Экономичность поршневых двигателей в значительной степени зависит от режимов их работы. Если на номинальном или близком к нему режимах экономические показатели обычно достигают оптимальных или близких к ним значений, то на частичных нагрузках и холостом ходу (ХХ) топливная экономичность работы дизелей может заметно ухудшаться. Вместе с тем в эксплуатационных режимах большинства транспортных средств режимы холостого хода и малых нагрузок составляют значительную долю.
Эксплуатируя силовые установки при низких температурах, а также для привода дополнительного оборудования, многие водители часто вообще не останавливают двигатель в течение рабочей смены. Это приводит к значительному расходу топлива и снижению ресурса дизеля.
В последнее время в нашей стране и за рубежом возрос интерес к такому направлению улучшения экономических показателей двигателей, в особенности автомобильных дизелей, как отключение части цилиндров (отключение подачи топлива) на режимах холостого хода и частичных нагрузках.
Метод отключения части цилиндров (отключение топливоподачи) используют на сравнительно крупных дизелях (тепловозных, судовых, дизелях строительных и дорожных машин, тракторов, большегрузных автомобилей и т. д.). В таких дизелях оказалось возможным применение сложных устройств в виде индивидуальных для каждого цилиндра топливного насоса высокого давления (ТНВД), многосекционных золотниковых ТНВД, также насос-форсунок, отключение топливоподачи в цилиндры дизеля в виде электромагнитных и пневматических клапанов. Для автомобильных дизелей с малоразмерной топливной аппаратурой такие решения неприемлемы по конструктивной сложности. Кроме того, автомобильные дизели работают в более широком диапазоне скоростных режимов и нагрузок и для этих условий вопрос отключения топливоподачи недостаточно изучен.
Таким образом, имеется необходимость проведения исследования и практического решения задачи по разработке устройства отключения топливоподачи, теоретических положений работы автомобильного дизеля с отключением части цилиндров и экспериментального подтверждения этих положений и требований.
В качестве объекта исследования взят дизель КАМАЗ-740.10.
Цель работы – научное обоснование возможности повышения топливной экономичности на режимах холостого хода и малых нагрузок отключением (включением) топливоподачи в части цилиндров многоцилиндрового автомобильного дизеля.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработать теоретические положения экономии топлива при работе дизеля с отключением части цилиндров от подачи топлива.
2. Разработать математическую модель и методику количественной оценки влияния отключения цилиндров на топливную экономичность дизеля.
3. Разработать конструкцию устройства по отключению топливоподачи в части цилиндров.
4. Провести экспериментальное подтверждение адекватности математической модели, эффективности метода и устройства осуществления отключения цилиндров.
Научная новизна работы
1. Обосновано, что экономия топлива на холостом ходу и малых нагрузках при отключении части цилиндров определяется зависимостью индикаторного КПД от нагрузки Рі.
2. Разработана математическая модель оценки влияния отключения цилиндров на топливную экономичность дизеля, на основе аналитического представления зависимости индикаторного КПД от среднего индикаторного давления. На ее основе получены зависимости для оптимального по улучшению экономичности числа отключаемых цилиндров на различных скоростных режимах холостого хода и малых нагрузок.
3. Обоснованы режимы отключения (включения) цилиндров дизеля для достижения наибольшей топливной экономичности.
