Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля и снижение тепловых нагрузок на его основные детали

• Автор: Онищенко, Дмитрий Олегович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИНДЕКСОВ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ, ПОСВЯЩЕННЫХ СНИЖЕНИЮ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ДИЗЕЛЯ, УЛУЧШЕНИЮ ЕГО ЭФФЕКТИВНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
1.1. Состояние вопроса. Основные факторы, влияющие на теплообмен между рабочим телом и основными деталями дизеля

1.2. Краткий анализ работ, посвященных моделированию теплообмена в

1.3. Краткий анализ работ, посвященных использованию теплоизоляционных материалов в поршневых двигателях
1.4. Анализ возможности использования природного газа с целью снижения тепловых нагрузок в поршневых двигателях и улучшения их экологических показателей

1.5. Выводы по главе 1. Постановка цели и задач диссертационной работы

Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ЛОКАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ОКСИДОВ АЗОТА В КС ДИЗЕЛЯ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ ТОПЛИВА
2.1. Концептуальный подход, используемый при разработке математических моделей рабочего процесса
2.2. Разработка многозонной модели рабочего процесса для расчета локальных и суммарных концентраций оксидов азота в камере сгорания дизеля

2.3. Моделирование образования оксидов азота в КС дизеля и выбор констант химической реакции для расширенного механизма Зельдовича
2.4. Влияние интенсивности вихревого движения воздуха на динамику топливного факела
2.5. Оценка интенсивности вихревого движения заряда в цилиндре дизеля
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СНИЖЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В КС ДИЗЕЛЯ И УЛУЧШЕНИЕ ЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПУТЕМ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
3.1. Методы снижения тепловых нагрузок на основные детали двигателя
3.2. Блокирующее воздействие вихревого движения заряда на теплообмен между рабочим телом и стенками камеры сгорания
3.3. Влияние интенсивности вихревого движения заряда на концентрацию оксидов азота
3.4. Влияние тепловой изоляции КС на образование оксидов азота
3.5. Влияние давления впрыскивания топлива на концентрацию оксидов азота
3.6. Влияние количества сопловых отверстий распылителя на концентрацию оксидов азота
3.7. Влияние угла опережения впрыскивания топлива на концентрацию оксидов азота
3.8. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СЛОЯ НАГАРА НА ЛОКАЛЬНЫЙ НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЯ
4.1. Краткий анализ влияния естественных теплоизоляторов на теплообмен в камере сгорания
4.2. Экспериментальные исследования на физической модели и на
дизеле
4.3. Датчик для регистрации нестационарного теплового потока
4.4. Результаты экспериментального исследования влияния слоя нагара в КС на локальные нестационарные тепловые потоки
4.5. Расчет локальных значений нестационарных температуры и теплового потока на поверхности слой нагара
4.6. Определение локальной толщины слоя нагара, образованного на. поверхности камеры сгорания
4.7. Расчет теплового состояния поршня со слоем нагара и накипи
4.8. Выводы по главе
ГЛАВА 5. СНИЖЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА ПУТЕМ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ КС ДИЗЕЛЯ, КОНВЕРТИРОВАННОГО НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
5.1. Исследуемые конструкции КС и способы уменьшения тепловых нагрузок и концентрации оксидов азота в дизеле
5.2. Моделирование трехмерного нестационарного переноса и турбулентного сгорания в цилиндре дизеля. Верификация модели по экспериментальной индикаторной диаграмме
5.3. Влияние формы КС на изменение кинетической энергии турбулентности и теплообмен в цилиндре

топливной экономичности дизелей с повышенной температурой стенок камеры сгорания в работе [73]предлагается увеличивать долю объемного смесеобразования путем интенсификации впрыскивания топлива и движения заряда и изменения формы КС. Выравнивание условий смесеобразования для длинных и коротких струй, по мнению авторов, даст возможность снизить расход топлива. К сожалению, вопросы экологии двигателя в этой работе не затрагиваются.
В заключение этого раздела заметим, что за последние годы в развитых странах проводятся широкие исследования по созданию серийного двигателя с уменьшенными тепловыми потерями например, в США программа создания адиабатного дизеля рассчитана на период до 2020 г. и предусматривает к 2020 г. создание такого двигателя с минимальными механическими потерями и с максимальным КПД [74]. В опытных двигателях в качестве материала для изготовления головки и накладки поршня, выпускного канала и клапана, горячей пластины камеры сгорания применятся прессованный в горячем состоянии нитрид кремния (керамика), композитный материал на основе алюминатов титана и циркония (двуокись циркония). Предусматривается использовать керамические подшипники без смазывания с малым коэффициентом трения, поршни без поршневых колец, твердые смазочные материалы и газовые подшипники. При этом утилизируется теплота отработавших газов в силовой турбине низкого давления для получения дополнительной мощности на валу. Информация о запланированных исследованиях по улучшению экологических характеристик этих двигателей отсутствует.
Таким образом, исследование влияния теплоизоляторов на экологичность дизеля, особенно на образование оксидов азота,является малоисследованной и весьма актуальной задачей при создании перспективных двигателей. Следует подчеркнуть также, что в настоящее время для двигателей с уменьшенными тепловыми потерями недостаточно апробированы даже те известные способы