7 / 15
Влияние частичной гомогенизации процесса сгорания на экологические показатели дизеля
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4
119
Для оценки влияния характеристики впрыскивания топлива на осредненную
по объему цилиндра кинетическую энергию турбулентности численные экспери-
менты были проведены без предварительной закрутки впускного воздуха, т.
е.
в начале сжатия, когда впускные и выпускные клапаны закрыты, воздух в цилин-
дре практически неподвижен, тем самым было исключено влияние интенсивности
вихревого движения, генерированного впускным каналом. Подчеркнем, что дру-
гие причины турбулентности заряда в цилиндре, такие как закон перемещения
поршня и геометрическая форма камеры сгорания, для всех трех исследуемых
процессов впрыскивания и в данном случае оставались неизменными.
Поэтому, как это хорошо заметно на примере (280–411)-процесса, в про-
цессе сжатия (φ = 270
о
, см. рис. 2) локальные значения кинетической энергии
турбулентности почти равномерно распределены в центральной части цилин-
дра (в ядре потока рабочего тела) и их максимальное значение составляет при-
мерно 10 м
2
/c
2
. При этом направление линий тока определяется направлением
движения поршня. В пристеночных слоях существенно влияние стенки на тур-
булентные пульсации, гашение которых приводит к уменьшению
k
. Средняя по
объему цилиндра кинетическая энергия турбулентности к этому моменту вре-
мени составляет
k
≈ 7 м
2
/c
2
.
В процессе сжатия на турбулентность рабочего тела действуют два фактора:
плотность газа (снижает уровень турбулентности) и интенсивность вихревого
движения, вызванная формой камеры сгорания (наоборот, способствует усилению
турбулентности). Под влиянием этих факторов в случае СТМ-процесса среднее
значение
k
при сжатии меняется несущественно (см. рис. 2). В случае 311- и
(280–411)-процессов заметно увеличивается среднее значение
k
, что вызвано
разными предварительными впрыскиваниями (см. рис. 2), вносящими
дополнительный вклад в турбулизацию рабочего тела в цилиндре. Максимальное
значение локальной кинетической энергии турбулентности в области
распространения струй топлива в случае (280–411)-процесса при φ = 300
о
, напри-
мер, составляет ~29 м
2
/c
2
при ее среднем значении 8,5 м
2
/c
2
(φ = 300
о
, см. рис. 2).
Интервал между предварительными и основными впрыскиваниями в случае
частично-гомогенных процессов (311- и (280–411)-процессов) (см. рис. 2) приводит
к уменьшению среднего значения
k
. Например, в случае (280–411)-процесса при
363
достигается минимальное значение
k
= 5,93 м
2
/c
2
(см. рис. 2). Отметим, что
максимальные значения локальных
k
при нахождении поршня в ВМТ для этого же
процесса впрыскивания равны примерно 14 м
2
/c
2
(см. рис. 2, φ = 360
о
).
В процессе расширения средние значения
k
для всех трех процессов вырав-
ниваются и уже при
400
уменьшаются до ~3 м
2
/c
2
, т.
е. менее чем в процес-
сах впуска и сжатия. При этом максимальные значения локальных
k
тоже не-
большие (для (280–411)-процесса, например, ~7 м
2
/c
2
, см. рис. 2) и наблюдаются
в области кромки камеры сгорания, расположенной в поршне. Такое суще-
ственное снижение уровня турбулентности в процессе расширения после
400
объясняется тем, что к этому времени сгорание практически закончи-