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

Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Гарипов Марат Данилович

Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС
<
Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС
>

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

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гарипов Марат Данилович. Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.02 : Уфа, 2004 105 c. РГБ ОД, 61:05-5/1004

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Сгорание в двигателях. Анализ современного состояния проблемы 8

1.1. Введение 8

1.2. Анализ исследованных рабочих процессов 11

Глава 2. Математическая модель рабочего процесса с комбинированым сгоранием 24

2.1. Общие закономерности воспламенения ТВС 24

2.2. Анализ причин без детонационного сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия 25

2.3. Анализ причин ограничения минимального коэффициента избытка воздуха в дизелях 26

2.4. Физическая модель процесса 28

2.5. Интерактивная система автоматизированного моделирования «Альбея» 32

2.5.1.Назначение и возможности «Альбеи» 33

2.5.2 Прикладные модули, использованные в работе 33

2.5.3. Представление результатов 36

2.6. Математическая модель комбинированного тепловыделения 36

2.7. Результаты численных экспериментов 40

Глава 3. Экспериментальный двигатель, измерительная аппаратура, испытательные устройства и методика натурных экспериментов 56

3.1. Введение 56

3.2. Результаты численного моделирования рабочего процесса компрессор-форсунки 57

3.4. Описание экспериментального двигателя 60

3.5. Испытательный стенд 1 DS 541 N 62

3.6. Измерительная аппаратура 63

Глава 4. Результаты натурных экспериментов 67

4.1. Введение 67

4.2. Работа двигателя на холостом ходе 67

4.3. Работа двигателя на полных нагрузках 69

4.4. Индицирование двигателя 74

4.5. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных 82

Заключение... 86

Выводы 98

Литература 100

Введение к работе

Актуальность работы. Современный этап развития поршневых двигателей внутреннего сгорания характеризуется настойчивыми поисками путей улучшения экологических и экономических характеристик на всем их жизненном цикле.

Преимуществом широко распространенных в настоящее время двигателей с искровым воспламенением является высокая степень использования воздуха, остающегося в рабочей камере в начале очередного цикла. Однако при повышенных степенях сжатия возникает детонация. Стремление к снижению эксплуатационных расходов топлива за счет использования обедненных топли-вовоздушных смесей приводит к необходимости решения вопросов обеспечения их надежного воспламенения и распространения пламени.

Дизельные двигатели не имеют этих проблем. Однако, увеличение мощности дизеля посредством снижения минимального значения коэффициента избытка воздуха и повышения частоты циклов обычно лимитируется ухудшением сгорания.

Существование двух различных типов двигателей (бензиновых и дизельных) ведет к серьезным последствиям для мирового хозяйства: требуются специальные топлива, смазки, технологии производства и ремонта и т.д. Современные двигатели внутреннего сгорания ориентированы преимущественно на использование жидких топлив из нефти. Если учесть, что легкодобываемые запасы нефти будут исчерпаны в ближайшие несколько десятилетий, то возникает проблема адаптации двигателей к использованию дешевых сортов топлив нефтяного происхождения и нетрадиционных топлив, например, спиртов и растительных масел, являющихся возобновляемыми ресурсами.

В связи с вышеизложенным актуально решение проблемы создания рабочего процесса, объединяющего лучшие качества двух существующих типов рабочих процессов и, к тому же, способного легко адаптироваться к любым товарным и возможным перспективным видам топлив.

5 В предыдущих работах, выполненных на кафедре ДВС УГАТУ [11, 46],

было показано, что при использовании компрессор-форсунки имеется возможность получения высокого качества распыла и воспламенения искрой основных товарных видов топлива: бензина, дизельного, керосина, - в широком интервале температур окружающей среды. Это дает основание полагать, что имеется принципиальная возможность осуществления комбинированного процесса воспламенения и бездетонационного сгорания, т.е. совмещения в цикле двух типов воспламенения: вначале поджигание искрой, затем самовоспламенение несго-ревшей части топливовоздушной смеси в рабочей камере поршневого ДВС за счет увеличения давления и температуры.

Цель работы: разработка и исследование рабочего процесса с комбинированным воспламенением и сжиганием существующих и перспективных товарных видов топлива за счет управления моментом начала подачи обогащенной топливовоздушной смеси в рабочую камеру и моментом первичного воспламенения искрой для ПДВС со степенью сжатия 10...15 и качественным регулированием нагрузки.

Задачи исследования:

  1. Разработать математическую модель комбинированного воспламенения и сгорания ТВС.

  2. Обосновать параметры экспериментальной установки путем имитационного моделирования предполагаемого рабочего процесса.

  3. Разработать и довести экспериментальный двигатель с компрессор-форсункой до необходимого для исследования уровня работоспособности.

  4. Провести экспериментальные исследования характерных режимов работы ПДВС на существующих товарных топливах и этаноле. Провести анализ полученных результатов.

  5. Оценить перспективность дальнейших работ в этом направлении.

На защиту выносятся:

  1. Математическая модель комбинированного воспламенения и сгорания ТВС.

  2. Результаты теоретического исследования рабочего процесса ПДВС с комбинированным сгоранием при помощи разработанной математической модели.

  3. Результаты экспериментального исследования разработанного рабочего процесса в ПДВС с сжиганием основных товарных топлив и этанола.

Научная новизна:

  1. Экспериментально доказана возможность организации рабочего процесса с комбинированным воспламенением и сгоранием в ПДВС с качественным регулированием нагрузки, который позволяет сжигать без детонации практически любые товарные и возможные перспективные виды топлив при оптимальных степенях сжатия.

  2. Создана и экспериментально проверена на специально созданном экспериментальном двигателе математическая модель комбинированного воспламенения и сгорания.

Практическая ценность. Предлагаемый рабочий процесс может быть базой для проектирования новых типов ДВС, использующих широкий спектр товарных топлив и возможных перспективных. В первую очередь процесс может быть реализован на ДВС военного назначения, а также гражданского, где ДВС используются в местах с затрудненным подвозом традиционных видов топлив и есть возможность использовать нетрадиционные (например, спирт в лесных хозяйствах).

Практическая реализация. В настоящее время предлагаемый рабочий процесс реализуется в перспективных двигателях ЭМ-100ВЭ, ЭМ-100, РУБИ-100, разрабатываемых в НТЦ «ЭкоМотор».

Методы и объекты исследования. Объектом исследования является двигатель внутреннего сгорания с компрессор-форсункой. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Расчетные

7 исследования проводились на ПЭВМ с использованием математической модели, встроенной в систему имитационного моделирования ДВС «Альбея».

Апробация работы. Диссертационная работа изложена и одобрена на расширенном заседании кафедры "Двигатели внутреннего сгорания". Результаты работы докладывались на Всероссийской молодежной научно-технической конференции "Проблемы современного энергомашиностроения" (г. Уфа, 2002).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 4 печатные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы из 70 наименований, изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 22 таблиц.

Данная работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания».

Анализ исследованных рабочих процессов

Рассмотрим исследования по увеличению степени сжатия в двигателях легкого топлива, а также, в какой степени при этом реализуются остальные пункты требований, отмеченных выше.

Процесс May Fireball [29] позволяет при существующих антидетонационных качествах бензинов существенно повысить степень сжатия и работать на обедненной смеси (а « 1,1 - 1,2) (см. рис. 1.2). В серийном варианте двигателя (установлен на автомобилях «Ягуар») степень сжатия равна 12,5.

В конце такта сжатия смесь вытесняется поршнем из цилиндра и поступает через соединительный тангенциальный канал в расположенную под выпускным клапаном компактную шаровидную камеру сгорания. В камере сгорания образуется интенсивный вихревой поток смеси.

Малые размеры камеры, ее компактность, интенсивное вихреобразова-ние, связанное как с тангенциальным входом, так и турбулизацией потока со стороны кромок камеры, способствуют горению без четкого фронта пламени, по крайней мере, во второй половине видимого сгорания. Это приводит к дроблению очагов воспламенения, что позволяет избежать условий, способствующих возникновению детонации.

Хотя степень сжатия достаточно велика, но достигается она при использовании топлив с высокими октановыми числами. К тому же остается нерешенной проблема качественного регулирования.

В конце 30-х гг, был предложен принцип форкамерно-факельного зажигания в бензиновом двигателе [9]. Он состоит в том, что воспламенение рабочей смеси в основной камере сгорания двигателя осуществляется не непосредственно искрой свечи, а факелом пламенных газов, образующихся при сгорании очень небольшого количества обогащенной смеси в особой форкамере, отделенной от основной камеры одним или несколькими узкими сопловыми отверстиями. Объем форкамеры очень невелик — составляет 3—4% всего объема камеры сжатия. Информации о применении степени сжатия выше значения =10 нет.

Энергичное воспламенение в значительных объемах приводит к тому, что в основной камере оказываются способными гореть с достаточно высокими скоростями сильно обедненные смеси при а = 1,5— 1,6. Воспламеняются и значительно более бедные смеси, но достаточно быстрое их сгорание наблюдается лишь в зоне действия форкамерных факелов, дальнейшее же догорание затягивается и оказывается неполным.

Целесообразным, оказывается, начинать дросселирование двигателя при обеднении смеси до а = 1,5, сохраняя такой же состав смеси на меньших нагрузках и лишь незначительно обогащая ее на режимах холостого хода (до а=1,2). Это приводит к экономии топлива в условиях эксплуатации в среднем на 10%.

Затрудненной является очистка форкамеры от ОГ. Появляются потери на перетекание газов и дополнительные тепловые потери вследствие увеличения поверхности КС. На режимах холостого хода существенно увеличиваются концентрации несгоревших углеводородов в основной камере вследствие появления пропусков воспламенения.

Одним из предполагаемых путей улучшения показателей рабочего процесса двигателей легкого топлива при работе на частичных нагрузках, давно привлекавшим к себе внимание большого числа исследователей, является такое распределение топлива в камере сгорания, при котором в зоне свечи зажигания находилась бы обогащенная смесь, а по мере удаления от свечи смесь постепенно обеднялась. Предполагаемое преимущество такого расслоения в том, что при работе двигателя на малых нагрузках процесс сгорания локализуется лишь в относительно небольшой части камеры, причем, так же как в дизелях, не требуется дросселирования.

Способы осуществления такого расслоения заряда весьма разнообразны. Оно может достигаться как соответствующим образом организованным впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания в конце такта сжатия, так и раздельной подачей в зону свечи карбюрированной обогащенной смеси, а в основной объем цилиндра — обедненной смеси или чистого воздуха. Рассмотрим некоторые из них.

В 70-е годы возрос интерес к двухполостным камерам сгорания в связи с тем, что именно таким путем удается достигнуть существенного снижения токсичности двигателя. Наличие в дополнительной камере обогащенной, и к тому же в большей степени разбавленной остаточными газами смеси, препятствует образованию в ней окислов азота, а процесс дожигания продуктов неполного сгорания такой обогащенной смеси в результате их смешения с воздухом, находящимся в цилиндре, происходит уже при существенно пониженных температурах в такте расширения.

Анализ причин без детонационного сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия

Детонационная волна в условиях двигателя - это сферическая ударная волна, завершение периода индукции воспламенения в которой происходит уже в процессе сжатия в ударной волне [9, 10, 26, 39, 52, 62].

Как известно [9], существует два крайних варианта самовоспламенения: точечное и объемное (взрывное).

Характер распространения пламени от точечных очагов самовоспламенения сходен с распространением турбулентного пламени от искры. Образующаяся при самовоспламенении волна сжатия ввиду малости очага рассеивается, сгорание протекает спокойно, без каких-либо признаков появления детонационных волн.

При взрывном самовоспламенении и подготовленной смеси достаточно сильная ударная волна образует детонационную в зоне первичного очага воспламенения (характерно для бензинового двигателя). Возможна ситуация возникновения очагов самовоспламенения в волнах сжатия относительно небольшой амплитуды, лишь постепенно аккумулирующихся в более мощную ударную волну, способную вызвать на пути своего распространения воспламенение остальной массы горючей смеси. В зависимости от скоростей реакции и глубины химического превращения, как в первоначально воспламеняющихся объемах смеси, так и во фронте возникающих ударных волн, интенсивность детонационных волн может отличаться от предельно возможной, не представлять опасность для конструкции двигателя и не ухудшать его эффективные показатели.

При промежуточных размерах очага волна сжатия, возникающая при самовоспламенении, ослабляется в процессе распространения до такого уровня, что не вызывает детонацию.

Рассмотренные разновидности самовоспламенения в основном связаны с особенностями развития предпламенных химических реакций. При этом имеют значение не только абсолютные скорости реакции, но и их зависимости от температуры. Чем слабее эти зависимости, тем более вероятно одновременное возникновение самовоспламенения в больших объемах смеси, несмотря на наличие в ней температурной неоднородности. Чем выше абсолютные скорости реакций, тем вероятнее возникновение ударных волн достаточной интенсивности при воспламенении даже относительно небольших объемов смеси и также вероятнее воспламенение смежных, менее подготовленных объемов смеси в процессе распространения по ним даже слабых ударных волн. В условиях неоднородного заряда, скорость реакций будет определяться в существенной мере концентрационной неоднородностью [49]. Благодаря этому в неоднородной среде образование и развитие детонационной волны затруднено.

Увеличение мощности путем снижения минимального коэффициента избытка воздуха в дизелях лимитируется ухудшением сгорания и, как следствие, дымлением и нагарообразованием. Источник дымления в дизеле заключается в основной стадии сгорания, а именно в крекинге топлива при температуре пламени в зонах со значительным недостатком кислорода [9] (подробно о механизме образования сажи в [4, 56]). Исходя из этого, дымление может быть предотвращено: во-первых, исключением попадания топлива при впрыске в зону пламени, во вторых, максимально равномерным распределением распыленного топлива по объему воздуха. В дизеле это затруднено по следующим причинам. За время задержки воспламенения в топливовоздушном заряде протекает совокупность физико-химических процессов, ведущих к выравниванию концентраций и тепловому взрыву. Образовавшаяся за этот период горючая смесь, благодаря высокой химической активизированности, быстро сгорает, а затем скорость тепловыделения резко снижается и горение происходит по диффузионному механизму [9, 20, 43, 60]. Благодаря этому максимум скорости тепловыделения в дизеле расположен ближе к началу горения: безразмерная координата максимума фмах/фг= 0,1 0,2. Чем меньше концентрационная неоднородность заряда к моменту самовоспламенения, тем «жестче» протекает процесс горения, который имеет квазиобъемный характер с возможностью перехода (в соответствии со степенью неоднородности заряда) в детонацию (см. пред. параграф). В результате процесс протекает полно и быстро, сопровождается интенсивными колебаниями и «стуком». С термодинамической точки зрения такой процесс горения наиболее эффективен, но «жесткость» нарастания давления, вызываемая им, отрицательно сказывается на показателях двигателя в целом [43,48,49].

Для уменьшения доли смеси сгорающей во взрывной период усиливают степень неоднородности заряда. При этом скорость и полнота последующего сгорания лимитируется процессами смешения. В силу таких особенностей процесс может сопровождаться обильным дымлением и затяжным догоранием, что и вызывает необходимость избыточного количества воздуха.

Процесс сгорания в дизеле плохо поддается управлению. Стремление улучшить макрораспределение и исключить попадание топлива при впрыске в зону пламени приводит к возрастанию количества испарившегося топлива и снижению средней температуры смеси, что затрудняет развитие воспламенения. Это вызывает увеличение задержки воспламенения, за время чего концентрации выравниваются, что способствует возникновению «стука» и отрицательно сказывается на показателях двигателя.

Результаты численного моделирования рабочего процесса компрессор-форсунки

Путем численных экспериментов были найдены основные конструктивные параметры компрессор-форсунки.

При выборе соотношения УОЗ и УОВ следует руководствоваться следующими соображениями. Как указано в предыдущей главе на режиме малых нагрузок и холостом ходе следует поджигать топливовоздушную струю, еще не успевшую распространится по всему объему камеры сгорания. С другой стороны, при раннем поджигании струи поступающая после воспламенения смесь попадает в горящие газы, что может вызвать выброс продуктов неполного окисления топлива. Исходя из этого, воспламенение струи желательно производить в конечной фазе впрыска. В работе [11] показано, что воспламенение в этот период возможно. Из численных экспериментов следует, что им может быть интервал углов « 0 - 20 после ВМТ форсунки.

На рис.3.2 приведен один из возможных вариантов положения угла опережения впрыска форсунки относительно угла опережения зажигания. Видно, что продолжительность впрыска достаточно велика. Она составляет около 50 град, по углу п.к.в., что значительно превосходит аналогичный показатель ди зелей с объемным смесеобразованием. К примеру, для дизеля V6-200 фирмы Cummins при работе с эмульсионной насос-форсункой (массовая доля воздуха в смеси около 0,03) продолжительность впрыска составляет не более 29 град, по углу п.к.в. [8].

Рис. 3.2, Параметры рабочего цикла компрессор-форсунки в сочетании с рабочим циклом двигателя при п = 2000 об/мин , є = 12,5, диаметре распылителя d = 0,5мм: 1 - давление в КФ (Рх 105Па); 2 - ход поршня КФ (Sx 10 4м); 3 - масса воздуха в форсунке (тих 10"7 кг); 4 - ход контрпоршня (5х10"4м); 5 - закон от-крытия сечения соплового отверстия КФ( х10" м ); 6 - давление в цилиндре двигателя (Рх. 105Па)

Продолжительность впрыска можно регулировать путем изменения суммарной площади распыливающих отверстий и усилием пружины контрпоршня. Благодаря этому, имеется возможность регулирования характеристик распыла топлива в широком диапазоне. Давление в камере сгорания оказывает влияние на характеристики впрыска лишь в его последней стадии, что корректируется регулировкой усилия пружины контр-поршня.

Сильное влияние на рабочий процесс форсунки, использованной в эксперименте, оказывает изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя. С ее увеличением ухудшается опорожнение рабочего объема форсунки, увеличивается максимальное давление рабочего цикла КФ (рис. 3.2). На 5000 об/мин в КФ остается около 30% воздуха. В экспериментах это не должно существенно сказаться на показателях работы двигателя, поскольку цикловой расход топлива через сопло распылителя можно увеличить, обогащая смесь в форсунке.

Экспериментальный двигатель (рис. 3.4) представляет собой серийный двигатель ТМЗ-200М с установленной на нем специально разработанной головкой цилиндра. В экспериментальную головку цилиндра встроена КФ. Привод компрессор-форсунки осуществлялся от коленчатого вала двигателя зубчатым ремнем. На двигателе имеется возможность регулирования степени сжатия, углов опережения зажигания и впрыска, местоположения искрового зазора свечи зажигания. Спроектирована специальная топливоподкачивающая система, состоящая из мембранного насоса низкого давления, подающего топливо непосредственно к дозатору с последующей подачей в КФ. Регулирование подачи топлива осуществлялось игольчатым дозатором. Дросселирование воздуха на впуске в двигатель не осуществлялось. Степень сжатия регулировалась с помощью установки между цилиндром и головкой цилиндра прокладок разной толщины. Т.к. коэффициент наполнения двигателя без настройки газовоздушного тракта равен 0,42, то в соответствии с результатами численного эксперимента степень сжатия принимается равной 12,5. Для проведения экспериментов была использована классическая батарейная система зажигания с накоплением энергии в индуктивности. Особенность конструкции головки цилиндра позволила, за счет изменения глубины ввинчивания свечи, оптимизировать взаимное расположение свечи зажигания и впрыскиваемой топливовоздушной струи. Для воспламенения ТВС использовалась серийная свеча зажигания А17ДВ.

Для поиска оптимальных углов опережения зажигания и впрыска были специально спроектированы устройства, позволяющие изменять величины данных параметров. Угол опережения зажигания может изменяться в диапазоне от О до 40 град, п.к.в., при работающем двигателе. Начало разряда регулировалось механическим прерывателем. Угол опережения впрыска может изменяться в диапазоне от 0 до 180 град, п.к.в. через 15 град, п.к.в. за счет смещения вала КФ относительно коленчатого вала двигателя на один шаг зубчатого колеса. За счет особенностей привода имелась возможность более тонкой регулировки угла опережения впрыска позволяющая в пределах одного зуба изменять угол с ценой деления 3 град, п.к.в. Поиск регулировок для максимально возможного коэффициента избытка воздуха осуществлялся следующим образом: 1. Углы опережения зажигания и впрыска выставлялись по данным численного эксперимента. 2. При работе двигателя устанавливался оптимальный угол опережения зажигания. Критерием оптимальности являлись максимальные обороты двигателя.

Работа двигателя на холостом ходе

При работе двигателя с качественным регулированием максимальное значение коэффициента избытка воздуха соответствует режиму холостого хода. Для быстрого пуска и устойчивой работы двигателя в широком диапазоне нагрузок и частот вращения необходимо, чтобы искровой промежуток находился на боковой поверхности впрыскиваемой топливовоздушной струи (рис. 2.1), где состав ТВ С находится внутри концентрационных пределов воспламеняемости. В соответствии с рекомендациями работы [11] расстояние от искрового промежутка свечи зажигания до сопла распылителя КФ составило 10 мм. Исследовались углы опережения зажигания и впрыска, на которых достигается максимальное обеднение и стабильное воспламенение ТВС при работе двигателя на холостом ходе с использованием бензина, дизельного топлива и этилового спирта. Соответствующие данные приведены в таблице 4.1. Под углом опережения впрыска понимается угол опережения ВМТ КФ относительно ВМТ двигателя.

После выхода двигателя на устойчивые обороты холостого, в сравнении с холостым ходом серийно выпускаемого двигателя (рис. 4.1), наблюдалась высокая межцикловая стабильность работы (рис. 4.2). Индикаторные диаграммы холостого хода были сняты при работе двигателя на бензине А-76. По оси ординат отложено избыточное давление.

В таблицах 4.2 - 4.5 приведены результаты испытаний двигателя с компрессор-форсункой при оптимальных углах опережения впрыска и зажигания, соответственно для дизельного топлива, бензина, этанола, а также серийного карбюраторного варианта двигателя. На рисунках 4.3, 4.4 приведены эти же данные в графическом виде.

Максимально допустимый угол опережения впрыска возрастает с увеличением октанового числа использованных топлив (для октановых чисел 22, 76, 88 соответственно 60, 75, 90 град, п.к.в.). Это может быть, если топливовоз-душная смесь к моменту самовоспламенения при больших углах опережения впрыска имеет структуру, близкую к однородной на микроуровне независимо от вида топлива, из-за чего может возникнуть детонационная волна, вероятность образования которой в подобных условиях определяется лишь детонационной стойкостью топлив. С увеличением частоты вращения время индукции самовоспламенения сокращается, следовательно, появляется возможность увеличения угла опережения впрыска с целью увеличения времени на смесеобразование, что и показывают данные, отображенные на рисунке 4.4.

Вероятность возникновения ударных волн и интенсивность детонационных зависит от степени концентрационной и температурной неоднородности (см. гл. 2). Зависимость эта различна для дизельного топлива и бензина, поскольку эффективная энергия активации у бензина больше (90 против 76 кДж/моль). Следовательно, при одинаковой степени неоднородности, скорость реакции и объем, химически подготовленный (в смеси прошли многостадийные химические превращения) для образования мощной ударной волны, у дизельного топлива будет больше, поэтому интенсивность распространяющихся волн при самовоспламенении бензина будет меньше, чем у дизельного топлива. В связи с этим неоднородность заряда при работе на дизельном топливе должна быть больше. Для увеличения неоднородности при работе на дизельном топливе сокращали углы опережения впрыска (сокращали время смешения), что повлекло за собой ухудшение распределение топлива по объему камеры сгорания. В результате - пониженный (до 9%) на низких частотах, по сравнению с этанолом и бензином, момент двигателя (рис. 4.3). Избежать этого можно, если поступить традиционным способом - увеличить интенсивность макросмешения, что позволит несколько сократить углы опережения впрыска. Для этого необходимо согласовать форму и размеры камеры сгорания с параметрами, характеризующими процесс распределения топлива по объему воздуха (например, форму и размеры топливовоздушного факела, направление и число отверстий распылителя и т.д.). При этом уровень локальной неоднородности должен быть таким, чтобы исключить возможность возникновения детонации близкой к предельной. Принципы организации процессов смесеобразования и воспламенения, заложенные в предлагаемом рабочем процессе, позволяют управлять степенью неоднородности.

Из полученных данных видно (рис. 4.3), что эффективный момент двигателя имеет незначительное отличие (не более 4,2%) при работе на этаноле и бензине в соответствии с теплотворной способностью смесей этих топлив с воздухом при а =1 (различие « 3,5%). Пониженный (до 9%) на низких частотах, по сравнению с этанолом и бензином, момент двигателя при работе на дизельном топливе, как отмечалось выше, можно объяснить ухудшенной подготовкой смеси в конкретных условиях экспериментального двигателя ввиду его физико-химических характеристик: воспламеняемости, испаряемости, вязкости.

Похожие диссертации на Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС