Введение к работе
Актуальность работы. В последнее десятилетие дизели развиваются ускоренными темпами. Основные усилия специалистов направлены на разработку и изготовление легких и компактных, мощных и экономичных двигателей, обеспечивающих современные экологические нормы. Ужесточение экологических норм повлияло на переоценку традиционных подходов при проектировании двигателей, а также систем и агрегатов наддува. Во всем мире совершаются эти изменения очень динамично, и установившиеся в течение многих лет подходы на наших глазах разрушаются при переходе от экологических стандартов Евро–3 к Евро–4, а новые требования по экологии Евро–5, Евро-6 ускорили исследования по созданию и совершенствованию многоступенчатых систем наддува. Системы двухступенчатого наддува имеют более сложную конструкцию с множественными вариантами исполнения и многочисленным количеством управляемых параметров при разработке, чем одноступенчатые системы. При создании систем двухступенчатого наддува необходимо анализировать, синтезировать и сравнивать потенциальные возможности различных схем. Наиболее сложной и трудоемкой задачей является распределение работы между ступенями высокого и низкого давления в зависимости от изменения формы внешней скоростной характеристики и назначения двигателя.
Цель и задачи диссертации. Целью диссертации является создание и
внедрение в производство систем двухступенчатого наддува
высокофорсированных дизелей различного назначения для удовлетворения динамично развивающегося рынка. В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:
– выполнить анализ российского и зарубежного опыта создания и использования систем двухступенчатого наддува ДВС;
– разработать методику создания систем двухступенчатого наддува для двигателей различного назначения;
– разработать рекомендации по согласованию систем двухступенчатого наддува с двигателями различного назначения;
– разработать рекомендации по выбору способа регулирования
двухступенчатых систем наддува;
– разработать и создать специализированные стенды для экспериментальных испытаний элементов системы двухступенчатого наддува на современном уровне;
– апробировать созданную методику создания систем двухступенчатого наддува при разработке систем наддува дизелей различного назначения.
Объекты исследования. Системы двухступенчатого наддува
высокофорсированных дизелей различного назначения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
– разработана методика создания систем двухступенчатого наддува с двигателями различного назначения;
– определены рекомендованные диапазоны изменения величины отношения мощностей компрессорных ступеней низкого и высокого давления для двигателей различного назначения.
Теоретическая и практическая значимость полученных результатов
состоит в том, что разработаны и внедрены в практику рекомендации по разработке и доводке конструкции систем двухступенчатого наддува, позволяющие проектировать высокоэффективные системы, обеспечивающие необходимые показатели высокофорсированных двигателей различного назначения.
Применение методики создания систем двухступенчатого наддува с двигателями различного назначения позволяет существенно уменьшить затраты времени и средств при разработке новых и модернизации серийно выпускаемых двигателей с наддувом.
Методология и методы исследования. В процессе выполнения диссертации
были использованы теоретические и экспериментальные методы исследования.
Теоретические исследования основаны на применении теории лопаточных машин,
теории рабочих процессов ДВС, теории теплообмена, методах математического
моделирования процессов в системах, методах вычислительной математики и
статистической обработки результатов экспериментальных испытаний.
Экспериментальные исследования по испытанию и исследованию систем двухступенчатого наддува проводились на специализированных стендах и двигателях.
Положения, выносимые на защиту:
- методика создания систем двухступенчатого наддува для двигателей
различного назначения, позволяющая расчетным путем определить
газодинамические характеристики турбокомпрессоров низкого и высокого
давления, необходимые для обеспечения заданных параметров двигателя в
соответствии с требованиями технического задания.
- результаты экспериментальных испытаний двухступенчатых систем
наддува для высокофорсированных дизелей КАМАЗ-740.75 Евро-5 производства
ПАО «КАМАЗ» и ЯМЗ-5367 производства ПАО «Автодизель».
- рекомендованные диапазоны изменения величины отношения мощностей
компрессорных ступеней Nк.нд/Nк.вд на характерных режимах двигателей
автомобильного, судового и специального назначения, обеспечивающие высокую
эффективность системы двухступенчатого наддува в широком диапазоне работы
двигателя.
Реализация результатов работы. Материалы диссертации и ее результаты внедрены в практику работы акционерного общества «Научно-производственное объединение «Турботехника» и используются при создании и модернизации систем двухступенчатого наддува.
Достоверность результатов. Достоверность исследований подтверждается высокой степенью сходимости результатов расчетных и экспериментальных исследований.
Апробация работы. Результаты доложены на двух научных конференциях
в МГМУ МАМИ, на Луканинских чтениях в МГТУ МАДИ, на научной
конференции на Автополигоне НАМИ, на четырех научных конференциях по
применению IT-технологий в образовании, науке и производстве г. Протвино, на
научно-техническом совете НПО «Турботехника» и на заседании кафедры
«Энергоустановки для транспорта и малой энергетики» Московского Политеха.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, включая 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и получено 4 патента.
Личный вклад. Автором лично разработана и внедрена в производство АО «НПО «Турботехника» методика создания систем двухступенчатого наддува с двигателями различного назначения. Автор непосредственно принял участие в разработке и создании специализированных стендов для экспериментальных испытаний элементов системы двухступенчатого наддува и в проведении всех экспериментальных исследований.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 5 приложений, изложена на 113 страницах машинописного текста, включая 55 иллюстраций, 8 таблиц и список литературы, содержащий 109 источников.