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

Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Лемещенко Александр Леонидович

Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой
<
Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

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

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Лемещенко Александр Леонидович. Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой : ил РГБ ОД 61:85-5/3123

Содержание к диссертации

Введение

1. РОЛЬ ГАЗООБМЕНА И НАДДУВА В ДОСТИЖЕНИИ ВЫСОКИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕЙШХ ХАРАКТЕРИСТИК.ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ 9

1.1. Вопросы повышения экономичности судовых дизелей в связи с совершенствованием процессов газообмена и наддува . 9

1.2. Пути согласования процессов очистки - наполнения с характеристиками системы наддува и рабочим циклом 16

1.3. Постановка задачи оптимизации параметров систем газообмена и наддува в составе рабочего цикла двухтактного дизеля 24

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗООБМЕНА 30

2.1. Физические модели продувки и исследование газообмена на двигателях 30

2.2. Численное моделирование процессов газообмена

в ДВС 40

2.3. Описание динамики газообмена на основе общей газодинамической модели течения в проточных объёмах ДВС .. 50

2.4. Выводы 63

3. РАСЧЁТНО-ЭКСПЕРШЖНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗООБМЕНА СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ С ПРЯМОТОЧНО-КЛАПАННОЙ ПРОДУВКОЙ

3.1. Задачи экспериментального исследования

3.2. Методика измерений и используемая аппаратура. Определение погрешностей измерений 68

3.3. Анализ результатов экспериментального исследования 85

3.4. Результаты численного моделирования характеристик газообмена в составе рабочего цикла двухтактного комбинированного судового дизеля 99

3.5. Проверка адекватности численной модели натурному эксперименту III

3.6. Выводы 120

4. МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА В ЗАДАЧАХ ОПТИМИЗАЦИИ ГАЗООБМЕНА 123

4.1. Методы оптимизации многокомпонентных систем 123

4.2. Выбор настроечных величин и диапазонов варьирования 135

4.3. Анализ существующих матриц планирования 157

4.4. К определению дисперсии воспроизводимости численной модели 165

4.5. Выводы 175

5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЯМОТОЧНО-КЛАПАННОГО ГАЗООБМЕНА В СИСТЕМЕ

ЦИЛИНДРЫ - ТРУБОПРОВОДЫ - АГРЕГАТЫ НАДДУВА 178

5.1. Анализ результатов трёхфакторного планирования 178

5.2. Оптимизация газообмена и надува тремя

факторами 183

5.3. Построение алгоритма поиска эффективных решений многокритериальной задачи оптимизации 193

5.4. Результаты многокритериальной оптимизации 200

5.5. Выводы 222

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 224

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 228

ПРИЛОЖЕНИЕ 239

Введение к работе

Ведущее положение среди главных судовых силовых установок занимают двухтактные малооборотные дизели. Конкуренция со стороны других типов судовых энергетических установок выдерживается малооборотными дизелями в связи с высокими экономичностью и моторесурсом, низкими эксплуатационными расходами, прямой передачей на винт, новейшими усовершенствованиями в конструкции, позволяющими создавать двигатели мощностью до 50000 кВт в агрегате.

ХХУІ съездом КПСС в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года" поставлена задача значительно увеличить масштабы создания, освоения и внедрения в производство новой высокоэффективной техники, В свете этих задач важная роль отводится совершенствованию конструкции ДВС с учётом достижений отечественного и зарубежного двигателестроения. За годы одиннадцатой пятилетки предстоит организовать модернизацию выпускаемых двигателей и производство новых типов с повышенными технико-экономическими показателями.

Ряд проблем, связанных с интенсификацией процесса сгорания топлива, повышением давления наддува и, соответственно, ростом давления во всех точках рабочего цикла, затрудняет на современном этапе развития двигателестроения создание форсированных высокоэкономичных дизелей. Эти проблемы усугубляются требованиями эксплуатации, состоящими, как известно, в обеспечении надёжности энергетической установки. Ведущими двигателестроительными заводами используются различные пути в согласовании этих противоречивых требований. Одна из наметившихся тенденций базируется на рациональном выборе конструктивных факторов, настроечных величин и параметров рабочих циклов с учётом достижения высоких технико-экономических показателей ДВС. Поэтому обоснован системный подход к проекти- рованию новых и модернизации выпускаемых двигателей [27].

Оптимизация параметров рабочих процессов способствует снижению удельных расходов топлива ДВС при минимальных затратах и в кратчайшие сроки, согласуясь с экономической политикой развития народного хозяйства СССР.

В итоге комплексного решения необходимо принять такую геометрию двигателя, которая бы в полной мере отвечала конкретному рабочему циклу, являясь оптимальной с точки зрения эксплуатационной надёжности для данного уровня механических и тепловых нагрузок. Параметры систем наддува и газообмена, организация индикаторного процесса также должны быть оптимальными в смысле обеспечения максимальной экономичности двигателя при тех же ограничениях по тепловой и механической напряжённости.

В качестве ограничительных параметров наиболее показательными величинами являются: максимальное давление цикла р , температурные уровни деталей камеры сгорания Тст и температурные перепады в стенках Д~ТсТ Анализ конструктивных решений деталей ци-линдропоршневой группы ведущих двигателестроительных фирм Зульцер, Бурмейстер и Вайн, МАИ [64] показал, что при повышении плотности теплового потока температуры Тст и температурные перепады ДТСт удаётся сохранить на приемлемом для эксплуатации уровне путём применения деталей с внутренними каналами охлаждения, имеющими малую теплопередаточную толщину стенки.

Ограничение механической напряжённости с целью сохранения эксплуатационной надёжности при форсировании дизелей наддувом и стремлении обеспечить высокую экономичность индикаторного цикла является более сложной задачей.

Максимальные уровни давления р , достигнутые в двухтактных судовых дизелях, составляют 12-13 Ша. При столь высоких давлениях появляются дополнительные сложности в выборе конструктивных форм, новых материалов и технологии производства деталей цилиндропоршне-вой группы. Поэтому вопрос ограничения давления П остаётся открытым, так как наиболее простые способы регулирования р - перенос сгорания на линию расширения и выбор пониженной степени сжатия - вызывают ухудшение индикаторного процесса и снижение экономич ности.

Радикальное решение проблемы снижения удельных расходов топлива при ограничении давления р невозможно без соответствующей коррекции рабочего цикла, согласования и улучшения составляющих его процеасов. Термодинамический анализ индикаторной диаграммы позволяет наметить пути достижения высокой экономичности, которые для фиксированного отношения хода поршня S к диаметру цилиндра J) при постоянных цикловой подаче Q, u и давлении р состоят в рациональном выборе закона тепловыделения, совершенствовании процессов распиливания топлива, смесеобразования и должной организации газообмена и наддува. Другими словами, не затрагивая вопросов повышения экономичности в адиабатном двигателе, или при неизменных тепловых потерях через поверхности охлаждения, выигрыш в индикаторной работе возможен в верхней части индикаторной диаграммы за счёт оптимальной реализации закона тепловыделения и в нижней - - посредством согласования характеристик систем газообмена и над дува с рабочим процессом. і

Исследования по разработке наиболее совершенных или оптимальных термодинамических циклов показывают, что при ограничении максимального давления наибольший КПД получается в цикле, если давление в конце сжатия достигает р и подвод тепла осуществляется при постоянном давлении р [85] . Практически реализовать такой термодинамический цикл весьма сложно, и в последнее время наметились тенденции поиска оптимальных законов тепловыделения, обеспечивающих наибольшую экономичность реального индикаторного діроцесса [56, 72, 73, 74] .

Значительный вклад в комплекс работ по оптимизации параметров высокоэкономичных термодинамических циклов вносят исследования ЦНЩЩ [іб, 17, 56J , на базе которых создаётся единая система методов, направленная на автоматизацию расчётов как на стадии проектирования, так и во время доводки двигателей.

Термодинамическая оптимизация комбинированных ДВС является сложной проблемой, решение которой зависит от конечной цели, выбора настроечных факторов, влияющих на целевую функцию, и ограничений, накладываемых на пределы изменения настроечных факторов и других показателей дизеля. Использование в основе целевой функции индикаторного КПД или удельного расхода топлива и применение методов математической оптимизации позволили Ю.М.Батракову, Б.М.Гончару, Ю.Э. Исерлису, В.В.Мирошникову, Н.К.Шокотову и др. разработать алгоритмы оптимизации рабочего процесса дизеля [іб, 17, 20, 59, 9б] .

Тем не менее, с позиций системного подхода, комплексное решение по выбору параметров газообмена, наддува и рабочего цикла, обеспечивающих низкий удельный расход топлива при ограничении по механической и тепловой напряжённости, ещё далеко от завершения. Причины этого состоят в чрезвычайном усложнении процедуры оптимизации при выяснении влияния на экономичность дизеля значительной совокупности настроечных величин, введении ограничений и многокритериальном виде целевой функции. Поэтому практический интерес представляют и методика определения оптимального закона тепловыделения для заданного состояния систем газообмена и наддува, и способы согласования процессов газообмена и наддува для исходного закона тепловыделения. Отметим, что разделение процесса оптимизации на две части не противоречит положениям системного подхода, так как простым перебором, например, законов тепловыделения частная задача оптимизации процессов газообмена и наддува может быть доведена до общего случая. Сдерживающим обстоятельством здесь выступает быстродействие современных ЭВМ, перспективы развития которых позволяют надеяться на решение задачи в общем виде.

Сказанное выше определяет цель настоящей работы: повышение топливной экономичности судовых дизелей при сохранении уровней тепловой и механической напряжённости и обеспечении высокой эксплуатационной надёжности путём согласования процессов газообмена и наддува с исходным законом тепловыделения.

Результатом научно-исследовательской работы, выносимым на защиту, является оптимизационная методика выбора параметров систем газообмена и наддува в составе рабочего цикла двухтактного дизеля с прямоточной продувкой, для разработки которой были решены задачи, сформулированные в п. 1.3.

Научная новизна результатов диссертации состоит:

В решении оптимизационной задачи на замкнутой численной модели газодинамического течения в системе цилиндры - трубопроводы - агрегаты наддува, построенной с использованием гипотезы мгновенного перемешивания в конечных объёмах.

В разработке математической формулировки цели задачи оптимизации параметров систем газообмена и наддува в составе рабочего цикла.

В способе согласования характеристик газообмена и наддува с рабочим циклом с целью повышения топливной экономичности при ограничении уровней тепловой и механической напряжённости.

В построении алгоритма и программы поиска эффективных решений многокритериальной задачи оптимизации.

В формализации выбора конечного решения из числа эффективных при заданных уровнях коэффициента избытка воздуха при сгорании и количества перетекающих из цилиндра в воздушный ресивер газов.

Вопросы повышения экономичности судовых дизелей в связи с совершенствованием процессов газообмена и наддува

Процесс газообмена с точки зрения энергетических затрат относится к "второстепенным", но его конечные показатели определяют технико-экономические характеристики дизеля в целом, поэтому вопросам исследования и настройки систем газообмена посвящено большое количество работ. Достижения в верхней части индикаторной диаграммы могут быть безвозвратно потеряны при излишне раннем открытии выпускных органов, несоответствии процессов очистки - наполнения цилиндра рабочему циклу и принятому уровню наддува. Повышение давления продувочного воздуха р. в ещё большей степени увеличивает влияние газообмена через наддув на рабочий цикл и, в случае несогласованности характеристик агрегатов наддува с пропускной способностью цилиндров, не может обеспечить высокие экономические показатели дизеля [34J .

Корректирование моментов газораспределения, являющихся основным способом "настройки" системы газообмена, позволяет при повышении КПД агрегатов наддува снизить либо удельный расход топлива, либо максимальное давление цикла.

Так, фирме Бурмейстер и Вайн при переходе с импульсного давления перед турбиной (р -іґагіа) на изобарную систему наддува (рт= COrtst) вследствие повышения КПД турбины на 15% удалось сместить к нижней мёртвой точке (НМТ) момент начала выпуска (точку ИЪ ), что в сравнении с предшествующими моделями дало дополнительную ин - 10 дикаторную работу Д«С. (рис. I.I.), оцениваемую выигрышем в удельном эффективном расходе топлива, равным 3% [l09] .

Подобное регулирование проводится в пределах постоянства коэффициента избытка воздуха при сгорании рС или сохранения воздушного заряда Mf на момент начала сжатия (точка nCL ). В более общем случае выполнение условия MpetCL6Hrt для различных фаз газораспределения определяется возможностями не только системы наддува, но и газообмена. Для рабочего объёма цилиндра V , исходя из выражения заряд Mf может поддерживаться неизменным за счёт улучшения количественной стороны газообмена - путём повышения коэффициента наполнения П , что при исходном начале выпуска и, следовательно, постоянной плотности воздуха перед продувочными органами Р- может быть реализовано в снижение максимального давления цикла увеличением потерянного хода по началу сжатия.

Физические модели продувки и исследование газообмена на двигателях

Сложность расчёта конструктивных элементов систем газообмена, связанная с отсутствием отработанных методик, приводит к необходимости выполнения значительного объёма экспериментальных работ в задачах оптимизации и доводки выпускных и продувочных органов. Ведущими двигателестроительными заводами накоплен большой опыт в проведении такого рода исследований на физических моделях, опытных стендах и натурных двигателях [2, 4, 47, 58, 65, 84, 108, II4J .

К наиболее доступным моделям продувочного потока относятся статические модели продувки цилиндров, что обусловливает их широкое применение в исследовании процессов очистки - наполнения. Изучение структуры потока на этих моделях, выполняемых зачастую в натуральную величину, осуществляется путём их продувки и визуального наблюдения, либо измерением гидродинамических величин в различных сечениях цилиндра.

Для определения скоростного поля А.Янте ещё в 30-х годах был разработан метод исследования структуры потока при статической продувке цилиндра. Пьезометрическая гребёнка с набором трубок полного давления устанавливалась вместо цилиндровой крышки и применялась в исследованиях контурных схем газообмена [99J ,

В течение ряда лет фирма Фиат проводила исследование аэродинамики продувочного потока на статических моделях, позволяющих изменять геометрию выпускных и продувочных органов, что дало возможность фирме существенно улучшить протекание процессов очистки - наполнения для контурных схем газообмена Гі04] .

- ЗІ Обширные исследования на статической модели цилиндра дизеля ДКРН 74/160 были проведены под руководством М.Г.Круглова в МВТУ им. Н.Э.Баумана [51J . В результате проведённой работы были получены данные о характере очистки - наполнения цилиндра: эпюра скоростей, распределение давления по высоте цилиндра, величина "закрутки" потока, наличие нисходящих потоков и др.

При всей доступности и простоте измерений существенным недостатком статических исследований газообмена на физических моделях является отсутствие учёта динамики нестационарного потока. Это позволяет использовать статические модели лишь при изучении аэродинамики течения газо - воздушных струй, определении коэффициентов расхода газораспределительных органов и доводке их конфигурации с целью достижения минимальных "застойных" зон, отсутствия "прорыва" воздуха или его движения по типу "короткого замыкания".

Лучшее приближение к действительному характеру газообмена дают газодинамические модели. Продувочный воздух и продукты сгорания в таких моделях имитируются различными газами, и результаты оцениваются с помощью газового анализа. По продолжительности газодинамические модели делятся на одноцикловые и непрерывного действия.

Одной из первых установок такого рода была модель А.С.Орлина [бб] , на которой он в 30-х годах в НАМИ исследовал влияние фаз газораспределения на показатели газообмена.

Исследования на объёмной модели Охигаси [108] различных схем газообмена показали, что прямоточная продувка имеет наибольший период вытеснения продуктов сгорания воздухом и достигает значений коэффициента очистки П =0,7. В модели продувочный воздух заменялся аммиаком, а его концентрация в различных сечениях цилиндра определялась посредством измерения диэлектрической постоянной конденсаторным датчиком. Искажение реальной картины продувки в результате внесения конденсаторного датчика в цилиндр и влияние давления на диэлектрическую постоянную аммиако-воздушной смеси несколько снижают достоверность полученных результатов.

Для петлевых схем газообмена по данным Саммонса [ПО] вытес-нительный процесс продолжается до значений П- =0,4, что совпадает с выводами Охигаси.

Анализ перечисленных работ с точки зрения современных представлений об исследовании процессов очистки - наполнения на газодинамических моделях показывает, что начальный этап моделирования газообмена характеризовался отсутствием системного подхода, условий геометрического подобия, необоснованным переносом результатов исследований на двигатель.

Новый этап в развитии теории моделирования газообмена связан с работами А.С.Орлина и М.Г.Круглова [50, бб] . Впервые был рассмотрен вопрос о критериях сходимости при моделировании, сопоставлении результатов исследования на моделях и двигателях, исходя из положений теории подобия и совместного равенства критериев Рей-нольдса, Струхала, Эйлера. Был предложен удобный для практического использования метод определения параметров модели с помощью комбинированных критериев подобия.

Исследование газообмена на газодинамических моделях привело к необходимости измерения быстроменяющихся процессов, что сказывается на точности определения показателей газообмена и обусловливает применение высокоточной измерительной техники. Больших успехов в усовершенствовании методов исследования газообмена достигла фирма Бурмейстер и Вайн, которая совместно с фирмой МАН [П4] проводит исследование процессов прямоточной продувки на полноразмерной газодинамической модели с помощью лазерного анемометра фирмы Диза Злек-троник и привлечением статистических методов обработки получаемых результатов на ЭВМ.

Задачи экспериментального исследования

Развитие численных моделей процессов ДВС позволяет многие практические задачи по доводке, оптимизации и прогнозированию решать расчётным путём. Тем не менее, опытные данные и экспериментальные исследования не утратили значения в выяснении влияния на рабочие параметры условий настройки, конструктивных решений деталей, узлов и систем двигателей, а также в получении информации, необходимой для моделирования.

С этих позиций численное исследование трансформируется в расчётно-экспериментальное и реализуется по следующей схеме.

1. Руководствуясь задачей и объектом исследования, обосновывают схемный подход численного моделирования. Строится алгоритм расчёта.

2. Экспериментальная методика согласуется с поставленной задачей.

3. Определяются погрешности измерений.

4. Проводится серия экспериментальных и численных опытов, позволяющих судить о приближении расчётных данных к их значениям на реальном двигателе.

5. В случае необходимости корректируется и уточняется метод численного моделирования.

Расчётно-экспериментальный подход к анализу и синтезу процессов ДВС позволяет свести объём опытных исследований к минимуму. В этой, связи настройка регулировочных органов близка к исходной, и задача экспериментального исследования состоит в углубленном изучении физической сути протекающих явлений. Неизменная или незначительно отличающаяся от исходной совокупность значений варьируемых факторов даёт возможность собрать достаточный статистический материал, необходимый в оценке погрешностей измерений.

Особенностью решения задачи оптимизации газообмена в составе рабочего цикла является необходимость отражения моделью поведения оптимизируемых параметров при различном состоянии настроечных величин. Поэтому о пригодности разработанного численного метода судят по результатам сопоставления расчётных величин с их опытными значениями в некоторой области изменения исходного состояния регулировочных характеристик.

Отсюда вытекают задачи экспериментального исследования: обеспечение необходимой информацией для первоначальной привязки численной модели к двигателю и доказательство адекватного отражения моделью описываемых процессов в области варьирования настроечных элементов.

При исследовании процессов очистки - наполнения, как правило, точность моделирования проверяют по текущим значениям концентрации отработавших газов, давления и температуры в характерных сечениях газо-воздушного тракта. Трудно отдать предпочтение тому или иному параметру, так как именно их совокупность определяет конкретность процесса газообмена.

Дополнительным и необходимым при замкнутом расчёте процесса газообмена в системе цилиндры - трубопроводы - агрегаты наддува является сравнение с опытными давления в цилиндре в период рабочего цикла, индикаторного КПД, коэффщиента избытка воздуха при сгорании, коэффициента продувки и расхода газов через турбину в заданных частотой вращения и цикловой подачей режимных точках.

Перечисленный минимум текущих и средних за цикл опорных величин требует наличия у экспериментатора каналов измерения давления, мгновенной температуры газового потока и концентрации отработавших газов в функции угла поворота коленчатого вала. Регистрация различных по уровню давлений в цилиндре в периоды газообмена и рабочего цикла с целью повышения точности должна осуществляться раздельными каналами низкого и высокого давлений.

Уверенность в достоверности результатов моделирования, обоснованная и подтверждённая экспериментальными данными, позволяет основное исследование проводить численным способом.

Методы оптимизации многокомпонентных систем

Подавляющее большинство задач оптимизации параметров ДВС сводится к установлению зависимости между входными настроечными величинами - факторами и выходными энерго-экономическими характеристиками двигателя - критериями и определению уровней факторов, обеспечивающих оптимальные условия протекания процессов, либо оптимальную совокупность критериев качества ДВС.

Категории факторов и критериев позволяют описывать сложные многокомпонентные объекты, к которым относятся и ДВС [27] , в виде кибернетических систем с входами и выходами [б, 16, 83] . Рассматриваемый подход максимально формализует методику и представляет процесс оптимизации в виде обобщённой схемы, инвариантной к этапам и объектам исследования. Отметим, что строгое (единственное) решение оптимизационной задачи математическим аппаратом может быть определено только по одному критерию, остальные выходы учитываются как ограничения, сужая область изменения настроечных величин. В практических задачах оптимизации возникает необходимость выбора оптимального решения с учётом нескольких критериев. Желание получить однозначное решение приводит к объединению отдельных критериев в поисковую функцию или целевую, успех оптимизации которой зависит от обоснованности выбора группируемых критериев и вклада каждого отдельного критерия в функцию поиска.

class5 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЯМОТОЧНО-КЛАПАННОГО ГАЗООБМЕНА В СИСТЕМЕ

ЦИЛИНДРЫ - ТРУБОПРОВОДЫ - АГРЕГАТЫ НАДДУВА class5

Анализ результатов трёхфакторного планирования

Основываясь на данных планирования по трём факторам (п. п. 4.3. - 4.4.), отметим следующие особенности зависимостей энерго-экономических показателей двигателя ДКРН 80/160 с изобарной системой наддува в функции от выбранных варьируемых переменных.

В результате соответствия значений коэффициентов для каждого фактора вкладу данного фактора в параметр оптимизации при записи регрессионных уравнений в кодированной форме (4.13.), то очевидно, что принятые диапазоны варьирования углов (XX , ЦЭ и проходного сечения rtlnj. ещё не приводят к существенной нелинейности критериев h. , р , oL . Тем не менее, построение плана второго порядка обоснованно, поскольку уголмзаброса" ФадС обладает значительной нелинейностью по всем настроечным факторам и имеет наиболее сложную поверхность отклика.

Доверительный интервалом оценки значимости коэффициентов при квадратичных членах критерия Y): по абсолютной величине превышает все коэффициенты (табл. 4.5.). Введение в полиномиальную модель индикаторного КПД коэффициента & обусловлено желанием увеличить точность предсказания критерия h. , поскольку порядок коэффициента & и интервала одинаков.

Наличие плана эксперимента (табл. 4.2., 4.4.) позволяет получить регрессионные связи вида (4.13.) не только для критериев оптимальности, но и для всех рассчитываемых параметров дизеля. В этой связи представляет интерес сопоставление качественной картины предлагаемого пути согласования процессов очистки - наполнения с характеристиками системы наддува и рабочим циклом (п.1.2.) с количественной эффективностью реального влияния настроечных переменных на основные параметры дизеля.

Используя зависимости табл. 4.4., и при условии CD.» idem. (llF "Ldenrt необходимом для сравнения, определим изменение параметров газообмена, наддува и рабочего цикла в функции от момента начала сжатия Ц) . Полученные данные (рис. 5.1.) полностью согласуются с качествеиньми тенденциями постоянства коэффициента очистки в прямоточных схемах газообмена, давления наддува и экономичности цикла при изменении момента начала сжатия (см. п. I.I.). Рост потерянного хода приводит к интенсивному падению коэффициента наполнения ( 4% на каждые 5 п.к.в. увеличения У?( ), что соответствет качественной оценке (рис. 1.2., в), потере коэффициента избытка воздуха ( Ь% на каждые 5 п.к.в. увеличения о,,) и снижению максимального давления цикла ( 4% на каждые 5 п.к.в. увеличения Фа ).

В число критериев оптимальности включён коэффициент избытка воздуха при сгорании, являющийся весьма показательным и с точки зрения характеристики качества процесса сгорания, и теплового состояния деталей ЦПГ (гл. I).

Исходная конструкция деталей ЦПГ и штатная система охлаждения дизеля 9ДКРН 80/160-4 рассчитаны на относительные теплопотеисхри в стенки, оцениваемые величиной 0 = 0,096, полученной в результате расчёта на численной модели (см. п. 3.4.).

Похожие диссертации на Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой