CC BY
36
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
УДК 621.436:519.876.5
В. П. ЛИТВИНЕНКО1*
1 Каф. «Эксплуатация судовых энергетических установок», Азовский морской институт Одесской национальной морской академии, ул. Черноморская, 19, Мариуполь, Украина, 87517, тел. +38 (0629) 37 11 16, эл. почта jltinski@mail.ru, ОЯСГО 0000-0002-7814-4157
ФОРМАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ С УЧЕТОМ ОЦЕНКИ СКОРОСТИ ПРОЦЕССОВ СГОРАНИЯ
Цель. В современных условиях используемые методы и модели проектирования и оценки эксплуатационных свойств дизелей не в полной мере учитывают специфику протекания процессов сгорания. Отчасти такое положение характеризуется сложностью учета многообразных по своей природе процессов, которые в полной мере не исследованы. В этой связи необходим поиск новых методов и моделей, которые бы обеспечивали относительно простые решения за счет применения обобщающих показателей, получаемых на основе анализа параметров используемых на транспорте дизелей. Методика. Предложенный алгоритм оценки процессов сгорания в виде объемной и линейной скоростей базируется на известных значениях мощности и среднего эффективного давления и обеспечивает возможность сопоставления эффективности их протекания в различных модификациях дизелей. Результаты. Автором установлено, что соотношение между линейной и объемной скоростями характеризуется некоторыми пределами и зависит от геометрических размеров цилиндропоршневой группы. За счет сделанных допущений представилось возможным рассматривать работу дизеля в виде системы, включающей в себя: 1) подсистему, обеспечивающую возможность получения тепловой энергии; 2) подсистему, обеспечивающую преобразование тепловой энергии; 3) подсистему, обеспечивающую поддержание необходимой мощности дизеля, в зависимости от условий сгорания топливовоздушной смеси Научная новизна. Автором статьи предложены показатели объемной и линейной скоростей сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя, которые обеспечивают возможность получения сопоставимых характеристик в двигателях различной модификации с учетом возможного выбора оптимальных соотношений. Практическая значимость. Использование показателей объемной и линейной скоростей протекания процессов сгорания в цилиндрах двигателей в сочетании с математической моделью позволят упростить методику расчета дизелей. Параметрические значения отмечаемых скоростей в дальнейших исследованиях обеспечат возможность определения эффективных направлений развития конструкции дизеля, а также оценку режимов его нагружения в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: дизель; топливовоздушная смесь; процессы сгорания; объемная скорость сгорания; линейная скорость сгорания; система; подсистема; математическая модель
Введение
Получение функциональных зависимостей и связей между физико-химическими и термодинамическими процессами, протекающими в дизеле, является одной из фундаментальных задач теории и практики их эксплуатации. Это обусловлено сложностью учета многообразных по своей природе процессов, которые в полной мере не исследованы, что при разработке моделей приводит к необходимости принятия допущений, упрощающих описание работы дизеля, используя известные результаты исследований и законы. В определенном смысле можно отметить, что современные методы и модели с позиций адекватного описания процессов ди-
зеля относятся к разряду оценки гипотез, применение которых в последующем подвергается проверке на предмет соответствия расчетных значений с фактически полученными данными. В этой связи разработка новых моделей представляется актуальной, хотя бы с позиций накопления информационного материала, обработка которого окажется полезной в дальнейших работах.
Значимым моментом при разработке моделей является согласование условий тепловыделения с режимами нагрузки дизеля, которые зависят от скорости сгорания топливовоздуш-ной смеси.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Цель
Целью данной работы является формулирование математической модели, отображающей условия работы дизеля в зависимости от изменения параметров сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре с учетом режимов его нагру-жения.
В общем виде можно отметить большое количество работ, посвященных моделированию процессов сгорания работы дизеля. Условно они могут быть разделены на работы, отображающие общий характер работы дизеля и посвященные локальным внутрицилиндровым проблемам [1-14]. Анализ таких работ показывает, что скорость сгорания оказывает решающее влияние на процессы, связанные с образованием давления в цилиндре двигателя и условиями протекания тепло-массообмена. В тоже время в сложившейся теории и практике эксплуатации дизелей прослеживается не достаточное количество данных, в том числе и математических моделей, где скорость сгорания рассматривается как функция управления работой дизеля при изменяющихся условиях его нагрузки.
Методика
В работе рассматривалось соотношение в виде функциональной связи:
V =/Ра; т; В; гоб),
Пб =/(^е1; Ре1; п; Т; В; V),
где - эффективная мощность на 1 -ых режимах работы дизеля, кВт; Ре1 - среднее эффективное давление на 1 -ых режимах работы дизеля, бар; п - число оборотов двигателя, об/мин; Т - длительность сгорания, с; В -диаметр цилиндра, м; Уоб, Ул - объемная
и линейна скорости сгорания м3/с и м/с соответственно.
При этом объемная и линейная скорости сгорания определялись из соотношений:
=0,01 *
V _ 0,013.dNe,_ 0,013-Уоб
m - dPei
m - В2 - dP„
к - В2
Длительность сгорания при этом определялась в виде соотношения:
Т = 78,5 • В2 • Н • ш-ёР"
dNei
где т - коэффициент тактности. Для двухтактных двигателей принимается равным т =1, для четырехтактных т =0,5.
В основу разработки математической модели были положены методы системного анализа и системотехники, позволившие рассматривать дизель как некоторую условную большую систему, конструктивно состоящую из трех подсистем.
К первой из названных подсистем отнесена подсистема {А}, обеспечивающая возможность получения тепловой энергии. Ко второй отнесена подсистема {5} — подсистема, обеспечивающая преобразование тепловой энергии в давление расширяющихся газов и получение механической работы. К третьей отнесена подсистема {С} — подсистема, обеспечивающая
поддержание необходимой мощности двигателя в зависимости от условий сгорания топливо-воздушной смеси. Отмеченные подсистемы находятся в постоянном взаимодействии и влияют на эффективность работы всей системы -{Е}. Так что можно записать некоторое общее соотношение, определяющее состояние систе-
мы
И
f ({,{5} ,{С}) .
Функционирование подсистемы {А} предопределяется ее способностью трансформировать (преобразовывать) определенное количество подводимой энергии в движущую поршень силу - ¥а , в зависимости от режимов на-
гружения подсистемы {5}. Так что можно отметить, что между движущей поршень силой ГА и силой, препятствующей работе подсистемы {5}, которую обозначим ^ , должно существовать определенное соотношение ¥А / ¥в,
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
которое при работающей системе, вероятно, должно быть больше единицы, ¥А / ¥в > 1. Движущая поршень сила зависит от физико-химических процессов, предопределяющих условия нарастания давления в цилиндре двигателя АРА . Причем ¥А определяется как произведение степени нарастания давления АРА на площадь поршня 8 , ¥А = АРА ■ 8 .
В тоже время нарастание давления АРА зависит от величины сопротивления перемещению поршня в цилиндре, так что можно допустить АРА ~ ¥в.
По мере увеличения силы сопротивления (]?в) увеличивается длительность времени,
необходимого для протекания физико-химических процессов, обеспечивающих объемное воспламенение топливовоздушной смеси, что способствует повышению интенсивности нарастания давления АРА. Как следствие, это приводит к увеличению среднего давления в цилиндре Р . В частности, на такой результат указывают практические исследования [4], где отмечается изменение соотношений между давлением сгорания Рг и средним индикаторным давлением Р . Вариационно такое соотношение Рг /Р может достигать 7+10 единиц. Так что в теоретическом контексте можно пояснить такие вариации за счет полноты реакций, происходящих в цилиндре двигателя, благодаря увеличению периода времени, в течение которого они происходят. К аналогичному выводу можно прийти в результате рассмотрения индикаторных диаграмм, характеризующих работу двигателя, снятых на различных режимах его нагружения.
Наряду с рассматриваемыми процессами наиболее эффективным является экономичный режим работы двигателя, для которого минимальный расход топлива - ge тт. Наличие такого режима является фактом, свидетельствующим о существовании резерва в оптимизации работы двигателя. В определенном смысле экономичный режим указывает на то, что регулирование работой дизеля на иных режимах достигается за счет ухудшения процессов сгорания. Эффект повышения мощности обеспе-
чивается исключительно благодаря большему количеству топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, без изменения качественных составляющих, существенно влияющих на получение тепловой энергии. Такой подход обусловлен сложившимися и, на наш взгляд, не вполне оправданными представлениями о способности процессов, протекающих в дизеле, к саморегуляции.
В работе ставилась наиболее общая задача повышения эффективности работы дизеля, которая основывается на рассмотрении динамики изменения тепловыделения й^йт, скорости нарастания давления йР]й ф и динамики изменения скорости сгорания йИ/йР, что обуславливается параметрической взаимосвязанностью процессов.
Отмеченные соотношения характеризуют эффективность функционирования ранее выделенных подсистем - {А}, {В} и {С}, входящих в систему {Е}. Так что можно записать, что выделенные подсистемы отображают следующую связь:
{^
{Я {С
т;
^ dP/d ф; ^ dN/dP .
Эти зависимости обособленно рассматриваются в известных работах [4, 10, 11] с целью получения частных характеристик дизеля. Однако их рассмотрение в виде некоторой системы уравнений рассмотрено в литературе явно недостаточно, хотя взаимообусловленность соотношений представляется оправданной. Таким образом, в случае рассмотрения системы {Е}
представляется определить
наиболее общий показатель (и):
некоторый
/j,TV dф к -1
dQ = 6nB0
dr dP dф dN dP
dx
dx
PH dV
A-V %FH йф m dr
dф V dф
=> Q
. (1)
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету з^зничного транспорту, 2015, № 5 (59)
где dQ|dт - скорость тепловыделения, Дж/с; йР/йф - скорость нарастания давления, Па/п.к.в. и Па/с соответственно; йМ/йф - скорость изменения мощности, Вт/°п.к.в.; п -число оборотов двигателя, с-1; В0 - цикловая подача топлива, кг; /лт - кажущаяся молекулярная масса топлива, г/моль; V - текущее значение объема цилиндра, м3; йх/йф - интенсивность выгорания топлива, °п.к.в.-1; к -показатель адиабаты; ¥ - коэффициент использования теплоты реального процесса; А -термический эквивалент работы; ОН — низшая теплота сгорания топлива; Дж/кг ; РН - давление в начале процесса; Па; % - коэффициент пропорциональности; г - коэффициент такт-ности; dV|dф - скорость изменения объема,
м3/°п.к.в.; ^П - площадь поршня, м2; Н - текущее значение хода поршня, м .
В структурно логическом отношении поставленная задача формулируется следующим образом. Требуется определить такой оптимальный интегральный показатель (О), который отображает характер интенсивности образования внутренней энергии сгорающих газов за счет интенсивности выделяемого тепла dQ|dт в цилиндре двигателя во взаимосвязи с изменяющимся объемом dV|d ф при нарастании давления йР/йф и изменении скорости сгорания йМ/йР, в наибольшей степени соответствующий режиму нагружения двигателя.
Результаты
Исследование рассматриваемых зависимостей (1 —3) производилось по результатам данных более 200 моделей двигателей, фрагмент которых приведен в табл. 1. При соответствующем ранжировании значений были получены кривые, отображающие функциональную связь между изменениями мощности двигателя в зависимости от линейной и объемной скоростями СТСраЯ^ Ме1=/ (К) и Ме1=/ (Vоб) ,
а также между линейной и объемной скоростями, Vл =/ ^об ) . Отмеченные функциональные связи показаны на рис. 1 —3.
В результате рассмотрения приведенных зависимостей сделан вывод о том, что увеличение мощности двигателей связано с изменением скорости сгорания топливовоздушной смеси. Причем характер влияния линейной скоро -сти на мощность двигателя соответствует полиномиальной зависимости, см. рис. 1.
О 2000 4000 6000 8000
Рис. 1. Изменение мощности дизеля от линейной скорости сгорания
Fig. 1. Change the diesel power from the linear velocity of combustion
В тоже время, связь между объемной скоростью и мощностью выражается линейно, см. рис. 2., что свидетельствует о прямом влиянии количества поданного в цилиндр двигателя топлива на его мощность.
200 2200 4200 6200 8200
Рис. 2. Изменение мощности от объемной скорости сгорания
Fig. 2. Change the power from the volume velocity of combustion
Наряду с отмеченной специфичностью характера влияния линейной и объемной скоростей сгорания на мощность двигателя в ходе
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
исследования была отмечена закономерность их взаимообусловленности при высоком уровне доверительной вероятности, см. рис. 3.
Гт. .VC
Рис. 3. Взаимосвязь линейной и объемной скоростей сгорания
Fig. 3. The relationship of the linear and volume velocities of combustion
При этом отмечалось варьирование соотношений между линейной и объемной скоростью сгорания, V !Уоб . Они составили 4,5 при минимальных значениях и 1,12 при максимальных значениях. Таким образом, отмечалась целесообразность в дальнейших исследованиях влияния объемной и линейной скорости на эффективность работы дизеля и разработке математической модели.
Таблица 1
Фрагмент статистической обработки данных, используемых в исследовании
Table 1
Block of statistical data used in the study
Модель двигателя Параметры
Vo6, м3/с Vi, м/с H, м T, с
RTA84T 3 880 18 74 840
S90MC-C 4 890 19 76 900
S80MC-C 3 880 19 76 800
S80MC 3 840 19 79 800
L90MC-C 4 890 19 83 900
S70MC-C 3 105 19 91 700
Окончание табл. 1 End of table 1
Модель дви- Параметры
гателя V*, Vb H, T,
м3/с м/с м с
RTA84T 2,155 3,268 3 150 0,809
S90MC-C 2,573 3,642 3 188 0,787
S80MC-C 2,042 3,251 3 200 0,787
S80MC 2,021 3,218 3 056 0,759
L90MC-C 2,573 3,642 2 916 0,720
S70MC-C 1,634 2,974 2 800 0,659
Научная новизна и практическая значимость
В ходе исследования процессов сгорания были привнесены понятия объемной и линейной скорости распространения фронта пламени в цилиндрах дизеля. Использование этих понятий в качестве критериев обеспечивает возможность качественной оценки процессов сгорания, и, как следствие, эффективности работы дизеля. Используемый подход предопределялся известными положениями молекулярно-кине-тической теории, в соответствии с которыми были сформулированы понятия объемной и линейной скоростей распространения фронта пламени в цилиндре дизеля.
Благодаря сделанным допущениям представилось возможным сформулировать общую задачу эффективной работы дизеля, выраженную в виде системы (1). Решение такой системы во многом упрощается за счет использования понятий скорости сгорания, в отличие от известных подходов расчета двигателей.
В инженерном отношении, при условии более глубокой проработке рассматриваемого вопроса, использование скорости сгорания обеспечит возможность выполнения параметрических расчетов дизелей как при их проектировании, так и при соответствующей модернизации. В эксплуатационном плане эти параметры могут быть использованы для оценки эффективности работы дизеля в зависимости от режимов его нагрузки.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Выводы
1. Выполненные исследования позволяют осуществлять анализ эффективности процессов сгорания в дизеле. При этом процесс анализа в значительной мере упрощается.
2. Решение сформулированной модели работы дизеля в виде системы (1) обеспечивает возможность поиска оптимизационных решений в конструкции дизеля.
3. Проведенные исследования показали целесообразность использования комплексных подходов в решении проблемы дальнейшего совершенствования конструкции и эксплуатации дизеля. Одним из таких направлений является организация процессов сгорания топливо-воздушной смеси в согласованном режиме с особенностями тепловыделения и режимов нагружения дизеля.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Берестовой, И. О. К методу оценки взаимосвязи внутрицилиндровых процессов с эффективностью работы двигателей внутреннего сгорания / И. О. Берестовой, В. П. Литвиненко // Вюн. Схщноукр. нац. ун-ту iм. В. Даля. - Лу-ганськ, 2012. - № 6 (177), ч. 1. - С. 216-221.
2. Боднар, Б. £. Визначення методу фшьтрацп сигналу нерiвномiрностi частоти обертання кол^астого вала дизеля / Б. £. Боднар, О. Б. Очкасов, Д. В. Черняев // Наука та прогрес трансп. Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. - 2013. - № 1 (43). — С. 113—118. ао1: 10.15802^2013/9583.
3. Брилинг, Н. Р. Быстроходные дизели / Н. Р. Бри-линг, М. М. Вихерт, И. И. Гутерман. - Москва : ОНТИ, 1951. - 521 с.
4. Ваншейдт, В. А. Дизели : справочник / В. А. Ваншейдт, Н. Н. Иванченко, Л. К. Колеров. - Ленинград : Машиностроение, 1977. - 480 с.
5. Вибе, И. И. Новое о рабочем цикле двигателей. Скорость сгорания и рабочий цикл двигателя / И. И. Вибе. - Москва ; Свердловск : Машгиз, 1962. - 270 с.
6. Гаврилов, В. В. Моделирование процесса распыливания топлива в судовом дизеле / В. В. Гаврилов // Журн. ун-та водн. коммуникаций. - 2009. - Вып. 2. - С. 91-96.
7. Литвиненко, В. П. О некоторых тенденциях параметрических соотношений в двигателях внутреннего сгорания / В. П. Литвиненко //
Перспектива розвитку судноплавства в Азов-ському морi : матер. мiжнар. наук.-практ. конф. (20.04.2012) / Азов. мор. ш-т Одес. нац. мор. акад. - Марiуполь, 2012. - С. 122-133.
8. Литвиненко, В. П. Особенности исследования геометрических характеристик цилиндро-поршневой группы двигателей с учетом условий зарождения и гибели цепных реакций / В. П. Литвиненко, Е. Н. Крючкова // Судовi енергетичш установки: Експлуатащя та ремонт : матер. наук.-тех. конф. / Одес. нац. мор. акад.
- Одеса, 2012. - С. 47-49.
9. Методи нерозбiрного дiагностування дизелiв при експлуатаци рухомого складу / Б. £. Боднар, О. Б. Очкасов, Д. В. Черняев, О. Я. Децю-ра // Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпропет-ровськ, 2012. - Вип. 41. - С. 56-60.
10. Рожанский, Г. С. Судовые двигатели внутреннего сгорания / Г. С. Рожанский. - Ленинград : Судостроение, 1989. - 423 с.
11. Сомов, В. А. Судовые многотопливные двигатели / В. А. Сомов, Ю. Г. Ищук. - Ленинград : Судостроение, 1984. - 240 с.
12. A Physics and Tabulated Chemistry Based Compression Ignition Combustion Model: from Chemistry Limited to Mixing Limited Combustion Modes / N. Bordet, C. Caillol, P. Higelin, V. Talon // Oil & Gas Science and Technology : Rev. IFP Energies nouvelles. - 2011. - Vol. 66, № 5. - Р. 823-843. doi: 10.2516/ogst/2011138 .
13. Berestovoy, I. Diesel operation efficiency improvement based on modeling of fuel carburetion process / I. Berestovoy, G. Aynagoz, M. Berestovoy // TEKA. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. - 2013. - Vol. 13, № 3.
- Р. 9-14.
14. Varbanets, R. Analyse of marine diesel engine performance / R. Varbanets, A. Karianskiy // J. of Polish CIMAC. Energetic Aspects. - 2012. - Vol. 7, № 1. - P. 269-275.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
В. П. ЛИТВИНЕНКО1*
1 Каф. «Експлуатащя суднових енергетичних установок», Азовський морський шститут Одесько! нацюнально! морсько! академл, вул. Чорноморська, 19, Мариуполь, Укра!на, 87517, тел. +38 (0629) 37 11 16, ел. пошта jltinski@mail.ru, ORCID 0000-0002-7814-4157
ФОРМАЛ1ЗАЦ1Я МОДЕЛ1 РОБОТИ ДИЗЕЛЯ З УРАХУВАННЯМ ОЦ1НКИ ШВИДКОСТ1 ПРОЦЕС1В ЗГОРЯННЯ
Мета. У сучасних умовах методи та модел^ що використовуються у проектуваннi й оцшщ експлуатацш-них властивостей дизелiв, не у повнш мiрi враховують специфшу протiкання процесiв згоряння. Частково таке положения характеризуеться складнiстю облiку рiзноманiтних за своею природою процесiв, яш у до-статнiй мiрi не дослщжеш. Через це е необхщним пошук нових методiв i моделей, яш б забезпечували вiдносно прост рiшення за рахунок застосування узагальнюючих показникiв, отриманих на основi аиалiзу параметрiв дизелiв, що використовуються на транспорта Методика. Запропонований алгоритм оцшки процесiв згоряння у виглядi об'емно! та лiнiйноi швидкостей базуеться на вщомих показниках потужиостi й середнього ефективного тиску та забезпечуе можливють зiставления ефективностi !х протiкания у рiзномаиiтних модифiкацiях дизелiв. Результата. Автором встановлено, що спiввiдношення м!ж лшшною та об'емною швидкостями характеризуеться деякими обмеженнями й залежить вiд геометричних розмiрiв цилiндропоршневоi групи. За рахунок зроблених припущень виявилося можливим розглядати роботу дизеля у виглядi системи, що включае в себе: 1) тдсистему, яка забезпечуе отримання теплово! енергii; 2) подсистему, яка забезпечуе перетворення теплово! енергii; 3) подсистему, що забезпечуе пiдтримаиня необхОдно! потужносп дизеля, залежно вод умов згоряння паливоповиряно! сумiшi. Наукова новизна. Автором статп запропоноваиi показники об'емно! та лшшно! швидкостей згоряння паливоповiтряноi сумшО в цилОндрО двигуна, як! забезпечують можливють отримання зiставних характеристик у двигунах рОзномаштно! модифжацп Оз урахуванням можливого вибору оптимальних сшвввдношень. Практична значимкть. Використання показнишв об'емно! та лшшно! швидкостей пропкання процеав згоряння в цилшдрах двигушв у поеднанш з математичною моделлю дозволяе спростити методику розрахунку дизелОв. Параметричш значення вщзначених швидкостей у подальших дослщженнях забезпечать можливють визначення ефективних напрямОв розвитку конструкци дизеля, а також оцшки режимОв його навантаження у процес експлуатаци.
Ключовi слова: дизель; паливоповпряна сумш; процеси згоряння; об'емна швидшсть згоряння; лшшна швидшсть згоряння; система; тдсистема; математична модель
V. P. LITVINENKO1*
1 Dep. «Ship's Power Plants Operation», Azov Maritime Institute of Odesa National Maritime Academy, Chernomorskaya St., 19, Mariupol, Ukraine, 87517, tel. +38 (0629) 37 11 16, e-mail jltinski@mail.ru, ORCID 0000-0002-7814-4157
FORMALIZATION OF DIESEL ENGINE OPERATION CONSIDERING THE EVALUATION OF VELOCITY DURING THE COMBUSTION PROCESSES
Purpose. Under modern conditions the applying methods and design models as well as the evaluation of the operational characteristics of diesel engines do not completely take into consideration the specifics of the combustion processes. In part, such situation is characterized by the complexity of considering of varied by its nature processes that haven't been completely investigated. In this context it is necessary to find the new methods and models which would provide relatively simple solutions through the use of integrated factors based on the analysis of parameters of diesel engines. Methodology. The proposed algorithms for the estimating of the combustion process in the form of volumetric and linear velocities is based on the well-known parameters of power and mean effective pressure and allows to compare the efficiency of their behavior in various versions of diesel engines. Findings. The author specified that the volumetric / linear velocity ratio is characterized by some strength and depends on the geometric di-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
mensions of the cylinder-piston group. Due to the assumptions it has become possible to consider the operation of a diesel engine as a system comprising: 1) the subsystem that provides the possibility of obtaining the thermal energy; 2) the subsystem providing the thermal energy transformation; 3) the subsystem that provides the necessary diesel engine power depending on terms of combustion of air-fuel mixture. Originality. The author of the paper proposed the indices of volumetric and linear combustion velocity of air-fuel mixture in the engine cylinder, that allow to obtain the comparative value in different modifications taking into account the possible choice of optimum ratio. Practical value. The usage of indices of volumetric and linear velocities of the combustion processes in the engine cylinder combined with a mathematical model will simplify the method of diesels calculating. Parametric indices of the mentioned velocities will provide the following effective researches in diesel engine design as well as the evaluation of their loading during the operation.
Keywords: diesel; fuel-air mixture; combustion processes; volumetric combustion velocity; linear combustion velocity; system; subsystem; mathematical model
REFERENCES
1. Berestovoy I.O., Litvinenko V.P. K metodu otsenki vzaimosvyazi vnutritsilindrovykh protsessov s effektiv-nostyu raboty dvigateley vnutrennego sgoraniya [The method of assessing the relationship within the cylinder processes with the efficiency of internal combustion engines]. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho uni-versytetu imeni V. Dalia [Bulletin of East Ukrainian National University named V. Dahl], 2012, no. 6 (177), part 1, pp. 216-221.
2. Bodnar B.Ye., Ochkasov O.B., Chernyayev D.V. Vyznachennia metodu filtratsii syhnalu nerivnomirnosti chastoty obertannia kolinchastoho vala dyzelia [Definition method signal filtering irregularity crankshaft speed of diesel]. Nauka ta prohres transportu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu - Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2013, no. 1 (43), pp. 113-118. doi: 10.15802/stp2013/9583.
3. Briling N.R., Vikhert M.M., Guterman I.I. Bystrokhodnyye dizeli [High-speed diesel engines]. Moscow, ONTI Publ., 1951. 521 p.
4. Vansheydt V.A., Ivanchenko N.N., Kolerov L.K. Dizeli [The diesel engines]. Leningrad, Mashinostroeniye Publ., 1977. 480 p.
5. Vibe I.I. Novoye o rabochem tsikle dvigateley. Skorost sgoraniya i rabochiy tsikl dvigatelya [New about the working cycle of engines. The speed of combustion and working cycle of the engine]. Moscow; Sverdlovsk, Mashgiz Publ., 1962. 270 p.
6. Gavrilov V.V. Modelirovaniye protsessa raspylivaniya topliva v sudovom dizele [The modeling of the atomi-zation of fuel in marine diesel engine]. Zhurnal universitetata vodnykh kommunikatsiy - Journal of Water Communications University, 2009, issue 2, pp. 91-96.
7. Litvinenko V.P. O nekotorykh tendentsiyakh parametricheskikh sootnosheniy v dvigatelyakh vnutrennego sgoraniya [About some parametric trends of the ratios in internal combustion engines]. Materialy mizhnarod-noi naukovo-praktychnoi konferentsii «Perspektyva rozvytku sudnoplavstva v Azovskomu mori (20.04.2012)» [Materials of the Intern. Sci. and Practical Conf. «The Prospect of the Development of Navigation in the Azov sea» (20.04.2012)]. Mariupol, 2012, pp. 122-133.
8. Litvinenko V.P., Kryuchkova Ye.N. Osobennosti issledovaniya geometricheskikh kharakteristik tsilindro-porshnevoy gruppy dvigateley s uchetom usloviy zarozhdeniya i gibeli tsepnykh reaktsiy [Features of the study of geometric characteristics of cylinder piston engine, taking into account the conditions of the birth and death of chain reactions]. Materialy naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Sudovi enerhetychni ustanovky: Ekspluatatsiia ta remont» [Materials of the Sci. and Technical Conf. «Ship power plants : Operation and maintenance»]. Odesa, 2012, pp. 47-49.
9. Bodnar B.Ye., Ochkasov O.B., Cherniaiev D.V., Detsiura O.Ya. Metody nerozbirnoho diahnostuvannia dyzeliv pry ekspluatatsii rukhomoho skladu [Methods of nonseparable diagnostics of diesel engines in operation of rolling stock]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 41, pp. 56-60.
10. Rozhanskiy G.S. Sudovyye dvigateli vnutrennego sgoraniya [Marine internal combustion engines]. Leningrad, Sudostroyeniye Publ., 1989. 423 p.
11. Somov V.A., Ishchuk Yu.G. Sudovyye mnogotoplivnyye dvigateli [Multi-fuel marine engines]. Leningrad, Sudostroyeniye Publ., 1984. 240 p.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
12. Bordet N., Caillol C., Higelin P., Talon V. A Physics and Tabulated Chemistry Based Compression Ignition Combustion Model: from Chemistry Limited to Mixing Limited Combustion Modes. Oil & Gas Science and Technology: Rev. IFP Energies nouvelles, 2011, vol. 66, no. 5, pp. 823-843. doi: 10.2516/ogst/2011138.
13. Berestovoy I., Aynagoz G., Berestovoy M. Diesel operation efficiency improvement based on modeling of fuel carburetion process. TEKA. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, 2013, vol. 13, no. 3, pp. 9-14.
14. Varbanets R., Karianskiy A. Analyse of marine diesel engine performance. Journal of Polish CIMAC. Energetic Aspects, 2012, vol. 7, no. 1, pp. 269-275.
Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. А. М. Берестовым (Украина); д.т.н., проф. В. А. Габринцом (Украина)
Поступила в редколлегию: 02.07.2015
Принята к печати: 10.10.2015
