Введение к работе
Актуальность проблемы. Возрастающее производство поранених двигателей убедительно свидетельствует о том, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) не утратили своего доминирущего положения и являются самым распространенном и' эффективным источником энергии.
Современный этап их развития характеризуется настойчивыми поисками путей повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавшее газов (ОГ).
Стремление* к" снижении эксплуатационных расходов топлива за счет использования обедненных топливовоздлпных смесей (ТВС) (вплоть до качественного регулирования мощности) при повышенных степенях сжатия (є > 10) приводит к необходимости решения вопросов по обеспечению надежного воспламенения смесей с большим суммарным коэффициентом избытка воздуха.
Обеспечение устойчивого зажигания углеводородных топлив широкого фракционного состава (бензин, керосин и дизельное топливо) позволит реализовать многотопливный двигатель, что особенно вакно в условиях ограниченности запасов нефти и постоянном росте еэ потребления.
Цель работы. Теоретическое и экспериментальное исследование воспламенения топливовоздушного факела (ТВФ) электрической искрой при различных весовых соотноиениях воздуха и основных товарных топлив (бензин, керосин и дизельное) для широкого диапазона частот импульсов.
На защиту выносится способ организации надежного воспламенения при впрыске ТВС.
Задачи исследования.
1. Установление основных закономерностей процессов смесеоб-
разования и массаобмана в ТВФ пневматической системы впрыока с компрессор-форсункой (КФ) с целью определения концентрационных полей в нем, условий воспламенения и создание математической модели (Ш);
-
Выбор и исследование наиболее рационального геометрического положения свечи зажигания (СЗ) относительна распылителя форсунки при различных частотах вращения приводного вала компрессора . (скоростной режим) и различных цикловых подачах топлива (нагрузочный рехим) для обеспечения- надеаного воспламенения ТВФ пневматической системы впрыска КФ;
-
Исследование влияния таа условия воспламенения различных видов топливаj
-
Исследование условий воспламенения при впрыске в движущийся с различными скоростями воздушный поток;
-
Создание й експериментальною исследование макетного образца двигателя с пневматической системой впрыска с КФ и искровым воспламенением.
Цаучная нрвизра. Разработана методика расчета динамики и структуры осэсимметричного ТВФ, позволяющая прослеживать превращения последовательно впрыскиваемых порций ТВС (нагрев, испарение и т.д.) о учетом пространственной неоднородности факела.
Определено местоположение точки воспламенения импульсной ТВ струи для широкого диапазона частот, соотношений топлива и воздуха, фракционного состава углеводородного топлива.
Впервые показана возможность организации рабочего процесса с впрыском и принудительным зажиганием, обеспечивающим надежное воопламененив на всех скоростных и нагрузочных режимах.
Практическая ценность. Разработанная ММ и программы расчета на ЭВМ позволяют на стадии цроектировакия осуществлять поиск рационального расположения СЗ относительно распылителя форсунки с
целью обеспечения надежного воспламенения.
Разработан и запатентован рабочий процесс двигателя с непосредственным впрыском и принудительным зажиганием,' обеспечивавдий устойчивое воспламенение топлкв широкого фракционного состава на всех скоростных и нагрузочных режимах работы (положительное решение да заявке 4873885/06-101706).
Разработанный рабочий процесс может быть реализован как на транспортных, так и на других двигателях внутреннего сгорания.
Практическая реализация. В настоящее время рабочий процесс о непосредственным впрыском ТВС и прішудительнкм зажиганием, обеспечивающий надежное воспламенение во всем диапазоне режимов работы, реализуется в перспективных двигателях ЭМ-42, ЭМ-346, ОМПД-2, разрабатываемых в НТЦ "ЭкоМотор".
Методы и объекты исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Расчетные исследования основных закономерностей процессов смесеобразования и массообмена в ТВФ с целью определения концентрационных полей в нем и условий воспламенения проводились на ПЭВМ с использованием Ш, реализованных в виде программных модулей в системе имитационного моделирования ЛВС "Альбея"1.
Эксперименты'проводились на многоцикловой и одноцикловой модельных установках, а также на двигателе 2СД-М1. Экспериментальный метод использовался для исследования процесса впрыска и воспламенения ТВО пневматической системы впрыска с КФ и оценки достоверности Ш.
Апробация работы. Диссертационная работа доложена и"одобрена на расширенном заседании кафедры "Двигатели внутреннего огораная". Результаты работы докладывались на XVI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (г. Харьков, 1988 г.), на" втором Всесоюзном научно-практическом семинаре (г. Владимир, 1991
г.), на Международном семинаре по горению (г, Москва, г. С,- Петербург, 1993 г.).
Публикации. По результатам работы опубликованы тезисы докладов на конференции в Харькове, Владимира (2 доклада), Москво -С- Петербурге, випущев отчет о НИ?, получено положительное решение по заявке на изобретение 487388Є/05-101706.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, вызодов, списка литературы из 80 наименований, в том числе 26 на иностранных язиках, приложений, изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 7 таблиц.
