PhD in Engineering
к.т.н.
DSc in Engineering
д.т.н.
DSc in Engineering
д.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
The article presents results of calculation and theoretical research, aimed at ensuring the compliance of diesel engines with the requirements of regulatory technical documents for starting characteristics. In course of the study, the mathematical model of chemical kinetics, ignition processes and fuel combustion in the combustion chamber was developed. Model can be used for predicting diesel engine starting characteristics. Model was realized as separate software. The developed mathematical model is implemented in the three-dimensional gas-dynamic model of processes in combustion chamber. In the course of the fuel combustion reactions chemical kinetics computational studies on diesel start-up modes, it was determined, that to ensure ignition of fuel in combustion chamber, required gases local temperature should be at least 1350 K. The permissible proportion of carbon oxide in the gases, produced by intake air heater, should not exceed 40 %. It is shown, that increase of compression ration, at a constant gas temperature, has little effect on the chemical kinetics of pre-flame processes and combustion reaction rate. It is revealed, that temperature of the combustion chamber walls has a prevailing effect on the possibility of fuel ignition. The wall temperatures have been determined, to which it is necessary to heat the diesel engine using pre-start heating and start facilitate tools for various environmental temperatures, crankshaft rotational speeds, compression ratios and concentration of the intake air heater combustion products. The developed mathematical model and software are used in current research and development work of the South Ural State University to create new and modernize existing diesel engines of various types, produced by Chelyabinsk tractor plant.
В статье представлены результаты расчетно-теоретического исследования, направленного на обеспечение соответствия дизелей требованиям нормативно-технических документов к пусковым качествам. В ходе исследования создана и реализована в виде отдельного программного обеспечения математическая модель химической кинетики процессов воспламенения и горения топлива в камере сгорания, которая может быть использована при прогнозировании пусковых качеств дизеля. Разработанная математическая модель имплементирована в трехмерную газодинамическую модель процессов в камере сгорания. В ходе расчетного исследования химической кинетики реакций горения топлива на режимах пуска дизеля установлено, что для обеспечения воспламенения топлива в камере сгорания необходимая величина локальных температур рабочего тела должна составлять не менее 1350 К. Допустимая доля оксида углерода в рабочем теле на режиме сопровождения подогревателем воздуха на впуске не должна превышать 40 %. Показано, что увеличение степени сжатия при постоянной температуре газов мало влияет на химическую кинетику предпламенных процессов и скорость реакции горения. Выявлено, что температура стенок камеры сгорания имеет превалирующее влияние на возможность воспламенения топлива. Установлены значения температур стенок, до которых необходимо разогреть дизель с применением средств предпусковой подготовки и облегчения пуска для различных температур среды, частот вращения коленчатого вала, степени сжатия, концентрации продуктов сгорания подогревателя воздуха на впуске. Разработанные математическая модель и программное обеспечение используются в текущих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах Южно-Уральского государственного университета по созданию новых и модернизации существующих дизелей ООО «ЧТЗ - Уралтрак» различных типов.