Введение к работе
''''''',;'?/'""-л
~ " ~~
Актуальность теяи:. Проблема улучшения пусковых качеств дизелей при П13КИХ температурах окру-кающей среды решается посредством мероприятии, іаправленньгх. а частности, на обеспечение воспламенения топлива з цилиндре. 3 сачестве такого средства широкое распространение получил подогрев впускного юздуха продуктами сгорания топлива. Подогрев впускного заряда уменьшает іериод задержки воспламенения, сокращается время от начала пуска до псявле-шя первых вспышек в цилиндре. Снижение плотности свежего заряда и умень-цение концентрации кислорода в нем ухудшают пусковые качества дизеля. Для >абочего цикла в этих условиях характерны низкие значения индикаторной работа, неполное сгорание топлива.
Расчетное моделирование и анализ внугрицилиндровых процессов позво-иют на стадии проектирования определить показатели рабочего цикла и количе-твенно оценить пусковые качества дизеля при решении задач анализа конструк-орских проектов, а также выбрать решения по улучшению показателей рабочего [икла дизеля в период пуска з условиях подогрева впускного воздуха продуктами горания топлива.
Цель работы Цель диссертационной работы заключается а улучшении оказателей рабочего цикла тракторного дизеля в условиях пуска при низких емпературах окружающей среды подогревом впускного воздуха продуктами горания топлива.
Для достижения поставленной цели потребовалось:
разработать расчетную модель, описывающую внутрицилиндровые провесы с учетом особенностей пуска дизеля, в том числе и с учетом подогрева пускного воздуха продуктами сгорания топлива;
оценить влияние основных конструктивных и регулировочных пара-етров тракторного дизеля на продолжительность пуска и на основе методов ногомерного статистического анализа с использованием расчетной модели полу-ить многопарамегрическую зависимость;
на основе расчетной модели и миогопараметрической зависимости разра-зтать методику расчетного определения требуемой величины подогрева вггуск-эго заряда;
разработать моделирующую установку для исследования подогревателей тускного воздуха и по результатам исследовании определить мероприятия, по-юляюшие повысить надежность и эффективность работы подоіревателеи впусх-?го воздуха;
выполнить экспериментальные исследования влияния параметров впускного заряда на показатели рабочего цикла дизеля при пуске;
разработать методику анализа рабочего цикла по индикаторной диаграмме, учитывающую особенности внутрицилиндровых процессов в период пуска дизеля, в том числе и влияние подогрева впускного заряда;
по результатам расчетных и экспериментальных исследований разработать практические рекомендации и технические решения, направленные на улучшения показателей рабочего цикла дизеля в условиях холодного пуска.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в разработке методики выбора параметров впускного заряда, разогреваемого продуктами сгорания топлива, в соответствии с которой на основе выявленной статистической зависимости продолжительности пуска дизеля и разработанной расчетной модели внутрицилиндровых процессов предусмотрено определение условий, при которых обеспечивается воспламенение топлива в цилиндре, и осуществляется расчетное прогнозирование параметров рабочего цикла дизеля при заданных условиях пуска.
Применительно к условиям пуска разработана методика анализа рабочего цикла дизеля по индикаторной диаграмме с использованием ЭВМ, в которой предусмотрена оценка потерь заряда в период газообмена и рабочих ходов, учтено влияние теплообмена, изменение параметров впускного заряда в результате его разогрева, а также неравномерности вращения коленчатого вала при определении характера тепловыделения и параметров состояния рабочего тела в течение цикла.
Разработан способ облегчения запуска дизельного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления (А. с. № 1720343), предполагающий выравнивание температур впускного заряда, подогреваемого продуктами сгорания топлива, за счет подачи сжатого воздуха во впускной заряд цилиндра, имеющий наиболее высокую температуру.
Практическая ценность. Получена многопараметрическая статистическая зависимость продолжительности пуска холодного дизеля, отражающая влияние ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, которая позволяет на стадии проектирования определить время пуска дизеля.
Разработанная методика выбора параметров впускного заряда, базирующаяся на расчетной модели вігутрицилиндровьгх процессов дизеля и статистической зависимости продолжительности пуска дизеля, позволяет установить, е частности, влияние параметров заряда на впуске на индикаторные показатели рабочего никла к посредством этого осуществить целенаправленный выбор параметров устройств, повышающих температуру впускного воздуха.
Разработанная методика анализа рабочего цикла дизеля по индика горной диаграмме, учитывающая особенности процессов, протекающих в период пуска дизеля, в том числе и изменение параметров подогреваемого впускного заряда, позволяет повысить достоверность результатов и эффективность зкспернмента-ііь-ньгх исследований.
Полученные з работе результаты позволили разработать практические рекомендации, направленные на улучшение пусковых качеств дизелей.
Реализашш работы. Результаты работы, в частности, результаты экспериментальных исследований, использованы в ГСКБД ОАО "ЧТЗ" при доводке системы подогрева впускного воздуха. Расчетная модель внутрицилиндровых процессов реализована в виде программного продукта и используется в учебном процессе кафедры ДВС ЮУрГУ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции /СибАДИ, г. Омск/ в 1984 г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития комбинированных двигателей внутреннего сгорания и двигателей нсвых схем и на новых топливах" /МВТУ, г. Москва/ в 1987 г., на республиканской научно-технической конференции /ТЛИ, г. Горький/ в 1,988 г., на Всесоюзной научно-технической конференции /ЛСХИ, г. Ленинград/ в 1990 г., на научно-технической конференции "Двигатели внутреннего сгорания и их конкурентноспособность" /УДЭНТП, г. Челябинск/' в 1991 г., на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского ескггаваЮУрГУ (1983-1988. 1990-1993, 1995-1999).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ и получено 4 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка и 6 таблиц. Список использованных источников включает 108 наименований.