CC BY
95
УДК 621.43
ЗАДЕРЖКА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЕ С СИСТЕМОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
© 2011 П К. Сеначин, А.П. Сеначин
Алтайский государственный технический университет им. ИИ. Ползунова
Поступила в редакцию 17.03.2011
Приведены результаты исследований глобальной кинетики модельного дизельного топлива на основе смеси цетана и 1-метилнафталина путем численного решения обратной задачи динамики самовоспламенения топливно-воздушного факела дизеля па основе экспериментальных данных, полученных на лабораторной одноцилиндровой установке. Построена уточненная математическая модель для расчета задержки воспламенения топлива в дизеле с системой топливоподачи повышенного давления аккумуляторного типа.
Ключевые слова: дизель, задержка воспламенения топлива, глобальная кинетика, математическая модель, система топливоподачи повышенного давления
Процесс горения топливно-воздушного заряда в дизеле начинается только после самовоспламенения порции топлива, впрыснутого системой топливоподачи, то есть после истечения некоторого периода индукции, величина которого заранее неизвестна и определяется исключительно на основе экспериментальных данных или эмпирических формул, имеющих весьма ограниченное применение [1-7]. В настоящее время в литературе практически отсутствуют попытки определения задержки воспламенения топлива в дизеле теоретическими методами [8-11]. Эта задача теории горения относится к классу задач динамического теплового взрыва, в настоящее время еще недостаточно разработанному [12]. Ранее нами рассматривались приближенные подходы к определению задержки воспламенения топлива в дизеле аналитическими и численными методами на основе известной макрокинетики (прямая задача), в результате были получены только качественные зависимости параметров процесса на задержку воспламенения топлива [13-15]. В работе [16] предпринята попытка постановки задачи определения задержки воспламенения топлива в дизеле на основе модели самовоспламенения некоторого локального объема (ЛО) топливно-воздушной смеси в камере сгорания.
В данной работе рассматривается обратная задача (определения констант макрокинетики по экспериментальным данным). При этом
Сеначин Павел Кондратьевич, доктор технических наук, профессор кафедры двигателей внутреннего сгорания.Е-шаП: &,впаск1прк@таИ. ги Сеначин Андрей Павлович, инженер кафедры двигателей внутреннего сгорания.Е-шаП: [email protected]
термодинамические свойства топлива (энтальпии, теплоемкости и прочие) приняты для модельной системы, состоящей из 50% цетана С16Я34 и 50% 1-метилнафталина СцН\0 (эталонное топливо). Определение констант макрокинетики производится путем численного моделирования процесса воспламенения топлива в дизеле типа АЧ13/14 и сопоставления полученных результатов с собственными экспериментальными данными, полученными на опытной одноцилиндровой экспериментальной установке УК-8 ОАО «Алтайдизель».
Состав газов в начале процесса сжатия. В задаче необходимо задать коэффициент избытка воздуха а и 5 компонентов объемных долей атмосферного (наддувочного) воздуха, например, средней влажности: кислорода аО2=0,20642 (индекс 1), азота ат=0,76952 (индекс 2), паров воды аИ2О=0,01450 (индекс 3), аргона аАг=0,00923 (индекс 4) и двуокиси углерода асо2=0,00033 (индекс 5), а также значения коэффициентов наполнения цилиндра ц^, остаточных газов уг и их состав, например, с учетом полного сгорания заряда [17]. Тогда, с учетом процесса сгорания при а>1 по реакции макрокинетики
СДОо +
с + ^ - - о ^ сСО? + ^ио
4 2 1 2 2 2 2
,(1)
находим количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива Ь0, массу т2 и число молей топлива у2, поступающего в камеру сгорания за один цикл, и количество молей у1а, у2а, У3а, У4а, У5а, массу та и молекулярную массу (Ма} газа в начала процесса сжатия фа (закрытия впускного клапана), температуру Та, давление ра, объем Уа, а также другие характеристики.
Локальный объем. В качестве исходных примем следующие допущения относительно физико-химических процессов, протекающих в некотором достаточно малом ЛО и в системе в целом до момента воспламенения факела:
1) топливно-воздушный факел поджигается от воспламенившегося ЛО, находящегося вне факела, образовавшегося практически в момент начала подачи топлива в цилиндр из испарившихся мельчайших капель (или одной капли) на периферии топливно-воздушной струи (факела);
2) капли испаряются за счет внутренней энергии ЛО, который в дальнейшем вплоть до самовоспламенения, не обменивается энергией и массой с окружающим газом, другими каплями и с самим факелом;
3) для упрощения задачи полагаем, что образовался один ЛО;
4) физическое время задержки воспламенения топлива [7] не учитываем.
Начальное (в момент начала подачи топлива фг) и текущее уравнения состояния газа в ЛО запишутся в виде:
РМ = Явх Ъу(Л!О
5
I
]=1
рм> = уЛО М = Яв1У]Ло ]=1
(2) (3)
^вло =(Пло)3 РгМг
/1)
1ЛО
= аЛО (с + V4 - °/2)
(1) 6 ЛО
]о = (]а ^1а Х1(ЛО' ]
= 2...5
(4)
(5) (6)-(9)
Из (2) и (4)-(9) могут быть записаны относительные начальные концентрации компонентов смеси в ЛО
а(1) =у(1) IV1) у = 1 6 а]ЛО - у]ЛО / уЛО , ] - 1...6
Исходная температура смеси в ЛО непосредственно после момента начала подачи топлива фг находится из уравнения баланса энергии (энтальпии), с учетом процессов прогрева капли от температуры подачи топлива из сопла Т0 до температуры кипения Т и полного испарения, с теплотой испарения Ьц
ТI у% С] + [( - Т Х, - ь\%
в =
]=1
Уу(1 )С +у(1 )С ]=1
. (10)
где w - локальный объем, приходящийся на одну каплю диаметром ЛО ).
В ЛО протекает предпламенная брутто-реакция (1). В условную молекулу смесевого топлива СНО0 (/=6) входит с - атомов углерода, И - атомов водорода и ° - атомов кислорода. Начальный состав смеси в ЛО в расчете на одну каплю может быть определен на основе состава газа в начале процесса сжатия, с учетом заранее заданного для него коэффициента избытка воздуха аЛО и количества испарившегося топлива (капли):
Скорость брутто-реакции в ЛО в реальном масштабе времени, в предположении, что порядки реакции по горючему и окислителю равны 56=51=^/2, а также скорости по компонентам смеси запишутся следующим образом:
Ж = к (а, а 6 Г Щ' ехр(-Е) ^
- для паров топлива (]=6) и кислорода О2 (]=1)
Ж = -Ж,...Ж =[ с + 4 - , (12)-(13)
- для двуокиси углерода СО2 (]=5) и паров воды Н2О (]=3)
И
Ж5 = сЖ ,...Ж3 = - Ж, (14)-(15)
- для инертных компонентов, азота N (]=2) и аргона Аг (]=4)
Ж2 = 0 Ж4 = 0
(16)-(17)
При этом скорости изменения количества молей компонентов смеси в ЛО в процессе самовоспламенения по закону макрокинетики (1) запишутся:
• / И °ЯвУло У1ЛО = -ЖI с +---1 ЛО
4 2) 2тр
(18)
У 2ЛО = 0 У4ЛО = 0
^ЭЛО = Ж ■
И Яву
ЛО
2 2пр
(19)-(20)
(21)
У5 ЛО = Шс ■■
Яву
ЛО
У6 ЛО = -Ш
2птр Яву
ЛО
2ппр
(22)
(23)
где точка над символом обозначает производную V = dУj|dф (по углу ПКВ).
Из решения уравнений (18)-(23) находим общее число молей смеси в ЛО и другие характеристики
vло = v
1ло + У2 ло + У3ЛО + У 4 ло + У5ЛО + У6ЛО
(24)
ало = / у ло ам ло) = Е
1=1
(25)-(26)
/С \в яв •
(СрЛО) в = у • Р
1 6 •
-Еу]ЛО И1ЛО
УЛО 1 =1
• К (а-1) .
V = —-- втф
2
(
\
1 +
совф
вт2ф
(30)
- закона поступления жидкого топлива (для Ф1<Ф<Ф1+Ф2)
2пт
тг =■
г 81п2
С
Фг
Ф-Ф1 Фг
\
■П
(31)
(здесь - длительность цикловой подачи топлива).
- массы испарившегося топлива - скорости образования газовой фазы
т = Ми
3ХпЫ
г
рг(а) ь
тт,
■тг (Т - т\)
(32)
- состояния воздушного заряда (смеси общее)
к
ЯТ = рК I
5 т
Е м
1=1м
1
+-
т
л
м
г )
(33)
6
тло = У ло(М ло) ,..{срло) = Е а1лоср1 .
1=1
(27)-(28)
Уравнение энергии смеси в ЛО может быть представлено зависимостью
- динамики давления (уравнения энергии всей смеси)
рVШ-1]..рК(СА СТ-ТА
я я мг
V ) ■'
СрТМТ)-Ь + 2-Еап^п(Т -т)
М, 2лп п
т1 +
(34)
или с учетом (18)-(23), записано в упрощенном виде
2пп ■ Срло) в = 2ж ■ 'р+ Ш х
;с+4 - §)и,о - 2 и„ - си,„+и6.„ ■
(29)
Математическая модель. Поскольку ЛО мал по сравнению с общим объемом, то протекающие в нем предпламенные химические реакции не оказывают влияния на динамику давления в системе, объемом жидкого топлива по сравнению с газовой фазой также пренебрегаем. Система уравнений процесса самовоспламенения ЛО в объеме камеры сгорания с начальными условиями, кроме (2)-(11) и (18)-(29), включает уравнения: - динамики объема системы (для аксиального механизма)
Расчет задержки воспламенения топлива в ЛО дизеля по уравнениям (2)-(11) и (18)-(29), совместно с (30)-(34), проводится путем численного интегрирования системы до тех пор, пока степень выгорания топлива в ЛО не достигнет заданной величины, например 99%, то есть период индукции, определяемый критическим значением угла ПКВ ф , заканчивается при условии
У6ЛО /у. ^ 0,01
(35)
При этом до момента начала подачи топлива ф1 блок уравнений ЛО (2)-(11) и (18)-(29) не подключен и решается задача сжатия и подготовки воздушного заряда по уравнениям (30)-(34) от момента закрытия впускного клапана фа, в результате которой имеем исходные параметры процесса рь Ть VI и другие. В системе температурные зависимости теплоемкостей и энтальпии частиц взяты из справочных данных или определены одним из аддитивно-групповых методов. Как известно, задержка воспламенения топлива в дизеле есть сумма двух времен - физического и химического времени задержки, то есть т=Тфиз + тхим. Физическое время задержки воспламенения в данной работе не учитывается - Тфиз=0 и тi = тхим.
Л'
Оценка энергии активации. Для численного решения задачи о задержке воспламенения необходимо знать константы макрокинетики в уравнении (11) - энергию активации Е, предэкспонент константы скорости к и суммарный порядок химической реакции 5 (по горючему s6 и окислителю ¿1). Следует отметить, что эти макрокинетические константы для дизельного топлива в настоящее время неизвестны или известны с весьма низкой точностью, не позволяющей непосредственно приступить к численному решению задачи.
В эмпирических формулах разных авторов для расчета задержки воспламенения топлива в дизеле, обычно имеющих вид формулы О М. Тодеса [18, 19]
Т = Врп ехр(/ЯТ)
(36)
теоретически полученной для периода индукции адиабатического теплового взрыва, в качестве энергии активации Е и суммарного порядка реакции 5 принимаются существенно отличающиеся друг от друга величины [7]. Другая проблема выбора констант макрокинетики заключается в том, что и для легких и для тяжелых углеводородов макрокинетика самовоспламенения замечательна тем, что энергия активации суммарной реакции в области температур 700-900 К испытывает довольно резкий излом, как например в [19], или же переходная область довольно широкая (до 200 К) с весьма неопределенной величиной энергией активации, как например в [20]. Такое поведение энергии активации макрокинетической реакции в переходной области температурного интервала, по-видимому, связано с известной двухстадийность самовоспламенения углеводородов. Согласно формуле О.М. Тодеса (36), энергия активации определяется из графика зависимости задержки воспламенения топлива от обратной температуры ^тг(1/Т) по двум точкам по формуле [7, 19]
Е = 2,303Я
1ёт1- 1ёт2 1Т -1/ т2
(37)
Вычисляя по экспериментальным данным [19], полученным при постоянном давлении р=с°т1, имеем для высокотемпературной области энергию активации суммарной реакции Е=25 кДж/моль, а для низкотемпературной - около 90 кДж/моль. В работе [7] приводятся близкие данные - высокотемпературная область 25140, низкотемпературная - 76670 Дж/моль. Таким образом, при моделировании задержки воспламенения топлива в дизеле с
помощью макрокинетического уравнения (1) возникает проблема выбора оптимальной величины энергии активации химической реакции, поскольку при самовоспламенении термодинамическое состояние смеси последовательно проходит интервал от низких до высоких температур, включая переходную область.
Численное моделирование и определение макрокинетики. При численном моделировании вначале была принята энергия активации Е=25140 Дж/моль, характерная для высокотемпературной области (при Т> 900 К), и рассмотрено влияние коэффициента избытка воздуха аЛО в ЛО на задержку воспламенения топлива. Моделирование процесса самовоспламенения топлива в ЛО производилось следующим образом. Для аЛО =1 по известной из экспериментальных данных задержке воспламенения, полученной на опытной одноцилиндровой установке, определялась эффективная константа скорости суммарной реакции при порядке реакции ¿=1,5. Далее для этой константы скорости варьировался коэффициент избытка воздуха в ЛО. Расчеты показывают, что при увеличении аЛО задержка воспламенения сначала уменьшается, а затем медленно возрастает, минимум соответствует аЛО=1,35 (рис. 1, кривая 1). Затем для нового коэффициента избытка воздуха в ЛО аЛО=1,35 определялась новая эффективная константа скорости для тех же экспериментальных данных. При этом варьирование величины коэффициента избытка воздуха аЛО в ЛО подтверждало наличие минимума задержки при аЛО=1,35 (рис. 1, кривая 2).
Аналогичные расчеты были проведены для энергии активации Е=76670 Дж/моль, характерной для низкотемпературной области (рис. 2, кривая 1). При варьировании коэффициента избытка воздуха в ЛО получили минимум при величине аЛО=1,19. Для этого значения нашли новую константу скорости и также убедились в наличии минимума при аЛО=1,19 (рис. 2, кривая 2). Как показывает численный эксперимент, вариация энергии активации в широких пределах при постоянном суммарном порядке химической реакции 8=1,5 выявляет зависимость оптимального коэффициента избытка воздуха в ЛО (с точки зрения минимальной задержки воспламенения) - при увеличении энергии активации Е от 25140 до 76670 Дж/моль оптимальный коэффициент избытка воздуха аЛО в ЛО монотонно уменьшается от значения 1,35 до 1,19. При этом пре-дэкспонент константы скорости суммарной химической реакции к, соответствующий оптимальному значению аЛО, монотонно растет
от значения 2,18-108 до 5,85-109 моль-0,5м1,5с-1. При окончательном выборе величины эффективной энергии активации, мы остановились на значении £=38000 Дж/моль, являющемся средней величиной между низкотемпературной и высокотемпературной областями, то есть характерной для переходной области.
1.0 1,5 2.0 2.5 3.0
Коэффициент избытка воздуха в ЛО, ало
Рис. 1. Зависимость задержки воспламенения топлива в дизеле от коэффициента избытка воздуха в ЛО при энергии активации Е=25140 Дж/моль и порядке химической реакции '=1,5: 1 - ало=1,0, k=9,69■108; 2 - а.о=1,35, А:=2,18408 моль-0,5м1,5с-1
у
---------- 2 ^.-''
^.,.. — 1
1.0 1,5 2.0 2.5 3.0
Коэффициент избытка воздуха в ЛО. ало
Рис. 2. Зависимость задержки воспламенения топлива в дизеле от коэффициента избытка воздуха в ЛО при энергии активации Е=76670 Дж/моль и порядке химической реакции '=1,5: 1 - а.о =1,0, ^1,0344010; 2 - а.о=1,19, ^5,85-109 моль-0,5м1,5с-1
Анализ ряда эмпирических формул по задержкам воспламенения топлива, имеющих вид теоретической формулы О.М. Тодеса (36), обзор которых приведен в работе [11], показывает, что в них для дизельного топлива принято значение барического показателя, соответствующее порядку реакции я=1Пп, в большинстве своем, лежащим в пределах от 2,0 до 3,0 (табл. 1). Поэтому необходимо определить влияние порядка реакции на тангенс угла наклона скоростной характеристики тi (п).
Таблица 1. Кинетические константы, принятые в эмпирических формулах
Автор (авторы) эмпирической формулы Принятое значение энергии активации, Е, Дж/моль Значение барического показателя, п Соответствующий порядок реакции, 8
Б. Книхт 38600 -0,39 1,39
Ф. Стрингер 45500 -0,76 1,76
Х. Фуджимото 42650 -1,06 2,06
Ф. Шмидт 52630 -1,08 2,08
Х. Вольфер 38660 (37900) -1,19 2,19
Г. Хироясу, Т. Ка-дота и М. Араи 60530 -1,23 2,23
Р.З. Кавтарадзе 36580 -1,3 2,3
М. Туге 17100 -1,66 2,66
Л. Спадацини и Дж. Те Велде 174000 -2,0 3,0
Для энергии активации Е=38000 Дж/моль и суммарном порядке реакции '=1,5 зависимости задержки воспламенения топлива т от коэффициента избытка воздуха а в ЛО аналогичны зависимостям, полученным для высокотемпературной Е=25140 Дж/моль и низкотемпературной Е=76670 Дж/моль областей (рисунки 1 и 2). Минимум тi в ЛО имеет место при аЛО=1,30 (табл. 2). Таким образом, для любой экспериментальной точки (например, для
п=1300 мин-1), при заданной степени сжатия е=15,5, после выбора некоторого значения энергии активации, например, Е=38000 Дж/моль, в результате численных расчетов можно найти коэффициент избытка воздуха в ЛО, то есть аЛО=1,30, соответствующий минимальной задержке воспламенения т, а затем найти численное значение предэкспонента константы скорости, то есть ^4,04-108 мо-
ль-0,5м1,5с-1 (табл. 2).
Таблица 2. Сравнение экспериментальных и моделируемых значений задержек воспламенения топлива в дизеле 1Ч 13/14 (УК-8)
Степень сжатия, е Частота вращения, п, мин-1 Задержка т , Град ПКВ. Оптимальное значение а%о Значения кинетических констант
экспер. расчет Е, Дж/моль к,(моль, м,с) 8
15,5 1300 9,5 9,5 1,35 25140 2,18-108 1,5
1,19 76670 5,85-109
15,5 1700 10,9 10,91 1,40 38000 9,391012 2,5
1500 9,4 9,96
1300 9,5 9,5
1200 9,1 9,1
1100 9,0 8,7
17,5 1700 9,7 8,73 1,40 38000 9,391012 2,5
1500 7,8 8,2
1300 8,2 7,39
1200 8,2 7,38
1100 7,3 7,14
Обобщая проведенные численные исследования, отметим следующее. Полученные графики зависимостей начальной и конечной температуры смеси в ЛО от коэффициента аЛО практически идентичны (рис. 3). При увеличении аЛО начальная температура смеси - до самовоспламенения (кривая 1) растет, а конечная - после самовоспламенения (кривая 2) падает. В интервале изменения аЛО в ЛО от 1,19 до 1,35 конечная температура смеси в ЛО (после самовоспламенения и сгорания) достаточно высока, чтобы поджечь топливно-воздушный факел (рис. 3). При построении скоростной характеристики задержки воспламенения топлива в дизеле тi (п) получается, что, кроме исходной точки при п=1300 мин-1, все остальные вычисленные точки не достаточно хорошо согласуются с экспериментом (для меньших значений частоты вращения оказываются ниже экспериментальных, а для больших - выше). То есть тангенс угла наклона теоретической зависимости ^i (п) не соответствует экспериментальному значению (табл. 1). При этом численные расчеты показывают, что варьирование величины энергии активации Е в довольно широких пределах от 25140 до 76670 Дж/моль не влияет на тангенс угла наклона скоростной характеристики ^i (п). В связи с этим возникает предположение, что принятое нами численное значение суммарного порядка химической реакции ¿=1,5 не является оптимальным.
Численные расчеты при изменении порядка реакции 8 в сторону увеличения показывают, что тангенс угла наклона скоростной характеристики т(п) уменьшается и при значении
8=2,5 согласуется с экспериментальными данными табл. 2 (рис. 4). Далее путем вариации а в ЛО для энергии активации Е=38000 Дж/моль находим минимум задержки воспламенения топлива при величине а=1,40 (табл. 2). Для этого значения находим новый предэкспонент константы скорости суммарной химической реакции к=9,39-1012 моль-1,5м4,5с-1 и убеждаемся в наличии минимума при а=1,40 (табл. 2). Как и ожидалось, полученные зависимости аналогичны кривым, построенным на рис. 1 и 2.
Коэффициент избытка воздуха в ЛО, ССло
Рис. 3. График зависимости температуры смеси в ЛО при варьировании коэффициента избытка воздуха аЛО, энергии активации Е и порядка реакции 8: 1 - начальная температура в ЛО; 2 - конечная температура в ЛО ( рисунок получен наложением ряда зависимостей)
В дизеле с системой топливоподачи повышенного давления типа СИ задержка воспламенения топлива определяется аналогичным образом, за исключением математического блока, описывающего локальный объем (ЛО). Здесь основные отличия следующие. В начале процесса впрыска топлива в этот ЛО попадает некоторое количество капель топлива
(условно одна капля) с диаметром (аЛО), близким к среднему диаметру капель в факеле и имеющим приблизительно обратно пропорциональную зависимость от давления впрыска топлива рВПР, например вида
(аЛО ) = а0ехР(- ^ВПР / Р0 ) = а0ехР(- ^)
Е = Е0ехр(- Ьв)
(40)
где Е0=167500 Дж/моль, Ь=0,00095 К-1.
Скорости изменения числа молей компонентов смеси в ЛО находятся по (18)-(22), но с учетом процесса испарения топлива вместо (23), то есть
где при диаметре сопла распылителя равном 0,3 мм предэкспонент <а0> = 36,5 мкм, а константа при аргументе k = 5,005-10-4; р0- атмосферное давление.
12 г
ш с
. 10-
га
^
* 8 ф ч га со
6. 1000
------ —^— ^ ^17,5
^ ✓_
1200 1400 1600
Частота вращения п. мин-1
1300
Рис. 4. Зависимость задержки воспламенения в дизеле от частоты вращения коленчатого вала при '=2,5, Е=38000 Дж/моль, к=9,39-1012 мо-
ль-1,5м4,5с-1: 15,5 - а =15,5; 17,5 - 8=17,5. Пунктирные линии - эксперимент, сплошные линии - расчет. В ЛО оптимальное значение коэффициента аЛО=1,40
Исходная температура в ЛО после момента ф1 находится из уравнения баланса энтальпии для заданного аЛО, с учетом процессов прогрева капли от температуры подачи топлива Т^- до температуры кипения Т
в( 1; = Т -
(ало)3 Р/сг ( - тг )
6М,(С% у
(1) ло
(38)
Массовая скорость испарения топлива в ЛО определяется уравнением
Ш' =
Ми ло^&мг
2пЬ„
Г 6 Л13
I \3 6шЛО
\а ло/--—
прт
(в-Т ) (39) .
у6ло =-ш ■ ло
+ ■
т
'ло
2тр М
г
(41)
Уравнение энергии смеси в ЛО изменится из-за процесса испарения капли
(Срло)в
Яв • 16•
--р--Еу]ЛО и
р уло 1=1
]ЛО
+
т„
МУло
[н 6 ло (т )- ь']
и может быть записано в упрощенном виде
{СрЛО )
2пп ■
Яв h о 4 2
-■в = 2т ■ р + Ш х
к 2
с + IИ1ЛО „ и3ЛО сИ5ЛО + и6ЛО
+
ш„
т
ЛО
Ср/ (т -в)- ь' Яв
(42)
Ввиду сильной температурной зависимости энергии активации Е углеводородов (дизельного топлива) от температуры, приводящей в частности к двухстадийности процесса самовоспламенения, и большого температурного интервала для смеси в ЛО в нашей задаче, примем аппроксимирующую формулу
В результате интегрирования системы уравнений процесса с учетом дополнений и изменений (38)-(42), связанных с применением системы топливоподачи повышенного давления типа СЯ, можно решать как прямую задачу (определение задержки воспламенения топлива), так и обратную задачу (определение макрокинетики топлива по известным экспериментальным данным).
Выводы: в данной постановке задачи определяется совмещенная задержка воспламенения топлива, одновременно объединяющая физическую задержку (испарение капель топлива в ЛО) и химическую задержку (самовоспламенение смеси в ЛО), поскольку оба процесса протекают одновременно.
Работа выполнена в порядке реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Лернер, М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. - М.: Химия, 1979. 224 с.
2. Вибе, И.И. Теория двигателей внутреннего сгорания: Конспект лекций. - Челябинск: Изд-во Челя-бин. политех. ин-та, 1974. 252 с.
3. Толстов, А.И. К теории рабочего процесса быстроходного дизеля с воспламенением от сжатия // Двигатели с воспламенением от сжатия. Тр. ЦНИДИ-ВНИТОЭ, 1951. Вып. 18. С. 56-98.
4. Лаханин, В.В. Моделирование процессов в судовых поршневых двигателях и машинах / В.В. Лаханин, О.Н. Лебедев, В.С.Семенов и др. - Л.: Судостроение, 1967. 271 с.
5. Семенов, В.И. Исследование периода задержки воспламенения быстроходного многотопливного дизеля с камерой в поршне // Изв. вузов. Машиностроение. 1970. № 1. С. 81-85.
6. Ховах, М.С. Некоторые результаты экспериментального исследования процесса воспламенения топлив различного состава / М.С. Ховах и др. // Двигатели внутреннего сгорания. Труды МАДИ, 1974. Вып. 92. С. 15-22.
7. Кавтарадзе, Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. 720 с.
8. Воинов, А.Н. Анализ воспламенения в дизеле с учетом влияния химико-кинетических и физических факторов / А.Н. Воинов, В. Джанардан Четти // Изв. вузов. Машиностроение. 1970. № 4. С. 77-81.
9. Камфер, Г.М. Расчет процесса воспламенения распыленного топлива // Изв. вузов. Машиностроение. 1976. № 3. С. 98-102.
10. Камфер, Г.М. Расчет периода задержки воспламенения в дизелях с объемно-пристеночным смесеобразованием / Г.М. Камфер, В.П. Назаров, И.Ш. Аднан // Рабочие процессы автотракторных двигателей и их агрегатов. Труды МАДИ, 1983. С. 20-28.
11. Одинцов, В.И. Метод расчета продолжительности задержки воспламенения топлива с учетом влияния конструктивных факторов // Двигателестрое-ние. 1990. № 3. С. 17-18.
12. Сеначин, П.К. Некоторые вопросы моделирования процессов самовоспламенения и горения в ограниченных объемах и двигателях внутреннего сгорания // Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова. 2000. № 2. С. 52-60.
13. Сеначин, П.К. Анализ воспламенения в дизеле / П.К. Сеначин, Р.Х. Абдуллин, В.С. Бабкин // Физика горения и методы ее исследования: Межвуз. сборник.- Чебоксары: Изд-во Чуваш. гос. ун-та, 1983. С. 50-53.
14. Сеначин, П.К. Задержка воспламенения двухком-понентного топлива в газодизеле и в дизеле, работающем на спиртах / П.К. Сеначин, А.Е. Сви-стула, Д.Д. Матиевский // Двигатель-97: Матер. Междунар. научно-техн. конф. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. С. 116-118.
15. Матиевский, Д.Д. Задержка воспламенения топлива в дизеле как период индукции динамического теплового взрыва / Д.Д. Матиевский, П.К. Се-начин // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1995. № 4-6. С. 27-32.
16. Сеначин, П.К. Моделирование задержки воспламенения топлива в дизеле / П.К. Сеначин, Д.Д. Матиевский, А.П. Сеначин // Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова. 2001. № 3. C. 64-68.
17. Сеначин, П. К. Метод расчета исходного состава газовой смеси в дизеле / П.К. Сеначин, Д.Д. Матиевский, А.П. Сеначин // Повышение экологической безопасности автотракторной техники: Сборник статей / Под ред. А.Л. Новоселова / Академия транспорта РФ. Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2001. С. 6-10.
18. Тодес, О.М. Теория теплового взрыва // Журнал физической химии. 1937. Т. 13. С. 868-882.
19. Воинов, А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. - М.: Машиностроение, 1977. 277 с.
20. Phahl, U. Self-Ignition of Disel-Relevant Hidrocar-bon-Air Mixtures Under Ingine Conditions / U. Phahl, K. Fiweger, G. Adomeit // Twenty-Sixth Symposium (International) on Combustion / The Combustion Institute, 1996. P. 781-789.
DELAY OF FUEL IGNITION IN DIESEL ENGINE WITH HIGH PRESSURE FUEL SUPPLY SYSTEM
© 2011 P.K. Senachin, A.P. Senachin Altay State Technical University named after I.I. Polzunov
Results of researches the global kinetics of modeling diesel fuel on the basis of cetane and 1-methylnaphthalene mixture by numerical decision the opposite problem of dynamics of spontaneous ignition of fuel-air diesel engine plume on the basis of experimental data received on laboratory one-cylinder unit are resulted. The specified mathematical model for calculation of fuel ignition delay in diesel engine with system of high pressure fuel supply of accumulative type is constructed.
Key words: diesel engine, delay of fuel ignition, global kinetics, mathematical model, system of high pressure fuel supply
Pavel Senachin, Doctor of Technical Sciences, Professor at the Internal Combustion Engines Department. E-mail: [email protected]
Andrey Senachin, Engineer at the the Internal Combustion Engines Department. E-mail: [email protected]
