Развитие методов расчета и оптимизация рабочих процессов ДВС (1024698), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Цикл от т. « а » до ВМТ включает на каждом шаге:- расчет теплофизических свойств рабочего тела;- расчет коэффициента теплоотдачи и отвода теплоты в стенки;- расчет утечек через поршневые кольца;- решение системы уравнений баланса массы и энергии для открытойтермодинамической системы (цилиндра).3. Расчет сгорания от начала впрыскивания до окончания сгорания:- для бензинового и газового ДВС: вычисляется функция скорости тепло-- 82 -выделения dx/dφ по методу Вибе.- для дизельного ДВС рассчитывается процесс смесеобразования и тепловыделения dx/dφ по методике изложенной в главе 3.4.
Расчет сгорания - расширения. Цикл от начала впрыскивания до началавыпуска т. « b » включает на каждом шаге:- расчет теплофизических свойств рабочего тела с учетом диссоциации;- расчет коэффициента теплоотдачи и теплоотвода в стенки;- расчет утечек через поршневые кольца;- решение системы уравнений баланса массы и энергии для открытойтермодинамической системы (цилиндра);- расчет параметров зоны свежего заряда и зоны ОГ (для искрового ДВС);5. Задание начальных условий (давление, температура, концентрация) ввыпускном и впускном коллекторах, в кривошипной камере.6. Расчет газообмена. Цикл от т. « b » до начала сжатия (т. « а ») включаетна каждом шаге:- расчет перетоков массы и энтальпии с учетом теплообмена в каналахмежду впускным коллектором, кривошипной камерой, цилиндром, выпускнымколлектором;- расчет теплофизических свойств рабочего тела, теплообмена и решениесистем уравнений баланса массы и энергии для открытых термодинамическихсистем: впускного коллектора; кривошипной камеры; цилиндра; выпускногоколлектора;- расчет параметров в разных зонах цилиндра (зоне свежего заряда и зонеОГ) в зависимости от принятой гипотезы газообмена двухтактного ДВС:а) гипотеза о полном перемешивании; б) гипотеза о послойном вытеснении; в) гипотеза о прямом замыкании; г) гипотеза об обратном замыкании.7.
Расчет параметров в элементах газовоздушного тракта ДВС до окончания периода их изменения по времени: во впускном коллекторе; в кривошипной камере; в выпускном коллекторе.- 83 -8. Расчет средних значений параметров в элементах газовоздушного тракта ДВС за период.9. Проверка условия совпадения параметров рабочего тела в начале иконце периода во всех элементах газовоздушного тракта. Если начальные условия в коллекторах и кривошипной камере не подтвердятся в конце периода сзаданной точностью, то начальным значениям параметров газа делаетсяпри-ращение и расчет повторяется с п. 6.10. Проверка условия совпадения параметров рабочего тела в цилиндреначале сжатия.
Если начальные условия в цилиндре в начале сжатия (т. «а») несовпадут с принятыми ранее с заданной точностью, то начальным параметрамдается приращение и расчет возобновляется с п.2.11. Решение задачи теплопроводности для расчета средней температурыстенки крышки цилиндра и поршня.12. Расчет интегральных показателей индикаторного процесса и процессагазообмена.После сходимости всех итерационных процессов производится расчетмощностных и эффективных показателей двигателя, рассчитывается октановоечисло топлива по методу Дауда-Эйза [47] для искровых ДВС, для дизелей рассчитывается эмиссия сажи по методу Разлейцева [5], эмиссия твердых частицпо формуле Cummins [48] или Алкидаса [49], а также эмиссия оксидов азота посхеме Зельдовича, или по детальному кинетическому механизму. Мощность,передаваемая на вал с приводных агрегатов, определяется по параметрам газа ивеличинам КПД турбин и компрессоров.- 84 Задание начальных приближенийпараметров начала сжатия :Pa, Ta, raВРасчет сжатия.
(Цикл от т. а до т. с )- расчет теплофизических свойств рабочего тела;- расчет коэффициента теплоотдачи;- расчет утечек через поршневые кольца;- решение системы уравнений баланса массы иэнергии для открытой термодинам. системы.ПроцессРасчет сгорания в искровомДВС по методу Вибе.Расчет скороститепловыделения dx/dφРасчет смесеобразования исгорания в дизеле по методу,изложенному в главе 3.Расчет скороститепловыделения dx/dφРасчет сгорания-расширения. (Цикл от начала сгорания до т. b)- расчет теплофизических свойств рабочего тела с учетомдиссоциации;- расчет коэффициента теплоотдачи;- решение системы уравнений баланса массы и энергии дляоткрытой термодинамической системы;- расчет утечек через неплотности;- расчет параметров зоны свежего заряда и зоны ОГ (дляискрового ДВС).Задание начальных условий в :- впускном коллекторе;- выпускном коллекторе;- кривошипной камере*.АРис. 2.14.
Блок схема программы расчета поршневого ДВС (начало);* - для двухтактного ДВС с кривошипно-камерной продувкой- 85 АРасчет газообмена. (Цикл от т. b до т. а)1. Расчет перетоков массы и энтальпии с учетом теплообмена в каналах междувпускным коллектором, кривошипной камерой*, цилиндром, выпускнымколлектором. Расчет утечек.2. Расчет теплофизических свойств рабочего тела, теплообмена и решениесистем уравнений баланса массы и энергии для открытых термодинамическихсистем: - впускного коллектора; - кривошипной камеры*; - цилиндра; выпускного коллектора.3.
Расчет параметров в разных зонах цилиндра (зоне свежего заряда и зоне ОГ)в зависимости от принятой гипотезы газообмена**:- гипотеза о полном перемешивании; - гипотеза о послойном вытеснении;- гипотеза о прямом замыкании;- гипотеза об обратном замыкании.Расчет параметров в элементах газовоздушного тракта ДВС до окончанияпериода их изменения по времени: - во впускном коллекторе; - в кривошипнойкамере*; - в выпускном коллекторе.Расчет средних значений параметров в элементах ГВТ тракта ДВС за период.Проверка условия совпадения параметроврабочего тела в начале и конце периода во всехэлементах газовоздушного тракта.НЕТ : Задание новых значений начальныхусловий в : - впускном коллекторе;- выпускном коллекторе;- кривошипной камере*.ДАДАПроверка условия совпадения параметроврабочего тела в цилиндре начале сжатия ( т. а)НЕТ : 1.
Задание новых значенийначальных условий в начале сжатия ( т. а)2. Решение задачи теплопроводности:расчет средней температуры стенки крышкицилиндра и поршня.ВРасчет интегральных показателей индикаторного процесса и газообмена.Завершение расчета поршневой части ДВСРис. 2.15. Блок схема программы расчета поршневого ДВС (окончание);* - для 2 тактного ДВС с кривошипно-камерной продувкой;** - для 2 тактных ДВС с другими схемами газообмена- 86 -2.7.
Последовательность расчета рабочего процесса ДВС с согласованиемхарактеристик турбин и компрессоров с поршневой частьюРасчет рабочего процесса комбинированного ДВС (КДВС) включает в себя расчет параметров турбин и компрессоров, входящих в его состав и, в зависимости от задач исследования, может осуществляться двумя основными способами:1. Со "статическим" заданием параметров после компрессора и передтурбиной. В этом случае:- параметры газа после компрессора и давление перед турбиной могут задаваться явно;- параметры газа после компрессора и перед турбиной могут вычислятьсяпо заданным величинам степеней повышения давления в компрессоре или понижения давления в турбине;- давление перед турбиной может вычисляться по уравнению балансамощностей турбины и компрессора.Этот способ является очень экономичным, он используется для исследования процессов сгорания, газообмена, общего анализа двигателя и т.д.2.
Путем согласования характеристик турбин и компрессоров с поршневой частью (характеристики турбин и компрессоров должны быть заданы специальным образом в текстовых файлах определенного формата: формат стандарта SAE является общепринятым в мировой практике). Этот способ позволяет спрогнозировать характеристику КДВС при разных условиях и с разнымитурбинами и компрессорами, а также подобрать (настраивать) турбину иликомпрессор для обеспечения наилучшей характеристики КДВС в целом, илиспроектировать алгоритм управления устройствами перепуска воздуха послекомпрессора или газа мимо турбины.Для расчета характеристики или одного режима работы КДВС с учетомсогласования поршневой части с компрессорами и турбинами агрегата наддува,в качестве исходных данных, определяющих режим, используются только: час-- 87 -тота вращения вала двигателя, цикловая подача топлива, опережение впрыскивания, высота и скорость полета (для авиационных ДВС).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
