ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Изучение литературы для выявления влияния угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса ... 7
1.1 Методы экспериментального исследования процессов
горения в условиях поршневых энергетических установок и двигателей 7
1.2 Обзор современных источников по вопросу влияния угла
опережения зажигания на характеристики процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием 16
1.3 Выводы по главе изучение литературы по вопросу влияния
угла опережения зажигания на характеристики процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием 34
Глава 2 Описание экспериментального оборудования 35
2.1 Экспериментальная установка и датчики 35
2.2 Методика определение продолжительности процесса
сгорания по изменению показателя политропы в ДВС с искровым зажиганием 40
2.3 Выводы по главе 2 «Описание экспериментального оборудования» 43
Глава 3 Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью оценки влияния угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса одноцилиндровой установки УИТ-85 44
3.1 Результаты и обсуждения методики оценки параметров процесса распространения фронта пламени по индикаторной диаграмме в двигателях с искровым зажиганием и одноцилиндровой установки УИТ-85 44
3.2 Результаты экспериментальных исследований 45
3.3 Выводы по главе 3 «Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью оценки влияния угла опережения зажигания на термодинамические характеристики
рабочего процесса одноцилиндровой установки УИТ-85» 50
Глава 4 Выявление возможностей повышения эффективности бензинового ДВС за счет анализа процесса сгорания по его термодинамическим характеристикам 51
4.1 Оценка влияния состава рабочей смеси на скорость
сгорания бензинового ДВС 51
4.2 Анализа процесса сгорания по его термодинамическим
характеристикам при варьированием УОЗ 55
4.3 Выявление возможностей повышения эффективности
бензинового ДВС за счет при варьированием УОЗ на основе анализа процесса сгорания по его термодинамическим характеристикам 60
4.4 Выводы по главе 4 «Выявление возможностей повышения эффективности бензинового ДВС за счет анализа процесса сгорания по его термодинамическим характеристикам» 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
Актуальность работы и научная значимость настоящего исследования.
Необходимость регулировать условия протекания рабочего процесса в двигателя внутреннего сгорания бала понятна с самого начала их производства. Долгое время основными задачами при регулировании было изменения скоростных и мощностных показателей работы, которые в основном регулировались при помощи параметров наполнения и состава смеси [1]. Однако с развитием двигателестроения все больше внимания стало уделяться углу опережения зажигания, так как топливо посредством которого его химическая энергия превращается в механическую работу, горит с конечной скоростью и имеет разную продолжительность сгорания в зависимости от условий окружающей среды. В течение очень долгого времени управление моментом зажигания осуществлялось через центробежный и вакуумный регулятор, расположенный в коллекторе зажигания аккумулятора [2]. Современные требования к токсичности отработавших газов и эффективности процесса сгорания требуют получения определенных параметров рабочего процесса при контролируемом составе отработавших газов для эффективной работы каталитического нейтрализатора. При использовании в ДВС с искровым зажиганием топлив с различного химического состава, в том числе альтернативных с большим октановым числом, можно регулировать момент зажигания и достигать более благоприятных параметров для работы катализатора при повышении эффективности работы [3]. Например, более ранний момент зажигания при высоких нагрузках снижает температуру выхлопных газов. По этой причине нет необходимости обогащать смесь топливом для защиты компонентов нейтрализатора от высоких температур. Уменьшение впрыскиваемой дозы приведет к более экономичной работе двигателя [4]. Контроль момента зажигания в зависимости от условий эксплуатации отражается в снижении расхода топлива, и это влияет на мощность двигателя и, следовательно, его общую эффективность [5]. Можно сказать, что КПД двигателя является отражением качества сгорания. Это также подтверждается тем фактом, что изменение момента зажигания отражается на выбросах - количестве несгоревших углеводородов CxHy, оксидов азота NOx и оксидов углерода COx.
Оценка влияние угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса одноцилиндровой установки УИТ-85 при современном развитии двигателестроении показывает актуальность данной работы.
Объект исследования: бензиновая одноцилиндровая установка УИТ- 85 с искровым зажиганием.
Предмет исследования: влияние угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса.
Целью работы является оценка влияние угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса одноцилиндровой установки УИТ-85.
Гипотеза исследования состоит в том, что угол опережения зажигания определяет момент воспламенения смеси в цилиндре двигателя и, следовательно, во многом определяет термодинамические характеристики рабочего процесса, если правильно проводить регулирование углом опережения зажигания, то возможно повышение термодинамической эффективности процесса сгорания и снижение токсичности отработавших газов.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести оценку влияния угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса.
2. оценить возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС за счет варьированием угла опережения зажигания на примере одноцилиндровой установки УИТ-85.
Методы исследования: метод экспериментального исследования, метод статистической обработки результатов эксперимента и моделирования рабочего процесса.
Научная новизна исследования заключается в выявление особенностей влияния угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса одноцилиндровой установки УИТ-85.
Личное участие автора: автор принимал непосредственное участие в формировании аналитического обзора по направлению исследований, а также в анализе экспериментальных данных и полученных на основании анализа практических рекомендаций и выводов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течении всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях и семинарах:
- на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» в 2019 и 2020 г.
- на международной научно-практической конференции: «Актуальные вопросы образования и науки» (Тамбов, 30 апреля 2020 г.).
- опубликована научная статья в журнале Научный альманах. 2020. №4-1 (66). С. 72-76. Объем статьи 0,31 усл. печ. л.
На защиту выносятся:
- выявленные возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС за счет варьированием угла опережения зажигания на примере одноцилиндровой установки УИТ-85.
Структура магистерской диссертации. Диссертации состоит из введения, 4 глав, заключения с основными результатами и выводами, содержит 49 рисунков, 1 таблицы, списка использованных источников (77 источников). Основной текст изложен на 75 страницах.
Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. проведенная оценка влияния УОЗ на характеристики протекания процесса сгорания в бензиновом двигателе показала, что УОЗ во многом определяет термодинамические условия протекания процесса сгорания.
2. выявлены возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС за счет варьированием УОЗ, на примере одноцилиндровой установки УИТ-85.
Также получены основные выводы по разделам:
Выводы по главе 1
- Угол опережения зажигания является одним из основных инструментов при регулировании рабочего процесса в ДВС с электронной системой управления и трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.
- УОЗ влияет на термодинамическую эффективность, на характеристики токсичности отработавших газов и во многом на условия работы трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.
- Оптимальные условия воспламенения обеспечиваются различными параметрами и задачами регулирования.
- Анализ современных исследований показал значительный интерес к вопросам оптимального регулирования ДВС с искровым зажиганием при помощи варьирования УОЗ.
Выводы по главе 2
- Показано что исследовательская установка УИТ-85 соответствует задачам проводимых исследований. Установка позволяет с высокой точностью оценивать влияние УОЗ при сохранении прочих параметров работы двигателя на термодинамические параметры рабочего процесса.
- Предложен подход по определению продолжительности процесса сгорания по изменению показателя политропы в ДВС с искровым зажиганием. Показана достоверность и точность предложенного подхода.
Выводы по главе 3
- Полученные результаты показали значимость термодинамического анализа для оценки возможностей воздействия различных режимных параметров на эффективность цикла.
Выводы по главе 4
- Проведенный анализ показал наличие зависимости эффективности протекания процесса сгорания от УОЗ. При этом увеличение УОЗ перемещает кривую тепловыделения в сторону меньших значений угла поворота КВ, что и оказывает влияние на процесс сгорания. Выявлено что оптимальным УОЗ является тот, при котором угол ПКВ на котором сгорает 10% ТВС находится в диапазоне 355 - 364 о ПКВ, при этом сгорание 50% ТВС должно находится в районе 366 - 375 о ПКВ.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
