Хімченко Аркадій Васильович. Покращення паливної економічності і зниження токсичності двотактних бензинових двигунів в часткових режимах

Краткое описание

Хімченко Аркадій Васильович. Покращення паливної економічності і зниження токсичності двотактних бензинових двигунів в часткових режимах: дис... канд. техн. наук: 05.05.03 / Національний транспортний ун-т. - К., 2004

Хімченко А. В. Покращення паливної економічності і зниження токсичності двотактних бензинових двигунів в часткових режимах. — Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 — Теплові двигуни. — Національний транспортний університет, Київ, 2004.
Дисертація присвячена поліпшенню паливної економічності і зниженню шкідливих викидів двотактних бензинових двигунів шляхом використання змінного ступеня стискання в часткових режимах.
Розроблено комплекс математичних моделей робочих процесів двотактного бензинового двигуна із змінним ступенем стискання в часткових режимах: методика визначення параметрів продувочного компресора (ПК) — нижньої частини циліндропоршневої групи і кривошипної камери; метод розрахунку дозарядки ПК свіжим зарядом у процесі наповнення, в основу якого покладені диференціальні рівняння енергетичного і масового балансу; методика розрахунку робочого циклу в циліндрі двигуна на основі методу проф. І. І. Вібе; замкнута модель розрахунку двигуна, що дозволяє комплексно виявити вплив змінного ступеня стискання на конструктивні параметри і показники двигуна. Проведено розрахунково-експериментальні дослідження впливу змінного ступеня стискання на показники роботи двигуна в часткових режимах. Отримано значну паливну економічність двигуна, а також зниження токсичності по викидахСОіСНпри регулюванні ступеня стискання в часткових режимах.

У дисертаційній роботі вирішена науково-технічна задача, що полягає в проведенні комплексу дослідницьких і дослідно-конструкторських робіт і виробленні рекомендацій, спрямованих на підвищення паливної економічності і зниження токсичності двотактних бензинових ДВЗ в часткових режимах.
Створено два експериментальних зразки двотактних ДВЗ зі змінюваним ступенем стискання на базі двигунів із кривошипно-шатунним і кривошипно-кулісним механізмом.
Експериментально встановленаможливість зміни дійсного ступеня стискання в діапазоні від 6 до 17,2.
Розроблено методику експериментальних досліджень ДВЗ зі змінним ступенем стискання і вимірювальна та реєструюча апаратура для дослідження робочого процесу і визначення потужностних, економічних і токсичних показників двигунів.
Замкнута модель розрахунку двотактного двигуна із змінним ступенем стискання дозволяє комплексно виявити вплив змінного ступеня стискання на конструктивні параметри і ефективні показники двигуна.
Теоретичні дослідження показали, що збільшення ступеня стискання в часткових режимах приводить, крім поліпшення протікання термодинамічного циклу, до зміни фаз газорозподілу, більшого наповнення кривошипної камери і зниження прямих втрат пальної суміші при газообміні.

Так, збільшення eхвід 7 до 17 зменшує час-перетин випускного вікна на 36%.

Розроблено методику і програма розрахунку робочого циклу двотактного бензинового двигуна і кривошипно-камерного продувного компресора з урахуванням eх= var, що дозволяє оцінити вплив регулювання ступеня стискання в часткових режимах на ефективні показники двигуна.
Експериментально підтверджена ефективність використання змінного ступеня стискання, як одного з найбільш важливих факторів поліпшення показників двотактного бензинового двигуна.

Установлено, що:
регулювання ступеня стискання в часткових режимах дозволяє підвищити паливну економічність класичного двигуна з КШМ більш, ніж на 10.25 % приNe< 50 % від можливої в даному швидкісному режимі, а безшатунного — із ККМ більш, ніж на 3045 % за тих самих умов;
застосування кривошипно-шатунного механізму на відміну від кривошипно-кулісного обмежує можливість збільшення ступеня стискання двигуна вище 14 внаслідок істотного росту механічних втрат;
підвищення ступеня стискання в двотактному двигуні з повітряним охолодженням при високих частотах обертання колінчастого вала обмежується детонацією, а при малих частотах обертання і середніх навантажень — бездетонаційним запаленням бензомасляной суміші від стискання.

Експериментальні дослідження двотактного бензинового двигуна показали, що у випадку регулювання ступеня стискання від 7 до 15 у діапазоні навантажень j0= 0,20,45 іn= 3000хв-1викидиСНзнижуються на 3035 %, а концентраціяNOxзростає в 23 рази, однак при цьому емісія оксидів азоту не перевищує 100ppm. Зміст СО у відпрацьованих газах знижується до 1 %. Сумарні масові викиди токсичних компонентів при цьому знижуються в середньому на 0,0242кг/годна одиницю eх.
Результати досліджень можуть бути використані при проектуванні і доведенні дослідного двигуна зі змінним ступенем стискання, призначеного для транспортних засобів.