Анотація до роботи:

Пушка О.С. Поліпшення паливної економічності та зниження димності дизелів з газотурбінним наддувом. –– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. Національний транспортний університет. Київ, 2009.

Дисертація присвячена поліпшенню паливно-економічних показників, а також зменшенню димності відпрацьованих газів за рахунок додаткової подачі повітря в циліндрі дизеля. Запропоновано конструкцію дослідного зразка системи автоматичного регулювання додаткової подачі повітря в циліндри. В розробленій системі вдосконалено конструкцію оптичного детектора денситометра ДО-1 та створено електронний блок керування, робота якого основана на зборі інформації про параметри роботи дизеля відповідними датчиками з наступним їх аналізом та видачею керуючого сигналу на виконуючий пристрій.

Проведені розрахункові дослідження перехідних режимів роботи дизеля 6ЧН13/11,5 з дослідною САР додаткової подачі повітря в циліндри дозволили обґрунтувати раціональний вплив параметрів повітрозабезпечення на динамічні, техніко-економічні та екологічні показники.

Дослідженнями встановлено, що коректування повітрозабезпечення на 31% зменшує димність відпрацьованих газів, скорочує час протікання перехідних процесів –– на 10–15%, масова витрата палива скоротилась на 4%, а зниження температури відпрацьованих газів з 913⁰ К до 907⁰ К зменшує напруження циліндро-поршневої групи.

У дисертаційній роботі поставлена та вирішена важлива науково-технічна задача поліпшення енергетичних, паливно-економічних показників і зменшення димності відпрацьованих газів дизеля з газотурбінним наддувом. Вирішення задачі забезпечено вдосконаленням методу регулювання повітрозабезпечення та розробкою системи автоматичного регулювання додаткової подачі повітря в циліндри дизеля. В основу вирішення задачі закладено сучасні методи математичного моделювання та експериментальні дослідження.

1. За результатами аналізу способів регулювання газотурбінного наддуву зроблено висновок щодо актуальності розробки системи автоматичного регулювання додаткової подачі повітря в циліндри дизеля, яка характеризується простотою конструкції, а також надійністю роботи в усіх режимах.

2. Розроблена конструкція експериментального зразка системи автоматичного регулювання з оптичним детектором, яка здійснює коректування додаткової подачі повітря за оптичною щільністю відпрацьованих газів. Основою цього пристрою є датчик, який під час роботи дизеля визначає оптичну щільність відпрацьованих газів.

3. Уточнено математичні моделі розрахунку статичних та динамічних режимів дизеля з газотурбінним наддувом. У динамічну математичну модель введені рівняння, які дозволяють дослідити зміни параметрів робочого тіла в газовій турбіні, у впускному та випускному колекторах тощо, а також дослідити перехідні процеси у режимі вільного прискорення та під навантаженням за регулювання додаткової подачі повітря в циліндри.

4. Розрахунок швидкісних характеристик дозволив встановити ступінь негативного впливу від’ємного коректування паливоподачі механічним від’ємним коректором і фотометричним обмежувачем димності. Зменшення питомої витрати палива з g_е=245,6 г/(кВтгод) до g_е=235,9 г/(кВтгод) на режимі n_д,Ме,max=1460…1600 хв^-1 призвело до зниження коефіцієнту надміру повітря a з 1,78 до 1,53, тиску наддуву р_к з 150 КПа до 129,5 КПа, ефективної потужності Nе з 108,8 кВт до 85,8 кВт та інших показників.

5. Теоретичними дослідженнями динамічних характеристик дизеля 6ЧН13/11,5 в режимі вільного прискорення з системою автоматичного регулювання встановлено, що додаткова подача повітря знижує димність ВГ на 31%, скорочується час протікання перехідних процесів на 10…15%, витрата повітря збільшилась з G_в=0,14 кг/с до G_в=0,16 кг/с. При цьому відбулося зменшення масових викидів сажі у навколишнє середовище з G_с=369 г/год до G_с=184 г/год.

6. При розгоні дизеля під навантаженням Н_нг=0,75 з дослідною системою автоматичного регулювання за рахунок додаткової подачі повітря відбулося підвищення крутного моменту і збільшення потужності дизеля, знизилась середня питома ефективна витрата палива з g_e=263 г/(кВтгод) до g_e=247 г/(кВтгод), а максимальне значення димності через 2,8 с зменшилось з N=72% до N=32%, що пояснюється більш ефективною роботою двигуна за час протікання перехідного процесу.

7. Проведені експериментальні дослідження в режимі вільного прискорення з дослідною САР показали, що збільшення подачі повітря через 0,6 с зменшило димність ВГ до 34%, розгін турбокомпресора почався на 0,3 с раніше, а витрата повітря зросла до G_в=0,16 кг/с. При десятикратних розгонах дизеля з САР подачі додаткової кількості повітря масова витрата палива скоротилась на 4%.

8. Отримані дані експериментальних досліджень підтверджують адекватність математичної моделі розрахунку дослідної САР додаткової подачі повітря дизеля 6ЧН13/11,5.

9. Результати теоретичних, експериментальних досліджень та конструкторських розробок системи автоматичного регулювання додаткової подачі повітря впроваджені в ЗАТ «Полтавське міжрайонне РТП». Основні положення наукової роботи використовуються у навчальному процесі при підготовці спеціалістів з напряму 6.100102 «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва» в Полтавській ДАА, Дніпропетровському ДАУ та Уманському ДАУ.

Публікації автора:

1. Головчук А.Ф., Пушка О.С. Дослідження системи автоматичного регулювання додаткової подачі повітря в дизель типу СМД-62 // Машинознавство / Національний університет «Львівська політехніка». — 2004. — Вип. №3. — С. 53—55.

2. Головчук А.Ф., Пушка О.С. Автоматичне регулювання турбонаддуву тракторних і комбайнових двигунів СМД // Вісн. Дніпропетровського ДАУ. — 2004. — Вип. №2. — С. 68—74.

3. Пушка О.С. Автоматична система регулювання подачі повітря дизеля з турбонаддувом // Праці / Таврійська державна агротехнічна академія. — Мелітополь: ТДАТА, 2006. — Вип.41. — С.89—94.

4. Пушка О.С., Головчук А.Ф. Поліпшення екологічних та техніко-економічних показників дизелів // Збірник наукових праць Уманського ДАУ. Київ, 2008. — Спец. вип. — С. 771—777.

5. Головчук А.Ф. Дослідження систем автоматичного регулювання газотурбінного наддуву / А.Ф. Головчук, О.С. Пушка // 6-й Міжнародний симпозіум інженерів-механіків у Львові: тези доповідей / Львівський Національний університет «Львівська політехніка». — Львів: КІНПАТРІ ЛТД. — 2003. — С. 173—174.

6. Головчук А.Ф., Пушка О.С. Автоматичне регулювання турбонаддуву тракторних і комбайнових двигунів // Проблеми та перспективи розвитку аграрної механіки: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. — Дніпропетровськ, 2004. — С. 66—68.

7. Головчук А.Ф. Автоматичне регулювання додаткової подачі повітря в дизелі типу СМД-60 / А.Ф. Головчук, О.С. Пушка // 61 наукова конференція професорсько-викладацького складу і студентів університету: тези доповідей / Національний транспортний університет. — К. : НТУ, 2005. — С. 24.

8. Пушка О.С. Вплив системи автоматичного регулювання газотурбінного наддуву на динаміку дизеля // Матеріали всеукраїнської наукової конференції молодих учених. — Умань, 2006. — С. 52—53.

9. Пушка О.С. Математичне моделювання перехідних процесів дизеля 6ЧН13/11,5 з дослідною системою автоматичного регулювання додаткової подачі повітря // Матеріали всеукраїнської наукової конференції молодих учених. — Умань, 2008. — С. 26—28.

10. Деклараційний патент на корисну модель №15479 Україна, МПК(2006) F02D 33/00. Система регулювання подачі повітря в дизель / Головчук А.Ф., Пушка О.С. (Україна). — u200509443; Заявл. 07.10.2005; Опубл. 17.07.2006; Бюл. №7. — 8 с.