Моделювання періоду затримки спалаху палива в циліндрі дизеля

Abstract

Період затримки спалаху палива в дизелях є надзвичайно важливим показником, що значною мірою визначає характер перебігу всього подальшого процесу згоряння. Найпоширеніші математичні моделі передбачають визначення періоду затримки спалаху як функції від енергії активації палива та параметрів робочого тіла в циліндрі дизеля в момент початку паливоподачі або у верхній мертвій точці (ВМТ). Проте, параметри робочого тіла в циліндрі змінюються з моменту початку паливоподачі до моменту спалаху. Ці зміни в формулах зазвичай враховують емпірично. Отже, достатню точність можна досягти лише для дизелів у вузькому діапазоні швидкохідності, рівня форсування, режиму роботи та ряду характеристик робочого процесу. Це пояснюється відмінністю характеру та ступеня зміни параметрів робочого тіла в циліндрі дизеля. Окремої уваги заслуговують двотактні дизелі із поршнями, що рухаються назустріч один одному, оскільки характер зміни параметрів робочого тіла визначається взаємним розташуванням колінчастих валів. В статті наведено методику визначення періоду затримки спалаху палива в циліндрі дизеля, яка враховує вплив зміни параметрів робочого тіла на інтенсивність перебігу передполум’яних процесів з моменту початку паливоподачі до моменту спалаху. В рамках запропонованої методики з моменту початку паливоподачі в кожній розрахунковій точці визначається величина, яка характеризує інтенсивність перебігу передполум’яних процесів з використанням поточних параметрів робочого тіла в циліндрі дизеля. Вираз для її визначення базується на формулі Толстова. Період затримки спалаху визначається шляхом чисельного вирішення інтегрального рівняння відносно цієї величини. Цим забезпечується адекватне моделювання періоду затримки спалаху для будь-яких дизелів на усіх режимах роботи, оскільки особливості зміни параметрів робочого тіла з моменту початку паливоподачі враховуються безпосередньо. Запропонована методика є набагато більш універсальною у порівнянні з іншими і може бути використана для дизелів різної швидкохідності, ступеня форсування та конструктивного виконання.The fuel ignition delay in diesel engines is an very important indicator that largely determines the nature of the flow of the entire subsequent combustion process.The most common mathematical models provide for determining the ignition delay period as a function of the activation energy of the fuel and the workflow parameters of a diesel engine at the time of the start of fuel injection or at top dead center (TDC). However, the parameters of the workflow in the cylinder change from the fuel injection beginning to the ignition moment. These changes in formulas are usually considered empirically. Therefore, sufficient accurac y can be achieved only for diesel engines in a narrow range of speed, boost level, operating mode and a number of characteristics of the workflow. This is due to the difference in the nature and extent of changes in the parameters of the workflow in the c ylinder of a diesel engine. Two-stroke diesel engines with pistons moving towards each other deserve special attention, since the nature of changes in the parameters of the working fluid is determined by the relative position of the crankshafts. The article presents a method for determining the fuel ignition delay in a cylinder of a diesel engine, which takes into account the effect of changes in the parameters of the workflow on the intensity of preflame processes from the beginning of fuel injection to the moment of ignition. In the framework of the proposed methodology, the value characterizing the intensity of the preflame processes using the current parameters of the workflow in the cylinder of a diesel engine is determined at each point from the moment the fuel injection begins. The expression for its definition is based on the Tolstov formula. The ignition delay period is determined by numerically solving the integral equation for this quantity. This ensures adequate simulation of the ignition del ay period for any diesel engines in all modes of operation, since the features of changes in the parameters of the workflow since the beginning of the fuel injection are taken into account directly. The proposed technique is much more versatile compared to others and can be used for diesel engines of various speed, degree of boost and design.