ВПЛИВ ТЕПЛОВОЇ ІНЕРЦІЇ НА НЕУСТАЛЕНІ РЕЖИМИ РОБОТИ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ

Анотація

Теплова інерція деталей циліндро-поршневої групи, колекторів впускної та випускної систем впливає на роботу дизельних двигунів на неусталених режимах. Внаслідок теплової інерції температура деталей двигуна на усталеному режимі роботи коливається у вузькому діапазоні, проте під час перехідного процесу нагрівання або охолодження деталей потребує певного часу. Вплив теплової інерції проявляється в зміні умов протікання процесів вигоряння палива, внутрішньо циліндрового теплообміну та індикаторного ККД циклу, а також у збільшенні загальної інерційності системи газотурбінного наддуву, що зумовлює необхідність врахування вказаного явища при моделюванні неусталених режимів роботи двигунів. Для вирішення вказаної задачі в програмному комплексі Blitz-PRO, який є доступним on-line, та дозволяє здійснювати моделювання робочих процесів двигунів внутрішнього згоряння, реалізована підмодель процесів теплопередачі. Метод полягає у врахуванні теплоємності деталей двигуна, що акумулюють енергію під час нагрівання та віддають енергію при охолодженні під час неусталеної роботи двигуна. У комбінації з рівняннями тепловіддачі та теплопровідності це дозволяє розрахувати зміну середньої температури деталей двигуна в часі та відобразити зміни в загальному процесі теплопередачі. Запропонований метод перевірявся шляхом співставлення експериментальних даних, отриманих на випробувальному динамометричному стенді на базі двигуна КамАЗ-740.10, з результатами моделювання в Bltz-PRO. Під час експерименту фіксувалися миттєві значення крутного моменту двигуна, частоти обертання колінчастого вала та ротора турбокомпресора, тиск на виході з компресора та на вході в турбіну турбокомпресора, а також миттєву витрату повітря двигуном. Розрахунки виконувалися як з врахуванням так і без врахування теплової інерції. В результаті встановлено, що найбільший вплив теплова інерція здійснює на роботу системи газотурбінного наддуву, так на 8  секунді перехідного процесу тиск наддувного повітря в разі невраховування теплової інерції на 19 % нижчий за експериментальне значення, відповідні відмінності спостерігаються в значеннях частоти обертання турбокомпресора і витрати повітря двигуном. Встановлено, що врахування теплової інерції запропонованим способом забезпечує суттєве підвищення точності моделювання неусталених режимів роботи дизельних двигунів, особливо в частині коректності розрахунку параметрів системи газотурбінного наддуву.