Введение к работе
Актуальность работы. Общей устойчивой тенденцией развития и совершенствования дизельных двигателей в качестве силовой установки машинно-тракторных агрегатов является увеличение мощности и повышение эффективности ее использования в условиях эксплуатации.
Внедрение в дизелях турбонаддува создает предпосылки для разработки. : двигателей с регулирующими свойствами, аналогичными свойствам автоматических бесступенчатых трансмиссий. Совместное управление давлением наддува и топливоподачей позволяет спроектировать характеристику дизеля, близкую к идеальной транспортной характеристике. Наиболее полно удовлетворяют указанным свойствам так называемые дизели постоянной мощности (ДПМ).
. Значительная часть ДПМ разрабатывается на базе серийно выпускаемых двигателей с турбонадцувом, что дает возможность выпускать ДПМ в условиях сложившегося производства, однако при этом возникает ряд проблем, в частности проблема регулирования давления наддува (подачи воздуха). Резкое падение коэффициента избытка воздуха с понижением частоты вращения коленчатого вала, характерное для дизелей со "свободным" турбокомпрессором, связанное с увеличением "подачи топлива при работе на корректоре, вызывает ряд негативных явлений в осуществлении рабочего процесса. Прежде всего, это увеличение неполноты и несвоевременности сгорания и как следствие снижение индикаторного КПД, а также, увеличение дымности и токсичности отработавших газов. Кроме того, в связи с увеличением средней температуры цикла увеличивается теплонапряженность деталей дизеля. Известные устройства управления давлением наддува достаточно сложны и малонадежны.
Представляется целесообразным для обеспечения приемлемых параметров воздухоснабжения по скоростной характеристике ДПМ использовать совместно с турбонаддувом волновой наддув (ВН).
По ВН накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал. Однако задача выяснения его возможностей и особенностей в сочетании с газотурбинным наддувом (ГТН) для создания дизеля постоянной мощности окончательного разъяснения не нашла.
Цель работы. Повышения технико-экономических показателей дизелей моторно-трансмиссионных установок, работающих в режиме ДПМ, за счет применения
комбинированного наддува и исследование специфических особенностей рабочего процесса на корректорном, участке внешней скоростной . характеристики дизеля с. высоким коэффициентом запаса крутящего момента:
Объект исследования. Исследования проводились на дизелях 6ЧН 13/14 (Д46І-10) и 4ЧН 13/14 (Д440-2) производства АО "Алтайдизель" с серийными и опытными системами впуска.
Методы исследования состояли в сравнительном анализе
совокупности статических скоростных и нагрузочных режимов
работы дизеля при различной комплектации системы волнового
наддува, варьировании фазами газораспределения, углом
опережения подачи топлива и уровнями мощности.
Регистрировались: индикаторная диаграмма, диаграмма колебаний
давления перед впускным клапаном первого и третьего цилиндров
и в точке подключения к турбокомпрессору, Анализ
составляющих индикаторного и эффективного КПД .проводился
методами, предложенными Д.Д. Матиевским, В.К. Нечаевым,
И.Ф. Ефремовым. Численный анализ наполнения проводился по
методике моделирования физических процессов, разработанной
профессором P.M. Петриченко , по специально, .созданной
программе. . ;.
Научная новизна работы состоит вь„том,. что впервые проведены комплексные исследования , шести- .и четырех— цилиндрового двигателей с. комбинированным наддувом, предназначенных для работы в режиме ДПМ. Разработана и исследована система волнового наддува, работающая совместно с газотурбинным наддувом, подтверждена возможность, улучшения показателей быстроходного.дизеля в широком диапазоне режимов работы, оценено влияние предложенной системы на индикаторные, эффективные, тепловые и экологические показатели работы двигателя, рассмотрены возможности дальнейшего совершенствования подобных двигателей с комбинированным наддувом.
Практическая ценность определяется разработкой мероприятий и рекомендаций по созданию ДПМ с улучшенными характеристиками воздухоснабжения на базе серийных дизелей с газотурбинным наддувом, обладающих расширенным диапазоном запаса крутящего момента, лучшей экономичностью, умеренной теплонапряженностью и работой турбокомпрессора в зоне высоких КПД. Применение волнового наддува совместно с газотурбинным позволяет создать ДПМ с меньшими затратами материальных средств и высокой надежностью. Практические . результаты стендовых испытаний
позволили выявить необходимые конструктивные изменения опытных образцов двигателей Д461-10, Д440-2 АО "Алтайдизель".
Апробация работы. Основное содержание работы и jee результаты докладывались на: Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития двигателей внутреннего сгорания и дизельных установок", ЦП ВНТО им. академика А.Н. Крылова, г. Ленинград, 1990 г.; 12-ом Всесоюзном межотраслевом научно-техническом семинаре "Рабочий процесс, теплообмен в ДВС и теплонапряженность их деталей",. ЛГТУ, г. Ленинград, 1991 г.; Международной научно-" технической конференции "Совершенствование быстроходных дизелей", АлтГТУ,- ..г., Барнаул, 1993 г.; 5-ом научно-практическом семинаре . "Совершенствование мощностных, экономических: и экологических показателей ДВС", ВГТУ, г. Владимир, 1995 г:; ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава университета, АлтГТУ, г. Барнаул, 1990-1996 г.г.; научно-техническом совете АО "Алтайдизель", г. Барнаул, 1996 г.
Реализация работы. Результаты работы переданы в виде научно-технического отчета заводу АО "Алтайдизель" и используются в работах по дальнейшему совершенствованию выпускаемых дизелей (ДПМ), а также при проведении научных исследований и в учебном процессе кафедры "Двигатели внутреннего сгорания" АлтГТУ им. И.И. Ползунова.
Публикации. Основнье положения и результаты работы опубликованы в 7 печатных работах и научно-техническом отчете. Получено одно авторское свидетельство и один патент на изобретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и приложения. Работа содержит 110 страниц основного текста, 5 таблиц, 45 рисунков, перечень литературы в 100 наименований и одно приложение.