авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Диагностирование системы топливоподачи главных двигателей судов на воздушной подушке типа арго по параметрам переходных процессов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


ГУСЕВ ГЕННАДИЙ АРКАДЬЕВИЧ




ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ

ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ

ПОДУШКЕ ТИПА «АРГО» ПО ПАРАМЕТРАМ

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.08.05. - «Судовые энергетические установки

и их элементы (главные и вспомогательные)»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук



Калининград 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования) Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ковальчук Леонид Игнатьевич

Официальные оппоненты:

Великанов Николай Леонидович, доктор технических наук, профессор, Калининградский пограничный институт ФСБ России, профессор

Щеглов Валерий Александрович, кандидат технических наук, Балтийская государственная академия, кафедра «Сервис автомобильного транспорта», профессор

Ведущая организация: - Главное управление МЧС России по Калининградской области

Защита состоится 28 мая 2012 года в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ 307.002.02 при Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота по адресу: 236029, г. Калининград, ул. Молодёжная, д. 6, зал заседаний учёного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота (236029, г. Калининград, ул. Молодёжная, д. 6, ауд. 270, читальный зал)

Электронная версия автореферата размещена на официальном сайте БГАРФ www.bgarf.ru – 26 апреля 2012 г.

Автореферат разослан 27апреля 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета д. п. н., профессор Бугакова Н. Ю.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. По современным представлениям повышение эффективности эксплуатации судовых энергетических установок (СЭУ) может быть достигнуто посредством внедрения в практику эксплуатации методов и технических средств безразборной диагностики. При этом обеспечивается возможность оптимизации условий работы, как отдельных компонентов, так и СЭУ в целом, что способствует экономии топлив и масел, снижению скоростей изнашивания и вредных выбросов с отработавшими газами.

При определении круга задач, которые должны решаться методами безразборной диагностики, обычно исходят из следующей предпосылки: в систему диагностирования в первую очередь должны включаться те детали, узлы и системы двигателя, техническое состояние которых в основном определяет объём и сроки различных видов обслуживания и ремонтов.

Анализ надёжности бензиновых двигателей, используемых на судах в качестве главных, показывает, что к числу объектов диагностирования в первую очередь следует отнести цилиндропоршневую группу, систему воздухоснабжения и систему топливоподачи.



Этот вывод основывается на том, что мощностные, экономические и экологические показатели бензиновых двигателей в эксплуатации в основном определяются текущим техническим состоянием элементов цилиндропоршневой группы, системы воздухоснабжения и топливоподачи.

Отмечаемые в эксплуатации нарушения процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива, вызываемые такими часто встречающимися дефектами в системах распределённого впрыска топлива, как потеря плотности элементами бензонасосов, регуляторов давления и электромагнитных форсунок, коррозия и загрязнение проходных сечений являются причинами существенного ухудшения показателей работы бензиновых двигателей.

Опыт технической эксплуатации транспортных средств, оснащённых двигателями с распределёнными системами впрыска топлива, показывает низкую готовность существующей системы технического обслуживания и ремонта к поддержанию работоспособности систем впрыска.

Изложенные обстоятельства свидетельствуют о важности и необходимости изыскания путей построения диагностических моделей и рациональных алгоритмов для решения практических задач функционального диагностирования текущего технического состояния элементов систем распределённого впрыска топлива, как одного из эффективных средств поддержания заданных энергетических, экономических и экологических характеристик бензиновых двигателей в эксплуатации.

Объект исследования. Системы распределённого впрыска топлива бензиновых двигателей.

Предмет исследования. Неустановившиеся гидродинамические процессы в аккумуляторных топливных системах распределённого впрыска бензиновых двигателей.

Цель исследования. Разработка методического и технического обеспечения диагностирования топливных систем распределённого впрыска по параметрам неустановившихся гидродинамических процессов в топливных аккумуляторах и форсунках.

Задачи исследования:

- теоретическая оценка параметров неустановившихся гидродинамических процессов в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска;

- разработка и изготовление технического обеспечения для измерения параметров неустановившихся гидродинамических процессов в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска бензиновых двигателей;

- экспериментальные исследования неустановившихся гидродинамических процессов в лабораторных и судовых условиях;

- разработка методики диагностирования топливных систем распределённого впрыска по параметрам неустановившихся гидродинамических процессов в топливных аккумуляторах.

На защиту выносятся:

- аналитическая модель волновых процессов, возникающих в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска бензиновых двигателей от периодических возмущений, вносимых электромагнитными форсунками;

- техническое и методическое обеспечение измерений параметров неустановившихся гидродинамических процессов в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска и результаты экспериментальных замеров параметров этих процессов;

- методика диагностирования технического состояния элементов топливных систем распределённого впрыска.

Научная новизна выполненных исследований состоит в том, что теоретически и экспериментально показаны правомерность и целесообразность использования закономерностей изменения параметров переходных процессов в аккумуляторах и форсунках топливных систем распределённого впрыска для решения практических задач функционального диагностирования технического состояния элементов этих систем.

Теоретическая значимость выполненных в работе исследований состоит в том, что предложен метод расчёта неустановившихся гидродинамических процессов в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска, позволяющий в каждой конкретной системе определить закономерности протекания переходных процессов в функции геометрических размеров аккумулятора, физических и термодинамических характеристик топлива.

Практическая ценность выполненных в работе исследований состоит в том, что разработанная методика и технические средства ее реализации могут быть использованы, как отдельный модуль во встроенных системах функционального диагностирования бензиновых двигателей.

Реализация результатов исследования:

- разработано, изготовлено и апробировано в лабораторных и эксплуатационных условиях техническое и методическое обеспечение регистрации и обработки параметров переходных процессов в аккумуляторах топливных систем современных бензиновых двигателей;

- разработанный метод диагностирования систем топливоподачи апробирован и внедрён на судах типа «АРГО» Поисково-спасательного отряда МЧС России по Калининградской области - филиала федерального государственного казённого учреждения «Северо-Западный Региональный поисково-спасательный отряд МЧС России», а также в автоцентре Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота

Апробация работы. Основные материалы и результаты работы докладывались и обсуждались:

На 9,10 и 11-ой межвузовских научно-технических конференциях аспирантов, соискателей и докторантов (г. Калининград, БГАРФ в 2008, 2009, 2010 годах).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь научных работ, три из них – в журналах, рекомендованных ВАК.

Объём работы. Содержание диссертации изложено на 165 страницах машинописного текста, который поясняется 69 рисунками. Список литературы содержит 106 наименований, приложения на 7 страницах.

Содержание работы

Во введении дано краткое обоснование актуальности темы диссертации, показано, что в состав систем функционального диагностирования судовых двигателей, создание которых направлено на повышение их технико-экономических показателей и совершенствование организации технического обслуживания, целесообразно включить отдельный модуль диагностирования такого важного объекта, как топливная система распределённого впрыска; кратко изложено содержание глав работы.

В первой главе выполнен анализ опубликованных теоретических и экспериментальных исследований по научно – методическим вопросам функциональной диагностики систем топливоподачи распределённого впрыска бензиновых двигателей. Различными аспектами этих вопросов посвящены работы отечественных учёных: Ф.И. Пинский, М.П. Сандомирский, Т.М. Мелькумов, А.С. Лышевский и др.

Значительное внимание развитию методов и технических средств функциональной диагностики систем топливоподачи распределённого впрыска уделяют: фирмы Бош, Лукас, Брико, Дженерал Моторс, ОАО ЗМЗ, ВАЗ, ГАЗ, НПО «Кибернетика», НТЦ НАМИ, МГТУ (МАМИ), НПО ЦНИТА, НПП «Элкар» и др.

Показано, что по вопросам решения поставленных задач ещё не выработан единый подход, что влияет на уровень отработки принятых для практической реализации методик диагностирования и эффективного использования встроенных систем функционального диагностирования. Проведение исследований по дальнейшему развитию теории и практики диагностики качества функционирования систем топливоподачи современных бензиновых двигателей должно обеспечить оценку их качества функционирования не только системы в целом, но и учитывать особенности протекания рабочих процессов в отдельных форсунках и обнаруживать возникшие неисправности на ранней стадии их проявления. К настоящему времени такая универсальность встроенных систем функционального диагностирования топливоподачи современных бензиновых двигателей ещё не достигнута.

Во второй главе выполнено теоретическое исследование переходных процессов в аккумуляторах топливных систем распределённого впрыска бензиновых двигателей, возникающих вследствие возмущения начального состояния при срабатывании форсунок.

В основу решения задачи положено известное дифференциальное уравнение второго порядка в частных производных относительно давления

. (1)

В уравнении (1) коэффициент b учитывает все виды сопротивлений, которые приняты пропорциональными скорости. Коэффициент , где - модуль упругости, - плотность бензина - приняты постоянными, т.к. в современных системах распределённого впрыска бензиновых двигателей давление топлива в аккумуляторе обычно не превышает 0,5-0,6 МПа. С учётом названных предпосылок уравнение (1) – линейное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. При решении таких уравнений обычно используется общий принцип линейной теории колебаний – принцип суперпозиции малых колебаний, который положен в основу исследования колебаний систем с конечным числом степеней свободы. В этой связи в последующем предполагается, что малые колебания системы с бесконечным числом степеней свободы также представляют собой линейное наложение главных гармоничных колебаний, т.е. общее решение уравнения (1) разыскивается в виде разложения искомой функции по собственным формам главных колебаний однородной жидкости, заполняющей аккумулятор, которые, как известно, удовлетворяют уравнению





, (2)

где - функция только одной координаты , определяющая непрерывную совокупность амплитудных отклонений сечений исследуемой системы от их равновесных положений; - параметр, определяющий собственные частоты колебаний исследуемой системы.

Общий интеграл уравнения (2) имеет вид:

. (3)

Постоянные и , а также собственные значения параметра , определяются из граничных условий. Виды этих условий могут быть весьма разнообразными и зависят от каждой конкретной рассматриваемой задачи.

В нашем случае граничные условия целесообразно принять следующими. За начало отчёта принять сечение, в котором размещена одна из форсунок, а сечение, в котором установлен датчик давления, находиться на расстоянии от начала координат. Тогда,

при ; при , (4)

где - давление в аккумуляторе, а - давление во впускном тракте двигателя.

Из условий (4) постоянные и общего решения (3) будут равны:

; (5)

Постоянная не может равняться нулю, т.к. в противном случае Поэтому , откуда следует:

; (6)

Таким образом, уравнение отбирает собственные значения параметра , вместе с тем определяет собственные частоты исследуемой системы, а для собственных форм получаются выражения

(7)

После определения явного вида функции , удовлетворяющей уравнению (2), общее решение уравнения (1) получим, если положить

. (8)

Подставив (8) в (1), с учётом (3), получим

, (9)

где точками обозначены производные по времени.

Из (9) следует

. (10)

Решение уравнения (10) будет иметь различную форму в зависимости от соотношений между и .

Следует отметить, что количественная оценка коэффициента является наиболее сложной частью расчёта и здесь без привлечения опытных данных не обойтись.

В работе показано, что удовлетворительное согласование расчёта и опытных данных достигается если положить

, (11)

где - площадь поперечного сечения сопла форсунки;

- скорость звука в бензине;

- объём бензина в аккумуляторе.

В этом случае минимальная частота собственных колебаний исследуемой системы и переходный процесс, при возмущении стационарного состояния, будет иметь характер затухающих колебаний. Функция, описывающая этот процесс, определяется из выражения

, (12)

где .

Располагая выражением для и , общее решение (8) уравнения (1) приводиться к виду

, (13)

в котором постоянная

Решение (13) удовлетворяет уравнению (1) и граничным условиям (4).

Остаётся удовлетворить начальным условиям, которые в данном случае будут следующими:

; . (14)

Из условий (14) определены значения постоянных решения (13):

; . (15)

С учётом того, что до возмущения стационарного состояния давление в аккумуляторе было равно , значений постоянных и , в работе получено выражение, определяющее переходной процесс в сечении , в котором установлен датчик давления, в виде

, (16)

в котором для фиксированного сечения х = l параметр равен:

, а

График переходного процесса, описываемый формулой (16), с приведен на рис. 9 (сплошная линяя). Видно, что это затухающий волновой процесс, возникающий в аккумуляторе системы топливоподачи при срабатывании форсунки с коэффициентом затухания = 60 сек-1.

В третьей главе дано описание специального технического обеспечения, разработанного для исследования переходных процессов в современных системах распределённого впрыска бензиновых двигателей.

Требования к техническому обеспечению сформулированы на основании результатов выполненных теоретических исследований переходных процессов и сводятся к реализации следующих функций:

- автоматизация измерений параметров переходных процессов, протекающих в электрической части форсунок и топливных аккумуляторах;

- учёт проведённых измерений параметров, характеризующих текущее техническое состояние элементов системы топливоподачи;

- оценка фактического состояния и работоспособности топливной системы в целом и её элементов;

- формирование и хранение статистической информации об изменении текущего технического состояния основных элементов системы топливоподачи.

Конструктивно комплекс технических средств состоит из переносного малогабаритного прибора, изготовленного собственными силами, и персонального компьютера с разработанным специальным программным обеспечением.

Структура каждой из названных частей комплекса приведена на рис.1.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.