Влияние режимов использования дизеля на дымность отработавших газов

Исследования, выполненные в работах [1,2.3], показывают, что тягово-скоростные свойства АТ зависят от конструктивных и эксплуатационных факторов, а также от дорожных условий и среды.

К наиболее существенным конструктивным факторам, влияющим на тяговоскоростные свойства можно отнести: массу автомобиля, количество ведущих осей, расстановку осей по базе автомобиля, тип привода колесного движителя, схему управления, мощность двигателя, площадь лобового сопротивления и передаточные числа коробки передач, раздаточной коробки и главной передачи.

На тягово-скоростные характеристики ВАТ влияют следующие основные эксплуатационные факторы: тип и характеристика дороги, состояние дорожного покрытия, техническое состояние автомобиля и квалификация водителя.

Для оценки тягово-скоростных свойств ВАТ обычно в качестве обобщенных показателей применяются средняя скорость движения и динамический фактор.

Среднюю скорость автомобиля можно определить по следующей формуле

Кр=^ (1)

где: 6, — путь пройденный автомобилем при безостановочном движении, км; /д — время движения, ч.

При решении технических задач можно производить расчет средней скорости движения автомобиля по следующей формуле:

Ne

^=^Ка—^^,_;/V_. км/ч (2)

где: К. 1 и К^ - коэффициенты, полученные опытным путем. Они характеризуют условия движения машины; Ае_тах — максимальная мощность двигателя, кВт; G — масса автомобиля, кг.

Для полноприводных колесных машин, движущихся по грунтовым дорогам K_V\ = 1,8 — 2 и К^ = 0,4 - 0,45, а при движении на шоссе K_v2 К_п = 0,58.

Из формулы (2) следует, что чем выше удельная мощность Аетах 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:

ьм^-?,-?,,-?,-?.., <3)

где: 5 - коэффициент вращающихся масс; М — dV масса тягача, кг;--ускорение переносного dt движения, м/с2; Р — сила тяги по двигателю;

Р — сила сопротивления движению, кгс ( Р = Pf - Р„) где Pf - сила сопротивления качению, Р, — сила сопротивления подъему); P_w — сила сопротивления воздуха, кгс; Р_кр - сила тяги на крюке, кгс.

В уравнении (3) выразим

М=— и Р= G(f • cos а + sin а) = G\\i, q '

где: Г|/= (/• cos а + sin а) - коэффициент сопротивления движению; / — коэффициент сопротивления качению; а — угол подъема.

После преобразования получим следующее уравнение:

Р Р ₌G^- — ^Y  (4)

q dt G

Если поделить обе части уравнения на G, получим динамический фактор тягача

S dv ! Р_кр d dt G

Когда АР = 0, то получается выражение динамического фактора для одиночного автомобиля.

Для определения динамического фактора (Л) необходимо определить силу тяги по двигателю (А) и силу сопротивления воздуха Av

Сила тяги по двигателю автомобиля (в Н или кгс) определяется по одной из формул

, _ 270-n_T-^ Д           т/

G)

где: М_к — крутящий момент на валу двигателя, кгс (Н-м); /_к - передаточное число в коробке передач; /_о - общее передаточное число (главных передач и колесных передач); г_к — радиус качения колеса, м; тр - к.п.д трансмиссии; Ае_д — мощность двигателя, л.с. (кВт); К — скорость автомобиля на z-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 ip. передаточных чисел коробки передач /_к, общее передаточное число берется из тактико-технической характеристики автомобиля, а значение мощности Ае_д и крутящий момент двигателя М_к 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:

3,62 ’ где: А„ - 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); F - лобовая площадь автомобиля, м2; У, - скорость автомобиля на /-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 ходовой части в процессе работы двигателя можно определить по формуле

5 = 1 + Л-/2 + 5 = (1 + 5) + Д/2,     (9)

где: А — коэффициент, характеризующий влияние кинетической энергии силовой установки; В — коэффициент, характеризующий влияние кинетической энергии колес; /_т — общее передаточное число трансмиссии автомобиля.

Коэффициенты А и В определяются опытным путем, они ориентировочно равны А = 0,001 = 0,002, 5 = 0,03 = 0,05.

Тяговой характеристикой автомобиля называется графическая зависимость силы тяги по двигателю ^Р^ от скорости движения автомобиля (Р) на всех ступенях (?) коробки передач

Л=Ж).             (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 (О) от скорости движения автомобиля на передачах (К)

D=m.         (И)

Также можно рассчитать максимальное ускорение автомобиля по формуле

7max =(Dmax-V)^,          (12)

где: Д_пах - коэффициент значения динамического фактора; у/ - коэффициент сопротивления движению; q — ускорение силы тяжести, м/с²; 5, - коэффициент учета вращающихся масс на /-той передаче.

Пользуясь нагрузочной характеристикой дизеля КамАЗ-740 и полученными данными при экспериментальном исследовании, учитывая изменение коэффициента дымности (Аф м"1, N, %) в зависимости от величин эксплуатационных факторов [4], угол опережения впрыскивания топлива ввпр град ПКВ, давление начала впрыскивания топлива форсунками Рвпр, МПа, засорение воздушного фильтра Ар мм и температура окружающей среды /В°С, был построен график динамической характеристики автомобиля КамАЗ-740 на различных передачах, по условиям минимальной дымности дизеля, представленный на рисунке 1.

_______ 1,    _______ 2, _______ 3, _______ 4, _______ 5, V

--.---2,2---3,2*---4,2*---5,2*

Рисунок 1. Динамическая характеристика на основных передачах при температуре 90 °C

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.