Рабочий процесс судового ДВС с комбинированным смесеобразованием и воспламенением от сжатия

• Автор: Исаев, Александр Павлович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 202 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ способов организации рабочих процессов в ДВС
1.1 Современные и перспективные конструкции ДВС
1.2 Способы смесеобразования и конструкции камер сгорания
1.3 Термохимия и термодинамика процессов сгорания
1.4 Энергетические, экономичностные и экологические показатели дизелей
2 Теоретическое и расчетное исследование принципа комбинированного смесеобразования
2.1 Разработка принципа комбинированного смесеобразования
2.2 Выбор степени сжатия и расчет цикловых подач топлива
2.3 Расчет и анализ индикаторных диаграмм
Выводы
3 Экспериментальная установка, результаты экспериментальных исследований
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований
3.2 Устройство для осуществления комбинированного смесеобразования и конструкция опытного двигателя
3.3 Состав и структура экспериментальной установки
3.4 Алгоритм проведения испытаний и метод индицирования
3.5 Результаты экспериментальных исследований и их обработка
Выводы
4 Сопоставление теоретических и экспериментальных исследований
4.1 Анализ и сопоставление эффективных показателей двигателей
4.2 Анализ и сопоставление индикаторных показателей
Выводы
5 Расчетная модель определения показателей рабочего цикла двигателя с комбинированным смесеобразованием
5.1 Анализ современных методов расчета показателей рабочего цикла ДВС
5.2 Разработка методики расчета показателей рабочего цикла двигателя с комбинированным смесеобразованием и вихревой КС
5.3 Расчетные значения параметров РЦ двигателя с комбинированным
смесеобразованием, воспламенением от сжатия и КС в поршне
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Принятые сокращения
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
РЦ - рабочий цикл
ТНВД - топливный насос высокого давления
ФТО - фильтр тонкой очистки
КВ - коленчатый вал
КС - камера сгорания
ВМТ - верхняя мертвая точка
СМД - судовые малоразмерные дизели
ТВС - топливовоздушная смесь
ДДЦ - датчики динамического давления
ЦПГ - цилиндропоршневая группа
K1TIM - кривошипно-шатунный механизм
ГРМ - газораспределительный механизм
ОГ - отработавшие газы
ВВ - вредные вещества
0 пкв - градус поворота коленчатого вала
СКЛАМТ - судовая комплексная лаборатория анализа масел и топлив РМРС - Российский Морской Регистр Судоходства
РРР - Российский Речной Рег

Введение
С каждым годом проблема экономии природных ресурсов (в том числе нефтепродуктов) и экологической безопасности транспортной энергетики (в частности, судовой) становится все более острой. Постоянно ужесточающиеся требования к судовым двигателям в плане экономичности, экологической безопасности и энергетической эффективности заставляют двигателестроите-лей искать пути решения данных задач.
С ростом объемов морских грузоперевозок ведущие мировые судостроительные компании удовлетворяют потребности мировой экономики строительством суперсухогрузов и супертанкеров. Требования к таким судам заставляют двигателестроителей мощностными и экономичностными показателями производимых ими двигателей обеспечивать необходимые характеристики движения судна и выполнять требования безопасности плавания.
Ограниченность объема машинного отделения судов малотоннажного флота, в том числе катеров, яхт и служебно-разъездного флота, требует от главного двигателя обеспечения минимальных массо-габаритных показателей при сохранении высоких мощностных показателей двигателя и маневренных качеств судна. Ведущие зарубежные производители СМД, такие как Yanmar, Volvo Penta, Detroit Diesel, Caterpillar, достигли в своих моделях дизелей оптимальных технико-экономических показателей, т.е. для максимальной удельной мощности при заданном рабочем объеме цилиндра двигатель имеет наилучшую топливную экономичность и экологическую безопасность.
Разработка новых конструкций двигателей - процесс трудо- и капиталоемкий. Использование в проектируемом двигателе большинства современных тенденций двигателестроения влечет за собой удорожание выпускаемой агрегатной единицы, вследствие чего конкурентоспособность такого двигателя несколько снижается, однако, это снижение может компенсироваться снижением эксплуатационных затрат на двигатель. Для потребителя любой конкретной продукции важно соотношение «цена-качество». Качество двигателя определя-

Невозможность эффективного использования для сгорания всего имеющегося в цилиндре воздуха обуславливает существенно меньшую удельную мощность дизелей по сравнению с двигателями легкого топлива с искровым зажиганием, в которых горит уже в достаточной мере однородная смесь.
Другой недостаток дизелей связан с ограничением возможности повышения частоты вращения КВ не только из-за большой массы поршней и деталей КШМ, но также в связи с особенностями в первую очередь процессов воспламенения [37, 45]. Усиление с ростом частоты вращения интенсивности турбулизации рабочего заряда хотя и вызывает сокращение длительности задержек самовоспламенения, но не пропорционально увеличению скоростного режима двигателя. В соответствии с рисунком 6 длительности задержек, выраженные в углах поворота КВ, существенно увеличиваются с ростом частоты вращения в дизелях с открытыми КС; в вихрекамерных и предкамерных дизелях это проявляется несколько слабее.
а - в градусах поворота КВ; б - в миллисекундах.
1 - неразделенная КС; 2 - вихревая КС; 3 - предкамера.
Рисунок 6 - Изменение задержек самовоспламенения в зависимости от частоты вращения
(по данным A.A. Чиркова) [45]
Перекисная теория окисления углеводородов гласит, что окисление происходит через промежуточные образования перекисей, обладающих большей окислительной способностью, чем молекулярный кислород [46]. Согласно