Введение к работе
Актуальность работы. На долю двигателей внутреннего сгорания приходится более 80% всей вырабатываемой в мире энергии и на обозримую перспективу они остаются основой мобильной энергетики многих отраслей народного хозяйства и по-прежнему будут активно влиять на интенсивность развития этих отраслей.
В основе рабочего процесса дизеля, как тепловой машины, лежит совокупность быстро протекающих it накладываемых друг па друга физико-хпмнческнх н термодинамических процессов.составляющнх круговой необратимый цикл. При нормальних условиях процессы смесеобразования и сгорания в дизельном двигателе не лимитируют эффективность машины в целом, однако, в некоторых случаях, п частности, в условиях высокогорья, уменьшение параметров окружающего воздуха приводит к нежелательным явлениям, основными из которых являются затягивание периода задержки воспламенения и процесса сгорания со всеми вытекающими последствиями - снижение мощности, ухудшение экономичности, увеличение дымностн, теалонапряжеішости п др.
Опыт эксплуатации дизельных автомобилей п высокогорных условиях и намечаемые грузовые международные перевозки в страны Центральной Азии через кратчайшие высокогорные трассы ( на Каракорумском шоссе имеются сложные перевалы Торугарт - 3572 м н.у.м. и Худжараб - 4655 м н.у.м.) на автомобилях типа КамАЗ, а также псе возрастающая напряженность в топливно-энергетическом балансе страны, и озабоченность уровнем загрязнения атмосферы в последние годы требуют проведения дальнейших исследований в области смесеобразования п сгорания с двигателях внутреннего сгорания.
Так как возможности традиционных методов по совершенствованию рабочего процесса а дизеле в существенной мере исчерпаны, необходимы исследования н разработка новых методов организации рабочих процессов, особенно подготовки, воспламенения п сгорания топлива. Одним из возможных направлений исследования и совершенствования характеристик тепловыделения в камере сгорания, обеспечивающих улучшение показателей транспортных дизелей, является двухфазная подача топлива (ДПТ). Исследования влияния двухфазной подачи топлива на показатели дизеля в условиях высокогорья до настоящего времени еще не проводились. А если учесть существование до сих пор достаточно разноречивых и абстрактных взглядов на природу воспламенения и сгорания в дизеле, то исследование работы дизелл с двухфазной подачей топлива представляет собой практический и научно-познавательный интерес и представляется актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Основной келью работы является разработка системы двухфазной подачи топлива, позволяющей улучшить показатели рабочего процесса дизеля и изучение предпламениых фнзнко-
химических явлений лри подаче части топлива во впускной трубопровод в испаренном виде.
В соответствии с поставленной целью задачами исследования являлись:
выявление и анализ факторов, влияющих на величину периода задержки воспламенения в условиях высокогорья;
разработка способа и схемы двухфазной подачи топлива и конструкции испарителя для получения парообразного тоачипа;
- исследование предпламенных процессов и оценка изменения
периода задержки воспламенения при двухфазной подаче топлива;
- экспериментальное изучение влияния двухфазной подачи топлива
на показатели рабочего процесса дизеля и анализ полученных
результатов.
Обгскт и методы исследования. В качестве объекта исследовании выбран автомобильный дизель семейства КамАЗ, как наиболее массовый в производстве СНГ и эксплуатации в горных районах нашей страны. Решение поставленных задач осуществлялось на основе критического анализа работ по двухфазной подаче тотива советских и зарубежных авторов н подробного анализа классических подходов в теории самовоспламенеши и кинетики горения углеводородного топлива. При разработке конструкции испарителя для осуществления двухфазной подачи топлива использовались данные по кинетике испарения в вынужденный поток воздуха А.ВЛыкова, А.Г.Касаткина и яр. Экспериментальные исследования проводились на двигателях КамАЗ-740 в идентітчішх лабораториях тепловых двигателей АЭН, расположенных на высотах 750 и 3340 м над уровнем моря, оснащенных современными измерительными средствами в соответствии с ГОСТ 14846-81.
Научная новизна. В результате проведенных работ:
исследованы особенности предпламенных процессов низкотемпературного многостадийного самовоспламенения в дизеле при двухфазной подаче топлива в условиях высокогорья;
разработан и исследован способ двухфазной подачи топлива для дизеля КамАЗ;
получены впервые экспериментальные данные при работе дизеля с двухфазной подачей топлива в условиях высокогорья;
разработана методика расчета динамики тепловыделения в камере сгорания дизеля с двухфазной подачей топлива;
- показан вероятный химический путь образования первтпшх
активных центров самовоспламенения и предложена эмпирическая
формула для расчета периода задержки воспламенения при двухфазной
подаче топлива.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
..-'..' .".4 .
- разработан способ двухфазной подачи топлива для транспортного
дизеля, не требующий больших капитальных затрат^работающий за счет
утилизации теплоты отработавших газов (ОН;
- установлена возможность улучшения показателей дизеля в
условиях высокогорья применением двухфазной подачи топлива н
компенсации потери мощности до 35*40%,
- определены оптимальные дозы добавочного топлива при ДПТ на
различных режимах работы и ее влияние на основные показатели дизеля
в условиях высокогорья.
полученные результаты теоретического исследования и экспериментальных работ могут быть использованы при проектировании новых двигателей для эксплуатации в различных климатических условиях, а также для совершенствования существующих. Автор защищает следующие основные положения:
- результаты анализа особенностей самовоспламенения в камере
сгорания дизеля в условиях высокогорья и существующих способов
улучшения его показателен;
особенности физико-химических процессов начальной фазы окисления углеводородного топлива при двухфазной подаче топлива п дизель;
разработанный способ двухфазной подачи топлива, методику экспериментальных исследований и их результаты;
- методику расчета динамики тепловыделения при ДПТ и расчета
периода задержки воспламенения.
Реализация результатов работы. Результаты работы приняты к использованию в Научно-техническом Центре ЛО "КамАЗ" для доводки рабочего процесса дизелей семейства КамАЗ (г.Набсрежиые Челны) и в НИР АЭИ.
Апробация работы. Основные положення н результаты работы докладывались:
«а XVII научно-технической конференции КазПТИ нм.В.ИЛсшша (29-31.10.1984);
на VIII научно-технической конференции АлИИТ (15.04.86);
на Всесоюзной научно-техническом семинаре по ДВС при МВТУ !ш. Н.Э.Баумана (21.05.86 и 05.04.90);
- на научно-технической конференции АЭИ в 1986-1988 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 2
статьи, получено 2 авторских свидетельств.
Объем и структура. Диссертационная работа состоит »з япедепяя, четырех глаз, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на \У1 страницах машинописного текста, включающих 27 рисунков , 11 таблиц, список использованной литературы ю 122 наименований и лрнложеши иа 7 страницах. !