Введение к работе
Актуальность темы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания ЛВС) является важнейшей составной частью энергетической базы ародного хозяйства , повышение энерговооруденности которой яв-яется актуальной проблемой развития экономики страны. Шэтому еобходгаю дальнейшее развитие и совершенствование производства ВС, в частности дизелей.
Наряду с проблемой повышения топливной экономичности, воз-икающей в условиях ограниченных запасов нефти, в последнее вре-а большое внимание уделяется экологическим проблемам, поскольку ВС являются одним из основных источников загрязнения воздушного зесейна вредными для здоровья человека выбросами с отработавши-1 газами.
Сохранение высокой экономичности ДВС при минимальном выбро-і токсичных продуктов сгорания и сажи с отработавшими газами шлется сложной ітяучі!о-тегни"««?!гой пгобі^мой. Глчьж-гї) путь ее гшь'шм гсриыия а ебиїоеїіл-вующіьй организации процесса сгорания, іторая исключала бы появление в цилиндре дизеля высокотемпера-рного сажистого пламени'со свойственными "ему такими негативны-! явлениями, как выбросы в атмосферу высокодисперсных частиц *и - носителей сильнейших канцерогенных продуктов, наличие су-ствеиной составляющей теплового излучения в суммарной теплопе-даче деталям цилиндро-поршневой группы (ЩІГ), химический недо-г топлива, интенсивное образование окислов авота.
^льнейшее глубокое ивучение физических условий сгорания, яевыделения и образования токсичных веществ, отличающихся, в иу специфических условий дизельного цикла нестационарностью, вичием градиентов концентраций и температур в объеме цилиндра вяется фундаментом для разработки мероприятий по ретенип проб-t экономии топлива и-экологиидизелей.
Цель и задачи исследования. Анализ состояния проблемы пестования полей концентрации сажи и температуры пламени в ци-ідре дизеля показывает,что на сегодняшний день не сувзствует іергшвапцих сведений по' локальным термическим-и иояцетрацион-I условиям в объеме пламени,- позволявших сделать теоретические йщєния и использовать в практик», анализа и моделирования трицилиндровых процессов. Поэтому целью работы явилась разра-ка метода экспериментально-теоретического исследования полей пературы пламени и концентрации сага и. анализ основных вако-
номерностей локальных концентрационно-термических условий непосредственно на дизеле с реально суЪ^ствующей организацией процесса сгорания.
Достижение указанной цели осуществлялось решением следующих основных еадач:
разработка экспериментальной установки для многоканального оптического индкцироьания объема сгорания, обеспечивавшей максимальное количество измерительных каналов;
разработка системы автоматизированной регистрации и обработки результатов экспериментального исследования с применением персональной ЭВМ;
разработка модели и методики расчета мгновенных полей температуры пламени и концентрации сажи в цилиндре дизеля;
выполнение комплексного экспериментально-расчетного исследования распределения температуры и концентрации сажи;
на основании анализа экспериментально-расчетного материала определение основных тенденций распределения локальных температур и концентраций в объеме сгорания;
разработка методики и проведение оценки влияния локальных параметров сажистого пламени на образование окиси азота и радиационную теплоотдачу пламени.
Методика и объект исследования. Решение поставленных задач достигалось с сомоиыо анализа выполненных ранее работ, проведением экспериментальных исследований внутрицилиндрорых процессов на специе созданной установке с диэелем 44 10.5/ 12, обработкой экспериментальных данных и проведением расчетных исследовали на персональных ЭВМ МЗ 0502 (ДВК-3), Искра 1030, ЕС 1840.
Научная новизна. Впервые создана экспериментальная установка для многоканального оптического иядицирования с элементами автоматизированной системы научных исследований (АСНИ).
Разработана расчетная методика и проведено комплексное исследование полей температуры и концентрации сажи для реального дизеля, включая зондирование в осевом направлении цилиндра.
Определены основные тенденции изменения локальных температур и концентраций сажи и интегральные показатели температур-ко-концентрационных полей пламени.
Разработана методика и оценено влияние локальной температурно- концентрационной обстановки на эмиссию, окиси ваота а радиационную теплоотдачу."
Практическое значение. Разработанный метод исследования поз-
воллет получить информацию о формировании полей температуры и концентрации сажи при сгорании топлива в реальном дизеле, которые являются основой для разработки конкретных мероприятий по улучшению экономических и экологических характеристик дизелей.
Дальнейшее применение метода для других типоразмеров дизелей позволит сделать определенные теоретические обобщения и использовать подученные данные при анализе и математическом моделировании внутрицилиндровых процессов, сокращающем сроки и снижающем трудовые и материальные затраты на экспериментальные и доводочные работы.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на Всесоюзной научной конференции "Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания", 1986 г. .Москва, (ЩИ; на Всесоюзном межотраслевом начно-техническом семинаре "Тепловыделение, теплообмен в ДБС ИдТеплонапряженность их деталей", 1985, 1989 гг., Ленинград, ЛПИ; на краевой научно-практической конференции "Молодце ученые и специалисты Алтая в борьбе за ускорение научно-технического прогресса", 1986 г.,Барнаул, ЛКНТО; на Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы двигателестроения", 1987 г., Владимир, НИКТИД; на краевой научно-практической конференции "Комплексное использование вторичных ресурсов, создание совершенных технологических процес-зов.в свете решений XXVII съезда КПСС", 1987 г., Барнаул,АТУ; на Всесоюзном научно-практическом семинаре "Совершенствование мощ-аостных, экономических и экологических показателей ЛВС", 1989 г. Владимир, ЕЛИ; на постоянно действующем научно-техническом семи-, каре каф. ЛВС АлтПИ "Исследование рабочего процесса и систем Зыстроходных дизелей", 1085-1990 г. г. ; н'\ конференциях и cvswrn-,vuc (v.T.'.r.-rv, (-.ii.-aiHiijufciuB iiO AJ.I3 и boi'te, 1906-1988 г. Г.
Реализация результатов работы. їезультатьі проведенных исс-яедовалий используются на ПО ВТЗ при доводке существующих и раз-эаботке рабочего процесса перспективных дизелей и в учебном процессе кафедры ЛВС АлтПИ им. И. И. Полэунова.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печат-іьк работ, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, мти оенсьннх разделов, заключения, приложения в виде фотографий )бшегс айда и отдельных узлов экспериментальной установки. Она їклю-иет 103 страницы основного текста, 48 рисунков, б тыУ-іиц. Список л.ттературы состоит иа 103 наименовании.