Формирование требований к характеристике впрыскивания высокооборотного дизеля в целях снижения токсичности

4 / 19

Н.С. Маластовский, Ф.Б. Барченко, Л.В. Грехов, А.С. Кулешов, А.А. Денисов, Е.Е. Старков
4 Инженерный журнал: наука и инновации # 3·2017
ется актуальной задачей, представляющей научную и практическую
ценность.
Объект исследования. Выполнено расчетное исследование ра-
бочего процесса перспективного российского судового двигателя ти-
па ЧН 15/17,5. Параметры исследуемого двигателя приведены ниже:
Ход поршня S, мм …………………………………………............... 175
Диаметр цилиндра D, мм …………………………………………... 150
Степень сжатия ε …………………………………………................ 14
Номинальная частота вращения n, мин–1 ………….......................... 2 100
Цилиндровая мощность ц , N кВт ……………………………………… 120
Среднее эффективное давление pе, МПа ………………………….. 2,22
Максимально допустимое давление в цилиндре pz , МПа ………. 22
Максимальное давление впрыскивания p впр, МПа ……………….. 200
Была поставлена следующая задача: сформировать стратегию
управления характеристикой впрыскивания для обеспечения задан-
ных экологических требований применительно к судовому варианту
исполнения двигателя. В качестве инструмента моделирования вы-
бран современный программный комплекс «ДИЗЕЛЬ-РК» [10, 14],
основанный на термодинамической модели рабочего процесса. Ком-
плекс прошел проверку в многочисленных исследованиях, проведен-
ных для разных типов двигателей [10, 11]. Для процесса сгорания
в программном комплексе «ДИЗЕЛЬ-РК» используется модифициро-
ванная модель Н.Ф. Разлейцева [14], учитывающая взаимодействие
топливной струи со стенками камеры сгорания. При этом образова-
ние оксидов азота определяется в соответствии с детальным кинети-
ческим механизмом для 33 компонентов по 199 реакциям [15].
В отличие от широко применяемых технологий вычислительной
гидродинамики феноменологический подход позволяет в необходи-
мой степени формализовать процесс оптимального поиска при зна-
чительном снижении временных затрат. В сравнении с эксперимен-
тальными исследованиями такой подход имеет бîльшую свободу
в выборе независимых параметров оптимизации.
В ходе расчетов использовали следующие данные об исследуемом
двигателе, необходимые для математической модели «ДИЗЕЛЬ-РК»:
 геометрические параметры камеры сгорания, газовоздушных
патрубков и распылителя форсунки;
 характеристики материалов деталей, образующих камеру сго-
рания, для обеспечения теплового баланса двигателя;
 диаграммы «время — сечение» клапанов;
 массивы других конструктивных и режимных параметров дви-
гателя.