Повышение эффективности поршневых двигателей внутреннего сгорания путем использования сжатого воздуха

• Автор: Харенко, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Целесообразность и возможность использования пневматического распыливания топлива для повышения мощностных, экономических и экологических показателей поршневых ДВС
1.1. Целесообразность пневматического распыливания топлива
в цилиндре поршневого ДВС при использовании его в качестве основной силовой установки
1.2. Возможность возвращения к использованию поршневых ДВС с пневматическим распыливанием топлива в настоящее
время
1.3. Выводы
Глава 2. Программа и методика экспериментального
исследования. Экспериментальная установка
2.1. Программа и методика экспериментального исследования дизеля с пневматическим распыливанием топлива
2.2. Экспериментальная установка для натурных исследований рабочего процесса дизеля 1415/20,5 и выбросов вредных веществ
с его отработавшими газами
2.3. Выводы
Глава 3. Результаты экспериментального исследования
дизеля размерностью 15,0/20,5 в исходной комплектации и с пневматическим распыливанием топлива
3.1. Результаты испытаний дизеля 1415,0/20,5 в исходной комплектации и с пневматическим распыливанием топлива
3.2. Анализ результатов испытаний дизеля 1415,0/20,
в исходной комплектации и с пневматическим распыливанием топлива
3.3. Возможности обеспечения пневматического распыливания

топлива за счет утилизации энергии отработавших газов опытного
дизеля 1415,0/20,
3.4. Выводы
Глава 4. Другие возможные направления использования сжатого воздуха для повышения мощностных, экономических и экологических показателей поршневых ДВС
4.1. Теплосиловые установки с разделенными процессами
сжатия и расширения
4.2. Многотопливные поршневые ДВС с возможностью кратковременного значительного повышения мощности
при работе на пиковых нагрузках
4.3. Комбинированная энергетическая установка для
мобильной техники
4.4. Пневматические двигатели для утилизации теплоты отработавших газов поршневых ДВС
4.4.1. Пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов поршневых ДВС
4.4.2. Свободнопоршневой пневматический двигатель
для утилизации теплоты отработавших газов поршневых ДВС
4.5. Выводы
Заключение
Основные сокращения
Использованная литература
Приложения

«У науки две задачи: прогноз и польза»
Д. И. Менделеев
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС) -чрезвычайно экономичные и удобные источники энергии - используют практически во всех областях человеческой деятельности» [31]. Они производят более 80 % энергии, потребляемой человечеством [4, 13, 16, 23, 24, 31, 70, 128 и др.]. Их широкое распространение обусловлено тем, что в результате многолетнего развития, ставшего возможным благодаря общему научно-техническому прогрессу, успехам металлургии и машиностроения, они достигли весьма высоких энергетических и экономических показателей, обладают достаточной надежностью и хорошо освоены в технологическом отношении. «По долгосрочным научным прогнозам в обозримом будущем бензиновые двигатели и дизели по-прежнему будут составлять основу транспортной энергетики» [31].
Непрерывно ускоряющееся развитие техники требует все более быстрого роста агрегатной мощности этих двигателей, уменьшения их удельных габаритов улучшения экономических и экологических характеристик без существенного увеличения массы при постоянно возрастающей надежности.
Однако термодинамические показатели современных поршневых двигателей внутреннего сгорания (ПДВС) уже близки к предельному теоретически возможному уровню [13, 23, 34, 51, 75 и др.]. К сожалению, этот предельный уровень обеспечивает превращение в полезную работу не более 45-46 % термохимической энергии топлива [23, 73, 74, 121, 128 и др.].
Выбрасываемые из ПДВС в атмосферу отработавшие газы (ОГ) содержат большое количество токсичных веществ и сажи, которые наносят непоправимый вред здоровью человека, возведенным им зданиям и сооружениям, окружающей природе [54, 63, 64, 102 и др.]. Следует подчеркнуть, что в современном двигате-

Глава
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Программа и методика экспериментального исследования дизеля с пневматическим распыливанием топлива
Программа проведения экспериментального исследования была составлена в соответствии с 3, 4 и 5 задачами настоящей работы, и включала пять этапов.
На первом этапе производили оценку мощностных, экономических показателей, индицирование рабочего процесса на режиме номинальной мощности дизеля 1415,0/20,5 в исходной комплектации и определение выбросов вредных веществ с ОГ на этом режиме.
На втором этапе экспериментального исследования решалась задача определения влияния момента начала впрыскивания топлива, а также давления распы-ливающего воздуха на удельный индикаторный расход топлива, среднее индикаторное давление и индикаторный КПД дизеля 1415,0/20,5 с пневматическим распыливанием. Для этого на стенде определяли соответствующие регулировочные характеристики.
На третьем этапе с регулировочными параметрами, обеспечивающими рациональное сочетание удельного индикаторного расхода топлива и индикаторного КПД у дизеля 1415,0/20,5 с пневматическим распыливанием топлива, производили определение мощностных, экономических показателей, индицирование рабочего процесса и определение содержания вредных веществ в ОГ на режиме номинальной мощности.
Анализ результатов первого и третьего этапов экспериментального исследования рабочего процесса дизеля 1415,0/20,5 в исходной комплектации и с пневматическим распыливанием топлива был положен в обоснование вывода о целе-