Методы улучшения характеристик систем турбонаддува высокофорсированных дизелей магистральных тепловозов

• Автор: Шепелев, Вячеслав Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 277 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Обозначения
Введение
Обзор литературных источников
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК КДВС С РАЗЛИЧНЫМИ СИСТЕМАМИ ТУРБОНАДДУВА
1.1. Обоснование выбора квазистатической математической модели КДВС
1.2. Структура универсальной модели расчета характеристик КДВС и ее реализация на ПЭВМ
1.3. Основные уравнения, определяющие выходные параметры турбокомпрессора
1.4. Модуль "расчет характеристик турбины"
1.4.1. Условия связи последовательно работающих турбин
1.5. Модуль "расчет характеристик компрессора"
1.6. Модуль "расчет охладителя наддувочного воздуха"
1.7. Модуль "расчет рабочего процесса дизеля"
1.8. Особенности алгоритмов библиотеки ПК
"Дизель+Турбокомпрессор" '
1.8.1. Функция Diesel
1.8.2. Функция Turbine
1.8.3. Функция Compretsor
• 1.8.4. Функция Turbocharger
1.8.5. Функция Cahargeaircooler
1.8 .Л. Функции Diesel Turbocharger (*)
( г ••
1.9. Обеспечение достоверности модели идентификацией по опытным данньг"
1.9.1. Идентификация модулей "расчет характеристик турбины и компрессора"
1.9.2. Идентификация модуля "расчет рабочего процесса двигателя"

1.9.3. Идентификация модуля "расчет охладителя наддувочного воздуха"
1.9.4. Идентификация модуля "расчет характеристик КДВС"
1.10. Оценка экологических показателей двигателя в математической модели
Выводы
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ ТЕПЛОВОЗНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ДВС
2.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ компьютерного моделирования при исследовании КДВС
2.2. Исследование системы турбонадцува со свободным
ТУРБОКОМПРЕССОРОМ
2.2.1. Схемы исследуемых систем турбонадцува
2.3. Методика расчета рабочего процесса двигателя при ограничении
МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ СГОРАНИЯ
2.4. Методика определения параметров компрессора и турбины на расчетный режим работы двигателя
2.5. Согласование давления наддува и степени сжатия при форсировании двигателя
2.6. Исследование влияния охлаждения наддувочного воздуха на
ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ 118 і
2.6.1. Влияние охлаждения наддувочного воздуха на показатели
РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И УРОВЕНЬ ТЕПЛОВОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ
2.6.2. Оптимизация температуры наддувочного воздуха
2.6.3. Исследование влияния характеристик охладителя наддувочного воздуха на показатели рабочего процесса
высокофорсированного дизеля
Выводы
2.1. Исследование влияния схем и различных настроек турбокомпрессора на показатели КДВС
2.2. Области оптимальных давлений наддува КДВС
2.3. Исследование влияния регулирования турбонадцува перепуском воздуха или газа на показатели КДВС
2.3.1. Перепуск воздуха из компрессора на вход в турбину
2.3.2. Выпуск воздуха и газа для ограничения максимального давления сгорания
2.3.3. Возможности улучшения среднеэксплуатационной топливной экономичности за счет регулирования турбонаддува перепуском воздуха или газа
Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ТУРБОНАДДУВА С ПОДВОДОМ ЭНЕРГИИ К РОТОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРА ОТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ИЛИ ОТВОДОМ ИЗБЫТОЧНОЙ ЭНЕРГИИ ТУРБИНЫ К ГЕНЕРАТОРУ
3.1. Особенности математической модели двигателя с турбокомпрессором, оборудованным мотор-генератором
3.2. Устройство системы турбонаддува с высокооборотным электрическим мотор-генератором
3.2.1. Схема системы турбонадцува с мотор-генератором
3.2.2. Схема микропроцессорной системы автоматического регулиро:' шия давления наддува
3 . 3 - Влияние мощности мотор-генератора 'на параметры двигателя и
турбокомпрессора
3.4 . Методика определения оптимальной мощности электрического мотор-генератора

Согласно [4] для улучшения топливной экономичности транспортных КДВС предлагается проводить многорежимную оптимизацию с заданными коэффициентами загруженности двигателя на каждом из расчетных режимов.
Оптимизация параметров КДВС с использованием критерия среднеэксплуатационного расхода топлива Ьет/ учитывающего различные режимы и относительное время работы двигателя, применена в работах [23, 74 и др.].
На основе проведенного анализа в работе [105] указывается, что только за счет оптимизации в целом системы наддува и рабочего процесса для каждого двигателя и его назначения в будущем возможно получение высоких техникоэкономических показателей.
На основе метода малых отклонений [65] в работе [73] проведен анализ различных способов регулирования системы воздухоснабжения КДВС, включающей свободный ТК. Анализ проводился с использованием уравнения расхода газа через турбину и уравнения баланса мощностей турбины и компрессора, в результате которого были получены "коэффициенты влияния" различных способов регулирования воздухоснабжения . Как отмечают авторы, физический смысл полученных коэффициентов отражает эффективность различных способов регулирования ТК, при изменении частоты вращения коленчатого вала и условии pint = const. Главными выводами этого анализа являются сравнения эффективности различных способов регулирования турбокомпрессора при повышении давления наддува, т.е. степени форсирования двигателя. Эти способы по степени влияния располагаются в следующем порядке:
- перепуск газа;