Исследование влияния давления подачи и сечений сопловых каналов на процессы топливоподачи в газодизельных малооборотных двухтактных двигателях низкого давления
Вантажиться...
Дата
2020
DOI
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
В настоявшее время ведущими производителями судовых малооборотных двигателей ведутся интенсивные работы по их переводу на газовые топлива. В основном это продиктовано возросшими требованиями к снижению выбросов парниковых газов в атмосферу. В силу конструктивных особенностей в этом классе двигателей возможно только внутреннее смесеобразование, к организации которого существует несколько принципиально разных подходов, из которых в настоящее время реализовано только два. Фирма MAN разработала и наладила производство двигателей с подачей газового топлива в пространство рабочего цилиндра под высоким давлением в конце такта сжатия, а фирма WinGD – под низким давлением в начале такта
сжатия. Обоим подходам свойственны как преимущества, так и существенные недостатки. Предыдущие исследования авторов показали, что подача газового топлива на такте сжатия под давлениями 4,5...6 МПа позволяет сократить время пребывания газовоздушной смеси в рабочем цилиндре и уменьшить вероятность возникновения детонационного сгорания. Существенное влияние на расходные характеристики газоподающих модулей и на характер истечения из них оказывает то обстоятельство, что процесс смесеобразования на такте сжатия протекает в условиях изменяющегося противодавления. Поскольку дозирование цикловой порции в таких двигателях регулируется временем открытия газоподающих модулей, понимание основных закономерностей истечения газового топлива из них является основой для выбора правильного времени их открытия и закрытия. Авторами разработана математическая модель, позволяющая определить характер истечения и расход газового топлива через газоподающие модули двигателя в условиях изменяющегося противодавления в рабочем цилиндре. В данной работе было исследовано влияние давления газового топлива перед газоподающими модулями и сечения их сопловых каналов на характер истечения газового топлива из них. По результатам расчетов определены оптимальные давления и сечения сопловых каналов и их связь с углами открытия и закрытия газовых клапанов, исходя из условия постоянства расхода на всем участке подачи и максимального смещения участка подачи к концу процесса сжатия.
Currently, the leading manufacturers of marine low-speed engines are intensively working to convert them to gas fuel. This is mainly dictated by increased requirements to reduce greenhouse gas emissions into the atmosphere. Due to the design featur es in this class of engines, only internal mixing is possible, to the organization of which there are several fundamentally dif ferent approaches, of which only two are currently implemented. MAN developed and established the production of engines with gas fuel supply to the space of the working cylinder under high pressure at the end of the compression stroke, and WinGD under low pressure at the beginning of the compression stroke. Both approaches have advantages as well as significant disadvantages. Pr e-vious studies of the authors have shown that the supply of gas fuel at a compression stroke under pressures of 4,5...6 MPa can reduce the residence time of the gas-air mixture in the working cylinder, and reduce the likelihood of detonation combustion. A significant impact on the flow characteristics of the gas supply modules and on the nature of the outflow from them is exerted by the fact that the process of mixture formation on the compression stroke proceeds under conditions of varying backpressure. Since the dispensing of the cyclic portion in such engines is regulated by the opening time of the gas supply modules, an und er-standing of the basic laws of the flow of gas fuel from them is the basis for choosing the correct time for their opening and clos-ing. The authors have developed a mathematical model that allows determining the nature of the outflow and consumption of gas fuel through the gas supply modules under conditions of varying back pressure in the working cylinder. In this paper, the influence of gas fuel pressure in front of gas supply modules and the cross sections of their nozzle channels on the nature of the gas fuel outflow from them was investigated. Based on the calculation results, the optimal pressures and cross sections of the nozzle channels and their relationship with the opening and closing angles of the gas valves were determined based on the condition of constant flow throughout the entire supply section and the maximum displacement of the supply section towards the end of the compression process.
Currently, the leading manufacturers of marine low-speed engines are intensively working to convert them to gas fuel. This is mainly dictated by increased requirements to reduce greenhouse gas emissions into the atmosphere. Due to the design featur es in this class of engines, only internal mixing is possible, to the organization of which there are several fundamentally dif ferent approaches, of which only two are currently implemented. MAN developed and established the production of engines with gas fuel supply to the space of the working cylinder under high pressure at the end of the compression stroke, and WinGD under low pressure at the beginning of the compression stroke. Both approaches have advantages as well as significant disadvantages. Pr e-vious studies of the authors have shown that the supply of gas fuel at a compression stroke under pressures of 4,5...6 MPa can reduce the residence time of the gas-air mixture in the working cylinder, and reduce the likelihood of detonation combustion. A significant impact on the flow characteristics of the gas supply modules and on the nature of the outflow from them is exerted by the fact that the process of mixture formation on the compression stroke proceeds under conditions of varying backpressure. Since the dispensing of the cyclic portion in such engines is regulated by the opening time of the gas supply modules, an und er-standing of the basic laws of the flow of gas fuel from them is the basis for choosing the correct time for their opening and clos-ing. The authors have developed a mathematical model that allows determining the nature of the outflow and consumption of gas fuel through the gas supply modules under conditions of varying back pressure in the working cylinder. In this paper, the influence of gas fuel pressure in front of gas supply modules and the cross sections of their nozzle channels on the nature of the gas fuel outflow from them was investigated. Based on the calculation results, the optimal pressures and cross sections of the nozzle channels and their relationship with the opening and closing angles of the gas valves were determined based on the condition of constant flow throughout the entire supply section and the maximum displacement of the supply section towards the end of the compression process.
Опис
Ключові слова
газовое топливо, gas fuel
Бібліографічний опис
Исследование влияния давления подачи и сечений сопловых каналов на процессы топливоподачи в газодизельных малооборотных двухтактных двигателях низкого давления / А. П. Марченко [и др.] // Двигатели внутреннего сгорания. – 2020. – № 1. – С. 6-12.