авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 3 ] --

гатной единицы, вследствие чего конкуренто- Устройство работает следующим образом. При способность такого двигателя несколько сни- запуске двигателя 1 в смесительную камеру 5, жается, однако, это снижение компенсируется выполненную в виде эллипсоида вращения с снижением эксплуатационных затрат на двига- соотношением D/d = 1,6, которая служит также тель. Для потребителя любой конкретной про- для снижения уровня колебаний всасываемой дукции важно соотношение «цена–качество». в цилиндр двигателя топливовоздушной смеси, Качество двигателя определяется надежностью подают часть топлива, в объеме 20 % от полной конструкции в целом и отдельных элементов и цикловой подачи, соответствующей коэффици систем, адаптивностью двигателя к различным енту избытка воздуха = 1,05–1,1, посредством типам судов, а также экономичностью и энер- форсунки 6, установленной в верхней части гетической эффективностью, что во многом смесительной камеры, с помощью дополни определяется качеством протекающего в ци- тельной секции 7 топливного насоса высокого линдре двигателя рабочего процесса. давления (ТНВД). К смесительной камере в пло Для высокооборотных дизелей это положе- скости большой оси эллипсоида тангенциально ние играет существенную роль, поскольку вре- крепится воздухоподводящий патрубок 8. Вса мя, отведенное на смесеобразование, очень сывающий патрубок 4, соединяющий смеси мало. В современных ДВС применяются раз- тельную камеру с впускным коллектором дви личные способы интенсификации смесеобразо- гателя, крепится в нижней части смесительной вания с целью снизить период задержки само- камеры соосно малой оси эллипсоида. Испа воспламенения, который является основной по рившееся и хорошо перемешавшееся с возду продолжительности фазой смесеобразования. хом топливо подают через всасывающий кла 52 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ пан в камеру сгорания, где, после его закрытия, дополнительной 5 и основной 6 секциям ТНВД.

уже рабочую смесь сжимают, чем еще более Из основной секции ТНВД по трубопроводам улучшают качество смесеобразования. В конце высокого давления 13 топливо подается к ос такта сжатия в камеру сгорания 1 через фор- новной форсунке 9, установленной на дизеле 8, сунку 2, связанную с основной секцией 3 из дополнительной секции – к дополнительной ТНВД, впрыскивают основную часть топлива, форсунке 12, установленной на смесительной объемом 80 % от общего объема цикловой по- камере 11. По отсечным трубопроводам 14 из дачи. При этом происходит обогащение уже лишки топлива возвращаются в систему низко образовавшейся гомогенной смеси вследствие го давления. Обедненная топливовоздушная добавки вновь впрыснутого топлива, которое, смесь поступает из смесительной камеры 11 в попадая в уже возникшие очаги воспламенения, двигатель 8 через всасывающий патрубок 10.

активно испаряется, смешивается с избыточ ным воздухом и сгорает.

Рис. 2. Принципиальная схема топливной системы двигателя с комбинированным смесеобразованием и самовоспламе нением Рис. 1. Схема устройства для осуществления Действительную индикаторную диаграмму комбинированного смесеобразования при индицировании позволяют получить раз Исследования проводились на эксперимен- личные пневмоиндикаторы. Кроме того, реги тальной установке на базе СМД 2Ч9,5/11. Экс- страция давления производится при помощи периментальная лабораторная установка имеет датчиков динамического давления (ДДД) раз в своем составе опытный двигатель 2Ч9,5/11 с личных конструкций, а регистрация сигнала, комбинированным смесеобразованием;

генера- вырабатываемого датчиком, лучевыми или тор постоянного тока типа П–62–М;

устройство электронными осциллографами при помощи для создания нагрузки двигателя с щитом соответствующего программного обеспечения.

управления;

системы, обслуживающие дизель, Пневмоиндикаторы имеют ряд недостатков:

и контрольно-измерительные приборы. Двига- большие массогабаритные показатели, слож тель и генератор базируются на общей раме и ность обеспечения индикаторного привода, за соединяются между собой посредством вту- трудненность их использования на СМД [4].

лочно-пальцевой муфты. Рама установлена на ДДД типа PS01 компании ООО «Глобал бетонном фундаменте. Тест» по своим техническим характеристикам В ходе экспериментальных исследований не уступают зарубежным. Датчики PS01 не переоборудованы системы двигателя: охлажде- требуют системы водяного охлаждения. Одна ния, газовыпуска, топливная и впускная. Наи- ко установка непосредственно в камере сгора большие изменения претерпела топливная сис- ния (КС) или на индикаторные краны высоко тема, принципиальная схема которой показана форсированных дизелей требует специальных на рис. 2. Принцип работы. Дизельное топливо конструктивных решений [5].

из расходной цистерны 1 самотеком через Для регистрации сигнала, вырабатываемого штихпробер 2 по трубопроводу низкого давле- ДДД, используются различного типа осцилло ния 3 подается к топливоподкачивающему на- графы. В исследовании применяется электрон сосу 7. Насос 7 подает топливо через ФТО 4 к ный двухканальный осциллограф PCSU ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ фирмы Velleman Instruments. Индицируемый ввертыш, в который монтируется охлаждаемый двигатель оборудован отметчиком верхней переходник с датчиком PS01. Охлаждение мертвой точки (ВМТ). Визуализация сигналов осуществляется водой на проток. Для СМД с с ДДД и отметчика ВМТ осуществляется по- КС в поршне разработан способ доступа к КС – средством программного обеспечения (про- через индикаторный канал в неохлаждаемом грамма PCLab2000). переходнике конструкции, разработанной в В исследовании предлагается система ин- ЛПМЭ, который монтируется в головку цилин дицирования СМД, которая работает следую- дров в перегородку между полостью охлажде щим образом. Сигнал, вырабатываемый ДДД, ния и выпускным каналом.

через усилитель заряда АР5000, переходную Авторами проведены комплексные экспери коробку AG01 регистрируется в канале СН1 ментальные исследования СМД 2Ч9,5/11 с вих осциллографа PCSU1000. Сигнал, вырабаты- ревой КС и КС в поршне, а также при организа ваемый отметчиком ВМТ, регистрируется в ка- ции рабочего процесса с комбинированным сме нале СН2 осциллографа. Оба сигнала синхрон- сеобразованием с теми же КС. При испытаниях но отображаются в окне программного продук- использовался описанный метод индицирова та PCLab2000. Программа PCLab2000 позволя- ния. Запись индикаторных диаграмм производи ет сохранять зарегистрированный с ДДД и лась на каждом режиме работы двигателя. Ис отметчика ВМТ сигнал в виде вольт-временной пытания проводились по нагрузочной и винто функции, которая после соответствующих пре- вой характеристикам. Полученные индикатор образований может быть представлена в виде ные диаграммы были обработаны с помощью зависимости р = f(п.к.в.). программы Microsoft Excel. Свернутые индика С целью предотвращения выхода из строя торные диаграммы приведены на рис. 3. Сравни ДДД предлагается следующее. Для СМД с вих- тельные характеристики результатов экспери ревой КС в головку цилиндров устанавливается ментальных исследований приведены в табл. 1.

Таблица Основные параметры работы двигателей Вихревая КС Камера в поршне Двигатель Двигатель Параметр, %, % с комбиниро- с комбиниро Дизель Дизель ванным смесе- ванным смесе образованием образованием Эффективная мощность, Ne, кВт 10,50 11,6 10,5 10,48 11,56 10, Индикаторная мощность, Ni, кВт 14,51 15,75 8,55 15,09 15,58 3, Среднее эффективное давление, ре, МПа 0,542 0,587 8,30 0,543 0,593 9, Среднее индикаторное давление, рi, МПа 0,749 0,797 6,41 0,782 0,799 2, Максимальное давление сгорания, рz, МПа 6,753 5,652 16,3 7,39 7,35 0, Давление в конце сжатия, рс, МПа 3,727 3,782 1,48 4,277 7,35 30, Удельный эффективный расход топлива, gе, кг/(кВтч) 0,240 0,233 2,92 0,222 0,219 1, Эффективный КПД, е 0,358 0,369 3,07 0,388 0,393 1, Индикаторный КПД, i 0,496 0,501 1,00 0,558 0,506 5, Коэффициент избытка воздуха, 1,47 1,45 1,36 1,89 1,66 12, Механический КПД, м 0,723 0,737 1,94 0,695 0,776 6, Данные приведены для номинальных режимов работы двигателей.

Из табл. 1 видно, что двигатель с комбини- рыш в удельной мощности также составляет в рованным смесеобразованием развивает в среднем 10 %. Соответствующее увеличение среднем на 10 % большую мощность по срав- значений отмечается также для ре, рi, е и i.

нению с прототипом, что обусловлено лучшей Кроме того, отмечается снижение, что явля организацией смесеобразования. Поскольку ра- ется положительной тенденцией применения бочие объемы двигателей не изменялись, выиг- комбинированного смесеобразования.

54 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ б а Рис. 3. Свернутые индикаторные диаграммы:

а – двигатель с вихревой КС, б – двигатель с КС в поршне После обработки свернутых индикаторных ным смесеобразованием. В табл. 2 приведены диаграмм получены значения индикаторной значения Ni, полученные при обработке экспери мощности Ni дизеля и двигателя с комбинирован- ментальных данных и индикаторных диаграмм.

Таблица Значения Ni (кВт), полученные при обработке экспериментальных данных и индикаторных диаграмм Тип Дизель Двигатель с комбинированным смесеобразованием двигателя Метод Метод Эксперимент, % Эксперимент, % индицирования индицирования Тип КС Вихревая КС 14,51 14,33 1,24 15,75 15,70 0, Камера в поршне 15,09 14,98 0,73 15,58 14,90 4, Как видно из табл. 2, расхождение резуль- ки. Результаты их обработки вместе с пред татов, полученных разработанным методом ин- ставленными выше показателями будут осве дицирования, и результатов, полученных при щены в следующих научных работах.

обработке экспериментальных данных, не пре БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК вышает 5 %.

Из рис. 3, а видно, что снижение рz получе- 1. Дорохов, А. Ф. Расчетный и экспериментальный анализ показателей рабочего процесса для различных спо но за счет снижения скорости нарастания дав собов организации рабочего процесса в ДВС / А. Ф. Доро ления от начала сгорания до достижения точки хов, С. А. Каргин, А. П. Исаев // Вестник АГТУ. – Астра z1. Кроме того, участок диаграммы z1–z2 пред- хань: Изд-во АГТУ, 2006. – № 2 (31). – С. 196–201.

ставляет собой изобарный процесс, что при- 2. Дорохов, А. Ф. Анализ показателей рабочего цикла, полученных расчетным и экспериментальным путем, при ближает рабочий цикл двигателя с комбиниро различных способах организации рабочего процесса в ванным смесеобразованием и вихревой КС к ДВС / А. Ф. Дорохов, С. А. Каргин, А. П. Исаев // Вестник циклу Тринклера-Сабатэ. Заметим, что индика- машиностроения, 2007. – № 2. – С. 11–17.

торная диаграмма дизеля с КС в поршне, как и 3. Исаев, А. П. Направления повышения технического уровня судовых энергетических установок / А. П. Исаев, дизеля с вихревой КС, имеет характерную для К. К. Колосов, Е. В. Климова // Вестник № 1 АГТУ. – Ас современных дизелей форму. На индикаторной трахань: Изд-во АГТУ, 2009. – С. 199–202. (Сер. Морская диаграмме двигателя с комбинированным сме- техника и технология).

сеобразованием и КС в поршне (рис. 3, б) точки 4. Каргин, С. А. Метод индицирования малоразмер ных дизелей / С. А. Каргин, А. П. Исаев // Материалы ме с1 и z1 совпадают, что говорит о том, что в дан ждународной научно-практической конференции «Про ном рабочем цикле полностью исключена за гресс транспортных средств и систем», 13–15 октября держка самовоспламенения. 2009 г., г. Волгоград. Ч. 1 / Волгоград. гос. техн. ун-т;

ред Другие экспериментальные данные, касаю- кол.: М. В. Ляшенко (отв. ред.) [и др.]. – Волгоград: Изд щиеся двигателей с комбинированным смесе- во ВолгГТУ, 2009. – С. 261–262.

5. Кирпичев, А. Датчики динамического давления:

образованием, такие как теплобалансовые ха продукция компании «ГлобалТест» / А. Кирпичев, А. Сим рактеристики и показатели токсичности отра- чук, Ю. Тищенко // Электроника: Наука, Технология, Биз ботавших газов, находятся на стадии обработ- нес. – 2008, № 1. – С. 88–91.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.44(045) А. Р. Бисенов АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ФОРСИРОВАННЫХ МАЛОРАЗМЕРНЫХ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова (е-mail: aigali-@mail.ru) Приведен анализ эксплуатационных показателей форсированных малоразмерных судовых дизелей рос сийского и зарубежного производства. Показаны преимущество использования метода форсирования мало размерных судовых дизели типа Ч9,5/11 – по частоте вращения коленчатого вала.

Ключевые слова: малоразмерные дизели, форсирования, эксплуатационные показатели.

The analysis of operational indicators forced small size ship diesel engines of the Russian and foreign manufac ture is resulted. Diesel engines of type «F9,5/11» – on frequency of rotation of a cranked shaft are shown advantage of use of a method of speeding up small size ship.

Keywords: small size diesel engines, speeding up, operational indicators.

Выбор основных эксплуатационных показа- того вала п и среднему эффективному давле телей для перспективного форсированного ма- нию ре необходимо, прежде всего, отметить, лоразмерного судового дизеля должен базиро- что основная их масса выпускается в настоящее ваться на предварительном изучении совре- время без наддува (рис. 1). Так из рассмотрен менных российских и зарубежных двигателей ных в данной работе 80 модификаций дизелей с этого типа. диаметром цилиндра до 100 мм производства Анализируя уровни форсирования малораз- примерно 30-и различных фирм наддув имеют мерных дизелей по частоте вращения коленча- только девять моделей или 11 %. Модификации Ре, МПа n, мин– V, л Рис. 1. Уровни форсирования малоразмерных дизелей по среднему эффективному давлению и частоты вращения коленчатого вала:

1 – 2Ч9,5/10;

2 – 4ЧСП9,5/11«Каспий-30М»;

Н – двигатели с наддувом 56 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ с наддувом появляются при объеме цилиндра каций, причем номинальные значения п в каж свыше 0,8 литра, все они выпускаются в шес- дом случае выбираются в зависимости от на тицилиндровом исполнении. Отсутствие над- значения дизеля. Значения п зарубежных мало дува на дизелях с меньшим общим рабочим размерных дизелей колеблются в пределах 1600–3000 мин–1, а на ряде дизелей с рабочим объ объемом объясняется, с одной стороны, труд емом в один литр, достигают свыше 3000 мин–1.

ностью реализации эффективного смесеобразо вания в камере сгорания, с другой стороны – от- Производящиеся в российской промышлен носительно невысокими значениями коэффи- ности малоразмерные судовые дизели в зави циента полезного действия агрегатов наддува. симости от назначений также имеют различные Указанные обстоятельства предопределяют уровни форсирования по частоте вращения ко целесообразность повышения мощности мало- ленчатого вала.

размерных судовых дизелей за счет форсирова- Сопоставление уровней форсирования по п ния по п и ре [1, 2]. и ре малоразмерных дизелей российского и за Номинальные значение среднего эффектив- рубежного производства показывают, что рос ного давления дизелей без наддува колеблются сийские двигатели находятся на современном в пределах от 0,45 до 0,73 МПа, причем значе- уровне. В то же время, если малоразмерные ди ния выше 0,70 МПа имеет, только относитель- зели российского производства, имеющие зна но небольшая группа двигателей. чения ре на режиме номинальной мощности Обеспечивая на своих малоразмерных дизе- 0,65–0,72 МПа, оказываются в группе наиболее лях наибольшую мощность при максимальном форсированных, то по достигнутым значениям скоростном режиме зарубежные фирмы, пред- п заметно уступают наиболее форсированным лагают целый ряд дефорсированных модифи- зарубежным модификациям.

Ne, квт/кг 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 V, л Рис. 2. Удельные мощности малоразмерных дизелей:

1 – 2Ч9,5/10;

2 – 4ЧСП9,5/11«Каспий-30М»;

3, 4 – нижние и верхние границы удельной мощности 2-х цилинд ровых дизелей;

5, 6 – нижние и верхние границы удельной мощности 4-х цилиндровых дизелей: – двухци линдровые малоразмерные дизели;

– четырехцилиндровые малоразмерные дизели;

Н – двигатели с наддувом ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Относительно невысокие уровни форсиро- Значение удельного расхода топлива, как на вания по частоте вращения коленчатого вала режиме номинальной мощности, так и на дру являются одной из основных причин повышен- гих эксплуатационных режимах, приводимые ной металлоемкости российских малоразмер- в информационных материалах, колеблются ных дизелей. в довольно широких пределах.

Сравнение их удельных масс с массами Расходы топлива на двух режимах показы наиболее форсированных зарубежных модифи- вают (рис. 3), что минимальные ge для дизелей каций показывает (рис. 2), что для достижения с разделенными камерами сгорания составляют современного уровня по затратам металла на 256–258 г/(кВт·ч) но, по мере повышения час единицу производимой энергии, необходимо тоты вращения топливная экономичность повышение мощности российских малоразмер- ухудшается, и на режимах номинальной мощ ных дизелей (при сохранении неизменной их ности ge достигают 280–290 г/(кВт·ч). При этом массы) на 30–35 %. Такой прирост мощности, расходы топлива дизелей с непосредственным может быть, достигнут при форсировании по впрыском минимальные, и по скоростной ха частоте вращения коленчатого вала до 3000 мин–1. рактеристике еще ниже.

Рис. 3. Топливная экономичность малоразмерных дизелей:

1 – 2Ч9,5/10;

2 – 4ЧСП9,5/11«Каспий-30М»1-2Ч;

3 – нижние границы расходов топлива дизелей с раз деленными камерами сгорания;

4 – нижние границы расходов топлива дизелей с непосредственным впрыском;

Н – двигатели с наддувом Малоразмерные дизели российского произ- непосредственным впрыском. Перевод на непо водства имеют вихревые камеры сгорания, и средственный впрыск является, таким образом, расходы топлива на режиме номинальной мощ- значительным резервом для повышения топ ности находятся на уровне 260–270 г/(кВт·ч). ливной экономичности малоразмерных судо По топливной экономичности они находятся в вых дизелей российского производства.

группе ведущих двигателей аналогичного типа, Как показывает выполненный анализ, ос т. е. дизелей с разделенными камерами сгора- новными направлениями дальнейшего совер ния, однако существенно отстают от дизелей с шенствования малоразмерных судовых дизелей 58 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ российского производства являются, повыше- 2. Дорохов, А. Ф. Принцип формирования эксплуата ционного качества при производстве судовых дизелей / ние мощности за счет форсирования по частоте А. Ф. Дорохов // Проблемы машиностроения и надежно вращения коленчатого вала и улучшение топ сти машин. – М., 1999. – № 6. – С. 54–58.

ливной экономичности на основе перехода с 3. Озимов, П. Л. Основные направления развития ди разделенных (вихревых) камер сгорания на не- зелестроения в России / П. Л. Озимов // Двигателестрое разделенные камеры сгорания, то есть на непо- ние, 2004. – № 1. – С. 3–5.

4. Султанова, Л. М. Исследование динамики меха средственный впрыск топлива [3, 4, 5].

низма газораспределения судовых высокооборотных ди БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК зелей и оптимизация конструкции его элементов: автореф.

дис.... канд. техн. наук. 05.08.05. – Астрахань: АГТУ, 1. Завлин, М. Л. Основные направления развития оте 2002.

чественных судовых и промышленных маломерных дизе 5. Информационные материалы фирм Caterpillar, Mit лей / М. Л. Завлин, Б. Н. Семенов // Двигателестроение. – subishi, Perkins, Volvo-Pentа, GMT, MAN, MTU и др.

Л., 1980. – С. 5–8.

УДК 621. А. А. Музаев, К. К. Колосо, П. А. Дорохов СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ И ВЫБОР ЭТАЛОНА Астраханский государственный технический университет (e-mail: kolosovkk@yandex.ru) Рассмотрены вопросы предварительной оценки технического уровня судовых дизелей на стадии их проек тирования и связанные с этим задачи сопоставимости параметров и показателей при выборе эталона. Рассмот рена задача ориентировочного определения стоимости дизелей по совокупности их основных показателей.

Ключевые слов: оценка качества, эталон, коэффициенты весомости, коэффициент качества, стоимость.

The Considered questions of the preliminary estimate technical level marine diesels on stage of their designing and connected with this problems collations parameter and factors at choice of the standard. The Considered prob lem of the approximate determination of the cost of the diesels on the basis of their leading indexes.

Keywords: estimation quality, stnadard, factor to value, factor quality, cost.

Сравнительная оценка качества машин по формационными источниками выступают про определенной совокупности их параметров от- спектно-каталожные материалы фирм-изготови носится к числу задач, с которыми машино- телей. Более того, фирмы выпускают рекламные строителям приходится часто сталкиваться (на- проспекты новых моделей еще на стадии проек пример: при аттестации качества;

обосновании тирования, до изготовления опытных образцов.

планов создания новой техники;

анализе кон- Отсюда следует, что при комплексной оцен курентоспособности и т. п.). Независимо от ко- ке качества конкретной машины прежде всего нечных целей, общий алгоритм решения задачи следует исходить из экспертной оценки значи один и тот же – для оцениваемой машины под- мости (коэффициента весомости) того или ино бирается один или несколько аналогов, после го показателя в зависимости от атмосферных и чего производится сопоставление числовых внешних условий, характерных показателей ре значений их показателей. Получаемые единич- жима эксплуатации, возможности выполнения ные оценки рассматриваются дифференциро- квалифицированного и своевременного техни ванно или сводятся к суммарному показателю и ческого обслуживания и затребованного потре служат основанием для принятия решения об бителем ресурса безотказной работы. Эксперт уровне качества и конкурентоспособности этой ный метод определения коэффициентов весомо машины. Наиболее объективная и достоверная сти показателей путем их ранжирования реко оценка могла бы быть получена путем прове- мендован в теории и практике квалиметрии [1].

дения сравнительных испытаний машин- При оценке технического уровня и качества аналогов по единой методике и в одинаковых судовых дизелей широко применяются ком условиях, а также на основании обобщенных плексные показатели, основанные на усредне данных об опыте их эксплуатации. Однако на нии относительных показателей учитываемых практике часто не имеется ни самих образцов свойств. Переход от абсолютных показателей Кi, машин, ни исчерпывающих, документально выраженных в различных единицах измерения, подтвержденных, данных о них, а основными ин- к безразмерным относительным qi обычно осу ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ществляется с привлечением базовых или эта- ме того, применение того или иного вида сред лонных показателей Ki.э, под которыми пони- ней величины потребует специального обосно мают показатели качества продукции, принятой вания [3]. В литературе предлагаются и другие за базу при сравнительных испытаниях. В об- способы выбора эталонных показателей. Так, щем виде можно записать они могут браться из действующих стандартов и нормативных документов, а в зарубежной qi = f (Ki, Kiэ), i = 1, 2, 3, …, n, практике чаще всего назначаются лицом, про где i – порядковый номер показателя свойства;

водящем оценку.

n – число свойств, характеризующих качество. Для многих случаев оценки качества машин В большинстве современных методик qi опре- наиболее предпочтителен принцип формирова деляется как отношение показателя Ki к показа- ния гипотетического эталона, в соответствии с телю Кi.э. Очевидно, что при этом единичные которым набор Кi.э включает в себя наилучшие оценки свойств и, следовательно, обобщенный значения по каждому из учитываемых парамет показатель качества будут существенно зави- ров. В числе преимуществ, обусловленных при сеть от принятых эталонных значений. В связи менением такого идеального эталона, можно с этим установление последних представляет отметить следующие:

ответственный этап в процессе комплексной – максимальное соответствие целям управ оценки качества машин. ления качеством поскольку эталонные значения В теоретических исследованиях и практиче- будут стимулировать разработчиков и изгото ских разработках существуют два принципи- вителей машины к повышению уровня качества ально разных подхода к определению эталон- продукции по всем показателям;

ных значений показателей. В первом случае за – возможность избежать произвола в выбо эталон принимаются показатели реальной, се- ре аналога для сравнительной оценки и тем са рийно выпускаемой машины, которые в опре- мым повысить ее объективность, так как суще деленной мере отражают современный мировой ствует базовый образец, символизирующий на уровень [2]. При этом принято считать, что данный момент времени наилучшее качество;

оцениваемая машина сопоставляется с лучшим – ясное толкование эталона, так как качест из существующих аналогов. Однако такой под- во оцениваемого двигателя рассматривается ход правомерен, когда эталонная машина луч- как степень приближения к идеальному качест ше других аналогов по всем учитываемым па- ву, соответствующему значению обобщенного раметрам. Как показывает опыт, на практике показателя К = 1,0;

такие случаи крайне редки, поскольку многие – наибольшая универсальность идеального показатели качества (масса, ресурс, экономич- эталона, так как он может быть в равной мере ность, экологические показатели и др.) связан- применен к любой из машин, аналогичных ны между собой, и принципиально невозможно оцениваемой, обеспечивая при этом сопоста сочетание в одном образце всех их наилучших вимость результатов;

значений. – наибольшая доступность данных о наи При другом подходе к выбору эталонных лучших показателях, достигнутых на зарубеж значений за базовый принимается условная ги- ных машинах общего назначения (прежде всего потетическая машина, обладающая такой сово- по рекламным соображениям).

купностью показателей, которую в действи- Следует отметить, что выбор исходных ана тельности не имеет ни один из существующих логов играет важную роль при всех способах на аналогов. Одна из возможностей создания ис- значения эталона. Накопленный в двигателе кусственного эталона заключается в том, что по строении опыт позволяет сформулировать ряд тре каждому единичному показателю качества бе- бований, соблюдение которых необходимо при рется среднее, для всей группы аналогов, зна- подборе отечественных и зарубежных аналогов:

чение. При этом, в зависимости от цели оценки, – одинаковая область применения аналога и сравнивать можно со средним мировым уров- оцениваемого двигателя;

нем, средним уровнем по стране, по отрасли и – близкие значения классификационных по т. п. Однако, как и при использовании любого казателей (различия по номинальной мощности и частоте вращения коленчатого вала не долж другого статистического метода, одно из важ ны превышать 30 %);

ных, но трудно реализуемых в практике оценки – параметрическая сопоставимость анало качества машины, требований – наличие доста гов и оцениваемого двигателя (необходимо при точно большой выборки машин-аналогов. Кро 60 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ведение сравнительных параметров к сопоста- вращения коленчатого вала, средняя скорость вимому виду – в первую очередь это касается поршня, удельные расходы топлива и масла, таких показателей, как мощность, удельный масса, габаритные размеры, ресурс) наиболее эффективный расход топлива, удельная масса, известных фирм США, Великобритании, Япо ресурс и др.);

нии, Швеции, Франции, Финляндии, Чехии и – полнота и достоверность информации об др., которые могут быть использованы в каче аналогах, включая сроки поставки и производ- стве аналогов по своим классификационным ство сервисного обслуживания. данным и времени постановки на производство.

Следовательно, наиболее приемлемым для В качестве оцениваемого был принят перспек оценки качества машин представляется приме- тивный судовой дизель 4ЧН9,5/11, разрабаты нение гипотетического эталона, сочетающего ваемый совместно ОАО «Завод «ДАГДИЗЕЛЬ»

в себе наилучшие значения по каждому из по- и ФГУП НЦ «НАМИ» (номинальная мощность, казателей. Такой эталон объективен, состояте- Ne ном = 75 кВт, номинальная частота вращения коленчатого вала, nном = 3000 мин-1).

лен, универсален и удобен в расчетах, а про блема подбора объективного аналога для со- Как принято в мировой практике и в согла поставления качественных показателей оцени- сии с требованиями квалиметрии оценка коэф ваемой машины методически не представляет фициентов весомости показателей качества бы каких-либо принципиальных затруднений. ла осуществлена экспертным методом. Экс Трудности связаны лишь с недостатком ин- пертная комиссия, состоящая из авторов и ве формации и необходимостью приведения име- дущих технических специалистов предприятия ющейся информации к сопоставимому виду. изготовителя, исходя из назначенных квалифи Авторами были отобраны основные показа- кационных данных, условий производства и тели судовых малоразмерных дизелей с диа- эксплуатации, а также конъюнктуры рынка, метром цилиндра 100 мм (агрегатная мощ- оценила значимость показателей качества СМД ность, среднее эффективное давление, частота (табл. 1).

Таблица Экспериментальная оценка значимости показателей качества СМД Коэффициенты весомости экспонатов, mi Показатели качества ДВС №1 №2 № Удельная мощность, кВт/кг 0,15 0,14 0, Литровая мощность, кВт/л 0,09 0,05 0, Удельная габаритная мощность, кВт/м 0,057 0,05 0, Удельный расход топлива, кг/кВт·ч 0,22 0,22 0, Удельный расход масла, кг/кВт·ч 0,073 0,1 0, Наработка на отказ, ч 0,07 0,08 0, Ресурс непрерывной работы, ч 0,04 0,05 0, Ресурс до первой переборки, ч 0,07 0,07 0, Ресурс до капитального ремонта, ч 0,06 0,05 0, Удельная себестоимость, руб./кВт·ч 0,06 0,06 0, Удельная трудоемкость, н-ч/кВт·ч 0,03 0,06 0, Эргономические и эстетические показатели, балл 0,08 0,07 0, mi Сумма коэффициентов 1,0 1,0 1, В связи с отсутствием данных для аналогов кВт/кг (m1 = 0,145);

литровая мощность – Nл, по всем показателям, для дальнейшего анализа кВт/л (m2 = 0,09);

удельная габаритная мощ ность – Nг, кВт/м3 (m3 = 0,055);

удельный рас использованы следующие основные показатели и усредненные значения коэффициентов их ве- ход топлива – gе, кг/(кВт·ч) (m4 = 0,22);

удель сомости: удельная массовая мощность – Nм, ный расход масла – gм, кг/(кВт·ч) (m5 = 0,1);

ре ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ для аналогов (наработка на отказ, трудоемкость сурс до первой переборки – Т1, час (m6 = 0,07);

и др.).

ресурс до капитального ремонта – Т2, час (m7 = Обобщенный коэффициент качества оцени = 0,06);

удельная себестоимость – С, руб./кВт·ч ваемого двигателя.

(m8 = 0,057).

Значение стоимости двигателя авторами К = Nм m1/Nмэ + Nл m2/Nлэ + Nг m3/Nгэ + предлагается определять по формуле:

+ gеэ m4/gе + gмэ m5/gм + Т1 m6/T1э + N 0,073 T 0,086 M 0, C = 0,023 e2,446 1,138 0,466, (1) +Т2 m7/T2э +С m8/Сэ= 0,994, (3) gm S ge где N – значения удельной массовой, литровой где Nе – эффективная мощность двигателя, кВт;

и габаритной мощности;

g – значения удельных Т – ресурс до капитального ремонта, ч;

М – мас расходов топлива и масла;

Т – значения ресур са двигателя, кг;

gе, удельный эффективный сов;

С – значение стоимости.

расход топлива, кг/(кВт·ч);

gм – удельный эф Отношение коэффициентов качества фективный расход масла, кг/(кВт·ч);

S – серий ность выпуска дизеля (серийность для судовых а = (0,203 + К)/(0,203 + КЭ) = 1,198 1, дизелей 10, для береговых 25). При этом сред показывает, что оцениваемый двигатель по сво няя квадратичная погрешность модели не пре ему техническому уровню превосходит иде вышает 7 %. Данная модель позволяет обосно альный гипотетический двигатель на 20 %.

вать расчетным путем стоимость двигателя по Таким образом, приведенный метод сравни заданным показателям или определить величи тельной оценки качества создаваемого судово ну одного из показателей по заданной стоимо го дизеля и принцип выбора эталона показал сти и принятым значениям остальных показа реальные конкурентные преимущества оцени телей. Для оцениваемого двигателя стоимость, ваемой машины еще на стадии проектирования.

определенная по формуле (1), равна 190620 при Действительный же качественный уровень бу стоимости «идеального» двигателя 126000 руб.

дет определяться степенью соответствия реаль На основе показателей выбранных двигате ных показателей новой машины заданным и лей были рассчитаны удельные показатели сроком постановки ее на производство.

оцениваемого дизеля, дизелей-аналогов и иде ального дизеля.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Обобщенный коэффициент качества иде ального гипотетического двигателя будет равен 1. Бордуков, В. Т. Проблемы сопоставимости пара метров при сравнительной оценке отечественных и зару сумме коэффициентов весомости восьми учи бежных дизелей / В. Т. Бордуков [и др.] // Двигателестро тываемых показателей (n = 8), т. е. ение, 1988. – № 7. – С. 37–39.

K Э = mi = 0,797. (2) 2. Единая методика оценки технического уровня про дукции машиностроения. – М.: ГКНТ СССР, 1987. – 86 с.

Недостающее до единицы значение суммы, 3. Федышин, В. И. О выборе эталона при оценке каче равное 0,203, относится к показателям, для ко- ства ДВС / В. И. Федышин // Двигателестроение, 1980. – торых практически невозможно найти данные № 7. – С. 48–50.

УДК 621.43.068:621. Е. В. Климова ВЛИЯНИЕ ТИПА КОНСТРУКЦИИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ НА УРОВЕНЬ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ Астраханский государственный технический университет (e-mail: katuwaastu@yandex.ru) Приведен анализ влияния типа конструкции камеры сгорания на количественный состав вредных со ставляющих в отработавших газах судовых дизелей.

Ключевые слова: отработавшие газы, камера сгорания, судовой дизель.

The article analyzes the influence of form combustion chamber on quantities ingredients in exhaust gases of ship diesel.

Keywords: exhaust gases, combustion chamber, ship diesel.

62 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Последние три десятилетия ХХ в. и первое мени. Указанная неоднородность зависит от десятилетие XXI в. характеризуются бурным гидро- и газодинамических характеристик по развитием морского судоходства. Однако одно- дачи топлива, воздушного заряда и топливо временно с усовершенствованием конструкций воздушной смеси, процессов тепловыделения и с целью повышения мощностных показателей теплоотдачи, а также массообмена в упомяну судовых дизелей увеличивается количество том объеме. Следовательно, любые изменения вредных выбросов с отработавшими газами характеристик топливоподачи и газообмена, (ОГ), оказывающих негативное воздействие на геометрических размеров, а также формы, ма состояние окружающей среды. Вместе с тем териала и состояния поверхности деталей сис соблюдение жестких нормативов является не- темы газообмена, топливоподачи и камеры сго обходимым условием при эксплуатации судна. рания (КС) приведут к изменению процессов С целью повышения конкурентоспособности образования и разложения веществ в ходе ра необходимо соблюдать все предписания рос- бочего процесса и соответственно к изменению сийских и мировых экологических стандартов. состава ОГ. Геометрия КС определяет характе Судовой дизель, вырабатывая механиче- ристики движения воздушного заряда в цилин скую энергию за счет сгорания топливовоз- дре, объем первоначального развития топлив душной смеси, в процессе работы осуществляет ных струй и тип смесеобразования.

теплообмен с окружающей средой. В результа- На базе Астраханского государственного те происходит выброс ОГ, состоящих из части технического университета были проведены воздуха и продуктов окисления топлива. Воз- экспериментальные исследования судовых дух, поступающий в цилиндр дизеля, соверша- ДВС (6Ч18/22, 2Ч9,5/11, 2ЧН9,5/11, 8Ч13/14, ет определенный термодинамический цикл, 6ЧНР32/48, 6ЧН15/18) с различными конструк претерпевая при этом химические изменения циями КС, способами смесеобразования на раз и превращаясь в результате в сложную газовую личных режимах работы (приведены в табли смесь с множеством компонентов. Четыре ком- це). Так, для объемно-пленочного смесеобразо понента – N2, О2, СО2 и Н2О составляют свыше вания, присущего полуразделенным КС, харак 99–99,9 % объема газа, остальные 0,1–1,0 % терна минимальная концентрация в выбросах объема – это примеси, которые не представля- продуктов неполного сгорания и высокая кон ют интереса с технической точки зрения, но яв- центрация окислов азота. Результаты экспери ляются вредными для окружающей среды, жи- ментальных исследований судового среднеобо вой природы и человека. ротного дизеля 6Ч18/22 с полуразделенной КС, В апреле 2006 г. рабочая группа IMO при- объемно-пленочным смесеобразованием и не шла к выводу о том, что с 2010 г. нормы вы- посредственным впрыском топлива подтвер бросов NOX (IMO Tier II) могут быть снижены ждают данное положение. На номинальном ре по отношению к нормам IMO Tier I примерно жиме концентрация окислов углерода превы на 30 %. Приложение VI к Международной шает предельно допустимые значения (СО = конвенции МАРПОЛ 73/78 было ратифициро- = 4,65 г/(кВт·ч) при ПДК СО = 3,0 г/(кВт·ч)) [3].

вано Россией в мае 2004 г. [1]. Проходившая в Измеренное значение СО в данном случае Лондоне в октябре 2008 г. 58-я сессия Комитета можно считать сравнительно низким, особенно по защите морской среды (МЕРС) Междуна- учитывая ранний год выпуска двигателя. Объ родной морской организации в числе прочих яснить высокую степень полноты сгорания то документов приняла новую редакцию Правил плива можно следующим образом. Часть топ предотвращения загрязнения атмосферы с су- лива преднамеренно направляют на стенки КС дов (Приложение VI к МАРПОЛ 73/78). Со- с тем, чтобы вводить его в зону реакции посте гласно новым формулировкам, работа двигате- пенно, по мере испарения. Значительная доля лей, установленных на судах, построенных в топлива (до 50 %) попадает в виде пленки на определенные периоды времени, запрещена, горячие стенки КС, а остальная часть топлива если они не соответствуют предельно допусти- (объемная) распыливается в воздушном заряде.

мым нормам выбросов NOх [2]. Такой способ смесеобразования обеспечивает Образование вредных веществ (ВВ) в про- условия для максимального сгорания топлива.

цессе горения топлива в цилиндре двигателя Однако избыток О2 способствует увеличению обусловливается неоднородностью темпера- концентрации окислов азота (NOx = 20,58 г/(кВт·ч) турного и концентрационного полей в реакци- при предельно допустимом значении NOx = онном объеме как в пространстве, так и во вре- = 11,97 г/(кВт·ч) [3]).

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Вихревая КС благодаря улучшенному рас- отличается в целом, низкими показателями пыливанию топлива за счет своей конструкции токсичности.

Экспериментальные данные некоторых внешних показателей работы дизелей на номинальном режиме Марка дизеля Тгаз, С Тос, С NOx, г/(кВт·ч) NO, г/(кВт·ч) CO2, % СО, г/(кВт·ч O2, % 6Ч18/22 386,05 28,8 20,58 19,0 5,02 4,65 14,01 2, 2Ч9,5/11 301,67 23,1 10,87 7,24 10,35 6,85 6,83 1, 2ЧН9,5/11 401,35 23,9 21,52 13,49 9,79 12,09 7,59 1, 6ЧН15/18 443,31 26,2 10,48 6,57 8,08 9,82 9,93 1, 8Ч13/14 559,67 39,6 11,55 9,06 9,43 8,91 1,63 8, 6ЧНР32/48 431,42 34,3 23,6 14,79 6,49 12,33 12,08 2, По результатам испытаний судового двух- слов азота, является температура. С ростом цилиндрового высокооборотного дизеля 2Ч9,5/11 температуры сгорания увеличивается выброс с вихревой КС выявлено соответствие концент- окислов азота в ОГ. На судовом дизеле рации NOx = 10,87 г/(кВт·ч) ПДК NOx = 10,42 г/ 6ЧН15/18 были проведены испытания с пол (кВт·ч) [3], в то же время обнаружено превы- ным и частичным охлаждением надувочного шение концентрации СО более чем в два раза воздуха. Анализ результатов эксперимента по по сравнению с нормативным значением (СО = казал, что при полном охлаждении надувочного = 6,85 г/(кВт·ч)). Завышенная концентрация воздуха концентрация окислов азота ниже вви продуктов неполного сгорания и, в частности, ду пониженной температуры сгорания, однако окиси углерода объясняется заниженной тем- неполнота сгорания при этом увеличивается.

пературой горения топливно-воздушной смеси С ростом температуры сгорания при частичном в сравнении с неразделенными КС. Экспери- охлаждении выброс окислов азота увеличива мент по оценке уровня токсичности у данного ется, но в то же время снижается концентрация дизеля с применением наддува показал иные окислов углерода и количество продуктов не результаты: концентрация СО завышена в че- полного сгорания. Следовательно, тенденции тыре раза (СО = 12,09 г/(кВт·ч)) по сравнению образования токсичных компонентов высоко с нормативным значением, а концентрация NOx оборотного судового дизеля с разделенной КС завышена в два раза (NOx = 21,52 г/(кВт·ч)). 6ЧН15/18 отражают теоретические предполо В данном случае при увеличении нагрузки ком- жения о воздействии основных внешних пока прессор не успевает обеспечить воздухом уве- зателей работы двигателя на концентрацию ос личивающуюся подачу топлива в цилиндр. При новных вредных компонентов ОГ.

снижении коэффициента избытка воздуха, В результате совместного действия темпе прежде всего, возрастает количество продуктов ратурного и концентрационного факторов вы неполного сгорания, и токсичность ОГ увели- ход окислов азота в цилиндрах дизелей с КС чивается. Численные значения концентрации неразделенного типа имеет наиболее высокий СО и NOx судового высокооборотного вихрека- уровень. Концентрация в выбросах окислов уг мерного дизеля с наддувом 2ЧН9,5/11 под- лерода умеренная, несмотря на то, что она вы тверждают данную закономерность. ше, чем у дизелей с разделенными КС. Причи Ввиду возможности качественного переме- ной этого является вялое протекание процесса шивания топливовоздушной смеси и при ми- смесеобразования, осуществляемого почти ис нимальном количестве свободного кислорода ключительно лишь за счет кинетической энер концентрация окислов азота в большинстве гии факелов топлива. Завышенные концентра случаев находится в пределах допустимых зна- ции продуктов неполного сгорания и окислов чений для дизельных двигателей с разделенной углерода, в частности, прослеживаются у дизе КС. Подтверждением данной теории служат лей с неразделенными КС, объемным смесеоб результаты экспериментальных исследований разованием и непосредственным впрыском то высокооборотного судового дизеля с и не- плива: у высокооборотного дизеля 8Ч13/14 с посредственным впрыском топлива 6ЧН15/18 открытой КС (СО = 8,91 г/(кВт·ч)) и малообо (NOx = 10,48 г/(кВт·ч)). Известно, что основ- ротного дизеля с непосредственным впрыском ным фактором, влияющим на образование оки- 6ЧНР32/48 (СО = 12,33 г/(кВт·ч)) в три и четы 64 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ре раза соответственно. Концентрация окислов Таким образом, на примере показателей азота в выбросах двигателя 6ЧНР32/48 также токсичности судовых дизелей различной обо значительно превышает допустимые значения: ротности, с разными формами КС четко про NOx = 23,6 г/(кВт·ч) при ПДК NOx = 14,11 г/ слеживается влияние конструкции КС и осо (кВт·ч). Данный факт иллюстрирует развитие бенностей смесеобразования на значения кон высоких температур в КС ввиду отсутствия центраций СО и NOx.

гидравлических потерь и простоты геометриче БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ской формы, что характерно для неразделенных КС и объемного способа смесеобразования.

1. Technical Code on Control of Emission of Nitrogen Однако концентрация NOx дизеля 8Ч13/14 Oxides from Marine Diesel Engines. Annex VI to MARPOL близка к ПДК (NOx = 11,58 г/(кВт·ч) при ПДК 73/78, IMO. – London, 2007.

NOx = 10,42 г/(кВт·ч)). Объяснить это можно 2. Мельник, Г. В. Вопросы экологии на конгрессе CIMAC 2007 / Г. В. Мельник // Двигателестроение, 2008. – хорошей регулировкой топливной аппаратуры № 1. – С. 49–53.

и более поздним, чем у двигателя 6ЧНР32/48 3. ГОСТ Р 52408–2005 Двигатели внутреннего сгора годом выпуска, хотя тенденция к увеличению ния поршневые. Выбросы вредных веществ с отработав концентрации окислов азота в дизеле с нераз- шими газами. – Ч. 2. Измерения в условиях эксплуатации.

Введ. 01.01.2007. М.: СТАНДАРТИНФОРМ. 2006. – 30 с.

деленной КС четко прослеживается.

УДК 621.43. В. З. Гибадуллин ВЛИЯНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ МИКРОДОБАВОК ВОДОРОДА НА ПРОЦЕСС ВОСПЛАМЕНЕНИЯ В ДВС С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т. С. Мальцева (e-mail: ice61vg@mail.ru) Описаны результаты экспериментальных исследований двигателя с локальной подачей микродобавок водорода в область межэлектродного зазора свечи зажигания. Показано, что такая организация рабочего процесса сопровождается существенным снижением количества циклов с пропусками воспламенения и при водит к более эффективному преобразованию энергии.

Ключевые слова: обеднение смеси, сгорание, пропуски воспламенения, микродобавки водорода.

Findings of experimental study on a combustion engine with hydrogen microadditives injected locally to the spark plug gap are described. The procedure was shown to decrease the number of cycles with misfire and provide more effective energy transformation.

Keywords: leaning, combustion, misfiring, hydrogen microadditives.

Повышение топливной экономичности и которого составляет значительную часть (в от экологической безопасности ДВС с искровым дельных случаях – до половины) общей про зажиганием при работе на частичных нагрузках должительности процесса сгорания, обусловле может быть достигнуто использованием обед- на межцикловая нестабильность сгорания в це ненных топливовоздушных смесей. Однако не- лом. Так, в работе [1] на базе обширных экспе пременным условием такого изменения рабоче- риментальных исследований показано, что го процесса должно быть обеспечение стабиль- процесс преобразования энергии (его начало и ности сгорания и отсутствия пропусков вос- продолжительность) почти не зависит от состава пламенения. смеси, начиная с момента, когда преобразование Большинство исследователей считают, что энергии составляет 0,03 %, что соответствует межцикловые различия в протекании процесса удалению пламени от канала искрового пробоя сгорания зарождаются в начальной его фазе. на расстояние 3 мм. Поэтому любые меры, на В этот период формирующийся очаг пламени правленные на сокращение продолжительности имеет малые размеры, и любые локальные процесса воспламенения, должны способство флуктуации параметров среды могут способст- вать как повышению его стабильности, так и вовать замедлению его развития и даже гаше- улучшению показателей работы ДВС в целом.

нию. Именно неидентичностью процесса раз- Из известных способов воздействия на на вития начального очага горения, длительность чальную фазу сгорания наибольший интерес ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ представляет добавка водорода в бензовоздуш- Наибольший эффект от применения микро ную смесь. Рабочий процесс с локальной пода- добавок водорода был получен в области ма чей микродобавок водорода в область электро- лых нагрузок, когда в силу отрицательного дов свечи зажигания [2] был реализован на влияния комплекса факторов на условия вос одноцилиндровом двигателе ВАЗ (S/D = 71/76, пламенения топливовоздушной смеси работа = 8,15). При работе ДВС на частичных на- двигателя характеризуется повышенной долей грузках подача водорода в количестве не более циклов с пропусками воспламенения. Для более 1,5 % от массы бензина позволила существенно детального изучения причин столь ощутимого обеднить топливовоздушную смесь, вплоть до влияния добавок водорода на показатели рабо = 1,4 на холостом ходу. При этом топливная ты ДВС при дросселировании были проведены экономичность в тепловом эквиваленте повы- дополнительные эксперименты при работе дви силась на величину до 33 % при расходе водо- гателя с нагрузкой, близкой к холостому ходу рода, не превышающем 0,0065 кг/ч на один ци- (pe = 0,065 МПа). Рассматривались пять харак линдр [3]. терных режимов, приведенных в таблице.

Некоторые показатели работы ДВС при глубоком дросселировании (pe = 0,065 МПа) GВ NПР pz ср № ре Условия жима кг/ч – % МПа 1 Бензин (предел эффективного обеднения) 8,34 0,99 38 0, 2 Бензин + водород (дроссельная заслонка прикрыта) 7,37 0,98 13 1, 3 Бензин + водород (смесь обеднена) 8,34 1,23 15 1, 4 Бензин + водород (предел эффективного обеднения) 8,73 1,33 5 1, 5 Бензин (смесь обогащена) 8,73 1,03 44 0, Перечисленные режимы отмечены соответ- держания работы двигателя при отключении ствующими точками на рис. 1. При переходе от подачи водорода (режим 5) смесь необходимо работы на бензине (режим 1) к работе с пода- было обогащать.

чей микродобавок водорода в область электро- Расход водорода на всех режимах составлял дов свечи зажигания резко увеличивались эф- 0,004 кг/ч (около 1 % от расхода бензина), а по фективный крутящий момент и частота враще- тому вклад водорода в общее тепловыделение, ния коленчатого вала, и для сохранения их не- даже с учетом его более высокой, чем у бензи изменными приходилось либо несколько на, теплоты сгорания, не может рассматривать прикрывать дроссельную заслонку (режим 2), ся как решающий. Следовательно, воздействие либо обеднять смесь (режим 3). Работа на пре- водорода на процесс сгорания не ограничивает деле эффективного обеднения с добавками во- ся простым увеличением количества вводимой дорода (режим 4) осуществлялась на более бед- в цикл теплоты.

ной бензовоздушной смеси, поэтому для под- Наличие повышенной концентрации водо рода вблизи электродов свечи зажигания спо собствует интенсивному развитию горения в начальной фазе. Это иллюстрируется получен ными при обработке индикаторных диаграмм графиками на рис. 2, где показана скорость те пловыделения при работе на пределе эффек тивного обеднения на бензине (режим 1) и с локальной добавкой водорода (режим 4). Вид но, что на режиме 4 за счет воздействия водо рода скорость тепловыделения при сгорании первых порций топливовоздушной смеси более чем в 5 раз превышает скорость тепловыделе ния на режиме 1.


Некоторые результаты статистической об Рис. 1. Регулировочная характеристика по составу смеси (pe = 0,065 МПа, n = 2000 мин-1) работки экспериментальных данных для иссле 66 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 2. Скорость активного тепловыделения (pe = 0,065 МПа, n = 2000 мин-1, предел эффективного обеднения) довавшихся режимов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, при переходе от режи ма 1 к режиму 2, несмотря на прикрытие дрос сельной заслонки (степень открытия которой при постоянном скоростном режиме можно ха рактеризовать часовым расходом воздуха GВ) и неизбежное ухудшение при этом условий вос пламенения смеси, число NПР циклов с пропус ками воспламенения сокращается почти втрое.

Очевидно, что этому способствует промоти рующее воздействие на начальный очаг горе- Рис. 3. Гистограммы распределения величины максималь ния локально поданного водорода. Даже при ного давления цикла при глубоком дросселировании использовании обедненной бензовоздушной бавки водорода оказывают влияние на процесс смеси на режиме 3 ( = 1,23) NПР в 2,5 раза воспламенения не только через непосредствен меньше, чем при работе на бензине на пределе ное повышение калорийности и реакционной эффективного обеднения. Более того, если ра способности топливовоздушной смеси в на бота бензинового двигателя с традиционной чальном очаге горения. Важную роль играют организацией рабочего процесса при глубоком также благоприятное изменение теплофизиче дросселировании на бедной смеси в принципе ских (давление, температура), химических (ко невозможна, то подача микродобавок водорода эффициент остаточных газов) и газодинамиче за счет более чем семикратного уменьшения ских (турбулентность) характеристик смеси, NПР позволила обеспечить работу ДВС с эффек- а также возрастание пробивных напряжений тивным обеднением смеси до = 1,33 (режим 4). системы зажигания, что является следствием Логично предположить, что основной причи- роста коэффициента наполнения по мере от ной улучшения показателей работы ДВС при крытия дроссельной заслонки. Такая особен использовании локальных микродобавок водо- ность разработанного рабочего процесса позво рода является существенное сокращение коли- ляет применять элементы качественного регу чества циклов с пропусками воспламенения. лирования мощности и на некоторых режимах Повышенная эффективность преобразова- управлять нагрузкой, изменяя состав смеси, ния энергии на режимах с добавкой водорода а не положение дроссельной заслонки.

(режимы 2, 3 и 4) подтверждается и гистограм- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК мой, приведенной на рис. 3. Видно, что на ука- 1. Muller, H. Die Entflammungsdauer und ihre занных режимах максимальное давление цикла Auswirkung auf den Verlauf der Energieumsetzung beim Ot достигает более высоких значений, а количество tomotor / H.Muller, H.Bertlung, O.Haahtela // MTZ. – 1978. – № 7–8. – P. 333–338.

циклов с высоким pz существенно возрастает.

2. Пат. 2123121 Российская Федерация, МПК6 F 02 В Отметим, что степень открытия дроссель- 5/02, F 02 B 43/12. Способ работы двигателя внутреннего ной заслонки при работе ДВС на пределе эф- сгорания / Г. Н. Злотин, В. З. Гибадуллин;

заявитель и патен фективного обеднения с подачей микродобавок тообладатель Волгоград. гос. техн. ун-т. – № 96114569/06;

заявл. 18.07.96;

опубл. 10.12.98, бюл. №34. – 4 с. : ил.

водорода (режим 4) больше, чем на пределе обед- 3. Злотин, Г. Н. Если водород добавлять в конце такта нения для бензовоздушной смеси (режим 1) сжатия / Г. Н. Злотин, В. З. Гибадуллин // Автомобильная (GВ4 GВ1). Это свидетельствует о том, что до- промышленность. – 1995. – № 11. – С. 21–23.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.432. Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СГОРАНИЯ HCCI С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: tig@vstu.ru) Изучена возможность управления началом активного тепловыделения в двигателях HCCI путем измене ния степени сжатия. Определен характер влияния степени сжатия на эффективный КПД цикла при различ ных значениях коэффициента избытка воздуха. Показана зависимость оптимальной степени сжатия по эф фективному КПД от коэффициента избытка воздуха.

Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, степень сжатия, КПД.

Possibility of control of the beginning of an active heat release by variation of compression ratio in HCCI engines is studied. Character of influence of compression ratio on net efficiency of cycle at various values of fuel/air ratio is defined. Dependence of optimum compression ratio, defined on net efficiency, on fuel/air ratio is shown.

Keywords: internal combustion engines, compression ratio, efficiency.

В настоящее время продолжаются доста- впуске. Индикаторный КПД вычисляли на ос точно активные исследования рабочего процес- нове расчета индикаторной диаграммы цикла.

са с самовоспламенением гомогенного заряда Для определения эффективного КПД использо в результате сжатия (процесс HCCI). Использо- вали данные Гарипова и Саккулина из Уфим вание этого принципа организации рабочего ского авиационно-технического университета о процесса в автомобильных ДВС на частичных влиянии степени сжатия на величину механи нагрузках обещает сокращение расхода топли- ческих потерь [2]. Учитывая относительно не ва и существенное улучшение экологических большой диапазон изменения степени сжатия, показателей. Однако производства двигателей с была принята линейная зависимость механиче процессом HCCI пока нет, так как не удается ского КПД от степени сжатия.

удовлетворительно решить ряд проблем, в пер- На рис. 1 приведены в качестве примера вую очередь проблему управления началом рассчитанные с помощью модели индикатор сгорания. ные диаграммы для различных степеней сжатия Задачу управления началом активного теп- в двигателе с S/D = 140/120, работающем на ме тановоздушной смеси с = 2,5. Диаграмма под ловыделения в двигателях HCCI пытаются ре шить, используя в основном регулирование номером 1 получена для степени сжатия = 18.

температуры на впуске и рециркуляцию отра- Остальные диаграммы соответствуют последова ботавших газов. В то же время почти нет работ, тельно значениям степени сжатия 19, 20, 21 и 22.

в которых рассматривается возможность реше- Качественное сопоставление представлен ния такой задачи путем изменения степени ных на рис. 1 индикаторных диаграмм по ха сжатия. рактеру положения линии резкого нарастания Теоретическое исследование влияния сте- давления p позволяет предполагать, что опти пени сжатия на протекание индикаторного мальная степень сжатия опт для рассматривае процесса и эффективность цикла в двигателе мых условий должна быть примерно 19…20 еди HCCI проведено с помощью математической ниц. Расчет индикаторного КПД этих циклов не модели, основанной на расчете кинетики реак- позволил определить опт, так как при = 2, ций горения. Принятая в модели кинетическая в рассматриваемом интервале значений вели схема горения метана включает 256 реакций чина этого КПД непрерывно увеличивается – с участием 30 компонентов. Подробное описа- рост термического КПД цикла опережает умень ние модели было дано нами ранее [1]. шение относительного индикаторного КПД.

Исследование заключалось в определении Оптимальное значение степени сжатия удается зависимости эффективного КПД (e) от степени определить по изменению эффективного КПД сжатия при различных значениях коэффициен- цикла.

та избытка воздуха. Указанная зависимость бы- Зависимости e от при различных значе ла определена для частоты вращения вала дви- ниях коэффициента избытка воздуха приве гателя n = 1400 мин-1 при неизменной темпера- дены на рис. 2. Как видно, при = 2,5 опти туре подогрева топливовоздушной смеси на мальная степень сжатия близка к 20 единицам.

68 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ p, бар образности регулирования степени сжатия в двигателях HCCI следует делать, учитывая не только величину КПД, но и другие параметры цикла. В частности, представляет интерес влияние степени сжатия на максимальное дав ление pz цикла. В ходе исследований было ус тановлено, что увеличение по мере обеднения смеси приводит к некоторому росту pz. При этом, если ограничить pz, например, значением 85 бар, то снижение эффективного КПД при, град. ПКВ -180 -120 -60 0 60 = 2,5 составит всего 0,05 %. На рис. 4 точка Рис. 1. Расчетные индикаторные диаграммы «а» соответствует максимальному эффектив HCCI-двигателя ному КПД цикла при = 2,5;

точка «б» – эф e, % фективному КПД цикла при ограничении мак = симального давления цикла до 85 бар.

=2, =2, e, % p, бар e а б =2 48,0 47,5 pz 44 47,0 15 16 17 18 19 20 21 Рис. 2. Регулировочные характеристики эффективного КПД 19 20 21 Рис. 4. Сопоставление расчетных зависимостей эффективно го КПД и максимального давления цикла от степени сжатия e опт В результате проведенного исследования установлено, что изменение степени сжатия влияет на эффективные показатели работы HCCI-двигателя. Это влияние ослабевает по мере обеднения топливовоздушной смеси.

В пределах, характерных для рабочего про цесса HCCI, это влияние незначительно, поэто му использование изменения степени сжатия для управления этим процессом целесообразно 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2, лишь в сочетании с другими способами.

Рис. 3. Зависимость оптимальной степени сжатия от состава топливовоздушной смеси БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Федянов, Е. А. Математическое моделирование ин На рис. 3 показана полученная в результате дикаторного процесса в двигателе с самовоспламенением исследования зависимость степени сжатия, при от сжатия гомогенной метановоздушной смеси / Е. А. Фе которой достигается максимум эффективного дянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Вестник ВолгГТУ.


КПД цикла, от величины коэффициента избыт- Сер. Наземные транспортные системы. - 2007. – № 8(34). – ка воздуха. С. 73–76.

2. Гарипов, М. Д. Влияние степени сжатия и способа На рис. 2 обращает на себя внимание то, что регулирования нагрузки на эффективные показатели при 2 экстремумы на кривых e = f() про- поршневых ДВС / М. Д. Гарипов, Р. Ю. Саккулин // Пол являют себя слабо, и поэтому вывод о целесо- зуновский вестник. – 2006. – № 4. – С. 54–57.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. С. А. Каргин, А. П. Исаев, Искендерли Турал Искендер оглы РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДИЗЕЛЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ Астраханский государственный технический университет (e-mail: isaevalexxx@yandex.ru) В статье представлен анализ современных методик расчета рабочего процесса судового ДВС. Разрабо тан и апробирован способ индикации внутрицилиндровых процессов судовых малоразмерных дизелей.

Ключевые слова: ДВС, рабочий процесс, методика расчета In the article is presented the analyze of modern methods of calculation of working process marine ICE. The technique of indication of intracylinder processes of marine small size diesel engines is developed and tested.

Keywords: internal combustion engine, work process, method of analytical calculation.

В конце ХIХ – начале ХХ века расчет рабо- Индицирование позволяет получить действи чего процесса (РП) производился весьма при- тельную индикаторную диаграмму с помощью митивно: сначала расчет идеального процесса различных индикаторов, либо датчиков давле по термодинамическим циклам Отто или Дизе- ния различных конструкций. Специализиро ля, далее – пересчет на действительные условия ванные системы контроля судовых ДВС (Ритм с помощью двух общих поправочных коэффи- дизель, АЛМАЗ и аналоги зарубежного произ циентов для перехода от теоретического сред- водства) выдают не только расчетные данные, него индикаторного давления к действительно- характеризующие режим работы двигателя, но му и от теоретического КПД к действительно- и рекомендации по устранению обнаруженных му. Подобный расчет был чисто формальным и неисправностей.

не мог обеспечить надежных результатов [1]. Таким образом, подтверждение работоспо В 1907 г. профессор МВТУ В. И. Гриневецкий собности расчетной методики РП обеспечива опубликовал метод теплового расчета РП, где ется экспериментальным анализом, т. е. модель вместо двух коэффициентов он ввел целый ряд расчета должна отвечать большинству реалий, частных параметров для всех отдельных эле- присущих действительному РП.

ментов теплового расчета. Расчет Гриневецкого С развитием техники и эволюцией инже полностью удовлетворял потребностям своего нерной мысли, путем сочетания и дополнения времени, однако, не использовал РП со сме- методик расчета РП была получена достаточно шанным подводом теплоты (разработанный надежная в инженерных расчетах методика впервые М. Зейлигером в 1910 г. и развитым да- Гриневецкого–Мазинга, как единая общая сис лее Е. К. Мазингом и В. В. Синеуцким в 1927 г.);

тема. Гриневецкий в своем тепловом расчете не касался бескомпрессорных дизелей, особен- предварительно задавался температурой оста ностей РП двухтактных дизелей;

не рассматри- точных газов ТГ и коэффициентом наполнения вал газовых двигателей с высокой степенью цилиндра Н и дал формулы для вычисления сжатия;

особенностей РП быстроходных двига- температуры начала сжатия Та и коэффициента телей;

двигателей, работающих с наддувом, остаточных газов Г. Мазинг, в свою очередь, имеющих наибольшее значение для современ- предложил принимать по оценке ТГ и Г, а вы ных судовых ДВС [1]. Решение всех этих задач числять Та и Н, введя в систему уравнений после Гриневецкого взяла на себя плеяда его Гриневецкого температуру Т0 (воздуха, нагре учеников и последователей, в том числе Е. К. Ма- того стенками цилиндра). Достоинством клас зинг, Н. Р. Брилинг, В. Г. Цветков, А. С. Орлин, сической методики расчета явилась ее универ Б. С. Стечкин, С. Е. Лебедев и др. сальность как для двух-, так и четырехтактных В исследовании РП ДВС выделяются два двигателей с наддувом и без него. В системе пути: экспериментальный – индицирование ци- уравнений Лебедева [1] по сравнению с мето линдров и расчетно-аналитический, включаю- дикой Гриневецкого–Мазинга появляются три щий в себя последовательный расчет процес- новых поправочных коэффициента: очистки сов, протекающих за рабочий цикл, определе- (r 1), учитывающий частичную продувку ка ние индикаторных и эффективных показателей меры сжатия и, соответственно, снижение дав и построение теоретической индикаторной диа- ления выталкивания рr до меньшей величины в граммы после обработки расчетных данных. начале обратного хода;

дозарядки (1 1), учи 70 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ теоретическим и закономерного их сравнения.

тывающий дополнительное поступление возду По данным [2] значение степени повышения ха (горючей смеси) и, соответственно, повыше давления при сгорании для высокооборотных ние давления всасывания ра по инерции в конце дизелей = 1,4–1,6, в то время как по данным такта всасывания до большей величины в нача эксперимента = 1,79. Применение этого экс ле сжатия;

неравенства теплоемкостей (С 1, периментального значения вызвано тем, что С = 1,05...1,1), появляющийся в уравнении сме двигатель работал на режиме, отличном от но шения. Кроме того, по Лебедеву при расчете минального, а методика Гриневецкого–Мазинга наполнения разрежение а на такте всасывания разработана для номинального режима [7].

и избыточное давление r на такте выпуска на Геометрическая степень сжатия взята из пас ходятся, исходя из значений скоростей потока порта двигателя ( = 17). Такой нестабильный по через всасывающий и выхлопной клапаны [1].

казатель, как коэффициент избытка воздуха, Некоторые источники [5] предлагают методи определялся, исходя из экспериментального ки, в которых, кроме исходных данных, общих значения расхода воздуха.

с моделью Гриневецкого-Мазинга, задаются Уже при расчете процесса сжатия выяви показателями политроп сжатия n1 и расшире лись расхождения между расчетными и экспе ния n2. Это неверно, так как предусматривается риментальными данными. Давление в цилиндре большой процент допущения. В связи с тем, в конце процесса сжатия рс составило 4,26 МПа, что эти показатели изменяются на протяжении в то время как экспериментальное значение всего процесса сжатия и расширения, Мазинг рСЭ = 3,213 МПа, (рС = 32,6 %). Такое рассо доказал [1, 2, 6], что вполне приемлемо с малой гласование между расчетом и экспериментом погрешностью ( 5 %) использовать средние вызвано тем, что модель расчета Гриневецко показатели политроп сжатия и расширения.

го–Мазинга подразумевает такую идеализацию Также в методике, предлагаемой [5], осуществ реального РП, как подвод теплоты (впрыск то ляется расчет состава продуктов сгорания. В це плива) при нахождении поршня в верхней лом, методика Гриневецкого–Мазинга при ин мертвой точке, т. е. не учитывается опережение женерных расчетах дает неплохую точность.

начала подачи топлива и задержка самовоспла Чаще всего расчет показателей РП произво менения (индукция). С начала подачи топлива в дится как поверочный применительно к кон цилиндр процесс сжатия не может рассматри кретному типу двигателя, имеющему опреде ваться как политропный с показателем n1, по ленные показатели РП и условия работы. Одна скольку неизвестен закон изменения давления:

ко рекомендуемые диапазоны исходных дан в первый момент после начала подачи топлива ных довольно условны [2, 4], не привязываются наблюдается снижение скорости нарастания к какому-либо конкретному двигателю и раз давления (участок Сд-С на рис. 1), так как топ нятся лишь в зависимости от тактности двига ливо начинает интенсивно испаряться, забирая теля, его оборотности, наличия или отсутствия часть теплоты от сжимаемого заряда, а затем наддува, а также от способа смесеобразования.

появляются первые очаги воспламенения [7].

Но этой градации явно недостаточно, посколь Значит, политропный процесс с показателем n ку за жизненный цикл двигателя его характери сжатия свежего заряда протекает до точки Сд стики претерпевают изменения.

(рис. 1) при некоторой действительной степени В ходе экспериментальных исследований, сжатия д, которая определялась по методике, проведенных в лаборатории кафедры «Судо изложенной в [8]. Значительное расхождение строение и энергетические комплексы морской выявляется при расчете температуры в начале техники» при Астраханском государственном подачи топлива. При расчете по методике Гри техническом университете в 2006 году была невецкого–Мазинга в точке Сд температура tCд получена экспериментальная индикаторная 510 °C. При снятии значения с эксперимен диаграмма дизеля 2Ч 9,5/11. Для ее анализа бы тальной установки температура в конце про ла применена классическая методика Грине цесса сжатия tC = 350...370 °C, следовательно, в вецкого-Мазинга. Исходные данные для расче точке Сд температура еще ниже. Температура tC та по методике Гриневецкого–Мазинга выби снимается путем прямого термометрирования раются из диапазона рекомендуемых значений, при помощи микротермопары (толщина хро однако в данном случае основные исходные мелькапелевых электродов микротермопары данные, такие как р0, Т0, n, ge, были взяты по 15 мкм обеспечивает малую инерционность).

результатам эксперимента для более тесного Температура измеряется без подачи топлива приближения экспериментальных данных к ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ в цилиндр из-за риска разрушения термопа- то время как для дизелей одной марки, но с различным временем наработки, мех может ры [7]. Этим подтверждается еще одно расхож дение между методикой Гриневецкого–Мазин- отличаться на 2...4 %. Поскольку мех кон га и экспериментальными данными: не в пол- кретного экспериментального двигателя не ной мере учитывается теплоотдача от сжимае- известен, среднее эффективное давление оп мого заряда к стенкам цилиндра, хотя и учиты- ределялось, исходя из значений расчетного вается нагрев заряда от горячих стенок цилинд- среднего индикаторного давления рi и сред ра величиной Та = 10...20 К [2, 3]. него давления механических потерь pмех, оп Диапазоны рекомендуемых значений ме- ределенного расчетным путем по методике, ханического КПД мех довольно условные в изложенной в [2].

р, МПа 6,0 Z 5, 4, сС 3, сдСд 2, 1, b b a впрыск 800 V, см V, см 00 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 700 100 впрыск Рис. 1. Экспериментальная индикаторная диаграмма дизеля 2Ч9,5/11 [10] В связи с вышеуказанными недостатками Особый интерес представляет участок cд-c классической методики Гриневецкого-Мазинга теоретической индикаторной диаграммы – от целесообразно произвести более мелкое де- начала подачи топлива в цилиндр двигателя до ление индикаторной диаграммы на участки конца процесса геометрического сжатия свеже (см. рис. 1) и производить расчет РП в соответ- го заряда, где закон изменения давления в ци ствии с этим делением: процесс наполнения, линдре неизвестен. Топливо подается не мгно процесс сжатия свежего заряда – участок a-cд, венно, а на протяжении определенного угла по процесс сжатия топливовоздушной смеси – ворота коленчатого вала двигателя, иногда пре участок cд-c, процесс сгорания – участок c-z (в вышающего угол опережения подачи топлива, этой же области диаграммы происходит пред- поэтому рассчитать точное количество топлива варительное расширение горючей смеси со сте- в фиксированный момент времени на этом уча пенью предварительного расширения ), про- стке можно, используя закон подачи топлива цесс расширения (рабочий ход) – участок z-а, форсункой, который носит интегральный ха процесс газообмена с окружающей средой (вы- рактер. Первые порции поданного в цилиндр пуск отработавших газов) [7]. Этап расчета топлива интенсивно перемешиваются с возду участка, соответствующего процессу наполне- хом и испаряются, к моменту окончания пода ния, который отсутствует в методике Грине- чи топлива основная его часть уже активно го вецкого–Мазинга, целесообразно включить для рит, либо успевает сгореть полностью, и уло возвращения в исходную точку расчета с целью вить точно момент начала горения топлива не сопоставления выбранных исходных и полу- возможно. В данном случае поможет расчет ченных расчетным путем данных. динамики тепловыделения в цилиндре [2, 4].

72 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Используя эти умозаключения, а также, учтя сти, большинство реалий, присущих данному.

указанные недостатки классической методики Основу такой методики составит достаточ расчета, можно произвести вполне оправдан- но точная в инженерных расчетах методика ную попытку расчета процесса сжатия на уча- Гриневецкого–Мазинга, в течение века про стке Сд-С (см. рис. 1), либо, по крайней мере, шедшая эволюцию уточнений и дополнений.

получить аналитическим путем закон измене БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ния давления в цилиндре после начала подачи топлива в цилиндр двигателя.

1. Тареев, В. М. Справочник по тепловому расчету ра Так как процесс действительного сжатия на бочего процесса двигателей внутреннего сгорания / В. М. Та участке a-Cд рассчитывается без надлежащего реев. – М.: Речной транспорт, 1959. – 208 с., ил.

учета теплоотдачи от сжимаемого заряда к 2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршне вых и комбинированных двигателей: учебник для втузов / стенкам и крышке цилиндра, целесообразно, Д. Н. Вырубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин [и др.];

под наряду с расчетом внутреннего и внешнего те- ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. – 4-е изд., перераб. и пловых балансов, оценить теплопередачу от за- доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 372 с., ил.

ряда через стенки цилиндра в охлаждающую 3. Судовые двигатели внутреннего сгорания: учебник / Ю. Я. Фомин, А. И. Горбань, В. В. Добровольский, А. И. Лу воду и в блок, а также учесть относительную кин [и др.]. – Л.: Судостроение, 1989. – 34 с., ил.

поверхность охлаждения. Это позволит сопос 4. Ваншейдт, В. А. Дизели: справочник / В. А. Ван тавить еще и значения температур в конце сжа- шейдт. – Л.: Машиностроение, 1977.

тия, наряду со значениями давлений [7]. 5. Моргулис, Ю. Б. Двигатели внутреннего сгорания.

Учитывая приведенный выше анализ мето- Теория, конструкция и расчет / Ю. Б. Моргулис. – Изд. 2-е. – М.: Машиностроение, 1972. – 336 с.

дик расчета РП ДВС, можно сделать следую 6. Барсуков, С. И. Термодинамика и теплопередача / щий вывод: классическая методика Гриневец- С. И. Барсуков, Л. В. Кнауб. – Одесса: ОИСВ, 1993. – 393 с.

кого-Мазинга не учитывает опережение начала 7. Каргин, С. А. Теоретическое обоснование и экспе подачи топлива;

теплоотвод от сжимаемого за- риментальное исследование рабочего процесса судового ДВС с комбинированным смесеобразованием и принуди ряда к стенкам и головке цилиндра;

диапазоны тельным воспламенением: дис.... канд. техн. наук / С. А. Кар рекомендуемых значений исходных данных но гин. – Астрахань: АГТУ, 2006. – 162 с.

сят условный характер. 8. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование Подробный анализ экспериментальных дан- и расчет на прочность поршневых и комбинированных ных по новому РП позволит разработать мето- двигателей: учеб. для втузов;

под общ. ред. А. С. Орлина и М. Г. Круглова. – М.: Машиностроение. 1984. – 384 с., ил.

дику его расчета, учитывающую, по возможно УДК 621. Е. А. Салыкин, В. В. Славуцкий, В. И. Липилин, З. В. Каныгин ТОПЛИВОПОДАЧА В ДИЗЕЛЕ НА РЕЖИМЕ ПУСКА Волгоградский государственный технический университет (e-mail: atd304@vstu.ru) Для улучшения пусковых свойств дизеля предлагается подавать дополнительную дозу топлива в ци линдр в конце такта выпуска и в начале такта впуска. Это обеспечивается дополнительным ходом плунжера при удвоении частоты вращения вала топливного насоса. Возможно количественное регулирование допол нительной дозы топлива.

Ключевые слова: пусковые свойства, интенсификация, начальная фаза, дополнительная доза, двухфазное смесеобразование, задержка самовоспламенения, удвоенная частота.

For improvement of startingproperties of a diesel engine it is offered to submit an additional dose offuel to the cylinder in the end of a timing period of exhaust and the beginningof a timing period of inlet. It is provided with ad ditional stroke of a plungerat doubling of rotary speed of a shaft of the fuel pump. Probably quantitativeregulation of an additional dose of fuel.

Keywords: starter properties, intensification, the initial phase, an additional dose, two-phase mixture formation, ignition delay, double frequency.

Способ интенсификации процесса впрыски- форсировании топливного насоса (удвоение вания топлива в дизеле с топливной системой частоты вращения вала), позволяет не только разделенного типа, основанный на скоростном повышать давление впрыскивания, но и обес ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ тельный интерес использование эффекта сокра печивает, как показывают наши исследования, щения задержки самовоспламенения при ком ряд новых возможностей управления процес бинированной подаче дизельного топлива для сом подачи топлива. В частности, появляется улучшения пусковых свойств дизеля.

возможность дополнительного впрыскивания Успешный пуск дизеля происходит в слу топлива в цилиндр двигателя в конце такта вы чае, когда продолжительность задержки само пуска и в начале такте впуска [1]. Тем самым воспламенения оказывается меньше, чем пери реализуется своеобразный вариант организации од от момента начала впрыскивания топлива до рабочего процесса с комбинированным (двух завершения процесса расширения. При впры фазным) смесеобразованием [2].

скивании всей цикловой дозы топлива вблизи Особенности работы двигателей с комби ВМТ период, в течение которого топливо кон нированным смесеобразованием были объек тактирует с нагретым при сжатии воздухом, со том ряда исследований, выполненных в СССР ставляет примерно 100…120 градусов ПКВ.

в 60…80 годах прошлого века [3,4]. В результа Так, при запуске холодного двигателя в усло те исследований установлено, что подача части виях низкой температуры окружающей среды топлива на впуске влияет на предел дымления, температура в конце сжатия ниже, чем в про на топливную экономичность дизеля, содержа гретом двигателе, поэтому самовоспламенение ние токсичных компонентов в отработавших может не произойти. Если часть цикловой дозы газах, «жесткость» рабочего процесса. Харак топлива подавать на такте впуска, то пары это тер влияния предварительно поданного топлива го топлива будут нагреваться вместе с возду на перечисленные показатели дизеля, за ис хом уже при сжатии. В результате предпламен ключением предела дымления, оказывается не ные реакции с образованием химически актив однозначным и зависит от факторов, в первую ных центров начнутся до начала впрыскивания очередь от вида поданного топлива, режима ра основной дозы топлива, что будет способство боты и теплового состояния двигателя, пара вать сокращению общей продолжительности метров окружающей среды.

задержки самовоспламенения.

Так, опыт показывает, что при подаче на Вариант практической реализации предла впуске легких топлив с низкими цетановыми гаемого нами способа улучшения пусковых числами «жесткость» рабочего процесса воз свойств дизеля [1] заключается в следующем.

растает, в то время как при предварительной Коленчатый вал двигателя штатным пусковым подаче дизельного топлива «жесткость» может устройством раскручивается до пусковой час изменяться различным образом [3].

тоты. Затем посредством редуктора в приводе Влияние вида предварительно подаваемого топливного насоса последний переводится в на впуске топлива на начальную фазу сгорания режим с удвоенной частотой вращения вала.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.