Оценка характеристик горения топлива в цилиндре судового дизеля
DOI:
https://doi.org/10.24866/2227-6858/2025-1/105-113Ключевые слова:
судовой дизель, термодинамический процесс, теплопередача, горение топлива, камера сгоранияАннотация
Характеристики процессов горения топлива оказывают существенное влияние на внешние показатели судовых дизелей. Отсутствие пригодных для широкого применения методик анализа протекающих в цилиндрах тепловых двигателях термодинамических процессов не позволяет в полной мере раскрыть возможности модернизации и организации технического мониторинга двигателей внутреннего сгорания. Целью настоящей работы является обоснование теоретических предпосылок анализа зависимостей характеристик выделения тепла при сгорании топлива от угловой скорости коленчатого вала, основанного на анализе индикаторных диаграмм. Приведены уравнения, составляющие основу моделирования процессов горения топлива, практическое применение которого может быть полезным при проектировании и контроле технического состояния судовых двигателей. В отличие от традиционных подходов, в работе предлагается представление пространства между днищем поршня и верхней частью камеры сгорания в виде щелевого канала и моделирование термодинамических процессов в виде передаче тепла теплопроводностью и конвекцией через стенку камеры сгорания. Представлена формула, позволяющая рассчитать количество тепла, передаваемое стенкам камеры сгорания и стенкам втулки цилиндра при движении поршня и при соответствующем угле поворота коленчатого вала. Использование математических методов оценки величины теплопередачи через стенки камеры сгорания позволяет определять значения разумного соотношения между расчётной теплотой, выделяемой при сгорании, и химической энергией топлива, поступающей в цилиндр двигателя в каждом цикле, а также оценивать техническое состояние судовой энергетической установки.
Библиографические ссылки
1. Глушков С.П., Косенко Д.Ю., Кочергин В.И., Красников В.В. Влияние кинетики горения топлива на параметры неравномерности вращения судовых энергетических установок // Морские интеллектуальные технологии. 2017. № 2–2. С. 35–41.
2. Лыонг Х.К., Дорохов А.Ф., Апкаров И.А. Исследование характеристик тепловыделения судового двигателя внутреннего сгорания при дизельном и газодизельном рабочем процессе по экспериментальной индикаторной диаграмме // Вестник АГТУ. Серия «Морская техника и технология». 2014. № 1. С. 67–76.
3. Лебедев Б.О., Глушков С.П., Кочергин В.И. Особенности использования альтернативных видов топлива для судовых энергетических установок // Морские интеллектуальные технологии. 2018. № 4–4(42). С. 139–143.
4. David Svída M.Sc. Thermodynamic Analysis of Internal Combustion Engine // Recent Advances in Mechatronics. January 2007. P. 566–570. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-73956-2_11.1
5. Mauro S. Internal combustion engine heat release calculation using single-zone and CFD 3D numerical models // International Journal of Energy and Environmental Engineering. January 2007. № 9(4–6). P. 566–570. DOI: https://doi.org/10.1007/s40095-018-0265-9
6. Ikpe A.E., Ikechukwu O. Modelling the performance characteristics of four stroke internal combustion renault engine cycle using Matlab simulation tool // Arid Zone Journal of Engineering, Technjology and Environment. June 2022. P. 267–280.
7. Vlase S., Marin M., Elkhalfi A., Ailawalia P. Mathematical model for dynamic analysis of internal combustion engines // Journal of Computational Applied Mechanics. 2022. № 54(4). P. 607–622. DOI: https://doi.org/10.22059/jcamech.2023.367595.897
8. Кочергин В.И., Глушков С.П., Зинченко Е.С. Использование характеристик термодинамических процессов для оценки технического состояния дизельных энергетическких установок // Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова. 2024. Т. 16, № 1. С. 141–153. DOI: https://doi.org/10.21821/2309-5180-2024-16-1-141-153
9. Ерофеев В.Л., Жуков В.А., Пряхин А.С. Энергетический и эксергетический подходы к оценке повышения эффективности тепловых двигателей // Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9, № 5. С. 1017–1026. DOI: https://doi.org/10.21821/2309-5180-2017-9-5-1017-1026
10. Menacer B., Bouchetara M. Thermodynamic analysis of a turbocharged diesel engine operating under steady state condition // Journal of Applied Fluid Mechanics. 2016. № 9(2). P. 573–585. DOI: https://doi.org/10.18869/acadpub.jafm.68.225.24661
11. Товбин Ю.К. Второе начало термодинамики, термодинамика Гиббса и времена релаксации термодинамических параметров // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4. С. 483–507.
12. Расторгуева О.В., Седельников Д.О. Исследование проблем теплопередачи в двигателях внутреннего сгорания опасных производственных объектов // Вестник ПНИПУ. Безопасность и управление рисками. 2016. № 5. С. 62–70.
13. Zak Z., Emrich M., Takats M., Macek J. In-cylinder heat transfer modelling // MECCA Journal of Middle European Construction and Design of Cars. 2016. № 14(3). P. 2–10. DOI: https://doi.org/10.1515/mecdc-2016-0009
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Вестник Инженерной школы ДВФУ
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
