Научные основы разработки систем топливоподачи в цилиндры двигателей внутреннего сгорания

• Автор: Грехов, Леонид Вадимович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 390 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ИНДЕКСОВ,
СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧНЫХ И ЭКОНОМИЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1. Задачи создания топливоподающей аппаратуры для современных двигателей
1.2. Возможности и проблемы методов расчета топливоподачи
1.2.1. Задача о нестационарном течении топлива в трубопроводе
1.2.2. Гидродинамическое трение в нестационарных потоках топлива
щ 1.2.3. Граничные условия в расчете топливоподачи
1.2.4. Состояние топлива и тепловые эффекты
1.3. Задачи исследования
2. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ
2.1. Линеаризованное решение задачи о нестационарном вязком течении в нагнетательных трубопроводах
методом распада разрыва
2.2. Консервативный метод распада разрыва для слабых возмущений в трубопроводе
2.3. Анализ методов решения задачи о нагнетательном
трубопроводе
2.3.1. Возможности совершенствования расчета топливоподачи с использованием аналитического решения

2.3.2. Сравнение методов решения задачи о трубопроводе
2.4. Уточнения уравнений для формулировки граничных
условий
2.4.1. Уравнения массового баланса для полостей
2.4.2. Уравнения расхода для истечения сжимаемой капельной однофазной или двухфазной жидкости
2.4.3. Обеспечение устойчивости решения уравнений граничных условий
2.4.4. Расчет утечек в гидрозапираемых форсунках
3. ПРИКЛАДНЫЕ АЛГОРИТМЫ, ПРОГРАММНЫЙ
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ И ЕГО ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
3.1. Динамика механического привода топливного насоса высокого давления
3.1.1. Математическая модель привода как упругой системы
3.1.2. Исследование динамики привода и поиск путей его рационального проектирования
3.1.3. Модернизация привода быстроходного дизеля
3.2. Моделирование работы впрыскивающих систем произвольных схем
3.3. Оптимизация топливных систем
3.3.1. Факторный численный эксперимент
3.3.2. Аппарат оптимизации
3.3.3. Решение задач оптимизации топливной аппаратуры
3.4. Методика диагностики состояния топливной аппаратуры
3.4.1. Структурный анализ топливной аппаратуры
как объекта диагностирования
3.4.2. Обоснование и существо метода диагностирования
3.4.3. Создание диагностической модели и алгоритм распознавания
3.5. Расчеты привода с кулачками переменной кривизны
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В ТОПЛИВОПРОВОДАХ
4.1. Трение в нестационарном процессе: предварительные замечания
4.2. Кинематический метод исследования структуры нестационарных потоков
4.3. Автоматизированная система индицирования топливной аппаратуры для стендовых и моторных условий
4.4. Структура нестационарного пограничного слоя, турбулентность и устойчивость течения в нагнетательном трубопроводе
4.5. Модель трения в ламинарном нестационарном
пограничном слое
4.6. Модель трения в турбулентном нестационарном пограничном слое
4.7. Обобщение экспериментальных данных по гидродинамическому сопротивлению нестационарных потоков
4.7.1. Ламинарное квазистационарное течение
4.7.2. Ламинарное нестационарное течение
4.7.3. Турбулентное квазистационарное течение
4.7.4. Турбулентное нестационарное течение
нии о наличии сформировавшегося профиля скорости (для основного участка трубы) [164]. Для ТП это допущение совершенно недопустимо.
Принципиальным для данной задачи является сложность метода расчета. ' Даже в простейших моделях ТП основное время счета относится к процессу в трубопроводе. Рост возможностей ЭВМ не умаляет важности времени счета: одновременно типовыми становятся ранее уникальные задачи. В этой связи наиболее подходящим видится популярный прием - сохранение удобной формы уравнения движения с диссипативным членом и использование таких способов оценки X (или Сь тД, которые бы обеспечили учет деформации профиля ПС в условиях нестационарности. Известны работы не только с обобщением экспериментальных результатов в такой форме, но и теоретические модели для явного определения X или Се в нестационарных потоках [37,115,164,254]. В этой связи первостепенный интерес для данной задачи представляют методы теории ПС, например, так называемый асимптотический метод расчета турбулентного ПС [115]. В любом случае правомерность подстановки в упрощенное уравнение движения X (Сг) полностью зависит от корректности их оценки, а применимость - от простоты, универсальности.
Трудоемкие алгоритмы для адекватного учета гидродинамического сопротивления возможны только для отдельных случаев. Для практических расчетов требуются упрощенные модели, обоснованные с помощью более достоверных данных или полученные из них, например, в виде уравнения регрессии или эмпирические критериальные соотношения.
Уникальны особенности физического процесса ТП - он носит циклический характер с длительным периодом отсутствия течения, возникновение движения начинается в условиях внешней турбулентности, ускорения на два порядка выше, чем в исследованных процессах и т.д. Это не только требует проверки теоретических моделей, но получение уникальной эмпирической информации, данных для упрощенных эмпирических выражений. Таким обра-