Повышение топливной экономичности на эксплуатационных режимах при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя

• Автор: Мацулевич, Михаил Андреевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
Основные обозначения
Введение
1. Повышение топливной экономичности бензинового двигателя
1.1 Основные мероприятия, направленные на повышение топливной экономичности
1.2 Анализ существующих конструкций систем рециркуляции отработавших газов
1.3 Использование системы рециркуляции отработавших газов для повышения топливной экономичности бензиновых двигателей
1.4 Цель и задачи исследования
2. Разработка математической модели рабочего цикла бензинового двигателя с рециркуляцией отработавших газов
2.1 Допущения, принятые при построении математической модели
2.2 Основные уравнения математической модели рабочего цикла с учетом степеней рециркуляции и охлаждения отработавших газов
2.3 Программа синтеза рабочего цикла бензинового двигателя
3. Исследование эффективности смешанного регулирования мощности бензинового двигателя для повышения топливной экономичности
3.1 Особенности формирования исходных данных для синтеза рабочего цикла с рециркуляцией отработавших газов
3.2 Влияние рециркуляции отработавших газов на показатели рабочего цикла бензинового двигателя
3.3 Повышение топливной экономичности рабочего цикла применением смешанного регулирования мощности бензинового двигателя
4. Экспериментальная установка, измерительная аппаратура и методика экспериментального исследования
4.1 Экспериментальная установка и измерительная аппаратура
4.2 Методика экспериментального исследования

4.3 Расчетно-экспериментальная оценка степени рециркуляции охлажденных отработавших газов
5. Экспериментальное исследование смешанного регулирования мощности с использованием системы рециркуляции охлажденных отработавших газов в бензиновых двигателях
5.1 Показатели рабочего цикла при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя рециркуляцией охлажденных отработавших газов
5.2 Способ практической реализации рециркуляции охлаждаемых отработавших газов
5.3 Рекомендации по регулированию мощности бензинового двигателя с рециркуляцией охлажденных отработавших газов по результатам расчетноэкспериментального анализа
Заключение
Список основных обозначений
Библиографический список
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
Основными направлениями развития двигателей внутреннего сгорания являются: улучшение топливной экономичности; уменьшение выбросов вредных веществ, содержащихся в отработавших газах; повышение надежности; увеличение ресурса агрегатов и систем; снижение уровня шума и вибрации; обеспечение многотопливности. Достижение высоких показателей топливной экономичности и малой токсичности отработавших газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания в значительной степени обеспечивается совершенствованием рабочего цикла.
Хорошо организованные рабочие циклы на режимах номинальной мощности и максимального вращающего момента не полностью обуславливают высокие эксплуатационные показатели двигателей. Почти 70% времени бензиновые двигатели работают на частичных нагрузках (эксплуатационных режимах), которые реализуются количественным регулированием мощности с дросселированием свежего заряда. Дросселирование свежего заряда на впуске приводит к повышению работы, затраченной на совершение насосных ходов, пониженному коэффициенту наполнения и, снижению полноты сгорания топлива. Повышение топливной экономичности рабочего цикла на основных эксплуатационных режимах является одним из условий достижения высокого технического уровня бензиновых двигателей.
Один из способов повышения технического уровня бензинового двигателя является использование рециркуляции охлажденных отработавших газов (РООГ) при снижении дросселирования воздушного потока на впуске. Повышение топливной экономичности бензинового двигателя на режимах частичных нагрузок использованием рециркуляции охлаждаемых отработавших газов, снижения степени дросселирования свежего заряда с корректировкой угла опережения зажигания является актуальной научной задачей. Эффективность нового технического решения для повышения топливной экономичности на эксплуатационных режимах оценивалась сравнением параметров процесса сгорания и показателей рабо-

флюктуация рабочих циклов. Охлаждение рециркулируемых отработавших газов до 100 °С перед подачей в систему впуска несколько повышает массовое наполнение цилиндров в сравнении с отсутствием такого мероприятия. Однако работа бензинового двигателя с рециркуляцией охлаждаемых отработавших газов сопровождается незначительным увеличением количества окиси углерода и непредельных углеводородов, содержащихся в продуктах сгорания.
Одним из направлений использования рециркуляции отработавших газов, наряду со снижением выбросов СО и NOx, стало снижение расхода топлива. Мощность бензинового двигателя с искровым зажиганием регулируется количеством топливовоздушной смеси, поданной в цилиндры. Для эксплуатационных режимов автомобильного двигателя характерны невысокий коэффициент наполнения, повышенная работа совершения насосных ходов и снижение полноты сгорания топлива. Это приводит к увеличению удельного эффективного расхода топлива. При больших значениях открытия дроссельной заслонки работа насосных ходов будет снижаться, а коэффициент наполнения и полнота сгорания увеличиваться. При работе двигателя на частичных нагрузках с пониженным дросселированием свежего заряда на впуске, некоторое количество топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, можно замещать газами, не вступающими в реакцию окисления. Этому требованию удовлетворяют отработавшие газы двигателя.
В работе [46] оценивалось влияние рециркуляции отработавших газов на некоторые характеристики двигателя. На частичных режимах работы двигателя анализировалась возможность компенсации отрицательного влияния подачи отработавших газов на впуске повышением коэффициента наполнения цилиндра свежим зарядом, используя полностью открытую дроссельную заслонку (ДЗ) для устранения дросселирования потока. Для этой цели характеристики бензинового двигателя определялись при трех разных условиях (рисунок 1.18, а) [46]: полностью открытая дроссельная заслонка без рециркуляции ОГ; частично открытая дроссельная заслонка без рециркуляции ОГ ; полностью открытая дроссельная заслонка с рециркуляцией ОГ в таком количестве, которое бы обеспечивало вели-