Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Григорьева Наталья Викторовна

Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания
<
Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Григорьева Наталья Викторовна. Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.02 Тула, 2005 161 с. РГБ ОД, 61:06-5/446

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор научно-технической литературы 9

1.1. Особенности функционирования подсистем двигателя 9

1.1.1. Элементы системы тошшвоподачи 9

1.1.2. Механизм внешнего смесеобразования 11

1.2. Элементарные процессы при внешнем смесеобразовании 13

1.2.1. Впускной трубопровод 13

1.2.2. Испарение топлива с поверхности капли и топливной плёнки 18

1.2.3. Неравномерность распределения ТВС по цилиндрам ДВС 19

1.2.4. Неравномерность чередования рабочих процессов в ДВС 21

1.3. Существующие подходы описания смесеобразования 27

1.3.1. Особенности моделирования процессов внешнего смесеобразования 27

1.3.2. Модели смесеобразования 29

1.4. Выводы 35

ГЛАВА 2. Математическое моделирование нестационарных явлений в ДВС 36

2.1. Общая динамическая модель МДВС внешнего смесеобразования 36

2.2. Разработка динамической модели внешнего смесеобразования 41

2.3. Термодинамическая модель рабочего тела во впускном трубопроводе бензинового двигателя 47

2.3.1. Рабочие уравнения учета подогрева заряда во впускном трубопроводе 51

2.3.2. Расчет коэффициентов расхода в диффузоре и дроссельной заслонке 62

2.4. Модификация модели локального нестационарного теплообмена 70

2.4.1, Уравнения теплообмена в камере сгорания ДВС 70

2.4.2. Уравнения нестационарного теплообмена в камере сгорания ДВС...74

2.4.3. Модифицированная формула конвективного теплообмена 79

2.5. Выводы 84

ГЛАВА 3. Численное исследование нестационарных явлений в ЛВС 85

3.1. Проверка адекватности полученной динамической модели 85

3.1.1. Описание экспериментальной базы 85

3 1 .2. Сравнение скоростных характеристик 87

3.2. Классификация неустановившихся явлений 90

3.3. Результаты исследования динамической модели МДВС 96

3.3.1. Исследование модели внешнего смесеобразования 95

3.3.2. Исследование модели РТ во впускном трубопроводе 99

3.3.3. Проверка адекватности предложенной формулы

конвективного теплообмена 103

3.4. Выводы 109

ГЛАВА 4. Системный анализ факторов, влияющих на скоростные, нагрузочные и динамические характеристики ДВС

4.1. Анализ основных параметров двигателя, формирующие вид внешней скоростной характеристики 110

4.2. Исследование влияния нагрузочного режима на коэффициент наполнения 114

4.3. Построение внешних скоростных характеристик двигателя 1.18

4.4. Выводы 128

Заключение 129

Библиографический список

Введение к работе

Условия эксплуатации транспортных автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) представляют собой частые и резкие смены режимов работы, нерегулярность и хаотичность сочетаний нагрузочного и скоростного режимов, а так же непрерывное изменение крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала (KB). Таким образом, в реальных условиях эксплуатации автомобильный двигатель работает большую часть времени на неустановившихся режимах. Поэтому, необходимо принять во внимание важность исследования неустановившихся режимов работы как двигателя в целом, так и его отдельных систем и в частности системы питания.

Сложность экспериментального исследования и математического описания смесеобразования, газообмена, теплообмена известна, и многие вопросы изучены недостаточно полно. Неустановившиеся режимы затрудняют изучение указанных явлений, так как формирующие их процессы так же становятся переходными.

Рассмотрение особенностей внешнего смесеобразования показало целый комплекс физико-химических явлений, происходящих во впускном трубопроводе бензинового двигателя. Эти процессы отличаются значительной сложностью, и их прямое наблюдение в двигателе затруднено, из-за чего любые заключения о динамике этих процессов делаются на основе косвенных измерений. Теоретическое исследование нестационарных процессов в бензиновых двигателях характеризуется использованием газодинамических моделей с высокой степенью математической сложности.

Альтернативным является подход, основанный на применении динамических моделей смесеобразования (например, И.И. Неяченко, Н.А.Эксакустос, Н.П. Третьяков и др.) для определения оптимальных конструктивных параметров элементов системы топливо подачи, а также законов управления ими на различных режимах работы ДВС.

5 Скоростные характеристики ДВС являются функцией угловой скорости

вращения KB и зависят от следующих факторов: закон дозирования топливо-подачи; индикаторный и механический коэффициент полезного действия (КПД). На формирование индикаторного КПД оказывают влияние такие важнейшие факторы, как характер газообмена, коэффициент наполнения, степень подогрева заряда, полнота его сгорания и интенсивность теплообмена в цилиндре. Все эти явления в течение одного рабочего процесса протекают в нестационарных условиях. Разработка математических моделей описания нестационарных явлений (НЯ) смесеобразования является одним из средств исследования работы двигателя и его систем на неустановившихся режимах. Общим требованием, предъявляемым к математическим моделям, является их адекватность реальным процессам.

В диссертации решается задача совершенствования скоростных характеристик многоцилиндровых ДВС (МДВС) с учетом конструктивных параметров цилиндра, впускного канала и элементов системы топливоподачи, влияющие на динамические показатели качества работы двигателя, его экономичность и существенно повышающие надежность функционирования их при работе на неустановившихся режимах.

Целью настоящей работы является совершенствование скоростных характеристик ДВС, учитывающих факторы, которые влияют на нестационарность процессов смесеобразования, теплообмена и газообмена в рамках системного подхода.

Объектом исследования являются четырехтактные одно- и многоцилиндровые бензиновые двигатели внешнего смесеобразования (ЗМЗ-402, ВАЗ-1111, ВАЗ-2108) и дизельные двигатели (КамАЗ-740, ТМЗ 450-Д).

Подсистемами объекта являются впускной трубопровод, цилиндр двигателя, элементы системы топливоподачи.

Предметом исследования являются стационарные и нестационарные явления рабочего процесса в подсистемах ДВС.

Реализация поставленной цели требует решения следующих задач.

  1. Анализ теоретических и экспериментальных исследований в теории ДВС и описание нестационарных явлений в подсистемах двигателя.

  2. Развитие существующих подходов моделирования нестационарных явлений внешнего смесеобразования, теплообмена во впускном тракте и цилиндре ДВС (в рамках динамического подхода).

  3. Усовершенствование общей динамической модели, развитие программ расчета модели МДВС и учитывающие НЯ.

  4. Системный анализ влияния нестационарных явлений на формирование требуемых нагрузочных, скоростных характеристик ДВС, а так же их влияние на характер переходных процессов.

При решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы, основаны на использовании теории рабочих процессов ДВС, уравнений термодинамики, нестационарного теплообмена и аппарат вычислительной математики.

Научная новизна результатов работы:

  1. Разработана динамическая модель внешнего смесеобразования, учитывающая динамику движения паровоздушной и пленочной составляющих топливовоздушной смеси (ТВС).

  2. Разработана математическая модель нестационарного теплообмена в пограничном слое камеры сгорания (КС).

  3. Проведено исследование влияния факторов нестационарного теплообмена, газообмена и внешнего смесеобразования на скоростные, нагрузочные и динамические характеристики ДВС.

4. Совершенствование развития программного обеспечения, учиты
вающего НЯ в составе динамической модели МДВС на стадиях их внешнего
проектирования, доводки и регулировок.

Результаты реализации поставленных задач представлены в данной диссертационной работе, которая состоит из введения, четырех глав и заключения.

7 Во введении показана актуальность темы диссертации, определены цель

и задачи исследования, отражены научная новизна и практическая ценность

полученных результатов.

В первой главе представлен общий анализ литературы по теме диссертации. Отмечены особенности внешнего смесеобразования и выявлен целый комплекс физико-химических явлений, происходящих во впускном трубопроводе бензинового двигателя. Выполнен анализ существующих подходов к математическому описанию моделей внешнего смесеобразования. Общим требованием, предъявляемым к математическим моделям, является их адекватность реальным процессам.

Во второй главе изложена общая динамическая модель МДВС, включающая собственно модель внешнего смесеобразования, термодинамическую модель рабочего тела (РТ) во впускном трубопроводе и модель нестационарного теплообмена.

В третьей главе представлены результаты численного решения дифференциальных уравнений при исследовании нестационарных явлений в подсистемах ДВС. Приведено описание адекватности общей динамической модели путем сопоставления теоретических расчетов внешних скоростных характеристик (ВСХ) с результатами стендовых испытаний двигателя на примере двигателя ТМЗ-450 Д, которые проводились австрийской фирмой AVL LIST GmbH.

В четвертой главе представлен системный анализ нестационарных явлений, влияющих на скоростные, нагрузочные и динамические характеристики ДВС. Построены и исследованы нагрузочные и скоростные характеристики ДВС на неустановившихся режимах с использованием полученных математических моделей. Заключение включает основные результаты работы и выводы диссертации.

Доклады и обсуждения результатов работы: -VIII Международной НПК "Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС" (Владимир, ВлГУ, 2001

г.);

8 -VII НТК "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании " (Рязань, РГРТА, 2002 г.);

-Ежегодные научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, ТулГУ, 2001-2005 гг.);

-Международный симпозиум «Образование через науку» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 г.).

Основные результаты работы изложены и опубликованы в печати [1, 4,5,6,7,26,27,28].

Особенности функционирования подсистем двигателя

Топливные системы двигателя выполняют основные функции: дозирование топлива в соответствии с режимом работы двигателя [41]; подачу топлива во впускной тракт (центральное и распределенное) или в цилиндры двигателя (непосредственное впрыскивание) [11, 33]; смешение топлива с воздухом с целью образования горючей смеси однородного состава [101]; изменение количества смеси в соответствии с режимом работы [29].

К дополнительным функциям топливных систем относят хранение запаса топлива, необходимого для обеспечения достаточного пробега автомобиля; подачу топлива к органам дозирования и смешения; очистку топлива от механических примесей и влаги [12, 32]. От конструкции и особенностей топливных систем существенно зависят динамические и экономические показатели двигателей, а также токсичность отработавших газов [109, 36].

Большой вклад в исследование топливных систем и совершенствование рабочего процесса ДВС внесли следующие ученые: Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, К.А. Морозов, Н.Х. Дьяченко, Л.М. Матюхин, Ю.И. Будыко, Ю,В. Духнин, В.Э. Коганер, КМ. Маскенсков, А.А Гуреев, Г.М. Камфер, А.И. Колчин, В.П. Демидов, P.M. Петриченко и др.

В результате проведенного анализа систем подачи топлива во впускной тракт (или цилиндры двигателя) [29, 77, 79, 93, 101, 117] и их совершенствования, отмечены следующие особенности: уменьшается коэффициент избытка воздуха по цилиндрам до 6-7 %; оптимизируется состав ТВС; работа двигателя сопровождается без детонации; обеспечивается хорошая приспособляемость системы к встроенной диагностике.

В статье [125] были проведены исследования прямого послойного впрыскивания легкого топлива в КС с применением ионно-аргонный лазера и последующим изменением конструкции камеры. В работах [52, 34] отмечено влияние состава смеси в КС вблизи свечи зажигания на отношение коэффициента воздух-топливо, угловой скорости вращения KB, регулирование и продолжительность впрыскивание легкого топлива. Для исследования процесса распределенного впрыскивания применялось лазерное сканирование методом Релея [117]. В работах [45, 46] отмечены возможности для реализации комбинаций разных концепций двигателя с непосредственным впрыскиванием топлива, работающих в широком диапазоне режимов на гомогенной смеси стехиометрического состава. Основным недостатком является высокая стоимость и трудность поиска неисправностей без специального диагностического оборудования.

В работе [40] предложена новая методика, разработанная специалистами НАМИ, позволяющая точно строить характеристики предельной экономичности, при минимальных затратах времени и выявить оптимальные законы топливоподачи и угол опережения зажигания. Аналогичные задачи являются актуальными и для дизельных двигателей при совершенствовании электронных систем управления по двум направлениям [72, 88]: топливопо-даче и процессу впрыскивания. Применяют принцип программного управления по базовым поверхностям [67], которые получены в результате оптимизации характеристик дизеля по критерию качества. Процесс электронизации управления двигателем способствовал появлению новых конструкций [110].

Одним из наиболее перспективных способов исследования в двигателях является автоматизация процесса проектирования (САПР) ДВС [2] как отдельных узлов и деталей, так и всего двигателя в целом [90]. Эффективно применение компьютерных систем моделирования внутренних процессов в ДВС [39, 82]. С развитием электронных систем управления появилась возможность оптимального управления двигателем на динамических неустановившихся режимах, но из-за трудностей получения динамических моделей эта возможность в настоящее время в значительной степени не реализована. Вызвано это тем, что физические и химические процессы, происходящие в ДВС при его работе на неустановившихся режимах, отличаются значительной сложностью и их прямое наблюдение в полноразмерном двигателе средствами современной измерительной техники практически невозможно [13]. Любые заключения о динамике этих процессов делаются на основе косвенных измерений (показаниях лямбда-зондов, ионизационных датчиков, датчиков детонации и др.).

Поэтому, трудоёмкость проектно- конструкторских работ растёт, сроки их окончания затягиваются, стоимость и длительность стендовых и дорожных испытаний приобретают экономически нецелесообразные размеры. Так, по данным проф. Петриченко P.M. [114], срок создания и доводки, отечественных ДВС (без использования компьютерных технологий) составляет 10-15 лет, в то время как на их зарубежные аналоги, создаваемые с помощью современных средств математического моделирования и компьютерного проектирования, затрачивается не более 3-5 лет.

Общая динамическая модель МДВС внешнего смесеобразования

Динамические модели ДВС широко применяются в практике математического моделирования поршневых двигателей с целью решения различных задач: - построение индикаторных диаграмм и определение показателей рабочего цикла на различных установившихся режимах [114]; - моделирование переходных процессов и определение динамических характеристик ДВС [68]; - динамические расчеты — колебания, прочность, силы трения и т.д. [17]; - проектирование и программирование следящих систем в САР ДВС, а также для диагностики [122].

Рассмотрим вариант общей динамической модели МДВС. Допущения, принятые при построении модели:

1. РТ представляет собой квазиравновесную открытую систему с однородным распределением давлений, температур и массовых долей компонентов.

2. Температура поверхностей КС считается постоянной или задана как функция времени.

3. Теплообмен между РТ и огневой поверхностью КС определяется с помощью нестационарных уравнений.

4. Процессы газообмена сопровождаются мгновенным перемешиванием смеси, поступающей в цилиндр, с остаточными газами и моделируются с помощью уравнений адиабатического квазистационарного течения и уравнений нестационарного течения.

5.Законы возвратно-поступательного движения поршней и плоского движения шатуна являются точными, приведенный момент инерции в уравнении движения считается переменным.

6. Закон учета давления механических потерь принимается линейным с эмпирическими коэффициентами, зависящими от типа двигателя и отношения хода поршня к диаметру цилиндра.

Основные уравнения динамической модели. Система балансовых уравнений общей динамической модели МДВС построена на основе методологии термодинамики тела переменной массы, предложенная профессорами М.А. Мамонтовым и Б. М. Подчуфаровым [74, 89]. Уравнение движения твердых звеньев записано на основе работы профессора И. Е. Агуреева для кривошипно-шатунного механизма (КШМ) МДВС [10].

Угол p, для каждого цилиндра связывается с углом кривошипа 1-го цилиндра по формуле щ = q [ + A pi, в которой Д ,- зависит от угла между кривошипами 1-го и/-го цилиндра и от порядка работы цилиндров (рис.2.1).

Здесь к — номер массы совершающей возвратно-поступательное дви жение (поршень и шатун); / - номер массы, совершающей вращательное движение (шатун). Связь между обобщенными координатами ведущего (кри вошипа) и ведомого звена (центра масс поршня, центра масс шатуна) выражается функциями положения. Для j-ro поршня функция положения П \ p)=R ж уср ). Пользуясь терминологией X. Ф. Кетова [23], производ ные от Kj{q j) по (р. будем называть безразмерными передаточными функ циями: f LSjj. (p) и d л _ я»г \ т.д. Эти производные выражают связь d p d p2 между скоростями и ускорениями поршня и кривошипа и учитывают все кинематические характеристики передаточного (преобразующего) механизма — КШМ. Формулы для расчета всех передаточных функций в уравнениях (2.6) и (2.7) для КШМ приведены в работе [9]. Например, для порш mnUp)=\{\ + \ -z2-cos p--cos J3; А) = 5Іп + /?), где Л = - - отно \\ Л) Я К cos/ї К шение радиуса кривошипа к длине шатуна; г = дезаксиал. Обобщенная к сила О находится с помощью выражения для всех активных сил, включающих реакции неидеальных связей в одной секции КШМ, для которой оно выглядит так Q# = Mdj - А/п = R [тг) [pj - p0j + pMnj )Fp J- Mn, m m 1LQ«J=FPR1Lx j(p j) - POO) + РмпО)) - M» (2,8)

Уравнение изменения объема имеет вид - = FRan - Массовые расходы рас dt считывается по известным формулам газовой динамики для случая стационарного течения [69].

Проверка адекватности полученной динамической модели

Проверка адекватности разработанной общей динамической модели ДВС была проведена путем сопоставления теоретических расчетов по модели с результатами стендовых испытаний двигателя ТМЗ-450Д. Экспериментальные данные по двигателю ТМЗ-450Д (рис.3.1, а) представлены КО Двигателей ОАО АК «Туламашзавод». Испытания проводились австрийской фирмой AVL LIST GmbH (отчет № AT 0047, апрель 1998 год) (рис.3.1, б).

Основные параметры двигателя ТМЗ-450Д представлены в табл. 3.1. Программы испытаний предусматривает выполнение следующих пунктов: 1 .Запуск ДВС и его прогрев. 2. Задание уровня значений момента потребителя. 3. Исследование переходных процессов при изменении положения рычага рейки (с заданным темпом). 4. Исследование переходных процессов при изменении момента потребителя (с заданным темпом). 5. Измерение расходов топлива, воздуха, давления в цилиндре и уровня токсичности.

В процессе интегрирования системы уравнений (2.1-2.5) происходит моделирование открытия дроссельной заслонки от 0 до 100 % (соответственно изменяется величина коэффициента расхода местного сопротивления), затем происходит нагружение моментом потребителя. После выполнения переходных процессов и выхода модели на установившийся режим фиксируется расчетная точка, в которой определяются все индикаторные и эффективные показатели.

Адекватность разработанной модели подтверждена путем сопоставления расчетных данных с экспериментальными данными (табл. 3). Выявлено, что максимальная разница в расчете эффективной мощности не превышает 0,6 кВт, крутящего момента - 2,5 Нм, а удельного расхода топлива - 55 г/кВт-ч (в области средних и высоких частот). Средняя погрешности расчета крутящего момента в зависимости от частоты вращения KB составляет не более 8 %, эффективной мощности - не более 7 %, эффективного удельного расхода топлива двигателя - не более 10 %, (для диапазона скоростных режимов n 1700 - 3500 об/мин).

Режим работы двигателя есть его состояние, определяемое совокупностью ряда факторов. Параметры, характеризующие работу двигателя, как на неустановившихся, так и на установившихся режимах, сравнивают при одинаковых частотах вращения коленчатого вала и положениях регулирующего органа двигателя. Различные параметры определяют, как правило, при установившихся режимах работы двигателя. Установившийся режим возможен при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

В то же время характерными для автомобильных двигателей являются режимы, при которых их параметры непрерывно меняются во времени. Основной проблемой изучения неустановившихся режимов является то, что по показателям рабочих процессов, полученным при стабильной частоте коленчатого вала и постоянной нагрузке (т.е. по показателям сходственного уста новившегося режима), нельзя судить о динамических, экономических и экологических параметрах ДВС. Большинство теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов выполнено на стационарных режимах [33].

Исследованием неустановившихся режимов транспортных ДВС занимались такие специалисты как В. М. Архангельский, Г. Н. Злотий, В. И. Крутов, А.С. Орлин, Н. X. Дьяченко, Д. А. Рубец, Н.Н. Патрахальцев, Л.В. Виноградов и другие [14, 21, 38, 68, 69, 86, 101]. На основе проведенного анализа классификационных схем неустановившихся режимов, вышеуказанных авторов, представлена обобщенная классификация неустановившихся явлений (рис.3.6) и наиболее значимые факторы, определяющие характер НЯ (рис.3.7).

По времени переходного процесса Для существования на заданном промежутке времени неустановившегося режима необходимо, чтобы момент двигателя и (или) потребителя и (или) частота вращения коленчатого вала изменялись, выходя за установленные для установившегося режима пределы [86]. А так же достаточно, чтобы тепловое состояние двигателя изменялось, выходя за принятые для установившегося режима двигателя.

Неустановившийся режим может быть вызван и протекать при разовом (мгновенном) внешнем возмущении, последовательности таких возмущений, либо при длительном (протяженном во времени возмущений). Под мгновенным возмущением можно понимать изменение параметра или показателя внешней нагрузки, управления, регулирования или рабочего процесса, происходящего за время не больше, чем время между соседними циклами работы двигателя. Существуют случаи перехода двигателя с одного установившего режима на другой, сопровождающегося дополнительными возмущениями в течение начавшегося неустановившегося режима. Следует особо разделять переходный режим двигателя в целом и переходные процессы изменения параметров и показателей работы его систем, параметров и показателей его рабочего процесса.

Анализ основных параметров двигателя, формирующие вид внешней скоростной характеристики

При эксплуатации двигателя большое значение имеет зависимость его максимальной мощности или среднего эффективного давления от частоты вращения вала. Другие параметры работы двигателя в этом случае являться не оптимальными при работе на всех режимах, соответствующих характеристике. В зависимости от условий работы двигателя эти параметры могут быть оптимальными не на номинальной, а на какой - то промежуточной частоте вращения KB [38]. Вид скоростных характеристик может быть установлен на основании анализа зависимости мощности от среднего индикаторного давления и частоты вращения КВ. Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин равно PjVb(2nfr)i. Тогда работа за 1 с, или индикаторная мощность (кВт), = РЛ" /(30г), (4-І) где pj - в МПа, Vh - в л, п-в мин .

Так как момент связан с мощностью зависимостью Mi = Nilo)i а У=Л77/30, то индикаторный момент (Н-м) Mt =1000 р{ Vh И(пт)=Кмр{, где Км =1000 Vh і/(пт). Выполнив ряд преобразований получаем pi=(HJl0)(tJi/a)nvp(i, (4.2) где Tjt- индикаторный КПД. Из выражения (4.1) и (4.2) следует, что вид скоростной характеристики определяется характером изменения величин Яц//0, rjv, r/j/a, а в зависимости от частоты вращения КВ. Отношение #ц//0зависит от состава топлива и очень мало изменяется для жидких топлив. Замена одного топлива другим практически не сказывается на величине pi (ре = р\ Т]м).

Наполнение цилиндра rjv двигателя горючей смесью в значительной степени определяет протекание рабочего процесса в ДВС как при установившихся [14], так и при неустановившихся режимах. Гидравлические и тепловые явления, влияющие на этот процесс, исключительно сложны, особенно при неустановившихся режимах работы двигателя, когда меняется во времени частота вращения КВ.

Коэффициент наполнения при работе двигателя по скоростной характеристике зависит от скорости газов в проходном сечении клапанов и фаз газораспределения, а в карбюраторном двигателе еще и от положения дроссельной заслонки. По мере прикрытия дроссельной заслонки, коэффициент наполнения уменьшается в зависимости от частоты вращения KB двигателя более интенсивно (рис.4.1). Влияние гидравлического сопротивления впускной системы на коэффициент наполнения используется в двигателях с искровым зажиганием для количественной регулировки нагрузки [34]. Давление остаточных газов зависит от сопротивления выпуску и режима работы двигателя. Размер зазоров в приводе выпускных клапанов могут понизить значение наполнения и мощность двигателя. Температура остаточных газов не значительно влияет на rjv. При использовании впускной системы с управляемой настройкой и системы с переменными фазами газораспределения значительно изменяется коэффициент наполнения.

Изменение jv от мощности (//v = /(ЛГе)) при работе дизеля и двигателя с искровым зажиганием при постоянной частоте вращения имеют неодинаковый характер, что является следствием принципиально различных способов регулирования мощности.

Дросселирование, применяемое в двигателе с искровым зажиганием для уменьшения нагрузки, сопровождается снижением давления во впускной системы и в цилиндре и усилением подогрева свежего заряда. Увеличение температуры атмосферы приводит к росту ]„, но при этом значительно снижается плотность воздуха, а значит, и цикловая подача свежего заряда.

Увеличение rjv не всегда означает, что в цилиндры поступает большая масса свежего заряда. Следует различать относительную характеристику наполнения (TJV) и массовое наполнение, которое характеризуется абсолютным количеством свежего заряда, поступающего в двигатель. Отношение ц} I а характеризует качество рабочего процесса. С увеличением п происходит уменьшение относительных потерь теплоты в стенки цилиндров, улучшается качество смесеобразования и сокращается длительность второй фазы сгорания в единицах времени, которая приводит к увеличению 77/ и дальнейшей его стабилизации. Аналогичным образом изменяется соотношение tjf/a.

Похожие диссертации на Влияние нестационарных явлений на статические и динамические характеристики двигателей внутреннего сгорания