Повышение эффективности тракторного дизеля путем использования силовой газовой турбины

• Автор: Дивинский, Евгений Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАННЫХ СПОСОБОВ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ТУРБОКОМПАУНДНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
1.1 Анализ схем дизелей с СТ

1.2 Анализ эффективности турбокомпаундирования в зависимости от мощности и среднего эффективного давления двигателя
1.3 Влияние СТ на параметры ДВС и учет соотношения параметров на впуске и выпуске
1.4 Корректировка конструктивных параметров турбоагрегатов
1.5 Корректировка конструктивных и регулировочных параметров двигателя
1.6 Анализ эффективности СТ на частичных режимах. Оценка условий работы дизеля промышленного трактора в эксплуатации
1.7 Использование СТ для привода вентилятора системы охлаждения
1.8 Основные цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ НА ВЫПУСКЕ
2.1 Задачи и методика проведения эксперимента
2.1.1 Оборудование, измеренные параметры и точность измерений
2.1.2 Методика измерения мгновенных параметров
2.1.3 Методика расчета мощности СТ и удельного расхода топлива, КПД ТК по
экспериментальным данным
2.2 Анализ результатов эксперимента
2.2.1 Анализ влияния повышенного противодавления на параметры двигателя
2.2.2 Анализ протекания процессов газообмена в период перекрытия клапанов
2.2.3 Анализ эффективности использования СТ и резервов её повышения
2.3 Реализация результатов эксперимента
2.4 Результаты и выводы

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ С СТ
3.1 Метод моделирования рабочих процессов комбинированных ДВС
3.2 Расчёт СТ
3.3 Расчет параметров дизеля с СТ
3.4 Построение обобщённой математической модели, общая структура и алгоритм расчета
3.5 Оценка адекватности математической модели
3.6 Результаты и выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБОКОМПАУНДНОГО ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1 Выбор параметров СТ и турбины ТК
4.2 Исследование возможности применения СТ для привода вентилятора системы охлаждения
4.3 Оптимизация фаз газораспределения дизеля с СТ
4.4 Результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В связи с неизменной потребностью экономии органического топлива весьма актуальна проблема создания различных комбинированных двигателей, позволяющих наиболее полно использовать энергию выхлопных газов, потери с которой у дизелей с турбонаддувом составляют до 40%. Одной из разновидностей таких двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются двигатели с силовой газовой турбиной (СТ) или турбокомпаундные двигатели. Крутящий момент, создаваемый на валу СТ, может быть передан на коленчатый вал двигателя или на привод его агрегатов, например вентилятор системы охлаждения. Турбинный привод вентилятора дизелей воздушного охлаждения наиболее целесообразен, так как на него может расходоваться до 10% мощности двигателя.
Для определения эффекта по топливной экономичности, получаемого при установке СТ, целесообразно использование математического моделирования. Это позволяет с минимальными затратами времени и средств выбирать оптимальные значения конструктивных параметров и характеристик двигателя и СТ при его проектировании и доводке. Однако существующие математические модели не в полной мере позволяют учесть особенности различных двигателей, решить задачу в обобщённом виде.
Вопросы выбора рациональных конструктивных и регулировочных параметров двигателя с повышенным противодавлением на выпуске, в частности фаз газораспределения (ГР), выбора размеров турбины агрегата наддува и СТ изучены недостаточно. В частности, недостаточно изучено влияние проходных сечений турбин ТК и СТ на экономичность турбокомпаундного двигателя, а также вопросы эффективности использования СТ на частичных режимах.
Изложенное определяет актуальность разработки обобщённой методики турбокомпаундного ДВС.
Основные научные результаты диссертации, выносимые на защиту:
1) Усовершенствованный обобщённый численный метод математического моделирования рабочих процессов ДВС в части расчета СТ, используемой для привода вентилятора или передачи дополнительного крутящего момента на коленчатый вал с применением обобщённых характеристик турбин. Разработанный метод позволяет исследовать взаимосвязь параметров СТ и параметров

РК>=25см

Рис. 2.10 Диаграммы высоких давлений, п=1850 мин' , Рто=25 см
Р1о=22см
Рис. 2.11 Диаграммы высоких давлений, п=1850 мин'1, РТо-22 см