Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей (1024697), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ап ба я боты и п блика и. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены; на научно-технических конференциях МАЛИ (в 1968,1970,1984 гг) и ЯПИ (в 1976~1981,1983,1985 гг)," на Всесоюзных научных конференциях:" Процессы смесеобразования и сгорания в быстроходных двигателях внутреннего сгорания"(Москва, 1973 г.) и "Рабочие процессы в двигателях внутреннего сгорания" (москва,1978 и 1982 гг); на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания и использования дизелей с высоким наддувом" (Харьков,1979 г.); на Всесоюзных семинарах по комбинированным ~ДВС в мГХУ им.Н.З.Баумана (Л 229,234,249,263,299,305,355 и 361 в 1980- -1989 гг); на проблемных научно-технических семинарах кафедры ДВС ЯПИ (в 1987,1989 гг); на Втором всесоюзном научном семинаре "Совершенствование мощностных,зкономических и экологических показателей ДВС (г.Владимир,1991 г.).
По теме диссертации опубликовано 38 печатных работ (книга, статьи, учебное пособие,6 аннотаций) общим объемом 30,7 печатных листов. Автор выражает. искреннюю признательность специалистам и сотрудникам конструкторско-экспериментального отдела Ярославского моторного завода, совместная работа и творческие общения с которыми способствовали решению поставленных задач. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние п облемы и обоснование елей восле ования Середина 1980-х и последующие годы за рубежом отмечены высококачественными разработками и реализацией в производстве новых семейств ТД с рабочим объемом цилиндра Ч~ = 1 — 2,5 дм . Двигатели 3 характеризуются высоким уровнем топливной экономичности (для Тд без наддува,с наддувом,а также с недцувом и охлаждением наддувоч ного воздуха (ОНВ) по скоростной характеристике соответственно Яе .
= 205-211; 198-208 и 190-200 г/кВт.ч) и форсировки по ссед нему эффективному давлению (соответственно ~эе Д 0~82-0в9~1,25-1,35 и 1,55-1,65(1,7) МПа), а также низким уровнем дымности Ех и ток сичности ОГ по компонентам (относительный суммарный показатель — 5- которой составляет по ТД соответственно 1;0,9-0,85 и 0,85-0,75). Успехи в исследованиях по снижению дымности и токсичности ОГ в ТД послужили причиной ужесточения Правил И 24 и 49 ЖЭК СОН и национальных стандартов, ограничивающих вредные выбросы с ОГ.
Увеличение форсировок двигателя по Уе (до 25 кВт/дм ) и ре и работа »го на зксплуата~донных режимах в зоне частот вращения коленчатого вала и,„= 1100-1500 мин 1 (соответствующих максимальному крутящему моменту Ик ) активно способствуют снижению расходов топ»лл а кмдх транспортными установками. Высокий уровень форсировок ТД,способ ствующий увеличению механических (максимальное давление сгора':ия достигает р = 12,5-15 К1а) и тепловых нагрузок в головку цилинд-- Р ра и поршень, вносит в его конструкцию ряд особенностей (как ох ' лаждение поршня маслом, увеличение скорости протока охлаждаю 'ей жидкости в верхнем поясе цилиндра, использование ОНВ и др.),о-.ако, не всегда предъявляет особые требования к конструкции и матери»алям основных деталей (в частности,дизель Юаи~й~-Велр ОМ-442~,4, 8ЧН12 8,' ~ ж 1 Я МПа, с„~„ = 2100 мин 1 не имеет в поршне вн;,'.;. ~'~ю~ ~ е»»»',»»»»» ю риполостного охлаждения, используемого в других дизелях и др.) и новые поколения ТД имеют ресурс работы, превышающий 1 млн,км, Ве"а хлп~м фактором эффективности этих достижений является крайне ограниченное время на законченные новые разработки,не превышающие 3(5) лет (к примеру, семейство дизелей Яа~ш~ег-Вел,",» серии ОМ-44 ' было доведено за 25 тыс.часов работы образцов моторов на стендах и д$.).
Это свидетельствует о значительной части доводочных раоо:., выполняемых на беэмоторных стендах, и о технологических и эксплуатационных преимуществах таких разработок. В основе выполненных разработок остается взаимосвязь параметров процессов в двигателе, объединяемая уравнением литровой молл',ости Лр 8~33 Ф,я Н~ я. ~~хЦ,Я р р (1) где Иц- теплотворная способность топлива,кДж/кг, ~ — стехиомстри-- ческое соотношение, о6- коэффициент избытка воздуха, ра — плотность заряда, кг.м з.
Особенностям формирования каждого из параметров двигателя в уравнении (1) и вытекающих из них направлений (ха. рактеризующих тепловую и механическую напряженность в работе деталей,...) посвящено большое число фундаментальных исследований,.:.ы полненных в МГТУ им.Н.Э.Баумана, МАЛИ, НАМИ,ЦНИИ,ЦКИИТА,НАТИ,ЮТИ, ХБ1Те,3П)И,МАМИ,ЧПИ и других организациях страны,а также фир,-::»»ми Ф'',"», Всай~й, Яащ1ег-Вели, МЯ, .Лчеь, Сивилл, Впжя, Фойе~, Майа и другими,. Используя отмеченное в качестве основы,в диссертацлонной работе ставятся задачи по разработке рациональных принципов формирования рабочих процессов в ТД,позволяющих при проектировании нового дви-. -6- гателя "закладывать" в его конструкцию обоснованные решения и до стигать в начальной стадии исследований проектный уровень МОЩНост ных,экономических, экологических и других показателей, соответствующих лучшим мировым образцам ТД и сократить тем самым общее время доводочных работ.
Решение этих. задач связано с разработками методов управления параметрами, определяющими качество наполнения,смесеобразования и сгорания, тепловые потери при тепловыделении и внутренние затраты в двигателе, а также с установление~ связи их с элементами конструкции двигателя и режимами его работы.
2. Метр ическое обеспечение Исследования ТД ЯМЭ проводились на дизельном топливе по ГОСТ 305-82(Л) и смазочном масле М-10Г2( ) (и М-10-Д( ) — для дизелей с наддувом) с использованием стандартных методов испытаний. Температура воздуха на входе в мерное устройство поддерживалась 1а „ = 20-25ОС,охлаждающей жидкости 1ж= 85ОС и масла В поддоне 1м = 98-102'С. ование игателя осуществлялось емкостными отробоскопическими и пьезокварцевыми датчиками высоких и низких давлений. Пьезокварцевые датчики использовались в комплекте с быстродействующими аналитическими электронными машинами И(.-646 и 653. Лнннссеь бР— Пл, Я, опренелялесь прибором Хлрерилн.
Конненлреции токсичных компонентов в ОГ (оксидов азота 6„с„,углеводородов Ссы и оксида углерода ~с0 ) определялись газоаналитической установкой Янако ПГ0-1088. В т енние зат ты в игателе р „определялись." а) путем совместного учета э4фектйвных показателей и результатов обработки индикаторных диаграмм комплексом ИЬ . Результаты опытов подтверждают малую степень изменения внутренних затрат в двигателе "на трение" и привод агрегатов при изменении нагрузки, за исключением затрат на процессы газообмена и привод ТА.
Установлено также,что с момента включения подачи топлива ('~' = 0) при а = =соЫ характер протекания индикаторных диаграмм впуска-выпуска не изменяется по времени, хотя имеет место увеличение р„„ вследствие охлаждения масла на стенках цилиндра при 1а д,1ж, ~р всоаз~р б) по уравнению и„„= р -др +др „ (2) где а — внутренние затратнй в двигателе в момент выключения р ир~т -о подачи топлива, определяемые прокручиванием его балансирной машиной при п,=салзг по времени (после быстрого перевода двигателя из режи ма работы в режим прокручивания)л и экстраполирсванием этих затрат До ~~= Ор Д~ — увеличение затрат на процессы газообмена при гс -9- Уже через -20-60 после н.м.т. соответственно при и, = 900-2Х00 мин заряд в цилиндре вращается как единое целое по закону кнази- -1 твердого тела и его скорости вихревого движения, м.с ~для произ-: -1 вольного радиуса цилиндра Р; могут быть определены по уравнению , ~~и 4 й-П, е; ""'.-'4, й4~ ~(~.Я Я-б) где -Π— ширина пристеночного слоя затухания скорости; (1-$ =~Я~Р) — козрхициент,учитывахщий отличие действительного распределения скорости по р.-.диусу цилиндра от идеального: - 0,985; 0,975 и 0,94 при Р'' — ?.Х0 ; 5,2.10 " и Э,2..10 " и; 1 — коэфйициент Остаточных — перетекаые вращавшегося заряда из цилиндра в КС при сжатии происходит непосредственно вдоль плоскости вытеснения поршня И.е.
посло-.но го мере движения поршня к В.м.т.),где проявляется активное тсрмокени8 Вращению и Вследствие ЭТОГО ВОзниказт силы ВязкостнОГО трения в потоках. Эпюра скорости В непосредственной близости от плоскости ВытеснсниЯ пор.1л'Я измепЯетсЯ с Образованием условно ВО" тенциального вихрп и я~ра Вихря пад КС и в ней. При удалении от днища поршня радиус ядра Вихря увеличивается. При удалении от горловины Вглубь КС радиус ядра вихря уменьшается тем активнее,чем больше се Относительный диаметр Ы „= †'" и ниже сз,; кс д -. характер днижсния заря„"а в Кс В конце сжатия определяется со От.;:Ощением коли ~ества движения От его радиального перетекания и Воащательного Движения ~рисе З,а„б) — увеличение ы.и уменьшение 2, способствуют существенному увеличенищ Внутренних затрат В деиГат8ле и снижению -.
максимальная скорость вихревого движения заряда в КС в конце сжатия Определяется по уравпснии: ;(я~-В ., д~' '~ ~ '„~~кс ~0 Йг Л) ~ ~~кои~ 2~1+Ди) где: — показете,".:.:,Определ.=--,::,".й характер изменения Функции ":~,.--,4п~ -,' с~' - показатель,характеризуаций снижение интенсивности вращения заряда В-:ледствие трсния потоков О Стенки внутрицилиндрового простр;;~В. стве:.'; Оеретсксния его В КС и составляыщий 0,28;0,58 и 0,78 при ы ..-" ".-:,190 г;'00 ..' —; '1- ~"",':,„- .,'.-;,-.:;;Исиент,тождественный ' 1-О,)„, РаЗЛИЧИЯ В ОСРСДОм( аии СКОРО 'Т.;М ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ЗаРЯДЫ В О% ЛИЯДРЗ и КС ао ув:::ОК';.:ъс~;.
МОЛ ОЯИК' И НС4ООРедСТВЕННЫИ ЕЕ ОПР8Д8ЛЕ" к 9'.~:~ 5 у д аы зоне Ы~ 1 ~ ) не превысили 2 м'.с ~ при Оазли нных Ваэиантах ВК и режимах паооты ТД ~рис е 3уи Г) Данная ме — 1О— тодика является связующим звеном между процессами смесеобразования в дизеле и параметрами ВК. Вып скной канал ВыпК .
Качество ВыпК и характеристика Фазы выпуска могут являться резервом снижения ~~ и повышения ~~ и я * За- 67 М* траты мощности на очистку цилиндра могут быть определены по урав- А =„6",„Ию~ь+1 пй-Г г,~ь) Здесь потеря давления лр на участке предварения выпуска ш-ш (рис4) г 2 ' и давление газа в цилиндре р на участке ~ у,определяемые исте- г 2 4 чениями,зависят в значительной степени от гидравлических сопротивлений ВыпК др„ и последующих трубопроводов вр . Снижение л0„ способствует увеличению потери части индикаторной работы на участке ш,-у .
Поэтому совершенствование процесса выпуска заключается в совокупном уменьшении лр„ и участка ш,-ш . Для оценки качества ВыпК путем продувки его на специальной установке предварительно определялись параметры газа и закономерности его истечения из цилиндра двигателя, Результаты опытов обнаружили, зависимость характера выпуска от нагрузки (рис.4). По мере уменьшения нагрузки продолжительность периода истечения с критическими скоростями и общее количество газов, вытекающих иэ цилиндра за период свободного выпуска, уменьшаются. Одновременно возрастает интенсивность истечения газов из цилиндра в конечной фазе выпуска, которая достигает критических значений при работе двигателя на холостом ходу и при прокручивании.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
