ГЛАВА 1. Характеристика проблемы повышения

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3

ГЛАВА 1. Исследование проблемы повышения энергопреобразования

в инжекторных двигателях……………………………………………………….7

1.1. Анализ существующих систем впрыскивания топлива двигателей с

принудительным воспламенением и особенностей их конструкции....................7

1.2. Оптимальное управление двигателем в поле эксплуатационных режимов.14

1.3. Анализ современных методов моделирования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания…………………………………………………23

ГЛАВА 2. Особенности построения математической модели процесса тепловыделения в цикле сгорания инжекторного двигателя………………25

2.1.Характер процессов смесеобразования и сгорания в двигателе с принудительным воспламенением .………………………………………………25

2.1.1. Смесеобразование в инжекторных двигателях……………………………25

2.1.2. Воспламенение и сгорание топлива в инжекторных двигателях………...29

2.2. Методы расчета основных параметров процесса сгорания………………....34

2.2.1. Термохимические соотношения при сгорании…………………………….34

2.2.2. Термодинамический расчет процесса сгорания…………………………...38

2.3. Требования к математической модели……………………………………….40

ГЛАВА 3. Разработка математической и компьютерной моделей…………51

3.1Математическая модель процесса тепловыделения в цикле

сгорания ……………………………………………………………………………….51

3.1.1. Блок (подпрограмма) предварительного расчета основных

параметров работы двигателя…………………………………………………....51

3.1.2. Блок (подпрограмма) расчета параметров процесса впуска……………...54

3.1.3. Блок (подпрограмма) расчета параметров процесса сжатия………….....56

3.1.4. Блок (подпрограмма) расчета параметров процесса сгорания…………...57

3.1.5. Блок (подпрограмма) определения основных параметров управления оптимальной подачей топлива и параметров теплоотдачи……………………...59

3.2. Результаты моделирования и их интерпретация.…………………………....61

Заключение…………………………………………………………………………..

Список использованной литературы……………………………………………..

Приложения…………………………………………………………………………..

Введение

Автомобильный транспорт различного типа и назначениястал неотъемлемой частью жизнедеятельности общества промышленно развитых стран всего мира. Он интенсивно и в массовом количестве используется в промышленности, при грузоперевозках и перевозках людей, в различных сферах производства и экономики, а также и в интересах обеспечения обороноспособности государства.

Характерными чертами современных автомобилей, ответственных агрегатов и систем, таких как их двигатели, становятся сложность, тепловая и механическая нагруженность, насыщенность глубокими и пересекающимися обратными связями. От конструкции двигателей, вида используемых в них рабочих процессов во многом зависят такие важные показатели как их мощность, топливная экономичность, экологическая безопасность, вероятность безотказной работы, ресурс.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля является тепловой машиной, в которой теплота, как форма аккумулирования и передачи кинетической энергии структурных частиц вещества, получаемая в процессе экзотермической реакции окисления топлива, происходящей в рабочем теле с его участием в качестве окислителя в результате сгорания, преобразуется в работу, способную приводить в движение мобильные технические средства.

В современных условиях в автомобильной промышленности все большее внимание уделяется разработке систем, улучшающих мощностные, топливо-экономические и экологические характеристики двигателя внутреннего сгорания. Главным образом, разработки идут по пути повышения мощности и приемистости работы двигателей в различных режимах эксплуатации техники, снижения удельных затрат топлива, а также в целях уменьшения токсичности отработавших газов двигателей автомобильной техники, в том числе за счет совершенствования характеристик протекания рабочих процессов в цилиндрах двигателя.

В двигателях с принудительным воспламенением особое внимание уделяется методам повышения эффективности энергопреобразования.

Основными направлениями совершенствования являются:

уменьшение термодинамических потерь за счет повышения степени сжатия;

совершенствование характеристик тепловыделения путем повышения полноты, скорости и оптимального фазового положения процесса сгорания;

уменьшение механических потерь;

повышение эффективности энергопреобразования во всем поле реальных эксплуатационных режимов путем оптимального управления двигателем.

Реализация этих общих направлений осуществляется за счет определенных физических условий, к которым относятся:

- оптимизация состава горючей смеси на всех режимах работы двигателя;

- турбулизация заряда;

- улучшение воздухоснабжения;

- оптимизация временных и энергетических характеристик зажигания.

Среди ДВС с принудительным воспламенением, применяемых в автомобильном транспорте, во всем мире в последние 20-30 лет резко возрос удельный вес систем впрыскивания в связи с введением жестких стандартов на выброс вредных веществ с отработавшими газами. Так, например, если в странах Западной Европы и Японии в 1989 году число моделей двигателей с впрыскивающей аппаратурой (инжекторных двигателей) составляло до 30% от всей номенклатуры выпускаемых образцов, то к 1993 году оно резко увеличилось до 96% [ 1 ].

Впрыскивание топлива позволило исключить недостатки, присущие карбюраторной системе топливоподачи: высокие гидравлические сопротивления на впуске, сложность точного дозирования компонентов горючей смести, практическую невозможность равномерного распределения топлива по отдельным цилиндрам многоцилиндрового двигателя.

При этом в наибольшей степени возможности и эффективность систем впрыскивания возросли с применением электронного управления топливоподачи с использованием микропроцессоров.

Оптимальное управление двигателем в любой точке поля эксплуатационных режимов может строиться с использованием двух принципов:

управление комплексом регулировочных параметров на основе заложенных в систему программ;

самонастраивающееся или адаптивное управление.

Основной задачей данной дипломной работы является разработка модели процесса тепловыделения в цикле сгорания в черетырехтактном двигателе с непосредственным смесеобразованием.

Актуальность темы. На сегодняшний день разработан ряд методов оценки тепловыделения в процессе сгорания топлива в цилиндрах ДВС и управления двигателями с принудительным воспламенением. Однако вопрос оперативной обработки информации о качественном или частичном регулировании, который предусматривает изменение мощности только за счет использования специальных способов воспламенения и сжигания бедных смесей и происходящем при этом характере тепловыделения в цилиндрах двигателя не решен до сих пор в полной мере. Кроме того, необходимо средство для оценки методов диагностирования с точки зрения их эффективности без проведения большого объема натурных испытаний двигателя.

Таким средством, как представляется является математическое моделирование. К тому же, с помощью математического моделирования возможно исследование не только термодинамических процессов, проходящих при сгорании топливо-воздушной смеси, но и в последствии осуществлять анализ сигналов специальных диагностических датчиков, входящих в систему оптимального управления двигателем.

Целью дипломной работы является разработка математической модели процесса тепловыделения в цикле сгорания топлива и оптимизации топливоподачи в инжекторных ДВС.

Достижение поставленной цели предполагает решение ряда задач:

- изучить характер и особенности процесса сгорания в инжекторных ДВС и тепловыделения;

- выявить основные закономерности указанных процессов;

- разработать алгоритм процесса тепловыделения в цикле сгорания в четырехтактном ДВС с непосредственным впрыском топлива;

- по результатам моделирования оценить полученные данные.

Объектом исследования является процесс сгорания в ДВС с принудительным воспламенением

Предметом исследования являются основные параметры термодинамического процесса сгорания топливо-воздушной смеси в инжекторном двигателе.

Основные методы исследования – системный метод, численные методы и методы математического моделирования.

При разработке математической модели использовались основные законы и уравнения термодинамики, тепломассообмена, газовой динамики, химической кинетики, эмпирические зависимости.

Математическая модель реализована в виде компьютерной программы на языке VBA.

Объем работы:

Диплом состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Общий объем работы 71 страница, в том числе 9 рисунков. Библиография содержит  21 источник.

ГЛАВА 1. Характеристика проблемы повышения