Влияние статистических характеристик пробивных напряжений на развитие начального очага горения топливовоздушных смесей в бензиновых ДВС

• Автор: Приходьков, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 134 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Межцикловая неидентичность процессов горения в ДВС

1.1.1 Влияние межцикловой неидентичности процессов сгорания на показатели ДВС с искровым зажиганием
1.1.2 Причины межцикловой неидентичности и степень влияния на нее различных параметров

1.2 Влияние параметров искрового разряда на развитие начального очага

1.2.1 Фазы искрового разряда

1.2.2 Статистические характеристики пробивного напряжения на свечах зажигания

1.2.3 Роль параметров искрового разряда в формировании начального очага горения

1.3 Использование математического Моделирования для исследования образования и развития начального очага горения
1.4 Цели и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ НАЧАЛЬНОГО ОЧАГА ГОРЕНИЯ
2.1 Физическая модель процесса формирования и развития начального
очага горения
2.2. Математическое моделирование первой стадии формирования начального очага
2.2.1 Определение размеров и температуры ядра начального очага
2.2.2 Моделирование стохастичности образования начального очага
горения
2.3 Моделирование второй стадии процесса развития НО
2.4. Верификация модели
2.5 Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Экспериментальная установка и методика исследований
3.1.1 Индицирование двигателя
3.1.2 Измерение и регистрация величины пробивного напряжения
3.1.3. Определение скорости распространения фронта пламени
3.2. Методика проведения экспериментов
3.2.1 Методика проведения опытов на двигателе
3.2.2 Расчет числа наблюдений
3.2.3 . Методика обработки результатов экспериментов
3.3 Оценка погрешности измерений
3.4 Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖЦИКЛОВОЙ НЕИДЕНТИЧНОСТИ ОТ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
4.1 Теоретические исследования влияния статистик пробивного напряжения на развитие начального очага горения
4.1.1 Исследование влияния величины пробивного напряжения на динамику развития начального очага горения
4.1.2 Влияние нестабильности пробивного напряжения на межцикло-вую неидентичность развития начального очага
4.2 Экспериментальные исследования влияния статистических характеристик пробивного напряжения на межцикловую неидентичность
4.2.1 Исследование связи пробивных напряжений с максимальным давлением цикла
4.2.2 Исследование зависимости скорости сгорания от статистических характеристик пробивного напряжения
4.2.3 Влияние градиента вторичного напряжения на вариации пробивных напряжений
4.3 Результаты и выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Ужесточение требований к топливной экономичности и экологическим характеристикам автомобильных двигателей легкого топлива с искровым зажиганием заставляет искать новые пути совершенствования их рабочих процессов. В настоящее время определенные резервы повышения показателей двигателей указанного типа связывают со снижением характерной для их рабочего процесса межцикловой неидентичности (МЦН). Особенно актуальна проблема снижения МЦН при использовании обедненных топливовоздушных смесей, а также при работе двигателя на режимах малых нагрузок и холостого хода, являющихся одними из основных эксплуатационных режимов автомобильных ДВС в городских условиях.
В большинстве работ, посвященных этой проблеме, указывается, что в значительной мере уровень неидентичности определяется стадией образования и развития начального очага горения. При этом рассматривается влияние двух факторов - цикловых вариаций состава топливовоздушной смеси и случайного характера турбулентных пульсаций. Начальный очаг горения зарождается в результате пробоя межэлектродного промежутка, динамика его развития зависит от параметров искрового разряда, в том числе и пробивного напряжения. Между тем роль вариаций этих параметров в формировании МЦН практически не изучена.
Настоящая работа посвящена исследованию влияния пробивных напряжений на свече зажигания и их цикловых вариаций на уровень межцикловой нестабильности процесса развития начального очага. Такая нестабильность является следствием совместного влияния многих факторов и изучить экспериментально роль какого-либо одного из них в условиях камеры сгорания двигателя чрезвычайно сложно. В связи с этим в работе значительное место отведено созданию математического аппарата для теоретического исследования влияния вариаций параметров искрового разряда на МЦН

1.3 Использование математического моделирования для исследования образования и развития начального очага горения
Широкое использование математических моделей для теоретических исследований процессов воспламенения и горения обусловлено значительным прогрессом вычислительной техники.
Моделирование процессов образования НО при искровом зажигании основывается в большинстве случаев на математическом описании процессов тепломассопереноса и распространения пламени. При этом, во многих известных нам моделях [11,34,55,46 и др.] принимается, что фронт пламени на границе НО распространяется ламинарно, то есть не учитывается действие турбулентности на процесс развития НО.
Исключение турбулентности из числа факторов, действующих на НО, может, на наш взгляд, приводить к значительным количественным различиям расчетной и экспериментально измеренной продолжительностей процесса формирования НО. Причем эти различия будут тем больше, чем интенсивнее мелкомасштабная турбулентность. В то же время, допущение о ламинарном механизме распространения пламени не будет, по нашему мнению, сказываться на качественной картине процесса, за исключением случаев зажигания предельно обедненных или сильно забалластированных инертными газами топливовоздушных смесей. В качестве примеров математических моделей НО, в которых принимается ламинарный механизм распространения пламени, можно привести разработки С.Н. Шуйского [55 ], В.З. Гиббадулина [11], Г.А. Лебедева. [34]
При моделировании НО часто [11,55] принимается сферическая симметрия процесса распространения фронта пламени, что позволяет ограничиться одномерной постановкой задачи.
Г.А. Лебедевым [34] создана и программно реализована двумерная модель развития НО горения. Однако, на наш взгляд, для изучения МЦН двумерные модели вряд ли целесообразны, так как требуют очень большого времени счета.