Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование процессов смесеобразования является одним из главных направлений улучшения показателей рабочего процесса, а. следовательно, и повышения технического уровня дизелей и это является побудительным фактором для дальнейшего изучения данной проблемы с учётом систематически появляющихся новых знаний, методов и возможностей, с использованием накопленного опыта ранее проведённых исследований. Обращение к проблеме совершенствования процесса смесеобразования в дизелях актуально тем, что в ней заложены ещё достаточные резервы улучшения эксплуатационных характеристик дизелей (экономичности, пусковых свойств, экологических показателей).
К настоящему времени выполнено большое количество работ по исследованию смесеобразования, в которых представлены различные подходы к рассмотрению основных стадий процесса: дробления впрыснутой струи топлива, её развития, испарения и образования то-пливовоздушной смеси. В этой связи рациональным представляется путь анализа и систематизации результатов отечественных и зарубежных исследований для выявления общих представлений и концепций, которые могут быть положены в основу методологии формообразования камер сгорания (КС) дизелей.
Перевод малоразмерных дизелей на объёмно-плёночное смесеобразование с непосредственным впрыском топлива в цилиндр и КС типа ЦНИДИ, расположенной в поршне, позволил повысить технический уровень дизелей за счёт уменьшения удельного расхода топлива и улучшения пусковых свойств. В процессе внедрения КС модернизировалась, в результате чего её форма, в большей степени, была приведена к тороидальному типу.
Значительный вклад в работы по переводу малоразмерных дизелей ч8,5/11 и ч9,5/11 на новый способ организации рабочего процесса был внесён сотрудниками ЦНИДИ под руководством профессоров Н.Н. Иванченко, Б.Н. Семёнова, а также В.Т. Бордукова. Большой объём НИОКР в этом направлении был выполнен специалистами Каспийского завода "Дагдизель" под руководством к.т.н. А.А. Аливердиева и др. Однако, перевод дизелей на новый способ организации рабочего процесса способствовал появлению новых проблем, которых не было у вихрекамерных двигателей. Этими проблемами
стали: недостаточная стойкость сопловых отверстий многодырчатых распылителей против закоксовывания и повышенный уровень содержания токсичных веществ в отработанных продуктах сгорания. Кроме того остаются актуальными задачи дальнейшего улучшения топливной экономичности, пусковых свойств, снижения уровня шума и вибраций.
В этой связи представляется рациональным проведение исследований, направленных на поиск такого варианта конструкционного оформления КС, расположенной в поршне, который позволил бы, при сохранении малых удельных расходов топлива и хороших пусковых свойств, обеспечить нормативные значения содержания токсичных веществ в отработанных продуктах сгорания и требуемые (согласно ТУ на дизели) значения стойкости многодырчатых распылителей против закоксовывания сопловых отверстий.
Цель диссертационной работы - разработка методологии оптимизации формы и технологии изготовления камеры сгорания в поршне, обеспечивающей в малоразмерных дизелях высокий уровень их эксплуатационных показателей.
Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем.
-
Уточнена методика расчета газодинамики процессов испарения топлива в отдельно взятой струе и его смесеобразования с воздушным зарядом в цилиндре.
-
Предложена методология экспериментального обоснования направлений оптимизации формы КС.
-
Разработана математическая модель формообразования КС в поршне методами компьютерной графики.
-
Решена задача по математическому моделированию механической обработки КС в поршне сложной пространственной формы с использованием программноуправляемого технологического оборудования.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в повышении эксплуатационных показателей малоразмерных дизелей ч9,5/11, используемых в различных отраслях хозяйственной деятельности. Методология и результаты исследований по оптимизации формообразования КС, расположенной в поршне, могут быть использованы в работах по совершенствованию рабочего процесса других типов дизелей. Опыт математического моделирования процесса сме-
сеобразования, компьютерной графики математического моделирования механического формообразования поверхности КС может быть использован при разработке технологий механической обработки внутренних поверхностей сложной пространственной формы.
Достоверность результатов работы обоснована применением признанных положений газовой динамики и термодинамики процессов смесеобразования, базирующихся на фундаментальных законах природы. Результаты расчётно-аналитических исследований были получены путём применения методов математического анализа, математического и компьютерного моделирования. Полученные результаты сравнивались с результатами исследований других авторов, полученных иными методами, а также с результатами экспериментальных и промышленных испытаний, проводимых независимыми организациями - ОАО "Дагдизель", ОАО "Судоремонт" (Махачкала), ОАО "Судоремонтно-судостроительный завод АРКС" (Астрахань).
Апробация работы была осуществлена в следующих научных и учебных организациях: на юбилейной научной конференции, посвященной 40-летию образования Института физики ДНЦ РАН (сентябрь 1998 г., Махачкала); на ежегодной научно-технической конференции преподавателей и сотрудников Дагестанского государственного технического университета ( апрель 1997 г., Махачкала); на семинарах Института проблем машиноведения РАН (май, 1998 г., Ст-Петербург), и Астраханского государственного технического университета (сентябрь 1998 г., Астрахань).
Публикация материалов диссертации приведена в 5-ти научных работах.
Диссертация состоит из 5-ти глав (включая введение и заключение), библиографии и приложений. Содержит 143 страницы текста, 4 таблицы и 43 рисунка. Библиография - 163 наименования.