Повышение технико-экономических показателей быстроходного дизеля путем совершенствования процесса впуска

• Автор: Дыдыкин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ возможности повышения технико-экономических показателей быстроходного дизеля

1.2. Анализ конструкций впускных каналов быстроходных дизелей

1.3. Совершенствование процесса впуска

1.3.1. Характер движения заряда но впускной системе

1.3.2. Влияние профиля канала

1.3.3. Влияние на характеристики потока клапанной щели впускного клапана

1.4. Применение численных методов для расчета процесса впуска
1.5. Цели и задачи исследования
2. РАСЧЕТ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА В СИСТЕМЕ ВПУСКА
2.1. Базовая система уравнений
2.1.1. Граничные и начальные условия
2.2. Численный расчет процесса впуска
конечно-объемным методом
2.2.1. Построение расчетных сеток
2.3. Расчет процесса впуска быстроходного дизеля ВСН-7Д
2.4. Краткие выводы
3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ ВСН-7Д
3.1. Методика проведения газодинамических исследований
3.2. Результаты численного исследования процесса впуска выбранных вариантов расчета
3.3. Краткие выводы
4. УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ ВСН-7Д
4.1. Техническая характеристика объекта исследования
4.2. Тормозной стенд и определение эффективных показателей двигателя
4.3. Определение расхода топлива
4.4. Применение продукции National Instruments
4.5. Определение частоты вращения коленчатого вала двигателя
4.6. Определение расхода воздуха
4.7. Измерение давлений
4.8. Методика оценки погрешностей величин измерений
4.8.1. Точность измерения мощности двигателя
4.9. Краткие выводы
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ ВСН-7Д
5.1. Снятие скоростных характеристик
5.2. Нагрузочные характеристики
5.3. Краткие выводы
6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Основные технико-экономические показатели ДВС, в частности эффективная мощность напрямую зависят от количество теплоты, вводимой в цилиндр за цикл, которая определяется массой топлива, участвовавшего в процессе сгорания в ходе одного рабочего цикла
Масса топлива, необходимое для полного и эффективного сгорания в ДВС ограничивается наличием свежего воздуха, поступившего в цилиндр во время процесса впуска.
Процесс впуска представляет собой движение свежего заряда и отработавших газов, синхронизированных с движением поршня и впускного клапана. Вследствие того, что процесс впуска оказывает значительное влияние на технико-экономические и экологические показатели ДВС, совершенствование данного процесса является весьма актуальной задачей. Сложность в изучении этого процесса заключается в том, что движения газа по впускной системе имеет явно выраженный трехмерный и нестационарный характер.
На процесс наполнения оказывают влияние законы движения заряда, которые учитывают гидросопротивления органов впуска и колебательные процессы, происходящие в трубопроводах. С другой стороны на процесс впуска оказывают влияние законы движения поршня, а также впускного и выпускного клапанов газораспределительного механизма. В связи с этим, существует два пути совершенствования данного процесса.
Первый путь - это повышение наполнения двигателя и очистки цилиндра от отработавших газов путем подбора длин и объемов впускных трубопроводов для использования колебательные процессы в органах системы впуска. Но настроенные системы могут хорошо работать только в ограниченных рабочих режимах, не перекрывая весь спектр рабочих режимов ДВС.
Второй путь - это совершенствование процесса впуска с помощью изменения законов движения впускных клапанов, а также настройки фаз газораспределительного механизма (ГРМ) и изменение хода клапана в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки ДВС.
Решить все эти проблемы на стадии конструирования, производства и доводки ДВС затруднительно, так как это связано со значительными материалы

®1ат

(2.19)
(2.20)
/£2 — тах'
1ч, 1пт

(2.21)
Таким образом, значение е в пристенной ячейке вычисляется через со. Данная зависимость имеет смысл в сочетании с граничными условиями, определяющими логарифмический закон распределения скорости движения газа в пограничном слое.
Кроме типа границы Стенка в рассматриваемом расчете используется тип Вход/Выход, который устанавливаем как граничное условие для поверхности входа рабочего тела во впускную систему.
На границах расчетной области типа Вход/Выход определены следующие граничные условия:
Для Температуры и Концентрации определено граничное условие:
Значение на стенке:
Соответствует аналогичному условию в типе границы Стенка.
Для Скорости определяем следующее граничное условие:
Давление:
На границе области задается значение давления.
Скорость на границе расчетной области устанавливается по следующему правилу:
В расчетной ячейке, примыкающей к границе, определяется направление вектора скорости.
Если вектор скорости направлен внутрь расчетной области, то устанавливается нормальная компонента вектора скорости (У1т), равная модулю вектора скорости в ячейке.