Optimization of the working cycle of a transport diesel engine by simulating the combustion process with a double Wiebe function



Cite item

Full Text

Abstract

For modeling the working cycle of transport diesels, models with two laws of combustion according to the Wiebe, mathematically related to each other and corresponding to the initial and main periods of the process, are increasingly being used. However, known mathematical models give different results in estimating the distribution of fuel shares between these periods. These models also do not allow to simulate a smooth start of the combustion process. Therefore, a new mathematical model was developed for calculating the working cycle of a diesel engine with two independent laws of combustion of fuel, described by the functions of Wiebe. Communication between them is carried out through a new parameter, which is the proportion of fuel, burning in the initial period, from the total cyclic feed. The novelty of the model is also the ability to set, within a wide range, independently of each other, the angles of the start and duration of the first and second combustion laws for the initial and base periods, respectively. A program for calculating the operating cycle with simulation of the combustion process using a new mathematical model is developed. Calculations have been made for a transport diesel engine equipped with a fuel-supply system of a battery type. The results of the calculation showed that an increase in the fraction of the fuel burned according to the first law from 0.1 to ~ 0.3 with other parameters being constant leads to a significant increase in the maximum pressure in the diesel cylinder and some improvement in the indicator indexes. With a further increase in the fuel fraction to 0.5, the maximum gas pressure continues to increase, and the indicator indexes slightly deteriorate. At the same time, in the initial period, the value of the index of the combustion character has practically no effect on the indicator index of the diesel engine and the maximum pressure in the cylinder. In the main period, the value of the indicator of the nature of combustion, on the contrary, significantly affects the indicator indexes of the diesel engine and the maximum pressure in the cylinder. The calculation determines the optimal heat release law in the diesel cylinder of ChN15/16 type, which provides the best indicator values when the maximum pressure in the cylinder is limited.

About the authors

V. G Kamaltdinov

South Ural State University

Email: vkamaltdinov@yandex.ru
Dr.Eng.

V. A Markov

Bauman MSTU

Dr.Eng.

I. O Lysov

South Ural State University

A. E Popov

South Ural State University

Ph.D.

A. E Smolij

South Ural State University

References

  1. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.; Свердловск: Машгиз, 1962. 272 с.
  2. Wiebe I.I. Brennverlauf und Kreisprozeβ von Viebrennnungsmotoren. Berlin: Vebverlagtechnik, 1970. 286 p.
  3. Maroteaux F., Saad C., Aubertin F. Development and validation of double and single Wiebe function for multi-injection mode Diesel engine combustion modelling for hardware-in-the-loop applications // Energy Conversion and Management. 2015. Vol. 105. P. 630-641, doi: 10.1016/j.enconman.2015.08.024.
  4. Murayama T., Kojima N., Satomi Y. A simulation of diesel engine combustion noise // SAE Technical Paper. 1976. Vol. 760552. 16 pp.
  5. Song Hu, Hechun Wang, Chuanlei Yang, Yinyan Wang. Burnt fraction sensitivity analysis and 0-D modelling of common rail diesel engine using Wiebe function // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 115. P. 170-177. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.12.080.
  6. Yeliana Yeliana, Cooney C., Worm J., Michalek D.J., Naber J.D. Estimation of double-Wiebe function parameters using least square method for burn durations of ethanol-gasoline blends in spark ignition engine over variable compression ratios and EGR levels // Applied Thermal Engineering. 2011. Vol. 31. Is. 14-15. P. 2213-2220. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2011.01.040.
  7. Yongrui Sun, Hechun Wang, Chuanlei Yang, Yinyan Wang. Development and validation of a marine sequential turbocharging diesel engine combustion model based on double Wiebe function and partial least squares method // Energy Conversion and Management. 2017. Vol. 151. P. 481-495. doi: 10.1016/j.enconman.2017.08.085.
  8. Лазарев Е.А. Основные принципы, методы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных дизелей: монография. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. 288 с.
  9. Марченко А.П., Осетров А.А., Линьков О.Ю. Математическая модель процесса сгорания топлива в дизеле // Двигатели внутреннего сгорания. 2013. № 1. С. 3-10.
  10. Черноусов А.А. Модель процесса в рабочей камере ДВС и метод идентификации модели по индикаторной диаграмме // Вестник УГАТУ. 2017. № 1(75). C. 50-55.
  11. Камалтдинов В.Г. Уточненная методика расчета параметров рабочего тела на пусковых режимах дизеля // Двигателестроение. 2008. № 2(232). С. 31-34.
  12. Камалтдинов В.Г., Лысов И.О. Программа расчета рабочего цикла дизеля «Double-Wiebe function». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017610304, Российская Федерация. Опубликовано 10.01.2017.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2018 Kamaltdinov V.G., Markov V.A., Lysov I.O., Popov A.E., Smolij A.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».