Математическое моделирование и диагностика рабочих процессов многоцилиндрических ДВС с внешним смесеобразованием

• Автор: Кузьмина, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Особенности многоцилиндровых ДВС
1.2. Обзор математических моделей ДВС
1.2.1. Модели отдельных процессов
1.2.2. Модели рабочего процесса
1.2.3. Модели двигателя “в целом“
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧИХ
ПРОЦЕССОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Математическая модель рабочего процесса в цилиндрах
2.1.1. Исходные уравнения
2.1.2. Рабочие уравнения
2.2. Двухзонная модель тепловыделения
2.2.1. Скорость горения
2. 2.2. Уравнения термодинамики
2.2.3. Геометрические соотношения
2.2.4. Проверка модели тепловыделения
2.3. Модель кинематики двигателя
2.4. Модели процессов в каналах ДВС
2.4.1. Выпускная магистраль
А. Тепловой процесс в выпускной магистрали
Б. Волновой процесс в выпускном канале
С. Конечно-разностное описание задачи
Д. Методика решения задачи
Е. Алгоритм решения задачи выхлопа
Ж. Результаты решения на ЭВМ в выпускном канале
3. Регрессионный анализ результатов решения
2.4.2. Впускная магистраль
2.5. Проверка адекватности созданного математического описания
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ И РАСХОДОВ
3.1. Датчик давления
3.2. Методика измерений и типичные результаты
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. СПЕКТРОМЕТРИЯ В ДИАГНОСТИКЕ ДВС
4.1. Краткий обзор литературы
4.2. Описание спектрометра
4.3. Градуировка спектрометра
4.4. Спектр горения ацетилена в кислороде
4.5. Типичные результаты
4.5.1. Сканирование спектра без осреднения сигнала
4.5.2. Сканирование спектра с осреднением импульсов излучения
4.5.3. Регистрация яркости спектральных полос СН и ОН
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
5.1. Теоретические исследования работы МДВС
5.1.1. Оценка неидентичности рабочих процессов МДВС
при использовании модели тепловыделения Вибе
5.1.2. Статистическая оценка неидентичности рабочих процессов МДВС при использовании двухзонной модели тепловыделения
5.1.3. Оценка влияния входных параметров
5.1.4. Причины неидентичности рабочих процессов
в цилиндрах
5.2. Спектрометрические исследования МДВС
5.2.1. Различия спектральных полос излучения по цилиндрам.Мб
5.2.2. Спектрометрия и математическая модель МДВС
5.2.3. Спектрометрия при регулировках двигателя
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - коэффициент температуропроводности, м2/с; с-удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг-К);
О-диаметр поршня, м;
Р- сила, Н; площадь поверхности теплоотдачи, м2;
Рс-силы: движущая и сопротивления, Н; в - расход газа, кг/с; gч - цикловая масса топлива, кг;
Ь - удельная энтальпия газовой среды, Дж/кг;
1,7- приведенный момент инерции вращающихся частей двигателя, кг-м2; к - показатель адиабаты;
I - длина шатуна, м;
Мд, Д-моменты: движущий и сопротивления, Н м;
Мв - масса воздуха в топливной смеси, кг; т - показатель характера сгорания по модели И.И.Вибе; т„ - приведенная масса частей двигателя, кг;
А/, - индикаторная мощность, Вт;
р - давление газа, Па;
р, - среднее индикаторное давление, Па;
0 -приход (расход) энергии в форме теплоты, Дж;
01 - низшая удельная теплота сгорания топлива, Дж/кг;
К - газовая постоянная, Дж/(кг-К);
Д - максимальный ход поршня, м;
- площадь поверхности пламени (горения), м2;
Г-температура, К;
и - внутренняя энергия, Дж;
и - удельная внутренняя энергия, Дж/кг;
I/ - скорость движения, м/с;
- уравнение энергии, в котором пренебрежем работой массовых сил и сил трения
— \р[и + — Хтг + #(у„ - Уг„ | и + — |<яК = рпУс® + + ЯpsdW ;
5т к 2 ) у 2 ) '5 ж

где $9„ей1 = -= - тепловой поток через граничную поверхность,

lpedW = - количество теплоты, выделяемое в единицу
И' с1т
времени при сгорании топливной смеси.
Сформулируем основные допущения модели выделения теплоты при сгорании топлива в двигателе с внешним смесеобразованием [90]:
1. Выгорание топлива в пристеночных областях (30...50% объема КС) подчиняется закономерностям мелкомасштабного горения; за пределами пристеночной области оно может быть как мелко, так и крупномасштабным.
2. Граница области сгорания - сферическая; толщина зоны горения - мала; пламя от источника воспламенения распространяется ПО несгоревшей смеси СО скоростью СОпл- Поверхность сферы разделяет объем КС на две области: область сгоревшей топливовоздушной смеси и область свежей смеси. В итоге нетрудно осуществить переход от объемной скорости выгорания к линейной.
3. Температура сгоревшей смеси (внутри сферы) близка к адиабатной; давления внутри сферы и вне ее одинаковы; температуры существенно различны.
Запишем граничные условия согласно сделанным допущениям и расчетной схеме (рис. 2.1). Воздействие по 8ПЛ разделим на два этапа: этап расширения и этап присоединения (перетекания) массы свежей смеси из несгоревшей зоны в сгоревшую.