Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) путем применения природного газа и оптимизации процессов сгорания и тепловыделения

• Автор: Деветьяров, Руслан Раифович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 225 с. : ил

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12 1Л. Социально-экологические аспекты влияния автотракторных

двигателей на окружающую среду

1.2. Применение природного газа в дизелях 20 1.2Л. Природный газ в качестве моторного топлива. Методы подачи

природного газа

1.2.2. Применение природного газа в дизелях в РФ и за рубежом

1.3. Особенности процесса смесеобразования и горения в цилиндре

дизеля

1.3.1. Особенности процесса впрыскивания

1.3.1.1. Особенности процесса впрыскивания в цилиндре дизеля З3

1.3.1.2. Особенности процесса впрыскивания жидкого топлива в цилиндре газодизеля

1.3.2. Особенности процесса смесеобразования
1.3.2.1. Особенности процесса смесеобразования в цилиндре дизеля
1.3.2.2. Особенности процесса смесеобразования в цилиндре газодизеля
1.3.3. Особенности процессов воспламенения и горения
1.3.3.1. Особенности процессов воспламенения и горения в цилиндре дизеле
1.3.3.2. Особенности горения дизельного топлива в цилиндре
газодизеля
1.4. Задачи исследований
2. МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И ГОРЕНИЯ
В ЦИЛИНДРЕ ГАЗОДИЗЕЛЯ
2.1. Феноменология смесеобразования в цилиндре газодизеля при
впрыскивании дизельного топлива через многодырчатую
форсунку
2.2. Феноменология воспламенения метановоздушной среды в цилиндре газодизеля
2.3. Феноменология горения дизельного топлива, впрыскиваемого через многодырчатую форсунку в МВС цилиндра газодизеля
2.4. Двумерная модель неустойчивости пламени, распространяющегося во вращающемся газе
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Цель и задачи исследований
3.2. Объект испытаний
3.3. Методика исследований рабочего процесса дизеля
3.3.1. Экспериментальная установка, приборы и оборудование

3.4. Обработка результатов исследований. Ошибки измерений
4. УЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ 44 11,0/12,5 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА ПРИРОДНОГО ГАЗА
4.1. Оптимизация параметров газового смесителя-дозатора
4.2. Влияние применения природного газа на эффективные
показатели дизеля 44 11,0/12,5 при изменении установочного 140 угла опережения впрыскивания топлива
4.3. Влияние применения природного газа на эффективные
показатели тракторного дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от 148 изменения нагрузки
4.4. Влияние применения природного газа на эффективные
показатели тракторного дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от 158 функции частоты вращения коленчатого вала
4.5. Влияние применения природного газа на индикаторные
показатели, характеристики сгорания и тепловыделения
тракторного дизеля 44 11,0/12,5
4.5.1. Влияние применения природного газа на индикаторные
показатели, характеристики сгорания и тепловыделения тракторного дизеля 44 11,0/12,5 на различных нагрузочных режимах
4.5.2. Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения тракторного дизеля 179 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения
5. РАЗРАБОТКА МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ТРАКТОРА МТЗ-80/82
ДЛЯ РАБОТЫ НА СЖАТОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ
5.1. Разработка системы дозирования и регулирования подачи природного газа в цилиндры дизеля Д-240, 183 сельскохозяйственного трактора МТЗ-80/82
5.2. Разработка и создание макетного образца трактора МТЗ-80/82 для работы на сжатом природном газе
6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО 192 ТОПЛИВА В ТРАКТОРНОМ ДИЗЕЛЕ 44 11,0/12,5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
1. п - частота вращения коленчатого вала дизеля, мин'1
2. ре - среднее эффективное давление, МПа
3. Ne - эффективная мощность дизеля, кВт
4. Мк - крутящий момент дизеля, Н-м
5. GB - часовой расход воздуха, кг/ч
6. rv - коэффициент наполнения
7. GT - часовой расход топлива, кг/ч
8. а - коэффициент избытка воздуха
9. gc - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч Ю.Г|е - эффективный коэффициент полезного действия
11. tr - температура отработавших газов, °С
12. ф - угол поворота коленчатого вала, градус
13. 0впр - установочный угол опережения впрыскивания топлива, градус
14. т* - период задержки воспламенения
15. pz - максимальное давление сгорания в цилиндре, МПа
16. рс - давление конца сжатия, МПа
17.— - скорость нарастания давления в цилиндре, МПа/градус ёф
18. % - относительное тепловыделение от сгорания топлива
19. Х ~активное тепловыделение dy
20. —- - относительная скорость активного тепловыделения, 1 /градус Йф
21. Т - осредненная температура цикла в цилиндре, К
22. Gt-д, Gx, GT3an - часовые расходы дизельного топлива, запального
дизельного топлива кг/ч
23. Gr - часовой расход природного газа, кг /ч
24. NOx - оксиды азота, %
25. СО - оксид углерода, %
26. СОг - диоксид углерода, %
27. СНХ, CnHm - суммарные углеводороды, %
28. С - сажа, ед. по шкале Bosch
29. ДТ - дизельное топливо
30. ОГ - отработавшие газы
31. ДВС - двигатель внутреннего сгорания
32. КС - камера сгорания
33. к.п.д. - коэффициент полезного действия
34. в.м.т. - верхняя мертвая точка
35. н.м.т. - нижняя мертвая точка
36. п.к.в. - поворот коленчатого вала
37. СПГ - сжатый природный газ

среду, что обеспечивает постоянный максимальный тепловой напор, равноценный бесконечно большой теплопроводности. В тех слоях, где плотность орошения мала, ближе к периферии достаточно тепла и для нагрева и для испарения капли; там, где плотность орошения значительна (в ядре факела), тепла для полного испарения может не хватить и будут испаряться только легкие фракции, а капли будут состоять из тяжелофракционного состава.
В ядре, где плотность орошения велика и капли не тормозятся, нагрев частиц не значителен, так что они прибывают в зону непрогретыми; в мантии, где плотность орошения не велика и имеет место значительное скольжение, частицы в процессе торможения нагреваются и испаряются, поэтому зона смесеобразования здесь растягивается на всю длину факела.
Итак, можно принять, что через некоторое время после начала впрыскивания в ядре топливного факела формируется фронтовая зона и внутренняя область (шлейф), различающиеся между собой по физической сущности процессов: в шлейфе ядра факела частицы топлива выстраиваются по трассам и двигаются без замедления, сопровождаемые потоком газа при незначительном теплообмене со средой и без массообмена; во фронтовой зоне факела частицы резко вступают в силовое и тепловое взаимодействие со средой, так как частицы в зоне сразу встречаются с нарастающим сопротивлением газа, который находится лишь в стадии ускорения (а затем и встречного движения вследствие охлаждения газа в зоне).
В результате частицы и сопровождающий их слой газа начинают тормозиться, увлекая за собой вперед встречаемый газ, что характеризуется бурным нагревом частиц топлива из-за увеличения скачком коэффициента теплообмена аг.ж и максимального градиента температур. По мере прогрева может наступить момент, когда тепловой поток ослабнет вследствие уменьшения перепада (Т0 - Тк), но это не изменит главного: после достижения температуры начала кипения наступает процесс фракционной разгонки капли; нагрев капель может происходить до Т0.