автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Оптимизация процесса газообмена среднеоборотного четырехтактного дизеля с турбонаддувом для энергоустановки плавучего крана

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственный технический университет им.Н.Э.Баумана

На правах рукописи

ФВДИН Константин Иванович

УДК 621.43.013:621.43.052:621.873.7

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГАЗООБМЕНА СРЕДНЕОБОРОТНОГО ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ДЛЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ПЛАБУЧЕГО КРАНА

Об.04.02 - Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена на кафедре судовых энергетических установок и автоматики Московского института водного транспорта.

Научный.руководитель Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических ь профессор Толшин В.&

- доктор технических н

профессор Самсонов Л

- кандидат технически*

профессор Леонов 0.1 _ ПО Коломенский завод

Зашита состоится " 2 " апреля_1990 г. в 14 часов

на заседании Специализированного совета К 053.15.06 "Тепловые машины и теоретические основы теплотехники" МГТУ им.Н.Э.Баумана по адресу: 107005; Москва, Лефортовская набережна д.I корпус факультета "Энергомашиностроение".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им.Н.Э.Баумана..

Ваш отзыв на автореферат в 2-х экземплярах заверенный печат учревдения, просим направить по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманская ул, д.5, Специализированный соьет К 053.15.05.

Автореферат разослан " 22 " февраля_1990 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета кандидат технических наук,

доцент

^ 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение технического уровня энерго-становок с дизелями осуществляется за счет увеличения агрегатных ощностей, что достигается, как правило, повышением цилиндровой ощности дизелей при их форсировании по среднему эффективному дав-ению применением турбонадпува и увеличением степени повышения авления в турбокомпрессоре. Однако в этом случае значительно ухуд-аются динамические качества энергоустановок.

В настоящее время существует традиционный подход при проекти-овании двигателей с турбонаддувом: добиться максимальной экономич-ости на номинальном режиме. Такое положение не может удовлетворить сех потребителей, так как во многих случаях дизели работают на ежимах близких к номинальном/ незначительную долю времени в общем алансе режимов работы. Большое количество дизелей, в частности, составе энергоустановок плавучих кранов, работает только в еустановившихся режимах, когда нагрузка на дизель-генератор носит езкопеременный характер.

При эксплуатации дизелей с турбонаддувом в таких условиях роисходит значительное ухудшение протекания процесса газообмена соответственно всего рабочего процесса, что приводит к снижению кономичности и надежности двигателей.

В последнее время проведено большое количество работ по улуч-ению динамических качеств дизелей с турбонаддувом, но особенности ротекания процесса газообмена в переходных режимах при набросах агрузки исследованы недостаточно, хотя процесс газообмена оказы-ает значительное влияние на динамические качества, экономичность надежность работы дизелей в таких условиях. Таким образом иссле-ования по оптимизации процесса газообмена для конкретных условий аботы в неустановившихся (грейферных) режимах являются актуальны-и и соответствуют отраслевой задаче Минречфлота РСФСР по созданию адежной и экономичной энергоустановки для плавучих кранов с эвременным дизелем с турбонаддувом.

Цель работы. Исследование влияния процесса газообмена на инамические качества, эффективные показатели и надежность работы изелей с турбонаддувом (6ЧН 25/34) в грейферных режимах на плаву-их кранах. Оптимизация процесса газообмена путем выбора оптималь-

ных фаз газораспределения для грейферных режимов по результатам численного эксперимента. Экспериментальное и практическое подтверждение целесообразности технического решения, подученного по результатам расчетных исследований.

Методы исследований. При решении поставленных задач, использовался метод математического моделирования. Расчетные исследования и обработка результатов экспериментов проведены на ЭВМ ДВК-ЗМ с использованием стандартных подпрограмм из пакета научных подпрограмм ЕС ЭВМ. Достоверность теоретических исследований подтверждена экспериментально и результатами эксплуатации дизелей с новыми конструктивными решениями в реальных условиях в составе энергоустановок плавучих кранов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- доказано, что в переходных режимах работы при набросах нагрузки и большом угле перекрытия клапанов (120 4- 150° ПКВ) наибольшее влияние на ухудшение качества протекания процесса газообмена, оказывает заброс выпускных газов из цилиндра во впускной коллектор и из выцускного коллектора в цилиндр в момент перекрытш клапанов;

- установлено существенное влияние на рабочий процесс и неполноту сгорания топлива его частичное попадание в пристеночную зону открытой камеры сгорания в переходных режимах работы при набросах нагрузки, когда коэффициент избытка воздуха поддерживается на низком уровне;

- с учетом попадания топлива в пристеночцую зону, разработаны эмпирические зависимости параметров, необходимых для формирования характеристик тепловыделения в виде двухэкспоненциальной зависимости, как для переходных, так и установившихся режимов применительно к дизелям с давлением наддувочного воздуха в пределах

150 кПа;

- предложен инженерный критерий, позволяющий .щл.ить,. динамические качества дизеля с турбонаддувом, при различных конструктивных изменениях без расчета последовательности циклов переходного процесса, что значительно сокращает время проведения численных экспериментов;

- доказано, что оптимизация фаз газораспределения среднеоборотного дизеля с турбонаддувом при уменьшении угла перекрытия клапанов до 40° ПКВ, значительно улучшает качество протекания

процесса газообмена, динамические качества, эффективные показатели и надежность работы двигателя при его эксплуатации в переходных режимах при найросах нагрузки.

Практическая ценность. Результаты расчетно-экспериментальных исследований, предложенные рекомендации, инженерный критерий оценки динамических качеств и математическая модель рабочего процесса с программным обеспечением использованы для разработки дизеля 6ЧН 25/34 модификации для плавучих кранов (МПК) и могут быть использованы на стадии проектирования среднеоборотных дизелей с тупбон.члдуп^м ппурого типа, которые будут эксплуатироваться только в переходных режимах.

Реализация результатов работы. Результаты исследования внедрены в производство на ордена Трудового Красного Знамени машиностроительном заводе им. 2í>-~ Октября. С 1989 года начато производство и поставки Минрцч[шоту PCiCP дизелей 6ЧН 25/34 МПК. Экономический эффект от внедрения составляет 200 тысяч рублей в год.

Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы диссертационной работы доложены на Всесоюзной межотраслевой научно-технической конференции (Развитие дизельных двигателей, топливной аппаратуры и повышение эксплуатационной экономичности. - Л.: 1985), на Всесоюзном семинаре по ДОС при МВТУ им. Н.Э.Баумана (1986,1987 г.г.), на Всесоюзной научной конференции (Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания. - М.: 1986), на ежегодных научно-технических конференциях по итогам НИР кафедры судовых энергетических установок и автоматики МИВТа (1986, 1987, 1988, 1989 г.г.) и на ежегодных научно-технических конференциях подсекции рабочих процессов дизелей и топливоподающей аппаратуры МАДИ (1987, 1988 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и тезисы доклада на Всесоюзной научной конференции 1986 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованиой литературы и приложений. Объем диссертации: 119 страниц основного текста, 50 рисунков, 10 таблиц. Список использованной литературы включает 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

' Во введении кратко описано состояние и сформулированы основные особенности исследуемой проблемы. Показана цель диссертационной работы, ее актуальность и практическая ценность.

В первой главе проведен анализ режимов работы и рассмотрен опыт эксплуатации дизелей без наддува и с турбонаддувом в составе энергоустановок плавучих кранов, а также анализ результатов исследований по улучшению динамических качеств дизелей с турбонаддувом, повышению их эффективных показателей и надежности при работе в переходных режимах.

Энергоустановки плавучих кранов 90% времени работают при грейферных режимах (рис. I), когда изменение нагрузки носит резкопере-менный характер при ее среднем значении 25-30% от номинальной.

Двигатели без наддува типа Ч 23/30, которые в настоящее время используются в составе энергоустановок плавучих кранов, работают при грейферных режимах вполне удовлетворительно, полностью вырабатывая моторесурс, при незначительном увеличении среднего часового расхода топлива за навигацию (рис. 2). Однако дизели данного типа снимаются с производства наряду с другими неперспективными двигателями без наддува.

Опыт эксплуатации дизелей с турбонаддувом типа ЧН 25/34 в составе энергоустановок плавучих кранов при грейферных режимах показал, что происходит ухудшение их эффективных показателей (см. рис. 2) и надежности работы по ряду взаимосвязанных причин.

При грейферных режимах дарление надпуяочного воздуха ниже давления выпускных газов, что вызывает их заорое из цилиндра во впускной коллектор и из выпускного коллектора в цилиндр. При набро-сах нагрузки происходит более интенсивный рост давления выпускных газов по сравнению с давлением наддувочного воздуха P,nt , что еще значительней ухудшает качество протекания газо-

обмена.

При набросах нагрузки за короткий интервал времени происходит увеличение цикловой подачи топлива до максимальной, что из-за инерционности турбокомпрессора приводит к попаданию части топлива в пристеночную зону и снижению коэффициента избытка воздуха при сгорании для дизеля 6 ЧН 25/34 до о<4 = 1,1 и ниже. Это в свою очередь приводит к увеличению содержания сажи в выпускных газах

Осциллограмма изменения нагрузки на дизель-генератор при грейферном режиме работы

В,7ч

35

32

31

ЗО

2Я

25

27

Изменение среднего часового расхода топлива в течение навигации при работе энергоустановок плавучих кранов в грейферных режимах

4 4 +

* •

—; *

4

/

+ /

+/ Л *

7 + " Л __V- к ж X

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Т*-Ю*,Ч

1 - ДГР1А 300/750 (дизель 84 23/30);

2 - ДГР1А 320/500 (серийный дизель 6ЧН 25/34);

3 - ДГР1А 320/500 (дизель 6ЧН 25/34 МПК).

Рис.2

примерно на порядок.

Периодические выбросы большого количества сажи во впускной коллектор вместе с выпускными газами и прохождение еще большего количества сажи через сопловой аппарат турбины приводит к их быстрому закоксовыванию отложениями, состоящими из смеси сажи с продуктами разложения смазочного масла. Это вызывает дальнейшее ухудшение протекания процесса газообмена и увеличение дымности выцускных газов, что требует внеплановых переборок двигателя, увеличивая стоимость его эксплуатации.

Однако у дизеля с турбонаддувом бЧН 25/34 имеются резервы по повышению эффективных показателей и надежности при работе в грейферных режимах, так как в начальный период эксплуатации (см. рис. 2) он работает более экономично, чем дизель 84 23/30.

Метода улучшения динамических качеств, повышения эффективных показателей и надежности работы дизелей с турбонаддувом в переходных режимах широко освещены в работах ЦНВДИ, ХПИ, НКИ, Крутов В.И., Толщина В.И., Леонова О.Б., и др. Проведенные обзор и анализ данных методов показал, что перспективным и новым для практики отечественного двигателестроения, может явиться путь повышения эффективных показателей и надежности работы дизелей с турбонаддувом при их эксплуатации только в переходных режимах при набросах нагрузки, за счет оптимизации фаз газораспределения и соответственно процесса газообмена.

Во второй главе проведен анализ существующих методов расчета рабочего процесса дизелей с турбонаддувом при переходных режимах работы. Исследованию дизелей с турбонаддувом в переходных режимах работы при моделировании процессов с использованием программирования на ЭВМ посвящено большое количество работ. Среди них можно выделить работы Крутова В.И., Толщина В.И., Гончара Б.М., Самсо-нова Л.А., Леонова О.Б. и др.

На основании выполненного анализа, проведен выоор и обиснова-ние математического описания рабочего процесса среднеоборотного четырехтактного дизеля с турбонаддувом в переходных режимах работы.

Процесс газообмена описывается системой дифференциальных уравнений, разработанной Самсоновым Л.А., дающей возможность учитывать интенсивные забросы выпускных газов из цилиндра во впускной коллектор и из выпускного коллектора в цилиндр в момент

перекрытия клапанов, что имеет место при резкоперсменн>м изменении нагрузки грейферных режимов.

При расчете процесса газообмена в цилиндре диполя принимается гипотеза о мгновенном и полном перемешивании выпускных газов и воздуха. При забросе выпускных газов из цилиндра во впускной коллектор принимается гипотеза послойного вытеснения воздуха от области, лежащей вблизи впускного клапана. В выпускных коллекторах проводится приближенный учет нестационарных явлений, что является вполне достаточным для среднеоборотных дизелей.

Пр'-цег.'ч "атия, сгорания и расширения описываются дифференциальным уравнением первого закона термодинамики. Для расчета процесса сгорания в настоящей работе, используя опыт существующих исследований, по большей выборке экспериментальных данных, полученных на дизелер тиич '"I Г1",'"1("иди определены ямпирич^гки» зависимости параметров, необходимых для формирования характеристик тепловыделения дизеля с открытой камерой сгорания, в виде двух экспоненциальной зависимости. Параметры характеристик тепловыделения определялись в зависимости от коэффициента избытка воздуха при сгорании с/ч , периода задержки воспламенения и от доли

цикловой подачи топлива, попавшей в пристеночную зону ß^np , которая определяется с использованием методики Лншевского A.C.

Доля теплоты, выделившейся при сгорании топлива испарившегося за период задержки воспламенения

Максимальная скорость тепловыделения при сгорании топлива, испарившегося за период задержки воспламенения

х, - О,ОН Ы'Г-Т,

1,<Ь

(I)

(2)

Доля теплоты, выделившейся в процессе сгорания

где при оС/ > I с? = I, при I

(3)

Максимальная скорость тепловыделения при диффузионном сгорании

Представленная математическая модель рабочего процесса позволила провести расчет большого количества переходных режимов работы при варьировании конструктивными параметрами систем газообмена и турбонадцува. Принятые допущения, упрощая математическую модель, незначительно влияют на ее достоверность, что подтверждается достаточно хорошим совпадением расчетных и экспериментальных данных.

В третьей главе представлены результаты численного эксперимента, проведенного на ЭВМ с использованием программы расчета, составленной по математической модели рабочего процесса дизеля с турбонадцувом, при переходных режимах.

Оптимизация процесса газообмена дизеля бЧН 25/34 для грейферных режимов осуществлялась с помощью критерия, который был подучен при следующих допущениях:

- за начало переходного процесса принимается момент увеличения цикловой подачи топлива до максимальной, так как быстродействи регулятора скорости непрямого действия (РН-30), как правило, значительно меньше длительности переходного процесса, соответственно цикловая подача топлива принимается постоянной и максимальной;

- влияние изменении час юти ьрац .-.и !,, .1,\:гилн, работающего в составе дизель-генератора, на индикаторный КПД незначительно

по сравнению с коэффициентом избытка воздуха, поэтому этим изменением пренебрегаем;

- на основании большого количества экспериментальных данных предполагается, что к моменту увеличения цикловой подачи топлива до максимальной при набросе нагрузки, частота вращения турбокомпрессора практически не изменяется по сравнению с исходной, а в дальнейшем его частота вращения и соответственно давление наддувочного воздуха возрастают по экспоненциальной зависимости.

Изменение индикаторного КПД при набросах нагрузки соответствует изменению давления наддувочного воздуха

где Д М±го - относительная величина перепада момента на валу турбокомпрессора в начальный момент переходного процесса; - постоянная времени турбокомпрессора, с.

За критерий принимается интеграл от изменения индикаторного КПД, по которому оцениваются динамические качества дизеля с турбо-наддувом

Ъ^-ыГ^-'-ТТ^' (б)

¿-о

После интегрирования критерий принимает вид

В случае, когда давление насосных потерь изменяется в значительных пределах, целесообразнее в составе критерия использовать вместо индикаторного - эффективный КЦД.

На рис. 3 представлен характер изменения относительных величин массового расхода выпускных газов и воздуха через впускной и выпускной клапаны по отношению к среднему расходу воздуха через двигатель, который в начальный момент времени можно принять соответствующим режиму, предшествующему набросу нагрузки. Ухудшение качества протекания процесса газообмена происходит по следующим причинам: заброс выпускных газов из цилиндра во впускной коллектор и из выпускного коллектора в цилиндр в момент перекрытия клапанов, а также из-за выброса части заряда во впускной коллектор в период от НМТ 1 лсрытия впускного клапана.

Такой характер протекания процесса газообмена вызван двумя взаимосвязанными причинами. Во-первых, особенностями грейферного режима с его характерными набросами нагрузки, что вызывает более интенсивный рост давления выпускных газов перед турбиной'по сравнению с давлением наддувочного воздуха, из-за инерционности тур'мкемпроссора. Во-вторых, конструктивными факторами: система газообмена изготовлена и настроена для обеспечения наиболее эконо-

Изменение относительных расходов череп выпускные и впускные клапана в момент наброса нагрузки

90 к5 о

-45

-- через выпускной клапан; --- —через впускной клапан;

I - серийный дизель; 2 - дизель МПК; 3-4 - перекрытие клапанов.

Рис. 3

мичной работы на режимах близких к номинальному. По результатам расчетных исследований с использованием метода случайных возмущений было определено изменение фаз газораспределения от серийного варианта № I до варианта № 2 оптимального для грейферных режимов, представленных в таблице.

Оптимизация фаз газораспределения позволила устранить негативные факторы (см. рис. 3), ухудшающие качество протекания процесса газообмена.

При оптимизации фаз газораспределения значительно уменьшается угол перекрытия клапанов, поэтому изменение параметров, характеризующих качество протекания рабочего процесса, представлено в зависимости от его величины. На рис. 4 представлен характер изменения коэффициентов наполнения и остаточных газов, показывающий, что оптимизация фаз газораспределения, значительно улучшает воздухоснабжение дизеля с турбонаддувом при набросах нагрузки гг^Пферных режимов. На рис. 5 представлен характер изменения

/А4 -л

/ и2 / / \\ \\ \\ 1 >

м \\ \\ \\ \\

НИТ \ \ V 5 \ 1 . »ИТ

250 530 ЦЪО р/пкь

Изменение коэффициентов наполнения и остаточных газов от угла перекрытия клапанов в момент

наброса нагрузки

40 60 8 0 -100 А20 Рп,р°п*ь Рис.4

Изменение относительной величины индикаторного КПД и инженерного критерия, характеризующего динамические качества дизеля, от угла перекрытия клапанов в момент наброса нагрузки

•и

065

0.6

0.55

\ >

> / \

/ 4

Фь \Ь

4,0

ко 60 8 о 400 Рис.5

-(20 Гпер°ПКЬ

Таблица

Изменение фаз газораспределения при оптимизации процесса газообмена для грейферных режимов

№ I Выпускной клапан 1 Впускной клапан , Угол пере-

варианта •Открытие ¡Закт |от НМТ ¡за { эытие ЗМТ ' Открытие | до ВМТ ¡Закрытие ¡за НМТ 1 крытия | клапанов

I ' 50 50 70 30 120

2 60 20 20 20 40

относительной величины индикаторного КПД и инженерного критерия, характеризующего динамические качества дизеля с турбонаддувом, показывающий их значительное улучшение при оптимальных для грейферных режимов фазах газораспределения.

При расчетных исследованиях установлено, что попадание части цикловой подачи топлива в пристеночную зону открытой камеры сгорания, имеющее место при набросах нагрузки грейферных режимов, значительно ухудшает качество протекания рабочего процесса. Одновременно показано, что изменение площади проходного сечения соплового аппарата турбины в пределах 10%, определяемое практическими соображениями, незначительно влияет на динамические качества двигателя 6ЧН 25/34.

В четвертой главе представлено описание экспериментального стенда, метод проведения испытаний и оценка погрешности измерений, которые проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 10448-80.

Испытания дизеля проводились по нагрузочной характеристике и при ступенчатых набросах нагрузки 300 кВт, соответствующей максимально возможному набросу нагрузки грейферных режимов.

Изменение площади проходного сечения соплового аппарата турбины от серийного в сторону увеличения и уменьшения на 10% не оказало практического влияния на характер изменения параметров при работе дизеля 6ЧН 25/34 по нагрузочной характеристике, а также на его динамические качества, что подтвердило результаты расчетных исследований.

Уменьшение угла перекрытия клапанов со 120° ПКВ до 40° ПКВ у дизеля 6ЧН 25/34 привело к увеличению удельного эффективного расхода топлива на режимах близких к номинальному, не более чем

на 1%, за счет снижения расхода воздуха и коэффициента избытка воздуха на этих режимах. Однако этот фактор не является решающим, так как дизель 6ЧН 25/34 МПК работает только в грейферных режимах при среднем значении нагрузки не более 30 % от номинальной мощности.

Одновременно при максимальной нагрузке происходит повышение температуры выпускных газов на выходе из цилиндров двигателя с 640 К до 723 К и перед турбиной с 753 К до 790 К, т.е. теплонапря-женность дизеля возрастает.

Температурный уровень деталей ЦПГ при максимальной нагрузке не превышает допустимые пределы, для материалов из которых они изготовлены. Однако в данном случае у дизеля 6ЧН 25/34 МПК температура на поверхности трения цилиндровой втулки равна 180°С и приближается к 200°С - предельно допустимому значению, при котором интенсифицируются механические износы. Температурные уровни деталей ЦПГ дизеля 6ЧН 25/34 серийного и МПК при работе в условиях адекватных наиболее тяжелому грейферному режицу практические не отличаются и равны 180°С. Соответственно дизель 6ЧН 25/34 МПК с уменьшенным перекрытием клапанов может надежно работать при грейферном режиме.

Результаты исследования динамических качеств дизеля 6ЧН 25/34 серийного и МПК представлены на рис. 6.

При ступенчатом набросе нагрузки на дизель-генератор с серийным двигателем при температуре стенок камеры сгорания 130-155°С, соответствующей режицу холостого хода, заброс частоты.вращения

(см. рис. б) составляет 10,2 % или 51 мин-*, что не соответствует ГОСТ 10511-83. Длительность переходного процесса в этом сдучае составляет 3,6 с и соотвествует ГОСТ 10511-83.

Ступенчатый наброс нагрузки на дизель-генератор с двигателем МПК проводился при температурных состояниях ЦПГ соответствующих режимам Аи.'1ч;того хода и номинальному. В первом случае температура стенок камеры сгорания составляет 130-140°С, заброс частоты вращения = В% или 40 мин-1, а длительность переходного процесса Т = 3 с. Во втором случае дизель предварительно работал 30 минут при номинальной нагрузке, после ее сброса на 10-15 секунд до тех пор, пока давление наддувочного воздуха не снизится до величины соответствующей режиму холостого хода, производился наброс нагрузки. В настоящем случае температура стенок камеры сгорания состав-

Осциллограммы переходных процессов ДГР1А 320/500 при набросах нагрузки 300 кВт

I - серийный дизель; 2 - дизель МПК; 3- дизель МПК (температурное состояние ЦПГ соответствует номинальному режиму).

Рис. 6

ляет 240-265°С, заброс частоты вращения = или 35 мин"*, а длительность переходного процесса "X. = 2,5 с. В обоих случаях параметры переходных процессов сооответствуют ГОСТ 10511-83.

Сравнительный анализ показывает, что оптимизация фаз газораспределения, позволила значительно улучшить динамические качества дизеля 6ЧН 25/34. Изменение температурного состояния деталей ЦПГ позволило косвенно оценить влияние попадания части цикловой подачи топлива в пристеночную зону. Если считать долю цикловой подачи топлива, попавшей в пристеночную зону, одинаковой при различных температурных уровнях деталей ЦПГ, то при большей температуре из-за более.интенсивного испарения топлива с поверхности камеры сгорания, доля сгоревшего топлива будет выше и динамические качества дизеля лучше. Незначительное влияние на улучшение динамических качеств дизеля при повышении температуры деталей ЦПГ. оказывает уменьшение в среднем не более, чем на Ъ% потерь в охлаждающую воду.

Опыт эксплуатации дизелей 6ЧН 25/34 МПК, начиная с 1987 года, подтвердил результаты расчетных и экспериментальных исследований. Средний часовой расход топлива дизеля 6ЧН 25/34 МПК в течение

навигации составляет 27 кг/ч (си. рис. 2). У серийного двигателя 6ЧН 25/34 и дизеля 84 23/30 средний часовой расход топлива в течение навигации составляет 32 кг/ч. Таким образом эффективные показателя дизеля 6ЧН 25/34 улучшены в среднем на 15% за счет оптимизации фаз газораспределения. Срок службы дизеля 6ЧН 25/34 МПК при его экспдуатации в грейферных режимах стал соответствовать техническим условиям на поставку серийного дизеля при его работе в установившихся режимах.

Доказательно на практике целесообразности оптимизации фаз газораспределения дизеля 6ЧН 25/34, работающего в составе энергоустановок плавучих кранов в грейферных режимах, в соответствии с результатами численного эксперимента, позволило внедрить в производство результаты исследования и с 1989 года начаты поставки дизелей 6ЧН 25/34 МПК Минречфлоту РСФСР.

ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ результатов предварительных экспериментальных исследований и возможных способов удучшения протекания рабочего процесса среднеоборотных дизелей с турбонаддувом при переходных (грейферных) режимах работы показал, что новым для практики отечественного двигателестроения является способ улучшения динамических качеств, повышения эффективных показателей и надежности дизелей с турбонаддувом за счет улучшения протекания процесса газообмена при оптимизации фаз газораспределения для переходных (грейферных) режимов работы.

2. Исследования процесса сгорания переходных режимов работы дизеля с турбонаддувом показали, что существенную роль в образовании сажи и неполном сгорании топлива при набросах нагрузки и увеличении цикловой подачи топлива играет его частичное попадание в пристеночную зону, которое объясняется пониженной плотностью заряда и увеличенным периодом задержки воспламенения. С учетом этого фактора на базе дизеля типа ЧН 25/34 разработаны эмпирические зависимости параметров, необходимых для формирования характеристик тепловыделения среднеоборотного дизеля с открытой камерой сгорания и давлением наддувочного воздуха в пределах 150 кПа при различных условиях работы.

3. Представленные математическая модель и инженерный метод оптимизации процесса газообмена двигателя с турбонаддувом, работаю-

цего в составе диэельгенератора при переходных режимах, позволил провести оптимизацию фаз газораспределения дизеля 6ЧН 25/34 для грейферных режимов, что привело к уменьшение перекрытия клапанов со 120°ПКВ до 40°ПКВ.

4. Проведенные экспериментальные исследования, подтвердили достоверность математической модели рабочего процесса и доказали, что оптимизация фаз газораспределения приводит к улучшению динамических качеств дизеля 6ЧН 25/34. Опытная эксплуатация трех дизелей 6ЧН 25/34 МПК в составе энергоустановок плавучих кранов, начиная с-4987-года подтвердила улучшение их эффективных показателей по сравнение с серийным дизелем 6ЧН 25/34 и дизелем 84 23/30.

Основные положения диссертации отражены в работах:

1. Толшин В.И., Федин К.И., Образцов Д.И. Газообмен 4-х тактно-го судового дизеля с имцульсным наддувом в неустановившихся режимах // Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях вцугтренненого; сгорания: Тез.докл. Всесоюзной научной конференции. - U., 1986. -С. I20-I2I.

2. Толшин В.И.,.. Федин К.И. Повышение эффективных показателей дизелей с турбонаддувом плавучих кранов // Труды МИИВТа. - Ы., 1966. - С. 25-35. •

3. Толшин В.И,, Моргунов В.Н., Федин К.И. Совершенствование энергоустановок плавучих кранов // Труды МИИВТа. - М., 1987, -

С. 96-105. .

4. Бабич A.C., Федин К.И. Приборы и методы для экспериментального исследования процессов в цилиндре дизеля плавучего крана

// Труды МИИВТа. - М., 1967. - С. I06-III.

5. Федин К.И. Повышение надежности и эффективных показателей перспективных энергоустановок плавучих кранов // Экспресс-информация. - » 14. - U., Речной транспорт, 1987. - С. 5-8.

6. Федин К.И., ТЬлшин В.И., Литвин С.Н. Моделирование рабочего процесса дизеля с турбонаддувом в переходных режимах // Двига-телестроение. - 1989.' - * 5, - С. 13-14.

7. Толшин В.И.Федин К.И. Модификация дизеля с турбонаддувом для

. плавучих кранов // Научно-технический информационный сборник. -- » 6. - М., ЦШТИ Минречфлота, 1989. - С. 18-19.