Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей (1024697), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Однако,их конструкция может уменьшать влияие волновых процессов на истечение газа из отдельных цилиндров и снижать р на -1-1,5 и 2-4 г/(кВт.ч) при 'пм и п,„„,„ . В дизеле с наддувом выпускной трубопровод является также частью общей системы наддува, активно влияющей совместно с параметрами ТКР на ее оптимизацию. Активное влияние на снижение р „=~~с„~ и увеличение р в области ю,„ и особенно при и„„„ оказывает совершенствование конструктив ВыпК. При сопоставлении характеристик 6„,Ь„„=ф,п,,с~~ вытека~т (рис.4,5), что наибольшие 5, не соответствуют наибольшим проходным сечениям клапаннай щели и канала.
Поэтому при совершенствовании конструкции ВыпК наибольшую роль играют клапанная щель в зоне малых и средних подъемов клапана и геометрия его начального участка. Представления о пределах совершенствования ВыпК по отношению к аналогам (используя уравнение (8), а также условно приняв а,ш „„ =сап~1 ) дает его положение на зависимости ьр„х= 6г~Гу ~ „рис.22,а). Задача,в конечном счете, сводится к увеличейию -х и у . 6~т увеличение диаметра тарелки клапана Ые„„с целью увеличения ~ сопровождается, однако, снижением рх (рис.22,б) вследствие увеличения срывных зон за седлом клапана, которые оказываются тем значительнее,чем меньше текущий подъем клапана и больше о'. „„. В результате увеличение Ыз„, оказывается не эффективным в отношении снижения лр„ ,что и определило в практике транспортыого двигателестроения выработку соотношения - ~-"- = 1,075-1,2 и 1,12~1,3 соответственсхнь!п но при Ю= 135 и 105 мм в 2-х клапанной головке цилиндра.
Зффективным способом увеличения как — ~ ,так и р является увели- Е чение числа выпускных клапанов на цилиндр (рис.22,б,в). При использовании двух выпускных клапанов вместо одного произведение ух~~ увеличивается в 1,8 раза, а лр снижается в -3 раза при работе двигателя на номинальном режиме. 2лтивными средствами, способствующими увеличению р ~ также являются: расположение клапанной щели вблизи плоскости головки цилиндра; ликвидация на тарелке клапана острых кромок в переходах ее поверхностей; уменьшение длины рабо- чей фаски клапана (путем введения дополнительной фаски); профилиро- вание тюльпана и седла клапана, а также начального участка канала за седлом клапана (способствующих уменьшению срывных зон при истечении); совмещение осей каыала и клапана на расстоянии до - ~"~ и.
увеличение радиуса поворота канала; уменьшение выступания втулки клапаыа и приливов под втулку в плоскости канала (рис.22,в,д), а также увеличение "полноты" профиля кулачка и др. Уменьшение угла фаски клапана с 45о до ЗОо способствует увеличению — ~ ,но снижа- — 34— компрессионного кольпн с Е = 0,18.Ю до 0,123.Й(при условии не превышения установленного предела температуры над кольцом - 220- -225оС) также выявляло определенное снижение р„„ . Снижеыие внутренних затрат в двигателе и =~(п),способствующих повышению ~,с~ в большей степени в зоне вйсоких п,,с„,служат важсе~ ным фактором улучшения показателей ТД во всем диапазоне рабочих режимов за счет рационального изменеия регулировок по совершенствованию наполнения, качества смесеобразования и др.
б. Упоавляс е йактопы йо мипования основных показателей паботы изеля Изменение качества процесса смесеобразования (определяемого к„ 1) и отношения Уэ,а также регулировки тепловыделения 1 ~1,„, являются по своей сути вторичными элементами формирования индикаторного КПД. Основой формирования р.
являются удельные потери теплоты РПТ) при ' тепловыделении,которые распределяются в зависимости от протекающих при сгорании процессов и обнаруживают связь с элементами конструкции двигателя. Однако системно они рассмотрены в наименьшей степени. Простота определения УПТ и общность входялих в них параметров позволяют использовать их в качестве упраэляюпдх факторов для прогнозирования изменения показателей двигателя в зависимости от элементов конструкции и режимов его работы,а также для понимания особенностей протекания процессов сгорания. По признакам (в зависимости от характера изменения) и конечным результатам (при сопоставлении с результатами теплотехнических исследований) часть УПТ условно отнесена к процессам при теплоизлучении и конвекции,формирующим тепловые потоки в основные детали двигателя.
Однако в работе не ставится задачи физического обоснования данных уПТ и не утверждается,что в составе каждого из них не присутствует доля другого. Для определения основных УПТ были использованы результаты опытов с различными цилиндрическими КС,выполненные на дизелях 8ЧЕ , 14 8Ч1 > бЧ~ф~ и др. при к,к=~Газ и ю,,4з -союФ, соответствующие наи- 12 10 выгоднейшйм условиям смесеобразования (т.е.
к~,а Е) и тепловыделения (при "опт) за счет изменения ~ох.'сп я,3тп~(рД„,8впр,.-. Для определения р. внутренние затраты в двигателе рассчитывались по уравнению (2). При этом предполагалось,что составляющие этих затрат,связанные с трением поршня в цилиндре и в подшипниках коленчатого вала, пренебрежимо мало зависят от изменения нагрузки в двигателе. Анализ изменения показателей двигателя осуществлялся при учете реальных (в первом приближении) значений степени сжатия 8р и относительного объема КС Гр ,обусловленных изменением надпоршневого за- (2З) т.е.
с " -К г +Д' ° — с + " =К Р "гуй У~~ упр ~Юг кс иг- у К~г ~ко Я~Рп~ 'г ~ 7~ у )т~ + 'гор ~сс р А'кс р где р. - часть наименьших УПТ с ОГ,соотиетстиующая 'гМ К,с=1* )~влт И -жгде к — коэс4ициент Формы ЕС,предстанляющий собой отношение Факт™- ческой ее площади поверхности ~„, к площади понерхности КС цилиндрической формы Г„с при ~~ссА, =сопэй.
Используя схему зазисимости ~; —,=,ф„с) при и,к;=спиэл',запишем: Кр = ~' "кс ~р = ~~р~ + Я„р„~ ~ ц„7 = лл ~кс ° (21) Здесь с - — часть предельного наиннгоднейшего индикаторного расхо- с ~РУ да топлина,пропорциональная Р„с; к'- коэффициент пропорциональности„г.см/(КВт.ч); а„- — прочие состанлющие предельного наивыгод- д-Ц~пр нейшего удельного расхода топлииа,которые не зависят от особенностей организа~и.и процессон сгорания. Следовательно, 1 КГд + ЗЮГА 'м~ ~~~с РЛпР (22) д ~ ~ у Кр Р~пр Значения к' незначительно. изменяются при уиеличении с~,-и улеличииаются при снижении л ,но не залисят от размерон и аормы КС, 8р,~со , ы и других особенностей организации процесса сгорания.
В днигателе ппи е й-ЙРм~ с~~с 2йэ и к в 1 )~с~~. достигаются пРактически ОДинаконые значенин темпеРатУРы ОГ ЙЗ=~(й),котоРые пРи снижении и. уменьшаются нследстиие сокращения продолжтельности теплоиыделения ш, „, (рис.14,15,16,26). Из уразнений (19) нытекает,что предельному наиныгоднейшему значению р„, соотпетстиуют аналогичные ему уПТ с ОГ о~ =~~с Рр ~.. Р где с„" ,с,", с,' — средние мольные теплоемкости при постоянном обь- "~=~1 Мь ~Ю еме продуктон сгорания для стехиометрического состана смеси и "избыточного" иоздуха н продуктах сгорания,соотиетстиующих температуре ОГ ~т,а также иоздуха перед нпускными каналами в голонках цилиндров при температуре 18„, 'с~~;„' „,.
с . Функции у„~=ях,Ы„.) при ~~,п=слпэ1 характеризуют наименьшие УПТ с ОГ,которые удалось достичь в диигателе с каждой испытанной КС при к,.с=1, А ,~ и реальных знач8ниях 7~ . В заиисимостЯ~ Д. =Щ7,с~„с~,помимо отмаченного„исключено влияние отношения ~~, на этот вид УПТ (рис.2В). Поэтому различия а. -Д~сЦ при г~,М-„=скз1 обуслонлены „н оснонном,изменениями с~ г~ особенйостей теплоныделения н каждой из Е:. Анализ ныянляет,что и этом случае а„г находятся в линейной зависимости от Г~с (рис.27,в), „~гр (24) 2З5 Уе' 25Е «~кЬт.ч) 25$ кит Ь 245 ~байт.ч) 2Л Рис.24.
Пввиаимооти 4вп!а««Я Ясд) при о~~)„)~,где 1,2,3,4,5,6-ТД: 8Ч14,5/1З( йа~ -8280); 8Ч12/1О,5„ ; 8Ч12аО.5,; 8Ч12~12; 8Ч14/14; 8ЧН14/14;А,Б — разные двигатели (Зависимости определены при обработке опытных данных В.П.Виноградова и А.В.Федорова). КП Ю.Ц,Д 6нз««« .а~ .а,з .з,) ' а г 4 Ь ЕОЮ~, Рис.25. Зависимости к„=Я ~"зМ), где 1,2,3,4,5,6-ТД: 8Ч12,6/15( МсЮ, , й„,~, ж1); 8Ч12/12(ЯМЗ-ЧО, =О,5); 1ОЧ12,5/13(ОМ-4ОЗ, сК, =О,75 з и О,55); 8Ч14/14(ЯМ3-842, с(~~=0,521); 6ЧН16,5~15е5( МTИ-331~ 4кс жО,Я5). 0,З. 9 ~Гнпп/З ЦЗЗЗ ри ПП йр 254 кПа при )2 Ре =с5)пз~,,где 1,2,3,~— ~х -двигатели: 8Ч13~14, )2.
=2ЗОО мин, Ре=О,115 М11а; 8Ч12/12, й = =26ОО ин ', 2) =п),69 М11а; 12Ч-12Ч1113/14, а =21ОО мин ', )о О,69; 0,86 Мпа(б). > й е -38- К,~ = 1 и пропорциональная Г,с; к' — козфрициент пропорциональности, г.см/(кВт.ч),значения которого увеличиваются при увеличении ос и снижении п,,но не зависят от особенностей организации процесса сгорания; ~;,. — прочие наименьшие УПТ с ОГ при к~,е1, 1„, и Г = ~Рлр = 1,которые не зависят от особенностей организации процесса сгорания» УПТ при тепловыделении у„~ и у„, определяются только специФикой тепловыделения в исследованных КС,которая при Г~,а,о~,-=соотг~ и л'„, ~ 1, Л „ проявляется при изменении размеров и Формы КС (независимо от способов организации рабочих процессов),а также вблизи в.м.т.
в момент образования отмеченной ~, ,когда в цилиндре протекает стадия быстрого сгорания. Из рассмотрения индикаторных диаграмм при отмеченных выше условиях (рис.15) вытекает,что наибольшие их различия при изменении Ы~, начинают проявляться в протекании участка быстрого сгорания ш„ . Учитывая,что с каждой КС (за счет совершенствования к и регулировки 10„ ) не достигается заметного уменьшения различия в протекании зависимостей р,Т„,х,х„=~(ф ,то представляется,что потери теплоты у„.~ и и;, ,имеющие место на начальной стадии сгорания, определяют также последующий характер развития процесса сгорания и требования к особенностям смесеобразования и регулировке 1р„, для каждой КС с целью достижения наибольшего р..
Участок быстрого сгорания ш характеризуется высокими скоросН тями тепловыделения, интенсивным лучеиспусканием от выгорания факела,сложным теплообменом (в котором принимает участие только часть площади поверхности внутрицилиндрового пространства) и наибольшей . интенсивностью потерь теплоты в стенки КС,определяемой ~~хЯ =Ду, с~~, ),когда не сформировались еще наибольшими давление и температура цикла. При высоких же значениях р„ и 7,. темп потерь теплоты в стенки КС существенно снижается, особенно при высоких ос . Отмечен- ное характеризует,в основном, лучистую природу потерь теплоты у; и Д; .
Также вытекает,что в процессе теплоизлучения,сопровождаемого потерей части теплоты у,„,активно протекает также процесс поглощения газами в КС части лучистого теплового потока д„, , т.е. 54 Й~.у = У'чу " "'я ~9,- = ~уу где у„. — часть УПТ при тепловыделении в стенки КС,обусловленная лр (в основном) теплоизлучением при выгорании факела; к~ — козррициент,характеризующий интенсивность потерь теплоты в стенки КС при излучении, г.см/(кВт.ч),который снижается при увеличении оС и и , но не зависит от особенностей организации процесса сгорания в дизеле. Понимание теплообмена при излучении развивалось,в основном,в -39- направлении передачи теплоты от газов к стенке КС (как фактора тепловой напряженности а =~~ =- ). Поэтому представления о закономерул"я Б~сс~ ностях поглощения газами части теплоты излучения в условиях КС носят до настоящего времени приближенный характер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
