CC BY
17
Анализ конвертации дизельного двигателя с высоким наддувом при работе на природном газе Артамонов М. В.1, Хакимов Р. Т.2
1Артамонов Михаил Валентинович /ЛНатопоу МШай Уа1епИпоу1ск - бакалавр;
2Хакимов Рамиль Тагирович /НаЫтоу Ramil' Tagirovich - кандидат технических наук,
доцент, преподаватель, кафедра автомобилей, тракторов и технического сервиса, Институт технических систем сервиса и энергетики, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин
Аннотация: в работе подробно представлены способы конвертации дизельного двигателя при работе на природным газе, при котором рассматриваются два варианта подачи газа, в первом случае - под избыточным давлением, во втором случае - при атмосферных условиях (эжекционным).
Ключевые слова: природный газ, дизель, система питание, турбонаддув, эффективная мощность, экологические показатели.
При конвертации дизеля на питание природным газом применяются два варианта подачи газа: 1) под избыточным давлением; 2) при атмосферных условиях (эжекционным способом) [1, 12].
В первом случае в качестве регулировочного узла используется газовая форсунка. В ряде случаев используется несколько форсунок, через которые газ подают непосредственно под впускной клапан, так называемая распределенная подача газа (в этом случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя). Форсунки могут быть собранны в единый узел для центральной подачи, при этом узел может быть установлен как перед компрессором ТКР, так и после промежуточного охладителя [2, 315].
Рассмотрим преимущества и недостатки вышеперечисленных вариантов подачи газа. При распределенной системе подача газа осуществляется через импульсные клапаны, длительность открытия которых определяет величину подаваемой порции топлива. Для обеспечения фазированной (распределенной) подачи газа за период после закрытия выпускных клапанов и до закрытия впускных клапанов необходимо обеспечить высокое быстродействие клапанов. Так, в случае длительности периода подачи газа 180° угла поворота коленчатого вала, длительность подачи при п = 2200 мин-1 составляет 13,6 мс. Для обеспечения точности регулирования подачи газа быстродействие клапанов должно быть не меньше 0,45 мс. Быстродействие же известных конструкций составляет 2...2,5 мс. Нередко время-сечение клапанов при приемлемом быстродействии недостаточно для обеспечения требуемой додачи газа при высоких частотах вращения [3, 221]. Увеличение давления газа перед клапанами для обеспечения требуемой подачи газа неприемлемо, так как в этом случае снижается запас хода автомобиля.
К преимуществам распределенной фазированной подачи газа по цилиндрам можно отнести полное исключение возможности попадания газа в выпускную систему при наличии продувки камеры сгорания, а также несколько лучшие динамические свойства двигателя. Лучшими могут быть также выбросы при высоком быстродействии системы, обеспечивающем возможность оптимизации, состава смеси на переходных и неустановившихся режимах. Подача газа непосредственно на впускной клапан в виде струи может вызвать повышенную неоднородность смеси в цилиндрах, особенно при недостаточно интенсивной турбулентности заряда.
Центральная подача газа под избыточным давлением через несколько попеременно работающих клапанов различного сечения или через клапан с регулируемым сечением при отсутствии продувки представляется, на сегодняшний день, разумным по техническим возможностям и стоимости решением: при эжекционной подаче газа система питания имеет газовоздушный смеситель, в котором установлен диффузор. Преимуществом системы является ее простота и малая стоимость [4, 128].
Как уже было отмечено, для сохранения мощности дизеля при конвертации его в газовый двигатель необходимо уменьшить коэффициент избытка воздуха. При внешнем смесеобразовании и эжекционной подаче газа это связано с уменьшением наполнения цилиндров воздухом и повышением сопротивления впускной системы. Как известно, уменьшение коэффициента избытка воздуха приводит к росту содержания МОх в отработавших газах, для ее снижения необходимо провести ряд регулировочных мероприятий или же установки каталитических нейтрализаторов [5, 224].
Рассматриваемое направление конвертации дизелей на питание природным газом обеспечивает мощность газовой модификации, как правило, превышающую мощность базового дизеля. Однако может потребоваться изменение конструкции ряда базовых деталей с целью избежать снижения надежности двигателя из-за повышения тепловой напряженности деталей. Для повышения регулировочных характеристик газового ДВС необходимо использовать электронное управление двигателем в целях выполнения госпрограммы импортозамещения желательно отечественного производства фирмы «АБИТ», г. С-Петрбург [6, 209].
При использовании наддува, в отличие от дизеля, где применяется качественное регулирование и коэффициент избытка воздуха меняется в широких пределах, в газовом двигателе состав смеси задан жестко и поэтому необходимы дополнительные меры для обеспечения желанной характеристики протекания момента. То есть необходим регулируемый наддув. В этом случае, особенно при применении промежуточного охлаждения воздуха, более благоприятной может оказаться тепловая напряженность деталей. При правильном выборе степени сжатия можно также избежать детонации. Окислительные нейтрализаторы, которые необходимы, чтобы уменьшить выбросы СО и СН в отработавших газах, менее дороги и более надежны, чем 3-х компонентные нейтрализаторы, применяемые в «стехиометрическом двигателе». Да и электронные системы, которые необходимы для поддержания в определенных пределах коэффициента избытка воздуха, могут быть проще и дешевле, прежде всего, потому, что требования к точности поддержания состава смеси менее жесткие [7, 138].
Кроме того, изменяя параметры агрегатов регулируемого наддува, можно в определенных пределах управлять процессами в камере сгорания, такими как давление, скорость распространения фронта пламени, выгорание топлива и тепловыделение. А также характеристикой крутящего момента двигателя, приспосабливая ее к конкретным условиям эксплуатации [8, 608].
Литература
1. Неговора А. В., Низамутдинов А. И., Хакимов Р. Т. Специализированное устройство для исследования закона подачи топлива в системах питания дизелей. Технико-технологические проблемы сервиса. 2014. № 3 (29). С. 11-13.
2. Хакимов Р. Т. Особенности применения пъезоэлектронной форсунки в поршневом газовом двигателе с наддувом. В сборнике: Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК. Уфа.: 2013. С. 314-318.
3. Хакимов Р. Т. Экологическое состояние транспорта в России. В сборнике: Транспорт России проблемы и перспективы - 2010. Всероссийская научно-практическая конференция: Труды конференции. 2010. С. 221-222.
115
4. Фучкин С. В., Алексеевский Д. А., Соколов М. Г., Хакимов Р. Т. Экономические, экологические и прочностные характеристики ДВС при работе на природном газе. В сборнике: Экологическая безопасность автотранспортного комплекса: передовой опыт России и стран Европейского Союза. Труды III Международной научно-практической конференции. 2005. С. 127-131.
5. Хакимов Р. Т. Улучшение экологических параметров газового двигателя с наддувом путем использования электромагнитных дозаторов газа. В сборнике: Инновационные технологии в сервисе. Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции. Под ред. А. Е. Карлика. Санкт-Петербург, 2015. С. 224-225.
6. Lazarev Yu. G., Chakir M.F., Sukhareva E. N., Ibraeva Yu. A. Effectiveness of soil reinforcement based on complex ash-cement bonder. Applied Mechanics and Materials. 2015. Т. 725-726. С. 208-213.
7. Неговора А. В. Улучшение экологических характеристик тракторного дизеля. В сборнике: Проблемы энергообеспечения предприятий АПК и сельских территорий сборник научных трудов. Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2008. С. 137-141.
8. Хакимов Р. Т. Экспериментальные исследования процесса тепловыделения рабочего цикла газового двигателя с применением пьезоэлектрической форсунки. В сборнике: Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. СПбГАУ.: 2015. С. 605-610.
Оптимизация прибыли станции технического обслуживания
автомобиля путём разработки нечеткой экспертной системы
1 2 Лобанева Е. И. , Пучков А. Ю.
1Лобанева Екатерина Ивановна /Lobaneva Ekaterina Ivanovna - студент, профиль подготовки: Прикладная информатика в экономике; 2Пучков Андрей Юрьевич /Puchkov Andrej Jur'evich - кандидат технических наук, доцент, кафедра менеджмента и информационных технологий в экономике, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт МЭИ (филиал), г. Смоленск
Аннотация: разработана нечёткая экспертная система станции технического обслуживания, которая позволяет оптимизировать прибыль, тем самым повысить экономическую эффективность организации.
Ключевые слова: система, интеллектуальная информационная система, нечёткая логика, экспертная система.
Интеллектуальная информационная система является эффективным инструментом, позволяющим решать оптимизационные задачи в различных предметных областях. Одной из таких областей является проблема оптимизации прибыли. Эта задача является одной из составляющих эффективного менеджмента организации, и её решение позволяет повысить конкурентоспособность организации. Одним из подходов к решению этой задачи является применение аппарата нечеткой экспертной системы.
