Анотація до роботи:

Тимченко Д.І. Поліпшення паливної економічності високообертових дизелів шляхом зміни умов сумішоутворення і згоряння. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – теплові двигуни. – Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2006.

Дисертація присвячена визначенню умов та доцільних шляхів покращання техніко-економічних та екологічних показників роботи високообертових автотракторних дизелів малої потужності, за рахунок зміни умов організації сумішоутворення і згоряння (на прикладі дизеля 2Ч 8,2/8,8).

В роботі запропоновані показники для оцінки сумішоутворення, які найбільш впливають на цей процес; встановлені конструктивні параметри і фактори дизеля, що визначають цей вплив, та доцільні межі їх зміни та зв’язки між ними.

Розроблений комплексний розрахунковий метод дослідження робочого циклу високообертового дизеля малої потужності з об’ємно-плівковим способом сумішоутворення у циліндричній КЗ у поршні, розроблений алгоритм та програма, за якими проведений чисельний експеримент для дизеля 2Ч 8,2/8,8.

Підготовлене та проведене експериментальне моторне дослідження дизеля 2Ч 8,2/8,8, за результатами якого виконана оцінка адекватності розрахункової моделі, уточнені її складові та значення чисельних коефіцієнтів у складаючих її моделях, перевірені рекомендації щодо доцільної конструктивної зміни комплектації дизеля 2Ч 8,2/8,8 з метою покращання показників його роботи. За його результатами сформульовані конкретні рекомендації виробникам дизелів даного класу.

Виконана оцінка можливого покращання при застосуванні рекомендованої комплектації, техніко-економічних та екологічних показників роботи дизеля 2Ч 8,2/8,8 в умовах експлуатації його на СШ Т-16 в типізованому полі режимів роботи.

У дисертаційному дослідженні поставлена та вирішена науково-практична задача - визначення можливості та найбільш доцільних шляхів поліпшення паливної економічності та димності ВГ високообертових малопотужних дизелів з об’ємно-плівковим способом сумішоутворення у циліндричній КЗ за рахунок зміни умов сумішоутворення і згоряння (на прикладі дизеля 2Ч 8,2/8,8). Рішення даної задачі дозволило одержати наступні наукові і практичні результати:

1. Запропонована імітаційна модель комплексного дослідження процесів сумішоутворення і згоряння, що дозволяє оцінювати вплив змінюваних конструктивних параметрів, характеристик та факторів на показники цих процесів і, як результат, на економічність і димність ВГ в високообертових дизелях малої потужності з об’ємно-плівковим способом сумішоутворення у циліндричній КЗ, при розробці якої та програмного забезпечення для її реалізації здобувачем:

- визначений комплекс показників сумішоутворення і згоряння, що характеризує ці процеси, при цьому вперше запропонована, як показник для оцінки якості сумішоутворення, доля палива, що подається на стінку КЗ у формі плівки, , % (“доля плівкості”);

- адаптована цифрова модель проф. Маца З.З. до умов об’ємно-плівкового способу сумішоутворення і згоряння в високообертових дизелях малої потужності;

- в моделі розрахунку параметрів та характеристик факелу розпиленого палива уточнені коефіцієнти та показники в рівняннях, комплексах і симплексах, які враховують особливості роботи дизелів цього класу;

- розроблений аналітичний спосіб вибору раціонального напрямку осей факелів розпиленого палива в розпилювачі з використанням ЕОМ та програмне забезпечення.

2. Отримані аналітичні залежності, що зв’язують показники роботи дизеля з його конструктивними параметрами з одного боку й показниками сумішоутворення та згоряння з іншого, що відкрило можливість для оптимізації останніх за рахунок раціонального вибору перших. Залежності мають достатню спільність для застосування їх при розробці, дослідженні й доведенні дизелів подібного класу.

3. Запропоновані заходи щодо підвищення ефективності організації процесів сумішоутворення і згоряння у високообертових дизелях малої потужності, які забезпечують поліпшення економічності та зменшення димності ВГ за рахунок дообробки КЗ у поршні, більш раціонального розміщення факелів розпиленого палива в об’ємі КЗ, оптимізації ефективного прохідного перерізу розпилюючих отворів форсунки, тиску попереднього затягування пружини форсунки та внутрішнього діаметра паливопроводу високого тиску.

При запропонованій комплектації на номінальному режимі роботи дизеля 2Ч 8,2/8,8 (N_е = 14 кВт при n = 3000 хв^-1) порівняно з базовою комплектацією досягнуто зниження g_е на 6,4%, димності ВГ К на 7,3%, а в умовах експлуатації на СШ відповідно на 4,48 % та на 4,2%.

4. Проведені аналітичне й експериментальне дослідження високообертового дизеля малої потужності 2Ч 8,2/8,8 з метою вибору найбільш раціональних напрямків поліпшення його паливної економічності та зменшення димності ВГ за рахунок зміни умов сумішоутворення і згоряння, за результатами яких, з урахуванням попередніх досліджень (при застосуванні гвинтового впускного каналу в головці циліндрів, що забезпечує вихрове відношення на рівні 0,5 - 0,6) рекомендовано для дизеля 2Ч 8,2/8,8:

- КЗ – у поршні циліндричної форми з напівсферичними карманами-турбулізаторами в зонах контакту коротких факелів розпиленого палива з її поверхнею;

- паливну апаратуру, що складається з ПНВТ, який забезпечує Р_{ВПРмакс} до 40-50 МПа, форсунок закритого типу з тридірчастим розпилювачем з d_р = 0,23^+0,02 мм (mf_р = 0,12 - 0,13 мм²); з попередньою затяжкою пружини Р_Фп = 21^+0,5 МПа та паливопроводами високого тиску довжиною 500 мм і внутрішнім діаметром з d_Пвн = 1,1-1,2 мм;

- розташування форсунки в об’ємі КЗ, при якому напрямки осей розпилюючих отворів забезпечують умовний контакт осей факелів розпиленого палива з твірною КЗ на відстані від днища поршня при положенні його у ВМТ на рівні h_пф = 6 – 6,5 мм ( = (0,45 – 0,48) h_кз) і надпоршневому зазорі 0,95^±0,10 мм.

5. Розроблені та використані при дослідженні пристрій для реєстрації закону подачі палива та датчик переміщення голки у безштанговій форсунці.

6. Результати дослідження, програмні комплекси, оригінальні пристрої відображені у публікаціях здобувача, передані для використання і впровадження Казенному підприємству “Харківське конструкторське бюро з двигунобудування”, науково-дослідній лабораторії кафедри ДВЗ ХНАДУ, а також використовуються у навчальному процесі при підготовці студентів спеціальності 7. 090210 – двигуни внутрішнього згоряння в ХНАДУ.

Публікації автора:

1. Тимченко И. И., Башлай С. И., Тимченко Д. И. Влияние температуры топлива на процесс топливоподачи топливными системами с насосами распределительного типа серии НД// Автомобильная техника. Челябинск: ЧВВАИУ. 1998. № 7. С. 81-89. Здобувачем проведені експериментальні дослідження впливу температури палива на характеристики вприскування паливної системи з насосами розподільчого типу.

2. Тимченко И.И., Жадан П.В., Воронков А.И, Байцур М.В., Тимченко Д.И. Метод рационального выбора конструктивных параметров дизеля // Автомобильный транспорт. Харьков: ХГАДТУ. 2000. № 12. С. 65-69. Здобувач приймав участь у розробці методу дослідження у тій частині, де він оцінює вплив характеристик вприскування палива на показники роботи дизеля.

3. Тимченко А.И., Цыбульский В.А., Тимченко Д.И. Исследование режимов приработки дизеля СМД-900 // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2003. №13. С. 132 – 134. Здобувач приймав участь у визначенні раціональних режимів експериментальної обкатки дизеля СМД-900, експериментальній її перевірці.

4. Тимченко И.И., Тимченко Д.И., Кабанов А.Н. Метод оценки резервов улучшения показателей работы автотракторных дизелей за счет рационального выбора их параметров (на примере СМД – 900) // Автомобильный транспорт . Харьков: ХНАДУ. 2004. №15. С. 40-44. Здобувачем проведено експериментальне дослідження і проаналізований вплив напрямку осей отворів розпилювачів на показники роботи дизеля.

5. Тимченко А.И., Жилин С.С., Кабанов А.М., Тимченко Д.И. Метод расчета ориентации топливных струй в камере сгорания дизеля с объемно-пленочным смесеобразованием // Автомобильный транспорт.Харьков: ХНАДУ, 2005. № 17. С. 306 - 308. Здобувач приймав участь у експериментальній перевірці методу розрахунку орієнтації паливних факелів.

6. Абрамчук Ф.И, Тимченко Д.И, Майстренко Г.В. Результаты экспериментального исследования новой системы организации смесеобразования в высокооборотном дизеле 2V 8,2/8,8 (СМД-900) // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2006. № 18. С. 103 – 106. Здобувачем експериментально визначені показники роботи дизеля та розраховані характеристики тепловиділення.