Улучшение топливных и экологических показателей тракторного дизеля путём совершенствования процесса смесеобразования

• Автор: Герасимов, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .
II. Состав отработавших газов дизелей и их влияние на окружающую среду
1.2. Природа образования токсичных компонентов в дизелях
1.3. Способы снижения дымности отработавших газов
1.3.1. Топливо и топливоподающая аппаратура
1.3.2. Угол опережения впрыска топлива
1.3.3. Впрыск воды, рециркуляция отработавших газов и другие мероприятия воздействия на рабочий процесс
1.3.4. Нейтрализация отработавших газов
1.4. Применение альтернативных топлив для снижения дымности отработавших газов
1.5. Совершенствование смесеобразования
1.6. Задачи исследования
II. КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ
2.1. Двигатель с духстадийным сгоранием (камера сгорания № 1)
2.2 Камера сгорания №
2.3 Камера сгорания №
2.4 Камера сгорания №
Выводы
III. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ С НОВОЙ ФОРМОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
3.1. Описание предлагаемой формы камеры сгорания
3.2. Рабочий цикл дизеля с предлагаемой камерой сгорания
3.3. Тепловой расчёт серийного и экспериментального двигателей. Построение индикаторных диаграмм
3.4 Описание модели термодинамической теории газообмена в
дополнительных камерах
3.5 Расчётные формулы и константы
3.6. Расчёт процесса газообмена в дополнительных камерах
3.7.Программное обеспечение расчёта дополнительных камер
IV. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИ -МЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
4.1. Общая методика и объект исследований
4.2. Методика оценки состава отработавших газов дизеля
4.3. Погрешность измерений
V. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Влияние угла опережения впрыска топлива на мощностные и экономические показатели
5.2. Влияние подачи топлива на мощностные и экономические показатели
5.3. Влияние нагрузки на показатели рабочего цикла
5.4. Влияние частоты вращения коленчатого вала двигателя на мощностные и экономические показатели
5.5. Влияние нагрузки на состав отработавших газов
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Основным энергетическим источником для автотракторной техники остается двигатель внутреннего сгорания. При этом рост парка автотракторных двигателей, увеличение удельных мощностей и расширение сферы их применения могут привести к увеличению загрязнения атмосферы токсичными веществами отработавших газов. В настоящее время во всем мире с продуктами сгорания энергетических установок ежегодно выбрасывается в атмосферу свыше 300 млн. тонн окиси углерода, более 150 млн. тонн сернистого ангидрида, свыше 100 млн. тонн твёрдых веществ, более 50 млн. тонн оксидов азота и много других веществ [41]. Баланс загрязнения окружающей среды в мире [45]: ДВС - 51,4%, тепловые электростанции -15,7%, промышленные предприятия - 14,1%, в том числе по двигателям внутреннего сгорания: автомобильный транспорт - 70%, тракторы и сельскохозяйственные машины - 92%, воздушный транспорт - 7,3%, морской и речной транспорт - 4,1%. Тысяча автомобилей в среднем дают за день 3200 кг СО и200...400 кг других газообразных продуктов неполного сгорания. Не меньшее количество токсичных компонентов выделяют тракторы, комбайны и другие самоходные транспортные средства.
Вредные выбросы отработавших газов дизелей отрицательно воздействуют на здоровье людей и животных, снижают урожайность, качество сельскохозяйственной продукции, вызывают повреждения растений, повышенную коррозию металлов и преждевременное разрушение строительных материалов.
Наиболее опасны для человека, животного и растительного мира оксиды азота, сажа, альдегиды, оксид углерода, углеводороды, бенз(а)пирен, оксиды серы, аммиак, диоксид углерода, а также запах и слезоточивое действие отработавших газов.

Перетекание газов способствует крупномасштабной турбулизации, более полного использования кислорода воздуха и уменьшению дымности отработавших газов.
Для уменьшения выделения всех токсичных основных компонентов целесообразно применять глубокое расслоение смеси, при котором в первой стадии процесс сгорания протекает в зоне “обогащённой” смеси, а во второй стадии - в зоне обеднённой смеси. Выход оксидов азота в первой стадии ограничивается недостатком кислорода, а во второй - низкой температурой. Уменьшение дымности отработавших газов достигается за счёт повышенной турбулизации горючей смеси при её перетекании из одной камеры сгорания в
другую. Схема работы двигателя с расслоением заряда приведена на рис.5 (Патент № 1090904А
6СССР)[50].
Рис.5. Камера сгорания в
1-поршень, 2-цилиндр
поршне:
ч головка цилиндра, 4- форсунка, 5 -выемка в головке цилиндра, 6-центральная КС, 7-переферийная КС.
При работе двигателя часть топлива, пропорциональная объёму центральной полости 6, подаётся из форсунки 4 вблизи ВМТ в полость 6 так, что при воспламенении и выгорании этой части топлива поршень 1 достигает верхней мёртвой точки. При этом между головкой поршня и поверхностью выемки головки 3 образуется минимальный зазор, препятствующий перетеканию продуктов сгорания из центральной полости 6 в периферийную полость 7 с заключённым в ней воздушным зарядом.
При перемещении поршня 1 вниз между головкой и поверхностью выемки 5 образуется кольцевая щель, сквозь которую в полость 7 поступает топливо из