Анализ и синтез динамических характеристик многоцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания

• Автор: Агуреев, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 305 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. СИСТЕМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВОПРОСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ В СОВРЕМЕННЫХ ПДВС

1.1. Предварительные замечания

1.2. Условия работы ПДВС и требования, предъявляемые к ним

1.3. Конструктивные особенности ПДВС и тенденции их развития

1.4. Системные свойства ПДВС и категория "сложности" в теории и практике двигателестроения

1.4.1. Двигатель внутреннего сгорания как сложная система

1.4.2. Системные свойства ПДВС

1.5. Основные методы математического моделирования ПДВС

1.5.1. ПДВС как объект математического моделирования

1.5.2. Развитие теории ПДВС
1.5.3. Техническая термодинамика и цикловые модели тепловых двигателей: статический подход
1.5.4. Предпосылки динамического подхода в теории и проектировании ПДВС
1.6. ПДВС как синергетическая система
1.6.1. Синергетические явления в ПДВС и синергетический подход в теории ПДВС
1.6.2. Анализ критических явлений в ПДВС
1.7. Выводы
ГЛАВА 2. ЭЛЕМЕНТЫ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕОРИИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1. Предварительные замечания
2.2. Термомеханическая система и термомеханические процессы
2.3. Внутренняя энергия и параметры равновесных состояний ТМС
2.4. Внешнее равновесие ТМС
2.5. Неравновесность ТМС и принцип локального равновесия
2.6. Диссипация энергии и диссипативные процессы в ТМС. Энтропия ТМС и второе начало термодинамики для ТМС
2.7. Уравнения баланса в неравновесной термодинамике
2.7.1. Уравнения баланса в локальной форме
2.7.2. Уравнения баланса в материальной форме
2.7.3. Уравнения баланса для различных материальных сред
2.7.4. Динамические уравнения баланса для открытых ТМС
2.8. Термодинамика открытых систем
2.8.1. Тепломеханика М. А. Мамонтова
2.8.2. Обобщенные уравнения термодинамики открытых систем
2.8.3. Дифференциальные уравнения квазиравновесных многокомпонентных открытых ТМС с химическими реакциями
2.9. Техническая синергетика и теория тепловых двигателей
2.9.1. Основные положения статистической теории открытых систем
2.9.2. Принципы технической синергетики тепловых двигателей
2.10. Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ ПОДСИСТЕМ
3.1. Предварительные замечания
3.2. Уравнения движения механизмов тепловых двигателей
3.2.1 Кинематика механизмов преобразования возвратно-поступательного
движения во вращательное
3.2.2. Уравнение движения КШМ
3.2.3. Обобщенные силы в КШМ
3.2.4. Варианты уравнения движения КШМ
3.2.5. Уравнение движения многоцилиндрового ПДВС
3.3. Модель одноцилиндрового 4-тактного ПДВС с принудительным воспламенением
3.4. Модели многоцилиндровых ПДВС
3.5. Построение иерархии упрощенных
динамических моделей ПДВС
3.6. Модель внешнего смесеобразования в ПДВС
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПДВС
4.1. Предварительные замечания
4.2. Система фазовых портретов ПДВС
4.3. Исследование скоростных и многопараметровых характеристик ПДВС
4.4. Исследование переходных процессов в ПДВС
4.5. Анализ межцикловой неидентичности и исследование стохастических колебаний в ПДВС
4.6. Анализ бифуркаций потери устойчивости предельных циклов и построение бифуркационных диаграмм для ПДВС
4.7. Подход к построению критериев самоорганизации (упорядоченности) ПДВС
4.8. Решение задачи диагностирования неисправностей в ПДВС
4.9. Выводы
ГЛАВА 5. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ
ПДВС
5.1. Предварительные замечания
5.2. Методики анализа и синтеза динамических характеристик многоцилиндровых ПДВС
В дальнейшем появилось немало различных методов расчета рабочих процессов ПДВС, основанных, как было сказано выше, на развернутом учете всех физических явлений. В наиболее детальном виде современная теория расчета внутрицшшндровых процессов изложена в работах Р. М. Петриченко и его коллег [221, 308].
Динамический подход естественным образом использовался при построении континуальных моделей расчета рабочих процессов двигателей с учетом волновых явлений в произвольных разветвленных выпускных и впускных системах на основе использования, например, уравнений одномерной нестационарной газовой динамики [136, 141]. Однако и в этих исследованиях не уделялось требуемого внимания коллективному действию термодинамических и механических подсистем двигателя: совершенствование методик расчета было направлено на уточнение характеристик рабочего тела с учетом распределения их в полостях и каналах двигателя, а не на системное описание двигателя в целом.
Обычно [298] динамической теорией комбинированных двигателей внутреннего сгорания называется раздел теории ПДВС, в котором рассматриваются все виды деформированного состояния коленчатых валов и других звеньев кривошипно-шатунного механизма с учетом переменной скорости вращения валов, колебания, вибрации и другие динамические явления. Основным методом построения моделей в этом варианте динамической теории ПДВС является вывод уравнений движения исследуемых систем (жестких или деформируемых), основанный на механике Лагранжа.
Силы от давления газов в цилиндре двигателя рассчитываются по определенной уже индикаторной диаграмме, соответствующей какому-то одному (или нескольким) стационарным режимам. В этом же направлении следует и автор работ [43 - 45]. Дифференциальные уравнения движения и рабочего процесса, о которых ведется речь, могли бы составить ядро связанной задачи термомеханики для термомеханической системы - ПДВС,