'»'йТОЧЙОй доотонаряоспв зцйЬко»:й{)(!асти ь'^рцащ!» изноьии? параазтрог. дияра-, \1¥е ) а вкойСй-чиоти о? оасплуа-ганаонши ¿г&то-

роь и правильно нлаиироваяч» расход ГСМ,

Цол» и выдачи иослсгоы\||уя, Основная ноль я работы каляотся !:сп.-и;':аи»!о с^гштнооти «спольгоааннй дакгагодай КапАЗ-'АО при цх :..;.;Е-!^:/цтации ь горнах усло;;няд, Дли даагийз1ш укаааииой цзла ¡к.?;; цратавиш сладуы'ша оавач«:

•• создийно гирадунзноп ллбори'юрпл ¡<а Саьо 'иы-окс^ш; ¡¿и а ус-гапаихсп вошмсзви кр^-уро» и &гша£-иури, которая поападяла Йи косяадокать раЗочий п'^гсзв дизеля к рзздичиих пря-пс^ал-климатичаскн;: уолашшк яр» дл^зцци автомобиля;

- разработка »¡зтодики 1шап*«1мГ1 хммгола и проседании охо-II./г:;;-оитальцих исоладошмИ его раЗоч^м процесса ирп дшиодник

- разработка сааооба доподинталыш^ подач;;, воздуха для

- исследовании парааотрос дьцгатедл КанАЗ-7^С иа различных ••-¡со»ах над уровней моря при уатаиоайшзакоя рокимо работы двига,-

- иссладованиа показателей работы двигателя Йан&3г7№ при дкнеокии Ьйтокобир о дополнительной подачзй воздуха и баз иего;

- разработка уточненных формул для правздония эМоктивных цо«",Е,Зйтел'ой дизелей ЛиНАЗ к стандартным йтноо$ори£ш усяовняи, а

методики опродвлеиид основных техка&о-экошжачиеккх характеристик двигателей'.

Научная иовиаиа. Разработана и&хсн&тичаскэд иодоаь для онро-Л.йлониа осиоаных та^инио-акоионйчзеккх характеристик, двигателя. Предложина формула прнсодэнял а^зктиаиих покая^толеЯ дазолой

к, кориалыык аткосфарикн усдошж. Прэддокои& и апроба-рдаана иотодвда для ароводоиая напытакяд двагеголей в натурных' у с л синих при транспорта, Обоснован способ дополнительной

иадачи ьчздуха для дизелей КамАЗ-740 пра эксплуатации их в горних услаамк, ойввпаЧйммВ ношение яохнньо-акаионкчаских и улучшила токеичааквх показателей.

"'Рьалиааикя результатов цссдадованиЙ. Оокоаиыо результаты дгдсартацчоцисГ« работ ввадрацц а Осокой автоколонна 2915.

РоэраЗотаиимо•; прикз;;»!.'-:;.' тЖУ-мштип ^"'¿.("лсоийсгсчм •

нзуто-йсслодм-а-:(г«>сккк кзр!«» «$£;»;)•; 1:; :гцм1Новтрг?9.т! т

С»ИЛ!:*ГМ"0 Гесо''»н;'т;р7Л т; Л ГО'Л'

рябети локлагчккл'г::;* ч рбоуидоя-.с^ Вбсооизкой ко^срл "Теория л риочот ноЗк.'.?.т!1«с г'зсаи и ¿ЗУ"

(?б«!;'!С!{, И1'}"'.',), :МуЧНО~Т0ХИИЧЗСК!5» ПЗН^рОи'НЛХ

"Нлиг;:-- угог;т:;г'-?::сллуатошш и топливной экономичное?:« ср/зт:;"' 1Тсг-с-чт, ТДВ'П'Д, ШЗЗг.), Ч1<н'-'~

гас.-г""-:'. г:-.у№>лчпяс.:'Л ^сг-поЗ:?;:?^: а тракторов" Нл<г~ бкнг::, "Эголоптсйе:) оОрззоэапяе и пробном:1 охран-'

'utr.XT.it, чЛ, 19'.* 1г,) п на зазсдчкг*'.

л - '•

7а:Ш гкггсртейс! к::е5Гб.1 7 ¡¡убгччсаии?., г. го,г г г;>с:и\3 "Л]':'Г*тол'стр:.:**!''.";'' I ?:з7;?£?/:'.л::п ¿зосокмт:. ч ?са~.

Стс/кг'/рч г. Лчооертзция состоит «я а.чглоь"";/;

СПИСЯЗ ЙСПОЛКОПаИПОЙ ЛЧТЗраТУр!.« ¿•ОиМЙГ.ЭГО

пз 103 ?;г, :"г: и приложения. Работа изложат гг» 190 страм'-». глг. т<?кота, вклвчает 63 кллвстрпцяЧ я '?.) гг.Гг№1,

Ькб яяогра Ыч прк.»?гоии на К* страницах и прплояоирв -т етря* иицах.

СОДЕРДЛ'Ш РАБОТА ^Первая глора "Анализ оссбонностой эксплуатации аэтснсбилсй а горннх усчовиях. ¿остоянтз ¡запроса" посвящена анализу гзб от по влшисго горни:: условия эксплуатация но эр^ективнкз показги.ов!! аэтотра^горнах дизелей, а такг.з разработкам и исследованиям способов улучшения покаэатёлэЯ р&Зотк /игвлей з горнах услоп'лчх.

Как известно, лвшсонио аптзксбпдзЯ по горным дорога-! злечат за собой работу двигателя о резко квняв^Яся нагрузкой, ячв при значительном преобладании пзяюгсв с использование» накс.г-.алыюго крутящего момента, так и рогяшо» с использованием двигагзля ч качество тормоза. Влияняо р»ихотч нал урознзм нор;: проявг .'--тел, глазным образом, а паленки ко г; г зет л двигателя из-за унлн; -я

СТОПеН'Л НППОЛНеНЧЯ ШШШДрСЗ воздухом И ПЗрушОНЧЯ •0ИТЙМ".;.">!',:П

регулировок ого счетам и механизмов. <Зромо того, наругел.'гл тепловой рокии дчпгатоя;*. Сопче-угнога дрветчнэ указашшч йхкгг^ сз отрицательно огратгегг.-' разг.чеплмоч тяговси усклтк г. зко; ::-тг:оо1

аатимйбпля. Сохранение диti2¿r,-:4Sckvíх качеств автомобиля в этих у'ЬяОйиях достигается преимущественной работой двигателя на режимах с использованием области максимальных значений крутлщэго момента и близкие к шш, иопыизааак его скоростного режима и ездой на пониженных передачах. 3 результат^ частичная компенсация ' динамических качеств автомобиля достигается ценой утпколсиия рабочих раяинов как двигателя, так и трансмиссии, т.е. дополнительной подачей топлива, üto приводит к огромному перерасходу топлива, так как дизель работает о c¿ , близким к единице.

. На. осиовани» изучения н практического анализа существующих способов повышения мощности две -в горних условиях, а такие патентного поиска бил выбран способ дополнительной подача воздуха. Предложенный способ позволяет по мере уменьшения давления окру-жащей среды подать во впускной тракт дополнительней'объем арз-духа для сохранения мощности дизеля Komí\3-7W и тем самым обеспечить нормальную работу автомобилей КамАЗ в горних условиях, не внося изменений в конструкции двигателя. Другие способы требуют изменения конструкции двигателя и TÍ1A, коториэ приводят к значительному увеличению массы двигателя. Существует ряд оригинальных способов повашния нотшоогц дкзалз в горних условиях. Например, аеявва Г 023 27/02 £60-50221 Шпошш), А.С.Ш1669 (СС.СР, Ял? Г 02£ 23/02), A.G.H'3^925 VCGÜP, Г 021 1/00), А.СJIGI2C60 (СССР. Кд? С2Д ¿3/ü2), A.C.íeSílSSI (.СССР, Ил? Г С2Д 1/00) н др.

Одиоко 8t» способы при »¿евду&шцм доохобнкеЗ К^чДЗ-ЗЗЗО зз рэадьних гораих условиях иояраешюии, пос::о£ьеу п^эдусь'атрошаа? иди 'регулировку водйчэотва с соотожстсзв с количеством

подаваемого топлива, или'сохраизплэ пэотоян!шк изнимадьиэго Kooj-фацканть избытка воздуха, ияа кор^зизирогсу топхавокодг/гл г.т:зеля в т.д. Отдаяьше cnoscíu paspuCo^cuu esa работа дьлгатзаг яодько пои параходних процазс&х. 3 гзо? lic-pua* аздгэ-гез д&ц&кшге&гкий еэгдух из бсиэиа, что иапркопхеиэ в• axens?*; uiuotii&x уехзь:::ík, т. двигбтодь Б течение одно" sanqríü прл повдгадюЯ часто« ь^г&наи cesatmroro дала. Ш«2óQ0tu:u"A.) уиа-грсЗ.дла? приуарпо оу 10 до 12,5л ьоздуха в .зависимости от гкеоти над уровней коря. Бздаа ьосдуха а сссто« состояние поставляет Си , йепдтакия, просаджиз с горце* усдоазях иа аатоиобилз Kc:sh'd-5320 casasa-u, чи с втих уьхзсияк. ссак - дли обеоввч&ш» ппстоянстса EosJ.$üi«i:aur;: :;E¿ur<:s. tatsyxa yuaubtat» подачу тог.)п;п:,, то oro приводят г. en.:-' бахудзиу к&дгггкз Kosuaest: дкаедя s гзспху&гацкз астокоЗкдг сш:сх- изрек»

табельной.

Предложенное устройство для дополнительной подачи воздуга в цилиндри дизеля КамАЗ состоит из следующих основных часто':: датчика давления, тзнзометрического усилителя, преобразос-атс л напряжения, усилителя мояности, злектрозэнтил'ятора типа ДВ—2С1.

Структурная схема устройства представлена на рис Л. Датчиком данчения является тензорезистори, приклеенные к .анероид,? и установленные непосредственно во впускном коллекторе. При незнании частоты вращения колончатого вала двигателя изменяется давление по впускном коллекторе, которое фиксируется датчиком де,2лс\яя I и преобразуется в электрический сигнал. Получаемый электрический сигнал затеи усиливается тензоусилителем 2.

Принципиальная схема тоизоусилителя представлена на рил.2. Усиленный сигнал с тензоусилителя передается в свою очередь преобразователе напряжения 3 (ПН). В основу работы ПИ поло-гко преобразование постоянного входного напряжения в переменное. А переменное напряжение через усилитель мощности '» передается электровентилятору 5. Таким-образом, осуществляется управление частотой вращения электровентилятора, а следовательно, и давлением во впускном коллекторе.

Нторая глава "экспериментальная установка и методика наследований дзнгагеля при движении автомобиля ЯамАЗ-5320. Измерительная аппаратура и точность измерений" включает:

- снятие скоростнзх характеристик двигателя при движении автомобиля;

- снятие нагрузочних 'характеристик двигателя при движении автомобиля;

- индуцирование двигателя при движении автомобиля; ■ •

- измерение расхода топлива при двниешм автонобиля;

- измерение расхода воздуха при.движении автомобиля.

3 главе такка приведены описание экспериментальной устаног::'! и применяемой аппаратуры, методика обработки результатов носледований и оценка погрешностей измерений.

Объектом основных исследований являлся двигатель КанАЗ-740.

Моторные испытания проводились согласно раэработаннс-и методики экспериментальных исследований с установкой йонплекс приборов и аппаратуры на автомобиле КамАЗ-5320-в натурных условиях без имитации каких-либо параметров.

Перэдвикная лаборатория состояла из (см.рис.3):

ú

el Ч-.

к

t"

ü, ß.

il t-

Cl е.;

¡M !»•

V-

• ' t..

Ci PI

«4 f.

о с-

и к

Ci

¡--J

о

' к fc.

О

ti r>

о

f- П,

ï; С О

и 1 t-

о 14

к . - t"

о л Í-*

« ' Í

4) Ïï

tí f< Cl

H >J <>

H h,

« í) к

ti r

я о t.

о m ri

M C) i

о « LA

е. г-<

Ï* : • к

о ru f ;

iъ Ь

• «" CJ

£1 tí О

í'- a;

« w. r;

tí о

Ь H

ti r'

í; M

ffi

Л. H ь

ts S"'

i? ■Й

Î: f; ¡S,

& M M 1

a i —I

£

о-.

* .nmcaitducH atfoi^oe^dpoed« а

- пульта управления (I);

- бензоэлвктричзсгсого агрегата типа АМ-Т2'Ю-1Ш2-.£ для питания здэктрозизргиаЯ приборов напряйениен 22С)в, который был смонтирован в кузова автомобиля (.'¿б);

- автотрансформатора А0СН-Й-220 с диапазоном регулирования, от 5 до 24Св для питания приборов напряжением. 2'»в (22);

- стабилизаторов напряжения 2 20 в и 2<(в (6 и 2 3);

- осциллографа НП5 с блоком питания 11133 для записи давления в цилиндре дизеля (12 и 13), которые били вмонтированы в кабине. автомобиля;

- усилителя постоянного тока питанием 2<(в (21), вмонтированного в кабино автомобиля;

' - приборов КСП-4 с пределами измерений от О до !00°С к от О до IАЮ°С для измерения температура воздуха на входе в двигатель и отработавших газов (25 к 27), вмонтированных на подставке, подвешенной к борту автомобиля;

- усилителя 6А1И-7М с преобразователей (5 и 6), вмонтированных на подставке, гдэ били установлена прибори;

- турбинного расходомера-счетчика Т/РГАС-8С0/3 для измерения количества воздуха, поступающего в'двигатель, с проделом измерения от 0 до ВООи^/ч и электронным блоком измерения расхода БЛР-3 (9 и 3);

- электронной малогабаритной аппаратуры типа ЗМА-П для автоматического измерения параметров двигателя при движении транспорта (2), смонтированного на подставке, где были установлены прибора; .

- счетчиков расхода топлива типа ИП—179 с олектронныии блоками управления (4 и II);

- счетчиков штучно-групповых А1-0С2А для измерения суммарной частоты вращения вала двигателя и путеизмерительного колеса (6 и 26); 1

- пъеаокварцевого датчика типа ДДЯ-6 для регистрации давления в первом цилиндре двигатахя (19);

- системы для охлаждения пьвзокварцового датчика (2^);

- угловых отметчиков вращения коленчатого вала двигателя и путеизмерительного колес» (18 и 16), которые были прикреплена к кронштейнам и установлены, соответственно, на раме автомобиля и Путеизмерительного колеса (угловыми отметчиками являлись фотодат-чккк, когори» входили в комплект к счетчикам АГ-Х2А);

Рис.Схема гаэродатккоП лаборатории для этесплуатационнчх йспчгэнпЯ дэнгагзля КамЛ'3-7'(0: ,

I-кабина автомобиля, 11-кузоп автомобиля, 111-подставяа, где установленн приборн, 1У-пру*инн для крепления подставки к борту автомобиля,' А-рабочоо место ркспэримвн тора, Б-цвпь заземления

- проходного токосъемника, установленного на карданный'вал автомобиля для определения крутящего момента коленчатого вала двигателя (29);

- путеизмерительного колеса и диска о отверстием для изме-» рения1 пройденной пути автомобиля (-17 и Ib);

- переговорного устройства СП/);

- термопар ТХК и ТХА (IO и 20) для измерения температуры на входе и выходе из двигателя ;

- диска с прорезями, установленного на передний конец коленчатого, вала для получения угловых моток и нолодения Ь.м.т.СЮ.

Пульт управления бил оснащен, кроме вышеперечисленных приборов, также барометром-высотомером BM-I5K, аспирационным психрометром типа МВ-^М, который служил для измерения влажности и температуры окрукавщого воздуха.

Следует также отметить, что дня уменьшения влияния вибраций и колебаний автомобиля на показания приборов они били установлены на амортизаторах, резиновых подушках и амортизирующих пружинах.

-Индицированиа рабочего цикла проводилось при движении автомобиля на разных передачах КПП. Индикаторные диаграммы записывались на осциллографе 1Ш5 со скоростью ленты Юм/с. Каждой серии экспериментов предшествовала тщательная регулировка ТПА по равно мерности подачи топлива.

Предложенная методика экспериментальных исследований позволяла регистрировать все параметры двигателя при эксплуатации автомобиля-КамАЗа 320 с грузом и оез груза на разных передачах и высотах над уровнен моря, а .также с подачей и без подачи дополнительного воздуха.

Третая глава "Теоретические исследования по оценке влияния горных условий на показатели две". И данной главе критически проанализированы расчагно-теоретичеокие исследования по разработке аналитического вида формулы приведения мощности различных дизелей ■к стандартным атмосферным условиям. С использованием известных методик предложена формула приведения для дизелей КамАЗ-7'iO.

Проведенные впервые испытания*двигателя КамАЗ-740 в реальных горных условиях при движении транспорта показали, что для ■ приведения мощности дизеля' к нормальным атмосферным условиям но ГОСТу U6't6-8I модно пользоваться формулами приведения ляць до высоты 1200 м над уровнем моря или при изменении барометрического давления в диапазоне от 105 до 80 кПа. На автомобильной трасоо

я-Хорог испытания были провелони до высота !>200 м над уровнем оря и при этом давление уменьшилось до '60 кПа. В связи с этим ознихла иообходимость в разработке нового аналитического вида эрмулы прнподсния-с учетом полученных экспериментальных резуль-атоп. .

Лч.члкз существующих формул показывает, что они справедлив« осиогнгм длч двигателей испытмвавмнх в стендовых условиях, где :> учитываются передаточные числа ¡ИП, особенности дорожного экрытия, суммарные эксплуатационные факторы и т.д. Также следует гмвтнть. что результаты получониив при стендовых испытаниях по лредо.ичпт мощности дппгатот совпадают с результатами получон-.м п натурных условиях только на I и II передачах ЛИП. Это обе-мпеяьство требует от испытателей еоогветствувщой коррекции при г'тзэлении мощности дизелей к нормальным атмосферным условиям.

На основании изучения влияния пысЬукаэашшх факторов на фамстрн дизельного двигателя предложим следуюяие формулы для нпюденич э{1])ектишшх показателей (эффективной мощности и удоль-■го п>|0кт;1п!ют'0 расхода топлива) двигателей КамА.З~7'10 к нормаль-;м птяое¡-"»¡»ним условиям:

ж/ г/

— .9«,* — ' «У

т.» <:,еЧ' »«

п ГГ прр

ОС

. - [Л) (1ьу-

^ \ л, Л \ т У ,, п >/' « И"

к ■4

(V

э,|[нц«:«{тн гх., ,.;3 и I? определялись по результатам экспоря-

нгальнчх асслвдгмот*» Ы С,74;,Я ч:,57;у* =0,''75; у> ч),6«0, до;с.?с» "о'1 обозтачэпы значения величин при нормальных атмос-

► а с индексом 'V соответствует эксплуа-

•>.1*темсбитч Е!^мЛЗ-5320 ® горних условиях. «*ч дополнения ГССТа предложены поправочные коэф-

ца"»иы, учитывает» помои*»««* барометрического Давления на I кПа гипту.^г-ло от ео Д'О 1С? при испытании двигателя в эксплуа-уегмкмч» Пдерачоч««е коэффициенты приведены в табл.1".

Условия применения

..Л Ч. 3 ! ШНЦ14

При изменении 3 и диапазона:

от Ьа до 105 к11а, 1/к11а

от 70 до 00 кПа, С/кПа

от 69 до 78 к Па, 1/к11а

от 60 до 69 кПа, 1/к11а

аыоота над уровнем норм, м

; .Поправка, I К и

[200 о : 0,0072

2200 ■ 1200 ! 0,1X75

3200 22«; | и,и07В

чгм ■ 3200 ! 0 ,008 Г

____1.

— I

При разработке математической модели по ооооцоииь результату и испытаний двигателя необходимо аналитически представить зависимость, приближающуюся к реальной, используя огштнцэ данные, дал этого выполняем интерполяцию показаголя от частоты вращения коленчатого' вала п на каждой из высот Н. Согласно испытаний автомобиля КамАЗ-5.320 в горних условиях.сыли выбраны показателя дизе-КамАЗ-7'(0 на ПВ, П13 и ШI перо-дачах КПП при дискретных зши.« ииях частоты-вращения коленчатого вала (л=12о0, 1'ШО, 1600, 1600, 2000, 2200, 2400, 2600мин~*) и высоты над уровнем моря (Н-1200 м, 2200 м, 3200 и, 4200 м).То ость эти показатели являются функциями частоты вращения л ¡1 высоты над уровнем моря Щ

!•- ;>( И, п).

Используя конечные ряды Фурье, производим разложение по си$ на полупромежутке /0; П/ с переносом системы координат. Тогда для каждой из высот будем иметь функцию:

Ф)- Ыг^-тшУ $-'"*("> <«>

где 7-число промежутков разбиения,

коэффициент {•урье. При этом получим столько сколько промежутков разбиения. этой случае ряд Гурье является ииторполяциониым означение Г(«))

\

и исходные данные и точках разбиения совпадают. Поскольку кос фнциеитк fypbe независимы от Я, аппроксимируем их ч зависимости ст высоты над уровнзн коря, используя метод наименьших кзадра-тез. Аппрсксч'труядая краям *t ^Н"7&,Н.+Зг - парабола второго порядка. Нолуча??::

я.п) = Sff*»"*!^ . ,

>caf№(л.

При пользования формулой можно опустить члены ряда, в которн.: гхн ni'T3Tiii3b uv')o;ib'-':i:!:f по сразивши) с ijS, При этом ряд 1>урьо бул"~ апяроксч:*»гсчать tyusuuw

Ъ распечатч.? шг->йсязчкй получаемЧ массива данных. ibpr-v.t чпюиз - ханнчэ чзнгчонач параметра от высоты и ? •■> -

тн). :>гороГ: насспп- коэффициента i-урье для каядой высот». Трети». массив- .-со^»«{.ицивнты параболы второго порядка. 1зтвер?*>. насси?- подсччтэита<5 значения параметра но найденной функцкг •» узловых точках, дтч сравнения о исходным» дпшшкн.

Таккч образе:. чгези записать аналитическое выражение Г" ц«а нужно ;!спользл:»тг& лись третий массив, подставив значен::-' •гов^щнвитоэ 3i(iO, В?Ш) з ч-ормулу (3). При это»! w>---

чкм ?{'Л,П J-H-?'!pe;:':nnyi; ffuiiuun-

Сравнвик? результатов расчета и экспзр.и:ента показнпао;, ч-;г, разработанная матекдтичоск&я г.одоль обеспечивает одянаковуп сходимость , т.к. линия кривой совпадаат (см.рас.'О.

1эт5зртая глава "Экспериментальные исследования показагз.:?!! дизодл КзчДЗ-7г1Э и горных усл&виях эксплуатации и обобщенно г зультатоз". П этой глазе исследованы показатели и рабочий п;т:;?сс дизеля КамАЗ-7'U/ в горных условиях без дополнительной подачи г.эз-духа и с ней. Обобщены и проанализирована результата зкапер .•■ан-гальннх и расчетных исследований. Исследование показателей '.«.¡чГ.-¡.аг;? двигателя КамАЗ-7-JC в горних уо.юокях при дяк.тенин аат^/сУи.' I'.r.t гзало, что при этом есе недостаточно изучэни рабочий прэчпео i другие параметр« двигатьл-ч, Натурные условия. вп5явтся гли'«тт факторами при изучении идкяпия горной местности па работу г.т.'.га-■ 0.!.я. Испытан'.?'! дэчгатоля были проведены на ровнч:: участка:; ;,оро-"л из иисотах 12i>0 ft, 22СО м, 3?Ш м и '»2С0 м над уровчеч к?гч о

горной трассе Ош-Хорог на специально оборудованном автомобиле KanH3-5J20 при установившихся режимах работа двигателя (Л-1200, ГЧОО, 1600, ШОО, 2000, 2¿00, 2400, гбСОмшС1) на трех передачах КИП (па, IIIB, 1УЯ) с номинальной нагрузкой 8 тонн. При испытании двигателя КамАЗ-7'tO на разных скоростях автонобиля были получены частичные скоростные н нагрузочные характеристики, а также произведена запись изменения дазлзшш а цилиндре с помощью пг,взоииарцевохло датчика давления, установленного на первом цилиндре двигателя. Нд ряс.5 и 6 представлены частичные скоростные и нагрузочные характеристики серийного двигателя КамАЗ-7'iC о дополнительной подачей воздуха и без него на ШЗ передаче Kllil. Как видно, на разных передачах и высотах над уровнем коря область минимальных удельных расходов топлива соответствуют частоте врацзния коленчатого пала, равной

=2000мшГ^. Характер изменения кривой удельного расхода топлива с повышением высоты над уровнем моря остается неизменным при дополнительной подано воздуха, но по сравнению с серийным двигателем значения удельного расхода топлива получаются значительно ниже. Например, na II IB передача начиная с 1200 м до 4200 к над уровнем моря, на каждые IOJOm высоты (приЛ =2000мнн"!> эффективный удельный расход топлива уменьшается, соответственно, на 5, 17, 14 г/кВт ч по сравнению с серийным двигателем.

Известно, что с повышением высоты над уровнем моря часовой расход топлива увеличивается. Например, на ГИБ передаче при повышении высоты от 1200 м до 42СО м у серийного двигателя расход топлива увеличивается от 5 до 35;?, а с подачей дополнительного воздуха этот рост значительно ниже, т.е. составляет не более 18,S. Необходимо отметить, что относительно большое повышение расхода топлива соответствует минимальным частотам вращения коленчатого вала (Л=1200мин~^). Нри./г =26обмин~^ перерасход топлива не превышает % на каждые I0C0 м высоты над уровнем моря.

Анализ характера изменения мощности в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя на разных передачах и высотах над уровнем моря показывает, что они представляют слабо изогнутые кривые, имеющие максимум прип -240Смип~^ у серийного двигателя. А с подачой дополнительного воздуха Tie max достигается, соответственно, при it =¿200, 2400, 2600мин~^. Здесь следует отметить, что согласно теории две, т.е. по скоростной характеристике кривая ноцности дизелей, при наличии регулятора нз имеет максимума. Эта

положение сохраняете« до высоты над уровнем моря 1200 м. На высотах более 1200 н закон изменения кривой мощности дизеля. КамЛЗ-7'Ю получается такимже, как у карбюраторного двигателя.

Нагрузочнно характеристики, полученные на разных передачах п»сотах над урэанои моря при двияонаи автонобиля ДамАЗ-5320, показывают, что аф^зктизннг удояьныР, расход топлива имеет мини-малыше значения нагрузки неодинаковый для каждой передачи. Например, на ШЗ породачо на высотах Г2С0к, 2200м, 3200ц и '^200 м над уровнем коря минимальные значения эффективного удельного расхода топлива получаются у серийного двигателя и с подачей дополнительного воздуха при нагрузках, соответственно, ГI4,5кБт, 109,5кЗт, 93,7кЗт, 84,1к!3т и П5(5кЗт, 1С9,9кВт, 95,5кЗт, ¡3'5,5к3т, т.е. данные значения"распологаются достаточно близко чом.рио.6).

Установлено, что при дополнительной подаче воздуха часовой расход топлива уменьшается от 2 до 82, а коэффициент избытка воздуха увеличивается до на каждые 1000 м повышения высоты над уровнем моря по сравнению с .серийным двигателем.

Анализ результатов испытаний показывает, что параметры окружающего воздуха, такие как атмосферное давление Во, температура То п плотность воздуха снижаются при повышении высоты от 1200 м до 4200 м над уровнем'моря, соответственно, с 646 до 456мм от.ст., с 305 до 285К и с 0,983 до 0,743 кг/м"5, что в процентном отношении составляет 30, 7 и 252. При одинаковых параметрах охру-«акщей среды, с подачей дополнительного воздуха по сравнении о. серийным двигателем на высоте 4200 м давление, плотность и температура воздуха повышается, соответственно, до 5%, 7% и 2°С.

Дорожные испытания автомобиля КамАЭ-5320 в горных условиях Памира показывают, что с подъемом на высоту уменьшается давление, температура и масса воздушного заряда, поступавшего в цилиндры двигателя. Соответственно, снимаптся температура й-давление газов в конце такта сжатия, что изменяет условия развития струй впрыск-нутого топлива, его испаронне, воспламенение и горение. 3 результате уменьшения противодавления впрыскиванию топлива увеличивается скорость продвижения топливных струй, уменьшается угол раскрытия конуса струи, ухудиается качество распиливания-топлива и его макрораспределен'ие в объеме каморы сгорания. 3 результате отрицательного действия различных факторов мощность и экономичность дизеля снижается. С целью раскрытия физики происходящих процессов

Рио.*». Экспериментальные V.—) и расчетные (--) зависимости

часового расхода воздуха от частоты вращения коленчатой; вала при разных высотах, над уровнем моря при ГУН передач КПП

hp-Va г

1С.

32-33 3S-ST Ш1 У«» км/ч

Частичные скоростные характеристики двигателя КамАЗ^О боз дополнительной подачи-воздуха и с ной на IIIB поредаче КПП при разных высотах над уровней моря: -- серийный двигатель; --- с подачей дополнительного воздуха

Рис.б, Нагрузочная характеристика двигателя. КамАЗ-740 без

_ дополнительной подачей воздуха и с ней на IIIB передаче КПП при разных выоотах над уровнен моря:

-- серийный двигатель; --- с дополнительной

подачей воздуха

¡1 цилиндра •далгатолч били зарегистрированы быстроизманяылиаоп ироцассы в цилиндрах, т.о. запас и велась индикаторная диаграмма 13 р-хр координатах. Обработка индикаторных диаграмм ноказыоаог, что давление Рг в цилиндро достигало своего максимума при повороте коленчатого вала на 7 -12° после в.м.т. Необходимо отметит'», что с уволачепием частоты вращения колончатого вала наблыдалсп одвиг давления Рг тах на йольюие значзния коэффициента избмткч ноздуха (?% = [,'0. Осуществить поиноа сгораниэ топлива в внооко-оборотннх двигателях не всегда удается. Особенно это становито'.' заметным при эксплуатации автомобиля н горных условиях, т.к. при этом увеличивается неполнота сгорания топлива, дополнительная подача воздуха в этих условиях помогает нормальному сгорании топлива, что подтверждается мтвнси^ыкациеР. процесса сгорания на индикаторных диаграммах »..см. рис .7). Как видно из индикаторах диаграмм, с подэчоЛ допо.чн.цельного воздуха при л =180См1Ш~^ на ШВ передаче па высоте 120С м получается, что в >|.азз быстрого сгорания положение максимума давления смещается ближе к в.м.т. Такие следует отметить, что полученные и иди/^торные диаграмм!--, с дополнительной подаче!; воздуха и без него, на малых частотах вращения до п =16С0мшГ* незначительно отличаются друг от друга, а начиная сдо номинальной частоты вращения л =2бООшш-1 различие ме«ду ними увеличивается. Ото объясняется тем, что на малых частотах вращения коэЭДициент избытка воздуха

получается существенно больше, чем необходимо для нормального сгорания. 13 таких условиях некоторое изменение « практически не влияет на индикаторную диаграмму, т.е. на скорость теплоеидзло-ния. Л на больших частотах вращения сс резко снижается и небольшое ого изменение влияет на характер протекания процесса сгорания, т.е. на форму индикаторной диаграммы. Такко следует отметить, что с повышением высоты от 1200 м до '(200 и максимальное давление сгорания Рг и давление конца сжатия Рс уменьшается. При это > угол соответствующий максимальному давлению цикла гр£ увеличивается, а значит, продолжительность сгорания при работе двигателя с повышением высоты возрастает. На рис.Й+П представлены совме;: >,;пше индикаторные диаграммы двигателя. Установлено, что при подачо дополнительного воздуха показатели Рг и Рс получается больсе: рост составляет от 3 до 7%, А характер изменения кривой хр^ в .£ункц:ш • Н остается одинаковым (.как и у серийного двигателя, ом.рис.12). Анализ изменения гр от частоты вращения пала показывает, что с

п=1воомш;'

%--------! .

МП а|

54— . 3.6— /.8-

1 I

во 30 В.М.Т. . 30 60 во %°п.нб.

Рис.7. Совмещенные индикаторные диаграммы двигателя КамАЗ—^ на ШВ передаче КПП при высоте Н *Г2П0м над уровнем моря:

1-е дополнительной подачей воздуха, ОС =2,88;

2-сериГ'ннй двигатель, ос. =2,73; 8°; 9°

f.'; о

» î^ CA

1J О il

¿Г а _ S

1

4 ,

О

-г « m

О e

."tí u, V

' Í « s?

'П i-I

и H S) ti ;.) I-

fi a

:i

о <r¡

я

-s я

ex. in

д bt

О (Л.

я s я я,

3 "

и, г;

ci ей hi

Й <!>

«о d a M

л. о а. о с

о, а

5

Vi ;t¡

14

ф я о

я

о о со г\1

II

i •

СЧ1-

<3

и «

■г «

о

CJ

а

аз

Рис.9. Совмещенные индикаторные диаграммы серийного двигателя лгшАЗ-740, полученные на 1УН передаче КПП при разных высотах над уровнем мооя: 1-Н=1200м; 2-Н=220См; 3-Н=3200м; ч-Н=42С0м; ^ = у?=Ц°; щ »11,5°; V"12°

Рис.10. Совмещенные кндикатзркае лиаграк-и двкгателя КанАЗ-?40 с полачаЕ

дополнительного воздуха, гголучэнкые ка ХУК попелач* КПП пру разви? высотах над уровнем моря:

1-Н»1200к; 2-8=2200«; 3-Н-3200и; ^-Н=Л2Г-С<*; гр -^«7.5°;«? =8°; К =€.5Г

Рис ,11. Сфвхеявиния индикаторные диаграммы двигателя КамАЗ-74С с пбытЯ ¿опоятгопьнога воздуха, полученные на ГУН передаче КПП при р&гнях аасотах: ВЭЯ уровнем моря: . .

< Э Н.55ПП.,. 1 _И-«1ЭПГ>1. . /I го г/ПяГОО. -Г" Г.З. гп

'исД2. Изменение Рг , Рс и ^ в зависимости от высоты над уровнем моря на 1УН передача КПП; — - серийный двигатель; — — - с подачей дополнительного воздуха

'ис.13. Изменение от частоты вращония коленчатого вала двигателя КамАЗ-740;

-- серийный двигатель; --- о подачей

дополнительного воздуха

ростом il щ увеличивается (он.ряс.J 3),

Таким оОрлзом, при работа с дополнительной подачей ооздуха на^лкдаотоя умоньиоиие расхода топлива от 2 до 8$, улучимте процесса гороння топлива и в коночном счете повыиеийо мощности ;tr.«rntojs« до 7% на îuiooto Т200и над у ровной моря. Boo ото в i-.oaóKymioctn обеспечило но»й8>анио эмоитиииооти использования дпзолой КамДЗ-Т^О, окенлуатирумих « горных условиях.

Результаты проподонной работа бндн. шшдртш в автоколонне Г915 г.Ов. Суммарный годовой о^оет при ntoM на один автомобиль составил п сродном 222 рубля но ценам 1Л;90г.

iiUûOAU и гжомщлции

1. И усдотт высокогорья (на ьмомооадьиоЛ vpaeco Он-на kû!kam9 IOCüm подъема па васоту ыоциооть ййзояя

й.-.мДИ-.?ïu) i) среднем па и чаеопон рпахад топлипа

повикаотся и еродне»! lia 'î%.

2. Разработан оноооб &<1по*ка?айЫ1«1! подач» воздуха для дизелей КамЛЗ^'н), u&topüíí нозеоййл tlpî? «:on.syiïr£UWR иптояобвлп КамА'3-5320 на разных puootûs (от Í200a до '»¿00«) над ypwio» ' моря:

- уменьшить расход топлива ет 2 до 8;¿;

- поднять уровень мощности, двигателя от 2 до 7$\

- поднять уровни коэффициентов избытка воздуха и наполнения . до и 1% на каждые ЮСОм повышения выпоты над уровнем моря по

сравнению с серийным двигателем.

3. Разработана математическая модель для определения основных технико-экономических характеристик двигателя.

4. Предложена методика для проведения испитаний двигателей в натурных условиях при движении транспорта.

5. Предложен аналитический вид формулы для приведения аффективных показателей д^золей к нормальным атмосферным условиям. учитывающей изменение давления и температуры воздуха высокогорья.

6. Предложены поправочные коэффициенты для включения в rOÇT-I4846-8I, учитывающие изменение барометрического давления в диапазоне от 60 до 105 кПа.

Основное содержите диссертации оиуоликовано в оледуиаик иаботах:

Г. Кадыров С.М., Ганихсдквеи А.А.?айзиов М.М. Исследование показателен ДВС в условиях высокогорья.-Тр.исесовзной кон;,. "Теория и расчет мобильных машин и Д13С", Тбилиси, 1985, с.02.

?., Надиров С .М., Ганиходкаез A.A., Гойзиев М.М, Комплекс для испытания двигателей з эксплуатационник услоциях".-¿.Двиг"~ телестроенпо, Л., iS67, №9, с.28-2:-j\

3. К(»диров С,'!., Ганиходкаво A.A., 1>айзивв М.М'., Риэаея .».X. Резульгатн испытания автомобиля Kat:A3-5'3?0 б горных условиях. Сб.на'/ч.тп.ТагПИ, "Повывенио уровня технической эксплуатации i> топ,чинной акономичности антотраизпортиих средств", I?G3, с, .

Кадыров С..'■{., Ганиходкаев A.A., [>айзиев М.М. Методика экспериментальных исследования двигателя КамАЗ~740 л горних условиях, Информационный отчет П!> "КамАЗ автоцентр", 1У90, с.33-35.

5. Кадыров С,М., Г'аниходкаов A.A., Райзиав М.М,, Ризаев М,л. Устройство для сополннтальной нодачи воздуха а ДЗС. Научно-то.<~ иичэская конференция "Позыызнио з^активнос.м силовых устано.юг колесных и гусеничных пакии". Челябинск, -ША 1У, 19У1.

6. Кадипог. С.!J,, Ганиход^азз A.A.., 1>аПзиев М.М. Изменение тягояо-скоростннп характеристик еатомобияя КамАЗ а горних ус;;п ■ пнях. Тр.ТоюПЛ, 1S<32.

7. !?afl3i!a8 Л.М.Сиимонио токсичности отработавЕнх газов при эксплуатации автомобилей КамАЗ в горних уолопиях,' Тозисч докладов ¡Зсесоизной научно-исслодоватальской кои^рзнцки "Экологично-шэ образование и проблемы охранч окрукеещай среди". ;!асть-1, Гасконт 1991, с,49-51.

2t«

"To« гмроипгда КамАЗ-740 дрпгатолларишшг nui удущор.'ш-

ГИШ! ОШ'.фКЫ"

«ШГСВ ШРШШ ШОДЛДОИ

А.Берушй номидаги Тошконг дадлаг гехлшш улииирыисг::,

TO'J;kohi Ш. 1993;;.

■ 11ШШГ ТА'ХШП

Автомобиллардап тог шароигида «Тоидаланшл и^нп курса is wu (!унде JjyíiJадогк камчшшклзр кузашлэдн: зуЕвахшшг сезллефлл дг: pasic.ua пасанлигл, скштпшиг орпл/ia cap-íлакг.шп, гугашшшг ори ии, чшушдл гпзларншг куиайлки ва хоказо. Д-дарнкнг y(a:.".iacn фо»1да лани да с г run овгомэоадппрю;лг даипа:к курсогкичлирзнц пас: паи га P.Tiú кегли:. C¡pm;ir оцпбатида и .та.ш íi— т с х гптка в ni i муа.ммо n¡ до'Ъуладн: lia;.i/¡3-74U ддшгагеллорпдан tow шро:!п;да юцорп уцум оилан йойдалошш. I;>* uaijcajym амачга ourninin учун математик модель шлаб чш^лдп, айнан двигателларнинг acocili: теу.шж-шртс дни ку]-с.;.'гк;;чла;)лш1 аштцлаит учун. КаглАЗ-740 дизедларишшг асс курсаггагчдаршш норма л иароитга келтирувчи формула таклнф эти Двигагел.'^-рш! qafywfiii парсшгда на транспорт ^аракати даги.эда сг.наб курии услуш; гаклиф этилди sa тсшшпплди. КамАЗ-740 дкз дарига i^j'uuir.na y,aro воорпш усулп плши асосланди. Такдиф этил усулшшг корни цплшшпи ток шароитида днзелдардап сяоидапаниш курсаткичини оалрпй, ёнилрп сарипнл ва зарарлн моддалар чццар ш! кзшкгиродл.

Li'iwaii т;ил1С'ч КамА^ дизеллари и m караёншгл тор _ызро;:т;уи: транспорт îjni скахк давогллда ургрниш ддигагелкарци серлялп ш; raiüira нг.сбаган 1;уг.1;илча ^асо шорплиыл ёнилкшш оно сопглпк с Äraш 2/j дан il,ó гача камайтирлиинн курсатади. ;|оьонинг ортш;д; коэффициент на слгтшциги эса денглз сагхидан ijap tíiip IOC1! кутарилган сари да 1% гача опади. Двигатель ¡tувЕЭШ '¿¡с ;га; I/o гача-усади ва актомэбкль иш унумдорлигшш гаъм:шда1цш.

Илмий асослангдн тздбщяш шрий ¡¡идлш iíar-iAc—740 длзелло: тор шароптпда (¡юйдалп nui унумдорлигшш оотшнни таъмцнлапди ' rçap бир авгомобкддсн йиллкк ургача C2ÍJ су и (Ълда олпиди (ХУЬ1 йилги 'нарх билан).

Increase of effectiveness of KoraA2-?40. aagia&a esslicaticii under mountain conditions.

" PAIZIYEV-UIRG^JM ia№/AI,IEYICtt'

. Tashkent State Technical Uhiv«rai>ty hemecL after- A.Rinxl'/ Tashlceht, 1993

DESCRIPTION OP siuDIBri Operatioh of vehicles under mountain conditions, hs^a ehov-n that the following factors are being observed: alspAficKil Jass . of power, overexpenditurs of fuel, increase of smota content find toxicity of exhaust gases and so on. All thio results is. de^rada-tion of operation and dynaiaic performance of vehicles« In tJ:ia connection a scientific and technical problem haa arisen* increase of the effectiveness of KamAZ~740 enginea application under mountain conditions, 2o achieve thi3 object the rcaiher.'-.ti.-. cal model for testing of the i-ain technico-eeonoiaic charaotcrii?.-ti.03 of engines haa been developed. a formula for transforw.ins effective^indexes of EesA2->740 engine,«? to normal conditions ivas proposed, Beaideo, nethodi.es for carrying out engine testa vnisr natural conditions of traffic notion was suggested and sppr<-vf?. -hsn a v;ay of auxiliary sir supply for Ker.iA2~7!0 «?t?s±ns.a !?sr: soieniically .formulated, Introduction of ths given method suroi t'lchnlca-economic increase nrt<i iziprovcncat of tonic Sr.'.i ■ 3S3 o£ iliesol enginea operatic? under mountain conSitlen?.

Sfeuc, tho otufiy of iha roT.'ring operating nroeo.-a o.*

ansine under roantsin conditions iurrirr, tr-.f-fia r-.^-.m ia comparison v.'ith conventional ensin-i .Via tibsn

eusiliary air oupply is fcftii?g >ips<2, fuel consur^iic.3 c<sr ho\." £•3 creases trea 2 to £,3 while er.cess air end inflation cssfi : - lent.'.1 increase adequately to C.1 aud If> ev«ry .TGOi) hei^ii:; r-i;."3 -; > sea lovcl. So enjins povrar incrcc-ioa frcn: 2 to V/- ftr.2 r.tlic" productivity ia ensured.

Introduction of scientific fousdoS noasuroa previa-* lv-incrosss of effectiveness of ICr„'r.A"-7'0 dicnel cn-jinor-'r "■> '..: ruder cottntsin conditiana, in addition ihn nr.au-.l effect tk-veMaln resulted in £22 roubles on na avcr?2" (prica.oi S