Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Ишханян Артур Эдуардович. Улучшение экологических показателей дизелей путем использования в качестве топлива диметилового эфира : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.02 : Москва, 2004 179 c. РГБ ОД, 61:04-5/3276

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр. СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ

ОБОЗНАЧЕНИЙ 5

ВВЕДЕНИЕ 10

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 13

  1. Пути совершенствования экологических показателей дизелей 13

  2. Используемые альтернативные топлива 14

  1. Классификация традиционных и альтернативных тоготив 15

  2. Кислородосодержащие топлива и присадки 30

1.3. Использование диметилового эфира (ДМЭ) в качестве
альтернативного топлива для дизеля 35

  1. Свойства ДМЭ 36

  2. Методы производства ДМЭ 40

  3. Анализ возможных типов топливных систем (ТС) для

работы на ДМЭ 41

1.3.4. Сравнительное исследование рабочего процесса дизеля

при работе на ДМЭ и дизтопливе 45

1.4. Методы гидродинамического расчета топливной аппаратуры

(ТА) с учетом двухфазного состояния топлива 51

1.5. Выводы по главе 1 и постановка задач исследования 59

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДОВ РАСЧЕТА И
РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТА 63

2.1. Дополнение методов расчета ТА 63

  1. Дополнение метода гидродинамического расчета ТА, учитывающего двухфазное состояние ДМЭ (исследовательского метода) 64

  2. Дополнение метода гидродинамического расчета ТА,

основанного на решении волнового уравнения (инженерного

метода) , , 74

2.1.3. Методика и программа определения параметров впрыскивания топлива по осциллограмме давления в

топливопроводе 82

2,2. Результаты расчетных исследований 87

  1. Результаты расчетных исследований по исследовательскому методу 87

  2. Результаты параметрических исследований ТА с нагнетательным клапаном двойного действия (инженерный

метод) 97

Выводы по главе 2 100

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ ИСПЫТАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ 101

3.1. Основные положения адаптации ТС дизеля для работы на

ДМЭ 101

3.2. Безмоторная установка для исследования параметров

топливоподачи при работе на ДМЭ и объект испытания 102

3.3. Одноцилиндровая моторная установка для исследования

энергетических и экологических показателей дизеля и объект
испытания ИЗ

3.4. Методики экспериментального исследования 119

  1. Методика безмоторного исследования ТС 120

  2. Методика моторных исследований 124

3.5. Определение погрешностей измерений 126

Выводы по главе 3 127

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТНО-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 129

4.1. Результаты экспериментального исследования процессов на

безмоторной установке (исследование ТС дизеля 14 12/12
(КамАЗ)) 129

4.2. Результаты экспериментальных исследований работы дизеля

1Ч12/12наДТиДМЭ 135

4.3. Обработка результатов моторных испытаний 147

Выводы по главе 4 . 152

Общие выводы ...154

Литература 156

Приложения 167

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

AT - альтернативное топливо;

АТС - аккумуляторная топливная система;

ГУ - граничные условия;

ГФ - газовая фаза;

ДМЭ - диметиловый эфир;

ДсИЗ - двигатель с искровым зажиганием;

ДТ - дизельное топливо;

ДЭЭ - диэтиловый эфир;

КС - камера сгорания;

ЛВД - линия высокого давления ТС;

ЛНД - линия низкого давления ТС;

ОГ - отработавшие газы;

ОМВК- одношаговый метод весовых коэффициентов;

ОС - окружающая среда;

ПБА - пропан-бутан автомобильный;

ПГ - природный газ;

ПКВ - поворот кулачкового вала;

РМ - рапсовое масло;

РМЭ - рапсовый метил эфир;

СНГ - сжиженный нефтяной газ;

ТА - топливная аппаратура;

ТВС - топливно-воздушная смесь;

ТНВД- топливный насос высокого давления;

ТС - топливная система;

УОВ - угол опережения впрыскивания;

XX - холостой ход;

ЦЧ - цетановое число.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а - скорость распространения импульсов давления;

В - параметр, характеризующий межмолекулярные силы и силы;

поверхностного натяжения;

с - скорость движения топлива;

си - скорость иглы распылителя;

скскорость нагнетательного клапана;

сок- скорость движения обратного клапана;

спскорость плунжера;

d'HK - внутренний диаметр основного клапана;

dmn диаметр топливопровода;

D - коэффициент диффузии;

Fw - суммарная сила, действующая на обратный клапан;

/и - площадь иглы;

f к - площадь нагнетательного клапана;

fl ~ площадь основного клапана;

f'K - площадь перьев клапана;

d'HK(fl,K)-внутренний диаметр (площадь) основного клапана;

dm (fOK) - внешний диаметр (площадь) обратного клапана;

fn - площадь плунжера;

f тпплощадь проходного сечения топливопровода;

/с - площадь распыливающих отверстий;

/„' — площадь, вычисляемая по диаметру посадочного пояска иглы;

fm - внешняя площадь нагнетательного клапана;

hKход нагнетательного клапана;

hOK ~ ход обратного клапана;

hHK - ход основного клапана;

к- фактор гидравлического сопротивления;

кгф ~ коэффициент, учитывающий различие в скоростях выделения ГФ и ее

растворения;

L - расстояние от штуцера ТНВД до форсунки;

М— масса движущихся частей нагнетательного клапана;

п — частота вращения вала ТНВД;

Р«с -давление в полостях отсечки и наполнения ТНВД;

p(J - давление в датчике;

РК<> - давление открытия основного клапана;

ридавление в надплунжерной полости;

р'н - давление в штуцере насоса;

р"н - давление на обратный клапан через жиклер;

рнп - давление насыщенных паров;

рт - давление открытия обратного клапана;

ржт - остаточное давление;

рф - давление в полости форсунки;

р+ - давление страгивай ия иглы форсунки;

рф - давление перед распыливающими отверстиями;

р'ф - максимальное давление впрыскивания;

р - давление в цилиндре;

R - среднеповерхностный радиус пузырька;

ртХ - плотность топлива в первой расчетной ячейки топливопровода;

q0 - расход топлива через окна плунжера; / - координата времени;

ti и t2 время, в течение которого соответственно прямая и обратная волны

давления распространяются по топливопроводу;

и - скорость относительного движения топлива - пузырек газа;

Mmin _ минимальная скорость относительного движения топливо - пузырек

газа;

ит — скорость движения топлива в топливопроводе или конечном объеме;

VH - объем надплунжерной полости;

Vh0 объем полости над плунжером при положении плунжера в ВМТ;

Ко ~ объем штуцера насоса при hK = 0;

V'H объем штуцера насоса;

Ужтостаточный свободный объем;

х - координата длины топливопровода;

у- безразмерный показатель степени в формуле Тета;

ае — коэффициент пропорциональности согласно закону Генри;

с - коэффициент истечения через распыливающие отверстия;

У-ecf ее ~ эффективные сечения впускного окна;

(tf)Kn - эффективное проходное сечение в каналах плунжера;

({/)ф - эффективное проходное сечение форсунки;

Мщ/щ ~ эффективное проходное сечения щели нагнетательного клапана;

Мот/ от ~ эффективное сечение отсечного окна;

$жэффективное проходное сечение жиклера клапана двойного

действия;

6 - жесткость пружины основного клапана;

д' - жесткость пружины иглы;

док - жесткость пружины обратного клапана;

X - коэффициент гидравлического трения;

J - шаг по времени;

є - объемная доля газовой фазы;

є<кт ~ остаточная доля газовой фазы;

рт - плотность топлива;

<р - угол поворота вала ТНВД;

гтугол геометрического конца нагнетания;

9,-нн —угол геометрического начала нагнетания.

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Улучшение экологических показателей современного дизеля является важной задачей, решение которой может быть достигнуто применением альтернативных топлив. Одним из перспективных топлив, широко рассматриваемых в последние годы, является диметиловый эфир (ДМЭ). Топливные системы (ТС) дизелей и сами дизели требуют адаптации для обеспечения их работы на ДМЭ, что обуславливает необходимость проведения научно-исследовательских работ в этом направлении.

Цель работы. Исследование возможности улучшения экологических показателей дизеля путем перевода его на работу с ДМЭ, разработка макетного образца традиционной ТС разделенного типа и дополнение существующих методов и программ гидродинамического расчета топливной аппаратуры (ТА).

Методы исследования. Расчетно-теоретическое исследование работы ТА проведено с использованием методов и программ, разработанных в МАДИ (1 ТУ) на кафедре "Теплотехника и автотракторные двигатели" и автором. Экспериментальные исследования проведены, как на безмоторном стенде, спроектированном и доработанном автором, так и на и на одноцилиндровом моторном отсеке.

Научная новизна. Проведены уточнения и дополнение двух методов и программ гидродинамического расчета для работы ТА на ДМЭ, позволяющие рассчитывать характеристики впрыскивания с учетом физических особенностей ДМЭ, а также подбирать геометрические параметры топливоподающей аппаратуры. Расчетно-теоретические исследования позволили обосновать рациональные параметры ТА. Исследованы некоторые закономерности в образовании вредных выбросов отработавших газов (ОТ) при работе дизеля на ДМЭ. Предложена методика

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ]

слетерйдаг V/ і

расчета температуры рабочего тела в цилиндре с учетом изменения его молекулярного состава в процессе сгорания.

Практическая ценность работы. Преложенные подходы к адаптации

ТС для работы на ДМЭ, подтвержденные и дополненные во время безмоторных и моторных испытаний, и результаты расчетно-теоретических исследований могут быть использованы для дальнейшей разработки и совершенствования ТС, работающих на ДМЭ. Программы гидродинамического расчета ТА с учетом предложенных дополнений позволяют с достаточной для практики точностью быстро и качественно решать задачи проектирования, исследования физических явлений при работе ТА на ДМЭ. Методика и программа обработки осциллограмм давления топлива в топливопроводе могут быть использованы при испытаниях ТС дизеля, что особенно актуально при проведении моторных испытаниях дизеля на ДМЭ в связи со сложностью замера расхода топлива.

Реализация работы. Методы и программы гидродинамического расчета ТА и обработки осциллограмм давления в топливопроводе внедрены в ГНЦ НАМИ и используются в учебном процессе кафедры "Теплотехника и автотракторные двигатели" МАДИ (ГТУ).

Основные положения выносимые на даппггу.

-Дополнения методов гидродинамического расчета ТА дизеля учетом: а) изменения газовой фазы (ГФ) в надплукжерной полости ТНВД и б) конструктивных параметров клапана двойного действия.

-Методика и программа обработки осциллограммы давления в топливопроводе при работе ТА дизеля на ДМЭ.

-Методика и датчик определения остаточного давления рост на различных режимах работы ТА.

-Методика расчета температуры рабочего тела в цилиндре с учетом изменения его молекулярного состава в процессе сгорания.

-Результаты безмоторных испытаний ТС при ее работе на ДМЭ.

-Результаты моторных испытаний одноцилиндрового отсека на ДМЭ и их сопоставление с результатами работы на дизтопливе (ДТ).

Личный вклад автора,

-Проведен анализ современных тенденций использования ДМЭ и других альтернативных топлив в качестве топлива для дизеля на основе технической и патентной литературы.

-Дополнены и уточнены существующие методы гидродинамического расчета ТА для использования ДМЭ.

-Проведены- экспериментальные исследования (безмоторные и моторные) позволившие дополнить основные положения методики адаптации ТС для работы на ДМЭ.

-Методика и программа обработки осциллограмм давления в топливопроводе.

-Проведено сопоставление расчетных и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях: 2001г. в МАДИ (ГТУ), 2003г. в ВлГУ и заслужили положительные оценки.

Публикации. Материалы исследований опубликованы в 5 статьях и докладах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения, содержит 179 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 22 таблиц, 3 фото. Библиография включает 96 наименований.

Подобные работы
Микитенко Андрей Валерьевич
Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем использования камер сгорания с направленным движением воздушного заряда
Коршунов Денис Андреевич
Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем использования биотоплив на основе рапсового масла
Эсмаилзаде Эбрахим
Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива диметилового эфира
Шлёнов Матвей Ильич
Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения
Рыженков Анатолий Анатольевич
Улучшение экологических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы рециркуляции отработавших газов
Марков Владимир Анатольевич
Улучшение экономических и экологических показателей транспортных дизелей путем управления процессом топливоподачи
Хакимов Рамиль Тагирович
Улучшение основных показателей работы газовой модификации дизеля путем совершенствования рабочего процесса
Полухин Евгений Евгеньевич
Улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива
Деветьяров Руслан Раифович
Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) путем применения природного газа и оптимизации процессов сгорания и тепловыделения
Гущин Сергей Николаевич
Улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метаноло-топливной эмульсии

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net