Экономические и экологические характеристики дизельного двигателя в зависимости от угла опережения впрыска топлива

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

0,825 и 0,908. Сравнительно большие значения полученных коэффициентов корреляции подтверждают наличие тесной связи между экономическими и экологическими показателями работы ди-}еля и качеством процесса топливоподачи, характеризуемым величиной 8А.
Предложенная методика оценки качества процессов впрыскивания и распыливания топлива в транспортном дизеле по результатам безмоторных испытаний позволяет определить конструктивные соотношения топливоподающей аппаратуры без проведения моторных испытаний. Это создаст предпосылки для совершенствования качества рабочего процесса дизеля в широком диапазоне го рабочих режимов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Марков В. А., Баширов Р. М., Габитов И. И. Токсичность отработавших газов дизелей. — М.: Изд-во МГТУ им.
Н. Э. Баумана. 2002.- 376 с.
2. Топливные системы и экономичность дизелей / И. В. Астахов, Л. И. Голубков, В. //. Трусов ?1 Др. — М.: Машиностроение, 1990. — 288 с.
3. Файнлеиб Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. — Л.: Машиностроение. 1990. — 352 с.
4. Крамер Г. Математические методы статистики. — М.: Мир, 1975. — 648 с.
УДК 656. 13:502. 5
Г. Н. Злотин, А. Д. Грига, С. А. Грига
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА
Волгоградский государственный технический университет
Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ, (г. Волжский)
С помощью оптимизированного закона управления топливной подачи дизеля можно найти ¦¦¦омпромиссное решение об обеспечении приемлемых экономических и экологических характеристик двигателя. Для решения задачи оптимизации'- необходима обобщённая зависимость выбросов оксидов азота от угла опережения впрыска топлива. Предлагается алгоритм построения сообщенной зависимости.
Термогазодинамические процессы в двигателях внутреннего сгорания предопределяют степень воздействия транспорта на окружающую среду. Отмечается, что в отработанных газах присутствуют продукты неполного сгорания и токсичные вещества (всего более 280 наименований), 1].
Эксплуатируемый в России транспорт уже в 2000 г. сжигал около 110−1 15 млн. т топлива и 1 2−15 млн. т смазочного масла. В атмосферу выбрасывалось около 30 млн. т вредных веществ: 15 млн. т окиси углерода- 12 млн. т окислов азота- 2 млн. т углеводородов и 1 млн. т сажи.
Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет на медико-демографические показатели регионов и городов. В результате атмосферно-гидросферного закисления из-за повышения кон-дентрации ионов водорода, что обусловлено выбросами в атмосферу оксидов азота и серы, происходит интенсивное разрушение экосистемы. Широкое распространение транспортных средств во всех странах способствует отравлению биологических ресурсов, нарушению газового и энергетического равновесия в атмосфере.
По этой причине экологические характеристики двигателей транспортных средств привлекают большое внимание специалистов. Этому способствует также явная тенденция ужесточения норм -оксичности по годам, что наглядно отражено на рис. 1.
Здесь представлены нормы выбросов, для примера, оксидов азота в отработанных газах дизелей по стандартам Евро 1 (год введения 1993), II (1996 г), III (2000 г), Евро IV и V, которые планируется вводить в 2005 и в 2008 гг, соответственно.
С _________-____
Ы°х ' кВт ¦ ч
6
1 -¦-… «|…-…-…Г '-
О----------------'-------------1---¦---------1-------------:
1990 1995 2000 2005 Год
Рис. 1. Нормы выбросов оксидов азота
Оксиды азота (ОА) — это сильные загрязняющие вещества, наиболее опасные как для человека, так и для окружающей среды. К оксидам азота МО* относят соединения: Ы20, N0, Ы203, N02, М204, Ы205. Ж) х преобладает в выхлопных газах бензиновых двигателей и в дизелях [1]. Дизельный двигатель, как более экономичный, находит все большее распространение на автомобильном транспорте. Особо опасные в экологическом отношении режимы работы дизелей — это частичные нагрузки и пониженные частоты вращения вала. Наибольшей токсичностью отличаются форсированные дизели с неразделенными камерами сгорания.
Дизельные двигатели достигли высокого уровня совершенства. Огромные усилия ученых теоретиков, исследователей и конструкторов позволили в последние годы достичь внушительных результатов по снижению удельного расхода топлива. Достигнутые результаты, касающейся важнейшей характеристики двигателя — его экономичности, отражены на рис. 2.
г
----
кВт • ч 225 —
200 -175 -150 ^
1960 1970 1980 1990 2000 Год
Рис. 2. Удельный расход топлива дизельных двигателей
Одновременное улучшение показателей экономичности и экологических характеристик дизе-тей обеспечивать все труднее, необходимы автоматические системы управления работой двигате-1ей. Эти системы должны быть гибкими, хорошо адоптироваться к диапазонам скоростных и нагрузочных режимов, [2]- обеспечивать оптимальные коэффициенты избытка воздуха для каждого режима работы двигателя, фазы газораспределения, качественный распыл топлива, нужную величину рециркуляции отработавших газов, подачу воды в камеру сгорания и угол опережения впрыска топлива.
Управление цикловой подачей топлива и моментом начала впрыскивания топлива — эго наиболее эффективное средство воздействия на рабочий процесс дизеля.
Чем меньше угол опережения впрыска топлива, тем меньше период задержки воспламенения и максимальная температура сгорания топлива, тем дальше по линии расширения смещается процесс сгорания и тем меньше образуется оксидов азота. Но при этом возникает опасность увеличение выбросов продуктов неполного сгорания топлива: С (сажа), СО, СН особенно на режимах больших нагрузок.
На рис. 3 представлены характерные зависимости СН, СО, N0* от угла опережения впрыска топлива в, [2].
10 12 14 16 18 20 в, град
Рис. 3. Выбросы вредных веществ в зависимости от угла опережения впрыска топлива
Так как экономические и экологические характеристики дизелей находятся в сложной и противоречивой зависимости, то задача оптимизации закона управления топливоподачей решается на компромиссной основе.
Для решения поставленной задачи, прежде всего, необходима обобщенная зависимость выбросов оксидов азота от угла опережения впрыска топлива, чему и посвящена данная статья.
Оптимальное значение угла опережения впрыска топлива зависит от способа смесеобразования, режима работы дизеля, конструкции камеры сгорания, условий впуска воздушного заряда и выпуска отработанных газов, закона подачи топлива. С ростом частоты вращения коленчатого вала значение угла опережения впрыска топлива, соответствующее минимальному удельному расходу топлива увеличивается. Анализ скоростных характеристик дизелей позволяет заключить, что у существующих двигателей темп роста такой, что на каждые 100 об/мин 0 увеличивается на 0,40−0,87°.
Для оптимизации закона управления топливоподачей необходима зависимость концентрации оксидов азота СыохОТ в для каждого вновь проектируемого двигателя. Такую зависимость можно получить, обобщая имеющиеся опытные данные в безразмерных координатах:
_____ С,
С
'- N0,.

С
* А6?'- от У = •
Д0»
Результаты обобщения приведены на рис. 4. Здесь верхняя линия получена по данным работы [3] для дизеля ЧН 12/14. Результаты исследования опубликованы в 1973 г.
Нижняя характеристика из рис. 4 получена по результатам исследования [2], дизель Д-245, публикация 1999 г. Видно, что дизели 70-х годов имели более высокий уровень выбросов по оксидам азота во всем диапазоне изменения угла опережения впрыска топлива, чем двигатели более поздних разработок.
Рис. 4. Относительная концентрация оксидов азота от относительного угла опережения впрыска топлива
Нижняя кривая на рис. 4. отвечает уравнению:
СШг = 0,265 • в + 0,463 • в + 0,281 Практическая польза выполненного обобщения заключается в том, что для получения характеристики Снох с"т б вновь проектируемых двигателей можно оценить уровень СШх гаах, например, с учетом данных на рис. 1. Затем, с учетом накопленного опыта и имеющихся характеристик дизелей, следует оценить Ад тах и пересчетом получить характеристику в абсолютных параметрах из относительных, представленных на рис. 4.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Промышленно-транспортная экология. — М.: Высшая школа, 2001. -С. 296.
2. Марков В. А., Сиротин Е. А. Чтобы тракторный дизель стал автомобильным // Автомобильная промышленность. — 1999, — № 6 — С. 9−11.
3. Звонов В. А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1981. -С. 160.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой