|

Расчетные исследования впрыскивания и распыливания топлива в двигателе с HCCI-процессом

Авторы: Акимов В.С., Кулешов А.С., Марков В.Ан., Яковчук А.Ю., Йанхунен Т.Т. Опубликовано: 21.12.2015
Опубликовано в выпуске: #6(105)/2015  

DOI: 10.18698/0236-3941-2015-6-82-95

 
Раздел: Энергетическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели  
Ключевые слова: дизельный двигатель, НСС-двигатель, дизельное топливо, процесс топливоподачи, характеристики токсичности отработавших газов

Показано, что на современном этапе развития двигателестроения важнейшими показателями двигателей внутреннего сгорания являются показатели токсичности их отработавших газов. Представлен новый принцип работы двигателя Z-engine, который сочетает в себе основные преимущества двухтактных и четырехтактных двигателей. Приведены характеристики газообмена двигателя Z-engine и его индикаторная диаграмма. С использованием программного комплекса Diesel-RK выполнены расчеты рабочего процесса двухцилиндрового двигателя Z-engine с воспламенением рабочей смеси от искры. Показана возможность организации в этом двигателе гомогенного смесеобразования - НССI-процесса и необходимость моделирования процессов впрыскивания и распыливания топлива. Применение программного комплекса ANSYS Fluent 14 позволило провести моделирование течения топлива в проточной части штифтовой форсунки, используемой в двигателе Z-engine, и развития струй топлива с испарением капель внутри цилиндра. Подтверждена возможность получения гомогенного смесеобразования в исследуемом двигателе. Определены мероприятия, необходимые для реализации рабочего цикла HCCI в двигателе Z-engine.

Литература

[1] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. М.: Легион-Автодата, 2005. 344 с.

[2] Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 376 с.

[3] Janhunen T.T. HCCI-Combustion in the Z Engine // SAE Technical Paper Series. 2012. No. 2012-01-1573. P. 1-16.

[4] Tiainen J., Saarinen A., Gronlund T., Larmi MNovel Two-Stroke Engine Concept, Feasibility Study // SAE Technical Paper Series. 2003. No. 2003-01-3211. P. 1-15.

[5] Flowers D., Aceves S., Smith R. et al. HCCI in a CRF Engine: Experiments and Detailed Kinetic Modeling // SAE Technical Paper Series. 2000. No. 2000-01-0328. P. 1-13.

[6] Yao M., Chen Z., Zheng Z. et al. Effect of EGR on HCCI Combustion Fuelled with Dimethyl Ether (DME) and Methanol Dual-Fuels // SAE Technical Paper Series. 2005. No. 2005-01-3730. P. 1-8.

[7] Zheng Z., Yao M., Chen Z. et al. Experimental Study on HCCI Combustion of Dimethyl Ether (DME). Methanol Dual-Fuel // SAE Technical Paper Series. 2004. No. 2004-01-2993. P. 1-9.

[8] Гусаков С.В., Махмуд Мохамед Эль Гобаши Эль Хагар. Моделирование рабочего процесса поршневого двигателя с самовоспламенением гомогенного заряда // Известия Тульского государственного университета. Автомобильный транспорт. 2003. № 7. С. 173-179.

[9] Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Впрыскивание и распыливание топлива в дизелях. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 360 с.

[10] Марков В.А., Стремяков А.В., Акимов В.С., Шумовский В.А. Расчетные исследования процесса топливоподачи дизеля, оснащенного распылителями форсунок с различной геометрией проточной части // Грузовик. 2011. № 3. С. 13-17.

[11] Araki M., Umino Т., Obokata Т., Ishima T. et al. Effects of Compression Ratio on Characteristics of PCCI Diesel Combustion with a Hollow Cone Spray // SAE Technical Paper Series. 2005. No. 2005-01-2130. P. 1-8.

[12] Obokata T., Long W., Ishima T. PDA and LDA Measurements of Large Angle Hollow Cone Spray Proposed for Hot-Premixed Combustion Type Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 1996. No. 960772. P. 1-10.

[13] Yang X., Takamoto Y., Okajima A., Obokata T. et al. Comparison of Computed and Measured High-Pressure Conical Diesel Sprays // SAE Technical Paper Series. 2000. No. 2000-01-0951. P. 1-9.

[14] Obokata I., Shiga E., Matsuda M., Long Y.L. Characteristics of Premixed Combustion Type Diesel Engine Using Hollow Cone Spray // ASME. 2001. No. 2001-ICE-419. P. 1-10.

[15] Ishima T., Matsuda T., Shiga S., Araki M. et al. Characteristics of HCCI Diesel Combustion Operated with a Hollow Cone Spray // SAE Technical Paper Series. 2003. No. 2003-01-1823. P. 1-8.

[16] Ming J., Maozhao X., Hong L., Wei-Haur L., Tianyou W. Numerical Simulation of Cavitation in the Conical-Spray Nozzle for Diesel Premixed Charge Compression Ignition Engines // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 2652-2661.

[17] Jia M., Hou D., Li J., Xie M. et al. A Micro-Variable Circular Orifice Fuel Injector for HCCI-Conventional Engine Combustion - Part I Numerical Simulation of Cavitation // SAE Technical Paper Series. 2007. No. 2007-01-0249. P. 1-15.

[18] Schmid A. Experimental characterization of the two phase flow of a modern, piezo activated hollow cone injector. DISS. ETH. 2012. No. 20852. P. 1-16.

[19] Кулешов А.С., Акимов В.С., Йанхунен T. Численные исследования развития кавитации в штифтовой форсунке двигателя с HCCI-процессом // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тез. докл. XIX шк. семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. 2013. С. 125-126.