Диссертация (1173122), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Регулируя проходное сечениежиклера можно обеспечить требуемую разницу давлений в вышеуказанныхполостях при различных давлениях в аккумуляторе, что в целом повышаеттехнологичность электрогидравлической форсунки с таким распылителем.Площадь поперечного сечения канала жиклера fж подбирается исходя изсуммарной площади поперечного сечения распыливающих отверстий распылителяfс для обеспечения соотношения fж/fс = 0,7 … 0,9.Во время работы топливной системы топливо, с помощью насоса, из канала(3) через радиальную проточку (4) поступает к каналу (6) и через жиклер (5) вполость (7).

Гидродинамические характеристики канала (6) и проходное сечениежиклера (5) подбираются таким образом, чтобы за один цикл работы форсунки, т.е.непосредственно перед впрыскиванием, давление в полости (7) возрастало строгодо необходимого значения, согласно приведенному соотношению разницыдавлений в вышеуказанных полостях.После поднятия иглы топливо поступает из полости (7) через запорный конуск распыливающим отверстиям и происходит впрыскивание топлива в камерусгорания дизеля.На предложенные перспективные ЭГФ и распылитель получены патенты РФ(Приложение Н).4.2 Методика проведения аналитических исследованийЦель исследования – оценка влияния выявленных в предыдущих главахэффектов, связанных с функционированием АТС, на показатели рабочего цикладизеля.Расчетный эксперимент рабочего процесса дизеля 1ЧН12/13 был проведен впрограммном комплексе Дизель-РК. Согласно применяемой математическоймодели, весь цикл дизеля делится на две части.1161.

Газообмен при открытом положении впускного или выпускного клапанов,или обоих клапанов сразу.2. Процесс сжатия, сгорания, расширения при закрытом положении всехклапанов.Метод расчета процесса газообмена использует уравнение энергетическогобаланса (открытая система), а также уравнения газовой массы.В основу расчета рабочих процессов положено уравнение закона сохраненияэнергии с учетом потерь части заряда через уплотнение поршень-цилиндр.Совместное решение этих уравнений определяет параметры рабочего тела в любоймомент цикла.В период наполнения состав заряда, втекающего в цилиндр двигателя, неявляется постоянным. Сначала происходит возврат заброса вместе со свежейсмесью в соотношении 50% / 50%. При этом принимается, что температурапоступающего заряда равна полусумме температур свежей смеси и продуктовсгорания.

Поступающая смесь смешивается с остаточными продуктами сгорания вцилиндре. При этом считается, что смешение происходит мгновенно и если в этовремя открыт выпускной клапан и продолжается процесс выпуска, то смесь,проходящая через выпускной клапан, состоит из продуктов сгорания и свежегозаряда в соответствующей пропорции.Расчет скорости тепловыделения производится по уравнению, полученномудифференцированием по углу поворота коленчатого вала уравнения И.И. Вибе длядоли выгоревшего топлива [54].Используются эмпирические зависимости от управляющих факторов,полученные обобщением результатов тепловыделения в двигателе.В качестве исходных данных для расчета цикла используются размерыдвигателя, параметры окружающей среды, параметры во впускном трубопроводе,параметры режима работы двигателя, давление в выпускном трубопроводе ипрочие параметры.По результатам вычислений основных параметров газа в цилиндреопределяются:индикаторнаяработа,индикаторнаямощность,среднееиндикаторное давление, удельный индикаторный расход топлива, индикаторный117КПД, максимальные значения давления, максимальные скорости нарастаниядавления и температуры, моменты их достижения, потери теплоты в стенкецилиндра.Расчет начинается с момента начала открытия выпускных клапанов.

Дляэтого момента необходимо задавать давление и температуру рабочего тела вцилиндре.В исходных данных задаются также давление во впускном трубопроводе,температуры воздуха и газа перед впускными клапанами и параметрыатмосферного воздуха для двигателя без наддува.Используетсяметодпоследовательныхприближений:вначалеориентировочно задаются давление и температура рабочего тела в цилиндре вмомент начала открытия выпускного клапана, а затем они подтверждаютсяметодом последовательных приближений до приемлемой погрешности (1%). Далееосуществляется финальный расчет с последующим построением графиков.В основе формирования расчета эмиссии сажи находится уточненная модельН.Ф.

Разлейцева. В данной модели говорится об использовании на участке, гдепроисходит вспрыскивание, во время этого вспрыскивания, а также послезавершения данного процесса, средний текущий диаметр по Заутеру. Всоответствии с данной моделью необходимо использовать в уравнениипродолжительности процесса выгорания сажи kO2 (коэффициент окисления).Данный коэффициент отображает характеристики топлива, а также объем воздухаво время сгорания топлива во время осуществления многократного впрыскивания[65,74].Для того чтобы вычислить эмиссию NOx, необходимо использоватьметодику [36], которая принимает во внимание NOx, которые формируются всоответствиис«термическим»механизмом, принадлежащим Зельдовичу,«быстрые» NOx из зоны горения, возникающие после единения молекул азота иуглеводородных радикалов.118Последнее является особо важным для двигателей, в которых происходитмногократное впрыскивание топлива; для двигателей, обладающих высокойрециркуляцией отработавших газов; для двигателей внутреннего сгорания,функционирующих на альтернативном виде топлива [41].Необходимо отметить, что в данном процессе участвует кинетическийдетальный механизм, состоящий из реакций формирования «быстрых» и«термических» оксидов азота.Для того чтобы современные двигатели нормально функционировали,требуется высокий уровень рециркуляции ОГ, но не выше 50%, а такжедвухступенчатый наддув, где pk будет выше 5 [52].Для выполнения совместного расчета поршневого ДВС и двухступенчатогосвободного турбокомпрессора существует итерационный алгоритм, в которыйвключены свойства компрессоров ступеней низкого, высокого давления и турбин.Благодаря данному алгоритму появляется возможность вычисления свойствДВС во время его различного использования [10].Необходимо отметить, что данная модель может оказать существеннуюпомощь при решении исследовательской задачи по осуществлению поискаприемлемой совокупности из нескольких свойств двигателя для того, чтобывычислить экстремум функционала, который исходит от вектора различныхнезависимых показателей [75].По той причине, что в теории нелинейного программирования [30]отсутствует ответ относительно «хороших» и «плохих» способов решения задачи,требуется использовать одновременно несколько способов с дальнейшимсравнением их результатов.Библиотека программного комплекса обладает алгоритмами выполненияприемлемого поиска.

Количество этих алгоритмов - 14. Для осуществления учетаограничений рекомендуется использовать метод, подразумевающий наличиештрафных функций [92].Поиск оптимальной целевой функции во время сведения к минимуму объемавыброса различных вредных веществ обладает некоторыми трудностями, т.к.119организовать работу ДВС при условии наименьшего объема выбросов NOxневозможно по принципу организации работы ДВС с минимальным выбросомтвердых частиц и с использованием наименьшего объема расхода топлива[48,67,78]. По этой причине в роли функции цели рекомендуется применятькомплексы совокупной эмиссии, где происходит выравнивание составляющих.

Кпримеру, SE = NOx2 + PM2, или же в соответствии со способом, указанным в работахReitz и Montgomery [102], а также Desantes [88] со своими соавторами.По той причине, что «перевыполнять» нормативы не требуется, предлагаетсяследующий вид целевой функции, способствующий выбору наименьшего расходатоплива при условии отсутствия превышения обязательных показателей эмиссии.Первый этап эксперимента заключался в проверке адекватности модели,построенной в программном комплексе.В качестве исходных данных в программный комплекс были заданыконструктивные и режимные параметры дизеля 1ЧН12/13 на основе работы А.Б.Алексеева [5]: частота вращения коленчатого вала n=1400 мин-1; продолжительность впрыскивания φвпр= 18,6 ° ПКВ; степень сжатия ε=15,4; момент начала открытия впускного клапана до ВМТ φвп отк=10° ПКВ; момент начала закрытия впускного клапана после НМТ φвп зкр=15° ПКВ; момент начала открытия выпускного клапана до НМТ φвып отк=50° ПКВ; момент начала закрытия выпускного клапана после ВМТ φвып зкр=6° ПКВ; количество отверстий в распылителе форсунки n=6;диаметр сопловых отверстий форсунки Dр = 0,24 мм; внешний диаметр КС Dкс=101 мм; угол опережения впрыскивания топлива Δθ =13° ПКВ.Была задана форма характеристики впрыскивания, представленная нарисунке 4.3.120Рисунок 4.3 – Вид заданной характеристики впрыскиванияв программном комплексеРезультатысопоставлениярасчетныхпоказателейцикласэкспериментальными значениями, взятыми из [5], приведены в таблице 4.1, гдевеличина Δδ - это разность между экспериментальными и расчетными значениями,приведенная к экспериментальному значению.Таблица 4.1 - Результаты показателей цикла№123456789101112Характеристика двигателяTk, ККоэффициент наполненияTs, КNOx, млн-1C, мг/лКоэффициент избытка воздухаИндикаторный КПДPe, МПаPs, МПаge, г/кВт·чGт, кг/чgi, г/кВт·чИзвестные8750,913006500,141,90,451,250,192204,5185Полученные8310,923207210,151,930,451,220,192274,4191Δδ, %-5,021,16,6710,97,141,580-2,403,18-2,223,24Из таблицы 4.1 видно, что выбранный режим работы дизеля 1ЧН12/13обеспечил удовлетворительную сходимость расчетных и экспериментальныхзначений.1214.3 Расчетный анализ влияния предварительного впрыскивания нахарактеристики двигателя с точки зрения формы характеристикивпрыскиванияДля оценки влияния предварительного впрыскивания на характеристикидвигателябыливыбраныдварежимамногократноговпрыскивания(предварительный – последующий): «мин - ср», «мин - мах» – впрыскиваниепредварительной и основной порций топлива.За длительности управляющих импульсов  при двукратном впрыскиванииприняты 0,15 «мин», 0,7 «ср» и 1,2 «мах» мс, которые в случае однократноговпрыскивания обеспечили цикловые подачи 32, 75, и 167 мг топлива соответственно.Эти значения цикловых подач были приняты за номинальные.Для моделирования моторного эксперимента в программном комплексестроилась характеристика впрыскивания, соответствующая каждому режиму припостоянном УОВ Δθ=13° ПКВ предварительного впрыскивания, который былзадан с исходными данными, описанными в предыдущей главе.Построенные характеристики впрыскивания на режиме «мин - мах»представлены на рисунке 4.4.122абвРис.

Характеристики

Список файлов диссертации