Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Потери теплоты из-за химического недогорания
DНu = 119950 * (1-ak) * L0 =
= 119950 * (1-0,95) * 0,517 = 3100 кДж/(кг топлива)
Внутренняя энергия рабочей смеси при температуре Tc
где Uc = (20,6+2,638*10-3*tc)*tc =
= (20,6+2,638*10-3*436)*436 = 9483 кДж/кмоль
Ас, Вс – по табл. 3 [2].
Левая часть уравнения сгорания
Температура газов после сгорания
Из уравнения Q = U"z = Az*tz+Bz получим
Тz = tz + 273 = 2532 + 273 = 2805K
Максимальное давление сгорания
Степень повышения давления
lг = рz/pc = 8,02 / 1,9 = 4,23
4. Вывод полученных результатов на экран или в таблицу
pc – давление в конце сгорания
Та - температура в конце сгорания
Блок (подпрограмма) определения основных параметров управления оптимальной подачей топлива и параметров теплоотдачи
1. Объявляются переменные
Gвц – цикловой расход воздуха, кг/цикл
R – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг*град)
pтр - абсолютное давление во впускном трубопроводе
Δртр – потери давления вследствие гидравлического сопротивления впускной системы (с учетом падения давления на дроссельной заслонке) и клапана, Па.
Скл – скорость смеси в клапанной щели, м/с.
2. Присваиваем значения (ввод исходных данных для расчетов по формулам)
αJ = f (ni)
R = 8314 Дж/(кг*град)
3. Производим расчеты по формулам
pтр = pо - Δртр.
Δртр = l
Gвц = 
Vвц = Gвц / ρв
gц = αj lo Gвц
Gт = gц nц
4. Вывод полученных результатов на экран или в таблицу
|
|
|
Компьютерная модель процесса оптимизации подачей топлива и тепловыделения реализована на языке VBA (Приложение 1)
3.2. Результаты моделирования и их интерпретация
Заключение
1. В первом разделе дипломной работы рассмотрены вопросы, касающиеся
анализа существующих систем впрыскивания топлива двигателей с принудительным воспламенением и особенностей их конструкции
Отмечено, что наиболее предпочтительным с точки зрения управления процессами впрыскивания и сгорания с использованием программных методов предпочтительным является использование системы впрыскивания топлива во впускной трубопровод.
Рассмотрен характер оптимального управления в поле эксплуатационных режимов. Данное управление может быть как программным (заданным), так и адекватным.
2. Во втором разделе дипломной работы рассмотрены особенности построения математической модели процесса тепловыделения в цикле сгорания инжекторного двигателя.
Оценен характер процессов смесеобразования и сгорания в двигателе с принудительным воспламенением, а также рассмотрены особенности смесеобразования и сгорания топлива, исследованы методы расчета основных параметров процесса сгорания (термохимические методы и термодинамический расчет), представлены требования к математической модели.
|
|
|
3. В третьем разделе представлен алгоритм расчета параметров по математической модели, а также результаты расчетов и предложения по совершенствованию процесса управления впрыскиванием топлива.
На основании полученных данных сделан вывод о том, что программное управление подачей топлива является одним из перспективных направлений обеспечения оптимальной теплоотдачи и расхода топлива с учетом возросших требований к снижению токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания автомобильной техники.
4. В Приложении даны блок-схема и коды описанной математической модели.
Список использованной литературы
1. Автомобильные двигатели: Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования / В.Р. Бурячко, А.В. Гук. [Текст] – СПб.: НПИКЦ, 2005. – 292 с.
2. Как увеличить мощность двигателя. Методы увеличения мощности двигателя. Практическое руководство. / Под ред. С. Афонина [Текст]– Батайск Ростовской обл., «ПОНЧиК», 2004. – 130 с.
3. Луканин, В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов [Текст]: учебник для вузов / Под редакцией В.Н. Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2005. – 479 с.
|
|
|
4. Луканин, В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.2. Динамика и конструирование [Текст]: учебник для вузов / Под редакцией В.Н. Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2005. – 450 с.
5. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей [Текст]: уч. пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов. – 3 изд.; перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2003. – 496 с.
6. Двигатели армейских машин. В 2 кн. Кн. 1. Теория [Текст]: учебник / под ред. П.М. Белова. - М.: Воениздат, 1971. – 512 с.
7. Двигатели армейских машин. В 2 кн. Кн. 2. Конструкция и расчет [Текст]: учебник / Под ред П.М.Белова. - М.: Воениздат, 1972. – 568 с.
8. Электронное управление автомобильными двигателями / Под ред. Г.П. Покровского. [Текст] – М.: Машиностроение,1994. – 336 с.
9. Мышкис А.Д. Элементы теории математических моделей. [Текст] – М.: КомКнига, 2007. – 192 с.
10. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: учеб. для вузов – М.: Высш. шк., 2001. -343 с.
11. Карасев В. А. Исследование процесса сгорания и образования токсичных веществ в двигателе с двухстадийным сгоранием: диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 – Кострома: 1984. - 244 c.
|
|
|
12. Смоленский В.В. Особенности процесса сгорания в бензиновых двигателях при добавке водорода в топливно-воздушную смесь: диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 –Тольятти, 2007. – 185 с.
13. Бунов В.М. Повышение эффективности процесса сгорания в тракторных дизелях совершенствованим элементов систем впуска и управления топливоподачей : диссертация ... доктора технических наук : 05.04.02 –Челябинск, 1999. - 308 с.
14. Халед Фахед Салим Овейс Улучшение экологических качеств дизеля с разделенной камерой сгорания воздействием на кинетические параметры процесса сгорания топлива в его рабочих полостях: диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 – М.:, 1996. - 160 с.
15. Орехов С.Н. Математическая модель рабочего процесса ДВС и ее идентификация. – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. – 23 с.
16. Иващенко Н. А., Ивин В. И. Термодинамическая оптимизация двигателя внутреннего сгорания в курсовых и дипломных работах и проектах. - М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. - 32 с.
17. Ильина М.А. и др. Моделирование процессов горения и теплообмена в ДВС с искровым зажиганием с учетом формы камеры сгорания – М.: Инвест, 2009ю – 211 с.
18. Шароглазов Б. А., Фарафонтов М. Ф., Клементьев В. В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов: Учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. – 344 с.
19. Найманова А.Ж. Математическое моделирование турбулентного горения в сложном канале. – Алма-Ата: Математический журнал, 2009. - Том 9, № 1. – сс. 55 – 64.
20. Математическое моделирование рабочих процессов ДВС: Учебное пособие / А.В. Васильев, Е.А.Григорьев; Волгоград. гос. техн. ун-т . – Волгоград, 2002. - 67 с.
21. Автомобильные двигатели: Курсовое проектирование: учеб. пособие / М.Г.Шатров, И.В.Алексеев, С.Н.Бощанов и др. ; под ред. М.Г.Шатрова — М.: Издательский центр «Академия», 2011. — 256 с.
Приложения
Приложение 1
«Открытый программный код»
Option Explicit
Private Sub UserForm_Click()
'Объявляем переменные
Dim Ne As Double 'эффективная мощность двигателя
Dim Z As Integer 'коэффициент тактности
Dim Ре As Double 'среднее эффективное давление - для бензиновых двигателей Ре = 8,0 - 9,5
Dim D As Double 'диаметр цилиндра
Dim S As Double 'площадь поршня
Dim Fi As Double 'отношение хода поршня к диаметру цилиндра Fi = 0.70 - 1.0
Dim Epsilon As Double 'степень сжатия - отношение объема цилиндра камеры сгорания в НМТ к объему в ВМТ
Dim Alpha As Double 'коэффициент избытка воздуха (принимаем, что изменяется для инжекторного двигателя в пределах от 0.9 до 1.1)
Dim i As Integer 'количество цилиндров ДВС (принимаем i = 4)
Dim j 1 As Double 'количество итераций при расчете числа оборотов двигателя, шаг - 100 мин-1
Dim Kl As Double 'количество итераций (циклов)при расчете коэффициента Alpha, шаг 0.1
Dim n() As Double 'число оборотов коленчатого вала для для j-ой итерации
Dim nnom As Double 'число оборотов коленчатого вала при номинальой мощности
Dim Vh As Double 'рабочий объем двигателя
Dim Vc As Double 'рабочий объем одного цилиндра
Dim Lo As Double 'теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг то
ива
Dim Ml As Double 'массовое количество горючей смеси
Dim M2 As Double 'общее количество продуктов сгорания
Dim Mco As Double 'количество СО
Dim Mco2 As Double 'количество С02
Dim Mh2 As Double 'количество Н2
Dim Mh2o As Double 'количество Н20
Dim Mn2 As Double 'количество N2
Dim mt As Double 'расход топлива
Dim Ka As Double 'коэффициент Ка = 0.5
Dim My As Double 'коэффициент молекулярного изменения смеси
' Присваиваем значения переменным
Ne = 150
Z = 2
i = 4
D = 0.1
Fi = 0.95
Epsilon =9.1
Ре = 9.2
nnom = 2600
Alpha =0.9
mt = 120
Продолжение приложения 1
Ka = 0.5
'Блок 1 - Расчет первоначальных параметров
Vh = (450 * Ne * Z) / (Ре * nnom) Vc = Vh / i S = Fi * D
Do
Kl = 1
Alpha(Kl) =0.9
1 Вывод результатов расчета
' Рабочий объем двигателя
Label1.Caption = "Рабочий объем двигателя" + Str(Vh) + "л"
' Рабочий объем цилиндра
Label2.Caption = "Рабочий объем цилиндра" + Str(Vc) + "л"
' Площадь поршня
Label3.Caption = "Площадь поршня" + Str(S) + "мм"
'Блок 2 - Тепловой расчет
Lo =14.98 '(кг воздуха на кг топлива) Ml = Alpha * Lo + (1 / mt)
Мсо =0.416* (1- Alpha) * Lo / (1 + Ka)
Mco2 = (0.855 / 12) - Мсо
Mh2 = Ka * Мсо
Mh2o = (0.145) / 2 - Mh2
Mn2 = 0.7 92 * Alpha * Lo
M2 = Мсо + Мсо2 + Mh2 + Mh2o + Mn2 My = M2 / Ml
'Блок З - Расчет параметров процесса впуска ' Объявление переменных
Dim DTcz As Double 'температура подогрева свежего заряда
Dim Roo As Double 'плотность заряда на впуске
Dim Po As Double 'параметры окружающей среды (давление)
Dim Teo As Double 'параметры окружающей среды (температура)
Dim DPa As Double 'потери давления на впуске
Dim Rv As Double 'удельная газовая постоянная для воздуха - 287 Дж/(кг * град)
Dim Ksv As Double 'коэффициент сопротивления на впуске
Dim Wkl As Double 'средняя скорость заряда на клапане
Dim GammaG As Double 'коэффициент остаточных газов
Dim Fioch As Double 'коэффициент очистки
Dim Fidoz As Double 'коэффициент дозарядки
Dim Та As Double 'температура в конце впуска
Dim Nuv As Double 'коэффициент наполнения
Dim Nc As Double 'количество циклов
Dim Da As Double 'давление в конце впуска
Dim Pg As Double 'давление в точке г
Dim Tg As Double 'температура в точке г\
Dim Pa As Double 'давление в конце впуска (точка а)
Продолжение приложения 1
' Присваиваем значения переменным
DTcz = 4
Roo = 0.1 * 10 Л 5
Po = 10 л 5
Тео = 293
Rv = 287
Ksv =2.3
Wkl = 100
Fioch = 1
Fidoz =1.1
Pg = 0.106
Tg = 1000
Da = 9.1
Pg = 0.106
' Расчет параметров
Roo = Po / (Rv * Teo)
DPa = Ksv * Wkl л 2 * Roo / 2
Da = Po - DPa
GammaG = (Teo + DTcz) * Fidoz * Pg / Та * (Epsilon * Fidoz * Po) - (Fioch * Pg)
Та = (Teo + DTcz + GammaG * Tg) / (1 + GammaG)
'Коэффициент наполнения
Tuv = (Teo * (Fidoz * Epsilon * Pa - Fioch * Pg)) / (Teo + DTsz) * (Epsilon - 1) * Po
' Вывод результатов расчета
'Температура в конце впуска
Label4.Caption = "Температура в конце такта впуска" + Str(Ta) + "К"
'Давление в конце такта впуска
Label5.Caption = "Давление в конце такта впуска" + Str(Da) + "Па"
'Коэффициент наполнения
Label6.Caption = "Коэффициент наполнения " + Str(Tuv)
Блок 4 - Расчет параметров процесса сжатия
' Объявление переменных
Dim Kl As Double 'показатель адиабаты сжатия
Dim Nul As Double 'показатель политропы
Dim Pc As Double 'давление в конце процесса сжатия
Dim Tc As Double 'температура в конце процесса сжати
' Присваиваем значения переменным
К1 = 1.379
Nul = Kl - 0.02
' Расчет параметров
' Давление в конце сжатия
Pc = Fidoz * Ра * Epsilon * Nul
Продолжение приложения 1
' Температура в конце такта сжатия
Тс = Та * Epsilon * (Nul - 1)
' Вывод результатов расчета
' Температура в конце такта сжатия
Label7.Caption = "Температура в конце такта сжатия" + Str(Tc) + "К"
'Давление в конце сжатия
Label8.Caption = "Давление в конце такта сжатия" + Str(Pc) + "Па"
Блок 5 - Расчет параметров процесса сгорания
'Объявление переменных
Dim mu As Double 'коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Dim muo As Double 'коэффициент молекулярного изменения в начальный период
Dim DHu As Double 'потери теплоты из-за химического недогорания
Dim Uc As Double 'внутренняя энергия рабочего тела
Dim Ulc As Double 'внутренняя энергия рабочей смеси при температуре Тс
Dim U2z As Double 'внутренняя энергия при температуре Tz
Dim Ac, Be As Double 'поправочные коэффициенты Ас и Be при температуре Тс
Dim Az, Bz As Double 'поправочные коэффициенты Az и Bz при температуре Tz
Dim Tz As Double 'температура газов после процесса сгорания
Dim Pz As Double 'давление газов после процесса сгорания
Dim Qz As Double 'количество выделившегося тепла после процесса сгорания
Dim LambdaG As Double 'степень повышения давления
Dim Ksi As Double 'коэффициент сопротивления
Dim Q As Double 'теплота
' Присваиваем значения переменным
Ac = 2 6.54
Be = -1011.38
Az = 33.514
Bz = -9380
muo = 1.0
Ksi =0.9
Uc = 9483
' Расчет параметров
' Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
mu = (muo + GammaG) / (1 + GammaG)
' Потери теплоты из-за химического недогорания
DHu = 119950 * (1 - Alpha(Kl)) * Lo
Продолжение приложения 1
' Внутренняя энергия рабочей смеси при температуре Тс
U2c = Ас * Тс + Be
Ulc = 1 * (Uc + GammaG + U2c) / (1 + GammaG)
' Температура газов после сгорания
Tz = (Q - Bz) / Az
' Максимальное давление сгорания
Pz = Pc * mu * Tz / Tc 1
' Степень повышения давления
LambdaG = Pz / Pc
' Вывод результатов расчета
' Температура в конце процесса сгорания
Label8.Caption = "Температура в конце процесса сгорания" + Str(Tz) + "К"
' Давление в конце сжатия
Label9.Caption = "Давление в конце такта сжатия" + Str(Pz) + "Па"
'Блок б - Определение основных параметров управления оптимальной подачей топлива и пара метров теплоотдачи
' Объявление переменных
Dim Gbc As Double 'цикловой расход воздуха, кг/цикл
Dim Gt As Double 'часовой расход топлива, кг/ч
Dim R As Double 'газовая постоянная воздуха, Дж/(кг*град)
Dim Ptr As Double 'абсолютное давление во впускном трубопроводе
Dim DPtr As Double 'потери давления вследствие гидравлического сопротивления впускной системы (с учетом падения давления на
дроссельной заслонке и клапана)
Dim Ckl As DoubJe 'скорость смеси в клапанной щели
' Присваиваем значения переменным
DPtr = 0.3 * Ро
' Расчет параметров
Dojl = 1
Продолжение приложения 1
Nc(jl) = 500
' Абсолютное давление во впускном трубопроводе
Ptr = Ро – DPtr
' Массовый цикловой расход воздуха
Gbc = (Epsilon / Epsilon - 1) * (Vh / R) * (Ptr - Kvs * Wkl л 2 / 2) * (1 / (Tc + DT + GammaG * Tg))
' Объемный цикловой расход воздуха
Vbc = Gbc / Ро
' Цикловой расход топлива
Gbc = Alpha(Kl) * Lo * Gbc
' Часовой расход топлива
Gt = Gbc * Nc
Nc(jl) = 500 + 100
Loop While n = 4000
Alpha(Kl) = Alpha(Kl) +0.1
Loop While Alpha(Kl) =1.1
' Вывод результатов расчета
' Коэффициент избытка воздуха
Label10.Caption = " Коэффициент избытка воздуха Alpha = " + Str(Alpha(K1))
' Число оборотов коленчатого вала
Label11.Caption = " Число оборотов коленчатого вала п = " + Str(Alpha(Nc(j 1 )) + "мин -1")
' Часовой расход топлива
Label12.Caption = " Часовой расход топлива Gt = " + Str(Gt) + "кг/ч" ' Количество выделенного тепла при сгорании
Label13.Caption = " Количество выделенного тепла при сгорании Q = " + Str(Q ) + "Дж"
End Sub
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 509; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!