Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ публикаций, посвященных проблеме повышения эффективности неустановившихся режимов работы дизелей 10
1.1. Исследования неустановившихся режимов работы дизелей 10
1.2. Переходные процессы в элементах и системах дизеля 12
1.3. Переходные процессы в топливной аппаратуре 13
1.4. Повышение эффективности неустановившихся режимов регулированием начального давления топлива 13
1.5. Повышение эффективности неустановившихся режимов работы дизеля изменением физико - химических свойств топлива (физико - химическое регулирование) 14
1.6. Методы исследования неустановившихся режимов работы дизелей 15
Выводы по 1 главе и постановка цели и задач исследования 17
ГЛАВА 2. Теоретические основы повышения эффективности неустановившихся режимов работы дизеля добавкой сжиженного нефтяного газа к топливу 19
2.1. Основные определения 19
2.2. Переходные процессы в элементах и системах двигателя 23
2.3. Переходные процессы в топливной аппаратуре дизеля 26
2.4. Дифференциальное уравнение дизеля как регулируемого объекта с учётом переходных процессов в топливной аппаратуре 34
2.5. Регулирование начального давления топлива для повышения эффективности дизеля 39
2.6. Топливные системы для ввода сжиженного нефтяного газа в топливо 45
2.7. Моделирование длительных неустановившихся режимов 52
Выводы по главе 2 53
ГЛАВА 3. Методики, стенды и приборы для исследования процессов, погрешности измерений 55
3.1. Стенды для исследования топливной аппаратуры 55
3.2. Стенды для исследования дизелей и газодизелей 61
3.3. Погрешности измерений 65
3.4. Методы статистической обработки результатов измерений 67
3.5. Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя 72
Выводы по главе 3 76
ГЛАВА 4. Результаты расчётно - экспериментальных исследований возможности повышения эффективности неустановившихся режимов работы дизеля типа 8413/14 77
4.1. Экспериментальные характеристики дизеля 8 Ч 13/14 и его газодизельных модификаций 77
4.2. Сравнительный анализ динамических качеств дизеля и газодизелей при разгонах 86
4.3. Определение внешней скоростной характеристики по результатам испытаний на неустановившихся режимах 93
4.4. Повышение эффективности длительных разгонов дизеля и его газодизельных модификаций 106
Выводы по главе 4 114
Общие выводы 115
Список литературы 116
- Повышение эффективности неустановившихся режимов регулированием начального давления топлива
- Дифференциальное уравнение дизеля как регулируемого объекта с учётом переходных процессов в топливной аппаратуре
- Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя
- Определение внешней скоростной характеристики по результатам испытаний на неустановившихся режимах
Введение к работе
Совершенствование дизелей идёт по пути повышения их агрегатной и удельной мощности, повышения их топливной и масляной экономичности, снижения вредных выбросов, улучшения динамических качеств, увеличения моторесурса, повышения надёжности и безотказности и т. д.
Обычно под терхМином "эффективность" понимают увеличение мощности двигателя. Иногда говорят о топливной эффективности, т. е. как бы повышении эффективности использования топлива, об улучшении динамических качеств, эффективности выполнения наиболее характерных операций в данных условиях эксплуатации и т. д. В условиях эксплуатации двигатели, особенно транспортного назначения, работают преимущественно на неустановившихся режимах. Поэтому повышение эффективности их работы в этих условиях - актуальная задача двигателестроения. Для транспортных двигателей важнейшим режимом является режим разгона. Одной из причин возникновения проблемы "пробок" па дорогах является то, что автомобили медленно разгоняются, что касается прежде всего грузовых автомобилей. "Даже один медленно разгоняющийся грузовой автомобиль на перекрёстке или светофоре может создать за собой "хвост" автотранспортных средств" [54]. Поэтому повышение интенсивности разгона прежде всего грузовых автомобилей — важнейшее средство повышения пропускной способности городских магистралей. Если учесть, что в процессе интенсивного разгона происходит повышенный выброс сажи и ряда других токсичных веществ, то возникает проблема снижения дымности и токсичности выбросов в этих условиях.
Эффективность работы дизеля при установившихся (УР) и неустановившихся (НУР) режимах работы повышают разными методами, например, применением наддува, особенно регулируемого наддува, использованием более качественных топлив, в том числе экологически чистых и во- обще альтернативных топлив. Совершенствование процессов топливопо-дачи, воздухоснабжения, усовершенствование протекания рабочих процессов в элементах дизеля и в целом в двигателе - всё это делается для повышения эффективности работы дизеля в конечном итоге в условиях эксплуатации. Одно из направлений в этом отношении — это устранение отрицательного влияния переходных процессов в топливной аппаратуре на эффективность неустановившегося режима дизеля, регулирование процессов топливоподачн в неустановившихся режимах работы. Одним из путей улучшения экологических показателей дизеля является применение газовых топлив, например, сжиженного нефтяного газа — пропана — бутана топливного (СПБТ). Известно, что его добавка к дизельному топливу резко снижает дымность выбросов и в целом токсичность двигателя. В стране добыча и внутреннее потребление СПБТ достигли соответственно 8000 и 7000 тысяч тонн в год (рис. 1.1). При этом экспорт этого газа снижается (при росте внутреннего потребления), Повышение использования СПБТ на автомобильном транспорте, в том числе дизельных ДВС, является перспективным и в экономическом, и в экологическом отношениях.
Одним из методов добавки СПБТ к топливу является ввод газа в жидкой фазе в линии высокого давления топлива через клапан, названный клапаном регулирования начального давления (РНД). В этом случае достигается как регулирование начального давления топлива в линиях высокого давления топливной системы, так и создание смесевого топлива - смеси дизельного топлива с СПБТ перед впрыскиванием в цилиндры. Следовательно, таким путём можно устранить переходные процессы в линиях высокого давления топлива, одновременно экономить некоторую долю жидкого топлива заменой его сжиженным газом, а также
9000 n S 5000
Экспорт .Внутр. потребл. S 4000
3000 —
1000- — -,—.—.—,.., 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 ГДЫ
Рис. 1.1. Добыча, внутреннее потребление и экспорт сжиженного нефтяного газа (СПБТ) улучшить экологические характеристики двигателя, особенно снизить дымность его отработавших газов (ОГ).
В работе проведена разработка и исследование метода повышения эффективности типичных для транспортного дизеля 8413/14 (ЯМЗ-238) неустановившихся режимов работы с использованием топливной аппаратуры для подачи сжиженного нефтяного газа в основное топливо в линиях высокого давления. С использованием математической модели неустановившихся режимов такого дизеля - по существу газодизеля с внутренним смесеобразованием, получены количественные данные о возможностях повышения эффективности разгона двигателя предложенным методом.
В отличие от выполненных ранее работ, в данной сделана попытка выявить степень раздельного влияния на показатели работы дизеля стабилизации и регулирования начального давления топлива (то есть устранения переходных процессов в системе топливоподачи) и введения в топливо сжиженного нефтяного газа - пропана - бутана. Выявлено влияние добавки сжиженного газа на эффективность неустановившихся режимов дизеля при неизменной, свойственной дизелю, дымности ОГ, а также на возможность снижения дымности в этих режимах при неизменной, свойственной дизелю, эффективности режимов.
Повышение эффективности неустановившихся режимов регулированием начального давления топлива
Повышения динамических качеств дизеля, вообще совершенствования эффективности его работы при НУР достигают различными путями. К ним относятся следующие: повышение быстродействия регулятора, вплоть до опережающего регулирования; интенсификация воздухоснабжения, путём ускорения разгона газотурбонагнетателя, подачи дополнительного воздуха от постороннего источника, интенсификации вихревого движения заряда в цилиндре двигателя; поддержание теплового состояния двигателя; воздействие на процессы топливоподачи и т. д. [6, 15, 36, 38, 41,42, 59, 62, 65, 69, 88, 96, 97]. Одним из путей повышения динамических качеств дизеля является повышение или регулирование начального давления (РНД) топлива, которое позволяет исключить снижение производительности топливной системы, исключить потерю интенсивности впрыскивания, сохранить рациональное начало топливоподачи. Более того, соответствующим выбором параметров регулирования можно интенсифицировать процессы топливоподачи (как при УР, так и при НУР). Последнее конечно целесообразно при рациональности параметров рабочего процесса дизеля по углу опережения впрыскивания топлива, по коэффициенту избытка воздуха, по уровню теплового состояния и т. д. Всё указанное может быть отличным от уровня УР, а при применении так называемого физико - химического регулирования (т. е. регулировании рабочего процесса путём изменения физико — химических свойств заряда или в частности топлива) эти параметры могут быть изменены в сторону интенсификации процессов, в сторону повышения эффективности рабочих процессов, форсирования процесса по составу смеси и т.д., т. е, в сторону повышения эффективности протекания неустановившихся режимов.
Метод— химического регулирования (ФХР) начал развиваться для целей совершенствования протекания рабочих процессов при УР [39, 40, 82]. Расширение в последние годы применения в ДВС различных альтернативных топлив, особенно газовых [1, 2, 4, 8, II, 12, 13, 14, 29, 30, 31, 37, 43, 44, 50, 51, 58, 71, 75, 79, 85, 86, 90, 92, 93, 94, 95], а также разработка и создание систем топливоподачи, обеспечивающих ввод в основное топливо различных добавок, присадок (системы с РНД и другие) [13, 16, 21, 22, 50, 64, 68, 56, 59, 63, 64, 66, 67, 73, 74, 76, 77, 78] создало возможности для более широкого исследования возможностей повышения эффективности НУР дизелей регулированием состава топлива.
Метод физико — химического регулирован!ия достаточно широко исследуется, с целью изучения его возможностей, применимости при УР, самой возможности его реализации, но мало исследован применительно к проблеме совершенствования протекания НУР дизелей [5, 7, 15, 17, 18, 19, 22, 26, 28, 35, 81, 94]. В качестве веществ, которые могут добавляться в топливо для изменения его физико — химических свойств (причём, изменять эти свойства во время работы двигателя, желательно в функции от режима работы) наиболее часто рассматриваются различные присадки (как жидкие, так и газообразные), вода, спирты, водные растворы различных химически активных веществ (катализаторов горения), синтетические углеводороды, газовые топлива, легковоспламеняющиеся жидкости, диме-тилэфир, а также сжиженный нефтяной газ (ГСН или в соответствии с новыми предложениями - СПБТ - сжиженный пропан - бутан топливный) [4, 5, 6, 11, 17, 30, 35, 36, 37, 41, 42, 46, 47, 48, 58, 63, 86, 94]. Методы исследования могут быть как экспериментальные, так и расчётные и расчётно - экспериментальные [5, 9, 32, 33, 52, 61, 69, 70, 88, 89]. Наиболее простые математические модели НУР могут быть созданы для дизелей без наддува, когда отсутствует проблема учёта переходных процессов в системе воздухоснабжения. Часто для приближения условий НУР к условиям УР исследования проводятся без учёта переходных процессов изменения теплового состояния двигателя. При подтверждении адекватности модели и реальных режимов НУР в условиях эксперимента стремятся поддерживать например тепловое состояние путём многократных реализаций режимов. Важным моментом исследования является определение достоверной характеристики исследуемого режима. Дело в том, что из-за неидентичности начальных условий, наличия нестабильности и неравномерности параметров и показателей работы двигателя, а также каких-то случайных факторов, повторные реализации режимов имеют значительный разброс показателей. Поэтому полученные результаты требуют статистической обработки с определением достоверности полученных результатов и лишь после этого - сравнения с результатами моделирования процесса. Во многих случаях моделирования НУР, например, в теории автоматического регулирования, часто применяется принцип квазистатического представления НУР. Конечно, в этом случае проводятся соответствующие мероприятия, позволяющие использовать такой подход. Например, рассматривается п. п. в очень узком диапазоне изменения частот вращения, специально создаются условия, исключающие влияние того или иного переходного процесса. Например, исключается влияние автоматического регулятора. Его работа задаётся соответствующим законом изменения положения рейки и т. д. Соответствующими средствами исключается влияние переходных процессов в линиях низкого или высокого давления топливной системы. Используя принцип квазистационарности удобно представлять характеристики конкретного двигателя и потребителя по результатам его экспериментального исследования на установившихся режимах. Однако, по - прежнему определённую проблему составляет описание характеристик дизеля в области режимов работы, где установившиеся режимы отсутствуют. Например, в области режимов от пусковой частоты вращения до минимально устойчивой частоты вращения.
Дифференциальное уравнение дизеля как регулируемого объекта с учётом переходных процессов в топливной аппаратуре
Принцип регулирования начального давления был ранее [МВТУ] организован с помощью системы топлшюподачи, показанной на рис. 2.9. В ней создание повышенного Рнач достигается благодаря "подпитки" ("зарядки") ЛВД 5 от аккумулятора 8 топлива через распределитель 9 с приводом 15 от кулачкового вала штатного топливного насоса 3. Давление в аккумуляторе создавалось с помощью дополнительного ТНВД 11 и регулировалось с помощью редукционного клапана 7. Максимально возможный уровень Рнач составлял 11 МПа. Нагнетательный клапан 4 штатного ТНВД 3 не изменялся (т. е. объём разгрузочного пояска клапана не увеличивался, что ограничивало возможности разгрузки ЛВД после впрыскивания). Повышение Рнач выше 11 МПа приводило к появлению подвпрыскиваний топлива форсункой.
Повышением начального давлеі;,:л до указанного уровня удалось существенно поднять развиваемые дь:: отелем крутящие моменты. На рис. 2.10. показано, что дизель со штат;:. П системой, модернизированной использованием элементов РНД в соо: :.етствии со схемой рис. 2.9, обладает внешней скоростной характеристик. ; (ПСХ) на 10 — 20% более высоком уровне. При этом возрос коэффицк--..л г приспособляемости "К" по моменту, и оптимизировался по частоте І :;слия (последний вместо 0,8-0,85 от номинала у штатного двигателя с. л;-;ш 0,6 — 0,7 у дизеля с системой РНД). Эти эффекты были достигну \. врастанием подач топлива, интенсивности впрыскивания и некоторі.. ; сличению (на 1,5 — 2,0 градуса п. к. в.) угла опережения впрыскивали я. D іевидно, что при этом максимальное давление цикла возрастает на 3 - 5/І жёсткость процесса (cttVdtp) растёт на 7 - 10%, а температура газов перед турбиной возрастает на 25 -30С, что превышает допустимый для неё уровень. Удельный эффективный расход топлива лишь на пониженных оборотах возрос на 1 - 2%, сохранившись в диапазоне частот от номинальной до частоты максимального крутящего момента. Дымность ОГ на повышенных частотах практически не изменилась, возрастая в области низких частот на 10 - 15%.
Следует отметить, что применение системы РНД при сохранении штатной ВСХ (что достигается соответствующим уменьшением выхода рейки ТНВД при повышении Рнач от 2 МПа до 9 — 9,5 МПа) приводит к повышению экономичности дизеля на 5 - 7%, к уменьшению температуры ОГ перед турбиной на 30С, некоторому повышению жёсткости процесса и снижению дымности ОГ на 4 — 5% (всё по сравнению со штатным исполнением).
Указанные результаты по максимально возможному возрастанию мощности или максимально возможному снижению расхода топлива достигаются благодаря подбору на каждом скоростном режиме своего уровня Р„ач, оптимального для данного режима, а для ВСХ максимальной экономичности - ещё и оптимального положения рейки ТНВД. Всё это возможно при рассмотренной достаточно сложной экспериментальной системе.
В последние годы в исследованиях этого направления чаще применяются системы с клапаном РНД [62], как более простые в конструктивном выполнении. Схема системы и принципы её работы разъясняются с помощью рис. 2.11.
После очередного цикла подачи топлива насосом 1, когда нагнетательный клапан 2 садится в своё седло и формирует в ЛВД 3 волну разрежения, последняя подходит к клапану РНД 6 и за счёт перепада давления на клапане происходит его открытие. На осциллограмме рис. 2.11б - ход клапана РНД - пкл. Топливо из ёмкости 10 входит в ЛВД 3, повышая в ней давление. За время между циклами волна разрежения (давления) пробегает мимо клапана 6 несколько раз. Давление в ЛВД повышается до некоторого начального давления P(ia,t i+. Клапан РНД (рис. 2.11а ) может быть выполнен с одинарным запиранием (конус клапана 6 - седло 7) или с двойным запиранием (пластина 8 дополнительного запорного элемента - седло 7). В первом случае ход клапана 6 ограничен величиной h"0 РНд, равной 0,4 - 0,5 мм. Во втором случае ограничение хода клапана равно h 0 рнд h"0 РНД. В первом случае проход топлива через клапан 6 возможен во время всего периода открытого состояния клапана, т. е. до тех пор, пока клапан 6 волной давления в ЛВД 3 не будет посажен в седло 7. Во втором случае проход топлива в ЛВД 3 возможен лишь во время движения клапана 6 в сторону открытия. После посадки пластины 8 на седло 7 вход топлива в ЛВД прекращается. Второе решение предусмотрено для ограничения ввода топлива в ЛВД, например, при чрезмерном перепаде давления на клапане 6 между ЛВД 3 и ёмкостью 10. При стабилизации начального давления в ЛВД переходные процессы в ЛВД исключаются, так как каждый очередной цикл топливо подач и не зависит от начальных условий — остаточного давления предыдущего цикла. Следовательно в этом случае модель переходного процесса САР не должна учитывать переходного процесса в топливной аппаратуре. В этом случае изменение момента двигателя определяется уравнением 2.19, а последующие зависимости не включают влияния Рнач = f(n, hp).
При всех достоинствах системы с РНД очевидно, что задача дальнейшего форсирования дизеля по составу смеси, а главное, задача снижения дымности выбросов, таким путём не может быть решена. В то же время, добавка к дизельному топливу сжиженного нефтяного газа может способствовать решению этой задачи [5, 14, 46, 58, 63]. Следовательно, с целью устранения вредного влияния переходных процессов в топливной аппаратуре и одновременного решения задачи форсирования дизеля и снижения дымности его ОГ целесообразно подавать сжиженный газ через систему РНД.
Определение внешней скоростной характеристики по результатам разгонов двигателя
Зато видно существенное снижение дымности отработавших газов (ОГ) газодизеля Н л, которая не превышает предела дымления, установленного для дизеля (35-30% по Хартриджу) во всём диапазоне скоростных режимов (в то время как у штатного дизеля как без наддува, так и с наддувом уже в точке 1, то есть около 1500 мин 1, происходит превышение допустимого уровня дымности ОГ). Количество СПБТ (вЛд), поступающего в двигатель (рис.4.2), в этом варианте выполнения газодизеля составляет со снижением частоты вращения порядка Х=30 - 18% от суммарной подачи смесевого топлива (г+д)у (X%=G/M 100/G/+drjl). Расход СПБТ приведён к дизельному топливу по теплоте сгорания и плотности. Двигатель в этом варианте теряет экономичность в области повышенных частот вращения, но выигрывает в удельном расходе топлива при пониженных частотах. Следует отметить, что исследование проведено без оптимизации угла опережения впрыскивания топлива (угол опережения, установленный для дизеля, не изменялся). Однако, из-за повышенной сжимаемости смесевого топлива даже в сравнительно малом объёме (часть ЛВД вблизи форсунки) запаздывание начала подъёма иглы форсунки составило порядка 1,5 - 2,5 поворота коленчатого вала.
Форсирование газодизеля по мощности было проведено из условия непревышения уровня дымности ОГ дизеля в штатном исполнении (Нпред,д,1МЛ=35%). Условие было достигнуто при положении рейки hp=94% от номинального. При этом доля СПБТ в суммарной подаче смесевого топлива (X) изменялась со снижением частоты вращения от 36 до 20%. Двигатель был форсирован по номинальному моменту на 13%. При этом коэффициент избытка воздуха агл =1,36 был существенно ниже а предела дымления для дизеля, который составлял порядка 1,5 для дизельного варианта. Характер изменения экономичности сохранился, сохранилось непревышение дымностью ОГ предела дымления дизеля почти во всём диапазоне изменения скоростных режимов, в то время, как дизель без наддува и особенно с наддувом при частотах вращения ниже 1500 мин"1 имеет дымность ОГ, достигающую 55 — 65 % по Хартриджу.
Коэффициент приспособляемости газодизеля может быть повышен при сохранении номинального крутящего момента на уровне дизельного и форсировании двигателя подачей газа при одновременном корректировании характеристики изменением положения рейки ТНВД от hp=82% при частоте вращения вблизи номинальной до hp=94% при частоте вращения максимального крутящего момента [5, 6] (примерно 1350 мин 1). В этом случае коэффициент приспособляемости составит около 1,20 (характеристика на рисунках не показана). В данном исследовании корректирование ВСХ проводилось без изменения положения регулирующего органа двигателя, путём изменения количества подаваемого в двигатель СПБТ. При таком методе корректирования разгон протекает при постоянном положении рейки ТНВД, а следовательно нет необходимости моделировать работу автоматического регулятора частоты вращения. В этих условиях доля СПБТ в смесевом топливе со снижением скоростного режима меняется от 5 до 20%. Положение рейки соответствует 0,94 hp ном и сохраняется постоянным. Дымность ОГ на номинальном режиме составляет порядка 32%, т .е. ниже, чем у дизеля в исходной модификации.
В дизельном варианте, как без наддува, так и с наддувом, при снижении частоты вращения ниже 70% от номинальной (точка 1 на характеристике рис. 4.1) происходит резкое увеличение дымности ОГ. Здесь проявляется один из наиболее существенных недостатков дизелей, особенно с наддувом. Именно по этой причине приходится устанавливать в регуляторе антидымные корректоры, т. е. снижать мощность дизеля в области пониженных частот вращения. Известно, что фирма "Перкинс Текнолоджи" пошла на повышение установленной регулятором минимальной частоты вращения на уровне 50% от номинала (и соответственно на увеличение числа ступеней коробки передач автомобиля) именно из - за указанного чрезмерного дымления в области пониженных частот вращения. Газодизельная модификация двигателя даже при форсировании по мощности (гдф) обеспечивает допустимое дымление почти до минимальной частоты. Наддув дизеля избыточным давлением в 0,075 МПа обеспечивает рост мощности почти на 40%, а форсированием дизеля по составу смеси подачей в ЛВД СПБТ удаётся повысить исходную мощность на 13%. Однако такой метод форсирования может представлять интерес благодаря выигрышу в дымности ОГ и сравнительно простой реализации путём модернизации существующего дизеля.
Расходы СПБТ и смесевого топлива приведены к дизельному топливу по теплоте сгорания и плотности. Их анализ показывает, что в газодизеле без средств регулирования расхода СПБТ его содержание в смесевом топливе изменяется от 30% на номинальном режиме до 22% на режиме минимальной частоты вращения при работе по внешней характеристике. У форсированного газодизеля (гдф) - от 32% на номинале до 28% на минимальной частоте вращения (всё при работе по ВСХ).
В конечном итоге удельный эффективный расход (приведённый) топлива (ge) газодизельного процесса превышал (на величину до 3 — 7%) аналогичные показатели дизеля в области повышенных частот вращения (1800 - 2150 мин"1). Однако на пониженных частотах удельный расход топлива снижался в сравнении с расходами дизелей (в среднем на величину порядка 5%).
Определение внешней скоростной характеристики по результатам испытаний на неустановившихся режимах
Известно, что при низких частотах вращения существенно понижается качество распыливания (диспергирования) дизельного топлива. Укрупнение капель топлива в факеле даже при сравнительно высоких температурах в цилиндре двигателя приводит к увеличению задержки воспламенения, смещению начала сгорания на линию расширения, к снижению эффективности сгорания, к недогоранию топлива при достаточно высоком коэффициенте избытка воздуха. Известно, что для повышения эффективности пуска двигателя часто используются пусковые обогатители, увеличивающие цикловые подачи например вдвое. При этом повышенная производительность ТНВД обеспечивает улучшение распыливания топлива. Суммарный коэффициент избытка воздуха конечно снижается до единицы и ниже. Однако, возрастает доля топлива, распыленного до состояния, которое обеспечивает повышенную полноту испарения. Повышается эффективность пуска дизеля.
При переходе на смесевое топливо могут возникнуть следующие эффекты. Добавка СПБТ к дизельному топливу приводит к снижению цета-нового числа смесевого топлива. При этом самовоспламенение в цилиндре двигателя всё же сохраняется, благодаря тому, что пуск — разгон происходят в условиях «горячего» двигателя. Наличие СПБТ в цикловой подаче очевидно приводит к появлению так называемого «вторичного» распыливания -улучшению диспергирования топлива благодаря эффекту «микровзрывов» капелек СПБТ, внедрённых в капли дизельного топлива. Распиливание топлива очевидно улучшается. Но в то же время вероятно происходит снижение температуры внутри факела топлива в цилиндре. Скорее всего период задержки воспламенения возрастает. Однако, к моменту воспламенения в цилиндре доля топлива, подготовленного к сгоранию, скорее всего возрастает. То есть, возрастает фактор динамичности цикла, как отношение количества топлива, подготовленного к сгоранию в момент самовоспламенения, ко всей цикловой подаче. Нельзя также исключить возможно повышенной подачи СПБТ в режиме пуска. Измерить этот расход в процессе разгона не представляется возможным.
Таким образом, полученное экспериментально повышение эффективности разгона газодизеля (разгона «горячего» двигателя, что осуществляется для достижения возможности реализации такого экспериментального режима) объясняется повышенной производительностью системы топли-воподачи, улучшенным диспергированием топлива в факеле, повышенной «динамичностью» циклов работы газодизеля.
Следует отметить, что при работе двигателя на установившихся режимах на смесевом топливе на режимах пониженных нагрузок и пониженных частот вращения могут происходить пропуски воспламенения в отдельных циклах, появляется нестабильность работы двигателя. Поэтому, для реализации экспериментальных разгонов от пусковой, т. е. чрезвычайно низкой частоты вращения, нужно искусственно обеспечить повышенное тепловой состояние двигателя и его камеры сгорания. В данном случае это обеспечивалось тем, что пуск осуществлялся сразу после выбега, проведённого после достаточно длительной работы на номинальном скоростном и нагрузочном режиме.
ВСХ дизеля и газодизеля, полученные при НУР для низких частот вращения были совмещены с ВСХ тех же двигателей, поученных при УР (рис. 4.22, 4.22.а). Анализ этих характеристик показал следующее. Газодизельный процесс позволил повысить развиваемые двигателем моменты на 80 - 90% при пусковой частоте, на 13 — 14% при минимально устойчивой и номинальной частотах вращения, а максимальный момент возрос на 4 -5%. Дія того, чтобы воспользоваться полученными характеристиками для моделирования НУР разгонов, проведена аппроксимация ВСХ во всем диапазоне частот вращения.
Аппроксимирующие уравнения показаны на рис. 4.22. Аппроксимация проведена с достаточно высокими достоверностями (R2=0,9934 и 0,9836). Теперь возникает вопрос, насколько смоделированные разгоны с использованием новых аппроксимирующих зависимостей совпадут с разгонами, смоделированными ранее на основе аппроксимаций ВСХ, полученных при УР. Результаты такого моделирования приведены на рис. 4.23, а сравнение их с разгонами, представленными на рисунках 4.12, 4.14 и 4.16 позволяет сделать следующие выводы.
Характеристики разгонов во всех видах хорошо совпадают. Выигрыши во времени выполнения операций разгона, полученные в новых и ранее проведённых моделированиях очень близки. Так, выигрыш во времени выполнения операции разгона двигателя без нагрузки и потребителя в первом случае составил 5,14%, а во втором — 4,7%. Выигрыш во времени выполнения операции разгона от 1050 мин до 2042,5 мин" двигателя с потребителем и нагрузкой при переходе на газодизельный процесс составил в случае применения характеристик ВСХ, полученных при УР, 17,2%, а в случае применения ВСХ, полученной с использованием НУР, 16,9%. Т.е. разброс относительных показателей составил около ± 1%. Следовательно можно воспользоваться полученными при НУР характеристиками для моделирования режимов разгона в широком диапазоне частот вращения.
