автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Улучшение показателей двигателя ЗИЛ-130 на режимах холостого хода при работе на сжиженном нефтяном газе

Сибирский ордена рудового Красного Знамени автомобильно-дорожный институт ил.В.В.Куйбышева

УЛУЧИЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕШ ¡ЗИЛ-130 ' НА-ШШАХ ХОЛОСТОГО ХОДА. ПРИ РАБОТЕ НА (ЖЖЕННОМ НЕФТЯНОМ ГАЗЕ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного

транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

БУХАРОВ Леонид Николаевич

УДК 621.434.£)38-621.2(0ЬЬ.83)

Омск - 1993

Диссертационная работа выполнена в Сибирском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте им. В.В. Куйбшяава

Научные руководители - кандидат технических наук,

профессор А.К.Гаврилов -

I- кандидат технических наук, доцент Н.Г.Певнев

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Н'.Н.Патрахальцев

- кандидат технических наук, ст.науч. сотрудник В.И.Ерохов

Ведущая организация - ШО Омскавтотрано

.Завдта диссертации .состоится " ¿-Ь" У 7__1ЭЭЗ г.

в 10 часов на заседании Специализированного совета цри Сибирском автомобильно-дорокном институте по адресу: 644080, 0мск-80, цр.Ыира, 5

■ .С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке института. ..Автореферат разослан ■ М- оъ _ 1993 г.

.Ученый секретарь Специализированного совета

Н.А. Мальцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В создавшихся условиях снижения уровня дойьгш нефти, роста количества транспортных средств, загрязнения окружавдэй среда отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания потребовалось широкое вовлечение в топливно-энергетический баланс России углеводородных газов.

Наличие значительных сырьевых ресурсов, разветвленной сети газопроводов, газоперерабатывающих комплексов создало основу для широкого развертывания работ по переводу транспортных средств на газовое топливо,' основной целью которых" йвлгэтся. покрытие дефицита в жидком моторном топливе и оздоровление окру-какщей среды. Автомобильная пршышлегность в настоящей время выпускает более 20 моделей грузовых и легковых автомобилей и автобусов, работающих на С11Г и СНГ. Одновременно идет процесс переоборудования грузовых и легковых автомобилей о бензиновыми двигателями на СНГ в условиях автотранспортных предприятий. В качестве основного направления в совершнствовашш конструкции и эксплуатации автомобилей, переоборудуемых на СНГ, является повышение эксплуатационной топливной экономичности и снижение экологического воздействия их двигателей.

Одним из методов реализации этого направления является изыскание путей улучшения экономических и экологических показателей двигателя на режимах холостого хода, являющихся наиболее часто используемых при эксплуатации автомобилей, переоборудованных на СНГ.

Работа двигателя на этих режимах осуществляется на чрезмерно обогащенных составах газовоздушной смеси, не соответствующих этим рзаимам 'регулировках дозируще-эконшай^ерного устройства и газового редуктора, а такие при температурах жидкости.охлаждающей системы.часто не являющихся наивыгоднейшими.

Это обуславливает, правде всего,. повышение часового расхода СНГ на этих рёгкмах и минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу, увеличение нестабильности частоты вращения коленчатого вала и минимальных и малых расхо- • дов газа на холостом ходу- й увеличение выбросов СО и СИ с отработавшими газами.

В связи о этим сниканпе часового расхода СНГ и предотвра-

3

щение значительного экологического воздействия отработавших газов двигателя на окружащую среду при рабою,на режимах холостого хода продолжает носить характер проблема, гребущей неотложных поисков путей ее рационального решения;

Одним из рациональных методов решения данной проблемы является комплексное обеспечение корректирования газовоздушной смеси по экономическому пределу обогащения её и наивыгоднейшей температуры квдкости охлаждающей системы двигателя во всем диапазоне режимов холостого хода в связи с их совместимостью в воздействии на рабочий процесо двигателя на режимах холостого 'хода. [

До настоящего времени детальные исследования этого метода снижения часового расхода СНГ и экологического воздействия отработавших газов двигателя на окрунаицую среду при работе на режимах холостого хода не проводились.

Целью работа является улучшение- экономических и экологических показателой двигателя, на режимах холостого хода, переоборудованного на СНГ, посредством комплексного обеспечения экономических пределов обогащения газовоздушной ал аси, и наивыгоднейшей температуры жидкости охлаждающей системы. •

Для достижения поставленной цели на основании анализа материалов отечественных и зарубежных источников была сформулированы следующие задачи настоящей работы:

- выполнить эксплуатационные исследования по определению суммарной продолжительности работы двигателей на режимах холостого хода в течение шейного времени работы автомобилей, переоборудованных на СНГ;

- осуществить эксплуатационные исследования по определению фактического выброса СО с отработавшими газами при работе двигателей на режимах холостого хода, переоборудованных на СНГ;

- определить экономические пределы обогащения газовоздушной смеси при работе двигателя на режимах холостого хода;

- исследовать влияние экономического предала обогащения газовоздушной &.1эси на нестабильность частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу, минимально устойчивую чаототу вращения коленчатого вала на холостом ходу и на нестабильность минимальных и малых расходов газа на холостом хода

- разработать оценочный показатель совершенства системы дозирования газа на режимах холостого хода; .

4

- разработать пояиномииальную модель изменения часового расхода СНГ в зависимости от температуры жидкости охлаждающей системы и частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу;

- исследовать влияние на экономичность двигателя при работе на режимах холостого хода корректирования состава газовоздушной смеси по экономическому пределу ее обогащения;

- исследовать изменения расхода СНГ на режимах холостого хода от воздействия'различной температуры жидкости охландавдой системы;

- определить влияние комплексного обеспечения экономического предела обогащения газозоздупной смеси и наивыгоднейшей температуры жидкости охлаздаидей системы т расход СНГ при работе двигателя на ренкмах холостого хода; ■

- осуществить вычисления на ЗНД потребных значений параметров испарителя и совершенствование его конструкции для двигателей, переоборудованных на СНГ;

- определить влияние обеспечения экономических пределов обогащения газовоздушной шеей и наивыгоднейшей температуры нидкости охлаждающей системы на выбросы СО и СН с отработавшими газами при работе двигателя на реаимах холостого хода;

- выполнить расчет народно-хозяйственного социально-экономического эффекта годового выпуска и использования на режимах холостого хода разработанного газового дозирующего устройства для двигателя 3ил-130, переоборудованного на СНГ.

Объектом исследований выбран серийный двигатель ЗиЛ-130,' переоборудованный на СНГ, во врет экспериментального кссладова-1шя которого наряду с использованием серийного газобаллонного оборудования' применялись разработанное диа$рашенное дозирущее устройство с корректорш дозирования газа на холостом ходу для корректирования состава газовоздушной смеси по экономическому проделу обогащения ее и разработанный испаритель, в котором используется теплота электрического тока для испарения СНГ перед пуском и в процессе последуелового прогрева холодного двигателя при низких температурах. _

Методы исследований. Поставленные в работе задачи реоались посредством выполнения теоретических исследований, в том число с применением теории математического■планирования эксперимента

5

и попользован___:л ¡Ш да алгоритмическом ашла "¿'ортран-1У", а

такиэ ujita выполнения экспериментальных исследований на моторном исследовательском стенде, ыишчаюдем в себя совершенное метрологическое обеспечение. Цксперпментальше исследования выполнены в соответствии с полокением Государственных стандартов -ГОСТ 17.2.2. иЗ-Ь7, ГОСТ 14и<16-Ы и норматнвно-техшгаеского документа РД 37.üuI.ü2I-b4.

В работе заедаются:

- результаты исследований комплексного воздействия экономических пределов обогащения газовоздушной смеси п наивыгоднейшей температуры »здкости охлавдаадей системы на улучшение экономических и экологических показателей двигателя, переоборудованного на СНГ, яри работе на режимах холостого хода;

- вскрытая эффективность комплексного обеспечения экономических пределов обогаштаня га.зовоздушной смеси" и наивыгоднейшей температура ^адсости охлаздающей системы в сшшзнии нестабильности частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу, минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала па холостом ходу, а такие в снижении нестабильности минимальных и малых расходов CIE1 на холостом ходу;

- результаты исследований, позволяющие оценивать совершенство системы, дозирования газа при работе двигателя на ренешах холостого хода;

- полиномиальная модель изменения расхода СНГ в зависимости от температуры еидкости охлаадащой системы и частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу.

Научную нопизну работы составляют:

- исследование влияния корректирования составов газовоздуа-ной смеси по экономическому пределу обогащения ее на . экономические л экологические показатели двигателя на режимах холостого хода, переоборудованного на СНГ;

- исследование совместного воздействии экономического предела обогащения газовоздуиыой смеси и наивыгоднейшей температуры жидкости охл&адзйдой системы на снижение расхода СНГ и выбросов СО и СН с отработавшими газами при работе двигателя на режимах холостого хода;

- сравнительная одеш<а совершенства системы дозирования газа на режимах холостого хода;

б

- полиномиальная модель изменения расхода СНГ в зависимости от темпоратруры ходкости охлаидаищеи системы и частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу;

- вскрытая эффективность использования в испарителе для ис-пареш:я СНГ в процессе пуска и послепускового прогрева холодного двигателя при низких температурах теплоты электрического тока аккумуляторной батареи пли из внешней сети.

Практическая ценность работы. Доказана практическая возможность улучшения экономических и экологических показателей двигателя 3ил-130-на режимах холостого хода, переоборудованного на СНГ, посредство:: коплексного обеспечения корректирования составов газовоздущцон смеси по экономическому пределу ее обогащения и наивыгоднейлюи температуры охлаждрщей жидкости. Разработанная конструкция диафратенного дозирущого устройства с корректором дозпроваши ;.и:нпмэлыюго расхода газа па холостом ходу позволяет обеспечивать экономические пределы обогащения газовоздушной смеси при работе двигателя на режшах холостого хода. Разработанная конструкция испарителя, позволяющая также использовать для испарения СНГ теплоту электрического тока аккумуляторной батареи пли из внешней сети, обеспечивает безотказнее осуществление процессов пуска и послепускового прогрева холодного двигателя на газе при низких температурах окружающего воздуха. Предложенный метод оценки совершенства системы дозирования газа на режимах холостого хода позволяет вскрывать -потенциальные возможности в снижении расхода СНГ на этих решглах.

Реализация результатов работы. Разработашшо конструкции дозирующего устройства и испарителя СНГ используется более чем на ЬШО автомобилях с бензиновыми двигателями, переоборудованными на СНГ. Производство этих конструкций в настоящее врз.,1я наг промгллешшх предприятиях г.Омска составляет более ICG0 комплектов в год. -

Апробация работы. Основные положения и результаты -работы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях СибАлД в IS89, 90, 91 и г.г., на техническом совете Рязанского завода автомобильных агрогатсв, а также были представлены в докладе на Международная симпозиума по использовании сжатого природного газа, сраженного природного газа и сжиженного нефтяного газа в качестве моторного топлива, состоявшемся 23-27 сентября IS9I г. в Киеве. Результаты работы в декабре 1992 г: докладывались в &Ш, обсуэдались и получили одобрение и в феврале I2S3 г. - в Хииенеком индустриальном институте.

Публикации. По результатам исследования опубликовано: материал, объемом 1,2 печатных листа,в'книге "Газобаллонное оборудование автомобилей" (М.: "Недра"', 19Э1.- 144 с), а. такаэ 12 статей в научно-цроизйодствешшх журналах (сбоцп,! объемом 5,3 печатных листа.

Объем- н структура работы. Диссертация изложена на 169 страницах машинописного текста, включает 47 рисунков и 21 таблицу. . Состоит из зведешя, шести глав, основных результатов и ззиводов, списка литературы, оглавления и приложений. Список литературы включает 96 наименований, в том числе 9 иностранных источников. ' Имеются 13 приложений и акты реализации результатов исследований.

СОДЕЕНАНИЕ РАБОЗЫ

В введении обосновывается актуальность и практическая значимость, а таиге соответствие выбранного направления псоледоза-1шй задачам 'в области совершенствования конструкций агрегатов газобаллонного оборудования ддя автомобилей о бензиновыми даига-телями, переоборудуемых ш СНГ.

В первой г.гаае приведен обзор ранее выполненных работ по исследованию экономических и экологических показателей далгаталой на режимах холостого хода при работе на СНГ. Эти вопросы' рассматривались в работах: Е.А.Чудакова, К.И.Гешшна, Г.И.Са-ыоль, И.И.Гольдблат, Л.А.Муталибова, В.Ф.Кутенова, И.Л.Варшэв-ского, Г.П.Покровского, Л.Г.Резника, 0.Д.Мурашова, А.II.Норова, В.А.Звонова, Б.Д.Колубаева, В.И.Ерохова и др.

Приведенные в проанализированных работах материалы содержат малую информацию о мбтодах улучшения экономических и экологически:: показателей двигателей' на рояшмах холостого хода, переоборудованных на СНГ. .Поэтому в данной работе выполнены вычисления по результата!.! эксплуатационных испытаний, предшествовавших экспериментальным исследования!«!, в процессе которых был осуществлен хронометра работы 45-ти автомобилей ГАЗ-52, ГАЗ-бЗ.и 3ил-130, поре оборудованных на СНГ, в условиях городской акоодуа-тации при температуре окружающего воздуха в диапазоне 259... 247 К, показавшие,что удельная продолжительность работы двигателя на режимах холостого хода, определяемая из выражения

$

^хх

XX

2 г

(Г

■ LOO

где ZT;

XX

Н,р,

''н.Г, ' '•хх

-.суммарная продолжительность работ двигателя. соответственно на режимах холостого хода и на нагрузочных регашах в течение рабочей смены,-составляет 25...45 % сменного времени.

Вторая глава пбевчщона определению экономического предела обогащения газосоздугаю]': смоси и его влияния на работу двигатегля. 3ил-130 на холостом ходу, а также разработке поллиомпадг'ой подели изменения. расхода газа при изменении и п^ .

В процессе выполнения экспериментальных исследований било установлено, что .экономичность долгателя. 3л1-130 на рейках холостого хода, достигается только при обогащении газовоздушноИ смеси до определзгаюго предела. При обогащении ео больше этого предела происходит заметное увеличение часового расхода СНГ вследствие увеличонил неполпоты сгорагая. rasa чрезмерно обогащенной галовоздушной смоси.

Одним из параметров, определяющих экономичность двигатоля, на холостом ходу, является величина разрешения во зпускнсм opytío-проводе, при максимальном значении который достигается минимальный расход СНГ, определяющий экономический предел обогащения,газовоздушной смеси, который вычисляется, по формуле (рис. Г): .згт • • Gs

^всм

'ГXX иVIп.

Ъ"

м/ ч

2,0

1,7

1,4

CL*

1 1 1

* 1 1 1

i 1

Sr -

58,5 59,8 61, i

0<х

U,8

0,F

О,в

Рис. Д . Изменонпо бГхл п с^гхх d зависимости от разрешения во впускном трубопроводе двигателя Ш11-130 при пхх =1000 мшг-1-Ts =3G3 1С; Ток.в. =291 К

Роиота двигателя. ЗиЯ-130 на холостом ходу с серийным дозиру-юцо-эконшайзорнш устройством характеризуется:

- большом нестабильностью частоты вращения коленчатого вала;

- значительной величиной минимально устойчивой частоты вращения колончатого вала;

- большой нестабильностью минимальных и .малых расходов СНГ;

- значительны:.™ выбросами СО и СН с. отработавшими газами. Интегральиоо проявление этих показателей двигателя 3ид-130,

переоборудованного на СНГ, вызываот ухудшите топливной экоиомич- ■ ности п увеличение экологического воздействия ого на окружающую среду. ;

Применение разработанного дозирующзго'устройства с корректором дозирования газа на холостом хода', обеспечивающего экономи- ; чоский предел обогащения газовоэдушной смоси, сникает нестабильность частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу,.которая определялась из выражения:^

пых . "хх 1и1цт11«|ч1и - .■ ;

где Пкх„ип ~ верхняя граница минимально устойчивой частоты вра-щония колончатого вала двигателя.-.на данном рожпме холостого .хода, мин"*; Пух„<1л - нижняя грашща минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя.на данном рошшэ холостого хода, кпи-^. . Снжонаэ уп при обеспечении сСгхх позволяет уменьшить величину минимально устойчивой частоты вращения колончатого вала двигателя на холостом ходу.

Степень допустимого уменьшения минимально устойчивой частоты вращения коленчатого пала двигателя на холостом ходу определя- ' лась из условий отсутствия случаев непроизвольной остановки полностью прогретого двигателя и оценивалась отношением

_ Их у i-.uk —> | 9

Я XX

гдэ _ минимально устойчивая частота вращения коленчато-

го вата двигателя''на холостом ходу (с серийным до-¿ирующе-экономайзершм устройством); Пххггип ~ минимально устойчивая частота вращзши колекчато-го вала двигателя' на холостом ходу(с разработанным дозирующим устройством].

ю

Количественные значония часового расхода газа БГа-х , обеспечивающие соответствующие составы газовсздушной смеси о^г** при использовании серийного дозиругащо-экономайзерного устройства, а такко минимальные значения часового расхода газа обеспечивающие экономические пределы обогащения газовоздушной

сиосп ЫГ!(Х при применении разработанного дозирующего устройства позволили получить оценочный показатель совершенства системы дозирования газа на режимах холостого хода - коэффициент'массы газа з газойоздушой смеси - Г\ который показывает, насколько действительный часовой расход газа, подаваемого1 серийным дознрующе-экономайзернкм устройством 6 = -_

Гх* -Цш * )

отличается от минимального часового расхода газа, подаваемого разработанным дозирующим устройством, для данного рзшша холостого хода ■

г V;

Поело вычисления с4Гхх , бГхх , ®Гл< тг,г Д®1 каа~

дого решила холостого хода . определенно количественных значен«!! коэффициента масса газа, на режимах холостого хода осуществлялось из выражения:

к - гхх

3Г* X ы. Г Х.Х

В отой йо главе излагается разработка адекватной полиномиальной модели процесса изменения-часового расхода СНГ при работе двигателя 3пй-:130 на холостом ходу от чаменошм. основных воз-дзйствуга;1х факторов с использованием метода математического планирования эксперимента. :

Факторами,-апродолящгали часовой расход СНГ па режимах холостого хода, являются, прежде всего, температура яидкости охлаждающей системы и частота вращения колончатого вала:

брхх ~,/СТж» П*х) .

'Данная зависимость описывается уравненном регрессии второго

порядка: я ^ + лахг + Я1,х,ач-лаах£ +в)гХ,Хд

Планирование, проведение п обработка результатов экспершен-

II

та ¡злели целью получение количественной и качественной зависимости, раскрывающей процесс влияния изменения указанных факторов на бг»х при работе двигателя 3ил-130, переоборудованного ш СНГ, х> в.нбрашшх диапазонах: д .

т*

•Л^ =600... 2200 мин'

.-I

~323.. .363 К;

Интервали варьирования и уровень факторов в.процессе исследования изменений Бгхх в зависимости от иаюнений и при .. работе двигателя 3пл-130 на роымах холостого хода.приведены б' табл. I.

При составлении матрицы планирования ¡эксперимента и дальнейшие вычислений часового расхода СНГ,.зависящих от воздействующих факторов, учитывалась их кодированные значения: V ^г 4>н~~ 343 . Пхх-4400

Л1 ~ ~ ™ »

20

Х2=Пхх

¿300

... ■'■ ;Таблица I

Интервал варьирования и уровень Факторов Факторы■

'Тж > к"- .'"

Кодированное обозначение факторов Xi • Хс

Интервал варьирования 20 • 600

Нулевой уровень X =0 343 1400

Нижний уровень X =-.-1 323 ■ 600

Верхний уровень X =•;-! 363 • • 2200.;,.

После составивши матрицы планирования_ дву&фанторного трох-уровнового эксперимента' и определения коэффициентов уравнения

■"гхх

регрессии была получена полиномиальная" модель изменения. G г

при работе дзигатвля. SnJI-i3O41a.pera11.1ax холостого хода при намокании кодированных значоний 73« и Пхх- : ' "

6ГАХ = 2,86 - о,з+1,83о,43х|12x^2.

Результаты предварительной «'окончательной проверок показали, что полученная полиномиальная модэдь с веррятностыо, .равной'-0,95, является адекватной.исследованному процессу изменения' бгл* от изменоний к ПХх при работе двигателя 3ил-130 на .регашах ' холостого хода.

В третьей главе представлены программы и. методики исследовав, ний, описание экспериментальной установки и'метрологического оба-'

СП0Ч01ИЯ исследований, а также приведены точность измерений и оценка их ошибок..

Содержание программ, последовательность их выполнения соответствуют поставленным выше задачам исследований.

Измереннз расхода воздуха через двигатель при выполнении экспериментальных исследоваш!й осуществлялось турбинным расходомером -Турбоквант" соответствующей размерности и соответствующего электронного сигнализирующего прибора..

Измерение расхода газа при работе двигателя, на режимах холостого хода осуществлялось посредством использования турбинного расходомера ТДР-12-2-3, электронно-счетного частотомера Ф5137 и тарпровочной зависимости 6г~f >

Определенно содержания СО п отработавших газах двигателя осуществлялось газоанализаторами 1215А-01 и "Инфралпт 1100", а СН - газоанализатором ГЛ 1121. ■

Измерение частоты вращения колзнчатого вала двигателя производилось тахоматром цифровым 111-1, который обеспечивал индикацию измерений го всем диапазоне режимов холостого хода с вн-дачей_ инсТюрмацпи па регистрирующее устройство.

Измерение ¡['регистрация, па диаграммной ленто температуры отработавших газов двигателя при работе на режимах холостого хода осуществлялись потенциометром ЗШ-СШ, соединенным с хро-мель-алшелегой Термопарой Т-9Д, ХЛ, установленной в выпускном трубопроводе.двигателя. •

Измерение. и запись на диаграммной ленто температур газа и гидкостп. на входа и выходе из испарителя., а тпк;:;е во второй ступонл редуктора осуществлялись пото!ш;иомотром КСП—1,0,5 Гр.Ж с диапазоном измерений 0. ..100 °С, соединенным с хромель-копеЛевыми термопарами, установленными на входо и на выходе из испори-толя теплоносителя и газа.

Р чострртой главе излоконы результаты экспериментальных ис следований влияния обесночония экономического предела обогащения гаэовоздушиоН смеси на холостом ходу на нестабильность частоты вращения колончатого вала, минимально устойчивую частоту ■ вращения-коленчатого вала и нестабильность минимальных и малых расходов ан?,^ а.такие влпянио на экономичность двигатоля. на режимах холостого хода корректирования состава газовоздушной смеси по экопсмиче'сксму пределу ее обогащения.

Установлено,; что при использовании разработанного дозирукь

13

г.'.зго устройства место серийного догирующо-экономанзерного ус- ■ тройства при работе на холосто:.! .ходу в диапазоне 600. .1200 .

снигдется нестабильность частоты вращения коленчатого Бала в 1,9 раза, ччо позволяет снизить величину минимально устойчивой частоты,вращения коленчатого вала двигателя 3ил-130, переоборудованного на OlITj с 600 до 450 мин"*, т.о. на 20,0 %, а такте снижается нестабильность минимальных и малых расходов газа в 2,0. ..2,3 раза, что приводит к значительному еннкешш расхода СНГ м выбросов СО и СИ с отработавшими газами па холостом ходу. ,

Экспериментальный исследования позволили установить, что корректирование постава газовоздушюй смеси но экономическому пределу ее обогащения, обеспечиваемое при применении разработанного дозирующего устройства, обеспечивает возможность смещения обогащения газовоздушой смеси па 0,06...0,08 единицы о(сх* в сторону уменьшения .ее обогащения, при сохранении устойчивой работы двигателя, за счет более высокой стабильности подачи газа на. этих рсг.з!мах и более равномерного распределения газовоздушюй смеси по цилиндрам.

Во геем диапазоне работы двигателя по характеристике холостого хода с применением разработанного дозирующего устройства, ' обеспечивающего экономические предел; обогащения газовоздушой смеси,-достигается, снижение расхода СНГ ш 0,0. ..0,0 /¿(рис. 2).

В пятой главе полонены результаты экспериментальных пссле-

Рис. :2. . .' ilSMOHOimo Бгхк

и°/и

г,о

.6,0 5,0

4,0

3,0

2,0 Т. О

О

> 1

Г1 Г s

4 -А -- i/'

¿ж is,

J к N

< У Grxt

--

¿г 1,0.

0,0

0,6

,00 I otrxx

Я:4

IW.pT.CT 450

400

350

л fx oCf

зависимости от" частоты вращения коленчатого вала двигателя 2DI-I30 па холостом ходу. Т» =363 К Ток.в. с 291 Ко-при сэришюм дози-ру що ■-эконома из орноы -у с тр ой-стве; л - при разработанном дозирующем устройстве

ШГ I5UD л*х,м:ш'

14'

допаши! пзмenanim. расхода СНГ на рехкмах холостого хода от воздействия различной температуры кидкости-охлаздающзй системы, а такко влияния кЬмплексного использования разработанного дозпру-юцого устройства и наивыгоднейшей температуры жидкости охлаждающей систем» па: повышение экономичности двигателя 3я1-130 на режимах холостого хода.

•Установлено, что снижение часового расхода СНГ на режимах холостого хода монет бить сбоспечено лишь при поддерг/лики тем-пораоурц '.глцкостн охлавдающой системы, равной 363 К. Обоспсче-ние это!! температуры при использовании серийного дозирующо-экоиомайзерного устройства по сравнению с температурой кидкос-ти,равной 333 К (часто имеющей место на ретзимах холостого хода, особенно'; при низких'температурах округл щего воздуха) при изменении частом вращения коленчатого вала в диапазоне 2600... 600 мшГ^ приводят к енпионию часового расхода СГЕГ на Ю-,7... .16,2 %• Это происходит, во-первых, вследствие уконьшош:я теплоотдачи от газов в стеши цилпндроз из-за укепьаепия перепада температур Мозду газами и стенками цилиндров, во-вторых, з результате уменьшения продуктов неполного сгорания газовоздуы-пой смеси с отработавшими газами, в-третьих, вследствие снижения мощности механических потерь, происходящих при повышении температур охлфдащей кидкости и масла в двигателе. Кроме того; обеспеченна наивыгоднейшей температуры кидкости охлаждающей системы на ¡входо в испаритель, разной 47^=363 К, при работе на реяшах-холостого хода, особенно при низких температурах окружающого воздуха, исключает возможность образования, парозенд-костной смеси на выходе из зторой ступени редуктора, а следовательно, не допускает чрезмерного обогащения газовоздуиной см°-си и тем самыгл содействует, повышешга экономичности двигателя на этих ре>лшах.

Результата экспериментальных исследований позволили установить, что при позыпешга температуры нидкостп-охлаздэвщой сис-. гомы с 333 до 353 К при работа двигателя. 3ил-130 на холостом ¡соду з диапазоне изменения частоты вращения колончатого вала с. 600 до 2600 мин"* происходит певпхениэ коэ^пци-зкта избытка воздуха на 0,03^,. 0,1 пдщшцн, что свидетельствует о заметном снижения расхода СНГ. , ••

В связи-с .совместимостью воздействпЛ'ка уменьшение- расхода СНГ пои работе двигателя на '.-¡спгглх холостого хода обеспече-

15

;.ля экономически;: пределов обогащения газовоздушной сиосп разработанным дпафрзгмешшм дозирующим устройством с корректором дозирования расхода газа и поддержания температуры жидкости, рапной 363 К, бвдо вскрыто, что их.комплексное применение умонь-шает расход СНГ на 6,0...3,0 % по сравнению с расходом газа при использовании серийного дезиругаще-экономайзерного устройства и обеспечении =363 К. При этом происходит повышо-.шо коэсЮшцн-ента избытка в.оздуха па 0,13...0,18 одинпць1, чт.о свидетельствует о значительном уменшошш обогащения газовоздушной смеси на режимам холостого хода по сравнению с-использованием серийного дозирущо-экономайзорного устройства и воздействия % =333 к..

На основании анализа конструкции н результатов' экспериментальных исследований серийного испарителя. СНГ были вскриты йак-торы, проявление которых в совокупности обуславливает ыгограль-ное отрицательное влияние на процесс испарения СНГ в пом, особенно на рскимах холостого хода, а татю затраты, связанные с- его

техническим обслуживанием и • изготовлением. Эти уактори явились обоснованием необходимости разработки более совершенной конструкции испарителя, дпл. бензиновых даигатслей, перооборудуо-мнх га СНГ в условиях автотранспортных предприятий, потребные значения параметров которого били вычислены на 31«.

Результаты выполненных экспериментальных исследований разработанного испарителя СНГ и продолкащонсл. эксплуатации большой партии ого (болое 6000 шт) на автомобилях, пореоборудованных в условиях автотранспортных предприятий на СНГ, показывают его высокую тепловую эффективность и эксплуатационную. надегогость(рис.З). IV.,

°С н 10С|

■90

Тт,°С 80

60

40

5.0 О

52,

600

Гот

Тг, ОС

70

60 50

40

Рис. 3 . Изменадше темпере тур--: и температурных перопс дов в разработанном испарителе СНГ при. работе двигателя £ШГ-130'на • режимах хс лостого хода Ток.в=291 К

МО О .¿20 0 Лх/^утИ

Осуществленное вводоние в конструкцию разработанного испарителя СНГ электронагревательных элементов позволяет, ислотить отрицателыше последствия, имеющие место при .пуско и послспус-ковом прогрева холодного двигателя, а такне при работе его на холостом ходу в ¡условиях низких температур округающого воздуха, когда основной теплоноситель (.жидкость охлавдагщей системы) тлеет ini3JtyK> температуру, посредством использования для испарения СНГ в-пепаритела на этих рег-имах теплоты аккумуляторной батареи ила из внокнеЛ сети.

В шестой главе диссертации представлеэд результаты экспериментальных исследований елшпшя температуры гддкости охлазда-вщой системы и экономического предала обогащения газовоздуаяой смесп на внбросы СО и СП о отработавшими газами двигателя 2пЛ-130, переоборудованного па CIIT,при работе на рекшах холостого хода. ■ ■

Примепзнпо разработанного дозирукхцого устройства вместо серийного дозируще-экопомайзерного устройства при работо двигателя 3нл-130 в диапазоне изменения рошмов холостого хода 600...2300 млп-^ обоспочпваот снижошга выбросов СО с отработавшими газами в 1,8...4,0 раза п внбросы СИ - болоо чем в два раза (рис. Л).

Обсспочошо наивыгодпошюй температуры жидкости охлаздап-щой системы при работе двигателя 3ил-130 в указанием диапазоно изменения решшов холостого хода с использованием серийного до-зирующо-экономайсорного устройства стихает выбросы СО с отработавшими газами в 1,9. ..1,75 раза и выбросы СН - л 1,1...1,2 раза по сравнению с выбросами этих токсичных веществ при температуре хшдкости охраждающой 'системы, равной 333 К.

При примзношш разработанного дозирующего устройства и томпоратуро яшдкостп охлаядающей системы,равной 363 К^при работе двигателя 3лл-130 в этом ;г.е диапазоно изменения ро'лшов холостого хода досртаотся сшшлш;э выбросов СО' с отработавший газами в 2,1...3,5 раза и выбросов СН - в 1,27 раза по сровпе-• нив с выбросами этих токсичных веществ при температуро жидкости охлаждающей системы, равной 333 К.

■ В связи с совместимость» влияния обеспечения наивыгоднейшей температуры кидкости охлаадающей системы и/применения раз- , работанного дозирующего устройства^ положительном воздействии • на выбросы СО и СН о отработавшими газами га роотмах холостого хода экспериментально определены их количественные Значения при

17

комплексном использовании их, показавши, что при работе двигателя. 3ил-130 в диапазона изменения. режимов холостого хода 60и.. 2600 мин"* снимаются выбросы СО с отработавшиг.ш газами в 3,2 раза и выбросы СН-з 2,5 раза по сравнению с величинами выбросов

СИ,

млн"' 4000

зооо £000 -1с00

с н( •

4

с

со.

%

0.6 ОА о,г

Рис. 4. Изменение выбросов СО и СИ с отработавшими газами в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя ЗиЛ-130 на холостом хода

1-е серийным дозируюце-экономайзерным устройством;

2-е разработанным дози-рущим устройство;,!

боо 4ссэ <ао; цао ¿воо

п,

мин"

Рис. 5. Изменение выбросов СО и СН с отработавшими газами в зависимости от состава газовоз-„ушной смеси при работе двигателя 3;!Л-130 на режимах холостого хода:

о—о - с серийным дози-руще-экономай-зерным устройством;

а—л - с разработанным дозируюцим устройством

X) л СП при тег.шоратуро жидкости 333 К и применении серийного цозирующо-экономайзоркого устройства.

Разработанная с использованном результатов экспериментальна исследований номограмма позволила определить функциональные зависимости выбросов СО и СИ от 0(.гхг (рис. 5).

ОСНОВНЫЕ РЕЗ/ЛЬТАЩ И ВЫВОДЫ

1. Одним из резервов улучшения экономических и экологических показателей двигателя 3ил-130 на режимах холостого хода,

1ри работе на СНГ является комплексное обеспечение корректированы состава гаьовоздушной смеси по экономическому пределу ее збогащения и наивнгоднойшей температуры жидкости охлаядающей системы.

2. Осуществлено определение экономических пределов обогаще-шя газовоздукдюй смеси на реке,их холостого хода, позволяющих.: уменьшить нестабильность частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу в 1,7...2,0 раза и минимально устойчивую частоту зращенлл коленчатого вала двигателя на холостом ходу на 25 %,

з также нестабильность минимальных и малых расходов топлива п-за на холостом ходу более чем в два раза в результате чего -снизить расход СНГ на 6,и...8,0 %.

3. На основа анализа выражений составов газовоздушной слези, используемых на режимах холостого хода при различных спсте-,'ах дозирования газа, получен параметр, позволяющий оценить сте-юнь соответствия газоснабжения. двигателя требованиям рехчмоз солостого хода в обеспечении шниаалвдого расхода газа - коэ£.йа-ддент массы газа в газевоздушэй смеси.

4. На основе использования, «отода математического планирования эксперимента получена полиномиальная модель для определе-П1Я изменения часового расхода СНГ двигателя 2иЛ-130 в зависимости от изменений температуры еслдкостп охлаждающей системы и 1астоты вращения коленчатого вала на ро;.::::.:ах холостого хода.

5. 11а основан::;; результатов вычислений потребных значений гараметров испарителя СНГ, виколнинпа:: на с использованием алгоритмического языка £ортран-1У, осуществлены разработка, изготовление и исследование кснструпенаркхзля. в котором пря 'пзкпх температурах окружающего воз, .ха для испарения СНГ ас-галъзуется теплота элоялротоского тока акку.лу.-¡яторной батареи

19

ели из внешней сети в процессе пуска и послэпускового прогрева холодного двигателя на СНГ.

6. Применение разработанного газового дозирующего устройст ва вместо серийного дозируще-экономайзерного устройства при ра боте двигателя БиЛ-130 на СНГ в диапазоне изменения режимов холостого хода биО... 2600 мшГ* сникает выбросы СО с отработавшими газами в 1,8...4,и раза и выбросы ОН - более чем в два раза при температура шздкости охлаздащей системы, равной 363 К.

7. Разработанная с использованием результатов экспериментальных исследований номограмма позволила определить функциональные зависимости С&=/(<*гух) на режимах холостого хода лри работа двигателя йиЛ-130 с дозированием расхода газа серийным дозирующе-экономайзерным и разработанным газовым дозирующим устройствами.

8. Разработанные конструкции, газового дозирущего устройства к испарителя в настоящее время эксплуатируются на автомобилях, работающих на СНГ во многих районах Российской Федерации, Казахстана, Таджикистана, Киргизстана.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Газобаллонное оборудование автомобилей. И.: "Недра", 1991.- 144 с (личная доля соискателя - разработка конструкций, методики испытаний, вывод формул).

2. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Газовое дозирующее устройство. Журнал "Автомобильный транспорт" й 4, 1991.-С. 40...42 (личная доля соискателя - создание конструкции и проведение испытаний).

3. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Испарители ежи-кенного газа. Куриал "Автомобильный транспорт" Г# 12, 19а9.-

С. 36-37 (личная доля соискателя - вычисление значений параметров испарителя). ,

4. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Испаритель для двигателей грузовых газобаллошшх автомобилей. ¡Л.: ЦБНТИ, ин&. сб. "Строительство в районах Урала и Западной Сибири" выпуск.12,

"20

5. Еаврплсв А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.II. Пуск и после-исковой прогрев холодных двигателей на сниженном нефтяном газе. )мск, ЦШ, J& 10-92.- 4 о (личная доля соискателя - проведение ¡спитааий).

6. А.о. Я 1268778 СССР. Система питания двигателя внутрен-юго огорания. Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н., Строганов В.И. Заявл. [2.03.85 Ü 3374386. Оцубл. 0?.11.86. .Вал. 16 41. Кл. СЕМ 21/02.

7. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Снижение расхода газа при работа двигателя на холостом ходу. Омск, ЩПИ, J5 7031.- 4 с (личная доля соискателя - разработка конструкции).

8. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Снижение токсичности газобаллонных автомобилей. Омск, ЦНТИ, JS 68-91.- 4 о (личная доля соискателя - проведение эксплуатационных испытаний).

9. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Испаритель для автомобилей, переведенных на сжиженный газ. Журнал "Жилищное коммунальное хозяйство" ü II, 1989,- С. 23-24 (личная доля соискателя - разработка конструкции п. проведение испытания).

■ 10. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Уотройотво для электронагревателей испарителя' скиавнного нефтяного газа. Омск, ЩШ1, й 268-90.- 3 о (личная доля соискателя - разработка электрических схем).

11. A.c. Je 1390422 СССР. Система холостого хода карбюратора-смесителя двигателя внутреннего сгорания. Певнев-Н.Г., Бухаров Л.Н., Строганов В.И.» Мельников И.И. Заявл. 15.09.86, Л 4I454I4. Опубл. 23.04.88. Вт. Л 15 «л. FСЕЧ 2I/C2.

12. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Улучшение показателей двигателя 3ил-130 на режимах, холостого хода при работе на СНГ. Омск, ДНИ, В 48-92,- 4 с (личная доля соискателя - выполнение исследований).

13. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Комбинированный испаритель газа. Журнал "Автомобильный транспорт" ß 10, 1991.- С. 36...37 (личная доля соискателя - разработка методика а проведение испытаний).

14. Гаврилов А.К., Певнев Н.Г., Бухаров Л.Н. Резервы улучшения показателей двигателя IBA. Еурнал "Автомобильный транспорт" Ä 10, 1992.- о. 24 (личная доля соискателя - разработка конструкции и исследования эффективности ее применения).