РАЗДЕЛ 2
ПОКАЗАТЕЛИ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ,
ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И
МОДЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН УКРАИНСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Оценка и нормирование топливной экономичности дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин
Существуют три основных контролируемых показателя, характеризующие топливную экономичность автомобильных, тракторных и комбайновых дизелей: часовой, удельный и оценочный расходы топлива.
Часовой расход топлива (GТ, кг/ч) - количество израсходованного топлива при работе двигателя на заданном режиме в течение одного часа.
Если в процессе испытаний на фиксированном режиме кроме часового расхода топлива определялась эффективная мощность двигателя, то можно найти удельный эффективный расход топлива в г/(кВт?ч)
ge =1000 GТ / Ne (2.1)
Оценочный удельный расход топлива (ge оц) характеризует топливную экономичность дизеля при работе по регуляторной характеристике [27]. Рассчитывается ge оц как среднее арифметическое десяти значений удельного эффективного расхода топлива по регуляторной ветви внешней характеристики, которые определяются через равные интервалы в диапазоне от режима максимальной мощности до режима, соответствующего 50% номинальной или эксплуатационной мощности. Если двигатель имеет участок режимов постоянной мощности, то оценочный расход топлива определяется как среднее арифметическое двадцати значений удельного эффективного расхода топлива, из которых десять по регуляторной ветви внешней характеристики (как и в предыдущем случае) и десять по корректорной ветви внешней характеристики. Значения удельного эффективного расхода топлива определяются через равные интервалы изменения частоты вращения коленчатого вала в диапазоне от номинальной или эксплуатационной мощности до максимального крутящего момента.
Наиболее часто оценивают топливную экономичность дизеля при стендовых испытаниях с помощью удельного эффективного расхода топлива на режиме номинальной мощности (ge н). В этом случае двигатель устанавливается на стенд без вспомогательного оборудования. К вспомогательному оборудованию относят вентилятор, радиаторы систем охлаждения и смазки (кроме встроенных в дизель), воздухоочиститель, глушители шума впуска и выпуска, нейтрализаторы отработавших газов, выпускную трубу.
По величине удельного эффективного расхода топлива на режиме номинальной мощности судят о степени совершенства рабочего процесса и конструкции, а также способности дизеля обеспечить минимальный расход топлива на единицу выполненной работы в эксплуатации [74,151,169,179]. Именно поэтому для режима номинальной мощности проводят экспериментальные и расчетные исследования по оценке эффективности разработанных конструкторских решений и математических моделей, строят индикаторные диаграммы.
Удельный эффективный расход топлива на режиме номинальной мощности дизелей сельскохозяйственных машин является регламентируемой величиной. В соответствии с ГОСТ 20000-88 gе н не должен превышать следующие значения ?30?:
* 220 г/(кВт?ч) для дизелей с рабочим объемом цилиндров от 4 до 7,5 л;
* 218 г/(кВт?ч) для дизелей с рабочим объемом цилиндров от 7,5 до 10 л;
* 215 г/(кВт?ч) для дизелей с рабочим объемом цилиндров свыше 10 л.
В то же время удельный эффективный расход топлива на режиме номинальной мощности не может в полной мере характеризовать топливную экономичность двигателя в эксплуатации. По данным, приведенным в работах [48, 187], на основных режимах работы тракторов и комбайнов значения gе н отличаются от расхода в эксплуатации на 10...20 г/(кВт?ч). Еще существенней отличаются значения удельных эффективных расходов топлива на эксплуатационных режимах от gе н автомобильного дизеля.
В большей степени характеризует расход топлива в эксплуатации удельный эффективный расход топлива, определенный на режиме эксплуатационной мощности (gе э) [27], так как в этом случае учитываются потери в агрегатах и системах, с которыми дизель работает на машине, но, как и удельный эффективный расход на режиме номинальной мощности, gе э не учитывает влияние на расход топлива частичных нагрузок.
Для учета расхода топлива на частичных нагрузках дизелей сельскохозяйственных машин предусмотрен оценочный удельный эффективный расход топлива [27]. Однако, в результате проведенных испытаний установлено, что этот показатель недостаточно стабилен, так как зависит от работы корректора подачи топлива и регулятора частоты вращения и не характеризует топливную экономичность агрегата в эксплуатации, поскольку значительную часть времени дизель может работать не по регуляторной характеристике.
Анализ данных эксплуатационных испытаний [84] показывает, что дизели колесных тракторов работают по регуляторной характеристике только 35...55% всего времени эксплуатации, а дизели гусеничных тракторов - около 75%. Кроме того, от одной трети до половины времени эксплуатации нагрузка дизелей не превышает 50% от полной нагрузки при номинальной частоте вращения. При этом дизели значительную долю времени работают на частичных регуляторных характеристиках. Следовательно, и оценочный удельный расход топлива не может в полной мере характеризовать топливную экономичность дизеля в условиях эксплуатации. В связи с этим представляется обоснованной критика существующих методов оценки топливной экономичности дизелей сельскохозяйственных машин ?12,84,170?.
Учитывая специфику работы автомобильных дизелей, в соответствии с ?29? регламентируется не удельный эффективный расход топлива на режиме номинальной мощности, а минимальный удельный эффективный расход топлива по внешней характеристике (gе min), который в зависимости от объема цилиндров не должен превышать следующие значения:
* 218 г/(кВт?ч) для дизелей с рабочим объемом цилиндров от 3 до 8 л;
* 215 г/(кВт?ч) для дизелей с рабочим объемом цилиндров свыше 8 л;
* 208 г/(кВт?ч) для дизелей с турбонаддувом.
Реальную топливную экономи