ИОК ДВС версии 2.0

AVL

 

 

Исследование процессов сгорания в ДВС

Начало этому направлению было положено работами профессоров, д-р техн. наук А.Н, Воинова и Ю.Б. Свиридова. Эти работы развивалось в тесном контакте с Институтом химической физики АН СССР. Д.И.Скороделовым и С.Г.Нечаевым под руководством А.Н.Воинова были проведены исследования калильного зажигания, кинетики процессов воспламенения, механизма действия антидетонаторов.

К наиболее значительным результатам следует отнести расшифровку механизма возникновения калильного зажигания, получение кинетических констант микрореакций воспламенения различных топлив (включая одностадийный и двухстадийный механизмы).

Под руководством Ю.Б.Свиридова были проведены исследования процессов воспламенения и горения тепловой струи в условиях дизеля, выделены и подробно изучены режимы горения топливной струи при различных температурах, показаны их характерные особенности, впервые установлен факт различного влияния турбулизации заряда на процесс воспламенения топливной струи в области низких и высоких температур. Е.В.Шатровым и Г.М.Камфером была создана моделирующая установка с камерой постоянного объема и проведены работы по исследованию испарения, смесеобразования и сгорания различных типов.

В дальнейшем под руководством профессора Г.М.Камфера совместно с профессором А.А.Гуреевым (институт нефти и газа им. И.М.Губкина) был проведен цикл работ по определению аналитических и статистических связей между показателями качеств топлив и параметрами рабочего цикла и созданию методов их количественной оценки для различных способов смесеобразования, и типов камер сгорания при применении топлив с различными физико-химическими свойствами. Дано обоснование требований к оптимальному соотношению между цетановым числом и фракционным составом перспективных дизельных топлив.

На основе развития теории испарения и фракционирования нестационарной топливной струи разработана методика количественной оценки испаряемости топлив различного состава в дизелях, в том числе получено критериальное уравнение для расчета теплообмена между топливом и воздушным зарядом в процессе впрыскивания. Разработана физическая модель и уравнения для расчета температурной неоднородности заряда около топливной струи и в ее объеме с учетом поджатия и турбулентных пульсаций скорости.

Оптимизация газодинамических характеристик впускного канала по скоростной характеристике наряду с оптимизацией фракционного состава топлива может дать на малых частотах вращения экономию топлива до 8-10%, что показали исследования работы дизеля ЗИЛ-641 на смесях дизельного топлива с бензином.

Выполненный комплекс расчетно-экспериментальных исследований по совершенствованию рабочих процессов двигателей Алтайского моторного завода позволил предложить новую камеру сгорания в поршне, реализованную в перспективном дизеле А-90ТК (ЧЗПТ) и дать для этого дизеля рекомендации по оптимальной скорости движения заряда и оптимальной ориентации топливных струй.

В рамках этого направления были защищены кандидатские диссертации В.А.Корчагиным, Г.И.Микериным, Н.П.Луниным, В.А.Комаровым, Г.К. Жакеновым, Гази Таутахом, Аднаном Шихабом, В.Н. Семеновым, Б. да Сантосом (Бразилия) и др. всего 12 человек.

По результатам работ опубликованы монографии "Испаряемость топлив для поршневых двигателей" (1982 г.) и "Топлива для дизелей: свойства и применение" (1992 г.).

По инициативе Ю.Б.Свиридова в МАДИ были начаты работы по исследованию процесса сажеобразования в дизеле. В результате впервые разработан оптический метод определения текущего сажеобразования в работающем дизеле и экспериментально получены кривые образования и выгорания сажи в течение рабочего цикла. Были также исследованы механизмы влияния теплового эффекта горения на сажеобразование при применении различных антидымных присадок.

В дальнейшем под руководством д-ра техн. наук, профессора В.З.Махова создано научное направление по исследованию макрокинетики сгорания и механизма образования токсичных веществ в дизеле.

На основе концепции использования изоповерхности с коэффициентом избытка воздуха = 1 как базовой, для анализа процесса горения в дизеле удалось более четко увязать процессы смешения и теплопереноса в топливном факеле с химическими процессами и разработать на этой основе соответствующие расчетные модели. Выявлены теоретически и подтверждены экспериментально различные режимы воспламенения топливной струи: поджигания при высоких и теплового взрыва при низких температурах заряда. Дальнейшее развитие этих работ дано в кандидатских диссертациях Е.Ордабаева, А.Гелдиалиева, С.В.Гусакова, А.Р.Кульпицкого, Г.Вилькавичуса, С.Славинскаса и др. В диссертации Л.В.Чикваидзе исследован процесс двигателя со степенью и изменяемым в зависимости от нагрузки моментом начала непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания, т.е. работающего на малых нагрузках как дизель и на больших как бензиновый двигатель. По результатам работ совместно с С.С.Сайдаминовым опубликована монография "Моделирование процессов воспламенения и сгорания углеводородных топлив в поршневых ДВС". Ряд работ проведен содружестве с кафедрой "Автомобили и ДВС" Технического Университета г. Дрезден (руководитель кафедры проф. доктор Nabil A. Hoche).