Дослідження впливу факторів на коефіцієнт наповнення енергетичної установки тепловоза

Abstract

Об’єктом дослідження в бакалаврській роботі є енергетична установка тепловоза як комплексна система, що складається з дизельного двигуна, турбокомпресора (системи турбонаддуву), системи подачі палива, системи охолодження, системи змащення та інших допоміжних систем, що забезпечують її функціонування. Предметом дослідження є вплив експлуатаційних (тиск наддуву, температура наддувного повітря, режими роботи двигуна) та конструктивних факторів на коефіцієнт наповнення циліндрів дизельного двигуна енергетичної установки тепловоза та його взаємозв’язок з ефективністю роботи (потужністю, економічністю) установки в цілому. Метою дослідження є аналіз та аналітичне дослідження впливу тиску наддуву на коефіцієнт наповнення енергетичної установки тепловоза з метою оптимізації її роботи. Проведено теоретичний аналіз впливу різних факторів (тиск наддуву, температура наддувного повітря, режими роботи двигуна) на коефіцієнт наповнення дизельних двигунів тепловозів. Виконано розрахунки коефіцієнта наповнення та основних показників роботи двигуна для різних значень тиску наддуву. Встановлено кількісні залежності ефективної потужності та економічності від змін тиску наддуву та коефіцієнта наповнення. Сформульовано рекомендації щодо оптимізації параметрів системи наддуву для підвищення ефективності енергетичної установки тепловоза. У роботі використано методи системного аналізу для вивчення взаємозв’язків між параметрами енергетичної установки. Для кількісної оцінки впливу тиску наддуву застосовано методи аналітичного розрахунку на основі термодинамічних принципів роботи двигунів внутрішнього згоряння. Збір та обробка даних здійснювалися за допомогою програмного забезпечення для виконання інженерних розрахунків. Результати дослідження можуть бути використані при проектуванні, модернізації та експлуатації тепловозних дизельних двигунів для покращення їх потужнісних, економічних та екологічних характеристик. Розроблені аналітичні підходи та отримані залежності можуть бути застосовані інженерно-технічними працівниками ремонтних депо та локомотиворемонтних заводів при діагностиці, налаштуванні та регулюванні систем наддуву тепловозів.Object of research in the bachelor’s thesis is the locomotive power unit as a complex system, consisting of a diesel engine, a turbocharger (turbocharging system), a fuel supply system, a cooling system, a lubrication system, and other auxiliary systems that ensure its functioning. Subject of research is the influence of operational (boost pressure, boost air temperature, engine operating modes) and design factors on the filling coefficient of the diesel engine cylinders of the locomotive power unit and its relationship with the overall efficiency (power, economy) of the unit. The aim of the research is to analyze and analytically study the influence of boost pressure on the filling coefficient of the locomotive power unit with the aim of optimizing its operation. A theoretical analysis of the influence of various factors (boost pressure, boost air temperature, engine operating modes) on the filling coefficient of locomotive diesel engines has been carried out. Calculations of the filling coefficient and the main performance indicators of the engine for various boost pressure values have been performed. Quantitative dependencies of effective power and fuel efficiency on changes in boost pressure and filling coefficient have been established. Recommendations for optimizing the parameters of the turbocharging system to improve the efficiency of the locomotive power unit have been formulated. The work utilized methods of systemic analysis to study the interrelationships between the parameters of the power unit. For a quantitative assessment of the influence of boost pressure, methods of analytical calculation based on the thermodynamic principles of internal combustion engine operation were applied. Data collection and processing were carried out using software for engineering calculations. The research results can be used in the design, modernization, and operation of locomotive diesel engines to improve their power, economic, and environmental characteristics. The developed analytical approaches and obtained dependencies can be applied by engineering and technical personnel of locomotive depots and repair plants for diagnostics, adjustment, and regulation of locomotive power unit turbocharging systems.