Математическое моделирование пуска дизеля с учётом подогрева воздуха во впускной системе

Введение. Одной из основных причин затруднённого пуска холодного дизеля в условиях отрицательных температур окружающей среды является низкая температура воздушного заряда. Для надёжного пуска дизеля необходимо, чтобы температура в конце такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. Поскольку температура в конце такта сжатия определяется в первую очередь температурой в конце такта впуска, то указанное условие можно выполнить за счёт предварительного подогрева воздуха, поступающего в цилиндр.

Цель — решение задачи, связанной с разработкой математической модели дизеля, учитывающей подогрев воздуха во впускной системе и обеспечивающей моделирование предпускового режима, пуска и работы дизеля в условиях низких отрицательных температур окружающей среды.

Метод. В статье предлагается усовершенствованная математическая модель дизеля, базирующаяся на тепломеханике (термодинамике открытых систем), которая отражает основные особенности двигателя внутреннего сгорания (ДВС) как системы, преобразующей энергию во времени. Система уравнений математической модели основывается на законах сохранения энергии, массы, уравнениях движения твёрдых звеньев и включает дифференциальные уравнения скоростей изменения температуры и плотности рабочего тела в цилиндре, во впускной системе и в картере ДВС, идеально-газовое уравнение состояния, а также дифференциальные уравнения изменения угловой скорости и угла поворота вала двигателя.

Результаты. Математическая модель апробирована на примере многоцелевого дизеля 1Ч9,5/8,0 с воздушным охлаждением. В статье представлены результаты расчётов предпускового режима, пуска и работы дизеля с учётом подогрева воздуха во впускной системе.

Заключение. Реализация в конструкции дизелей подогрева воздуха на впуске является наиболее эффективным способом обеспечения их пуска при низких отрицательных температурах окружающей среды. Полученные результаты позволяют выработать рекомендации по выбору мощности и режимов работы устройств подогрева для обеспечения пуска и работы дизелей в условиях низких отрицательных температур окружающей среды.