РАЗДЕЛ 2
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
2.1. Выбор метода моделирования внутрицилиндровых процессов
Для решения задач исследования необходима математическая модель и программа для ЭВМ, позволяющие выполнять расчетные исследования и выбор конструктивных параметров двухтактного дизеля с прямоточно-щелевой продувкой, наддувом от приводного компрессора и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.
В настоящее время в литературе описаны различные методы моделирования процессов в отдельных элементах и системах дизелей [13, 17, 23, 42, 81, 87, 94, 98, 99, 100, 104, 119, 120, 124, 126]. Для достижения целей данной работы рационально использовать модель, применявшуюся ранее для выбора параметров системы наддува данного дизеля, т.е. уже апробированную.
Необходимо отметить, что задачу рационального выбора конструктивных параметров системы воздухоснабжения дизеля типа 6ТД с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха, направленную на улучшение технико-экономических и токсических характеристик до настоящего времени не рассматривал ни один автор. Причины этого изложены во введении. Поэтому отсутствуют готовые математические модели и программы, непосредственно предназначенные для решения именно такой задачи.
Однако известны работы, в которых объект исследования и задачи исследования достаточно близки к объекту и задачам данного исследования. В них применялись математические модели, которые с некоторыми изменениями рационально использовать и для решения задач данного исследования. Исходя из этого, целесообразно четко определить различия между работами, описанными в литературе, и работами, выполненными автором данной диссертации, а также отметить личный вклад автора данной диссертации в разработку математического аппарата для расчетных исследований параметров системы воздухоснабжения дизеля типа 6ТД.
Д.Ю. Бородин [13] выполнил расчетную оптимизацию параметров системы воздухоснабжения дизеля 6ТД, не имеющего промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, но имеющего изменяемое, в зависимости от режима работы и внешних условий (температуры окружающей среды), передаточное отношение привода центробежного компрессора.
Главной задачей указанной работы было обоснование выбора передаточного отношения привода центробежного компрессора форсированного танкового двигателя, не имеющего ОНВ, на различных режимах работы, включая режимы внешней характеристики. Регулирование передаточного отношения рассматривалось как средство повышения экономичности двигателя на режимах частичных нагрузок, а также коэффициента приспособляемости, что особенно важно для наземных транспортных машин. Работа системы воздухоснабжения рассматривалась для условий в объекте (танке), которые характеризуются повышенным разрежением на входе в компрессор и повышенным противодавлением за турбиной. Проблемы влияния параметров системы воздухоснабжения на токсические характеристики дизеля 6ТД в работе [13] не рассматривались.
В настоящей работе рассматривается дефорсированный по частоте вращения коленчатого вала дизель с фиксированным передаточным отношением привода компрессора, имеющий ОНВ, и предназначенный для установки на дизель-поезд, т.е. работающий по генераторной характеристике или характеристике гидротрансформатора. Как ранее отмечалось, введение ОНВ вносит существенные, ранее не изученные, изменения в рабочий цикл дизеля, в том числе влияет и на токсические показатели.
Таким образом, объект исследования, цели и задачи данной работы и работы [13] отличаются.
Рассмотрим теперь методологические различия сравниваемых работ.
В работах Д.Ю. Бородина усовершенствована математическая модель рабочего цикла двухтактного двигателя с прямоточно-щелевой продувкой, приводным компрессором и турбиной, базирующаяся на модели и программе расчета характеристик дизелей, разработанная коллективом ученых кафедры "Теплотехника и тепловые двигатели" Украинской государственной академии железнодорожного транспорта [13, 81, 98?. Модель базируется на "термодинамических" методах расчета процессов в дизелях, основы которых были заложены Н.М. Глаголевым ?23?, а впоследствии развиты в работах А.Э. Симсона ?123, 124, 126?, В.Д. Сахаревича, С.А. Ерощенкова, В.И. Пелепейченко ?120, 123...126?, В.Г. Дьяченко ?42, 43? и других ученых. В модели были применены эмпирические зависимости для определения характеристик сгорания топлива. Эти зависимости представляли собой уравнения, связывающие условную продолжительность сгорания ?z и показатель процесса сгорания m по И.И. Вибе [17] с частотой вращения коленчатого вала, массой топлива и воздуха в цилиндре. Важно подчеркнуть, что эти зависимости были получены для условий, когда угол закрутки впускных окон по высоте ?З был неизменным. Таким образом, использование указанных эмпирических зависимостей для расчетной оптимизации конструктивных параметров системы воздухоснабжения дизеля, у которого угол ?З в связи с переходом на иной скоростной режим и внедрением ОНВ был изменен, было бы неправомерно.
Несомненной заслугой Д.Ю. Бородина является то, что в математическую модель рабочего цикла двухтактного двигателя были внесены усовершенствования, позволяющие применить термодинамические методы расчета для моделирования процессов газообмена в двухтактных двигателях. В теоретическом аспекте моделирование газообмена в двухтактных двигателях является одним из наиболее сложных вопросов теории рабочих процессов ДВС. Это обусловлено сложным нестационарным турбулентным пространственным течением многокомпонентной газовой смеси в цилиндре. Д.Ю Бородин усовершенствовал алгоритм расчета процесса газообмена. Он дополнил математическую модель газообмена в дизеле 6ТД зависимостями, связывающими показатели газообмена с конструктивными параметрами окон и режимом работы двигателя, что обеспечило адекватность расчета экспериментальным данным.
Однако необходимо подчеркнуть, что эти зависимости б
- Київ+380960830922