Разработка и исследование системы предпускового подогрева дизеля с автономным тепловым аккумулятором для сельскохозяйственного трактора

Актуальность работы. Предпусковая тепловая подготовка дизельных двигателей сельскохозяйственных тракторов актуальна в любое время года из-за необходимости прогрева его систем до оптимальной рабочей температуры перед нагрузкой, но наиболее эффективна и востребована в холодный период года. Эксплуатация техники в условиях реального производства нашей страны, особенно в сельском хозяйстве, сопровождается необходимостью запуска дизелей при отрицательных температурах, зачастую достигающих –25 °C и ниже. Все это отрицательно влияет на эффективность эксплуатации сельскохозяйственных тракторов из-за необходимости длительного прогрева дизеля до рабочих температур и, как следствие, сокращение рабочего времени трактора и повышенного расхода топлива. Повышенная вязкость моторных и охлаждающих жидкостей, затруднённое распыление топлива, пониженное напряжение аккумуляторной батареи и перегрузка стартера приводят к затруднённому запуску техники и сокращению эффективности использования рабочего времени. Анализ состояния сельскохозяйственных тракторов в сельском хозяйстве показывает, что они хранятся в основном на открытых площадках. Для холодного запуска и прогрева дизеля требуется значительное количество топлива. Использование электрических подогревателей или стационарных тепловых установок в таких условиях оказывается весьма затратным вследствие потребления дополнительной энергии. Особенностями разработанной системы предпусковой тепловой подготовки является автономность и использование в тепловом аккумуляторе вещества фазового перехода, позволяющее увеличить длительность хранения тепловой энергии без дополнительных затрат. Она не требует использования внешней энергии и может обеспечивать предпусковой подогрев двигателя автономно, что позволит существенно сократить время его прогрева до рабочей температуры, и снизить расход топлива и, как следствие, повысить эффективность эксплуатации трактора. Поэтому, исследование, направленное на разработку системы предпускового подогрева дизеля с автономным тепловым аккумулятором с веществом фазового перехода для сельскохозяйственного трактора, является весьма актуальным. Цель исследования – повышение эксплуатационных показателей сельскохозяйственного трактора в условиях низких температур за счет применения системы предпускового подогрева дизеля от автономного теплового аккумулятора с веществом фазового перехода. Предмет исследования – закономерности влияния предпусковой тепловой подготовки и схем подвода теплоносителя на эффективность эксплуатации дизеля сельскохозяйственного трактора. Объект исследования – технологический процесс и технические средства предпусковой тепловой подготовки дизельного двигателя с тепловым аккумулятором фазового перехода сельскохозяйственного трактора с жидкостной системой охлаждения. Научная новизна работы: 1) Математическая модель функционирования автономной системы предпускового подогрева дизельного двигателя с тепловым аккумулятором с описанием действующих в потоке жидкости источников теплоты от теплоаккумулирующих капсул, позволяющая определить ее конструктивно-технологические параметры. 2) Зависимости влияния схемы подключения системы предпусковой тепловой подготовки к двигателю на длительность и равномерность прогрева цилиндров. Научная новизна технических решений подтверждена патентом на полезную модель «Устройство для предпусковой тепловой подготовки двигателя внутреннего сгорания с тепловым аккумулятором и электрическим нагревателем № 233536». Практическая значимость. Разработана автономная система предпусковой тепловой подготовки с тепловым аккумулятором с веществом фазового перехода (ТАВФП) дизельного двигателя сельскохозяйственного трактора (патент РФ 233536). Её применение позволяет осуществить надежный пуск дизельного двигателя при отрицательных температурах окружающей среды без затрат энергии внешних источников, сократить длительность прогрева до рабочих температур и снизить расход топлива, что повышает эффективность эксплуатации дизельного двигателя и сельскохозяйственного трактора целом. Проведенные технико-экономические расчеты показывают, что экономический эффект за счет внедрения ТАВФП в ООО МТК «Башсельхозтехника» на один трактор за год работы составляет 23000 рублей.