автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Разработка экспериментально-расчетного метода исследования мгновенных полей температуры и концентрации сажи в цилиндре дизеля

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ГЛАДЬВИЕВ Александр Валентинович

УДК 621.436. 019

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ МГНОВЕННЫХ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕТРАЦИИ САЖИ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ

Специальность 06.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград 1890

Работа выполнена на кафедре "Двигатели внутреннего его ния" Алтайского политехнического института имени И.И.Ползуно Научный руководитель - доктор технических наук, профессо,

МАТКЕВСКИЯ Д. Д.

Ойициальные оппоненты: доктор технических наук, профессо]

СЕМЕНОВ К Н

кандидат технических наук, доцент ЛОСКУТОВ А. а

Ведущее предприятие - ПО Алтайский моторный завод

Защита диссертации состоится " ^ " £} 990 гс

в " /6 п часов на заседании специализированного совета 1 нинградского государственного технического университета в ау " /¿¡О " главного вдания (195251, г.Ленинград, Полятехниче кая, 29). .

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библ отеке университета.

Огаывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные п чатыо Вашего учреждения, просим направлять в адр специализированного совета.

Автореферат разослан " 4 " -о*./угиг'ЗрЛ. 1990 года.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.38.01, к.т.н.. доцент ГРЯНКО ЛИ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания ЛВС) являются важнейшей составной частью энергетической базы ародного хозяйства , повышение энерговооруженности которой яв-яется актуальной проблемой развития экономики страны. Шэтому еобходюю дальнейшее развитие и совершенствование производства ВС, в частности дизелей.

Наряду с проблемой повышения топливной экономичности, воз-икаюцей в условиях ограниченных запасов нефти, в последнее вре-а большое внимание уделяется экологическим проблемам, поскольку ВС являются одним из основных источников загрязнения воздушного зссейна вредными для здоровья человека выбросами с отработавши-1 газами.

Сохранение высокой экономичности ДОС при минимальном выбро-} токсичных продуктов сгорания и сажи с отработавшими газами шется сложной яяучпо-техяк'ю'ятой пгоб^мой. Глчьний путь ее ■ш^нил крис1ия а соо-гпегигиующ^й организации процесса сгорания, >торая исключала бы появление в цилиндре дизеля высокотемпера-рного сажистого пламени'со свойственными "ему такими негативны! явлениями, как выбросы в атмосферу высокодисперсных частиц *и - носителей сильнейших канцерогенных продуктов, наличие су-ствеиной составляющей теплового излучения в суммарной теплопе-даче деталям цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), химический недо-г топлива, интенсивное образование окислов авота.

^льнейшее глубокое изучение физических условий сгорания, яевыделения и образования токсичных веществ, отличающихся, - в лу специфических условий дизельного цикла нестационарностью, вичием градиентов концентраций и температур в объеш цилиндра ияется фундаментом для разработки мероприятий по ремению проб-t экономии топлива и-экологии дизелей.

Дель и задачи исследования. Анализ состояния проблемы пестования полей концентрации сажи и температуры пламени в ци-|дре дизеля показывает,что на сегодняшний день не существует [ерпываюедах сведений по' локальным термическим-и ионцетрациои-I условиям в объеме пламени,- позволяющих сделай» теоретические йщения и использовать в практике, анализа и моделирования трицилиндровых процессов. Шэтому цель о работы явилась раз рака метода экспериментально-теоретического исследования полей пературы пламени и концентрации сага и анализ основных вако-

1

номерностей локальных концентрационно-термических условий непосредственно на дизеле с реально существующей организацией процесса сгорания.

Достижение указанной цели осуществлялось решением следующих основных еадач:

- разработка экспериментальной установки для многоканального оптического индицироьания объема сгорания, обеспечивавшей максимальное количество измерительных каналов;

- разработка системы автоматизированной регистрации и обработки результатов экспериментального исследования с применением персональной ЭВМ;

- разработка модели и методики расчета мгновенных полей температуры пламени и концентрации сажи в цилиндре дизеля;

- выполнение комплексного экспериментально-расчетного исследования распределения температуры и концентрации сажи;

- на основанга анализа экспериментально-расчетного материала определение основных тенденций распределения локаяышх температур и концентраций в объеме сгорания;

- разработка методики и проведение оценки влияния локальных параметров сажистого пламени на образование окиси азота и радиационную теплоотдачу пламени.

Методика и объект исследования. Решение поставленных задач достигалось с помощью анализа выполненных ранее работ, проведением экспериментальных исследований внутрмдаликдрорих процессов на саециуjU.hu созданной установке с дизелем 44 10.5/ 12, обработкой экспериментальных данных и проведением расчетных исследо-ванй на персональных ЭВМ ИЗ 0502 (ДВК-3), Искра 1030, ЕС 1840.

Научная новизна Впервые создана экспериментальная установка для многоканального оптического индицкрования с элементами автоматизированной системы научных исследований (АСНИ).

Разработана расчетная методика и проведено комплексное исследование полей температуры и концентрации сажи для реального дизеля, включая зондирование в осевом направлении цилиндра.

Определены основные тенденции изменения локальных температур и концентраций сажи и интегральные показатели температурка-концентрационных полей пламени.

Разработана методика и оценено влияние локальной температурив- концантрационной обстановки на эмиссию, окиси азота а радиационную теплоотдачу."

Практическое значение. Разработанный метод исследования поа-' ' 2 • ' ' ' -

воляет получить информацию о формировании полей температуры и концентрации сажи при сгорании топлива в реальном дизеле, которые являются основой для разработки конкретных мероприятий по улучшению экономических и экологических характеристик дизелей.

Дальнейшее применение метода для других типоразмеров дизелей позволит сделать определенные теоретические обобщения и использовать полученные данные при анализе и математическом моделировании внутрицилиндровых процессов, сокрал?а]сщэм сроки и снижающем трудовые и материальные затраты на экспериментальные и доводочные работы.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на Всесоюзной научной конференции "Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания", 1986 г. .Москва, ИАДИ; на Всесоюзном межотраслевом начно-техническом семинаре "Тепловыделение, теплообмен в ДБС теплонапряженность их деталей", 1985, 1989 гг., Ленинград, ЛПИ; на краевой научно-практической конференции "Молодце ученые и специалисты Алтая в борьбе за ускорение научно-технического прогресса", 1986 г.,Барнаул, ЛКНТО; на Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы двигателестроения", 1987 г., Владимир, НККТИД; на краевой научно-практической конференции "Комплексное использование вторичных ресурсов, создание совершенных технологических процес-зов.в свете решений XXVII съезда КПСС", 1987 г., Барнаул,АТУ; на Всесоюзном научно-практическом семинаре "Совершенствование мощ-яостных, экономических и экологических показателей ДВС", 1989 г. Владимир, ВПИ; на постоянно действующем научно-техническом семи-, каре каф. ДВС АлтПИ "Исследование рабочего процесса и систем Зыстроходных дизелей", 1085-1990 г. г. ; нп конференциях и с'.-мича-ív.v.tfHX «¡."цжиыихи» ПО пШ и hoik, Í306-1988 г. Г.

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исс-недований используются на ПО ВТЗ при доводке существующих и раз-эаботке рабочего процесса перспективных дизелей и в учебном процессе гафедры ДВС АлтПИ им. И. И. ГОлэунова.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печат-шх работ, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, мти основных разделов, заключения, приложения в виде фотографий )бшргс айда и отдельных узлов экспериментальной установки. Она лсдонет 103 страницы основного текста, 48 рисунков, б тьб-мц. Список литературы состоит ив 103 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Пэрвая глава посвяшриа анализу исследований температур-но-концентрационных полей дизельного пламени.

Изучению.вопросов салэобразования и теплового излучения в пламенах посвящено значительное количество работ, среди которых наиболее фундаментальны работы Теснера Г1 А, Померанцева & В., Гейдона А. Г., Вольфгарда X Г. и др. Применительно к ДВС постановка этих вопросов нашла воплощение в трудах Воинова А. К, ХЬ-ваха Ы. С., Дьяченко Е X, Свиридова Ю. & , Броае Д. Д., а благодаря работам Батурина С. А., Хахова Е 3., Смайлиса В. И., Звонова Е А., Разлейцева Е Ф., Нацуока С., Такеучи К., Гривса Г. указанные вопросы получили существенное развитие на основе современных экспериментальных методов'исследования.

Критический обзор и анализ отечественных и зарубежных литературных источников показывает, что в процессе сгорания как в открытых пламенах, так и в ДВС такие процессы, как сажеввделе-ние, тепловое излучение, образование токсичных веществ неразрывно связаны с разнообразными локальными температурными и концентрационными условиями. Совокупность локальных условий химических реакций в надпоршневом объеме при сгорании топлива в дизеле способствует формирование сажистого пламени, неоднородного по термической и концентрационной структуре. Вследствие, значительной сложности химико-кинетических и физических явлений внутри цилиндра, основным средством научения процесса сгорания в ДВС является экспериментальное исследование.

Несмотря на то, что в ряде работ находит экспериментальное подтверждение значительной неоднородности сажистого пламени, сумма накопленных сведений по локальной термической и концентрационной обстановке является недостаточной для практического использования.

Анализ современных методов,применяемых при исследовании процессов сажевыделения и теплового излучения показал, что наиболее перспективным является использование спектральных опткчеп-

ККК М^тол^р. ОПТИ'Р*С№?ГС ИНДИЦИрОВ^ИЯ, СгиШЧамЦКЙ

ииидолчни« температуры двухцветовым методом и концентрации сажи по поглощении излучения стороннего источника, в настоящее время достаточно обоснован теоретически,' и в силу своей относительной простоты и достаточной надежности получил широкое распростране-

4

ние в СССР и за рубежом, в том числе при исследовании полей температуры и концентрации сажи. Использование систем автоматизированной регистрации и обработки информации позволяет снизить трудоемкость экспериментальных исследований при одновременном повышении их точности.

Однако, на сегодняшний день не еупествует исчерпывающих сведений по локальной термической и концентрационной обстановке в объеме пламени, поскольку, во-первых, результаты таких исследований представлены пока в единичном количестве, что не позволяет сделать статистических обобщений; во-вторых, исследованию подвергается, как правило, плоское температурное поле в верхнем поясе цилиндра; а в-третьих, значительная часть описанных в литературе опытов осуществлялась на экспериментальных установках, в определенной степени моделируппих реальный дизельный процесс, часто без учета таких факторов, как наличие камеры сгорания в поршне, вихревое движение воздушного заряда и распиливание топлива форсункой через несколько сопловых отверстий.

В заключении первой главы сформулированы цель и задачи исс-. ледования.

Вторая глава посвящена разработке экспериментальной установки для многоканального зондирования надпоршневого объема по методу оптического индицирования с применением системы автоматизированной регистрации и обработки информации.

Для измерения температуры и концентрации сажи использовался метод оптического индицирования с применением оптического квантового генератора (ОКГ) в качестве источника стороннего излучения при измерении концентрации. Установка выполнена на базе дизеля 4 Ч 10,5/12, оснащенного нагрузочным устройством электрического типа и имеющего все системы и агрегаты, обеспечивающие его нормальную работу на различных нагрузочных и скоростных режимах.

Б одном иа цилиндров двигателя выполнены отверстия, снабженные разобщительными устройствами с прозрачными окнами из кварца. Окна, располокйннье иа противоположных сторонах цилиндра, образуют измерительный канал. Зондирование производилось в параллельных направлениях перпендикулярно продольной оси двигателя. •

В целях сохранения работоспособности ППГ, для исследований приуеня.лиоь дьз сонных цилиндра. Цилиндр N 1 содержал 4 измерительных к.*:; ам, рмияолоненных с пересечением его продольной оси

Ь

И относительным расстоянием от головки А/а* - 0,0Р; 0,4; 0,67; 0,0, где £ - ход поршня. Цилиндр N 2 имел 12 намерительных каналов, расположенных как с пересечением продольной оси вдоль образующей ш 0,13; 0,3; 0,53; 0,62, так и отстоящих в радиальном направлении от оси цилиндра на относительное расстояние соответственно -О; 0,3; 0/5,. где Ц - радиус цилиндра.

Для обеспечения вондирсвания в направлении продольной оси цилиндра (рис. 1) между картером 1 и рабочим цилиндром 3 с головкой 4 устанавливается цилиндр-вставка 2.' Специальный поршень состоит из иалравляпоэй части 5, вставки с пазом 6 и головки 7. В головке поршня и цилиндра соответственно выполнены окна 8. В таком случае, при работе двигателя меаду головкой и направляющей частью специального поршня образуется неперекрываемая кромками вона. В ней размещено поворотное зеркало 9, . которое служит для направления луча ОКГ в окно На головке поршня.

Производилось последовательное измерение температуры и концентрации по каждому измерительному каналу.- фч ОКГ 10, через окна 11-12 и 8, частично поглотивиксь сажегааовой средой, вместе с собственным излучением пламени по волоконному световоду 13 поступает в блок приемников излучения 14, где селектируется на двух длинах вели и преобразуется в электрические сигналы фотоумножителями с блоком питания 15. С целью получения более полной информации о рабочем процессе, установка дополнительно оснащена датчиками давления газов 16, давления топлива 17, подъема иглы форсунки 18.. Усилители размещены в блоке 19. Связь сигналов датчиков с временем протекания процессов осуществлялась датчиком угла поворота коленчатого вала 21. Все сигналы после усиления поступали в систему автоматизированного сбора информации, где происходило их-преобразование в цифровой код, размещение в памяти ЭВМ МС 0502 в соответствии с управляндим сигналом угла поворота коленчатого вала и давления газов в цилиндре, обработка с применением пакета прикладных программ и выдачей результатов на периферийные устройства

В главе имеется описание конструкции узлов и отдельных еле-ментов сизтемы многоканального оптического индицирования с автоматизированной регистрацией и обработкой информации Приведена методика проведения исследований и обработки результатов. Произведена оценка погрешностей измерений.

Глаьа п^тья посвящена разработке методики расчета мгновенных полей температуры и концентрации сажи по результатам много-

б ' • .

¿"IfAw ye/náz/af/fu

Cjtèffef /НУСЧС/7W /f0#4C#/7>fCri40V

саглки и /ne/f/7«f<r/Tit/f4f

канального оптического зондирования надпоршневого объема в поперечном и продольном направлениях относительно оси цилиндра.

Сущность метода сводится к определению локальных температур пламени 72 и концентраций сажи С1 в усло^нн* кот>'>чтр1*,1"'*киу прсподо»*!'!!«* <? плоск'хмях, ииьиадьиадих с лг -направлениями аонднрования вдоль образующей цилиндра. В каждом плоском сечении существует /г -зон, по числу зондирующих каналов в радиальном направлении (рис. 2). Определение указанных оптических характеристик пламени производится путем решения систем из п,

уравнений для каждого квазистационарного момента времени раз-. вития процесса сгорания.

Выражение для концентрации сажи, измеренной в направлении п -хорды имеет вид:

^ '¿л 2>

В чайном случае, безразмерные концентрации С1 приведены к одной длине, равной диаметру цилиндра 1> , и выражены в единицах оптической плотности.

Виражения для определения локальных температур пламени определят зависимость между измеренной в направлении каждой из хорд температурой и температурами в кольцевых зонах с учетом поглоигенмя при прохождении излучения абсолютно черного тела с температурой 7/ для длин волн Ду и Лз . а также с учетом поглощения при прохождении через зону с концентрацией . Для

Л -ХОрДЫ:

IX, (Ш/-?-***)^'**. е-'*']*.* Ъ'СШ^е'*"*')?-** е^п. е-а'

ГлМЦ-е-"^]

В гвписанных выражения и на рис. 2 приняты следующие обозначения: _

Хя -интенсивность излучения ОКГ; <!* -экспериментально определенная оптическая пх.отность среды для каждой хор-в

ды; 7~1 -экспериментально определенная цветовая температура вдоль каждой хорду; 1л(¿¡.) и ^/уд,/7^-соответственно: спектральные интенсивности излучения пламени вдоль каждой хорды; -длина участка ¿- -хорды в ^ -кольцевом сечении; АС/ -удельный коэффициент поглощения частиц сажи; С; -удельный коэффициент поглощения в каждой кольцевой эоне. Аналогичные выражения получены для случая оптического зондирования в направлении продольной оси цилиндра

Для оценки степени адекватности отражения реального распределения температуры и концентрации было проделано экспериментально-расчетное исследование локальных параметров пламени для конкретной зоны,выделенной в надпоршневом обкоме по результатам поперечного и продольного зондирования. Максимальное относительное расхождение между величинами температуры и концентрации сажи в различных точках объема при разных углах поворота коленчатого вала, определенное указанным способог, составило для температуры 6-8% и для концентрации сажи 10-122.

При неоднородном распределении концентрации и температуры в надпоршневом объеме характеристиками объемных процессов формирования сажистого пламени является среднеинтегральная температура 7у , концентрация сажи С х , сажесодержание .

Для каждого момента времени, определяемого утлом поворота коленчатого вала, значения указанных параметров определялись по ЧШШШ _ ^^

.£с£У ' х ~ ^СИ/ ' Х К, /

где: 7" -температура; о - концентрация С^У -

-Г''ТИ/ШНМИ "•-•дгШИЧпмй оОЬеМ, раьный полному

■•) 1тну цилиндра.

Поскол1ку поля температур и концентраций сажи определены на »нечном мноя°стве экспериментальных точек, для интегрирования :ри определении указанных показателей разработан метод, при спором первоначально производилась аппроксимация полей температу-н и концентрации в Функции параметров времени и координат в бъеме трехфакторным полиномом третьей степени, а эа-^м анчлити-еско>; инт*гри|"«.>вашм полинома.'

Четвертая г.мра П""ряцу?на анализу экспериментальных д.чмнч* о тм^ч^ния . яскальннз и интегральных показателей 11|0п°сс')в сч-►>руц»л>-'ния » т>-пюрого .излучения.

Г1.»;г<?д>гЯ ни-чли? и опилил» ни ос ко ты« тенденции из мчи«? и* л

Ч

температуры и концентрации сажи в радиальном и осевом направлениях цилиндра. Наиболее высокий уровень температуры наблюдается в центре камеры сгорания (КС) при положении поршня, близком к BUT. В то время, для периферийных вон цилиндра температуры ниже и момент достижения максимума более поздний. По мере развития процесса наблюдается снижение температуры н смещение высокотемпературной излучающей зоны по ходу поршня (рис.3). При этом, если скорость снижения температуры в диаметральном сечении цилиндра примерно одинакова для различных расстояний от головки, то для периферийных зон цилиндра скорость падения температуры вблизи головки выше. Перераспределение■ концентрации излучателя в направлении хода поршня более значительно (рис.4). Так, если в начале процесса горения, источником сажи является объем верхнего пояса и КС, то при угле 80°ПКВ содержание сажи непосредственно в . КС оказывается существенно выше, нежели в остальных объемах. В периферийных областях, прилегающих к стенкам цилиндра, пламени нет иа-за отсутствия в них топлива. В верхней части цилиндра ковдентрационно-временные факторы таковы, что процесс выгорания сажи происходит эффективно, чего нельзя сказать о зонах вблизи КС и непосредственно в ней.

Концентрация сажи в центре КС оказывается на 10-30Z выше, ■ чем в периферийных зонах, поэтому интенсификация процесса выгорания сажи вблизи стенок КС является одним из способов повышения экономичности и снижения токсичности дизеля. Для практической реализации данного способа, предложены конструкции КС с дополнительной турбулкзацией заряда, защищенные авторскими свидетельствами. Результаты испытаний одной из КС показывают увеличение на 7 -8Х экономичности, с нижние дшности отработавших газов на 2025 Z, уменьшение эмиссии окислов азота ва 6-20Х.

Изменение интегральных показателей, проанализированное в данной главе/ показывает что они в значительной мере (на 15-35 X) отличаются от значений температуры и минцеи'храцш, иом^реплых ь дисшь-храшшом направлении вблизи головки цилиндра. Поэтому при переходе от относительных единиц сажсодержания к абсолютным, во избежании значительных ошибок необходимо-использовать среднеинтегральное по объему сажесодержание.

Пятая глава посвящена расчетной оценке влияния^ локальных параметров сажистого пламени на показатели токсичности и теплового излучения. ,

В данной главе на-основе экспериментальных данных по расп-10 ' '

fni • О. TVНЛо,

С r/o , Kwm/ft*

/foA&j>tM<yji />о&к?ционная menooordova Рте »ä 7*МЛа, n « ffso/ton ' *

V-

Y-га*

fue. S

ределенкю локальной температуры в надпориневом объеме произведена расчетная оценка образования окиси ааота по термическому механизму с использованием математической модели, разработанной в ЛГТУ. Для расчета надпоршневой объем в каждый момент времени разбивался на зоны с одинаковым количеством шагов равномерной разбивки по радиусу цилиндра и текущему перемещению поршня. Проведенные расчеты показали, что достаточной, с точки зрения погрешности расчета окиси азота в сравнении с содержанием в отработавших газах в момент выхлопа и временем решения задачи на ЗШ, является разбивка на 100 вон.

В начальный период процесса сгорания происходит интенсивное образование окиси азота, причем максимальное окисление происходит в зонах, примыкающих к продольной оси цилиндра. Данная тенденция сохраняется практически до момента начала выхлопа, хотя интенсивность образования окиси азота заметно п'^ает с момента 50-б0"ГОВ. В осевом направлении изменение концентрации не столь значительно и составляет 10-30Х, в то время. как различие в центре КС и на периферии цилиндра составляет 80-120 раз (рис.5).

В основе определения радиационной теплоотдачи пламени лежит методика, разработанная в ЛГТУ. Для каждого из локальных объемов производилось определение локальной излучательной способности т основе экспериментальных полей концентрации сажи и последующий расчет радиационных тепловых потоков с учетом распределения температуры в объеме гилиндра.

Интегральная излучательная способность в значительной ме^ определяет характер изменения радиационной теплоотдачи. Зоны КС и непосредственно пришжаюиие к ней, находятся под значительной тепловой нагрузкой практически на протяжении всего процесса сгорания (рис. б).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных комплексных теоретических и экспериментальных исследований получены следушие основные результаты:

1. Практически реализована методика многоканального оптического индицирования надпоршневого объема как в поперечном, так и в продольном направлении за счет создания работоспособной экспериментальной установки на базе тракторного

• р-, г^р"""!-!.^!";!1. '*'! ОЕОй раарайотаи шшлййуржг программна комплекс, вклоташий систему автоматизированной регистрации информации и пакет прикладных программ регистрации и

Г<

обработки эксперимента.

3. На основе фундаментальных законов теплового излучения, описываодда перенос энергии излучения, разработана физическая модель и методика расчета нестационарных полей температуры и концентрации саки в пламени. .

4. Разработана комплексная методика исследования процесса сгорания с многоканальным оптическим зондированием. Проведено экспериментальное исследование распределения температуры пламени и концентрации сажи в условиях дизельного процесса.

5. На основе законов химической кинетики и теплового излучения разработаны методики и программы оценки влияния локальных параметров сахистого пламени на показатели токсичности и теплового излучения в дизелях.

По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Полученные экспериментальные данные по температуре пламени и концентрации салистых частиц показывают значительное перераспределение данных характеристик в объеме сгорания, составляющее 600-700 К для температуры и 10-15 раз - для концентрации сажи, следовательно возникает необходимость их учета при анализе внутрицилиндровых процессов и математическом моделировании.

2. В процессе сгорания наблюдается две локализованные зоны горения. Одна связана со сгоранием топлива в объеме верхнего пояса цилиндра, вторая - со сгоранием топлива в КС и близлежащих объемах и переменяется с поршнем. Эффективность процесса сгорания во второй зоне значительно ниже. Данная и другие тенденции распределения температуры и концентрации сажи сохраняются при изменении режима работы дизеля.

3. В силу неоднородного распределения температуры и концентрации сади по надпоршневому объему в процессе сгорания, с точки врения анализа процессов объемного салевыделения и теплового излучения, наиболее оправдано использование интегральных показателей.

4. Выполненные доследования показывай, что основная масса окиси азота образуется в зонах, прилегающих к продольной оси цилиндра в период от начала сгорания до 50-60*ПКВ, причем максимальная, концентрация в радиальном направлении превышает минимальную в периферийных областях в . 80-120 раз. В осевом направлении градиент концентрации - 10-302. Зона наиболее интенсивной радиационной теплоотдачи первоначально локализуется на

14

периферии цилиндра, а затем перемещается в КС и прилегающие зоны и фиксируется практически до момента выхлопа Наименьшую плотность теплового потока имеют зонч, пгтяя'П'тда» к голочк«- цижяд-рт ]>, ь радиальном направлении. Тепловой моток в та-

ком случае перераспределяется в 1,2-3,5 раза. Следовательно, указанный характер изменения' локальной концентрации окиси азота и радиационной теплоотдачи необходимо учитывать при разработке мероприятий по снижению токсичности отработавших газов, анализе тепловой нагруленности элементов ЦПГ и математическом моделировании указанных процессов.

5. Разработанная методика экспериментально-расчетного исследования полей температуры и концентрации сажи мохет бчть использована для получения локальных характеристик сажистого пламени для других типоразмеров дизелей и накопления статистического материала для теоретического обобщения, поскольку рассмотрение локальных характеристик обепечивает более полное отражение реальной физико-химической картины разнообразных процессов, протекающих в цилиндре дизеля при сгорании топлива с целью анализа энерго-экологических показателей и совершенствования рабочего процесса дизелей.

Основные положении диссертации опубликованы в работах:

1. Гладышев А. В. Оп; »деление концентрационной неоднородности сажи методом оптического иядицирования цилиндра дизеля//Проблемы совериенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.-М. : МАЛИ, 1986. -- С. 189.

2. Гладышев А. Е , Гладышев С. а , Вагнер R А. Основные положения метода объемного оптического индицирования цилиндра дизеля //Шлодые ученые и специалисты Алтая в борьбе га ускорение научно-технического прогресса.-Барнаул: АКПТО, 1986.-С. 17-18.

3. Гладксев A. R , Еагнер R А., Гладышев С. R Экспериментальное исследование термических условий образования токсичных веществ в цилиндре диэеля//йэмплексное использование вторичных ресурсов, создание совершенных технологических процессов в свете решений XXVII съезда ШКС. -Барнаул: Алтайский ЦНГИ, 1987. -С. 62,64.

4. Гладышев A. R , Вагкер R А. Изменение среднеоптической температуры пламени в цилиндре дизеля//Актуальные проблемы дви-гателестроения.-Владимир: НИКТИД, 1987. С. 35-37..

6: А. а 1320474 (СССР) Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия/ A. JI Новоселов, • Л- Д. ИатиевскиЯ,

16

С. Е Кулманаков. А. Е Гладыше в. -Приор. 31.05.85. Опубл. 30.06.86. Всш. N 24. ^

7. Система автоматизированного сбора инфомации о процессе сгорания в цилиндре быстроходного дизеля/ Е А. Вагнер, А. Е Глады-тев. С. П. Кулманаков. Е КХ Русаков// Информационный листок. - Барнаул: ЦШИ. 1988. - N 398-88. "

8. Вагнер Е А., Русаков Е & , Гдадышев А. Е , Кулманаков С. Е Система автоматизированного сбора информации в ДВС// Двига-телестроение. -1990. -Ы 4. -С. 37-33.

9. Гладышев А. Е , Еагнер В. А., Мчтигьс-ккй Д. Д. ОлсиоримеН-тальное исследование темлературно-концентрационных полей в цилиндре дизеля// Двигателестроение.-1990.-Ы 7.-С. 3-6.