Автореферат (1024782), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Оценка эффективностиработы тепловоза ЧМЭЗ № 4747 с системой ЭСУВТ.01 различными методами за период с 01.10.2012 по 01.09.2013 г.г. такова: по методике ОАО«РЖД» экономия дизельного топлива составила 11,49%, по данным системы ЦОММ - 8,24%, по данным АПК «БОРТ» - 10,31%.В целом, проведенные испытания тепловоза ЧМЭЗ № 4747 с системойЭСУВТ.01 подтвердили работоспособность этой системы и эффективностьее использования в отечественных тепловозных дизелях.В седьмой главе представлена методика оценки эффективности использования системы электронного управления топливоподачей с определениемэксплуатационного расхода топлива, базирующейся на определении эксплуатационных затрат при распределении режимов работы, характерномдля дизелей маневровых тепловозов. Расчет эффективности использованияэлектронной САРЧ проведен применительно к тепловозному дизельгенератору 1-ПДГ4 с дизелем 6 ЧН 31,8/33.
Разработанная методика основана на подсчете избыточной работы цикла (циклом считается период работы всех цилиндров дизеля), вызванной неравномерностью частоты вращения вала дизеля, и дополнительного расхода топлива, обусловленного избыточной работой цикла. Рассмотрены следующие режимы работы: минимальный скоростной режим с частотой вращения п=300 мин'1, частичныйскоростной режим с п=400 мин'1 и номинальный скоростной режим с и=750мин'1. Для режима с п=300 мин'1 дизеля с гидромеханическим регуляторомотносительная неравномерность частоты вращения дизеля равна 5И=0,0333(нестабильность частоты вращения Ап=\ 0 мин'1), а с электронным регулятором - 5„=0,0167 (Ап=5 мин'1).
Для режима работы с п=400 мин'1 дизеля сгидромеханическим регулятором - 5И=0,02 (Ал=8 мин'1), а с ЭРЧВ 5„=0,0075 (Ап=3 мин'1). Для режима работы с п=750 мин'1 дизеля с гидромеханическим регулятором - 5„=0,0067 (Ал=5 мин'1), а с электронным регулятором - 5„=0,0027 (Ап=2 мин'1). На основе анализа реальных распределенийрежимов работы дизелей маневровых тепловозов принято, что продолжительность работы дизеля на режиме холостого хода при п=300 мин'1 равна60 % или Г=3000 ч/год, на режиме с п=750 мин'1 - 1 % или Т=50 ч/год, а начастичном режиме с п=400 мин'1 - 39% или 7=1950 ч/год.
При принятомраспределении режимов работы дизеля маневрового тепловоза, и установкеЭРЧВ общий годовой экономический эффект составил 84089 руб. на одинтепловоз при цене 1 тонны дизельного топлива - 15000 руб/т (цена 2010 г.).27ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕПроведенные расчетные и экспериментальные исследования показали,что путем создания и совершенствования систем электронного управлениятопливоподачей тепловозных дизелей возможно значительное улучшениеих эксплуатационно-технических показателей - показателей их топливнойэкономичности и токсичности ОГ, статических и динамических характеристик двигателей. Полученные при исследованиях результаты сводятся кследующим основным выводам и рекомендациям:1.
Разработаны системы электронного управления топливоподачей симпульсными электрогидравлическими клапанами, обеспечивающие реализацию требуемых законов подачи топлива и оптимизированных характеристик угла опережения впрыскивания топлива в дизелях транспортногоназначения. В соответствии с принятой схемой изготовлены опытные секции ТНВД с системой управления типа ЭСУВТ.01 с электроуправляемымиклапанами для тепловозного дизеля типа Д50.2.
Основными факторами улучшения показателей топливной экономичности, токсичности ОГ, статических и динамических характеристик дизелятипа Д50 при его оснащении системой управления типа ЭСУВТ.01 с электроуправляемыми клапанами являются повышение статической и динамической точности регулирования частоты вращения, возможность регулирования угла опережения впрыскивания топлива в функции частоты вращенияколенчатого вала и уменьшение минимальной устойчивой частоты вращения холостого хода с п=300 мин'1 до п=220.. .250 мин'1.3.
Для проведения расчетных исследований процесса топливоподачи дизеля типа Д50 со штатной и опытной системами топливоподачи разработанауточненная методика расчета, основанная на использовании ПК ВПРЫСК ипозволяющая оценить особенности этого процесса в дизелях, оснащенныхсистемами электронного управления топливоподачей.4. Проведенные с использованием ПК ВПРЫСК расчетные исследования дизеля типа Д50 со штатной и опытной системами топливоподачи наноминальном режиме при частоте вращения кулачкового вала ТНВДптн=375 мин'1 и цикловой подаче топлива g4=l,54 г показали, что использование системы ЭСУВТ.01 позволяет целенаправленно изменять закон подачи топлива и значительно повысить давление впрыскивания, а, следовательно, и качество распыливания топлива. При замене штатной системы наопытную максимальное давление впрыскивания возросло от 92,5 до 116,4МПа, средний диаметр капель по Заутеру уменьшился с 25,9 до 23,2 мкм,были исключены подвпрыскивания топлива.5.
При моделировании рабочего процесса дизеля типа Д50 с использованием ПК ДИЗЕЛЬ-РК в качестве исследуемого фактора принято изменение закона подачи топлива и характеристики давления впрыскивания припереходе от штатной к опытной системе топливоподачи. Показано, что28установка опытной системы типа ЭСУВТ.01 улучшает показатели распыливания топлива и смесеобразования - продолжительность топливоподачи сократилась с 31,2 до 29,9 град, поворота коленчатого вала, максимальноедавление впрыскивания возросло от 924,8 до 1163,7 бара, средний диаметркапель по Заутеру уменьшился с 25,89 до 23,23 мкм.6.
Результаты расчета рабочего процесса дизеля типа Д50 на номинальном режиме показали, что мощностные показатели дизеля со штатной иопытной системами топливоподачи оказались примерно одинаковыми - егоэффективная мощность Ne была равна соответственно 880,2 и 882,4 кВт.При этом эффективные показатели дизеля с опытной системой топливоподачи, улучшились по сравнению со штатной системой - удельный эффективный расход топлива ge снизился с 205,1 до 203,9 г/(кВт ч), а эффективный КПД дизеля rje возрос с 0,413 до 0,415.7. Полученные расчетные данные подтверждают возможность улучшения показателей дизеля Д50 при установке опытной системы типаЭСУВТ.01 за счет трансформации закона подачи топлива и увеличениядавления впрыскивания. Однако улучшение показателей топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ, обусловленное этими факторами,не очень значительное.
Более значимым фактором является возможностьреализации оптимизированных законов управления УОВТ.8. Разработана методика расчета ограничительной характеристики тепловозного дизель-генератора - внешней скоростной характеристики, базирующаяся определении требуемой цикловой подачи топлива на каждой позиции контроллера в переходном процессе при переводе позиции контроллера с низшей на высшую с обеспечением требуемого качества переходногопроцесса. Эта методика позволяет определить зависимость индикаторноймощности от коэффициента избытка воздуха, индикаторного КПД и цикловой подачи топлива, а также величины цикловой подачи топлива, коэффициента избытка воздуха и индикаторного КПД, при которых индикаторнаямощность достигает максимума.9. Разработана методика оценки динамических свойств системы электронного управления топливоподачей, базирующаяся на построении амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик ЭРЧВ и определениисобственной частоты колебаний частоты вращения дизеля, суммарного фазового сдвига и заброса частоты вращения при сбросе номинальной нагрузки.
Полученные частотные характеристики свидетельствуют о том, что реализация электронного регулирования частоты вращения с коэффициентамиПИД-закона регулирования £i=0,05 В/мин'1, кг=0,001 В с/мин'1 и £з=0,15B / ( c m h h _1) , имеющего больший коэффициент усиления пропорциональнойсоставляющей (£i=0,05 В/мин'1 против Лп=0,03 В/мин'1), позволила улучшить показатели качества регулирования - уменьшить заброс частоты вращения при сбросе номинальной нагрузки до 5d=5,5 % и снизить суммарныйфазовый сдвиг САРЧ до ус= 150 град., т.е.
увеличить ее запас устойчивости.2910. Проведенные испытания дизеля типа Д50 на моторном стенде показали, что применение системы ЭСУВТ.01 позволило снизить удельный эффективный расход топлива на 3,5-17% на позициях контроллера от 0 до 3 ина 0,9% - на четвертой и пятой позициях контроллера при оптимальныхзначениях УОВТ по сравнению с серийной системой. На режимах холостого хода снижение частоты вращения до п=250 мин'1 позволило уменьшитьудельный эффективный расход топлива на 31,3% по сравнению с серийнойсистемой топливоподачи (при частоте вращения холостого хода п=300 мин'!), а при ее снижении до п=220 мин'1- на 37,0%.11. Показано, что дымность ОГ дизеля типа Д50 с системой типаЭСУВТ.01 находилась в пределах норм соответствует требованиям ГОСТ Р51250-99.
По выбросам оксидов азота еж>х и монооксида углерода есо дизель удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51249-99. Выбросы углеводородовеснх превышают норму, установленную ГОСТ Р 51249-99, что объясняетсявпрыскиванием топлива на неоптимальном участке кулачка кулачковоговала ТНВД. Для снижения выбросов углеводородов еснх необходима оптимизация участка впрыскивания кулачка.12. При динамических испытаниях дизеля Д50 с системой ЭСУВТ.01получены следующие показатели регулирования: величина заброса частотывращения при сбросе 100% нагрузки составила 5d=l,21%, длительность переходного процесса наброса нагрузки т=3,5 с.13. При установке опытной системы топливоподачи дымность ОГ Кх(показатель ослабления светового потока) дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме, уменьшилась с 0,460 до 0,435 м'1 (приведенный коэффициент ослабления светового потока снизился при этом с 18 до 17% пошкале Хартриджа).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
