2. Получены зависимости, которые устанавливают связь с показателями газообмена дизеля 6ДН и параметрами газа во впускном и выпускном коллекторах, геометрическими характеристиками окон и режимом работы дизеля.
3. Обобщены зависимости основных показателей цикла от безразмерного критерия формы впускных окон цилиндра для дизелей с прямоточно-щелевой продувкой
4. Предложено принципиально новую схему и конструкцию компактного высокоэффективного ОНВ, встроенного в центробежный компрессор. По результатам испытаний на безмоторном стенде определены тепловые и гидравлические характеристики ОНВ.
5. Обоснован выбор параметров системы воздухоснабжения: фаз газораспределения, минимального проходного сечения соплового аппарата турбины, максимального угла закрутки по высоте впускных окон дизеля 6ДН с ОНВ.
6. Дана оценка эффективности применения цилиндра с усовершенствованной конфигурацией впускных окон.
7. Обоснована методика использования нового газоотборного приспособления для определения состава газа в цилиндре в конце процесса расширения.
8. Дана оценка улучшению технико-экономических и токсичных показателей, а также возможность дальнейшего форсирования тепловозного дизеля 6ДН с ОНВ и усовершенствованной системой воздухоснабжения.
Основные результаты исследований, которые включены в диссертацию докладывались на I и VIII международных конгрессах двигателестроителей Украины (Украина - Крым - Рыбачье) в 1996 и 2003 г.г., на международных ежегодных научно-технических конференциях "Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье". Харьков - Мишкольц - Магдебург в 1993-1999 г.г.
Публикации.
Результаты диссертационной работы опубликованы в семи статьях в сборниках научных трудов [2,5,110,112,116,117,118], двух статьях в научных журналах [113,115], получен один патент Украины [142].
Лично соискателем в публикациях выполнено следующее:
1. Дано описание конструкций усовершенствованных цилиндров с различной конфигурацией и размерами впускных окон, проведено экспериментальную проверку цилиндров на одноцилиндровых дизелях, обработаны результаты испытаний [117].
2. Описаны конструкции танковых и конверсионных двигателей типа ДН 12/2х12, дано сравнение их характеристик [110].
3. Проведено экспериментальное исследование по проверке эффективности разработанных способов расширения диапазона работы дизеля 6ДН
[116].
4. Выполнены расчеты нагрузочных характеристик дизеля при различных частотах вращения коленчатого вала; проведен анализ результатов экспериментальных исследований [118].
5. Обосновано методику проведения экспериментальных исследований дизеля, определены факторы, которые влияют на экономические показатели дизеля с различными выпускными коллекторами [112].
6. Рекомендовано принципиально новую схему и конструкцию кольцевого охладителя наддувочного воздуха, дано описание результатов полученных экспериментальных исследований [113].
7. Проведено расчетное исследование влияния фаз газораспределения на процесс газообмена, индикаторные и эффективные показатели дизеля [115].
8. Обобщены результаты влияния геометрических характеристик впукных окон на коэффициент наполнения; получено эмпирическую формулу для оптимального значения угла закрутки впукных окон цилиндра [142].
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и 6 приложений. Полный объем работы включает 241 страницу; из них 25 рисунков по тексту, 17 рисунков на 15 страницах, 12 таблиц по тексту, 6 приложений на 57 страницах, 173 наименований списка литературных источников на 18 страницах.
Для заказа доставки работы воспользуйтесь поиском на сайте http://www.mydisser.com/search.html
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
В диссертационном исследовании поставлена и решена важная научно-техническая задача улучшения технико-экономических показателей и токсических характеристик быстроходного тепловозного дизеля 6ДН путем совершенствования системы воздухоснабжения.
Приведенные в работе результаты позволяют сделать следующие выводы:
1. Усовершенствована методика расчета параметров рабочего цикла двухтактного дизеля путем дополнения ее зависимостями для определения коэффициента трения воздушного заряда о стенку цилиндра, коэффициентов расхода окон разной формы, тепловых и гидравлических характеристик ОНВ, установления связи показателей газообмена с конструктивными и режимными параметрами двигателя, что позволяет повысить достоверность результатов расчета и обеспечивает возможность проведения многофакторной оптимизации параметров системы воздухоснабжения.
2. В результате обобщения данных о характеристиках быстроходных двухтактных дизелей с прямоточно-щелевой продувкой, имеющих четырехгранные впускные окна цилиндра, впервые введено понятие и определено оптимальное значение безразмерного критерия формы впускного окна, при котором обеспечиваются лучшие условия для протекания процесса газообмена.
3. Разработаны, обоснованы и внедрены в практику исследований двухтактных дизелей новое устройство для отбора проб газа из выпускного окна в первой фазе выпуска и методика его применения, которая упрощает отбор проб газа и обеспечивает получение достоверных данных о составе отработавших газов.
4. Предложен новый способ изготовления впускных окон четырехгранной формы для цилиндров быстроходных двухтактных дизелей, который обеспечивает увеличение на 10% их проходное сечение. Усовершенствованные цилиндры изготовлены и внедрены в производство для использования на тепловозных дизелях и двигателях других модификаций.
5. Разработана, изготовлена, исследована и внедрена в производство новая оригинальная конструкция ОНВ, которая является составной частью компрессора наддувочного воздуха. Стендовыми испытаниями установлено, что разработанный ОНВ обеспечивает высокие теплотехнические и гидравлические характеристики, а именно:
- коэффициент тепловой эффективности Еох=0,7;
- коэффициент гидравлической эффективности sох=0,98.
6. Обоснован выбор рациональных параметров системы воздухоснабжения дизеля 6ДН. Установлено, что для улучшения показателей тепловозного дизеля 6ДН с ОНВ и усовершенствованными впускными окнами цилиндров необходимо иметь значение минимального проходного сечения соплового аппарата турбины fса=50 см2, угла начала открытия выпускных окон цилиндра jе=100 град. п.к.в. и максимальный угол закрутки впускных окон по высоте jз=42 град.
7. Определены причины влияния угла закрутки впускных окон по высоте на показатели газообмена и характеристики распределения параметров газового потока в цилиндре. Установлено, что при увеличении максимального угла закрутки jз относительно его оптимального значения (jз опт=42 град.) повышается концентрация остаточных газов в центре цилиндра, а при уменьшении jз - в пристеночной зоне цилиндра. В обоих случаях это приводит к увеличению коэффициента остаточных газов.
8. В результате экспериментального исследования дизеля 6ДН установлено:
- внедрение усовершенствованных цилиндров, впускные окна которых имеют увеличенное на 10% проходное сечение, позволяет снизить на номинальной мощности температуру газов в выпускном коллекторе на 35 К и улучшить удельный эффективный расход топлива на 1,6%;
- внедрение разработанного ОНВ на режиме номинальной мощности обеспечивает уменьшение удельного эффективного расхода топлива на 2,7%, удельной эмиссии оксидов азота на 17%, дымности отработавших газов на 20%, температуры выпускных газов на 8,2%;
- увеличение максимального угла закрутки впускных окон по высоте до 42 град. (вместо 35 град.) на режиме номинальной мощности дизеля 6ДН позволяет улучшить топливную экономичность на 2,3%.
9. Дана оценка возможности дальнейшего форсирования по среднему эффективному давлению модернизированного тепловозного дизеля 6ДН на 9,7% (с 588 кВт до 645 кВт) при условии сохранения температуры выпускных газов перед турбинной на базовом уровне.
10. Показано, что при одновременной реализации на двигателе 6ДН ОНВ, цилиндров с усовершенствованной конфигурацией впускных окон, имеющих увеличенное проходное сечение и оптимальный угол закрутки по высоте, а также оптимальных параметров турбины на режиме номинальной мощности снижается удельный эффективный расход топлива на 14,5 г/(кВт×ч). При использовании модернизированного дизеля 6ДН на дизель-поезде среднеэксплуатационный расход топлива уменьшается на 5,8%, а среднеэксплуатационный выброс оксидов азота - на 14%, снижение тепловых нагрузок на основные детали ЦПГ дает возможность увеличить моторесурс дизеля.
Для заказа доставки работы воспользуйтесь поиском на сайте http://www.mydisser.com/search.html
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания. / Под ред. М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1973, -167с.
2. Алехин С. А. Улучшение экономических показателей тепловозной модификации дизеля 6ТД путем совершенствования гидравлических характеристик впускных окон цилиндра// Авиационно-космическая техника и технология. -Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "ХАИ, 2003. -Вып. 42/7. -С. 5 1-53.
3. Алёхин С.А., Пелепейченко В.И. Выбор параметров системы воздухоснабжения тепловозной модификации дизеля ДН12/2х12 из условия достижения заданных показателей газообмена. // ХИИТ. -Харьков, 1994 - 16 с. - Деп. в ГНТБ Украины, №125-Ук 95, 16.01.95.
4. Алёхин С.А., Пелепейченко В.И. Многофакторные зависимости для определения показателей газообмена цилиндра дизеля ДН12/2х12. // ХИИТ. -Харьков, 1994 - 12 с. - Деп. в ГНТБ Украины №128-Ук 95, 16.01.95
5. Алехин С. А. Улучшение технико-экономических и экологических показателей тепловозной модификации дизеля типа 6ТД за счет применения промежуточного охлаждения наддувочного воздуха// Авиационно-космическая техника и технология. -Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "ХАИ, 2003. -Вып. 41/6.-С.32-35.