Опубликован: Актуальные проблемы управления качеством ... эксплуатации транспортных средств: Материалы XI ...

Опубликован: Актуальные проблемы управления качеством производства и
эксплуатации транспортных средств: Материалы XI Междунар. науч. –
практ. конф. Владим. гос. ун – та. Владимир. 2007.
Cтолбов М.С., Эфрос В.В., Горнушкин Ю.Г.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОТРОПНОГО ЦИКЛА ПО
ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЕ РЕАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В работе оценивается точность описания индикаторной диаграммы реального двигателя с помощью модели термотропного цикла [1].
Термотропный цикл состоит из последовательно протекающих термотропных термодинамических процессов. Название «термотропный»
(от греч. therme – тепло, tropos –
поворот, направление) основано
на том, что основой модели процесса
является
закономерность
обмена рабочего тела теплотой с
внешним источником, определяющая направление и интенсивРис. 1. Схема индикаторной диаграммы
расчётного термодинамического цикла.
ность потока теплоты при его
осуществлении.
Политропный
процесс является частным случаем термотропного. Термотропная модель,
также как и политропная, выражена в элементарных функциях, что важно,
так как обеспечивает ту же наглядность и лёгкость восприятия, что и цикл
Гриневецкого-Мазинга. Теплоёмкость процесса переменная и зависит от
температуры газа.
Схема расчётного цикла приведена на рис. 1. Процессы сжатия a – d и
расширения f – b (рис.1) описываются уравнениями однонаправленных (т.е.
протекающих только при сжатии или только при расширении) термотроп.
Процесс тепловыделения d - с – f осуществляется по совмещённому термотропному процессу «сжатие – расширение», который определяется показателем характера сгорания mг и состоит из двух участков - сжатия d - с и расширения с – f.
Подбор параметров модели цикла заключается в следующем: определение относительных объёмов в характерных точках цикла; выбор процессов,
на протяжении которых происходит сгорание топлива, для бензиновых двигателей это может быть период d - Tmax, для дизелей - два периода – видимого
сгорания d – f и догорания f - b; нахождение путём анализа индикаторной
диаграммы или по статистическим данным значений ξ; определение численных значений показателей характеристик тепловыделения в период сгорания
mг и расширения mр.
Среднее индикаторное давление и индикаторный КПД, которые также
служат критериями качества моделирования реального цикла, находятся общеизвестным методом по суммарной работе цикла.
В качестве примера рассмотрим подбор параметров для бензинового
двигателя ЗИЛ – 130 [2].
В результате анализа установлено, что вследствие разности характеристик тепловыделения реального и расчётного циклов максимальным значениям давления и температуры цикла (3,2 МПа и 2550 К в исходной диаграмме) соответствуют разные значения mг. Поэтому было принято значение mг,
отвечающее исходному максимуму давления цикла и равное 7,0. При этом
расчётные максимальная температура цикла и соответствующий ей угол отличаются от реальных на 80 К и 8 градусов п.к.в.
Показатель характеристики процесса расширения mp выбран исходя из
наименьшего отклонения расчётных значений среднего индикаторного дав-
ления и температуры газа в момент открытия выпускного клапана от экспериментальных. Его величина составила также 7,0.
На рис. 2 представлены кривые давлений и температур реальной (выделенные линии) и расчётной индикаторной диаграммы, подтверждающие их
удовлетворительное совпадение.
Расчётные быстрота нарастания давления процесса сгорания и среднее
индикаторное давление согласно
подобранным параметрам составили:
(dp/dφ)max= 0,14 МПа/град п.к.в, pi = 0.92 МПа. Их отличие от реальных не
превышает 4%.
Из приведенных данных следует,
что при условии практически точного соблюдения максимального давления реального цикла величины
максимальных температур и соответствующих им углов п.к.в. получаются с некоторыми отклонениями,
значения
Рис. 2. Индикаторная диаграмма цикла двигателя ЗИЛ – 130. Выделенными линиями
изображён реальный цикл.
которых
не
являются
принципиальными.
Предложенная модель цикла ДВС
обеспечивает существенно лучшее по сравнению с моделью Гриневецкого Мазинга приближение к реальному циклу. Математическая простота модели
позволяет изучать средствами математического анализа влияние основных
определяющих факторов на показатели цикла. Полученные результаты дают
основание рекомендовать модель к применению в учебном процессе по специальности ДВС.
Библиографический список
1. М.С. Столбов, В.В. Эфрос, А.Н. Гоц. Расчётный цикл двигателя внутреннего сгорания.// Материалы XII Международной научно-технической
конференции «Транспорт, экология – устойчивое развитие», 18 – 20 мая
2006. Болгария, г. Варна, 2006. С 172 – 177.
2. Горнушкин Ю.Г., Гладышев А.В.. Обработка индикаторной диаграммы
двигателя с искровым зажиганием. // Автомобильная промышленность, №1,
1999.
УДК 621.436
Определение параметров термотропного цикла по индикаторной диаграмме
реального двигателя / Cтолбов М.С., Эфрос В.В., Горнушкин Ю.Г.// Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации транспортных средств: Материалы XI Междунар. науч. – практ. конф. Владим. гос.
ун – та. Владимир. 2007.
Рассмотрен способ определения параметров термотропного цикла по
индикаторной диаграмме реального двигателя. Показано, что модель термотропного цикла ДВС обеспечивает существенно лучшее по сравнению с моделью Гриневецкого - Мазинга приближение к реальному циклу. Математическая простота модели позволяет изучать влияние основных определяющих
факторов на показатели цикла средствами математического анализа в объёме
вузовского курса. Полученные результаты дают основание рекомендовать
модель к применению в учебном процессе по специальности ДВС.