Анализ современных методов моделирования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания

В настоящее время процесс сгорания в бензиновых и дизельных двигателях достаточно широко исследован с теоретической и практической точек зрения [ 1, 3…7].

Вместе с тем, широкое использование в последнее время в автомобильных двигателях систем впрыскивания топлива с принудительным воспламенением заставляет более подробно и более тонко исследовать проблему моделирования процессов энергопреобразования и тепловыделения в указанных и других схемах ввиду ряда имеющих место специфических особенностей работы данных двигателей.

Определенные наработки в данном вопросе представлены в ряде диссертационных работ [ 11…14 ], а также в некоторых других публикациях.

В частности следует отметить, что, например в работе [ 15 ] выполнено моделирование действительных термодинамических процессов в цилиндре ДВС. В результате моделирования были определены индикаторный КПД, индикаторная работа и работа насосных ходов, расход газов во впускных и выпускных клапанах или окнах, в турбине и компрессоре, эффективная мощность, расход топлива, КПД и другие показатели эффективности двигателя внутреннего сгорания.

В работе [ 16 ] описано моделирование процессов горения и теплообмена в ДВС с искровым зажиганием с учетом камеры сгорания.

Достаточно подробно математическим методам моделирования процессов сгорания посвящен учебник [ 17 ].

В нем описана модель изохорного сгорания – представлены условия изохорного сгорания, порядок определения температуры и давления рабочего тела в конце изохорного сгорания, дана модель изохорного - изобарного (смешанного сгорания) и приведен расчет процесса сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты, выполнен расчёт процесса сгорания с учётом динамики выгорания топлива, представлено полуэмпирическое кинетическое уравнение выгорания топлива в двигателях, даны кинетические условия сгорания топлива и другие показатели эффективности сгорания топлива.

В работе [ 18 ] рассмотрены вопросы, касающиеся процессов перемешивании, горения, а также определения полей температуры сгорания, скоростей, концентраций компонент с учетом кинетики процесса, определены формы факела, границы зоны смешения и характера течения.

Вместе с тем, данные публикации не в полной мере отвечают требованиям поставленной перед дипломной работой задачи, а именно, обеспечить оптимальное использование тепловыделения в процессе сгорания и повысить топливную эффективность работы ДВС.

В этой связи возникает необходимость более точного моделирования процессов тепловыделения и оптимизации процесса сгорания топливо - воздушной смеси с целью получения требуемых показателей эффективности инжекторных ДВС.