4 / 15
Р.З. Кавтарадзе, И.А. Зиновьев
116
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4
одноцилиндровый отсек (1ЧН 13/15) которого подвергался детальным экспе-
риментальным исследованиям [5, 6]. Результаты этих исследований были ис-
пользованы для моделирования рабочего процесса, а также для верификации
математической модели (1). Основные технические характеристики дизеля:
диаметр цилиндра/ход поршня
D
/
S
= 130/150 мм/мм; степень сжатия ε = 14,7;
система топливоподачи — Common Rail; максимальное давление впрыскивания
p
впр
= 1000 бар; число и диаметр сопловых отверстий форсунки 8 × 0,23 мм. При-
веденные далее результаты исследования относятся к работе дизеля OM-500
(1ЧН 13/15) на характерном режиме частичной нагрузки, параметры которого
следующие: частота вращения коленчатого вала
n
= 1100 мин
–1
, коэффициент
избытка воздуха α
в
= 3,7; цикловая подача топлива
m
ц
= 0,059 г/цикл, среднее
индикаторное давление
p
e
= 6 бар.
Базовая и альтернативные характеристики впрыскивания топлива.
От-
метим, что для всех использованных в исследовании характеристик впрыскива-
ния топлива значение цикловой подачи сохранялось неизменным:
m
ц
= const.
Это позволило определить наиболее оптимальный закон подачи топлива, обес-
печивающий улучшение экологических показателей двигателя по сравнению с
базовым дизелем. В целях усовершенствования рабочего процесса рассматри-
ваются три характеристики впрыскивания (рис. 1) с условными названиями:
1)
СТМ-процесс
— процесс с применением СТМ-модели сгорания подразу-
мевает двукратное разделенное впрыскивание, экспериментально исследован-
ное в [5, 6], принятое в качестве базового процесса и используемое для верифи-
кации модели рабочего процесса;
2)
311-процесс
— рабочий цикл с пятикратным впрыскиванием: первые три
порции топлива впрыскиваются на такте сжатия (начиная с момента
= 260
о
по
5 % цикловой подачи топлива), четвертая порция подводится в виде растянутого
пилотного впрыскивания (здесь и далее пилотная порция составляет
10 % цикловой подачи) и, наконец, пятая порция — основное впрыскивание, ко-
торое начинается до верхней мертвой точки (ВМТ) и заканчивается после ВМТ;
3)
(280–411)-процесс
— цикл с шестикратным впрыскиванием: первые че-
тыре порции топлива впрыскиваются на такте сжатия, начиная с
= 280
по
5 % цикловой подачи, пятая порция (10 % цикловой подачи) подводится в виде
растянутого пилотного впрыскивания, а шестая, основная порция, подводится
целиком после ВМТ.
Очевидно, что последние два процесса с довольно ранним впрыскиванием
на такте сжатия приводят к частичной гомогенизации смеси, поэтому соответ-
ствующие им процессы сгорания следует отнести к частично-гомогенным про-
цессам сгорания. Очевидно также, что характеристики впрыскивания оказыва-
ют существенное влияние на изменения локальных параметров рабочего тела в
камере сгорания. В целях достоверности сравнительного анализа полученных
результатов во всех трех случаях были использованы одни и те же модели тур-
булентности, горения и образования вредных веществ.