Скачать статью в pdf.

УДК 621.436:631.372

DOI: 10.15507/0236-2910.028.201804.523-536

Разработка автоматической системы распределенного обогащения воздушного заряда тракторного дизеля

Рыблов Михаил Владимирович 
доцент кафедры тракторов, автомобилей и теплоэнергетики, ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет» (440014, Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, д. 30), кандидат технических наук, ResearcherID: M-2237-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9750-9887, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Уханов Денис Александрович
профессор кафедры тракторов, автомобилей и теплоэнергетики, ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет» (440014, Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, д. 30), доктор технических наук, ResearcherID: M-2694-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9507-893X, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Уханов Александр Петрович
профессор, заведующий кафедрой тракторов, автомобилей и теплоэнергетики, ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет» (440014, Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, д. 30), доктор технических наук, ResearcherID: M-2681-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3433-0281, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. Исследования, посвященные интенсификации рабочего процесса транспортных дизелей путем обогащения воздушного заряда определенной дозой (10−20 %) углеводородного активатора (спирт, бензин, керосин, биотопливо и др.), являются актуальной и практически значимой проблемой. Несмотря на эффективность, данный способ не нашел массового применения в технике, так как известные механические устройства для обогащения воздушного заряда не обеспечивают точную дозировку и своевременную подачу активатора в дизель в различных режимах его работы.
Материалы и методы. Решением данной проблемы является разработка автоматической системы распределенного обогащения воздушного заряда, осуществляющей впрыск активатора в ветви впускного трубопровода дизеля с помощью электромагнитных форсунок, управляемых электронным блоком. Такая система должна обеспечивать работу форсунок по алгоритму, соответствующему порядку работы цилиндров дизеля, а также вычислять продолжительность впрыска, соответствующую заданной дозе активатора. Для программирования электронного блока управления теоретически рассчитана продолжительность впрыска определенной дозы активатора и обоснован алгоритм работы электромагнитных форсунок (на примере тракторного дизеля Д-243).
Результаты исследования. Установлено, что при распределенном обогащении воздушного заряда в зависимости от дозы активатора и нагрузочно-скоростного режима работы дизеля массовая цикловая подача активатора может составлять от 1 мг/цикл до 13 мг/цикл, а продолжительность впрыска активатора – от 0,27 мс до 3,5 мс. Для практической реализации способа распределенного обогащения воздушного заряда применительно к дизелю Д-243 трактора МТЗ-82.1 разработана автоматическая система, содержащая бак для активатора, фильтр, электрический насос, рампу, регулятор давления, электромагнитные форсунки, электронный блок управления, датчик расхода топлива, датчик фаз и частоты вращения коленчатого вала.
Обсуждение и заключение. Разработанная, изготовленная и испытанная система решает проблему практической реализации автоматического обогащения воздушного заряда активатором в такте впуска и способствует улучшению мощностных, топливно-экономических и экологических показателей транспортных дизелей.

Ключевые слова: дизель, воздушный заряд, обогащение воздушного заряда, активатор, система, электромагнитная форсунка, электронный блок управления, датчик

Для цитирования: Рыблов М. В., Уханов Д. А., Уханов А. П. Разработка автоматической системы распределенного обогащения воздушного заряда тракторного дизеля // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 4. С. 523–536. DOI: https:// doi.org/10.15507/0236-2910.028.201804.523-536

Благодарности: Авторы благодарят инженера АО «ПНИЭИ» А. В. Грунюшкина за помощь в изготовлении электронного блока и программировании микроконтроллера; президента НПО «ГАКС-Армсервис», доктора технических наук, профессора С. В. Сейнова за содействие в изготовлении модернизированного впускного трубопровода дизеля. Авторы выражают отдельную благодарность анонимным рецензентам за объективный анализ представленной статьи.

Заявленный вклад соавторов: М. В. Рыблов – литературный и патентный анализ, проведение теоретических исследований, изготовление опытного образца системы распределенного обогащения воздушного заряда дизеля, подготовка начального варианта текста, перевод аннотации и подписей к рисункам на английский язык; Д. А. Уханов – научное руководство, формулирование основной концепции исследования и выводов, верстка и редактирование текста; А. П. Уханов – общая научная концепция, консультирование по технической части, проведение критического анализа исследования и доработка текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 18.06.2018; принята к публикации 27.07.2018;
опубликована онлайн 28.12.2018

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Review on alcohol fumigation on diesel engine : A viable alternative dual fuel technology for satisfactory engine performance and reduction of environment concerning emission / A. Imran [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. Vol. 26. P. 739–751.

2. Уханов А. П., Рыблов М. В., Уханов Д. А. Обогащение воздушного заряда тракторных дизелей углеводородными активаторами : монография. Пенза : РИО ПГСХА, 2015. 199 с.

3. Рыблов М. В., Уханов А. П., Уханов Д. А. Повышение производительности пахотного агрегата обогащением воздушного заряда тракторного дизеля на режиме перегрузок // Нива Поволжья. 2013. № 2. С. 93–99.

4. Effect of gasoline fumigation on diesel engine performance and emissions / L. J. Ou [et al.] // Applied Mechanics and Materials. 2012. Vol. 130-134.
P. 1744–1748.

5. Yao C., Pan W., Yao A. Methanol fumigation in compression-ignition engines : A critical review of recent academic and technological developments // Fuel. 2017. Vol. 209. Р. 713–732.

6. Qudais M., Haddad O., Qudaisat M. The effect of alcohol fumigation on diesel engine performance and emissions // Energy Conversion and Management. 2000. Vol. 41, Issue 4. Р. 389–399.

7. Experimental studies on fumigation of ethanol in a small capacity Diesel engine / B. S. Chauhan [et al.] // Energy. 2011. Vol. 36, Issue 2. Р. 1030–1038.

8. Impact of n-butanol and hydrous ethanol fumigation on the performance and pollutant emissions of an automotive diesel engine / A. F. Lopez [et al.] // Fuel. 2015. Vol. 153. P. 483–491.

9. Effect of bioethanol ultrasonic generated aerosols application on diesel engine performances / F. Mariasiu [et al.] // Thermal science. 2015. Vol. 19, no. 5.
Р. 1931–1941.

10. Hansdah D., Murugan S. Bioethanol fumigation in a DI diesel engine // Fuel. 2014. Vol. 130. Р. 324–333.

11. Patent 6679224 US, Int. Cl F02B7/06. Method and apparatus for operating a diesel engine under stoichiometric and slightly fuel-rich conditions / Stanglmaier R. H.; Southwest Research Institute; № 09/992373; Filed Nov., 6, 2001; Publ. Jan. 20, 2004.

12. Study on cyclic variability of dual fuel combustion in a methanol fumigated diesel engine / Q. Wang [et al.] // Fuel. 2016. Vol. 164. P. 99–109.

13. Comparison of emissions of a direct injection diesel engine operating on biodiesel with emulsified and fumigated methanol / C. H. Cheng [et al.] // Fuel. 2008. Vol. 87, Issues 10-11. P. 1870–1879.

14. Investigation of operating range in a methanol fumigated diesel engine / Q. Wang [et al.] // Fuel. 2015. Vol. 140. P. 164–170.

15. Рыблов М. В. Уханов А. П., Уханов Д. А. Теоретическое обоснование работы системы двухточечного обогащения воздушного заряда дизеля // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2017. № 2 (38). С. 185–191.

16. Патент 2330173 РФ, МПК F02M 25/00; F02D 19/00. Устройство для обогащения воздушного заряда / А. П. Уханов, Д. А. Уханов, В. А. Рачкин, М. В. Рыблов; Пенз. гос. с-х. академия. № 2006127884/06; Заявл. 31.07.2006; Опубл. 27.07.2008; Бюл. № 21.

17. Патент на полезную модель 157301 РФ МПК F02D 19/12, F02M 43/00. Система впрыска активатора во впускной трубопровод дизеля / М. В. Рыблов, А. П. Уханов, Д. А. Уханов, С. А. Симаков; Пенз. гос. с-х. академия. № 2015102646; Заяв. 27.01.2015; Опубл. 27.11.2015; Бюл. № 33.

18. Патент на полезную модель 177583 РФ МПК F02M 43/00, F02D19/08; F02В 48/00. Устройство для дозированной подачи активатора в дизель / А. П. Уханов, Д. А. Уханов, М. В. Рыблов, С. А. Симаков. № 2017122353; Заяв. 26.04.2016; Опубл. 01.03.2018; Бюл. № 7.

19. Рыблов М. В., Уханов А. П., Уханов Д. А. Электронная система распределенного обогащения воздушного заряда тракторного дизеля // Нива Поволжья. 2018. № 1 (46). С. 114–120.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.