Формирование требований к характеристике впрыскивания высокооборотного дизеля в целях снижения токсичности
Авторы: Маластовский Н.С., Барченко Ф.Б., Грехов Л.В., Кулешов А.С., Денисов А.А., Старков Е.Е.
Опубликовано в выпуске: #3(63)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1594
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Повышение экологичности - ключевой вопрос при создании и доводке современных двигателей. В связи с этим проектирование топливной аппаратуры с учетом норм эмиссии вредных веществ является актуальной задачей. В работе выполнено моделирование рабочего процесса перспективного двигателя в целях формирования требований к параметрам топливоподачи. Поле независимых переменных включало следующие величины: диаметр и количество сопловых отверстий распылителя, угол опережения впрыскивания топлива, относительную продолжительность первой стадии впрыскивания, относительную скорость на первой стадии впрыскивания и степень рециркуляции отработавших газов. Исследование проведено применительно к режимам работы, определяемым стандартом ISO 8178-4-2013 для оценки токсичности судовых двигателей. На основании полученных результатов выработаны рекомендации к профилю характеристик впрыскивания и предложен способ управления с использованием форсунки, имеющей дополнительное регулирующее сечение.
Литература
[1] Desantes J.M., Benajes J., Molina S., Gonzalez C.A. The modification of Fuel Injection Rate in Heavy-Duty Diesel Engines. Part 1: Effects on Engine Performance and Emissions. Applied Thermal Engineering, 24:2701-2714, 2004.
[2] Zhao H., ed. Advanced Direct Injection Combustion Engine Technologies and Development. Vol. 1: Gasoline and Gas Engines. Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, 2010.
[3] Грехов Л.В., Денисов А.А., Старков Е.Е. Впрыскивание дизельного топлива под давлением до 400 МПа. Национальная ассоциация ученых, 2015, № 8 (13), ч. 1, с. 24-28.
[4] Ziegler G. Euro 4 and Beyond - Role of Diesel Fuel Injection Systems. SIAT Conference, 2005, 9 p.
[5] Luckhchoura V. Modeling of injection-rate shaping in diesel engine combustion. Doctor’s Degree Dissertation. Aachen, 2010, 133 p.
[6] Grzeschik P., Laumen H.-J. FEV HiFORS: A new passenger car Diesel injector with continuous rate shaping for 2500 bar injection pressure. Combustion Engines, 2014, 157 (2), pp. 36-44.
[7] Whitelaw J.H., Payri F., Arcoumanis C., Desantes J.-M. Thermo- and Fluid Dynamic Processes in Diesel Engines 2. Selected papers from the THIESEL 2002 Conference. Valencia, Spain, 11-13 September 2002.
[8] Carbonell D., Oliva A., Perez-Segarra C.D. Implementation of Two- Equation Soot Flamelet Models for Laminar Diffusion Flamelets. Combustion and Flame, 156 (3), 2009, pp. 621-632.
[9] Fink C., Drescher M., Rabe R., Harndorf H. Hydraulic measures to improve common-rail injection system performance - Impact of injection rate shaping on emissions of a medium speed diesel engine. CIMAC Congress. Shanghai, China, May 13-16, 2013.
[10] Kuleshov A.S., Grekhov L.V. Multidimensional Optimization of DI Diesel Engine Process Using Multi-Zone Fuel Spray Combustion Model and Detailed Chemistry NO* Formation Model. SAE Tech. Pap. Ser., 2013, no. 2013-01-0882.
[11] Grekhov L., Mahkamov K., Kuleshov A. Optimization of Mixture Formation and Combustion in Two-stroke OP Engine Using Innovated Diesel Spray Combustion Model and Fuel System Simulation Software. SAE Intern. Tech. Pap. Ser, 2015, no. 20159328, 14 p.
[12] ISO 8178-4-2013. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Ч. 4: Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах. Москва, 2014, 23 с.
[13] Tanabe K., Kohketsu S., Nakayama S. Effect of Fuel Injection Rate Control on Reduction of Emissions and Fuel Consumption in a Heavy-Duty Direct-Injection Diesel Engine. SAE Paper, 2005, no. 2005-01-0907.
[14] Кулешов А.С. Развитие методов расчета и оптимизация рабочих процессов ДВС. Дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2011, 235 с.
[15] Бочков М.В., Захаров А.Ю., Хвисевич С.Н. Образование NOх при горении метановоздушных смесей в условиях совместного протекания процессов химической кинетики и молекулярной диффузии. Математическое моделирование, 1997, т. 9, № 3, с. 13-28.
[16] Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw Hill, 1988, 676 p.