Повышение экономических и экологических показателей дизеля путем реализации комбинированного шеститактного цикла

• Автор: Быстров, Олег Иванович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения и сокращения

Введение
Глава 1. Способы повышения эффективности поршневых ДВС за счёт более полного использования энергии топлива (состояние вопроса)

1.1. Энергетический баланс поршневых ДВС

1.2. Известные способы более полного использования «потерь» энергии

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. Термодинамическая модель комбинированного

шеститактного цикла

2.1. Идеализированный шеститактный цикл поршневого ДВС

с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в форме теплоты

2.2. Рабочий цикл поршневого комбинированного шеститактного двигателя
2.3. Эффективность рабочего цикла шеститактного поршневого ДВС
Глава 3. Математическая модель рабочего процесса
шеститактного двигателя
3.1. Понятие математической модели
3.2. Математическое моделирование поршневых ДВС
3.3. Основные этапы математического моделирования
поршневых ДВС
3.4 Математическая модель
3.5 Расчетная методика
Глава 4. Экспериментальная установка. Программа и методика
исследования
4.1. Экспериментальная установка
4.1.1. Общий вид и принципиальная схема
экспериментальной установки

4.1.2. Шеститактный двигатель
4.1.3. Оборудование экспериментальной установки
4.1.4. Оценка погрешности измерений
4.2. Программа и методика экспериментального исследования
4.2.1. Методика проведения первого этапа экспериментального исследования
4.2.2. Методика проведения второго этапа экспериментального исследования
4.2.3. Методика проведения третьего этапа экспериментального исследования
Глава 5. Результаты экспериментального исследования
5.1. Влияние регулировочных характеристик шеститактного комбинированного двигателя на его индикаторные показатели
5.2. Оценка адекватности математической модели
рабочего процесса шеститактного двигателя
5.3. Исследование рабочего процесса шеститактного двигателя
5.4. Оптимизация параметров впрыскивания воды
Заключение
Основная использованная литература
Приложения
Приложение Общая математическая модель, выполненная
в среде Mat
Акты использования материалов диссертации

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
вмт - верхняя мертвая точка
две - двигатель внутреннего сгорания
дс - двигатель Стирлинга
шд - шеститактный двигатель
кпд - коэффициент полезного действия
нмт - нижняя мертвая точка
ог - отработавшие газы
Г! Д13С - поршневой двигатель внутреннего сгорания
ПС - продукты сгорания
СУ - силовая установка
уд - утилизационный двигатель
УС - утилизационная система
эдс - электродвижущая сила
со - оксид углерода
сн - углеводороды
NOx - оксиды азота
ACi - степени снижения концентрации 1-го токсичного компонента
отработавших газов ОГ
Ni - индикаторная мощность на рассматриваемом режиме работы
д']т - цикловая подача топлива

Gb - количество впрыскиваемой в цилиндр воды (цикловая подача)
Q - энергия, передаваемая в форме теплоты
L - энергия, передаваемая в форме работы
R0 - индивидуальная газовая постоянная
Орт - коэффициент теплоотдачи от рабочего тела к стенкам внутрицилинд-
рового пространства
п - частота вращения коленчатого вала двигателя
Pi - среднее индикаторное давление
gi -удельный индикаторный расход топлива
giv -удельный индикаторный расход воды
рвпр -давление впрыскивания воды в цилиндр двигателя
0 - момент начала впрыскивания воды в цилиндр утилизационного
двигателя
Данная идея была использована для создания утилизационного поршневого двигателя с внутренним объемным парообразованием (УД), использующего в качестве генератора продуктов сгорания не специальный котел, а двигатель внутреннего сгорания, ОГ которого перед выбросом в атмосферу направляются в цилиндр УД, где в последующем реализуется описанный выше процесс парообразования [67].
Все вышеперечисленные утилизационные системы, в комбинации с источниками теплоты, имеют ряд общих существенных недостатков, основные из которых уже были перечислены для большинства утилизационных систем:
- наличие дополнительных устройств, в которых теплота превращается в работу;
- «потери» энергии ОГ при транспортировке к преобразователю (если не используются тепловые трубы);
- при передаче дополнительной работы на трансмиссию, присутствует необходимость установки сложных, суммирующих крутящие моменты, механизмов.
Анализ данных систем приводит к выводу, что проблема полной реализации потенциала продуктов сгорания топлива, не решена в полном объёме.
1.3. Цель и задачи исследования
Приведенные в разделе 1.1 материалы убедительно свидетельствуют о больших «потерях» энергии, которыми сопровождается работа силовых установок мобильной техники. Эту энергию можно использовать в значительно более полной степени. Весьма важным направлением при утилизации «потерь» энергии является использование ее для выработки дополнительной работы. При конструировании двигателей большинство производителей уделяют внимание доработке и улучшению процессов обычного четырёхтактного рабочего цикла или пытаются утилизировать нереализованную энергию продуктов сгорания вне ци-