автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Совершенствование рабочих процессов и конструкции газовой аппаратуры автомобильного двигателя внутреннего сгорания

п

2 Г) :' МСУДйСЙШШЙ ШШКГ РОССИЙСКОЙ ФЩРА1ШИ ПО ШСШИУ ОБРАЗОВАННО

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСГВШШ АЩВИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО. И ТРАКГОРНОЮ ШИНОСТРОЕШИ (МГААХШ

11а правах рухопясв

КУЗНЕЦОВ ЛВДЩ ГРИГОРЬЕВИЧ

УДК 621.433.03=629.113

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЙ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ И КОНСТРУКЦИЙ ГАЗОВОЙ АППАРАТУРЫ АВТОМОБИЛЬНОГО ДЕИ-ГАТ2ЯЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ •

( Спецгалыюсть 05.0<1.02 - Тапловко двататоха)

• 'ДИССЕРТАЦИЙ аа соискание ученой ствЕвнл кандидата тахнотоскгос вате

Нэучш2 руководи оль -кадида» технэтесшзх наук • Лооаовков В.11.

'■Ьссва, 199-{г.

Работа выполнена в ЦКБ ПО "Компрессор" /г.Санкт-* Петербург/ и на кафедре "Автомобильные я тракторные двигателя " Московской государственной академии автомобильного я тракторного машиностроения

Научный руководитель - к.т.н..ст.н.с.Леопенков В.М.

Официальные оппоненты -

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор Патрахальпев Е.Н.

кандидат технических наук, ст.н.с. Ерохов В.И.

С-Петербургский арматурно-карбюраторный завод /ЛенКарЗ/

Защита состоится "29 " июня 1994г. в 14 час на заседании специализированного Совета К 063.49.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук по адресу:105839, г.Москва, ул. Б.Семеновская, дом 38, ау^. Б-301.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Просим Ваши отзывы на диссертацию направлять в двух экземплярах, заверенных печатью, по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного Совета. ' Автореферат разослан "28 " мая ,1994г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент ). Ц*

Завьялов Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ .

Актуальность теин,. Использование газа в качества моторного ! топлива получало устойчивую тенденцию расширения номенклатуры я парка газобаллонных автомобилей. Применение газобаллонных автомобилей;' в нашей стране и за рубазом обусловлено высокими моторными, фязшю- ; химическими я санитарно-гигиеническими показателями газового топлива, а также аффективной ценовой и налоговой политикой. |

В стране разработана и реализована широкая номенклатура газобал- '< лонных автомобилей, работающих на сжиженных нефтяных и сжатых ■

природных гагах /СНГ и СПГ соответственно/. Эффективность газобал- | лонных автомобилей во многом зависит от степени конструктивного I совершенства отдельных узлов и газовой аппаратуры в целом. Созда- 1 ние современных конструкций газовой аппаратуры осуществляется, ( как правило, эмпирическими методами, обладапцими рядом известных' ; недостатков. Недостаточно изученными остается рабочие процессн я методы расчета газовой аппаратуры, не поэвгшшуга в полной мере реализовать потеяцлальяыо преимущества газового топлива. Раз- 1 .работаннне по" известным 1 алгоритмам современные конструкции газовой аппаратуры в ряде случаев обладают недостаточно высоким ; 'технически/ уровнем. '

)

ПО "Компрессор" обладает высоким ^уровнем технология !,

использования газообразных веществ в различных отраслях народного хозяйства. Накопленный опыт позволил на качественно новом вы- | соком методическом и технологическом уровне решить основные вопросы расчета, проектирования и изготовления газовой1 аппаратуры, :

Совериенствоваяив методов расчета рабочих процессов я создание современных конструкций газовой аяпарзтуры представляет собой важную и актуальную нарпднохозяйствую задачу. ' ■

Представленная диссертационная работа является обобщением КИР и ОКР, проводимых ПО "Компрессор" под руководством и непосредст-

венном участия автора в рамках соответствующих программ отрасли.

Цель работы. Цель® работы являет** разработка теоретических и экспериментальных методов расчета р^оочих процессов газовой аппаратура в создание на их основе эффективных конструкция газовой аппаратура.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выбрана унифицированная газовая аппаратура легковых автомобилей, для которых проблема улучшения экологических и экономических, показателей является наиболее актуальной.

Методы исследований представляет собой комплекс взаимосвязанных теоретических и экспериментальных работ, выполненных с использованием математических расчетов, физического моделирования процессов газовой аппаратуры я натурных ее испытаний в реальных условиях эксплуатации.

3 основу теоретического исследования положены общие закономерности течения газа, гидравлические и газодинамические процессы, испарения' и'тепло-массообмена газовых сред,метода планирования числового эксперимента я математической статистики о использованием микроЭВМ. . " ' •

При экспериментальном исследовании применялось моделирование . | рабочих процессов газовой аппаратура на безмоторных'установках ПО "Компрессор". Оценка эксплуатационных'показателей различных вариантов' разработанной газовой аппаратуры проводилась в стендовых моторных и лабораторий-дорожных условиях ка двигателях ВАЗ-210Э.9у М-412.9 ц ЗГЛЗ-4027.10 с использованием быстродействующей газоаналитической аппаратуры, обеспечивающей регистрацию основных компонентов отработавших газов /ОГ/.

Научная новизна. Сформулирована и обоснована концепция газовой

аппаратуры нового поколения для работы на СНГ я СНГ.

%

. Разработаны методы расчета конструктивных и функциональных па-

раметров структурных элементов газовой аппаратуры /редуктор,испаритель , дозатор, смеситель, запорно-редуцирующая аппаратура и др/, учитывающие различные газодинамические процесса и позволяющие определять основные ее показатели /давление по ступеням, расход газа, конструктивные и геометрические параметры а др./.

Разработана гра^о-аналитическая модель иопарятеля СНГ, совыоадн-ного с двухступенчатым газовым редуктором.

Получага новые сведения о физической суцпости явлений в двухступенчатом газовом редукторе нового поколения, оснащенным- элементами чувствительной регулировка и обеспечивающим точное дозирование газа на установившихся л переходных режимах работа двигателя.

Практическая ценность. Разработан и освоен промышленный выпуск ПО "Компрессор" комплектов газовой аппаратуры для работы на схатом природной я сжисзнном иэ^тяно« газа легковых автомобилей всех модификаций. Разработанная газовая аппаратура нового поколения обеспечивает улучшение топливной экономичности на 5-62, и снижение выброса СО. ва 202, СН - 153 п WQX - Ъ%. ! • Разработан комплекс оборудования л прябороз- для проведения Испытаний и доводка элементов газовой аппаратура нового поколения..

Предложенные аналитические методы расчета позволяют яа стадяп прпетепрггадал; и довядея газовой-аппаратуры прогнозировать функциональные я эксплуатационные ее паракйтрв.

Основные тохппческпе реяепяя газовой аппаратуры выполнены на уровне изобретений и защищены 18 патентами.

Реализация результатов габотн. Основные' результаты длссер-тационяо:? работы внедрены я используются ПО "Kmmpepcop" пра соз- ■ даяии, модернизации и производстве газовой аппаратуры де:1 стзухгзего производства, а. такке при разработке перспективных конструкция газовой аппаратура, напрягер впрыска газового топлива, залпленкой патентом.

' 6.

Личное' участив автора выражается в разработке концепции газовой аппаратуры нового поколения» комплекса математических моделей конструктивных а функциональных параметр!» газовой аппаратуры для работы на СНГ я СНГ, принципиальных и конструктивных схем газовой аппаратуры, методакизксперяментальнах исследований и их проведении, а также в обработке .«анализе полученных экспериментальных материалов.

Апробация работе. Основные результаты диссертационной работы ежегодно докладывались в 1985-94 гг. на производственно-технических и научных семинарах ПО"Компрессор" и С-Ш. рбурского электротехнического института, научно-технической конференции ЦНИАП НАШ в 1987г. Игна заседании кафедры "Автомобильные и тракторные двигатели" в 1994г.

Достоверность и обоснованность выводов, сформулированных в диссертации, подтверждены результатами экспериментальных исследований газовой аппаратуры на безмоторных установках и на двигателе J3A3-2IQ3 в стендовых моторных и рабораторно-дорожинх условиях. Применявшаяся контрольно-измерительная и.газоаналитическая аппа-' . ратура и приборы отвечают современным метрологическим требова-. киям.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ.

Г'а защиту вниосятея ; • .

концепция создания газовой аппаратуры нового поколения для работы на СНГ и СПГ;

математические модели расчета конструктивных и функциональных параметров газовой аппаратуры: давление по ступеням- , расход газа, ход я размеры редуцирующего клапана, ход и размеры мембран;

конструктивные и «Тутэдионалънне схемы газовой аппаратуры нового поколения для работы на СНГ и СПГ; результаты экспериментальных исследований.

Структура ц объем диссертации. Диссертационная работа состоит кз введения, чотырех глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 151 страница мгшглопкс-чого текста, включает 48 илтюстрашгё и 8 таблиц. Список использованной литературы включает 82 наименования, в том числа 22 иностранных.

С0ДЕЕ2АНИЕ РАБОТЫ Бо введении обоснована актуальность выполненной работы, окорму лкрована цель исследований, кратко изложены основные, положения длссерггаиионноЯ работы, а также приведена схема исследований рабо-, чгас процессов и совершенствования конструкций автомобильной газовой аппаратура.

В первой главе приведен анализ .результатов исследований отечественных и зарубежных работ, а таюхе тенденций развитпя конструкций современной автомобильной газовой для работы на СНГ и СПГ. Дан критический анализ рабочих процессов автомобильной газовой аппаратуры,.существующих методов л средств исследований рабочих процессов и конструкций автомобильной газовоЗ аппаратура. ! " Отмечен . вклад отечественных и зарубежных исследователей, а . также ведущих организаций страны (НПО ЛАЗЯ. РЗАА, ИГААТМ. ПО Коип-, рессор, ЕУНД и др.) в решение теорзтячвскпс ж практических задач автомобильной газовой аппаратура.

Развитое газовоЗ аппаратуры в последние годы приобрело неуправляемый характер. Нарушены сложившиеся традиционные связи между специализированными научными и проектно-кояструкторскики организациями газовой аппаратура. Решение о выпуске газовой аппаратуры уже принимают на региональном уровне, что не всегда является оправданным как. с технической точки зрения, так и в экономической отношении. Поэтому технический уровень газовой аппаратуры не в полной мере удовлетворяет потреб: гэльским свойствам.

В настоящей работе поставлены следующие задачи: разработать и обосновать концепцию современной газовой аппаратуры нового поколения;

разработать математические коделп функциональных и конструктивных параметров газовой аппаратуры :

разработать конструкцию газовой аппаратуры двигателей легковых автомобилей для работы на СНГ и СПГ;

провести теоретические я экспериментальные исследования про-цесоов и конструктивных параметров газовой аппаратуры двигателей легковых автомобилей;

провести анализ полученных результатов и на их основе разработать практические рекомендации по созданию перспективных конструкций газовой аппаратуры и модернизации газовой аппаратуры . действующего производства.

Во второй главе рассмотрена.сформулированная концепция создания современной газовой аппаратуры дет работы на СНГ к СНГ, математические модели автомобильной газовой аппаратуры, а такие [лат апатические модели экономических и экологических качеств .газовой ап- ' паратуры. '

Проведен анализ рабочих процессов, структурных, функциональных и эксплуатационный показателей автомобильной газовой аппаратура,

В основу разработанной концепции современной гбзоеой аппаратуры положены новые представления о системе управления дозированием газового топлива, рабочих процессах газовой аппаратуры и воспламенения газовоздушной смеси. Основные положения разработанной хонцепции сводятся к•следующему. • .

Одинаковое агрегатное состояние газа с воздуха способствует более равномерному распределение топлива по цилиндрам и позволяет предельно обеднить горючую смесь. Концепция газового двигателя ■ при работе на обедненной газовой смеси язляется наиболее перспек-тивноП, обеспечивая высокие экологические требования законодательства по охране окрукагг.е? средн. Высокие детонационные сво!?стза , газового топлива позволяют сохранять энергетические в экономические показателя на уровне бензиновых двигателей. В 'основу разработанной концепции положены подходы: обеспечение стабильности процесса сгорания, низкое содержание концентраций СИ и N 0Х я сохранение эксплуатационных параметров газового двигателя при с/,>1,5.

Концепция учитывала тот >^акт, что смещение предела воспламеняемости в сторону больших сЬ неизбежно сопровождается увеличением продолжительности $азы воспламенения и замедление скорости распространения фронта пламени в камера сгорания. Примененные . корректоры системы зажигания позволяют электронными средствами обеспечить изменение величины угла опережения зажигания при переходе с одного вида топлива на другой. Однако больший угол опережения зажигания / в / приводит к ухудшению условий для воспламе- . нения газойоздушной смеси аз-за низкого давления я температуры в цилиндре двигателя. Пря разработке яонцепцга газовой аппаратуры а последующем сопоставительном анализе ее эффективности учитывалась зависимость выброса вредных веществ о? .

3 разработанных конструкциях газовой аппаратуры для работы на СНГ и СНГ реализованы принципы элективного предельного обедне- • ния газовоздуиной смеси.

Разработанная концепция позволяла сформулировать геяняко-здаялт-атационные ■требования к перспективной конструкция газовой аппаратуры з целом п функциональным ее элементам, а такта к конструкции газовой аппаратуры действующего :•; ?.чзводства и подяежасе? модерня-эации.

, ь{атематические модели газовой аппаратуры. Аналитическое исследование газовой аппаратуры на стадии ее проектирования сводится к определению расходных характеристик,. проходных сечений дозирующих элементов и клапанов, а также силовых характеристик редуцирующей системы.

Автором разработаны и внедрены на ПО "Компрессор" математи-. ческие модели расчета газовой аппаратуры дам работы на СНГ и СПГ.

Газовая аппаратура для работы на СНГ. Принципиальная расчетная схема газовой аппаратуры для работы на СНГ приведена на рис. I. Рабочий процесс нормально действующей редуцирующей •системы газового редуктора с механическим заданием давления мотет быть разделен на 3 основных периода:

клапаны ступеней закрыты и обеспечивают полную их герметичность; клапаны неполностью и поддерживают необходимую величину давления в зависимости от режима работы двигателя;

клапаны и подвижные элементы редуцирующей системы перемещаются в новое положение при изменении расхода газа.

В соответствии с основными положениями автоматических регуляторов первый и второй периоды относятся к области статики, а третий - к динамике двухступенчатого газового редуктора. ,

3 качестве предпосылки для расчета расходных характеристик и и проходных сечений дозирующих элементов принято уравнение непрерывности движения газовых сред. * * Уравнение непрерывности может быть представлено зависимостью: С <р в пУ- £ ■ I. где: 6 - секундный расход газа, кг/сек; р - удельный объем газа, проходящего через дозирующий элемент, ыэ/кг;/ - площадь проходного .

сечения, м2; Т?"- скорость истечения газовой среда,'м/сек.

Преобразуя уравнение [I], массовый расход газа представим

следующей зависимостью

Дяя первой ступеня -----—

с, = а'е ЪР/г^тёг 2-

- коэ^Зацееяг расхода; ¿¿с ~ дггметр проходного сечения дозк-рунаего элемента; Т,- тедшературкаЛ кйоффщцект Газа; Р^ а Р^ - давление газ аз иарвоЗ в зтораЗ ступенях ре дуг'гора; К- газовая постоянная ; Т-г - температура Газа в перзоЗ ступени; ^ - ускорение силы тя-мстя; к - показатель адиабаты.

Аналогично [г^олучсм расчетную формулу для определения расхода газа для второй ступени.

Упростив , получим формулу для определения диаметра проходного, сечениг дозирующего элемента первой и второй ступеней редуктора. . б, 2 ^ 0,185сСгсГУгР,л з.

- праведешо.-й расход газа, обусловленной перепадом давленпЛ до л после дозирующей элемента п характером течения газа:допрптпческяЯ, критический н сверхкритический.

. ' Для определения давлений в первой и второй ступенях редуктора уравнение равновесия сил, действующих на клапаны перзой и втпроЯ . ступеней, целесообразно составлять дня каздсй ступени, чта существ* ! ко упрощает решение этих уразнений.

Условие равновесия сил, действующих 'на клапан первой ступени, при любой его положении может быть представлено выражением

^б - р1// кг о-а .+ / - /?1 - V «

Рб - давление газа со стороны газового баллона; Р0 и - давление окружающей среда и в первой ступени; N1 - сила сжатия пруаины, препятсвующей закрытяюклапана; Nпpi ~ сила предварительного сжатия пружины, препятсвувдая открытию клапана; • .

а^ - коэффициент активности клапана, зависящий от его формы; Jкл1- рабочая позерхнооть клапана,

ij- передаточное отношение рычажной передачи первой ступени; a^j - козйпциант активности мембраны, зависящий от наружного и внутреннего диаметра, формы, упругих свойств и прогиба мембраны; *м! ~ площадь мембраны первой ступени;

т - масса плдвишщх частей первой ступени /клапана, мембраны и перемещение клапана.

Первый член уравнения[ fy] представляет собой усилие ог давления газа на неуравновешеннув часть клапана. При закрытом кла пане оно определяется как произведение разности давлений на площадь проходного сеченая седла а поверхность клапана. Прл открытом клапане усилие давления газа со стороны бшшша увеличивается, та*

как диаметр клапана всегда больше внутреннего диаметра седла

; . . I '

клапана. ; ,

Второй член урялпения представляет ■ собой разницу величины усилий пружины, пгс.лчи'уздих закрытии клешапэ, и предварительного ее счатия, препятствующих ' открытие клапана.

Трегпй член уравнения представляет собой- усилие , передавав -кое в центр мембраны от перепада давлений.на упругую часть мембраны первой ступени редуктора. 2

L „ cth. „

При закрытом клапане /1=0 выражение- 0

Решая ypaBHBHaeX^oTHOcHTomsPj, полупим следующее выражение

VWKl.+^rír • Cjbl-¿I Ро aMl ¿I ' , р :--------...-------------/---------- •■>•

®ki/kI + 8 mi fmi t-1

. Полученное выражение ¡S] представляет собой зависимость величины давления на выходе первой ступени р зависимости от хода «

! 14.

конструктивных параметров редуцирующей оиотемы. Для определения степени влияния отделышх независимых параметров, входящих в выражение [5] , на выходной сараметр первой ступени редуктора необходимо взять его частные производные первого порядка.

Условие равновесия сил, действующих на клапан второй ступени, может быть представлено уравнением

/Р1 - У / ¿2 ак2 + /Ро - Рем/ ам2 рм2 ¿2 " + / =

6 •

Первый член уравненияпредставляет собой усилие от давления газа Р]г со стороны первой ступени на неуравновешенную

часть клапана. Второй член уравнения представляет собой усилие. . передаваемое в центр мембраны, между атмосферной полостью и полостью смесителя, на упругую часть мембраны второй ступени редуктор

Третий член уравнения представляет со'^ой'усилие пруг.игны Н действующей в сторону закрытия клапана второй ступени. При закрытом клапане0 правая часть уравнения равна . 0.

Преобразуя уравнение [ 22], получим выражение для определения выходного давления -Р2 второй ступени; : . ! Р = Р1 к2 ак2* Ро ам2 12 ¿2 ^ ' ' 7>

2" ^¡гв + ^мг'г

Решая систему уравнений частных производных, получим количественные значения параметров, влияющих на величину давления ,?2 во второй ступени газового редуктора.

Газовый смеситель. Расчет газового смесителя сводится к обеспечению коэффициента избытка воздуха / <А> / в широком диапазоне эксплуатационных режимов от ^ д до Д. м , а также на режимах холостого хода Д, хх. Расчет сводится к определению проходных се-

чений киллеров и распылителей дозирующих систем и диффузоров смесит* ля. ■

ск 3 - / / рж» гс' сд1' V а-

Л* - / /£Ж'ГСГД2. V 9-

Лхх=/ / Гс.' рхх. V

2

где: Г - сечение входного жиклера газового смесителя,'м ;

2

Гс- сечение распылителя газового смесителя, м ; Гд1, .С^.Сд-сечение диффузоров первичной и вторичной капер канала холостого хода и диффузора схэесвтеля, ы2.

Общее выражение для определения коэффициента избытка воздуха

/<г Сж см

где К- постоянный коэффициент;и- коэффициент расхода воздуха и газа; ДРСМ = Р0 - Рсм - разность давлений на входе и в диффузоре смесителя; ДР^ потеря нслора на даянения воздушного потока от входа до диффузора смесителя; АРг - уменьшение давления в дозирузсяем устройотве; между редуктором и газовым смесителем.

Расчет газового смесителя сводится преимущественно к определении диаметра дпйузора п суммарной площади диаметра сопла смесителя.

Распылитель смесителя конструктивно может быть выполнен в виде отдельных отверстий или прорезей, выходящих в главный воздушный канал .карбюратора-смесителя. В конструкции смесителя ПО Компрессор выполнено 12 отверстий диаметро 2,5 мм,

'Расчет испарителя СИГ. Расчет испарителя сводится к определению теплотехнических" параметров и прочвостных его характеристик. .Выбор теплотехнических параметров связан.с определением геометрических и конструктивных характеристик испвр.Цельной камеры.

Неходким урахшеккса т^ксго распета Еспарятеля (я-ш«я {-а-венство ти&шгц карсп-йуавезгкЕгг я теплопрятока к СИГ чераэ испарительную (аг.лйрхпооть , ксгоргл иахвт быть представлена в в где суммы иовэрхиопхой ршдашшх геевтртеокях те л: каналов, .камер и полостоЯ

Газовая ■ аппаратура для егботы на СПГ. Принципиальная расчетная схема газовой аппаратуры для работы на СПГ приведена на рис. 2. Выходное давление газа редуктора высокого давлени регулируют с помощью пружины Условие равновесия сил , деПствую-'цих на клапан редуктора высокого давления, может быть представлено уравнением

- V/ К1 ^ + /Рх -Ро/ам1Ем1 -А/х - С1 ь г = 0 12, .

Первый член уравнения представляет собой усилие от давления газа и баллоне на клапан. Второй член уравнения представляет собой усилие между первой ступенью и атмосферной полостью, передаваемое в центр мембраны.Третий член уравнения представляет собой усилие ■ пружины, действующей в сторону открытия клапана. 1

Вихоцное рабочее давленйе редуктора высокого давлений м^жет быть-представлено уравнением

Р в ' РбГк1 • «к! + р1<Чд Гм1 /3,

Лм1Ча -

Дальнейшей. расчет сводится к определен«» хода редуцирующего танина, расхода Газа и диаметра ороходяо-Го сечения клаиана первоП ступени, редуктора выс.жо о давления.

-Д-Щтьей главе изложена методика проведения экспериментальных исследования и приведопо описание применяемого оборудования и приборов. При'проведении экспериментальных исследований регистрировались основные параметры: давление я температур газа по ступеням, величина крутящяг-о моиввга и чаооваз риадпа Т03лш& а воадуха#

Рис. 2 . Принципиальная расчетная схема топливной аппаратуры для рчботы ни сжатом природном газе .

углы опережения заап'ЪнЕЯ, а тага» состав отработавших газов, отбираемый из каждого цилиндра двигателя.

В четвертой глазе проедены результаты вксперимвнтального и теоретического исследования топливной аппаратуры.

Совершенствование процессов топливной аппаратуры. Результаты теоретического анализа позволили разработать автоматизированную систему повышения чувствительности, содержащей управляющую мембрану, три перепускных отверстия и соединительный канал. Динамика и положение управляющей мембраны £у определяют закон и стабильность подачи газа, а также характер переходных процессов газового редуктора. Результаты расчетов параметров пневмоусилигеля подтверждены экспериментально . Чувствительность управляющей мембраны составляет I Па. При переходе с режима холостого хода на нагрузку управляющая мембрана перекрывает перепускные'отверстия и тем самым усиливает подачу разрежения под мембрану Г^. Задержка перемещения мембраны V при переходе с нагрузочного режима на режим холостого ' хода сопровождается переобогащением горючей смеси. Исследованы ; причини задержки движения- мембраны и даны рекомендации! по организа-

I I I

ции рабочего процесса газового редуктора.

- Система пуска двигателя. Разработана в внедрена система пуска холодного двигателя с электронной и пневматической .система управления топливоподачи. Разработанные сис«.ка обеспечивают надежный пуск холодного двигателя на паровой пропан-бутановой ?азе до температуры минус 15ос< Пневматический привод запорного элемента обеспечивает согласованную подачу газа з зависимости от

режима работы двигателя. •

<г

Система холостого хода. Установлено, что основной причиной нестабильности малых расходов газа в традиционных редуцирующих системах является высокая нестабильность выходного давления я малые перепады давлений в системе топливоподачи. Разработанная автором система позволила существенно улучшить эти показатели при одновременно» элективном обеднении горючей смеси. Выбросы вредных. веществ уменьшились как на рехиках холостого хода , так и на стенде с беговыми барабанами по основным контролируемым компонентам: СО - 1,2-1,4; СН - 1,1 - 1,2 я М)х - 1,1 раза. Высокая чувствительность редуцирующей системы обеспечивает'беспровальную работу при переходе к нагрузочным режимам. Величина мин жаль но усто"чш>!1 частоты вращения коленчатого вала пр'и переходе с бензина на газ и обратно практически не изменяется.

Постоянные режимы работы. Иссйедовано влияние конструктивных параметров газовой аппаратуры ра-эффективные показатели работы двигателя. Проанализированы результаты сравнительных испытаний двигателя с; разработанной и известной редуцирующими

системами . Результаты | стендовых безмоторных и моторных испытаний двигателя ВАЭ-2Ш: позволили выбрать оптимальную конструкции И параметры газового смесителя, а также его размещение в оио-теме топливоподачи.

Размещение газового смесителя перед карбюратором по-разному

влияет на показатели работы двигателя. Устаяовка газового'смесителя сопровождается снижением мощности на 1.5*. Однако максимальный крутящий момент двигателя возрастает на 3,2*. Это связано

о. улучшением организации и направленности дарения' возду ого потока, а также улучшенной настройки системы впуска в вдлом '

,1 • 20. Установка гйзпзог« с-«зпйтеля сопровождается увеличением расхода бензина на 1,45? t<& рехшах ьдассимального крутящего момента. Зто обусловлено некотсрш увеличением разрежения за дросселем, т.е. гидравлическим повышением впускного тракта двигателя. Правильный выбор рациональной конструкции газового смесителя практически не оказывает влияния на работу двигателя на бензине

Выделение тепла на-единицу массы топлива у СНГ несколько больше по сравнению с бе'нзинок. Расчеты показывают, что I кг СНГ по топливному эквиваленту решен 1,017 кг бензина. Однако выделение тепла на единицу топливо-воздушной смеси у газа на 5,ОЙ меныве по сравнению с бензином. Одновременно с этим, коэффициент наполнения газовоздушной смесью несколько ниже по оравнению о бензо-воз-душной смесью. Подобные закономерности сопровождаются снижением мощности на на малых оборотах и на 6% на больших оборотах, .двигателя.

Температура теплоносителя на входе É испаритель I 7 при работе двигателя по внешней скоростной характеристике изменяется в пределах от 71 до 79°С , а на выходе из него в пределах 50t56°C.

Температура СНГ на входе в испаритель составляет' 17°С и не нзке-

I ■. • i

дается во всем диапазоне режимов работы двигателя; la itó выходе она '

составляет 1 v - 41*46°С . Выполнение испарителя в виде лабиринтов' с ребрами эбесиечивает эффективную поверхность тэслоотдачи и ле сопровождается перегревом газа ■'

Система заявгаикя. Природа воспламенения газомздуш-ннх и бензовоздушных смесей несколько различаются. Для изменения величины угла опережения зажигания автором предложен корректор угла опережения зажигания. Он позволяет автоматически электронными средствами /путем задержки импульса/ обеспечивать задержку подачи искра для воспламенения рабочей смеси. Вступление в работу корректора происходит автоматически при перехода на питание СНГ,

С11Г и бензином. Применение корректора обеспечивает увеличение мощности двигателя во всем диапазоне нагрузок на 10-152. приводит к снижении расхода топлива, улучшении пуска двигателя при низких температурах и меньшему износу подвижных частей в системе электрооборудования.

осиовннв. шводы

I» Выполненные аналитические и экспериментальные исследования рабочих процессов газовой аппаратуры позволили разработать конструкции современных систем питания газовых двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей дая работы на СНГ и СПГ.

2. Сформулирована базовая концепция развития систем питания газовых двигателей внутреннего сгорания и разработаны технико-эксплуатационные требования к газовой аппаратуре нового поколения и действующего производства, подлежащей модернизации.

3. Разработан и внедрен на ПО "Компрессор" комплекс математических моделей расчета газовой аппаратуры, позволярцйй на стадии ее проектирования, испытаний ;и доводка определить расходные характерно-ТИ1Ы , проходние ¡сечения дозирующих элементов и клапанов, теплотехнические характеристики и 'силовые параметры редуцирующей системы.

• . • 1

4. Получены новые представления о физической сущности явлений я уточнены основные закономерности работы газового редуктора с чувствительной системой управления, обеспечивающей стабильность и точность дозирования газа на эксплуатационных режимах. Установлено, что коэффициент Избытка воздуха, соответствующий предельному обеднению, на частичных нагрузках составляет оЬ = 1,40-1,45, а на режимах полных нагрузок ^ » 1,25-1,41/.

5. Разработана и внедрена на ПО "Компрессор" газовая аппаратура двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей для работы на СНГ и СПГ, Основные конструктивные £еианкя Тазовой аппаратуры

выполнены на уровне изобретения и защищены патентами.

"При питания автоглобиля СНГ выброс вредных веществ удовлетворяет дййствутадо» и пэрспектавнш'нормам и составляет: при работе на бевзвнз: СО - 71,0 г/исп. СН-11,5 и - 8,5 г/всп, -а на газовом топливе - СО-13,0 г/иоп, СН-7,9 в М)х - 6,0 г/исп.

lio диссертации опубликовано 25 печатных работ. Основные положения и результаты диссертационной работы достаточно полно отражены в слвпуших публикациях.

1. Двухступенчатый газовый редуктор для двигателя внутреннего сгорания. . БИ, М, 1991г., стр.150-151.

2. Система питания для газового двигателя внутреннего сгорания. KI., М., 1991г.,стр.319-320.

3. Разработка НТД на проектирование автоматизированных систем уловления процессами топливоподачи м воспламенения горючей смеси гявовых ДВС о принудительным воспламенением.

I этап. Обоснование номентсдатуры и параметров, автоматизироганных скстчм управления топливоподачи и воспламенения горючей смеск. Проведение экспериментально-теоретических и расчетных работ 1 Hj-ÍP., М.,1990г ГО стр.

ч 4. Разработка НТД на проектирование автомагиэгроваш'^х систем управления процессами' топливоподачи и воспламенения горьчсГ; смеси газовых ДВС с принудительным воспламенением.

2 этап.'Технико-эксплуатационные требования к автоматизированным системам управления процессами топливоподачи и воспламенения горм-чеЯ смеси. НИР, М.,1991г., 61 стр.