ляции в камере сгорания. При этом скорость сгорания как в кинети-
ческой, так и диффузионной фазах в случае теплоизолированного ди-
зеля значительно выше. В случае теплоизоляции важную роль играет
вторая (диффузионная) фаза сгорания. Это фаза, вопреки результатам
Г. Вошни [1], не только не затянута по времени, но и протекает бы-
стрее. Это приводит к тому, что продолжительность процесса сгорания
в теплоизолированном дизеле в целом меньше, чем в базовом двигате-
ле, что способствует повышению максимального давления цикла (от
p
z
= 52
,
7
бар до
p
z
= 54
бар) по сравнению с базовым двигателем.
Экспериментальные исследования показали, что при неизменном угле
опережения впрыскивания процесс сгорания в теплоизолированном
двигателе практически всегда начинается раньше, чем в базовом. Од-
нако каждый из этих двигателей имеет оптимальные (с точки зрения
сочетания удельного расхода топлива и концентрации NO
x
в продуктах
сгорания) углы опережения впрыскивания топлива. Следовательно,
управляя углом опережения, можно более эффективно использовать
выделяемую в цилиндре теплоту. На режиме
n
= 1500
мин
−
1
характер
изменения скоростей тепловыделения несколько изменяется. Момен-
ты начала сгорания базового и теплоизолированного двигателей на
этом режиме больше приближаются друг к другу, и между ними нет
такого фазового сдвига, как на режиме
n
= 1000
мин
−
1
.
Теплонапряженные состояния базовых и опытных деталей
двигателя.
Температурные поля базовых (поршня и гильзы без кера-
мических теплоизоляторов) и опытных (поршня и гильзы с керамиче-
скими теплоизоляторами) деталей исследовались методом математи-
ческого моделирования с применением численного метода конечных
элементов. Краевая задача решалась в трехмерной постановке с при-
менением дифференциального уравнения Фурье:
с
ρ
∂T
∂τ
=
∂
∂x
λ
∂T
∂x
+
∂
∂y
λ
∂T
∂y
+
∂
∂z
λ
∂T
∂z
,
(1)
где
с
, ρ, λ
— теплоемкость, плотность и теплопроводность материала
гильзы или поршня соответственно, а
x, y, z
— декартовы простран-
ственные координаты. В результате решения получена температура
как функция координат и времени
τ
, т.е.
T
=
T
(
x, y, z, τ
)
. При уста-
новившихся режимах работы двигателя температурные поля гильзы
и поршня получаются практически стационарными за исключением
тонких слоев тепловоспринимающей поверхности, в которых за цикл
происходят колебания температуры с небольшой амплитудой (всего
5. . . 8
◦
С в случае использования традиционных материалов). В таком
случае задача сводится к решению уравнения стационарной тепло-
проводности (уравнения Лапласа). Краевые условия предусматривают
задание распределения температуры детали в начальный момент вре-
мени (начальное условие), закон взаимодействия между окружающей
88 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4
