Выбор способа управления рабочим процессом в двигателях с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси

• Автор: Кузьмин, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ... 6 ЕЕ Принципы организации и перспективы применения рабочего процесса с самовоспламенением от сжатия гомогенной
топливовоздушной смеси
Е2. Особенности процессов самовоспламенения углеводородных топлив и факторы, влияющие на протекание этих процессов
1.3. Анализ возможных способов управления рабочим процессом НСС1
1.4. Математические модели рабочего процесса НСС1
1.5. Цель и задачи исследования
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНДИКАТОРНОГО ПРОЦЕССА В ДВИГАТЕЛЕ С САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕМ
ГОМОГЕННОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
2.1. Обоснование типа математической модели
2.2. Общая структура математической модели индикаторного процесса в двигателе с самовоспламенением от сжатия
гомогенной топливовоздушной смеси
2.3. Определение параметров заряда в начале сжатия
2.4. Определение теплоты сгорания смеси
2.5. Расчет динамики тепловыделения
2.6. Определение теплоемкости, газовой постоянной и показателя адиабаты
2.7. Выбор кинетической схемы
2.8. Расчет теплоотдачи
2.9. Моделирование образования оксидов азота

2.10. Программная реализация модели
2.11. Проверка адекватности модели
2.12. Заключение по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
3.1. Конструкция двигателя, использованного для экспериментальных исследований
3.2. Устройство экспериментальной установки
3.3. Система индицирования
3.4. Особенности экспериментальных исследований
3.5. Заключение по главе
Глава 4. УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НСС1-ПРОЦЕССА
4.1. Уточнение математической модели процесса тепловыделения
4.2. Верификация уточненной математической модели
4.3. Заключение по главе
Глава 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ, РЕЖИМНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАЗВИТИЕ ПРОЦЕССОВ
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ В НССТ-ДВИГАТЕЛЯХ
5.1. Влияние подогрева заряда на впуске
5.2. Влияние степени рециркуляции отработавших газов
5.3. Влияние качественного состава топливовоздушной смеси
5.4. Влияние частоты вращения коленчатого вала
5.5. Влияние степени сжатия
5.6. Заключение по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Продолжающийся рост парка транспортных средств и технологических машин, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС), требует дальнейшего поиска путей улучшения эксплуатационной топливной экономичности этих двигателей и уменьшения ими вредных выбросов в окружающую среду. В связи с этим в последнее время отмечается интерес к способу организации рабочего процесса, называемого часто НССГ-процессом, при котором сочетаются самовоспламенение от сжатия и гомогенный топливовоздушный заряд. В этом случае можно получить заметное снижение удельного расхода топлива, а также выбросов оксидов азота и твердых частиц. Данное диссертационное исследование посвящено развитию способов математического моделирования НСС1-процесса и на этой основе выбору эффективных способов управления им, а потому актуально.
Целью исследования является создание физически обоснованной математической модели, позволяющей прогнозировать индикаторные показатели двигателя с НСС1-процессом и их изменение в зависимости от режимных, регулировочных и конструктивных факторов и, тем самым, обеспечивающей возможность выбора способов управления этим процессом в заданном диапазоне режимов работы. В ходе работы был выбран тип и структура математической модели, проведены экспериментальные исследования, на основе данных которых предложен обоснованный способ адекватного воспроизведения динамики тепловыделения в основной фазе сгорания в двигателе с НССГ-процессом.
Научная новизна исследования заключается, прежде всего, в предлагаемом способе учета влияния избытка воздуха и продуктов полного сгорания при моделировании на скорость реакций самовоспламенения и горения в гомогенной топливовоздушной смеси. Кроме того, теоретически изучены особенности управления рабочим процессом НСС1-двигателей путем изменения степени сжатия.
Теоретическая и практическая значимость определяется возможностью адекватного описания с помощью однозонной математической модели процессов

1000/ГН, 1/К
Рисунок 2.3 - Сравнение результатов моделирования длительности фазы предпламенных реакций с экспериментальными данными (топливо - метанол)
ратурах и рн=13,2 бар (рисунок 2.3), рассчитанных с использованием данной кинетической схемы и полученных экспериментально в условиях ударной трубы К. Fieweger и др. [42], свидетельствует о хорошем совпадении экспериментальных и расчетных данных.
2.8. Расчет теплоотдачи
В последнее время при моделировании индикаторного процесса в поршневых ДВС чаще других используют для определения теплоотдачи в стенки цилиндра и камеры сгорания формулу Вошни, полученную в 60-х годах XX века на основе обработки результатов экспериментов на дизеле с неразделенной камерой сгорания [16]. Эта формула имеет вид: