СОГЛАСОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Аннотация
Показатели работы дизельного двигателя существенно зависят от согласованности конструктивных и регулировочных параметров топливной аппаратуры с формой и размерами камеры сгорания. Указанная согласованность обеспечивается таким сочетанием параметров, при котором комплекс процессов подачи топлива в цилиндр, развития топливных струй, их взаимодействия с поверхностями камеры сгорания, выделения теплоты при сгорании топлива обеспечивает высокие показатели топливной экономичности при приемлемых экологических показателях двигателя. Методика согласования параметров должна быть основана на адекватном описании и количественных оценках элементарных внутрицилиндровых процессов в сочетании с процессом выделения теплоты от сгорания топлива. Согласование исключительно расчётным путём в настоящее время невозможно. Это объясняется тем, что ввиду чрезвычайной сложности и быстротечности рассматриваемых процессов пока не созданы в должной мере адекватные их математические модели. Решить рассматриваемую задачу можно расчётно-экспериментальным путём, сочетая физическое моделирование процессов подачи топлива, развития топливных струй, их взаимодействия между собой, с поверхностями камеры сгорания и анализ выделения теплоты в дизеле по индикаторным диаграммам. В ходе использования такой методики выполняется уточнение представлений о деталях происходящих в дизеле процессов, в частности, об изменении во времени геометрических и массовых характеристик топливных струй, о моментах времени нанесения топлива на поверхности поршня, крышки и втулки цилиндра, о причинах изменения формы характеристики выделения теплоты при сгорании топлива. В результате использования такой методики получена возможность целенаправленного воздействия на внутрицилиндровые процессы, обеспечивающего высокие экономические и экологические показатели двигателя при его создании и в ходе эксплуатации.
Ключевые слова
рабочий процесс дизеля, развитие топливной струи, взаимодействие струи с поверхностью, выделение теплоты при горении
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Chung T. J. Computational Fluid Dynamics / T. J. Chung. - Second edition. - Cambridge University Press, 2010. - 1058 p.
3D-CFD моделирование сгорания и теплообмена в быстроходном дизеле [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.aps-c.ru/publications/Heat_transfer_HSDI.pdf (дата обращения: 08.11.2017).
Baumgarten C. Mixture Formation in Internal Combustion Engines / C. Baumgarten. - Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2006. - 294 р.
Weinhold I. The Three Waves of Commercial CFD // Engineering edge. - 2015. - Vol. 4. - Is. 1 [Электронный ресурс] / I. Weinhold, J. Parry. - Режим доступа: https://www.mentor.com/products/mechanical/engineering-edge/ (дата обращения: 08.11.2017).
Гаврилов В. В. Методы повышения качества смесеобразования и сгорания в судовом дизеле на основе математического и физического моделирования локальных внутрицилиндровых процессов: дис. … д-ра техн. наук. - СПб.: Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, 2004. - 359 с.
Гаврилов В. В. Принципы построения иерархического комплекса систем диагностирования судового дизеля / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 3 (37). - С. 155-166. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-7-3-155-166.
Гаврилов В. В. Моделирование процесса распыливания топлива в судовом дизеле / В. В. Гаврилов // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2009. - № 2. - С. 91-96.
Saha K. Assessment of Cavitation Models for Flows in Diesel Injectors With Single-and Two-Fluid Approaches / K Saha, X. Li // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 2016. - Vol. 138. - Is. 1. - Pp. 011504. DOI: 10.1115/1.4031224.
Скоморовский С. А. Вихревая турбулентность и кавитация в сопловом канале дизельной форсунки / С. А. Скоморовский, В. В. Гаврилов, Н. В. Семидетнов, М. Н. Голованов // Сб. науч. тр. по материалам Междунар. конф. «Двигатели-2007». - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - С. 269-274.
Рудаков В. А. Исследование развития топливных струй в камерах сгорания дизелей / В. А Рудаков, А. Н. Карелин // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. - 2012. - № 4. - С. 30-42.
Кайкацишвили Г. З. Моделирование процесса испарения капли топлива в камере сгорания дизеля / Г. З. Кайкацишвили // Наука в центральной России. - 2013. - № 4. - С. 54-63.
Сеначин П. К. Задержка воспламенения топлива в дизеле с системой топливоподачи повышенного давления / П. К. Сеначин, А. П. Сеначин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - № 1-2. - С. 479-486.
Лазарев Е. А. Физические концепции и математические модели процесса сгорания топлива в дизеле / Е. А. Лазарев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. - 2010. - № 10 (186). - С. 32-39.
Кухаренок Г. М. Моделирование характеристик топливных струй и параметров камеры сгорания дизеля / Г. М. Кухаренок, Д. Г. Гершань // Наука и техника. - 2011. - № 4. - С. 35-39.
Магафуров Р. Ж. Методы диагностирования топливной аппаратуры дизелей / Р. Ж. Магафуров // NovaInfo.ru. - 2016. - Т. 4. - № 47. - С. 40-45.
Диагностика дизельной топливной аппаратуры [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cnt-moscow.ru/ru/agc/newpage/ (дата обращения: 07.11.2017).
Никитин Е. А. Диагностирование дизелей / Е. А. Никитин, Л. В. Станиславский, Э. А. Улановский [и др.]. - М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.
Гаврилов В. В. Теоретические основы и методика анализа процесса горения в судовом ДВС по индикаторным диаграммам / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. - № 1 (35). - С. 154-164. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-1-154-164.
Gavrilov V. V. Experimental studies of local processes as a basis of the diesel indices improvement methods / V. V. Gavrilov // Тяжелое машиностроение. - 2003. - № 11. - С. 18-20.
Потапов А. А. Новейшие методы обработки изображений / А. А. Потапов, Ю. В. Гуляев, С. А. Никитов, А. А. Пахомов, В. А. Герман. - М.: Физматлит, 2008. - 496 с.
Мащенко В. Ю. Повышение эффективности рабочих процессов в судовом дизеле согласованным выбором параметров топливной аппаратуры и камеры сгорания: дис.. канд. техн. наук. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О Макарова, 2013. - 209 с.
Абрамчук Ф. И. Процессы в перспективных дизелях: сб. ст. / Ф. И. Абрамчук и [др.]; под ред. А. Ф. Шеховцова. - Харьков: Изд-во «Основа», 1992. - 352 с.
Об авторах
Гаврилов Владимир Васильевич - доктор технических наук, профессор
gavrilov@VG5647.spb.edu. kaf_sdvs@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Мащенко Владимир Юрьевич - кандидат технических наук
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»Захаров Виктор Игоревич - инженер
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»
