Режимы работы и характеристики тепловыделения в цилиндре судового высокооборотного дизеля

• Автор: Май Ван Чинь
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 227 с. : ил.

1 АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СУДОВОГО ВЫСОКООБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯ
1Л Процесс сгорания топлива, индикаторная диаграмма и её характеристика тепловыделения

1.2 Расчёт характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля

1.3 Связь характеристики тепловыделения с экономическими и экологическими параметрами дизеля

1.4 Режимы работы их определения и характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля

Цель и задача исследования

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СУДОВОГО ВЫСОКООБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯ

2.1 Описание процесса сгорания и характеристики тепловыделения в

цилиндре дизеля

2.2 Описание мощностных и экономических параметров по показателям характеристики тепловыделения
2.3 Описание токсичных компонентов и характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля
2.4 Описание относительной концентрации сажи и характеристики
тепловыделения в цилиндре дизеля
2.5 Расчёт режимов работы дизеля и влияние их на характеристики
тепловыделения в цилиндре дизеля
3 УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ МЕТОДАМИ ВЕКТОРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
3.1 Особенности расчета показателя политропы характеристики
тепловыделения

3.2 Обоснование Парето-оптимальных решений при оценке векторного критерия качества
3.3 Математическая формулировка Парето-оптимальных функций режимов работы дизеля с учётом параметров характеристики тепловыделения
3.4 Расчет Парето-оптимальных функций на режимах работы дизеля
по векторному критерию качества
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СУДОВОГО ВЫСОКООБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯ
4.1 Описание экспериментальной установки
4.2 Изменение индикаторной диаграммы по винтовой характеристике дизеля
4.3 Изменение параметров характеристики тепловыделения по винтовой характеристике дизеля
4.4 Изменение экономических и экологических показателей дизеля
на режимах его работы
4.5 Сравнение расчетных и экспериментальных исследований процесса сгорания топлива по винтовой характеристике
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
П.1.1 Список сокращений и специальных обозначений
П. 1.2 Результат расчета рабочего цикла дизеля 1 ЧН 18/20 по винтовой
характеристики
П. 1.3 Программа расчета характеристики тепловыделения в цилиндре
дизеля
П. 1.4 Таблицы данных экспериментов и насосные потери
П. 1.5 Индикаторные диаграммы МАИ
П. 1.6 Индикаторные диаграммы снятые пьезокварцевым датчиком

Поршневые двигатели располагают 90% установочной мощности в мире, к ним также относятся судовые высокооборотные дизели (СВОД). Улучшение технико-экономических и экологических показателей двигателя возможно за счет совершенствования характеристики тепловыделения двигателя и выбора режимов работы дизеля. В связи с этим даже незначительное улучшение технико-экономических и экологических параметров двигателя может существенно повысить его эффективность. Выбор режимов работы дизеля и характеристики тепловыделения позволяет улучшить мощностные, экономические, экологические параметры двигателя, дает возможность согласовывать работу дизеля и потребителя энергии (гребной винт) во всем диапазоне режимов энергетического комплекса и получить, за счет этого, значительный экономический эффект.
Актуальность работы. Судовые высокооборотные дизели представляют собой сложную, многомерную, многосвязанную, многорежимную, нестационарную динамическую систему с совокупностью показателей и параметров их работы, которые непрерывно изменяются. Основным направлением развития СВОД являются: улучшение топливной экономичности и снижение токсичности отработанных газов (ОГ), в соответствии с их перспективными нормами, повышение топливной экономичности, удельной мощности двигателя. Величина экономических и экологических параметров двигателя определяется его рабочим процессом, который зависит от совокупности различных факторов: конструкторско-технологических, режимных и эксплуатационных. При этом режимы работы и процессы тепловыделения в цилиндре дизеля играют очень важную роль.
Изменения рабочего процесса оказывают влияние на показатели характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля и, как следствие, определяют экономические и экологические параметры двигателя. Поэтому, выбор совокупности показателей, и их изменение позволяет улучшить экологические и экономические параметры дизеля. Показатели характеристик тепловыделения влияют на

3. хт изменяется от 0,3 до 0,1, хр изменяется от 0,4 до 0,6, хм постоянно и равно 0.3;
Остальные параметры во всех трёх случаях оставим постоянными (рг = 7°, срн =-8°, (ри= 2°, (рр =10°, (рт = 25°. Тогда коэффициенты равны: А=1,2; В=1; к=4.
2.2 Описание мощностных и экономических параметров по показателям характеристики тепловыделения
Развернутые уравнения эффективной мощности, эффективного крутящего момента и эффективного удельного расхода топлива двигателя определяется по следующим общеизвестным зависимостям:
Л, гх т, Он (2.20)
Ке = К,Уь.-^.рв.Т]у.т1г71м.п, а
Т - К V п 77 п П (2.21)
' lg 2 h • ; 'Pri lr h '0,1
a.ln
Кг (2.22)
S e —- n ’
ЛгЛм-Qh
Если в уравнения внести весовую подачу топлива за цикл тогда
_ УгУм-Рп (2.23)
7 ’
и уравнения (2.20,2.21, 2.22) будут иметь вид:
Ne=CvgllJiv.rii.Tiu.n, (2.24)
Tls=Cvg4.rlv.ril.riu, (2.25)
С, (2.26)

ПгПм
Из приведенных уравнений видно, что произведение индикаторного КПД и механического КПД определяют величину эффективного крутящего момента двигателя и эффективного удельного расхода топлива при заданном количестве