РАЗДЕЛ 2
имитационная модель КомПЛЕКСНОЙ оценки эффективности процессов смесеобразования
и сгорания в высокооборотнЫХ дизелЯХ С ОБЪЕМНО-ПЛЕНОЧНЫМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ В
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ СГОРАНИЯ В ПОРШНЕ
Разработке имитационной модели предшествовал выбор показателей, позволяющих не
только оценить качество смесеобразования и сгорания, но и определить пути
направленного их изменения.
2.1. Показатели смесеобразования и сгорания
В связи с тем, что процесс смесеобразования в дизеле включает в себя
приготовление горючей смеси из паров топлива и воздуха показатели
смесеобразования должны раскрывать и позволять оценивать физические процессы
изменения в обеих субстанциях и открывать возможность для выбора пути
направленного осуществления этих изменений через конструктивные и
регулировочные параметры дизеля.
Процесс смесеобразования особенно в высокооборотном маломощном дизеле с
объемно-пленочным способом смесеобразования в КС в поршне сложен, неоднороден
во времени и в пространстве КС, зависит от конструктивных и режимных параметров
и факторов конкретного дизеля. Осуществление эффективного объемно-пленочного
способа смесеобразования в высокооборотных дизелях малой мощности связано со
значительными трудностями по следующим причинам:
- на процессы смесеобразования и сгорания отводится малый промежуток времени, в
следствие чего топливо-воздушная смесь в зонах размещения основной массы паров
топлива (у стенок КС), характеризуется относительно малым значением
коэффициента избытка воздуха, б, что ухудшает процесс сгорания;
- размеры цилиндра (D < 200 мм) и КС в поршне (0,5 ? dкс ? 0,7) у этих дизелей
небольшие, что приводит к стесненному развитию факелов распыленого топлива и
повышенной «доли пленочности», ; затрудненному образованию топливо-воздушной
смеси необходимого качества и в необходимом количестве без дополнительной в
процессе сгорания интенсификации воздушного заряда в КС (смесь переобагащается,
а способ смесеобразования смещается в сторону пленочного);
- тепловые потери из-за значительного соотношения Fкс/Vц - увеличенные, из-за
чего снижается температура к концу сжатия, что также влияет на смесеобразование
и сгорание;
- головка цилиндров имеет небольшие размеры, что вынуждает смещать и
устанавливать с наклоном по отношению к оси цилиндра форсунку, а это, в свою
очередь, затрудняет рациональное впрыскивание топлива и вследствие этого
качественную организацию процессов смесеобразования и сгорания;
- требуемое распределение топлива в объеме КС достигается лишь при
несимметричном расположении отверстий в распылителе форсунки, особенно в
«шатре», гУ, что приводит к различию в характеристиках впрыскивания через
отдельные распыливающие отверстия, дальнобойностях факелов распыленого топлива,
дисперсности распыливания топлива, что сказывается на механизме
смесеобразования, в частности из-за изменения рационального соотношения между
объемным и пленочным способами смесеобразования, которое, в конечном итоге,
влияет на процесс сгорания.
Поэтому, по-нашему мнению, этот процесс не может быть описан даже для
конкретного двигателя одним или несколькими (в небольшом количестве)
показателями, зависимостями или их системой, хотя подобные попытки известны. В
общем случае, исходя из отмеченного и положений теории ДВС, эти показатели
должны носить характер промежуточных характеристик между конструктивными и
регулировочными параметрами дизеля и показателями его работы.
Из анализа выполненных ранее работ следует, что предложенные показатели
смесеобразования можно классифицировать по ряду признаков: формальным [74] и
вытекающие из моделей, описывающих смесеобразование и сгорание [2,41];
количественные [2,15] и качественно описывающие процессы смесеобразования и
сгорания [43]; базирующиеся на экспериментальных данных [3,15,45] и
предложенные по результатам расчетов [2,10]; общие - усредненные [11,15] и
локальные [2,57]; простые [74] и комплексные [80,81].
Для принятия решения о выборе целесообразных показателей для исследования
процессов смесеобразования и сгорания, проанализируем возможности каждой из
перечисленных групп.
Эмпирические или полуэмпирические зависимости, полученные путем статистической
обработки опытного материала, устанавливающего связь между параметрами
процессов смесеобразования и сгорания и показателями работы двигателя
[5,6,30,73]. Этот подход не раскрывает сущности имеющих место явлений, а
предложенные зависимости, очевидно, не могут иметь общего значения.
В ряде исследований процесс смесеобразования исследуется только на отдельных
участках сгорания: начальной стадии – по влиянию на «жесткость» работы дизеля
(участки Дцi и Дц1) [5,75] или по концу сгорания – по влиянию на экономичность
[76,77]. Для этого между отдельными параметрами смесеобразования и показателями
работы дизеля установлены эмпирические или полу эмпирические связи. Для задач
данного исследования эти подходы малоэффективны.
В отдельное направление можно выделить подходы, связанные с оценкой процесса
смесеобразования по полноте использования воздуха в объеме КС, оцениваемого по
средним значениям коэффициента избытка воздуха или его локальным значениям в
зонах преимущественного размещения паров топлива. Так в работе [78] качество
смесеобразования предлагается оценивать по полноте использования объема КС. В
работах [2,10,15] в качестве показателя смесеобразования предлагается
использовать значение местного коэффициента избытка воздуха, который
определяется как отношение суммарного коэффициента избытка воздуха к воздуху в
данном, локальном объеме КС. В работа
- Киев+380960830922