Научная статья на тему 'МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ СГОРАНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ В МНОГОЦИЛИНДРОВОМ ДИЗЕЛЕ ПО РАЗВЕРНУТЫМ ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ'

МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ СГОРАНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ В МНОГОЦИЛИНДРОВОМ ДИЗЕЛЕ ПО РАЗВЕРНУТЫМ ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Нива Поволжья
ВАК
Ключевые слова
дизельное топливо / развернутые индикаторные диаграммы / процесс сгорания / тепловыделение / оценочные показатели / diesel fuel / expanded indicator diagrams / combustion process / heat release / estimated indica-tors.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Д.А. Уханов, Д.А. Маньшев, А.П. Уханов

Для оценки тепловыделения при сгорании новых или модифицированных дизельных топлив в фа-зах замедленного горения и догорания на линии расширения развернутой индикаторной диаграммы ди-зеля разработан новый метод, заключающийся в определении разницы площадей, ограниченных инди-каторной диаграммой с впрыском топлива и индикаторной диаграммой без впрыска топлива, а также ординатами начала фазы замедленного горения и начала стабилизации минимальных давлений цилин-дровых газов при завершении такта расширения. Эту площадь индикаторной диаграммы рассчитывают в условных единицах (у.е.) численным интегрированием методом трапеции при работе дизеля на опыт-ном и контрольном топливах на различных нагрузочно-скоростных режимах. Если полученная разность площадей индикаторных диаграмм, принятая за интегральный показатель тепловыделения, не превышает браковочное значение 0,0025 у.е., то новое или модифицированное топливо, наряду с предварительно опре-деленными регламентированными показателями физико-химических и эксплуатационных свойств, ре-комендуется к применению в полноразмерном дизеле.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Д.А. Уханов, Д.А. Маньшев, А.П. Уханов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHOD FOR THE INTEGRAL ESTIMATION OF HEAT RELEASE DURING THE PROCESS OF COMBUSTION OF MOTOR FUELS IN A MULTI-CYLINDER DIESEL ENGINE USING EXPANDED INDICATOR DIAGRAMS

To estimate the heat release during the combustion of new or modified diesel fuels in the delayed combus-tion and afterburning phases on the expansion line of the expanded indicator diagram of a diesel engine, a new method has been developed which consists of determining the difference between the areas bounded by the fuel-injected and non-fuel-injected indicator diagrams, as well as the ordinates of the start of the delayed combustion phase and the start of stabilization of the minimum cylinder gas pressures at the end of the expansion stroke. This area of the indicator diagram is calculated in conventional units (c.u.) by numerical integration using the trapezoidal rule when the diesel engine is running on experimental and control fuels at different load and speed modes. If the obtained difference of the areas of indicator diagrams, which is considered as an integral indicator of heat release, does not exceed the rejection value of 0.0025 c.u., then, the new or modified fuel is recommended for use in a full-size diesel engine together with pre-determined regulated indicators of physical, chemical and operational properties.

Текст научной работы на тему «МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ СГОРАНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ В МНОГОЦИЛИНДРОВОМ ДИЗЕЛЕ ПО РАЗВЕРНУТЫМ ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ»

УДК 665.7.035 + 665.753 DOI 10.36461^.2023.66.2.019

МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ СГОРАНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ В МНОГОЦИЛИНДРОВОМ ДИЗЕЛЕ ПО РАЗВЕРНУТЫМ ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ

Д.А. Уханов1, доктор техн. наук, профессор; Д.А. Маньшев1, доктор техн. наук, доцент; А.П. Уханов1, доктор техн. наук, профессор

Федеральное автономное учреждение «25 государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации», г. Москва, Россия;

2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, e-maiL: dispgau@maiL.ru

Для оценки тепловыделения при сгорании новых или модифицированных дизельных топлив в фазах замедленного горения и догорания на линии расширения развернутой индикаторной диаграммы дизеля разработан новый метод, заключающийся в определении разницы площадей, ограниченных индикаторной диаграммой с впрыском топлива и индикаторной диаграммой без впрыска топлива, а также ординатами начала фазы замедленного горения и начала стабилизации минимальных давлений цилиндровых газов при завершении такта расширения. Эту площадь индикаторной диаграммы рассчитывают в условных единицах (у.е.) численным интегрированием методом трапеции при работе дизеля на опытном и контрольном топливах на различных нагрузочно-скоростных режимах. Если полученная разность площадей индикаторных диаграмм, принятая за интегральный показатель тепловыделения, не превышает браковочное значение 0,0025 у.е., то новое или модифицированное топливо, наряду с предварительно определенными регламентированными показателями физико-химических и эксплуатационных свойств, рекомендуется к применению в полноразмерном дизеле.

Ключевые слова: дизельное топливо, развернутые индикаторные диаграммы, процесс сгорания, тепловыделение, оценочные показатели.

Для цитирования: Уханов Д.А., Маньшев Д.А., Уханов А.П. Метод интегральной оценки тепловыделения в процессе сгорания моторных топлив в многоцилиндровом дизеле по развернутым индикаторным диаграммам. Нива Поволжья, 2023, 2 (66), с. 3011. ЭО! 10.36461/ЫР.2023.66.2.019

Введение

Улучшение качества нефтяных моторных топлив (применение новых компонентов, присадок, технологий производства и др.), расширение их ассортимента за счет альтернативных топлив (водорода, спиртов, синтетических жидких топлив, растительных масел и др.) и разработка высокоэффективных методов квалификационной оценки новых или модернизированных моторных топлив являются основными задачами химмотологии [1, 2]. Моторные топлива не нефтяного происхождения и смесевые топлива (биодизе-ль, био-дит, биокеросин, биоэтанол, спирто-бензиновая и керосино-дизельная топливные композиции и др.) имеют свои особенности [3-8] и изучение их физико-химических (плотность, вязкость, фракционный, компонентный и групповой углеводородный составы и др.) и эксплуатационных (воспламеняемость, прокачиваемость, экологичность и др.)

свойств приобретает все большее значение при разработке рекомендаций по их практическому применению в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) автомобильной, тракторной, автодорожной и другой наземной техники. Предсказать влияние новых или модифицированных моторных топлив (опытных топлив) на протекание рабочего процесса в ДВС только на основании соответствия регламентированных показателей физико-химических и эксплуатационных свойств требованиям госстандартов невозможно. Полноценное и качественное заключение о пригодности новых или модифицированных моторных топлив к применению по своему назначению, наряду с предварительно определенными регламентированными показателями физико-химических и эксплуатационных свойств, может быть получено по результатам их квалификационных испытаний на полноразмерном ДВС в стендовых условиях. На

большинстве наземных транспортных средствах установлены многоцилиндровые дизельные ДВС, поэтому важной задачей является разработка новых методов оценки дизельных топлив по показателям рабочего процесса двигателя.

До настоящего времени оценка опытных образцов дизельных топлив на этапе квалификационных испытаний осуществляется по единичным показателям процесса сгорания (периоду задержки воспламенения, максимальному давлению цикла, средней и максимальной скорости нарастания давления, степени повышения давления) в фазах задержки воспламенения и быстрого горения на линии сжатия-сгорания развернутой индикаторной диаграммы в координатах «давление цилиндровых газов Р (МПа) - угол поворота коленчатого вала ф (град. п.к.в.)», без учета показателей тепловыделения в фазах замедленного горения и догорания на линии расширения. Путем сравнения единичных показателей процесса сгорания в фазах задержки воспламенения и быстрого горения при работе ДВС на контрольном и опытном образцах дизельного топлива составляется заключение о целесообразности использования опытного (нового или модифицированного) моторного топлива в полноразмерных дизелях.

Следует отметить, что ранее при проведении квалификационных испытаний были предусмотрены методы оценки дизельных топлив по показателям рабочего процесса одноцилиндрового ДВС на моторных установках ОЦУ-456, ОД-9, ОЦУ ЯМЗ-236 и ОЦУ-17, разработанных в 60-80-х годах прошлого века [1, 2]. Однако одноцилиндровый ДВС не в полной мере отражает работу полноразмерного двигателя, так как условия протекания рабочего процесса в каждом цилиндре многоцилиндрового ДВС несколько отличаются друг от друга из-за неравномерности цикловой подачи топлива по цилиндрам двигателя и невозможности обеспечения абсолютно одинаковой герметичности камеры сгорания (компрессии) в каждом цилиндре. По причине повышенных механических потерь момент сопротивления на коленчатом валу многоцилиндрового ДВС больше одноцилиндрового, а повышенные тепловые потери в многоцилиндровом ДВС приводят к снижению коэффициента полезного действия [9, 10]. В тоже время, многоцилиндровый ДВС лучше уравновешен (инерционные нагрузки меньше) и у него наилучшим образом оптимизировано охлаждение деталей по сравнению с одноцилиндровым ДВС. Анализ процесса сгорания моторных топлив по развернутым индикаторным диаграммам на вышеуказанных одноцилиндровых установках выполнялся также только в фазах задержки воспламенения и быстрого горения на линиях сжатия-сгорания, без учета фаз замедленного горения и догорания

топлива на линии расширения. В настоящее время известные методы оценки дизельных топлив по результатам обработки индикаторных диаграмм одноцилиндровых ДВС практически не используются, а устаревшие моторные одноцилиндровые установки находятся в неработоспособном состоянии или демонтированы.

Так как при сгорании моторного топлива в фазах замедленного горения и догорания дизельного двигателя выделяется 95-98 % теплоты от общей выделившейся теплоты при сгорании топлива во всех фазах процесса сгорания (задержки воспламенения, быстрого горения, замедленного горения и догорания) [11], то определение показателей тепловыделения на линии расширения развернутой индикаторной диаграммы является важным моментом при оценке пригодности новых или модернизированных дизельных топлив в дизеле.

Известная методика оценки процесса сгорания испытуемого топлива в фазах замедленного горения и догорания дизеля базируется на построении характеристик тепловыделения по результатам расчетов коэффициента активного тепловыделения и скорости тепловыделения по углу п.к.в., используя при расчетах численные методы интегрирования дифференциальных уравнений и количественные оценки теплотворной способности топлива, давления цилиндровых газов и цикловой подачи топлива на экспериментальной развернутой индикаторной диаграмме [12], что связано с повышенными трудозатратами. При этом точность расчетов характеристик тепловыделения зависит от адекватности используемых математических моделей и принятого шага интегрирования по углу п.к.в., что зачастую приводит к снижению достоверности о полноте сгорания дизельного топлива и количестве выделившейся теплоты в фазах замедленного горения и догорания.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, разработка метода интегральной оценки тепловыделения в процессе сгорания новых или модернизированных дизельных топлив по развернутым индикаторным диаграммам многоцилиндрового ДВС является актуальной научной и практически значимой задачей. Такой метод должен обеспечить за одно испытание максимальное количество информации о характере протекания процесса сгорания дизельного топлива в фазах замедленного горения и догорания по количеству выделившейся теплоты (полноте сгорания топлива) в виде безразмерного интегрального показателя и сделать компетентное заключение о целесообразности дальнейшего использования испытуемого топлива в многоцилиндровом дизеле.

Методы и материалы

Сущность предлагаемого метода заключается в сравнении количества теплоты,

выделившейся при сгорании контрольного и опытного топлив в фазах замедленного горения и догорания, и идущей на совершение полезной (индикаторной) работы, по безразмерному интегральному показателю - разности площадей развернутых индикаторных диаграмм с впрыском топлива и без впрыска топлива, снятых на различных нагрузочно-скоростных режимах скоростной характеристики многоцилиндрового дизеля [13, 16-18].

Экспериментальные испытания дизеля по оценке тепловыделения в процессе сгорания исследуемых топлив в дизеле с использованием развернутых индикаторных диаграмм рабочего процесса осуществляли на тормозной установке (рис. 1), в состав которой входили автомобильный турбонаддувный дизель Д-245.12С (4ЧН 11/12,5), динамометрическая машина УБЕТ^

а) моторный стенд

В штатную систему топливоподачи дизеля были дополнительно установлены два топливных бака (1, 2) (рис. 2) для испытуемых образцов топлива, электронасос (3), индикатор давления топлива (4), фильтр тонкой очистки топлива (5) топливных баков (1, 2), кран регулирования подачи топлива (6) от баков (1, 2) и система поддержания постоянной температуры топлива на входе в топливный насос высокого давления (на рис. 2 система не показана).

Регистрация давления внутрицилиндровых газов при индицировании четвертого цилиндра дизеля (как наиболее теплонапряженного) осуществлялась охлаждаемым датчиком давления газов (2), который вворачивается посредством специальной вставки (1) (рис. 3) в резьбовое отверстие головки цилиндров дизеля вместо штатной свечи накаливания таким образом, что осевой канал вставки соединяет внутреннюю полость камеры сгорания четвертого цилиндра с осевым каналом датчика. Специальная вставка

IDS 932N, пульт управления, штатные контрольно-измерительные приборы (весовое устройство динамометрической машины, тахометр, расходомеры топлива и воздуха, манометры для измерений давления моторного масла в главной масляной магистрали двигателя и атмосферного воздуха, измерители температуры охлаждающей жидкости, моторного масла, топлива, отработавших газов и воздуха), а также измерительно-регистрирующая аппаратура для снятия развернутых индикаторных диаграмм, включающая пьезоэлектрический датчик давления цилиндровых газов, индуктивный датчик верхней мертвой точки (ВМТ), индуктивный датчик отметок зубьев маховика, усилитель заряда, аналого-цифровой преобразователь сигнала и промышленный компьютер AdvantiX PPC-E21 [14].

изготавливается из расчета, что в соответствии с ГОСТ 14846-2020 объем камеры сгорания при установке датчика давления газов не должен увеличиваться за счет объема соединительного канала под датчиком более, чем на 2 % [15].

На исследуемых режимах работы дизеля электрические аналоговые сигналы с датчиков давления цилиндровых газов, отметок зубьев маховика и ВМТ по соответствующему каналу поступают через аналогово-цифровой преобразователь в цифровой осциллограф промышленного компьютера AdvantiX РРС-Е21 (рис. 1, б). Цифровые сигналы воспроизводятся на экране компьютера в виде развернутых индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля и горизонтальных линий с фиксированными «всплесками» отметок зубьев маховика и ВМТ (соответственно через каждые 2,5 град. п.к.в. и при прохождении поршнем четвертого цилиндра верхней мертвой точки в такте сжатия), которые также записываются на жесткий диск компьютера и сох-

б) пульт управления моторным стендом и промышленный компьютер

Рис. 1. Общий вид тормозной установки

раняются в выбранной заранее оператором папке. Сохранение развернутых индикаторных диаграмм осуществляется путем активации кнопки «Запись» в окне на экране компьютера.

Фрагменты развернутых индикаторных диаграмм, отметчиков зубьев маховика и ВМТ показаны на рисунке 4.

Рис. 2. Дополнительные узлы системы топливоподачи дизеля тормозной установки: 1, 2 - баки для различного вида топлива; 3 - электронасос; 4 - индикатор давления топлива; 5 - фильтр тонкой очистки топлива дополнительных топливных баков; 6 - кран регулирования

подачи топлива от дополнительных баков

Рис. 3. Датчик давления газов и специальная вставка в сборе: 1 - специальная вставка; 2 - датчик давления газов

ВЭ и5й ОкШксвр с - C:\Usetf Файл 'Упр-леленив Олерац

иы -1 .1

С!) Старт устройства

^ Режимы

а-Нпв^Т]

1.-2" . ОбV

... ''v

з-ал

...юV

.. ',-:Х'ао:оо.гта.мв Анионав иэ

В «с юкгв.ок ф.

1+Ж1

А;-227,3 гпУ

Д:0 V_

4Г*|П2

А: 7 96 тУ Д:0 V _

|Э-ли_

А:5.998 V

Д:0 V_

4чга

А:-7В0.2 тУ Д:0 V _

АД интервал

ТО к Р:0 Нг

Рис. 4. Фрагменты развернутых индикаторных диаграмм, отметчиков ВМТ и зубьев маховика: 1 - развернутая индикаторная диаграмма; 2 - отметчик ВМТ; 3 - отметчик зубьев маховика дизеля

Определение интегрального показателя тепловыделения в фазах замедленного горения и догорания осуществляют в следующей последовательности. На развернутых индикаторных диаграммах с впрыском топлива А и без впрыска топлива Б (рис. 5) фиксируются: момент достижения максимального давления цикла (точка 4), точка пересечения ординаты начала фазы замедленного горения с диаграммой без впрыска топлива Б (точка 8) и точки начала стабилизации минимальных давлений при завершении такта расширения с впрыском топлива в момент окончания тепловыделения (точка 6) и без впрыска топлива (точка 7).

k А 5 $зг

ь 3 / Г 8* % 1 лу а /

I ВМТ II III IV град, п.к.в.

Рис. 5. Развернутые индикаторные диаграммы дизеля с впрыском топлива (А) и без впрыска топлива (Б): Бзг - площадь, ограниченная индикаторными диаграммами А и Б в фазах замедленного горения (III) и догорания (IV); т.1 - момент начала впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя; т.2 - момент начала воспламенения топлива (окончание периода задержки самовоспламенения); т.3 - момент достижения одинакового давления при сжатии с впрыском и без впрыска топлива (точка пересечения диаграмм А и Б); т.4 - момент достижения максимального давления цикла; т.5 - момент достижения максимальной температуры цикла; т.6 - момент начала стабилизации минимального давления при завершении такта расширения с впрыском топлива (момент окончания тепловыделения); т.7 - момент начала стабилизации минимального давления при завершении такта расширения без впрыска топлива; т.8 - точка пересечения ординаты начала фазы замедленного горения с индикаторной диаграммой без впрыска топлива Б; I - фаза задержки воспламенения (между т.1-т.2); II - фаза быстрого горения (между т.2-т.4); III - фаза замедленного горения (между т.4-т.5); IV- фаза догорания (между т.5-т.6); ВМТ- верхняя мертвая точка

С помощью компьютерной программы методом трапеции вычисляют площадь Бзг (заштрихованная площадь на рис. 5) в условных единицах измерения (у.е.), ограниченную индикаторными диаграммами с впрыском топлива А и без впрыска топлива Б в фазах замедленного горения и догорания и ординатами начала фазы замедленного горения (ордината между точками 4 и 8) и начала стабилизации минимальных давлений при завершении такта расширения (ордината между точками 6 и 7). Эту площадь индикаторной диаграммы определяют при работе дизеля на опытном и контрольном топливах. Затем определяют разность этих площадей ДБзг по модулю

А^зг = - |S;

зг,

где 5ЗГ1 - площадь, ограниченная индикаторными диаграммами с впрыском топлива и без

впрыска топлива и ординатами между точками 4 и 8, 6 и 7 при работе дизеля на контрольном образце испытуемого топлива, у.е.; 5зг2- площадь, ограниченная индикаторными диаграммами с впрыском топлива и без впрыска топлива и ординатами между точками 4 и 8, 6 и 7 при работе двигателя на опытном образце испытуемого топлива, у.е.

Опытное топливо считается пригодным к применению в дизеле по количеству выделившейся теплоты и идущей на совершение полезной работы расширяющимися газами в фазах замедленного горения и догорания, если полученная разность площадей индикаторных диаграмм ДБзг, принятая за интегральный показатель тепловыделения, не превышает браковочного значения 0,0025 у.е.

Для подтверждения эффективности предлагаемого метода были сняты развернутые

индикаторные диаграммы при работе дизеля на контрольном (смесевой композиции 40 % цетана + 60 % декалина с плотностью смеси 840±1 кг/м3 при температуре 15 °С) и опытном (зимнем диз-топливе ДТ-З-К5) топливах, показатели которого соответствуют требованиям ГОСТ 305-2013 и ГОСТ 32511-2013.

Из анализа полученных данных следует, что при работе дизеля на контрольном топливе в режиме полной мощности искомая площадь индикаторной диаграммы в фазах замедленного горения и догорания составила 5ЗГ1 = 0,015 у.е., на опытном топливе - 5зГ = 0,0135 у.е.

Повышенная площадь индикаторной диаграммы дизеля на контрольном топливе свидетельствует о большем количестве теплоты,

выделенной в процессе его сгорания и идущей на совершение полезной (индикаторной) работы в такте расширения, по сравнению с опытным топливом. Разница площадей составила ДБзг = 0,0015 у.е., что меньше браковочного значения. Следовательно, опытное топливо по интегральному показателю тепловыделения рекомендуется к применению в дизеле.

Заключение

Разработанный метод позволяет оценивать новые или модернизированные дизельные топлива по интегральному показателю тепловыделения в фазах замедленного горения и догорания на линии расширения развернутой индикаторной диаграммы дизеля без расчетов и построения характеристик тепловыделения.

Литература

1. Сафонов А. С., Ушаков А. И., Гришин В. В. Химмотология горюче-смазочных материалов. Санкт Петербург: НПИКЦ, 2007, 488 с.

2. Гришин Н. Н., Середа В. В. Энциклопедия химмотологии. Москва: Перо, 2016, 960 с.

3. Уханов А. П., Уханов Д. А. Опыт использования сурепно-минерального топлива в дизеле сельскохозяйственного трактора: монография. Пенза: РИО ПГСХА, 2016, 179 с.

4. Уханов А. П., Уханов Д. А., Адгамов И. Ф. Дизельное смесевое топливо: проблемы и инновационные разработки. Известия Самарской ГСХА, 2016, вып. 2, с. 46-50.

5. Уханов А. П., Шеменев Д. С., Зеленина О. Н., Сафаров Р. К., Голубев В. А., Павлушин С. В. Сравнительный анализ свойств растительных масел, используемых в качестве биотоплива. Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской НПК. Пенза: РИО ПГСХА, 2010, с. 125-127.

6. Уханов А. П., Уханов Д. А., Иванов В. А., Благодарина Л.М., Демидов Е. В., Сафаров Р. К. Влияние ультразвуковой обработки растительно-минерального топлива на показатели тракторного дизеля. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2010, № 6, с. 5-8.

7. Уханов Д. А., Уханов А. П., Ротанов Е. Г., Аверьянов А. С. Снижение износа плунжерных пар ТНВД применением смесевого рапсово-минерального топлива: монография. Пенза: РИО ПГАУ, 2017, 212 с.

8. Уханов А. П., Рачкин В. А., Уханов Д. А., Иванов В. А. Биодиты - альтернативный вид моторного топлива для тракторных дизелей. Нива Поволжья, 2009, № 2 (11), с. 71-76.

9. Марьин Д. М., Хохлов А. Л., Степанов В. А., Уханов Д. А. Микродуговое оксидирование как способ снижения теплонапряженности поршней ДВС. Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники: материалы Международного научно-технического семинара. Вып. 25. Саратов: СГАУ, 2012, с. 154-156.

10. Нурутдинов А. Ш., Степанов В. А., Хохлов А. Л., Уханов Д.А., Каняева О.М. Повышение технико-эксплуатационных показателей ДВС модернизацией цилиндропоршневой группы. Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова, 2013, № 11, с. 56-59.

11. Николаенко А. В., Шкрабак В. С. Энергетические машины и установки. Двигатели внутреннего сгорания: учебное пособие. Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2004, 438 с.

12. Вырубов Д. П., Иващенко Н. А., Ивин В. И. [и др.]. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. Под редакцией А.С. Орлина и М.Г. Круглова. Москва: Машиностроение, 1983, 372 с.

13. Патент 2784697 РФ, МПК G01N 25/52, G01N 33/22 (2006.01) Способ оценки горючести моторных топлив в фазах замедленного горения и догорания по развернутой индикаторной диаграмме дизельного двигателя. Д. А. Маньшев, Д. А. Уханов, А. И. Лубенцов. Опубл. 29.11.2022, Бюл. № 34.

14. Уханов Д. А., Лубенцов А. И., Крикун И. И., Алибеков Р. И. Тормозная установка для оценки влияния моторных топлив на процесс сгорания в дизеле. Эксплуатация автотракторной и сельскохозяйственной техники: опыт, проблемы, инновации, перспективы: сборник статей V Международной НПК, посвященной 70-летию Пензенского государственного аграрного университета. Пенза: РИО ПГАУ, 2021, с. 98-102.

15. ГОСТ 14846-2020. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. Введен 2021-0601. Москва: Стандартинформ, 2020, 90 с.

16. Овтов В.А., Орехов А. А. Использование САПР при оценке прочности деталей и сборочных единиц. Сурский вестник, 2018, № 4 (4), с. 49-52. - ЕРЫ УБРЬШИ.

17. Уханов А.П., Сидоров Е.А., Сидорова Л.И. Теоретическая оценка эксплуатационных показателей машинно-тракторных агрегатов при работе дизеля на различных видах бионефтяного топлива. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, 2023, № 3 (63), с. 236-242. - ОО! 10.18286/1816-4501-2023-3-236-242. - ЕРЫ НКОРН^.

18. Володько О.С., Быченин А.П., Ерзамаев М.П., Уханова Ю.В. Адаптация автотракторного дизеля к работе на соево-минеральном топливе. Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии, 2018, № 4, с. 36-43. - ЕРЫ У!1ШР.

UDC 665.7.035 + 665.753 DOI 10.36461/NP.2023.66.2.019

METHOD FOR THE INTEGRAL ESTIMATION OF HEAT RELEASE DURING THE PROCESS OF COMBUSTION OF MOTOR FUELS IN A MULTI-CYLINDER DIESEL ENGINE USING EXPANDED INDICATOR DIAGRAMS

D.A. Ukhanov1, Doctor of Technical Sciences, Professor; D.A. Manshev1, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor; A.P. Ukhanov1, Doctor of Technical Sciences, Professor

1FederaL Autonomous Establishment "The 25th State Research Institute of ChemmotoLogy of the Ministry of Defence of the Russian Federation", Moscow, Russia;

1FederaL State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University",

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Penza, Russia, e-maiL: dispgau@maiL.ru

To estimate the heat release during the combustion of new or modified dieseL fuels in the delayed combustion and afterburning phases on the expansion Line of the expanded indicator diagram of a dieseL engine, a new method has been developed which consists of determining the difference between the areas bounded by the fuel-injected and non-fuel-injected indicator diagrams, as well as the ordinates of the start of the delayed combustion phase and the start of stabilization of the minimum cylinder gas pressures at the end of the expansion stroke. This area of the indicator diagram is calculated in conventional units (c.u.) by numerical integration using the trapezoidal rule when the diesel engine is running on experimental and control fuels at different load and speed modes. If the obtained difference of the areas of indicator diagrams, which is considered as an integral indicator of heat release, does not exceed the rejection value of 0.0025 c.u., then, the new or modified fuel is recommended for use in a full-size diesel engine together with pre-determined regulated indicators of physical, chemical and operational properties.

Keywords: diesel fuel, expanded indicator diagrams, combustion process, heat release, estimated indicators.

References.

1. Safonov A. S., Ushakov A. I., Grishin V. V. Chemmotology of fuels and lubricants. Saint Petersburg: NPIKTS, 2007, 488 p.

2. Grishin N. N., Sereda V. V. Encyclopedia of chemmotology. Moscow: Pero, 2016, 960 p.

3. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A. The experience of using rapeseed-mineral fuel in the diesel of an agricultural tractor: monograph. Penza: RIO PGSKHA, 2016, 179 p.

4. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Adgamov I. F. Diesel mixed fuel: problems and innovative inventions. Izvestia of the Samara State Agricultural Academy, 2016, issue 2, pp. 46-50.

5. Ukhanov A. P., Shemenev D. S., Zelenina O. N., Safarov R. K., Golubev V. A., Pavlushin S. V. Comparative analysis of the properties of vegetable oils used as biofuels. Contribution of young scientists to the innovative development of the Agro-Industrial Complex of Russia: Collection of materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference. Penza: RIO PGSKHA, 2010, pp. 125-127.

6. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Ivanov V. A., Blagodarina L.M., Demidov E. V., Safarov R. K. Effect of biomass-and-mineral fuel ultrasonic treatment on the tractor diesel indices. Traktory i Selskokhozyaystvennye Mashiny, 2010, No. 6, pp. 5-8.

I. Ukhanov D. A., Ukhanov A. P., Rotanov E. G., Averyanov A. S. A decrease of wear of plunger pairs of high pressure pump with the use of mixed rapeseed-mineral fuel: monograph. Penza: RIO PGAU, 2011, 212 p.

8. Ukhanov A. P., Rachkin V. A., Ukhanov D. A., Ivanov V. A. Biodites - an alternative type of motor fuel for tractor diesels. Volga Region Farmland, 2009, No. 2 (11), pp. 11-16.

9. Marin D. M., Khokhlov A. L., Stepanov V. A., Ukhanov D. A. Microarc oxidation as a way to reduce combustion intensity of internal combustion engine pistons. Problems of efficiency and operation of automotive equipment: Materials of the International Scientific and Technical Seminar. Issue 25. Saratov: SSAU, 2012, pp. 154-156.

10. Nurutdinov A. Sh., Stepanov V. A., Khokhlov A. L., Ukhanov D.A., Kanyaeva O.M. Improvement of technical characteristics and performance of internal combustion engines by modernization of the cylinder-piston group. Bulletin of Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, 2013, No. 11, pp. 56-59.

II. Nikolaenko A. V., Shkrabak V. C. Energy machines and installations. Internal combustion engines: a textbook. St. Petersburg: SPbGAU, 2004, 438 p.

12. Vyrubov D. P., Ivashchenko N. A., Ivin V. I. [et al.]. Internal combustion engines. Theory of piston and compound engines. Edited by A.S. Orlin and M.G. Kruglov. Moscow: Mashinostroenie, 1983, 312 p.

13. RF Patent 2184691, IPC G01N 25/52, G01N 33/22 (2006.01) Method for assessing the flammability of motor fuels in the phases of delayed combustion and afterburning according to the expanded indicator diagram of a diesel engine. D. A. Manshev, D. A. Ukhanov, A. I. Lubentsov. Publ. 29.11.2022, Bull. No. 34.

14. Ukhanov D. A., Lubentsov A. I., Krikun I. I., Alibekov R. I. A braking unit for evaluating the effect of motor fuels on combustion process in a diesel engine. Operation of tractor and agricultural machinery: experience, problems, innovations, prospects: Collection of articles of the V International Scientific and Practical Conference dedicated to the 10th anniversary of Penza State Agrarian University. Penza: RIO PGAU, 2021, pp. 98-102.

15. GOST 14846-2020. Automobile engines. Methods of bench tests. Introduced on 2021-06-01. Moscow: Standartinform, 2020, 90 p.

16. Ovtov V.A., Orekhov A. A. Use of CAD in estimation of strength of details and assembly units. Sursky Vestnik, 2018, No. 4 (4), pp. 49-52. - EDN YSFLWH.

11. Ukhanov A.P., Sidorov E.A., Sidorova L.I. Theoretical assessment of performance parameters of machine and tractor units in case of diesel operation on different types of bio-oil fuel. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy, 2023, No. 3 (63), pp. 236-242. - DOI 10.18286/1816-4501-2023-3-236-242. - EDN HKOFHZ.

18. Volodko O.S., Bychenin A.P., Erzamaev M.P., Ukhanova Yu.V. Adaptation of the automotive diesel engine to operate on soy and mineral fuel. Bulletin of Samara State Agricultural Academy, 2018, No. 4, pp. 3643. - EDN YIUIJF.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.