Введение к работе
з
Актуальность проблемы.
Двигатель внутреннего сгорания - сложная тепломеханическая система. В настоящее время прецэсе создания нозого двигателя длится нередко 10-15 лзт. Наиболее порспзетизным способом сокращения материальных и оременны): затрат при создании носего доигателя являэтея автоматизация его проектировании. Основой любой САПР являются мз-те^атичзскиз модели. Для решзния конкретных задач, возникающих при создании нозего дзигатёля, требуются матзматмчзскиз модели разлапого уровня !'.OHKpoTii3Kuv!ti и степени приближения к реальному объекту.
Потребность а проведении дпннсп реботы ГЮЗНПКЛЗ з связи со и^едующпглп положзнипии:
-существующие модели на достаточно высоком уропнэ описы-ззюг
локальные сспекты функционирования дїгігптспл, ію разделение
дЬигатслл п общем случоо на 20-35 расчетных блоков не позволяет я
полном объеме, получить представление о его работе как системы "е
целом"; . . -
-проектировочный расчеты проводятся с принятием допущения об устанопизшгмсп режима работы, в то время как до 70% времени эксплуатации транспортный двигатель работает в условиях неустановившегося режима. Приведенные гз .работе исследования выполнялись в соответствии с научно-техническими- проблемами, которые решались на кафедре "Автомобили и автомобильное хозяйство" ТулГУ в рамках НИР 12.04-ЗН, 1.9.96, которые были утверждены УПФНИ ВШ Госкомитета РФ по высшему образованию соответственно 14.02.94 и 12.01.95 г., итрзнта, утвержденного по результатам конкурса, проводимого МГИУ в связи с приказом Госкомитета РФ по высшему образованию от 8. мая 1996 г. № 859.
4 .*
Цель работы сострит в совершенствовании теоретической базы
проектировочных расчетоз одноцилиндровых карбюраторных ДВС за
счет включения а процесс теоретического исследования динамических
особенностей их функционирования. ...
Цель была реализована в результате решения следующих задач: -'построения динамических моделей, отражающих работу ДВС, как с условиях установившегося, так и переходного режимов; ~ определения.параметроа и показателей переходных режимов; -исследования влияния условий эксплуатации, структуры и параметров двигателя на устойчивость его работы;
-уточнения динамических моделей, обеспечивающее более полный учет ряда факторов (выгорание топлива, трение в ЦП Г), влияющих % на процесс функционирования двигателя,
ОЦъпктм ясспсдоппния: двухтактные одноцилиндровые карбю
раторные двигатели с крішршипно-камерной продувкой на база.двига
телей ТМЗ 5,101 и Иж-Плаяета-5 (рабочие объемы'соответственно 188
и 350 см3). '"-..'
Ппэд^тгы пехлелоншшя: термодинамические процессы, происходящие с цилиндре и кривошипной камеро ДОС и'роим?.1ь: аго работы.
ІУштод ясслэдогшппя - теорзтиг.о-зкеперимзнталычый, построенный на использовании методов технической термодинамики (с частности ее версии для открытых систем ~ таллоглеханіші), теории азтомати-ческого управления, статистического анализа и сычиештельнэй математики с широким применением современной' Еычиелительной техники.
Научная новизни работы:
а). В части общих положений: '
-в разработке методики построения математических моделей ДВС:
которая реализует системный подход к описанию двигателя и стра-
v жает особенности его работы во времени при меняющихся условия)
эксплуатации. - '
б). В части математических моделей:
- в разработке динамических моделей двигателя с кривошипно-
шатунным механизмом и крмвошипно-камерной продувкой;
-- в прозэденном уточнении динамических моделей, которое заключается: -в разработке обобщенной в отношении тепломеханических свойств модели реального двигателя;
- в построении моделі' объемного выгорания топлива;
-в адаптации модели трения, позволяющей определять мгновен- ныз значения силы трения а цилиндропоршневой группе, в.). В части исследования моделей:
- в теоретическом определении ряда основных показателей динами
ческих спойотп двигателя.
Рпг!іггччдс;'."п ;;т;;ность работы. з). 3 чести общих положений: -з сосершэнстисспнип теоретической басы прсзктпрспочных расчэ-тоо, а результата проведения которого, установлено, что:
-предлагаемый подход построения динамических моделей позволпаг .обоснованно формулировать требования к отдельным педсисте?,'~м двигателя по требованиям, предъявляемым к двигателю о целом; -физическая наглядность результатов расчетов, позволяет достаточно быстро накопить необходимый опыт по исследованию про- ' цессов, протекающих в двигателе в реальном масштабе времени.
- низкие временные Затраты и достаточная точность расчетов матема
тических моделей дают возможность повысить качество проектирова
ния за счет увеличения числа анализируемых вариантов конструкций.
б). В части использования математических моделей:
- в-определении на стадии проектировочных расчетов:
неравномерности вращения коленчатого вала;
устойчивости установившихся режимов и влияния на нее конструктивных и эксплуатационных параметров;
показателей качества переходных процессов.
Реализация результатов исследования. Материалы исследова-. ний доломлены на научно-техническом совете сеістора двигателей ОАО Мсчопром г. Серпухов и переданы ему для практического использования.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной рабо і ы доложены и обсуждены на:
~ НПО "Пути совершенствования технической эксплуатации и ремонта машин АТК" (Владимир, ВлГТУ, 1995 г.);
- Международной НТК "100 лет российскому .автомобилю. Промы'щ
ценность и высшая шкопа" (Москва, МАМИ, 199S г.);.
-VI международном НПС "Совершенствование мощностных,-экономических и экологических показателей ДВС" (Владимир, ВлГТУ, 1997 г.);
- Международной НТК'"Доигатель - 97" (Москва, МГТУ, І937г);
НТК профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, ТулГУ, 1935-1997 гг.).
Публикаций.
По тематике диссертации опубликовано А статьи, 4 тезиса доісладоз.
Структура я объем диссертации. Диссертация состоит из введе-чтя, трёх глав; заключения и списка использованной литературы, включающего 75 наименований. Основная часть работы изложена на 125 ' страниц текста, содержит 37 рисунков и 10 таблиц..
Иа защиту выносятся: . . .
-методика построения динамических моделей ДВС, в основе к'ото-
рой лежит аппарат тепломеханики; .
- математические модели, позволяющие установить связи конструк
тивных и эксплуатационных параметров ^изменяющимися условия
ми эксплуатации ДВС;
-результаты численных экспериментов на математических моделях, позволяющие дать практические рекомендации по улучшению рабо чих характеристик существующих конструкций двигателей для широкого диапазона изменяющихся нагрузок.