CC BY
60
УДК 628.8:629.11
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ НА ДЫМНОСТЬ
ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
А-С-Афанасьев1, Р.Т.Хакимов2, С.М.Загорский3
’ Национальный минерально-сырьевой университет (НМСУ) «Горный», 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 22-я линия, д. 1; 2Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ), 191023, Санкт-Петербург, ул. Садовая, 21
Анализ результатов расчета динамической характеристики автомобиля КамАЗ-4310, оснащенного дизельным двигателем КамАЗ-740, позволил определить рациональные режимы движения с минимальным расходом топлива, дымностью и достаточной мощностью в жарких условиях эксплуатации.
Ключевые слова: Дизель, отработавшие газы, дымность, тягово-скоростные свойства, тяговая и динамическая характеристика.
EFFECT OF SMOKE ON THE USE OF DIESEL EXHAUST GASES
A.S. Afanasyev, R.T. Khakimov, S.M. Zagorski
National Mineral Resources University (NMRU) «Gorny», 199106, St. Petersburg, Vasilyevsky island, 22nd line, 1; St. Petersburg state University of Economics (SPbSEU), 191023, Saint-Petersburg, Sadovaya street, 21. Analysis of the results of the calculation of the dynamic characteristics of the KamAZ-4310, equipped with diesel engine KamAZ-740 allowed us to determine rational modes of motion with minimal fuel consumption and smoke and plenty of power in the hot conditions.
Keywords: Diesel, exhaust gases, smoke, towing speed properties, traction and dynamic performance.
Исследования, выполненные в работах Для оценки тягово-скоростных свойств
[1,2.3], показывают, что тягово-скоростные ВАТ обычно в качестве обобщенных показате-
свойства АТ зависят от конструктивных и экс- лей применяются средняя скорость движения и
плуатационных факторов, а также от дорожных динамический фактор.
условий и среды. Среднюю скорость автомобиля можно
К наиболее существенным конструк- определить по следующей формуле тивным факторам, влияющим на тягово- S
скоростные свойства можно отнести: массу ав- ^ср = > (1)
томобиля, количество ведущих осей, расста- д
новку осей по базе автомобиля, тип привода где: Sa - путь пройденный автомобилем при
колесного движителя, схему управления, мощ- безостановочном движении, км; ta - время дви-
ностъ двигателя, площадь лобового сопротив- жения, ч.
ления и передаточные числа коробки передач, При решении технических задач можно
раздаточной коробки и главной передачи. производить расчет средней скорости движения
На тягово-скоростные характеристики автомобиля по следующей формуле:
ВАТ влияют следующие основные эксплуата- т/ _ v 7Vemax v т/ /
ционные факторы: тип и характеристика доро- °р - vi q ~ v2' max’ 4 v )
ги, состояние дорожного покрытия, техниче- где; Кп и Ку2 _ коэффициенты, полученные
ское состояние автомобиля и квалификация опытным ^m. Они характеризуют условия
водителя. движения машины; Nemax - максимальная мощ-
ность двигателя, кВт; G - масса автомобиля, кг.
1Афанасьев Александр Сергеевич — кандидат военных наук, профессор кафедры 'Автомобили и транспорт-но-технологические комплексы", НМСУ "Горный", e-mail: a.s.afanasev@mail.ru;
2Хакимов Рамиль Тагирович — кандидат технических наук, доцент кафедры "Автосервис", СПбГЭУ, моб.\+1904 335 63 21,e-mai:l haki7@mail.ru;
3Загорский Сергей Михайлович — кандидат технических наук, доцент кафедры "Автомобили и транспорт-
но-технологические комплексы", НМСУ "Горный", e-mail: serg_7272@mail.ru
Для полноприводных колесных машин, движущихся по грунтовым дорогам Kyi = 1,8 — 2 и Ку2 = 0,4 - 0,45, а при движении на шоссе Кю Кп = 0,58.
Из формулы (2) следует, что чем выше удельная мощность Nemax тем лучше тяговоскоростные свойства автомобиля, тем выше средняя скорость движения. Также надо иметь ввиду, что улучшить тягово-скоростные свойства автомобиля можно за счет совершенствования коробки передач, раздаточной коробки, трансмиссии в целом и системы подрессорива-ния.
Практика эксплуатации АТ в сложных условиях показывает, что в большинстве случаев скорости движения автомобилей ограничиваются не только тягово-скоростными возможностями, но и предельно допустимыми перегрузками по плавности хода. Колебание корпуса и колес существенно влияют на основные тактико-технические характеристики и эксплуатационные свойства автомобиля: безотказность, сохраняемость, долговечность и работоспособность установленного на автомобиле оборудования, скорость движения и условия работы водительского состава.
Математическая модель построения тяговой и динамической характеристик автомобиля.
Баланс мощностей для автопоезда можно выразить следующей формулой:
ш^ = р>-р,-р„-р„ (3)
где: 5 - коэффициент вращающихся масс; М -dV
масса тягача, кг; —--ускорение переносного
движения, м/с2; Рд - сила тяги по двигателю; Ру - сила сопротивления движению, КГС ( Ру = Р/ -Ри) где Р/ — сила сопротивления качению, Р, - сила сопротивления подъему); Pw — сила
сопротивления воздуха, кгс; Ркр - сила тяги на
крюке, кгс.
В уравнении (3) выразим ,, G
М = — и Р = G(J • cos а + sin а) = Gy,
q
где: \|/ = (/ ■ cos а + sin а) - коэффициент сопротивления движению; / - коэффициент сопротивления качению; а - угол подъема.
После преобразования получим следующее уравнение:
р>-р~--в^\т,+Ь- <«>
Если поделить обе части уравнения на О, получим динамический фактор тягача
В = ^—^ = у + -- — + ^. (5)
в <1 Л в
Когда Ркр = 0, то получается выражение динамического фактора для одиночного автомобиля.
Для определения динамического фактора (О) необходимо определить силу тяги по двигателю (Рд) и силу сопротивления воздуха
Сила тяги по двигателю автомобиля (в Н или кгс) определяется по одной из формул
р
р, =
■лт>
270 -цт-Мея
(6)
(7)
где: Мк - крутящий момент на валу двигателя, кгс (Н м); 4 - передаточное число в коробке передач; г0 - общее передаточное число (главных передач и колесных передач); гк - радиус качения колеса, м; т|х - к.п.д трансмиссии; 7Уед - мощность двигателя, л.с. (кВт); V, - скорость автомобиля на г'-ой передаче, км/ч.
Для полноприводных автомобилей должно входить в числитель формулы (6) передаточные числа раздаточной коробки.
В этом расчете значения к.п.д. трансмиссии ?/т, передаточных чисел коробки передач гк, общее передаточное число берется из тактико-технической характеристики автомобиля, а значение мощности 7Уед и крутящий момент двигателя Мк находится по скоростной характеристике двигателя.
Таким образом, по формулам (6 и 7) можно определить силу тяги по двигателю на каждой передаче в коробке передач и раздаточной коробке.
Сила сопротивления воздуха (в Н или кгс) при движении автомобиля рассчитывается по следующей формуле:
Р -
м>2
3,62
(8)
где: К№ — коэффициент обтекаемости, Н-с2/м4 (величина табличная зависит от формы кузова автомобиля, для грузовых автомобилей - 0,05 -0,07, а для автопоездов - 0,07 - 0,09); Р - лобовая площадь автомобиля, м2; Vi - скорость автомобиля на г'-ой передаче, км/ч.
Коэффициент вращающихся масс 8, который характеризует долю мощности двигателя, расходуемую на приращение кинетической энергии относительно движущихся (вращающихся) масс силовой установки, трансмиссии и
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №2(28) 2014
57
ходовой части в процессе работы двигателя в МОЖНО определить ПО формуле 0,35
Ь = \ + А-% + В = (\ + В) + А%, (9)
где: А - коэффициент, характеризующий влияние кинетической энергии силовой установки;
В - коэффициент, характеризующий влияние кинетической энергии колес; гт - общее передаточное число трансмиссии автомобиля.
Коэффициенты А и В определяются опытным путем, они ориентировочно равны А =
0,001 - 0,002, В = 0,03 - 0,05.
Тяговой характеристикой автомобиля называется графическая зависимость силы тяги по двигателю (Рд) от скорости движения автомобиля (V) на всех ступенях (г) коробки передач
?Д=АП- (10)
Такая характеристика строится для каждой из передач в коробки и в раздаточной коробке.
Пользуясь формулой (6), можно построить тяговую характеристику и определить динамический фактор для каждой из передач в коробке передач и в раздаточной коробке. После выполнения этих расчетов возможно строить динамическую характеристику автомобиля.
Динамической характеристикой автомобиля называется графическая зависимость динамического фактора (I)) от скорости движения автомобиля на передачах (V)
£> = /(Г)~ (П)
Также можно рассчитать максимальное ускорение автомобиля по формуле
Ушах=(Дшх-У)!-> 02)
где: Дпах - коэффициент значения динамического фактора; I// - коэффициент сопротивления движению; q — ускорение силы тяжести, м/с2;
8, - коэффициент учета вращающихся масс на г'-той передаче.
Пользуясь нагрузочной характеристикой дизеля КамАЗ-740 и полученными данными при экспериментальном исследовании, учитывая изменение коэффициента дымности (Кд, м"1,14, %) в зависимости от величин эксплуатационных факторов [4], угол опережения впрыскивания топлива 0впр град ПКВ, давление начала впрыскивания топлива форсунками Рвпр,
МПа, засорение воздушного фильтра Ар мм и температура окружающей среды 4°С, был построен график динамической характеристики автомобиля КамАЗ-740 на различных передачах, по условиям минимальной дымности дизеля, представленный на рисунке 1.
> \
\
> ч
— - *
— —
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
_____ 1, ___ 2, ____ 3, ___ 4, ______ 5, V’
-----12------2,2-------3,2*----4,2*------5,2*
Рисунок 1. Динамическая характеристика на основных передачах при температуре 90 °С
1,2 - 5,2 - динамическая характеристика автомобиля по условиям минимальной дымности дизеля; 1,2* - 5,2* - динамическая характеристика автомобиля с максимальнодопустимой массой при полной подаче топлива.
Таким образом, анализ результатов расчета динамической характеристики для автомобиля КамАЗ-4310, оснащенного дизельным двигателем КамАЗ-740, позволил определить рациональные режимы движения с минимальным расходом топлива, дымностью и достаточной мощностью.
Литература
1. Степанов Ю.А., Михалев Ю.В., Примак В.В. Военная автомобильная техника оценка и совершенствование тягово-скоростных свойств. Учебное пособие. ВАТТ. - СПб.: ВАТТ, 2007.
2. Антонов А.С., Магидович Е.И., Кононович Ю.А., Прозоров B.C. Армейские автомобили. Теория. Под ред. Проф. Антонова А.С. - М.: Воениздат, 1970.
3. Хакимов Р.Т., Анализ экспериментальных исследований рабочих процессов конвертируемых газовых двигателей. Известия СПбГАУ, журнал №21 - 2010. С297 - 302.
4. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. — М.: Машиностроение, 1989.
5. Афанасьев А.С. Влияние эксплуатационных факторов на дымность отработавших газов дизеля Ка-мАЗ-740 в условиях жаркого климата. Статья. —М.: ЦВНИ МО РФ, Исх. № 29/ОВШ/1312 от 2.03.2010.
