Повышение качества анализа тепловыделения в судовом дизеле за счёт уточнения положения верхней мёртвой точки поршня

Отмечается, что повышение технико-экономических и экологических показателей дизеля может быть достигнуто с помощью управления процессом горения топлива посредством воздействия на параметры топливной аппаратуры и камеры сгорания. Предлагается информацию о процессе горения получать посредством регистрации в процессе проведения эксперимента двух симметрично расположенных относительно верхней мертвой точки поршня угловых положений коленчатого вала и анализа индикаторной диаграммы. Целью выполненного исследования являлась оценка возможности и определения средств повышения качества анализа процесса горения в судовом дизеле за счет получения достоверных характеристик тепловыделения при горении топлива в результате анализа индикаторных диаграмм. Показано, что известные методы и средства получения характеристик тепловыделения не обеспечивают достаточной точности анализа. В работе доказано, что характеристики тепловыделения могут быть искажены в результате ошибки в определении на индикаторной диаграмме оси ординат, соответствующей положению верхней мертвой точки поршня. Предложена методика высокоточного определения положения верхней мертвой точки, которое получают делением пополам интервала времени между двумя сигналами, соответствующими одному и тому же положению поршня при восходящем и нисходящем его движении. Разработано устройство для реализации указанной методики. Использование предложенной методики на практике позволит за счет обеспечения необходимой точности указания положения верхней мертвой точки на индикаторной диаграмме повысить качество расчетно-экспериментального определения характеристик выделения теплоты при сгорании топлива, что в свою очередь дает возможность обеспечить высокие технико-экономические и экологические показателей дизеля при его создании и повысить качество его диагностирования в процессе эксплуатации.

1. Гаврилов В. В. Анализ процесса горения в судовом дизеле по индикаторным диаграммам / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко. — СПб.: СПбГМТУ, 2015. — 62 с.

2. Гаврилов В. В. Принципы построения иерархического комплекса систем диагностирования судового дизеля / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — № 3 (37). — С. 155–166. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-7-3-155-166.

3. Гаврилов В. В. Теоретические основы и методика анализа процесса горения в судовом ДВС по индикаторным диаграммам / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — № 1 (35). — С. 154–164. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-1-154-164.

4. Ларионов Л. Б. Расчет процесса сгорания биогаза в газовом двигателе с искровым зажиганием, конвертированном из дизеля с наддувом / Л. Б. Ларионов, М. К. Бураев // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова. — 2015. — Т. 12. — № 1. — С. 52–28.

5. Смоленская Н. М. Зависимость характеристики тепловыделения от состава смеси на холостом ходу в двигателе, работающем на газовом топливе / Н. М. Смоленская // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. — 2017. — Т. 17. — № 4. — С. 26–37. DOI: 10.14529/engin170403.

6. Гаврилов В. В. Влияние основных факторов на качество анализа тепловыделения в дизеле по индикаторным диаграммам / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко, А. А. Матикайнен // Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. — СПб: СПбГМТУ, 2021. — № 1–1. — № 94.

7. Лашко В. А. Метод идентификации технического состояния дизеля по результатам расчетно-экспериментального исследования индикаторной диаграммы в условиях рядовой эксплуатации / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков, А. А. Маркелов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. — 2007. — № 1 (4). — С. 57–68.

8. Обозов А. А. Разработка теоретических основ и средств повышения эффективности систем технического диагностирования малооборотных дизелей: дис. … канд. техн. наук / А. А. Обозов. — Брянск: ЗАО «УК «БМЗ», 2010. — 425 с.

9. Лашко В. А. Расчетный метод коррекции действительного положения ВМТ при индицировании ДВС / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков // Двигателестроение. — 2007. — № 3 (229). — С. 34–38.

10. Wibe I. I. Brennvtrlauf und Kreisprozessevon Verbrennungsmotoren / I. I. Wibe. — Berlin: VEB Verlag Technik, 1970. — 280 p.

11. Кавтарадзе Р. З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы / Р. З. Кавтарадзе. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Бауман, 2016. — 589 с.

12. Luo Q. Experimental investigation of combustion characteristics and NOx emission of a turbocharged hydrogen internal combustion engine / Q. H. Luo, J. B. Hu, B. G. Sun, F. S. Liu, X. Wang, C. Li, L. Z. Bao // International journal of hydrogen energy. — 2019. — Vol. 44. — Is. 11. — Pp. 5573–5584. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.08.184.

13. Cao J. Establishment of an improved heat transfer model based on an enhanced thermal wall function for internal combustion engines operated under different combustion modes / J. Cao, M. Jia, B. Niu, Y. Chang, Z. Xu, H. Liu // Energy conversion and management. — 2019. — Vol. 195. — Pp. 748–759. DOI: 10.1016/j.enconman.2019.05.046.

14. Dahham R. Y. Improving thermal efficiency of internal combustion engines: recent progress and remaining challenges / R. Y. Dahham, H. Wei, J. Pan // Energies. — 2022. — Vol. 15. — Is. 17. — Pp. 6222. DOI: 10.3390/en15176222.

15. Куличенков В. П. Системы и устройства контроля механических параметров турбоагрегатов / В. П. Куличенков, В. В. Саранцев, А. А. Чепуркин. — Минск: БНТУ, 2015. — 133 с.

16. Энкодеры — принцип работы, виды и основное применение [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://masterservisnsk.ru/elektronika/enkoder-princip-raboty.html (дата обращения: 09.08.2023).

17. К вопросу о точности угловых энкодеров [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.servotechnica.ru/files/doc/documents/file_933.pdf (дата обращения 09.08.2023).