По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.433+62.623.1

Влияние элементов топливной системы на коэффициент наполнения газового двигателя

А.А. Воробьев д-р техн. наук, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС), г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, E-mail: nttk@pgups.ru
С.В. Орлов канд. техн. наук, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС), г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, E-mail: nttk@pgups.ru
Е.В. Опарина канд. техн. наук, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС), г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, E-mail: nttk@pgups.ru

В качестве геометрических моделей для моделирования рассматривалась часть впускной системы двигателя, в которой располагались трубки подачи газового топлива, которые размещались в разных частях впускного коллектора и имели различную величину заглубления в поток воздуха. Моделирование показало, что трубки впуска газа являются источником значительных гидравлических потерь во впускной системе двигателя, и при увеличении величины заглубления трубки в полость впускного коллектора, данные потери возрастают.

Литература:

1. Гайнуллин Ф.Г., Гриценко А.И., Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: Недра, 1986. — 255 с.

2. Луканин В.Н. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов В.Н. Луканин, Ю. В. Трофименко; Под ред. В.Н. Луканина. — М.: Высш. шк., 2003. — 273 с.: ил.

3. Кавтарадзе З.Р., Кавтарадзе Р.З. Перспективы применения поршневых двигателей на альтернативных моторных топливах // Транспорт на альтернативном топливе. — 2009. — №6 (12).

4. Н.А. Лапушкин, А.М. Савенков, И.В. Федотов. Использование диметилового эфира в дизельных двигателях // Транспорт на альтернативном топливе. — 2008. — №3 (3).

5. Генкин К.И. Газовые двигатели. М., «Машиностроение», 1977. — 196 с.

6. Автомобильные двигатели / М.С. Ховах, Г.С. Маслов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Машиностроение, 1971. — 456 с.

7. Машиностроение. Двигатели внутреннего сгорания. Т. IV-14 / Л. В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков и др.; Под общ. ред. А. А. Александрова и Н. А. Иващенко. — 2013. — 784 с.: ил.

8. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях: Учеб. пособие для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. — 592 с., ил.

9. Плотников Л.В., Жилкин Б.П. Газодинамика и локальная теплоотдача потока во впускном канале с разной формой поперечного сечения поршневого ДВС размерности 8,2/7,1 // Ползуновский вестник. — 2010. — №4–2.

10. Ковылов Ю.Л., Угланов Д.А. Влияние различных факторов на коэффициент наполнения поршневого двигателя // Вестник СГАУ.

11. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания/Б.Х. Драганов, М.Г. Круглов, В.С. Обухова — К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. — 175 с.

12. Вихерт М.М., Грудский Ю.Г. Конструирование впускных систем быстроходных дизелей. — М.: Машиностроение, 1982. — 151 с., ил.

13. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 с.: ил.

14. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов/ В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян и др.; Под ред. В. Н. Луканина — 2-6 изд., перераб. и доп.— М.: Высшая школа, 2005. — 479 с.: ил.

15. Газообмен в двигателях внутреннего сгорания: Учеб. пособие /В. Г.Дьяченко. 204 К.: УМК ВО, 1989.

16. Кавтарадзе Р.З., Зеленцов А.А. Влияние формы впускных каналов на эффективные и экологические показатели среднеоборотного дизеля // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. — 2015. — №6 (105).

17. Чайнов Н.Д. Конструирование и расчет поршневых двигателей: учебник для вузов/ Н. Д. Чайнов, А. Н. Краснокутский, Л. Л. Мягков; под ред. Н. Д. Чайнова. — Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. — 536 с.: ил.

18. Патент № 2731558 Российская Федерация, МПК F02B 43/02 (2006.01), F02B 43/04 (2006.01), F02B 43/06 (2006.01), F02B 43/12 (2006.01), F02D 19/02 (2006.01), F02M 21/02 (2006.01). Способ подачи газового топлива в двигатель внутреннего сгорания: №2019137447: заявл. 20.01.2019: опубл. 04.09.2020 / Шишков В.А.; Заявитель Шишков В.А.

19. Шишков В.А. Подача газового топлива при наддуве цилиндров двигателя с искровым зажиганием // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. №4 (34).

20. Patent № 173777 World Intellectual Property Organization, IPC F02M35/10, F02M21/02, F02M21/04, F02M26/19, F02M26/20, F02B1/04. «Inlet channel device» : priority data 27.04.2015 : publication date 22.03.2016 /Wessner Jochen, Katz Martin; Applicant Robert Robert Bosch GMBH. — 22 p.

21. Пенкин А.Л., Метлякова С.А. Способ повышения однородности газовоздушной смеси в транспортных двигателях внутреннего сгорания // International Journal of Advanced Studies. — 2023. — Т. 13, № 1. — С. 137–158. DOI: 10.12731/2227-930X2023-13-1137-158.

22. Патент на изобретение №2 008 460 Рос. Федерация МПК F02B 31/00 (1990.01) Впускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания / Абрашкин А. М., Матвеева Е. А.; заявитель Поволжский Институт информатики, радиотехники и связи; — № 90 4854146, заявл. 26.07.1990.

23. Пенкин А.Л., Метлякова С.А., Воробьев А.А. Исследование расчетных методов проникновения струи газового топлива в поток воздуха // ТТПС. — 2023. — №1 (63).

24. Пацей П.С., Галышев Ю.В. Профилирование впускных каналов в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания // Глобальная энергия. — 2015. — №4 (231).

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на данный момент являются наиболее распространенным видом силовых агрегатов транспортных средств. К ДВС предъявляется немало требований, основными из которых являются высокая мощность и топливная экономичность, а также экологичность и надежность.

Для повышения мощностных и экологических показателей работы ДВС возможно применение в них альтернативных видов топлив, а также совершенствование процесса впуска и смесеобразования [1–5].

Основным показателем качества протекания процесса впуска двигателя является коэффициент наполнения — отношение действительного количества топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр, к такому ее количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при давлении и температуре, перед прохождением впускной системы.

Для двигателей с наддувом коэффициент наполнения определяется по формуле (1):

где ε — степень сжатия двигателя;

pa — давление в цилиндре двигателя, бар;

pк — давление воздуха после компрессора, бар;

Тк — температура воздуха после компрессора, К;

ΔТ — величина подогрева воздуха на впуске, К;

γост — коэффициент остаточных газов;

Tr — температура отработавших газов, К.

Главным образом на наполнение цилиндра влияет величина pa/pк, характеризующая гидравлическое сопротивление впускной системы, а также величина подогрева смеси и скорость движения топливовоздушной смеси [6–10].

Большее значение коэффициента наполнения соответствует более качественному протеканию процесса впуска, а значит и большей мощности двигателя.

В процессе впуска топливовоздушная смесь проходит по впускной системе двигателя, в которой возникают гидравлические сопротивления. Они обусловлены образованием завихрений, трением частиц воздуха между собой и стенками трубопроводов, ударами частиц из-за резких изменений проходных сечений или поворотов впускных каналов [8, 11–15]. Наличие гидравлических сопротивлений способствует снижению давления воздуха во впускной системе. Одним из путей устранения отрицательного влияния гидравлических сопротивлений является тщательная обработка внутренней поверхности впускного трубопровода [6, 16, 17].

Для Цитирования:
А.А. Воробьев, С.В. Орлов, Е.В. Опарина, Влияние элементов топливной системы на коэффициент наполнения газового двигателя. Железнодорожник. 2024;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: