Выбор способа управления рабочим процессом в двигателях с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси (1025104)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКузьмин Виктор НиколаевичВЫБОР СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМВ ДВИГАТЕЛЯХ С САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕМГОМОГЕННОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ05.04.02 – Тепловые двигателиАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукВолгоград – 2012Работа выполнена на кафедре «Теплотехника и гидравлика»в Волгоградском государственном техническом университетеНаучный руководительдоктор технических наук, профессорФедянов Евгений Алексеевич.Официальные оппоненты: Дорохов Александр Федорович,доктор технических наук, профессор,Астраханский государственный техническийуниверситет, кафедра «Судостроение иэнергетические комплексы морской техники»,заведующий кафедрой;Липилин Валентин Иванович,кандидат технических наук, доцент,Волгоградский государственный техническийуниверситет, кафедра «Автотракторныедвигатели», доцент.Ведущая организацияФГБОУ ВПО «Южно-Уральскийгосударственный университет»(национальный исследовательский университет),г.

Челябинск.Защита диссертации состоится 01 марта 2013 г. в 1000 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственномтехническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспектим. В. И. Ленина, 28, ауд. 209.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградскогогосударственного технического университета.Автореферат разослан « » января 2013 г.Ученый секретарьдиссертационного советаОжогин Виктор АлександровичОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания как с принудительным зажиганием и внешним смесеобразованием, так идизельные достигли весьма высокого совершенства и резервы дальнейшегоулучшения их показателей невелики.

В то же время, общая численность двигателей различного назначения растет, что лишь обостряет необходимостьпоиска путей повышения их топливной экономичности и уменьшения вредных выбросов в окружающую среду. Поиск таких путей обусловил в последнее время внимание к новым способам организации рабочего процессапоршневых ДВС, при которых сочетаются преимущества двух указанныхвыше основных типов двигателей.

Одним из способов является использование быстрого сжатия для самовоспламенения гомогенной топливовоздушнойсмеси. Для того чтобы избежать при этом взрывного характера горения, топливовоздушную смесь сильно обедняют или разбавляют продуктами сгорания. Такой рабочий процесс, называемый чаще всего HCCI-процессом, может дать существенное снижение удельного расхода топлива, резко уменьшить образование и выброс в атмосферу оксидов азота и, особенно, твердыхчастиц.Одним из препятствий, сдерживающих широкое применение HCCIпроцесса, является трудность управления им на переменных режимах работыдвигателя.

Углубленные исследования особенностей HCCI-процесса и наэтой основе выбор эффективных способов управления им являются необходимым условием для завершения стадии лабораторных испытаний этого перспективного рабочего процесса.Цель работы. Целью настоящей работы является создание физическиобоснованной математической модели, позволяющей прогнозировать индикаторные показатели двигателя с HCCI-процессом и их изменение в зависимости от режимных, регулировочных и конструктивных факторов и, тем самым, обеспечивающей возможность выбора способов управления этим процессом в заданном диапазоне режимов работы.Для достижения поставленной выше цели исследований требуется решить следующие задачи:1) выбрать тип и структуру математической модели, позволяющейадекватно воспроизводить весь процесс сгорания обедненных гомогенныхтопливовоздушных смесей;2) создать экспериментальную установку и провести экспериментальные исследования для выяснения влияния состава топливовоздушной смесина динамику тепловыделения;3) используя экспериментальные данные, найти обоснованный способадекватного воспроизведения динамики тепловыделения в основной фазесгорания в двигателе с HCCI-процессом;4) показать возможность исследования с помощью модели способовуправления рабочим процессом HCCI.3Научная новизна.

Предложен новый способ учета влияния избыткавоздуха и продуктов полного сгорания на расчет кинетики и тепловых эффектов реакций горения.Обоснованы математические выражения для функций, позволяющихучитывать влияние избытка воздуха и роста концентрации конечных продуктов сгорания на скорость реакций самовоспламенения и горения в гомогенной топливовоздушной смеси.Теоретически изучены особенности управления рабочим процессомHCCI-двигателей путем изменения степени сжатия.Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются использованием фундаментальных положений термодинамикии химической кинетики при моделировании рабочего процесса, подтверждением результатов моделирования экспериментальными данными.Методы исследования.

Теоретические исследования с помощью математического моделирования. Экспериментальные исследования закономерностей процессов самовоспламенения гомогенной топливовоздушнойсмеси.Теоретическая и практическая ценность. Показано, что для адекватного описания с помощью однозонной математической модели, включающей кинетическую схему реакций горения, процессов самовоспламенения и горения гомогенного заряда необходимо учитывать влияние на скорость реакций горения избытка воздуха и продуктов полного сгорания топлива.Результаты исследований управления процессом путем изменения степени сжатия служат основой для создания конструкций устройств, реализующих данный метод управления.Основные положения диссертации, выносимые на защиту:1. Способ учета влияния коэффициента избытка воздуха и концентраций продуктов полного сгорания на динамику развития процессов воспламенения и сгорания в двигателях с рабочим процессом HCCI;2.

Методика выбора кинетических схем реакций для моделированияпроцессов воспламенения и сгорания в двигателях с рабочим процессомHCCI;3. Особенности управления рабочим процессом в HCCI-двигателях засчет изменения степени сжатия.Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 2005 г.),всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством вмашиностроении» (Тольятти, 2005 г.), 19-м межгосударственном научнотехническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006 г.), международной конференции«Двигатель-2007», посвященный 100-летию школы двигателестроения МГТУим.

Н. Э. Баумана (Москва, 2007 г.), XI международной научно-практической4конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», посвященной 50-летию ВлГУ (Владимир, 2008г.), научно-технической конференции «4-е Луканинские чтения. Решениеэнергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, 2009г.), юбилейной научно-технической конференции «5-е Луканинские чтения.Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, 2011 г.), ежегодных научно-практических конференциях ВолгГТУ(Волгоград, 2004-2011 гг.) и X и XI региональных конференциях молодыхисследователей Волгоградской области (Волгоград, 2005 г.

и 2006 г.).Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ,в том числе 5 в изданиях, входящих в перечень ВАК.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пятиглав, заключения, списка использованной литературы. Объем диссертациисоставляет 105 страниц, включая 47 рисунков, 5 таблиц и 11 страниц спискаиспользованной литературы из 101 наименования, 86 из которых на иностранных языках.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведение посвящено обоснованию актуальности темы диссертации. Вреферативной форме приведена общая характеристика работы.В первой главе рассмотрен принцип работы ДВС с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси от сжатия (HCCI-процесс) и указаны его возможные преимущества.

Обоснована необходимость решения задачи управления HCCI-процессом в зависимости от режима работы двигателя. Рассмотрены особенности процессов самовоспламенения углеводородныхтоплив, исследованные Н. Н. Семеновым, А. С. Соколиком, А. Н. Войновым,В. Иостом и др., и факторы, влияющие на протекание этих процессов. Проведен анализ возможных способов управления HCCI-процессом и выделенаважная роль в решении задачи управления методов, основанных на математическом моделировании процессов самовоспламенения и сгорания в условиях поршневого двигателя.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации