Введение к работе
Актуальность проблемы. В реальных условиях эксплуатации двигатели внутреннего сгорания (ДВС) значительное время работают на неустановившихся режимах (НУР). Особенно велика доля времени работы на НУР двигателей автомобильного и тракторного назначения, у которых она достигает 90 и более процентов от всего моторесурса. Особенности протекания рабочих процессов в ДВС при неустановившихся режимах приводят к повышению эксплуатационного расхода топлива и масла, снижению надёжности и долговечности двигателя, повышению токсичности и особенно дымностн выбросов, а также к снижению динамических качеств установок с ДВС. К динамическим качествам установок относятся такие, как способность быстро осуществлять разгоны (что характерно прежде всего для автомобильных двигателей), приёмы (набросы) нагрузки (что характерно прежде всего для дизель - генераторов), работать в условиях быстро и со значительной амплитудой меняющейся внешней нагрузки (дизели тракторного назначения) и т. д. Для дизелей любого назначения важным является проведение эффективных пусков с быстрым прогревом и разгоном на режимы устойчивой работы. Существенным качеством является способность дизеля адекватно реагировать на сигналы системы автоматического регулирования или программного управления, например, сохранять постоянство частоты вращения при меняющейся внешней нагрузке.
Динамические качества дизеля, его эксплуатационные экологические и экономические показатели существенно зависят от протекания различных переходных процессов (п. п.) в дизеле и его системах, таких как п. п. в системах автоматического регулирования, воздухоснабжения, особенно при наличии свободного газотурбонагнетателя, топливоподачи, регулирования теплового состояния и т. д.
Цели и задачи исследования. Целью работы является дальнейшее совершенствование неустановившихся режимов работы дизелей, путём совершенствования процессов топливоподачи при этих условиях и учёта влияния п. п. в топливной аппаратуре (Т. А.) дизеля на его динамические качества.
Для достижения указанной цели в работе решаются сле-
дующие основные задачи.
-
Разработать математическую модель п. п. дизеля при неустановившихся режимах работы с учётом особенностей толли-воподачи в этих условиях.
-
Исследовать количественные показатели влияния п. и. в топливной, аппаратуре на характеристики неустановившегося режима, работы дизеля. '
-
Провести сравнительный анализ количественного влияния на показатели работы дизеля п. п. в топливной аппаратуре (Т. А.) и других методов воздействия на характеристики дизеля.
А. Разработать методику сравнительного анализа результатов математического моделирования переходных процессов дизеля с результатами их экспериментального исследования.
5. Разработать рекомендации на создание систем топливо-подачи с регулированием начального давления (РИД) топлива для дизелей, с целью повышения эффективности их работы при
НУР..' '',.""._ ;'
Методы исследования. В работе применены преимущественно методы расчётного исследования с использованием результатов экспериментальных исследований, выполненных в МГТУ им. Н Э Баумана, Российском университете дружбы народов, С. Петербургском техническом университете, Ярославском
моторном заводе, НТЦ КАМАЗ'а и др.
, . Достоверность результатов математического моделирования НУР дизеля с учетом п. п. в Т. А. подтверждена сходимостью с опубликованными результатами экспериментальных исследований, обработанных с применением разработанной методики, основанной на методах математической статистики.
Научная новизна. Разработана математическая модель неустановившегося режима работы дизеля (и алгоритм сё реализации), учитывающие влияние на показатели работы дизеля при НУР переходных процессов в линиях высокого давления топлива! Разработана методика сравнительного анализа результатов математического моделирования п. п. дизеля и результатов их экспериментального исследования. Получены- количественные „значения влияния начального давления топлива на динамические качества автомобильного дизеля. Показана целесообразность учёта влияния п. п. в Т. А. дизеля на его показатели при НУР для систем топливрподачи с относительным объёмом магистрали выше 50. Рекомендовано регулирование начального давления топлива при НУР дизеля для повышения его динамических качеств.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработанная математическая модель і (УР дизеля может применяться для уточнения расчётного определения динамических качеств дизелей автотракторного назначения, для выявления желательного регулирования начального давления топлива в линиях высокого давления;
разработанная методика сравнительного анализа расчётных и экспериментальных показателей НУР дизеля позволяет повысить надёжность, достоверность получаемых результатов, снизить трудоёмкость исследований за счёт выбора оптимального количества экспериментальных реализаций НУР:
показано, что воздействие на начальное давление топлива использованием веществ, отличных от применяемого топлива, позволяет не только достигать экологического эффекта, но и улучшать динамические качества дизеля.
Реализация работы. Математическая модель применяется в учебном процессе РУДН при подготовке магистерских и кандидатских диссертаций, а также включена в отчёты по проведению госбюджетной НИР.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научно-технических конференциях инженерного факультета Российского университета дружбы народов в 1997,1998 и 1999 г.г.
Публикации. По результатам исследований, вошедших в диссертацию, опубликованы 2 работы.
Структура и объём работы Диссертация изложена на 169 страницах и содержит введение, четыре главы основного содержания, обшие выводы, приложения и список использованной литературы. Основное содержание диссертации изложено на 90 страницах текста, 50 рисунках и і 4 таблицах. Приложение имеет 13 страниц рисунков и таблиц, список литературы - 83 наименования.