Формирование оптимального закона тепловыделения действительного рабочего цикла дизеля

• Автор: Уклейкин, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ДВС

1Л. Историческая справка

1.2. Анализ рабочего процесса ДВС на уровне термодинамической идеализации с учетом длительности теплоподвода
1.3. Анализ рабочего процесса ДВС на уровне термодинамической идеализации с учетом угла опережения начала подвода теплоты
1.4. Анализ рабочего процесса ДВС с оценкой эффекта от трансформирования реальной кривой теплоиспользования

1.5. Анализ рабочего процесса ДВС с аппроксимацией закона тепловыделения

1.6. Задачи исследования

Глава 2. РАСЧЕТНО - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПРОЦЕССА ПОДВОДА ТЕПЛОТЫ К РАБОЧЕМУ ТЕЛУ
2.1. Теоретическое обоснование характера теплоподвода, обеспечивающего наивысший КПД, при ограничениях параметров цикла реального ДВС
2.2. Расчетный анализ перспективных рабочих циклов ДВС
Глава 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ДВС
3.1. Особенности проведения экспериментальных работ
по исследованию рабочего процесса ДВС
3.2. Экспериментальная установка для исследования параметров рабочего процесса малогабаритного дизеля 5
3.3. Экспериментальные исследования рабочего процесса малогабаритного дизеля методом индицирования д
3.4. Устройство для измерения малых расходов топлива
3.5. Оценка погрешностей измерений

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4 Л. Оптимизация тепловыделения в дизеле,
с учетом ограничений по параметрам рабочего процесса
4.2. Анализ цикла поршневого ДВС при
политропных процессах сжатия-расширения
4.3. Программа расчета модифицированного термодинамического цикла
4.4. Результаты параметрического анализа
модифицированного термодинамического цикла
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
а - коэффициент избытка воздуха;
оу - коэффициент теплоотдачи;
освкп ~ коэффициент избытка воздуха, соответствующий верхнему концентрационному пределу горения топливо воздушной смеси;
<*нкп - коэффициент избытка воздуха, соответствующий нижнему концентрационному пределу горения топливо воздушной смеси; с - геометрическая степень сжатия;
у - коэффициент остаточных газов;
гр - индикаторный коэффициент полезного действия;
гр - термический коэффициент полезного действия;
г/ч - коэффициент наполнения двигателя;
ср - угол поворота коленчатого вала;
Л - степень повышения давления при изохорном процессе;
Лкш ~ отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
р - степень расширения при изобарном процессе;
т, - период задержки воспламенения;
с - концентрация;
Ст - средняя скорость поршня;
ср - массовая теплоемкость приp=const;
Су - массовая теплоемкость при v=const;
Бц - диаметр цилиндра;
АФФ - эффективный коэффициент турбулентной диффузии;
Еа - условная энергия активации топлива;
Аиф - площадь поверхности диффузионного фронта пламени;
цик - цикловая подача топлива;
Ни - низшая теплота сгорания топлива;
к - показатель адиабаты;
/ ’ - удельная полезная работа термодинамического цикла;
10 - масса воздуха (кг), необходимая для полного сгорания 1 кг топ-
лива заданного состава;
Ь0 - количество (кмоль) воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива заданного состава;
Мв - масса воздуха;
Мз - масса рабочего тела;
М/7 - масса продуктов сгорания топлива;
п - частота вращения коленчатого вала;
р - текущее давление в цилиндре двигателя;
ра - абсолютное давление воздуха в цилиндре в начале такта сжатия;
р1 - среднее индикаторное давление цикла;
Рк - давление воздуха после компрессора;
рг - противодавление отработавших газов;

эффективность подвода тепла соответствует средней за цикл эффективности подвода тепла к рабочему телу. Увеличение скорости подвода тепла позже этой точки (т.е. при большем угле поворота коленчатого вала) не ведет к повышению КПД реального цикла. Чем ближе к ВМТ расположена эта точка, тем более эффективно подводится тепло к рабочему телу в реальном цикле.
Для исследования влияния угла подвода дополнительного тепла на реальный рабочий цикл проведено моделирование этого процесса по специально разработанной программе синтеза индикаторной диаграммы. На рис. 1.13 и 1.14 приведены результаты расчетов. Как видно из приведенных графиков на рис. 1.13, максимальную прибавку по КПД дает внесение дополнительного тепла на угле 5...6 град. ПКВ после ВМТ при наличии теплоотвода в стенки КС от рабочего тела вне зависимости от продолжительности сгорания. Моделирование «адиабатного» дизеля (без теплоотвода) дает результат предсказуемый из теории термодинамических циклов -чем ближе к ВМТ тепло вводится в цикл, тем термодинамически более выгодно оно используется при его преобразовании в механическую энергию.
Рис. 1.13. Влияние продолжительности сгорания на <Яг!1 /(Щдоп в дизеле 148/7,5 при наличии и отсутствии теплоотвода от рабочего тела