Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Анализ работ, посвященных разработке и исследованию методов и средств улучшения динамических характеристик дизелей 11
1.1. Эксплуатационные режимы дизелей 11
1.2. Определения неустановившихся и переходных режимов дизелей, переходных процессов 13
1.3. Методы и средства улучшения протекания характеристик дизелей 17
1.4. Воздействие на процессы топливоподачи изменением физико -химических свойств топлива 19
1.5. Показатели, характеризующие динамические характеристики двигателей 20
ВЫВОДЫ по ГЛАВЕ I. 24
Цель работы и задачи исследования 25
ГЛАВА II. Основные теоретические положения 27
II. 1. Основные определения 27
II.2. Разработка системы топливоподачи для реализации метода "физико-химического" регулирования 31
П.2.а. Система импульсной подачи добавок к дизельному топливу 31 П.2.6. Регулирование дизеля изменением подачи
добавки 35
П.З. Математическое моделирование динамических режимов работы дизеля 36
П.З.а. Квазистатическое представление 38
ІІ.З.б. Моделирование с учётом переходного процесса в топливной аппаратуре 40
П.З.в. Моделирование дизеля с системой регулирования начального давления 44
П.З.г. Моделирование режимов дизеля с системой «физико - химического» регулирования 44
ІІ.З.д, Моделирование режимов дизеля с системой регулирования добавки 46
ІІ.З.е. Моделирование длительных неустановившихся режимов дизеля 48
ІІ.4. Анализ состава и свойств смесевых топлив на базе дизельного топлива и добавок сжиженного нефтяного газа, легко воспламеняющейся жидкости и их смеси 49
IL4.a. Добавка сжиженного нефтяного газа 49
II.4.6. Добавка легко воспламеняющейся жидкости 61
IL5. Анализ процессов смесеобразования - сгорания при реализации «физико - химического» регулирования дизеля изменением свойств топлива 64
Выводы по ГЛАВЕ II, 70
ГЛАВА III. Экспериментальные установки и методики исследования 72
III. 1. Объект исследования 72
Ш.2. Стенд для исследования топливной аппаратуры дизеля 74
Ш.З. Стенд для испытаний дизеля 77
111.4. Погрешности определения показателей 80
111.5. Статистическая обработка результатов повторных измерений 82 Выводы по ГЛАВЕ III. 88
ГЛАВА IV. Результаты расчетно-экспериментальных исследований и их анализ 90
IV. 1. Результаты экспериментальных исследований при работе на установившихся режимах дизеля в исходном состоянии и с использованием физико-химического регулирования рабочего процесса 90
IV.2. Выбор внешних и корректорных характеристик 95
IV.3. Результаты исследования динамических режимов дизеля. 99
IV.3.a. Режимы разгонов 99
IV.3.6. Исследования режимов набросов нагрузки 103
IV.4. Влияние запаздывания подготовки смесевого топлива на динамические качества дизеля 109
IV.5. Результаты исследования устойчивости режимов дизеля 113
Выводы по главе IV 114
Общие выводы по работе 116
Список литературы
- Эксплуатационные режимы дизелей
- Разработка системы топливоподачи для реализации метода "физико-химического" регулирования
- Анализ состава и свойств смесевых топлив на базе дизельного топлива и добавок сжиженного нефтяного газа, легко воспламеняющейся жидкости и их смеси
- Результаты экспериментальных исследований при работе на установившихся режимах дизеля в исходном состоянии и с использованием физико-химического регулирования рабочего процесса
Введение к работе
В условиях эксплуатации дизели автотракторного назначения работают преимущественно на неустановившихся режимах (НУР), характеризующихся снижением экономичности, эффективности, надёжности, долговечности по сравнению со сходственными установившимися режимами (УР). В условиях НУР происходит снижение экономичности работы дизеля до 20 и более процентов, снижение динамических качеств по сравнению с теми, которые можно было бы предположить, судя по характеристикам установившихся режимов, возрастает дымность и токсичность выбросов, снижается моторесурс, а также надёжность и долговечность двигателя. Повышение эффективности этих режимов, повышение динамических качеств дизеля является актуальной проблемой двигателестроения.
Характеристики дизелей, получаемые экспериментально в стендовых условиях на установившихся режимах (УР), т.е. статические характеристики, могут характеризовать динамические качества дизеля лишь с определёнными допущениями. Так, только для дизеля без наддува в прогретом состоянии можно со сравнительно небольшой погрешностью говорить о возможности использования статических характеристик для оценки динамических качеств дизеля. В более общих случаях динамические качества дизеля должны характеризоваться его динамическими характеристиками, т.е. полученными на соответствующих НУР или с учётом особенностей протекания рабочих процессов при НУР.
В паспортных данных на двигатель указываются такие важнейшие его показатели, как Ne.H0M>, nH0M,, Me.m3x., ge.min. и т.д., характеристики двигателя, прежде всего его внешняя скоростная (ВСХ), регуляторная, нагрузочные и регулировочные характеристики, коэффициенты приспособляемости, показатели токсичности и так далее, которые определяются при УР дизеля. И только дымность выбросов определяется в свободном разгоне дизеля. Такие показатели, как расход топлива на 100 км пути, время приёмистости (разгона) до заданной скорости, определяются для автомобиля в целом. В
8 то же время очевидно, что динамические характеристики самого дизеля определяют динамические качества транспортного средства, установки двигатель - потребитель в целом при прочих равных условиях.
К динамическим относятся такие показатели, как время приёмистости, например, время разгона, время, необходимое для приёма нагрузки. Провалы или забросы частот вращения при набросах и сбросах нагрузки, время восстановления устойчивой частоты вращения, время выбега, торможения двигателем, а также время пуска и разгона после пуска. Динамические показатели при прочих равных условиях существенно зависят от формы внешней скоростной характеристики двигателя (ВСХ), а точнее - динамической ВСХ (ДВСХ). Поэтому при создании или модернизации двигателя необходимо таким образом сформировать ДВСХ, чтобы обеспечить не только необходимое время приёмистости, но и показатели устойчивости режимов, показатели самовосстановления режима двигателя с потребителем.
Одним из новых методов корректирования ВСХ и ДВСХ является регулирование дизеля изменением физико - химических свойств топлива, называемое иногда «физико - химическим» регулированием (ФХР). Существо метода заключается в том, что в момент форсирования двигателя по мощности, по составу горючей смеси подают в цилиндры вместе с дизельным топливом определённые добавки к нему, например, нефтяной сжиженный газ (ГСН), диметилэфир, спирты, синтетические углеводороды, а в условиях «холодных» пусков - легко воспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и проч. Методы подачи в дизель таких добавок должны быть малоинерционны и потому основаны на принципах внутреннего смесеобразования. Одна из систем, реализующих эти методы, - это система топливоподачи с клапаном регулирования начального давления топлива (РИД) в линии высокого давления (ЛВД), получающим сейчас название клапана импульсной подачи добавки (присадки) в ЛВД. Регулирование начального давления
9 топлива с помощью такого клапана - это также метод воздействия на протекание ВСХ и ДВСХ.
Целью диссертационной работы является определение резервов улучшения протекания динамических характеристик автотракторного дизеля воздействием на процессы топливоподачи, путём регулирования начального давления в топливной системе и изменения физико - химических свойств топлива.
Для достижения указанной цели в работе необходимо решить следующие задачи.
Проанализировать возможности метода совершенствования динамических характеристик дизеля путём воздействия на процессы топливоподачи регулированием начального давления топлива или добавки к основному топливу сжиженного нефтяного газа и легко воспламеняющейся жидкости.
Модернизировать систему топливоподачи элементами регулирования начального давления для реализации метода.
С использованием математических моделей исследовать влияние применяемых добавок к основному топливу на показатели работы дизеля в режимах разгона, восстановления устойчивого режима, пуска, разгона до устойчивой частоты вращения.
Методы исследования. В работе применены экспериментальные и расчётно - экспериментальные методы исследования, в том числе математическое моделирование неустановившихся режимов работы дизеля.
Достоверность результатов экспериментальных исследований и результатов математического моделирования определяется достаточной точностью применявшегося оборудования и стендов, сходимостью с результатами опубликованных экспериментальных исследований, обработанных с применением методов математической статистики.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней разработаны и исследованы методы и средства повышения эффективности неустано-
вившихся режимов работы дизеля автотракторного назначения путём регулирования начального давления и изменения физико - химических свойств топлива добавкой к основному топливу сжиженного нефтяного газа и/или легко воспламеняющейся жидкости через клапаны регулирования начального давления и с помощью элементов включения - выключения подачи добавки. Расчётно - экспериментальными методами получены новые количественные показатели, свидетельствующие об улучшении динамических качеств дизеля предложенным методом.
Практическая ценность работы заключается в том, что при реализации предложенных методов и средств достигается повышение эффективности эксплуатационных, а следовательно преимущественно неустановившихся, режимов работы дизеля. Применение метода физико - химического регулирования позволяет повышать динамические качества дизеля («форсажный» режим) без превышения заградительного предела дымления. Математические модели могут применяться для ускорения поиска рациональных показателей регулирования дизеля.
Реализация результатов работы. Материалы исследования применяются при выполнении госбюджетной научно -исследовательской работы кафедры Российского университета дружбы народов, применяются в учебном процессе и при подготовке магистерских и кандидатских диссертаций.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на научных конференциях инженерного факультета РУДН в 2004 - 2006 г.г., на международном семинаре в Санкт - Петербурге в 2006 г..
Публикации. По результатам исследований, вошедших в диссертацию, опубликовано 6 работ.
Структура и объём работы. Объём диссертации 137 страниц. Работа содержит введение, четыре главы основного содержания, общие выводы, список литературы из 113 наименований и приложение на 6 стр. Основное содержание изложено на 109 страницах машинописного текста, на 53 рисунках и в 9 таблицах.
Эксплуатационные режимы дизелей
В условиях эксплуатации дизели различного, а особенно автотракторного назначения, до 95% времени работают при неустановившихся режимах (НУР) [6, 7, 8, 9, 32, 33, 44, 46, 95, 96, 101, 106, ПО, 111, 112]. При этом в отличие от установившихся режимов работы (УР) отмечается повышение расхода топлива [6, 7, 33, 46], повышение динамических нагрузок, приводящее к снижению надёжности и долговечности работы двигателя, [32, 46], ухудшение динамических качеств установок [95, 96] по сравнению со сходственными условиями при УР, увеличение дымности выбросов [46, 106], нарушение устойчивости режимов [79] и т.д.
В зависимости от назначения двигателя, от вида потребителя его энергии, от условий эксплуатации можно выделить различные типовые, наиболее характерные НУР в эксплуатации. Для автомобильного двигателя - это прежде всего режимы разгона, режимы пуска в различных условиях, в меньшей степени режимы приёма нагрузки, режимы торможения двигателем - выбеги [32, 39, 44, 46, ПО, 111]. Для тракторного дизеля наиболее характерны режимы периодического изменения нагрузки и частоты вращения, трогания с места - набросы нагрузки, пуски из «холодного» состояния [7, 32, 46]. Для тепловозных дизелей, особенно маневровых тепловозов, характерны режимы часто меняющейся нагрузки, режимы набросов полной нагрузки, разгона под нагрузкой [8, 33, 46]. Для судовых дизелей наиболее характерны НУР с периодически меняющейся нагрузкой, разгоны по характеристике «тяжёлого» винта, пуски и реверсы (для буксиров и т.д.) [9, 95]. Для дизель - генераторов наиболее характерны режимы набро-са нагрузки, сброса нагрузки, периодически меняющейся нагрузки [9, 32, 46, 96]. Дизеля строительных и дорожных машин работают с изменяющимися в широком диапазоне и с высокой частотой нагрузках и частотах вращения. Режимы эти как правило можно обобщить некоторыми циклами, типичными для бульдозера или для крана, или для экскаватора и т.д. [6, 46]. Во всех этих случаях важнейшими составляющими неустановившихся режимов являются режимы разгона, приёма нагрузки, пуска, а также динамической устойчивости режима совместной работы двигателя с потребителем [46]. Во многих случаях эксплуатации, особенно специальных установок с ДВС, требуется кратковременное форсированное ускорение (в авиации говорят о применении форсажа двигателя), достижение которого реализуется применением, например, «гибридизации» силовой установки [98].
В работе Драгомирова С.Г. и Драгомирова М.С. [40] показано, что применение дизелей на автомобилях за период 1996 - 2003 годов возросло с 11,5 до 17%, т.е. темпы роста использования дизелей в мире составляют около 1% в год. Существенно растёт доля автомобильных дизелей с непосредственным впрыскиванием (благодаря их высокой экономичности и достигнутой низкой токсичности), которая составляла в 1996 г. 17%, а в 2003 - 80%. Количество дизелей с наддувом, причём, практически все с турбонаддувом, возросло в 2003 г. до 84%. При этом, удельная мощность таких двигателей достигла 36 кВт/л. (для сравнения: без наддува - 25 кВт/л.). (Аналогичные цифры для бензиновых ДВС составляют 46 и 70 кВт/л.). Рост количества дизелей в автомобильном транспорте требует повышения их динамических качеств, так как известно, что дизели с наддувом, а особенно с нерегулируемым наддувом, имеют более пологое протекание ВСХ [32, 71], т.е. более низкие коэффициенты приспособляемости, а также и скоростные коэффициенты.
Авторы различных работ до настоящего времени пользуются разной терминологией для определения неустановившихся, переходных режимов, переходных процессов, что часто приводит к неоднозначному пониманию результатов исследований.
Авторы работы [3] и другие отмечают, что в литературе часто смешивают понятия неустановившихся и переменных режимов. Под переменными, отмечают авторы, следует понимать любые промежуточные режимы, которые отличаются от максимального, номинального. Работа двигателя на любом из переменных режимов может происходить при постоянных или изменяющихся во времени оборотах, нагрузке, тепловом состоянии. В первом случае это будут установившиеся, а во втором - неустановившиеся режимы. Следовательно, «неустановившимся режимом работы авторы называют такой переменный режим, при котором изменяются во времени тепловое состояние двигателя, число оборотов и нагрузка или хотя бы один из перечисленных факторов». Неустановившийся режим может включать одну или все фазы движения: разгон, замедление, чередование разгона с накатом, пуск двигателя и т. д.
Толшин В. И. и Ковалевский Е.С. [96] дают определения применительно к дизель - генераторам и разделяют установившиеся и переходные режимы. Критерием является стабильность частоты тока и напряжения. Частота тока определяется частотой вращения двигателя, которая зависит от системы регулирования скорости. Стабильность напряжения зависит от системы регулирования напряжения. Поэтому качество электрической энергии определяется качеством регулирования частоты вращения и напряжения дизель - генератора в установившихся и переходных режимах. Под установившимся режимом понимают такой режим, при котором все переменные величины (очевидно, параметры и показатели) сохраняют постоянство, а отклонения их от заданных значений лежат в пределах, оговоренных соответствующими стандартами, и не лимитируются во времени.
Разработка системы топливоподачи для реализации метода "физико-химического" регулирования
Для случаев, когда необходимо учитывать переходные процессы в топливной аппаратуре дизеля, модель строится следующим образом. С учётом переходного процесса в ТС, когда функциональная схема САР соответствует рис.П.5, функциональная зависимость крутящего момента от основных параметров имеет вид:
Приращение момента в переходном процессе происходит в соответствии со схемой. Т. е. величина цикловой подачи топлива, поступающего в дизель (g,j,), определяется не только производительностью топливного насоса (Q„), но и «зарядкой» или «разрядкой» ЛВД в соответствии с характеристикой изменения начального давления (Рнач.) причём,
Представив приращения моментов и начального давления в соответствии с указанными функциональными зависимостями, после разложения в ряд Тейлора, линеаризации и очевидных преобразований получаем:
Для построения переходного процесса элемента САР должен быть найден общий интеграл дифференциального уравнения элемента. При условии постоянства внешней нагрузки (ссд =0) переходный процесс двигателя ( p = f(t)) может быть вызван перемещением в момент времени t=0 рейки ТНВД (ф = ф0 = const), в новое постоянное положение. В этом случае уравнение (11.29) принимает вид: Тд- + Кд-ср = ф0. (11.30)
Решение этого неоднородного уравнения как сумма общего решения однородного и частного решения неоднородного уравнений имеет вид: Ф = (ф0/КдИі-е (КД/ТДИ). (П.31) Таким образом, при Кд 0- переходный процесс является аперио дическим сходящимся, при Кд 0- переходный процесс является расходящимся, работа двигателя неустойчива. Появление расходящегося процесса и неустойчивость работы дизеля ВОЗМОЖНЙ из - за переходного процесса в топливной системе. Завершение этого переходного процесса возвращает качество сходимости процесса и восстанавливает устойчивость работы двигателя.
Таким образом, полученное дифференциальное уравнение дизеля учитывает наличие переходного процесса в топливной аппаратуре. Указанный переходный процесс может изменить такие показатели САР, как постоянная времени двигателя, фактор устойчивости, коэффициент самовыравнивания. Изменение этих показателей оказывает влияние на вид переходного процесса дизеля, как элемента САР. В зависимости от величины фактора влияния начального давления на крутящий момент двигателя, переходный процесс двигателя, устойчивый и сходящийся при квазистатическом представлении переходного процесса в топливной аппаратуре, может стать неустойчивым и расходящимся. Продолжительность возникшей не устойчивости определяется продолжительностью и другими параметрами переходного процесса в топливной аппаратуре. Устранение переходного процесса в топливной системе возможно стабилизацией или регулированием начального давления топлива (РНД). Н.З.в. Моделирование режимов дизеля с системой регулирования начального давления
Для системы топливоподачи с РНД и добавкой в ЛВД дизельного топлива переходный процесс в топливной системе, т.е. в ЛВД системы, устраняется. В этом случае уравнение динамического равновесия двигателя с потребителем принимает вид, аналогичный 11.20 и 11.21, однако, численные значения постоянной времени, фактора устойчивости, коэффициентов самовыравнивания и усиления будут принимать другие значения, так как под влияние регулирования начального давления произошли изменения формы соответствующих характеристик дизеля. Поэтому изменим обозначение этих показателей. Тогда получаем:
В предложенном варианте системы топливоподачи с клапаном РНД одинарного запирания функциональная схема системы автоматического регулирования дизеля без наддува и с подачей ГСН или ЛВЖ в ЛВД имеет вид, показанный на рис. 11.6.
Анализ состава и свойств смесевых топлив на базе дизельного топлива и добавок сжиженного нефтяного газа, легко воспламеняющейся жидкости и их смеси
Сжиженные нефтяные газы (ГСН) - это лёгкие углеводороды, которые при давлениях порядка 1 - 2 МПа и нормальной температуре находятся в жидком состоянии. Основные компоненты ГСН - пропан, бутан и пропилен. Пропан и пропилен обеспечивают оптимальное давление насыщенных паров в газовом баллоне. Бутановая составляющая, в которую входят нормальный бутан, изобутан, изобутилен и др. изомеры, является наиболее энергоёмким компонентом ГСН. Кроме того, ГСН содержит метан, этан, этилен, пентаны и др. газы, суммарное количество которых не должно превышать 6%. Благодаря этану, имеющему высокое давление насыщенных паров, в баллоне даже при низких температурах окружающего воздуха поддерживается достаточно высокое давление. В рассматриваемом в работе случае ГСН и хранится, и используется в жидком состоянии. ГСН в жидком состоянии обладает высоким коэффициентом объёмного расширения. Поэтому в баллоне он находится с обязательной воздушной подушкой для компенсации этого расширения. (При полном заполнении баллона ГСН нагревание на 1 градус приводит к росту давления на 0,7 МПа). Основные физико - химические свойства ГСН приведены в таблице II.1. Информация о составляющих ГСН необходима для расчётов показателей качества ГСН как топлива при разных содержаниях в нём компонентов.
В нашей стране выпускается ГСН двух составов: СПБТЗ и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая зимняя и летняя соответственно). Первая содержит 75% пропана, доля бутана не нормируется, а вторая содержит 60% бутана, но доля пропана не нормируется. Основные нормируемые компоненты ГСН приведены в таблице П.2.
Низшая теплота сгорания я смесевых топлив вычисляется по формуле: Н„ = Ни iirij + Нн 2Ш2 + ... + Нн nmn кДж/кг (11.54) гаде Нн ь Нн 2, ...Нн п - низшие теплоты сгорания компонентов смесе-вого топлива, mj m2 ... mn - массовые доли компонентов в смесевом топливе. Теплоту сгорания компонентов топлива определяем по формуле Д. И, Менделеева: Нн = 33913-С + 125604-Н + 10S86-(S - О) - 2512-(9-Н + W), (11.55) где 33913, 125604, 10886 - теплоты сгорания соответственно С, Н и S, кДж/кг, 2512-скрытая теплота парообразования, кДж/кг, W-массовая доля воды в топливе.
Определим низшую теплоту сгорания пропана-бутана, содержащего в своём составе по 50 % пропана и бутана. Молекулярная масса бутана (С4Н10) равна 12-4 + 10=58, а пропана (С3Щ - 12-3 + 8 = 44. Молекулярная масса сжиженного нефтяного газа равна 0,5-58 + 0,5 44 = 51.
Содержание компонентов в топливе: С = 0,5-(12-4 + 12-3) = 42; Н = 0,5-(10 + 8) = 9. Доли компонентов в смеси газов равны: С - 42/51 = 0,824; Н = 9/51= 0,176. Ннг-33913-С + 125604-Н-2512-9-Н = 33913-0,824 + 125604-0,176 - 2512-9-0,176 = 46072 кДж/кг
Низшая теплота сгорания смесевого топлива, состоящего из 70 % массовых дизельного топлива и 30 % массовых ГСН. Элементарный состав (средний) компонентов по массе в ГСН примем следующий: С = 0,824, Н = 0,176. Состав 1 кг дизельного топлива следующий: С = 0,87, Н = 0,121, О = 0,004, S = 0,005. Низшую теплоту сгорания смесевого топлива определяем по формуле
Нн о,- Нн г -.ЇЇІГ+ Н„ д-Шд, (11.57) где тг и Шд - массовые доли соответственно ГСН и дизельного топлива в смесевом топливе, Нн г и Нн д - низшие теплоты сгорания соответствующих компонентов смесевого топлива.
Низшая теплота сгорания дизельного топлива: Нн д = 33913-С + I25604-H + 10886-(S - О) - 2512-(9-Н + W); Ннд = 33913-0,87 + 125604-0,121 + 10886-(0,005 - 0,004) - 2512-9-0,121 = =41978 кДж/кг. Низшая теплота сгорания ГСН равна Н[Г = 46072кДж/кг. Тогда Ннсм= 41978-0,7 + 46072-0,3 = 52022 кДж/кг.
Подача ГСН в данной работе будет составлять 9 - 27% массовых от полной подачи, Т. е. повышение Ннсм по сравнению с Нндт. составит 2,5 -3%. Во многих случаях таким изменением можно пренебречь). Влияние содержания сжиженного газа в смесевом топливе на теплоту сгорания такого смесевого топлива приведено на рис. II.7.
Результаты экспериментальных исследований при работе на установившихся режимах дизеля в исходном состоянии и с использованием физико-химического регулирования рабочего процесса
В области низких частот вращения характеристика крутящего момента дизеля даже с системой РНД резко снижается, что приводит к потере устойчивости УР дизеля с потребителем, снижению приёмистости. Подача добавки ГСН существенно снижает дымность ОГ, особенно при малодымной регулировке (гд), когда положение рейки ТНВД составляет 82% от полного, а номинальный крутящий момент обеспечивается добавкой ГСН к дизельному топливу через клапан РНД. Но и при форсировании двигателя по составу смеси при сохранении дымности номинального режима, дымность ОГ газодизеля форсированного (гдф) лежит ниже, чем у дизеля (д). Форсированный режим получен при положении рейки ТНВД, равном 95% от номинального, а форсирование по мощности достигнуто добавкой ГСН к дизельному топливу также подачей через клапан РНД. Допустимый для дизеля в эксплуатации уровень дымности, равный 35%, сохраняется лишь в диапазоне частот вращения от номинальной до частоты в точке 1, а для газодизеля, даже форсированного по мощности, - до частоты в точке 2, т. е. до п=1200 мин 1. ВСХ газодизельных вариантов лежат существенно выше ВСХ дизеля, что должно обеспечить повышение динамических качеств установки, при условии, если сохраняется неизменной номинальная мощность, Следует отметить, что работа газодизеля в области пониженных частот вращения происходила неустойчиво, а на минимальной частоте вращения - с пропусками воспламенения. Это потребовало подачи в ЛВД легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ), благодаря чему устойчивость режимов была восстановлена. Форсирование двигателя методом ФХР имеет конечно ограниченные возможности, что видно сравнением с ВСХ дизеля с наддувом (дн), приведённой здесь по опубликованным данным. В то же время, ВСХ дизеля с наддувом имеет резкое снижение при низких частотах вращения, существенно повышенную минимально устойчивую частоту вращения.
На рис. IV.2 видно, что доля добавки в смесевом топливе двигателей с разной организацией процессов колеблется в пределах 20 - 40 %. Удель 92 ные расходы, экономичности дизеля и газодизелей сравнимы, за исключением удельных расходов дизеля с наддувом в области пониженных частот вращения, (Здесь и далее расходы ГСН и ЛВЖ приведены к дизельному Рис. IV,2. Внешние скоростные характеристики дизеля 8413/14 при работе на дизельном топливе (д), с наддувом (дн), в газодизельном малодымном исполнении (гд), газодизельном форсированном исполнении (гдф); д-дизельное топливо, г-газовое топливо (ГСН), GT, ge - часовой и удельный эффективный расходы топлива, соответственно, газового (г), дизельного (д) или смесевого (г+д), X - доля газового топлива в смесевом при газодизельном процессе, (расходы газового или смесевого топлива приведены к дизельному по теплоте сгорания).
Для моделирования динамических режимов дизеля и газодизеля в соответствии с принятой моделью, необходимо знание ВСХ двигателей в области частот вращения от пусковой до минимальной устойчивой. Получение таких характеристик выполнено в результате обработки характеристик разгонов двигателя, в соответствии с методикой Соловьёва Д.Е. Существо последней заключается в следующем. Представим ВСХ дизеля в виде аппроксимирующего полинома, например, второй степени. Ме = aj + а2 -со + а3 со , (IV. 1) где а а а- -постоянные коэффициенты, требующие определения, ю - угловая скорость вращения вала. (Предварительным анализом показано, что аппроксимация экспериментальной ВСХ полиномом второй степени обеспечивает достоверные результаты с достаточной точностью, о чём см. в главе III). Тогда для случая разгона дизеля без нагрузки получаем следующее уравнение динамического равновесия двигателя:
При этом для сохранения номинального режима по развиваемому моменту проведено корректирование характеристики газодизеля форсированного. Корректирование выполнено смещением рейки ТНВД от номинального значения малодымной регулировки (гдмд), т.е. 82% от номинального, до значения газодизеля форсированного (гдф). В результате получена корректорная характеристика (гдфкор).
Результаты аппроксимации всех этих характеристик приведены на рис. IV.5 и использованы при определении динамических и прочих характеристик двигателя. Ниже приведены аппроксимирующие уравнения для каждой из полученных внешних или корректорных характеристик.
Похожие диссертации на Резервы улучшения динамических характеристик автотракторного дизеля воздействием на процессы топливоподачи изменением физико-химических свойств топлива
