Вероятно си струва да говорим повече за изпускателните системи на DVS като цяло, за да научите как да разделят "лети от Kitlet" в това не е лесно да се разбере областта. Не е лесно от гледна точка на физическите процеси, които се случват в ауспуха, след като двигателят вече е завършил друг работник, и изглежда, свърши работата му.
След това ще обсъдим модела двутактов двигател, но всички разсъждения са верни за четири удара и за двигатели "не-моделни" кубитури.
Позволете ми да ви напомня, че далеч от всеки изпускателен тракт на DVS, дори построен според резонансната диаграма, може да даде увеличаване на мощността или въртящия момент на двигателя, както и намаляване на нивото на шума. Като цяло, това са две взаимно изключващи се изисквания, а задачата на дизайнера на изпускателната система обикновено се свежда до търсенето на компромис между шума на DVS и нейната мощност в един или друг режим на работа.
Това се дължи на няколко фактора. Помислете за "идеалния" двигател, в който вътрешната загуба на енергия за триене на плъзгащи се възли е нула. Няма да вземем предвид загубите в подвижните лагери и загуба, неизбежни, когато вътрешните потоци газо-динамични процеси (изсмукване и прочистване). В резултат на това цялата енергия, освободена по време на изгарянето горивни смесище бъдат изразходвани за:
1) Полезната работа на модела драйвери (витло, колело и др. Не е възможно да се обмисли ефективността на тези възли, тя е отделна тема).
2) загуби, произтичащи от друга циклична фаза на процеса работата на DVS - Изпускане.
Това е загубата на изпускане, която си струва да се обмисли по-подробно. Подчертавам, че не става дума за такт за работа (ние се съгласихме, че двигателят "вътре в себе си е идеален), а за" изхвърлянето "загуби на изгарянето на горивната смес от двигателя в атмосферата. Те се определят главно, динамичното съпротивление на самия път за отработени газове е всичко, което се присъединява към двигателя на двигателя. От входа на изходните отвори на "заглушителя". Надявам се, че не е нужно да убеждавате всеки, че колкото по-малък е съпротивата на каналите, според която газовете от двигателя са "напуснали", толкова по-малко ще трябва да похарчите усилията му и по-бързия процес на " Разделянето на газ "ще мине.
Очевидно е фазата на изпускателната система на вътрешната горивна система, която е основната в процеса на образуване на шум (забравете за шума, възникнал по време на засмукване и изгарянето на горивото в цилиндъра, както и за механичния шум от операцията на механизма - перфектният мек механичен шум може просто да бъде). Логично е да се предположи, че при това приближение общата ефективност на DVS ще бъде определена от връзката между полезната работа и загубата на отработени газове. Съответно, намаляването на загубата на изпускане ще повиши ефективността на двигателя.
Къде е загубена енергия, когато се изразходва изпускането? Естествено, тя се превръща в акустични колебания в околната среда (атмосфера), т.е. В шум (разбира се, има и отопление на заобикалящото пространство, но ние все още по подразбиране за него). Мястото на появата на този шум е изрязване на прозорец на двигателя, където има скок-подобно разширяване на отработените газове, които инициират акустични вълни. Физиката на този процес е много проста: по време на отварянето на изпускателния прозорец в малък обем на цилиндъра има голяма част от компресирани газообразни остатъци от горивни продукти, които при влизане в околното пространство са бързо и рязко разширени, и възниква газо-динамичен удар, провокирайки последващите плаващи акустични колебания във въздуха (помнете памука, произтичащ от бутилката от шампанско). За да се намали този памук, е достатъчно да се увеличи времето за изтичане на сгъстените газове от цилиндъра (бутилка), ограничаване на напречното сечение на прозореца на отработените газове (гладко отваряне на щепсела). Но този метод за намаляване на шума не е приемлив за истински двигател, който, както знаем, властта директно зависи от оборотите, следователно - от скоростта на всички течащи процеси.
Можете да намалите шума на отработените газове по друг начин: Не ограничавайте напречното сечение на прозореца на отработените газове и времето за изтичане на отработените газове, но ограничете скоростта на тяхното разширяване в атмосферата. И този метод е намерен.
Обратно през 30-те години на миналия век, спортните мотоциклети и автомобили започнаха да оборудват своеобразни конични изпускателни тръби с малък ъгъл на отваряне. Тези шумозаглушители бяха наричани "мегафони". Те леко намаляват нивото на шума на двигателя, а в някои случаи е незначителен, за да се увеличи мощността на двигателя поради подобряване на почистването на цилиндъра от остатъците от отработените газове, дължащи се на инерцията на газовия стълб движещи се вътре в коничната изпускателната тръба.
Изчисленията и практическите експерименти показват, че оптималният ъгъл на мегафона е близо 12-15 градуса. По принцип, ако направите мегафон с такъв ъгъл на разкриване много дълго, той ефективно ще гаси шума на двигателя, почти без да намалява капацитета си, но на практика такива структури не се прилагат поради очевидни дизайнерски недостатъци и ограничения.
Друг начин за намаляване на шума на DVS е да се сведат до минимум пулсациите на отработените газове при изхода на изпускателната система. За тази цел изпускателният изпускател не се прави директно в атмосферата и в междинен приемник с достатъчен обем (в идеалния случай, най-малко 20 пъти по-висок от работния обем на цилиндъра), с последващо освобождаване на газове през относително малка дупка, площта на която може да бъде няколко пъти по-малка от прозореца на изпускателната зона. Такива системи изглаждат пулсиращия характер на движението на газовата смес в изхода на двигателя, превръщайки го в близо до униформата-прогресивно при изхода на ауспуха.
Позволете ми да ви напомня, че речта в момента става за опустошителните системи, които не увеличават газо-динамичната устойчивост на отработените газове. Ето защо аз няма да засяга всички видове трикове на вида метални решетки в опустошителната камера, перфорирани дялове и тръби, които, разбира се, ви позволяват да намалите шума на двигателя, но в ущърб на нейната сила.
Следващата стъпка в развитието на шумозаглушителите беше системите, състоящи се от различни комбинации от описаните по-горе методи. Ще кажа веднага, в по-голямата си част те далеч не са идеални, защото В една или друга степен се увеличава газо-динамичното съпротивление на тръбата за отработени газове, което уникално води до намаляване на мощността на двигателя, предаван на задвижването.
//
Страница: (1)
2 3 4 ... 6 »\\ t
Използването на резонансни тръби на моторните модели на всички класове ви позволява драстично да увеличите спортните резултати на състезанието. Въпреки това, геометричните параметри на тръбите се определят като правило, по метода на изпитване и грешка, тъй като досега няма ясно разбиране и ясна интерпретация на процесите, които се срещат в тези газо-динамични устройства. И в малкото източници на информация по този повод са дадени противоречиви заключения, които имат произволно тълкуване.
За подробно проучване на процесите в тръбите на персонализирано отработени газове е създадена специална инсталация. Състои се от щанд за движение на двигатели, адаптер, адаптер - тръба с фитинги за избор на статично и динамично налягане, два пиезоелектрични сензора, дву-лъч осцилоскоп C1-99, камера, резонансна изпускателна тръба от R-15 Двигател с "телескоп" и домашна тръба с черни повърхности и допълнителна топлоизолация.
Натискът в тръбите в изпускателната зона се определя, както следва: двигателят е показан на резонансни ревизии (26000 rpm), като на осцилоскоп са показани данни от пиезоелектричните сензори, прикрепени към окрусещите на пиезоелектричните сензори, честотата на почивката на който се синхронизира с честотата на въртене на двигателя и осцилограмата е записана на филма.
След като филмът се проявява в контрастен разработчик, изображението се прехвърля в сцеплението в мащаба на екрана на осцилоскопа. Резултатите за тръбата от двигателя R-15 са показани на фигура 1 и за домашна тръба с черно и допълнителна топлоизолация - на фигура 2.
Относно графиците:
P DYN - Динамично налягане, ст - статично налягане. OSO - отваряне на прозореца на отработените газове, NMT - долната мъртва точка, връзката е затварянето на прозореца на отработените газове.
Анализът на кривите ви позволява да идентифицирате разпределението на налягането при входа на резонансната тръба във функцията на фазата на въртене на коляновия вал. Увеличаването на динамичното налягане от момента, в който прозорецът на изпускане е открит с диаметъра на изходната дюза 5 mm се появява за R-15 приблизително 80 °. И минимумът е в рамките на 50 ° - 60 ° от дъното на мъртвата точка при максимално прочистване. Повишено налягане в отразената вълна (от минимум) по време на затварянето на прозореца на отработените газове е около 20% от максималната стойност на R. закъснение при действието на отразената изпускателна вълна - от 80 до 90 °. За статично налягане се характеризира с увеличаване на 22 ° C "плато" на графиката до 62 ° от отвора на прозореца на отработените газове, като минимум 3 ° от дъното на мъртвата точка. Очевидно е, че в случай на използване на подобна изпускателна тръба, прочистените колебания се появяват при 3 ° ... 20 ° след дъното на мъртвата точка и по никакъв начин 30 ° след като се смяташе откриването на прозореца на отработените газове.
Тези проучвания на домашната тръба се различават от данните R-15. Увеличеното динамично налягане до 65 ° от отвора на прозореца на отработените газове е придружено от минимум 66 ° след дъното на мъртвата точка. В същото време увеличаването на натиска на отразената вълна от минимума е около 23%. Зареждането в действието на отработените газове е по-малко, което вероятно се дължи на увеличаване на температурата в системата за топлоизолация и е около 54 °. Изчистването на изчисленията са маркирани на 10 ° след дъното на мъртвата точка.
Сравняване на графики, може да се отбележи, че статичното налягане в топлоизолираната тръба по време на затварянето на прозореца на отработените газове е по-малко от R-15. Въпреки това, динамичното налягане има максимум отразена вълна от 54 ° след затварянето на прозореца на отработените газове и в R-15, този максимален изместен с 90 "! Разликите са свързани с разликата в диаметрите на изпускателните тръби: върху R-15, както вече споменахме, диаметърът е 5 mm, а на топлоизолирания - 6.5 mm. Освен това, поради по-напредналата геометрия на тръбата R-15, коефициентът на възстановяване на статичното налягане е повече.
Коефициентът на ефективност на резонансната изпускателна тръба до голяма степен зависи от геометричните параметри на самата тръба, напречното сечение на изпускателната тръба на двигателя, температурния режим и фазите на разпределение на газ.
Използването на контролни преходи и подбор на температурния режим на резонансната изпускателна тръба ще позволи да се измести максималното налягане на отразената вълна на отработените газове до момента, в който е затворен прозорецът за отсърчаване и по този начин рязко увеличаване на ефективността му.
480. | 150 UAH. | $ 7.5 ", Mouseoff, Fgcolor," #FFFFCC ", BGCOLOR," # 393939 ");" Onmouseout \u003d "return nd ();"\u003e период на дисертация - 480 разтриване., Доставка 10 минути , около часовника, седем дни в седмицата и празници
Григориев Никита Игоревич. Газова динамика и топлообмен в изпускателния тръбопровод на бутален двигател: дисертацията ... Кандидат на технически науки: 01.04.14 / Григориев Никита Игоревич; [място на защита: Федерална държава Автономна образователна институция Висше професионално образование "Урал Федерален университет, посочен на първия президент на Русия Б. Н. Йелцин" http://lib.urfu.ru/mod/data/view.php?d\u003d51&rid\u003d238321] .- Ekaterinburg, 2015.- 154 с .
Въведение
Глава 1. Състояние на въпроса и определяне на целите на проучването 13
1.1 Видове изпускателни системи 13
1.2 Експериментални проучвания за ефективността на изпускателните системи. 17.
1.3 Проучвания за сетълмент на ефективността на дипломирането 27
1.4 Характеристики на топлообменните процеси в изпускателната система на буталния двигател с вътрешно горене 31
1.5 Заключения и задаване на задачи 37
Глава 2. Изследователска методология и описание на експерименталната инсталация 39
2.1 Избор на методология за изследване на газовата динамика и топлообменни характеристики на процеса на изход на буталния двигател 39
2.2 Конструктивно изпълнение на експерименталната инсталация за изследване на процеса на освобождаване в Piston DVS 46
2.3 Измерване на ъгъла на въртене и честотата на разпределителния вал 50
2.4 Определение за незабавен поток 51
2.5 Измерване на мигновени коефициенти на пренос на топлина 65
2.6 Измерване на потока свръхналягане в пътеката за дипломиране 69
2.7 Система за събиране на данни 69
2.8 Заключения от глава 2
Глава 3. Газова динамика I. консумативи Процес на освобождаване. 72
3.1 Динамика на газа и процес на освобождаване на консумативи в буталния двигател вътрешно горене Без наложено 72.
3.1.1 с тръбопровод с кръгов кръстосан раздел 72
3.1.2 за тръбопровод с квадратно напречно сечение 76
3.1.3 с триъгълен тръбопровод напречно сечение 80
3.2 Динамика на газа и разходите на процеса на освобождаване бутален двигател Вътрешно изгаряне с надзор 84
3.3 Заключение в глава 3 92
Глава 4. Незабавно пренос на топлина в изпускателния канал на буталния двигател на вътрешното изгаряне 94
4.1 Незабавен местен процес на пренос на топлина на вътрешно изгаряне на двигател с вътрешно горене без SuperCraws 94
4.1.1 с тръбопровод с кръгло напречно сечение 94
4.1.2 за тръбопровод с квадратно напречно сечение 96
4.1.3 с тръбопровод с триъгълно напречно сечение 98
4.2 Незабавен процес на пренос на топлина на изхода на буталния двигател на вътрешното изгаряне с намаляването на 101
4.3 Заключения от глава 4 107
Глава 5. Стабилизиране на потока в изпускателния канал на буталния двигател на вътрешното изгаряне 108
5.1 Промяна на пулсациите на потока в изпускателния канал на буталния двигател, използвайки постоянно и периодично изхвърляне 108
5.1.1 Потискане на пулсациите на потока в изхода, използвайки постоянно изхвърляне 108
5.1.2 Промяна на пулсациите на потока в изпускателния канал чрез периодично изхвърляне 112 5.2 Конструктивен и технологичен дизайн на изпускателния тракт с изхвърляне 117
Заключение 120.
Библиография
Очаквани проучвания за ефективността на системите за завършване
Изпускателната система на буталото е да премахне цилиндрите на двигателя на отработените газове и да ги подаде на турбината на турбокомпресора (в надзорните двигатели), за да конвертира оставащата енергия след работния процес механична работа на tk tree. Изпускателните канали се извършват от общ тръбопровод, хвърлен от сив или топлоустойчив чугун, или алуминий в случай на охлаждане, или от отделни чугунени дюзи. За да защитите сервизния персонал от изгаряния, изпускателната тръба може да се охлажда с вода или покритие с топлоизолационен материал. Топлоизолираните тръбопроводи са по-предпочитани за двигатели с газови турбини. Тъй като в този случай загубата на енергия на отработените газове се намалява. Тъй като при нагряване и охлаждане дължината на изпускателните тръбопроводи се променя, тогава са монтирани специални компенсатори преди турбината. На големи двигатели Компенсаторите също комбинират отделни участъци от тръбопроводи, които по технологични причини правят композит.
Информация за параметрите на газа преди турбината на турбозалата в динамиката по време на всеки работен цикъл на DVS се появи в 60-те години. Известни са и някои резултати от проучвания на зависимостта на моментната температура на отработените газове от натоварването за четири инсулт на малка площ на въртенето на коляновия вал, датирани със същия период от време. Въпреки това, нито в това, нито в други източници, има такива важни характеристики Като местна интензивност на топлопредаване и дебит на газ в канала на отработените газове. Дизелите с превъзходно могат да бъдат три вида организация за подаване на газ от цилиндровата глава до турбината: система за постоянно налягане на газа пред турбината, импулсна система и система за импулса с импулсен преобразувател.
В системата на постоянно налягане газовете от всички цилиндри влизат в голям изпускателен колектор на голям обем, който служи като приемник и до голяма степен изглажда пулсациите (Фигура 1). По време на освобождаването на газ от цилиндъра в изпускателната тръба се образува висока амплитудна вълна. Недостатъкът на такава система е силно намаление на производителността на газа, докато тече от цилиндъра през колектора към турбината.
С такава организация на освобождаването на газове от цилиндъра и снабдяването им към апарата на турбината намалява загубата на енергия, свързана с внезапното им разширяване по време на изтичането на цилиндъра в тръбопровода и двукратното преобразуване на Енергия: кинетичната енергия, произтичаща от цилиндъра от газове в потенциалната енергия на налягането им в тръбопровода, и последното отново в кинетичната енергия в апарата на дюзата в турбината, тъй като се случва в системата за дипломиране с постоянно налягане на входа на турбината. В резултат на това, по време на импулсната система, експлоатацията на газове в турбината се увеличава и тяхното налягане намалява по време на освобождаването, което намалява цената на властта да извършва газообмен в цилиндъра на двигателя на буталото.
Трябва да се отбележи, че с импулсен началник условията за превръщане на енергията в турбината са значително влошени поради нестационарността на потока, което води до намаляване на нейната ефективност. В допълнение, дефиницията на изчислените параметри на турбината е възпрепятствана поради променливи на налягане и температура на газа преди турбината и зад него, и отделянето на газ към апарата на дюзата. Освен това дизайнът както на самия двигател и турбината на турбокомпресора е сложно поради въвеждането на отделни колектори. В резултат на това редица фирми с масова продукция Двигатели с газова турбина Superior прилага система за повишаване на налягането преди турбина.
Надзорът на импулсния преобразувател е междинно и съчетава ползите от пулсациите на налягането в изпускателния колектор (намаляване на операцията по бедност и подобряване на продупуването на цилиндъра) с победител от намаляването на налягането преди турбината, което увеличава ефективността на последния.
Фигура 3 - Супериорна система с импулсен конвертор: 1 - дюза; 2 - дюзи; 3 - камера; 4 - дифузор; 5 - Тръбопровод
В този случай, отработените газове върху тръби 1 (фигура 3) са обобщени чрез дюзи 2, в един тръбопровод, който съчетава изпусканията от цилиндри, чиито фази не са насложени от един към друг. В определен момент във времето, импулсът на налягането в един от тръбопроводите достига максимум. В този случай максималната скорост на изтичане на газ от дюзата, свързана с този тръбопровод, става максимална, която води до ефекта на изхвърляне към резолюцията в друг тръбопровод и по този начин улеснява продукцията на цилиндрите, прикрепени към него. Процесът на изтичане на дюзите се повтаря с висока честота, следователно в камерата 3, която извършва ролята на миксер и амортисьор, се образува повече или по-малко равномерен поток, кинетичната енергия, която в дифузора 4 ( Намаляване на скоростта) се трансформира в потенциал поради увеличаване на налягането. От газопровода 5 газове влизат в турбината при почти постоянно налягане. По-сложна структурна диаграма на импулсния преобразувател, състояща се от специални дюзи в края на отработените тръби, комбинирани от общ дифузор, е показан на фигура 4.
Потокът в изпускателния тръбопровод се характеризира с изразена нестационарност, причинена от честотата на самия процес и нестандартността на газовите параметри при границите на отработения тръбопровода-цилиндър и турбината. Въртене на канала, разбивка на профила и периодична промяна геометрични характеристики При входната част на клапанната прорез, това е причината за разделянето на граничния слой и образуването на обширни застоявни зони, чиито размери са променени с течение на времето. При зоните за стагнация, възстановим поток с големи пулсиращи вихри, които взаимодействат с основния поток в тръбопровода и до голяма степен определят характеристиките на потока на каналите. Нестационарността на потока се проявява в канала на отработените газове и при стационарни гранични условия (с фиксиран клапан) в резултат на вълни от зони за претоварване. Размерите на нестационарни вихри и честотата на техните вълни могат значително да определят само чрез експериментални методи.
Сложността на експерименталното изследване на структурата на дизайнерите и изследователите и изследователите на Vortex Vortex да използват при избора на оптимална геометрия на изпускателния канал чрез сравняване на интегралните консумативи и енергийните характеристики на потока, обикновено получени при стационарни условия на физически модели, \\ t Това е с статично прочистване. Въпреки това, обосновката на надеждността на тези проучвания не е дадена.
Хартията представя експерименталните резултати за изучаване на структурата на потока в изпускателния канал на двигателя и се извършват сравнителен анализ структури и интегрални характеристики на потоците при стационарни и нежелани условия.
Резултатите от теста на голям брой изходни варианти показват недостатъчната ефективност на обичайния подход към профилирането въз основа на извършителите на стационарния поток в коленете на тръбите и късите тръби. Често има случаи на непоследователност на прогнозираните и реални зависимости от характеристиките на разходите от геометрията на канала.
Измерване на ъгъла на въртене и честотата на въртене на разпределителния вал
Трябва да се отбележи, че максималните разлики между стойностите на TPS, дефинирани в центъра на канала и близо до стената (вариацията на радиуса на канала) се наблюдават в контролни секции, близки до входа към канала под Проучване и достигане на 10.0% от IPI. Така, ако принудителните вълни на газовия поток за 1x до 150 mm биха били много по-малко с период от IPI \u003d 115 ms, токът трябва да се характеризира като курс с висока степен на непостоянни. Това предполага, че преходният режим на потока в каналите на енергийната инсталация все още не е завършен, а следващото възмущение вече е засегнало. А напротив, ако пулсациите на потока ще бъдат много повече с период от TR, токът трябва да се счита за изцестяща (с ниска степен на нежелана). В този случай, преди появата на смущенията, преходният хидродинамичен режим има време да завърши и курсът да бъде подравнен. И накрая, ако дебитът на потока е близо до стойността на TR, токът трябва да се характеризира като умерено непостоянен с нарастваща степен на нестационарна.
Като пример за възможното използване на характеристиките, предложени за оценка на характерните времена, се разглежда потокът от газ в изпускателните канали на инженерите на буталото. Първо, вижте Фигура 17, при която зависимостта на скоростта на потока на WX от ъгъла на въртене на коляновия вал f (Фигура 17, А) и във времето t (Фигура 17, б). Тези зависимости бяха получени върху физическия модел на измерението на същите цилиндър 8.2 / 7.1. Тя може да се види от фигурата, че представянето на зависимостта wx \u003d f (f) е малко информативно, тъй като не се отразява точно физическа същност Процеси, които се случват в дипломния канал. Въпреки това е точно в тази форма, че тези графики се вземат в областта на машинното поле. Според нас е по-правилно да се използват времеви зависимост wx \u003d / (t) за анализ.
Ние анализираме зависимостта wx \u003d / (t) за n \u003d 1500 min "1 (фигура 18). Както може да се види, на този колянов вал, продължителността на целия процес на освобождаване е 27.1 ms. Преходен хидродинамичен процес В изхода започва след отваряне на изпускателния вентил. В този случай е възможно да се избере най-динамичната област на повдигането (интервалът от време, през който се появява рязко увеличение на скоростта на потока), чието продължителност е 6.3 ms. След това растежът на дебита се заменя с неговия спад. Както е показано по-рано (Фигура 15), за тази конфигурация хидравлична система Времето за релаксация е 115-120 ms, т.е. значително по-голям от продължителността на повдигащата секция. По този начин следва да се приеме, че началото на освобождаването (лифтиращата секция) се случва с висока степен на нестационарни. 540 ф, градушка от PKV 7 A)
Газът е доставен от общата мрежа на тръбопровода, върху който е монтиран манометър 1, за да се контролира налягането върху мрежата и клапана 2, за да се контролира потока. Газът тече в резервоара 3 с обем 0.04 m3, той съдържаше решетка за подравняване 4, за да затвори пулсациите на налягането. От резервоара 3, газопроводът беше снабден с камерата за разпенване на цилиндъра 5, в която е монтирана Honeycomb 6. Honaycomb е тънка решетка и е предназначена да почиства остатъчното налягане. Камерата за разпенване на цилиндъра 5 е прикрепена към цилиндров блок 8, докато вътрешната кухина на камерата на цилиндъра е комбинирана с вътрешната кухина на главата на цилиндровия блок.
След отваряне на изпускателния клапан 7, газът от симулационната камера преминава през изпускателния канал 9 към измервателния канал 10.
Фигура 20 показва по-подробно конфигурацията на изпускателната тръба на експерименталната инсталация, показваща местоположенията на сензорите за налягане и термометричните сонди.
Благодарение на ограничения брой информация за динамиката на процеса на освобождаване, бе избран класическият директен изходен канал с кръгла напречно сечение: главата на цилиндровия блок 2 беше прикрепен към шпиловете на експериментална изпускателна тръба 4, дължината на тръбата е 400 mm и диаметър 30 \u200b\u200bmm. В тръбата се пробиват три отвора на разстояния L, LG и B, съответно 20,140 и 340 mm за монтиране на сензори за налягане 5 и термо-хасерни сензори 6 (Фигура 20).
Фигура 20 - Конфигурация на канала за отработени газове на експерименталната инсталация и местоположението на сензора: 1-цилиндрова камера; 2 - главата на цилиндровия блок; 3 - изпускателен клапан; 4 - експериментална тръба за дипломиране; 5 - сензори за налягане; 6 - термометрични сензори за измерване на дебита; L е дължината на изходната тръба; C_3- DIASE към местоположенията на термо-часърните сензори от прозореца на отработените газове
Системата за измерване на инсталацията е позволила да определи: текущия ъгъл на въртене и въртящата се скорост на коляновия вал, мигновения дебит, мигновения коефициент на пренос на топлина, излишното налягане на потока. Методи за определяне на тези параметри са описани по-долу. 2.3 Измерване на ъгъла на въртене и честота на въртене на разпределението
За да се определи скоростта на въртене и текущия ъгъл на въртене на разпределителния вал, както и момента на намиране на буталото в горните и долните мъртви точки се прилага тахометричен сензор, инсталационна схема, която е показана на фигура 21, Тъй като параметрите, изброени по-горе, трябва да бъдат недвусмислено определени в изследването на динамичните процеси в МНС. четири
Тахометричният сензор се състои от зъбен диск 7, който имаше само два зъба, разположени един срещу друг. Дискът 1 е монтиран с електрически двигател 4, така че един от дисковете на диска съответства на положението на буталото в горната мъртва точка, а другата, съответно, долната мъртва точка и е прикрепена към вала, използвайки Свързване 3. Валът на двигателя и валът на двигателя на буталото бяха свързани чрез предаване на колана.
При преминаване на един от зъбите близо до индуктивния сензор 4, фиксиран на статива 5, изходът на индуктивния сензор се образува пулс на напрежение. Използвайки тези импулси, можете да определите текущото положение на разпределителния вал и съответно да определите позицията на буталото. За да може сигналите, съответстващи на NMT и NMT, зъбите се извършват един от друг един от друг, конфигурацията е различна един от друга, поради която сигналите на изхода на индуктивния сензор са имали различни амплитуди. Полученият при изхода от индуктивния сензор е показано на фигура 22: пулсът на напрежението на по-малка амплитуда съответства на положението на буталото в NTC и импулса на по-висока амплитуда, съответно, позиция в NMT.
Газова динамика и консуматив процес на изхода на буталото на двигателя с вътрешно горене със суперпозиция
В класическата литература за теорията на работния процес и инженерството турбокомпресорът се счита главно като най-ефективният метод на принуждаване на двигателя, поради увеличаване на количеството въздух, влизащо в цилиндрите на двигателя.
Трябва да се отбележи, че в литературни източници влиянието на турбокомпресора върху газо-динамичните и термофизичните характеристики на газовия поток на отработения тръбопровод е изключително рядко. Главни в литературата турбината на турбината се разглежда с опростявания, като елемент на система за обмен на газ, която има хидравлична устойчивост на потока от газове при изхода на цилиндрите. Въпреки това е очевидно, че турбокомпресорът турбина играе важна роля при образуването на потока на отработените газове и оказва значително въздействие върху хидродинамичните и термофизични характеристики на потока. Този раздел обсъжда резултатите от проучването на ефекта на турбината на турбокомпресора върху хидродинамичните и термофизични характеристики на газовия поток в изпускателния тръбопровод на буталния двигател.
Изследванията бяха извършени върху експериментална настройка, която преди това беше описана във втората глава, основната промяна е инсталирането на турбокомпресор TKR-6 с радиална аксиална турбина (фигури 47 и 48).
Благодарение на влиянието на налягането на отработените газове в тръбопровода на отработените газове до работния поток на турбината, моделите на промени в този индикатор са широко проучени. Компресиран
Инсталацията на турбинната турбина в отработения тръбопровод има силен ефект върху налягането и скоростта на потока в изпускателния тръбопровод, който ясно се вижда от плитчината на налягането и скоростта на потока в изпускателната тръба с турбокомпресора от ъгъла на коляновия вал (Фигури 49 и 50). Сравняване на тези зависимости със сходни зависимости за тръбопровода на отработените газове без турбокомпресор при подобни условия, може да се види, че инсталирането на турбина на турбокомпресора в изпускателната тръба води до появата на голям брой вълни по време на целия изход на изхода на изхода чрез действието на елементите на острието (апарати и работно колело на дюзата) на турбината. Фигура 48 - Общ вид инсталация с турбокомпресор
Друга характеристика на тези зависимости е значително увеличение на амплитудата на колебанията на налягането и значително намаляване на амплитудата на флуктуациите на скоростта в сравнение с изпълнението на изпускателната система без турбокомпресор. Например, при честотата на въртене на коляновия вал от 1500 минути, максималното налягане на газа в тръбопровода с турбокомпресор е 2 пъти по-високо и скоростта е 4,5 пъти по-ниска, отколкото в тръбопровода без турбина. Повишено налягане и намаляване на налягането и намалявайки Скоростта в диплома за дипломиране е причинена от съпротивлението, създадено от турбината. Заслужава да се отбележи, че максималната стойност на налягането в тръбопровода на турбокомпресора се измества спрямо максималната стойност на налягането в тръбопровода без турбина до 50 градуса на въртенето на коляновия вал. така
Зависимостта на локалната (1x \u003d 140 mm) свръх налягане на компютъра и скоростта на потока на WX в отработения тръбопровод на кръговото напречно сечение на буталния двигател с турбокомпресор от ъгъла на въртене на коляновия вал P при свръхналягане на освобождаването на Pt \u003d 100 kPa за различни скорости на коляновия вал:
Установено е, че в изпускателния тръбопровод с турбокомпресор, максималните стойности на дебита са по-ниски, отколкото в тръбопровода без него. Заслужава да се отбележи, че в същото време моментът на постигане на максималната стойност на дебита към увеличаване на ъгъла на завоя на коляновия вал е характерно за всички режими на инсталиране. В случай на турбокомпресор, скоростта на скоростта е най-силно изразена при ниски скорости на въртене на коляновия вал, което също е характерно и в случая без турбина.
Подобни характеристики са характерни и за зависимост px \u003d / (p).
Трябва да се отбележи, че след затваряне на изпускателния клапан скоростта на газа в тръбопровода във всички режима не се свежда до нула. Инсталирането на турбината на турбокомпресора в изпускателния тръбопровод води до изглаждане на пулсациите на скоростта на потока на всички видове експлоатация (особено с първоначалното свръхналягане от 100 kPa), както по време на изходния такт, така и след края му.
Заслужава да се отбележи, че в тръбопровода с турбокомпресор, интензивността на затихването на колебанията на налягането на потока, след като изпускателният вентил е затворен по-висок, отколкото без турбокомпресор
Трябва да се приеме, че промените, описани над промените в газо-динамичните характеристики на потока, когато турбокомпресорът е инсталиран в тръбопровода на отработените газове, потокът от потока в изходния канал, който неизбежно трябва да доведе до промени в термофизичните характеристики на процеса на освобождаване.
Като цяло зависимостта от промяната на налягането в тръбопровода в DVS с горната част е в съответствие с получените по-рано.
Фигура 53 показва графиките на зависимостта на масовия поток g през тръбопровода на отработените газове от скоростта на въртене на коляновия вал P при различни стойности на прекомерното налягане на Р и конфигурациите на изпускателната система (с турбокомпресор и без него). Тези графики са получени чрез описаната в техниката техника.
От графиките, показани на фигура 53, може да се види, че за всички първоначални стойности на излишното налягане масов поток G Газ в изпускателния тръбопровод е приблизително същото, сякаш има TC и без него.
В някои начини на експлоатация на инсталацията, разликата в разходите за разходи леко надвишава систематична грешка, която е около 8-10% за определяне на масовия дебит. 0.0145 g. kg / s.
За тръбопровод с квадратно напречно сечение
Изпускателната система с функции на изхвърляне, както следва. Изгорелите газове в изпускателната система идват от цилиндъра на двигателя в канала в цилиндровата глава 7, от където преминават към изпускателния колектор 2. В изпускателния колектор се монтира изхвърлена тръба 4, в която се доставя въздух чрез Electropneumoclap 5. Такова изпълнение ви позволява да създадете разтоварваща област непосредствено зад главата на цилиндрата.
За да не създаде значителна хидравлична резистентност в изпускателната тръба, нейният диаметър не трябва да надвишава 1/10 диаметър на този колектор. Също така е необходимо, за да се създаде критичен режим в изпускателния колектор и се появява заключването на ежектора. Положението на осите на изхвърляне на остатъци спрямо оста на изпускателната колектор (ексцентричност) се избира в зависимост от специфичната конфигурация на изпускателната система и режима на работа на двигателя. В този случай критерият за ефективност е степента на пречистване на цилиндъра от отработените газове.
Експериментите за търсене показват, че изпускането (статично налягане), създадено в изпускателния колектор 2, използвайки изхвърлянето на тръбата 4, трябва да бъде най-малко 5 kPa. В противен случай ще се появи недостатъчно изравняване на пулсиращия поток. Това може да доведе до образуването на фуражни токове в канала, което ще доведе до намаляване на ефективността на изчистването на цилиндъра и съответно да намали мощността на двигателя. Електронният блок за управление на двигателя 6 трябва да организира работата на електроклонемоцлеп 5, в зависимост от скоростта на въртене на коляновия вал на двигателя. За да се подобри ефектът на изхвърляне в изходния край на тръбата за изхвърляне 4, може да бъде инсталирана подложка за дюза.
Оказа се, че максималните стойности на дебита в изходния канал с постоянно изхвърляне са значително по-високи, отколкото без него (до 35%). В допълнение, след затваряне на изпускателния вентил в изпускателния канал с постоянно изхвърляне, скоростта на изходния поток пада по-бавно в сравнение с традиционния канал, който показва продължаващото почистване на канала от отработените газове.
Фигура 63 показва зависимостта на локалния поток на звука VX през изходните канали с различно изпълнение от скоростта на въртене колянов вал P. Те показват, че в цялата гама от въртенето на коляновия вал, с постоянно изхвърляне, процентът на потока на обема чрез изпускателната система се увеличава, което трябва да доведе до по-добро почистване на цилиндри от отработените газове и увеличаване на двигателя.
Така проучването показа, че използването на постоянно изхвърляне в изпускателната система в изпускателната система подобрява пречистването на цилиндъра в сравнение с традиционните системи чрез стабилизиране на потока в изпускателната система.
Основната фундаментална разлика в този метод върху метода на гасене на потока пулсации в изпускателния канал на буталния двигател, използвайки ефекта на постоянното изхвърляне е, че въздухът през изходната тръба се подава към канала на отработените газове само по време на такта за освобождаване. Това може да е осъществимо чрез задаване на електронния управляващ блок или използването на специален контролен блок, чиято диаграма е показана на фигура 66.
Тази схема, разработена от автора (фигура 64), се прилага, ако е невъзможно да се гарантира контролът на процеса на изтласкване, като се използва устройството за управление на двигателя. Принципът на функциониране на такава схема се състои в следното, трябва да се монтират специални магнити на маховик на двигателя, трябва да се монтират специални магнити, чиято позиция ще съответства на моментите на отваряне и затваряне на изходните клапани на двигателя. Магнитите трябва да бъдат монтирани в различни стълбове спрямо биполярания сензор, което от своя страна трябва да бъде в непосредствена близост до магнитите. Преминавайки до сензорния магнит, настроен чрез съответно точката на отваряне на изпускателните клапани, причинява малък електрически импулс, който се засилва от единица за усилване на сигнала 5 и се подава към електроклонемоц, заключенията на които са свързани към Изходи 2 и 4 от управляващия блок, след което започва и захранва въздух. Това се случва, когато вторият магнит работи до сензора 7, след което електроклонемоцелап се затваря.
Превръщаме се към експериментални данни, получени в обхвата на въртенето на коляновия вал р от 600 до 3000 минути. 1 с различни щифтове за свръхналягане на освобождаването (от 0.5 до 200 kPa). В експерименти, сгъстен въздух с температура на сгъстяване с температура 22-24 с тръбата за изхвърляне, получена от фабричната магистрала. Дефлексията (статично налягане) за тръбата за изхвърляне в изпускателната система е 5 kPa.
Фигура 65 показва графиките на локалните зависими от налягането PX (Y \u003d 140 mm) и скоростта на потока на WX в изпускателния тръбопровод на кръглата напречна част на буталния двигател с периодично изхвърляне от ъгъла на въртене на коляновия вал R под Излишното налягане на № \u003d 100 kPa за различни честоти на въртене на коляновия вал.
От тези графики може да се види, че по време на цялото такт на освобождаване има колебание на абсолютно налягане в пътя на дипломирането, максималните стойности на трептенията на налягането достигат 15 kPa и минималът достига до разтоварването на 9 kPa. След това, както в класическия път на дипломиране на кръговото напречно сечение, тези показатели са съответно 13,5 kPa и 5 kPa. Заслужава да се отбележи, че максималната стойност на налягането се наблюдава при скоростта на коляновия вал от 1500 минути. "1, от другите начини на работа на процеса на колебание на налягането, не достига до такива стойности. Спомнете си. Това в първоначалната тръба на Кръгла напречно сечение се наблюдава монотонно увеличаване на амплитудата на колебанията на налягане в зависимост от увеличаването на честотата на въртене на коляновия вал.
От графиките на местния газов дебит на газовия поток от ъгъла на въртенето на коляновия вал, може да се види, че локалните скорости по време на такта за освобождаване в канала, използващи ефекта на периодичното изхвърляне, е по-висок, отколкото в класическия канал на кръгово напречно сечение на всички режими на двигателя. Това показва най-доброто почистване на дипломния канал.
Фигура 66, графики за сравняване на зависимите от обемния дебит на газа от въртящата се скорост на коляновия вал в кръглото напречно сечение на без изхвърляне и кръговото напречно сечение с периодично изхвърляне при различни свръхналягане при входящия канал се разглеждат .
Изпратете добрата си работа в базата знания е проста. Използвайте формата по-долу
Студентите, завършилите студенти, млади учени, които използват базата на знанието в обучението и работата ви, ще ви бъдат много благодарни.
Публикувано от http://www.allbest.ru/
Публикувано от http://www.allbest.ru/
Федерална агенция за образование
GOU VPO "Урал Държавен Технически университет - UPI, посочен на първия президент на Русия Б.н. Елцин "
За съдебни права
Теза
за степента на кандидати за технически науки
Газова динамика и локален пренос на топлина в всмукателната система на буталния двигател
Дърводелци Леонид Валеревич
Научен съветник:
лекар физико-математическа аудитория,
професор Zhilkin B.P.
Екатеринбург 2009.
система за всмукателна система за динамика на газа на двигателя
Тезата се състои от администрация, пет глави, заключения, списък на препратките, включително 112 имена. Той е изложен на 159 страници компютърно набиране в програмата MS Word и е оборудван с текста 87 чертежи и 1 таблица.
Ключови думи: газова динамика, бутален двигател, входяща система, напречно профилиране, консумативи, локален пренос на топлина, мигновен локален коефициент на пренос на топлина.
Целта на изследването е нестационарният въздушен поток в входната система на буталния двигател с вътрешно горене.
Целта на работата е да се установят моделите на промени в газо-динамичните и термичните характеристики на входящия процес в двигателя с вътрешно горене на бутала от геометрични и режимни фактори.
Показано е, че чрез поставяне на профилирани вложки е възможно да се сравни с традиционен канал на постоянния кръг, за да се придобият редица предимства: увеличаване на обемния поток на въздух, който влиза в цилиндъра; Увеличаването на стръмността на зависимостта v върху броя на въртенето на коляновия вал n в работния обхват на въртенето на въртенето в "триъгълна" вложка или линеаризация на характеристиката на разходите в целия диапазон от ротационни номера на вала, като и като потискане на високочестотните пулсации на въздушния поток в входящия канал.
Значителни разлики в моделите на промяна на коефициентите на топлопренасяне от скоростта W под стационарния и пулсиращ поток на въздуха в приема система на КБ. Приблизиването на експерименталните данни е получено уравнения за изчисляване на коефициента на локалния пренос на топлина в входящия тракт на FEA, както за стационарен поток, така и за динамичен пулсиращ поток.
Въведение
1. Състояние на проблема и определяне на целите на проучването
2. Описание на експерименталните методи за инсталиране и измерване
2.2 Измерване на въртенето на скоростта и ъгъла на въртенето на коляновия вал
2.3 Измерване на мигновената консумация на смукателния въздух
2.4 система за измерване на мигновени коефициенти на пренос на топлина
2.5 Система за събиране на данни
3. Динамика на газа и входния процес на консумативи във вътрешния двигател с вътрешно горене при различни конфигурации на всмукателна система
3.1 Газова динамика на входящия процес, без да се отчита ефектът на филтърния елемент
3.2 Влияние на филтърния елемент върху газовата динамика на всмукателния процес в различни конфигурации на всмукателната система
3.3 Консумативи и спектрален анализ на входящия процес с различни конфигурации на всмукателната система с различни филлни елементи
4. пренос на топлина в всмукателния канал на буталния двигател на вътрешното изгаряне
4.1 Калибриране на измервателната система за определяне на локалния коефициент на пренос на топлина
4.2 Локален коефициент на топлопреминаване в входящия канал на двигателя с вътрешно горене в стационарен режим
4.3 Незабавно локален коефициент на топлопреминаване в входящия канал на двигателя с вътрешно горене
4.4 Влияние на конфигурацията на входящата система на двигателя с вътрешно горене върху мигновения коефициент на пренос на топлина
5. Въпроси практическо приложение Резултати от работата
5.1 Конструктивен и технологичен дизайн
5.2 Спестяване на енергия и ресурси
Заключение
Библиография
Списък на основните наименования и съкращения
Всички символи са обяснени, когато се използват за първи път в текста. Следното е само списък на най-консумираните обозначения:
d -диамат на тръби, мм;
d e е еквивалентен (хидравличен) диаметър, mm;
F - площ, m 2;
i - текуща сила и;
G - масов поток на въздух, kg / s;
L - дължина, m;
l е характерен линеен размер, m;
п е въртяща се скорост на коляновия вал, min -1;
p - атмосферно налягане, ПА;
R - съпротивление, ома;
T - абсолютна температура, k;
t - температурата на мащаба по Целзий, ОС;
U - напрежение, в;
V - дебит на въздуха, m 3 / s;
w - скорост на потока на въздуха, m / s;
Свръх въздушен коефициент;
g - ъгъл, градушка;
Ъгълът на въртене на коляновия вал, градушка., P.k.v.;
Коефициент на топлопроводимост, w / (m k);
Коефициент кинематичен вискозитет, m 2 / s;
Плътност, kg / m 3;
Време, s;
Коефициент на съпротивление;
Основни разфасовки:
p.k.v. - въртене на коляновия вал;
DVS - двигател с вътрешно горене;
НМТ - Горна мъртва точка;
NMT - долна мъртва точка
ADC - аналогов до-цифров конвертор;
BPF - бърза трансформация на Фурие.
Числа:
Re \u003d номер на wd / - rangeld;
Nu \u003d d / - брой на nusselt.
Въведение
Основната задача в развитието и подобряването на двигателите с вътрешно горене на буталото е да се подобри пълненето на цилиндъра с нова такса (или с други думи, увеличаване на коефициента на пълнене на двигателя). Понастоящем развитието на DVS е достигнало такова ниво, че подобряването на всеки технически и икономически показател поне на десетия дял от процента с минимални материални и временни разходи е истинско постижение за изследователи или инженери. Ето защо, за постигане на целта, изследователите предлагат и използват различни методи сред най-често могат да бъдат отличени със следното: динамично (инерционно) редуциране, турбокомпресор или въздушни вентилатори, входен канал с променлива дължина, настройка на механизма и фази на газоразпределение, оптимизиране на конфигурацията на всмукателната система. Използването на тези методи позволява да се подобри пълненето на цилиндъра с ново зареждане, което от своя страна увеличава мощността на двигателя и техническите и икономическите показатели.
Въпреки това, използването на по-голямата част от разглежданите методи изискват значителни материални инвестиции и значителна модернизация на дизайна на входящата система и двигателя като цяло. Ето защо, един от най-често срещаните, но не и най-простите досега, методите за увеличаване на пълнещия фактор е да се оптимизира конфигурацията на входящия път на двигателя. В този случай проучването и подобряването на входящия канал на двигателя най-често се извършват по метода на математическо моделиране или статични чистчета на всмукателната система. Въпреки това, тези методи не могат да дадат правилни резултати на съвременното развитие на развитието на двигателя, тъй като, както е известно, реалният процес в газовите пътеки на двигателите е триизмерна газова мастиленоструйна изтичане през слота за клапан в частично запълнен пространство на обемния цилиндър на променливия обем. Анализът на литературата показва, че информацията за входящия процес в реалния динамичен режим е практически отсъстваща.
Така, надеждни и правилни газо-динамични и топлообменни данни за входящия процес могат да бъдат получени изключително в проучвания за динамични модели на DVS или реални двигатели. Само такива опитни данни могат да предоставят необходимата информация за подобряване на двигателя на настоящото ниво.
Целта на работата е да се установят моделите на промяна на газо-динамичните и топлинните характеристики на процеса на пълнене на цилиндъра с нов двигател с вътрешно горене на бутала от геометрични и режимни фактори.
Научната новост на основните разпоредби на работата е авторът за първи път:
Характеристиките на амплитудата на ефектите на пулсацията, възникнали в потока в всмукателния колектор (тръба) на буталния двигател;
Метод за увеличаване на въздушния поток (средно с 24%) влиза в цилиндъра, като се използват профилирани вложки в всмукателния колектор, което ще доведе до увеличаване на мощността на двигателя;
Създават се моделите на промените в дневния коефициент на пренасяне на топлина в входната тръба на буталото;
Показано е, че използването на профилирани вложки намалява нагряването на прясно зареждане при приемане със средно 30%, което ще подобри пълнежа на цилиндъра;
Обобщени под формата на емпирични уравнения, получените експериментални данни за местния пренос на топлина на пулсиращия поток на въздуха в всмукателния колектор.
Точността на резултатите се основава на надеждността на експерименталните данни, получени от комбинацията от независими изследвания и потвърдени от възпроизводимостта на експериментални резултати, тяхното добро споразумение на ниво експерименти с тези автори, както и използването на a Комплекс от съвременни изследвания, избор на измервателно оборудване, систематично тестване и насочване.
Практическо значение. Получените експериментални данни създават основата за разработване на инженерни методи за изчисляване и проектиране на мастилено-мастило системи, както и разширяване на теоретичните изображения за газовата динамика и местен въздушен трансфер по време на приема на бутален двигател. Индивидуалните резултати от работата бяха направени за прилагането на уралния дизелов двигател LLC в проектирането и модернизацията на 6DM-21L и 8DM-21L двигатели.
Методи за определяне на скоростта на потока на пулсиращия въздушен поток в входната тръба на двигателя и интензивността на мигновения пренос на топлина в него;
Експериментални данни за газовата динамика и мигновен локален коефициент на пренос на топлина в входящия канал на входния канал в процеса на всмукване;
Резултатите от обобщаването на данните за местния коефициент на трансфер на въздушен топлообмен в входящия канал на DVS под формата на емпирични уравнения;
Апробация на работата. Основните резултати от проучванията, посочени в тезата, съобщават и бяха представени на "докладващите конференции на млади учени", Екатеринбург, UGTU-UPI (2006 - 2008); Научни семинари отдел "Теоретично топлоинженерство" и "турбини и двигатели", Екатеринбург, UGTU-UPI (2006 - 2008); Научна и техническа конференция "Подобряване на ефективността на електроцентралите на колесни и проследяващи машини", Челябинск: Челябинск Висша военна автофорна комунистическа партия (Военния институт) (2008); Научна и техническа конференция "Развитие на инженеринг в Русия", Санкт Петербург (2009); относно Научния и технически съвет при урален дизелов двигател LLC, Yekaterinburg (2009); На Научния и технически съвет за AutoTractor технология OJSC NII, Челябинск (2009).
Работата по дисертация е извършена в отделите "Теоретична топлотехника и" турбини и двигатели ".
1. Преглед на текущото състояние на изследването на всмукателните системи на буталото
Към днешна дата има голям брой литература, в която се разглеждат конструктивното изпълнение на различни системи на бутални двигатели с вътрешно горене, по-специално отделни елементи на входните системи на системите за мастило. Въпреки това, практически няма обосновка на предложените дизайнерски решения чрез анализиране на газовата динамика и пренос на топлина на входящия процес. И само в отделни монографии предоставят експериментални или статистически данни за резултатите от работата, потвърждавайки осъществимостта на една или друга конструктивна работа. В това отношение може да се твърди, че доскоро не е обърнато достатъчно внимание на изследването и оптимизирането на входните системи на буталните двигатели.
През последните десетилетия във връзка с затягането на икономическите и екологичните изисквания за двигатели с вътрешно горене, изследователите и инженерите започват да обръщат все по-голямо внимание на подобряването на всмукателните системи както на бензинови, така и на дизелови двигатели, като вярваха, че тяхното изпълнение е до голяма степен зависима от Съвършенство на процесите, протичащи в газови пътеки.
1.1 Основни елементи на входящите входящи входящи входове
В приемната система на буталото, като цяло, се състои от въздушен филтър, всмукателен колектор (или входяща тръба), цилиндрови глави, които съдържат приемни и изходящи канали, както и механизма на клапана. Като пример, на фигура 1.1, е показана диаграма на всмукателната система на дизеловия двигател YMZ-238.
Фиг. 1.1. Схема на всмукателната система на дизеловия двигател YMZ-238: 1 - всмукателен колектор (тръба); 2 - Гумено уплътнение; 3.5 - свързващи дюзи; 4 - очаквано уплътнение; 6 - маркуч; 7 - въздушен филтър
Изборът на оптимални структурни параметри и аеродинамичните характеристики на всмукателната система предопределят ефективния работен поток и високото ниво на изходните индикатори на двигателите с вътрешно горене.
Накратко разгледайте всеки композитен елемент на всмукателната система и основните му функции.
Цилиндровата глава е един от най-сложните и важни елементи във вътрешния двигател с вътрешно горене. От правилния избор на формата и размера на основните елементи (на първо място, съвършенството на процесите на пълнене и смесване до голяма степен зависи от размера на всмукателните и изпускателните клапани).
Цилиндровите глави са предимно с два или четири клапана на цилиндъра. Предимствата на дизайна на двуплавия са простотата на производствената технология и проектната схема, в по-малка структурна маса и стойност, броя на движещите се части в задвижващия механизъм, разходите за поддръжка и ремонт.
Предимствата на четирифайонните структури се състоят в по-добро използване на площта, ограничена от цилиндровата верига, за преминаващите територии на вентила gorlovin, в по-ефективен газов обмен, в по-малко термично напрежение на главата поради по-равномерно Термично състояние, във възможността за централно поставяне на дюзата или свещите, което увеличава еднородността на данните за термичното състояние бутална група.
Има и други дизайни на цилиндрови глави, например с три входни клапана и едно или две дипломиране на цилиндър. Тези схеми обаче се прилагат относително редки, главно в силно свързани (състезателни) двигатели.
Влиянието на броя на клапаните върху газовата динамика и пренос на топлина в входния път обикновено не се изследва.
Най-важните елементи на цилиндровата глава от гледна точка на тяхното влияние върху динамиката на газа и процеса на топлообмен в двигателя са вида входящи канали.
Един от начините за оптимизиране на процеса на пълнене е входните канали в цилиндъра. Има голямо разнообразие от форми на профилиране, за да се осигури насоченото движение на прясно зареждане в цилиндъра на двигателя и подобряване на процеса на смесване, те са описани най-подробно.
В зависимост от вида на процеса на смесване, входящите канали се извършват чрез еднофункционален (отвратен), като се осигурява само пълнене с цилиндри с въздух или две функции (тангенциален, винт или друг тип), използван за вход и завъртане на въздуха в Цилиндрова и горивна камера.
Нека да се обърнем към въпроса за характеристиките на дизайна на всмукателните колектори на бензинови и дизелови двигатели. Анализ на литературата показва, че приемникът на всмукателния колектор (или мастило) се дава малко внимание и често се разглежда само като тръбопровод за захранване на въздух или гориво-въздушна смес в двигателя.
Въздушен филтър Това е неразделна част от входящата система на буталото. Трябва да се отбележи, че в литературата се обръща повече внимание на дизайна, материалите и устойчивостта на филтърните елементи и в същото време ефектът на филтриращия елемент върху газо-динамични и топломени индикатори, както и разходите На практика не се обмисля характеристиките на системата за вътрешно горене на бутала.
1.2 Динамика на газа на потока в входни канали и методи за изучаване на входящия процес в буталния двигател
За по-точно разбиране на физическата същност на резултатите, получени от други автори, те са очертани едновременно с теоретичните и експерименталните методи, използвани, тъй като методът и резултатът са в една органична комуникация.
Методите за изследване на входните системи на ХОС могат да бъдат разделени на две големи групи. Първата група включва теоретичен анализ на процесите в входящата система, включително тяхната цифрова симулация. Към втората група ще направим всички начини за експериментално проучване на входа.
Изборът на изследователски методи, оценки и регулиране на всмукателните системи се определя от поставените цели, както и съществуващите материали, експериментални и изчислени възможности.
Към днешна дата, няма аналитични методи, които позволяват да бъде доста точна, за да се оцени нивото на интензивност на газа в горивната камера, както и да решават лични проблеми, свързани с описание на движението в приемния път и изтичането на газ и изтичането на газ пропастта на клапаните в реалния неизпълним процес. Това се дължи на трудностите при описването на триизмерния поток от газове върху криволинейни канали с внезапни препятствия, сложна пространствена структура на пространствената потока, с изход за реактивен газ през слота за клапан и частично запълнено пространство на валутен цилиндър, взаимодействието потоци между себе си, със стените на цилиндъра и подвижното дъно на буталото. Аналитичното определяне на оптималното поле на скоростта в входната тръба, в слота за пръстена и разпределението на потоците в цилиндъра се усложнява от липсата на точни методи за оценка на аеродинамичните загуби, произтичащи от нова заряда в входната система и при газ и при газ в цилиндъра и потока около вътрешните му повърхности. Известно е, че в канала има нестабилни зони на прехода на потока от ламинар към турбулентен режим на потока, районът на разделяне на граничния слой. Структурата на потока се характеризира с променливи по време и мястото на Рейнолдс, нивото на нестационарността, интензивността и мащаба на турбуленцията.
Много многопосочна работа е посветена на числено моделиране на движението на въздушния заряд на входа. Те произвеждат моделиране на вихровия поток на входа на входа на входа на входящия клапан, изчисляването на триизмерния поток в входните канали на цилиндрова глава, моделиране на потока в входящия прозорец и двигателя Цилиндър, анализ на ефекта на директни потоци и въртеливи потоци върху процеса на смесване и изчислени проучвания на ефекта на заряда, усукващ в дизеловия цилиндър, величината на емисиите на азотни оксиди и индикаторни индикатори. Въпреки това, само в някои от произведенията, цифровата симулация се потвърждава чрез експериментални данни. И единствено върху теоретичните проучвания е трудно да се прецени точността и степента на приложимост на данните. Трябва също да се подчертае, че почти всички цифрови методи са насочени главно към изучаване на процесите в вече съществуващия дизайн на входа на входната система на интензивността на DVS за отстраняване на нейните недостатъци, а не за разработване на нови, ефективни дизайнерски решения.
Успоредно с това се прилагат класическите аналитични методи за изчисляване на работния поток в двигателя и отделни процеси на обмен на газ в нея. Въпреки това, при изчисленията на потока на газ в входните и изпускателните клапани и каналите, уравненията на едноизмерния стационарен поток се използват главно, като се вземат сегашното квази-стационарно. Следователно разглежданите методи за изчисление се оценяват изключително (приблизително) и следователно изискват експериментално усъвършенстване в лабораторията или на реален двигател по време на тестовете за пейки. Методи за изчисляване на газовия обмен и основните газо-динамични показатели на входящия процес в по-трудна формулировка се развиват в строителните работи. Въпреки това, те също така дават само обща информация за обсъжданите процеси, не образуват достатъчно пълно представителство на газо-динамични и топлообменни курсове, тъй като те се основават на статистически данни, получени в математическо моделиране и / или статични читали на входящия тракт на мастилото и методите на цифровата симулация.
Най-точни и надеждни данни за входящия процес в буталния двигател могат да бъдат получени в проучването на реални двигатели.
Към първите проучвания на заряда в цилиндъра на двигателя върху режима на тестване на вала, класическите експерименти на Ricardo и паричните средства могат да бъдат приписани. Riccardo инсталира работно колело в горивната камера и записа скоростта на въртене, когато валът на двигателя е проверен. Анемометърът фиксира средната стойност на скоростта на газа за един цикъл. Рикардо въведе концепцията за "вихрово съотношение", съответстващо на съотношението на честотата на работното колело, измерено въртенето на вихъра и коляновия вал. CASS монтира плочата в отворената горивна камера и записва ефекта върху въздушния поток. Има и други начини за използване на плочи, свързани с тенджера или индуктивни сензори. Въпреки това, инсталирането на плочи деформира въртящия се поток, който е недостатък на такива методи.
Модерното изследване на газовата динамика директно върху двигателите изисква специални инструменти Измервания, които са способни да работят при неблагоприятни условия (шум, вибрации, въртящи се елементи, висока температура и налягане при изгаряне на гориво и в изпускателни канали). В този случай, процесите в DVS са високоскоростни и периодични, така че измервателното оборудване и сензорите трябва да имат много висока скорост. Всичко това значително усложнява проучването на входящия процес.
Трябва да се отбележи, че понастоящем методите за естествени изследвания върху двигателите са широко използвани, както да изследват потока на въздуха в входящата система и двигателния цилиндър и за анализ на ефекта на вихровата формация върху входа за токсичността на отработените газове.
Въпреки това, природните изследвания, където в същото време голям брой различни фактори действат, не позволяват да се проникнат в детайлите на механизма на отделен феномен, не позволявайте да се използва високо прецизно, сложно оборудване. Всичко това е прерогатив на лабораторни изследвания, използвайки сложни методи.
Резултатите от изследването на газовата динамика на входящия процес, получени в проучването на двигателите, са доста подробни в монографията.
От тях най-големият интерес е осцилограмата на промените във въздушния дебит в входната секция на входящия канал на двигателя на тракторната инсталация на Владимир, която е представена на фигура 1.2.
Фиг. 1.2. Параметри на потока във входната част на канала: 1 - 30 S -1, 2 - 25 S -1, 3 - 20 S -1
Измерването на скоростта на потока на въздуха в това изследване се извършва с термометрометър, работещ в DC режим.
И тук е целесъобразно да се обърне внимание на самия метод на термоемометрия, който благодарение на редица предимства, получават такава широко разпространена газова динамика на различни процеси в научните изследвания. В момента съществуват различни схеми на термоанемометри в зависимост от задачите и областта на изследванията. Най-подробната теория на термоенемометрията се разглежда. Трябва също да се отбележи голямо разнообразие от проекти за термометрометър, което показва широкото използване на този метод във всички области на промишлеността, включително инженерството.
Помислете за въпроса за приложимостта на метода на термоенемометрията за изучаване на входящия процес в бутащия двигател. По този начин, малките размери на чувствителния елемент на термометромерния сензор не правят значителни промени в естеството на потока на въздуха; Високата чувствителност на анемометите ви позволява да регистрирате колебания с малки амплитуди и високи честоти; Простотата на хардуерната схема дава възможност лесно да се записва електрическият сигнал от изхода на термомемометъра, последван от обработката му на персонален компютър. В термомемометрията се използва в режимите на оразмеряване на един, два- или трикомпонентни сензори. Нишка или филми на огнеупорни метали с дебелина 0,5-20 цт и дължина 1-12 mm обикновено се използват като чувствителен елемент на термометричния сензор, който е фиксиран върху хром или хром-кожени крака. Последният преминава през порцеланова дву-, тристранна или четиримесечна тръба, която се поставя върху металния калъф за запечатване от пробив, металния корпус, олекуван в блоковата глава за изследване на вътрешно-цилиндровото пространство или в тръбопроводи за определяне на средните и пулсални компоненти на скоростта на газа.
И сега обратно към осцилограмата, показана на фигура 1.2. Графиката обръща внимание на факта, че той представя промяна в дебита на въздуха от ъгъла на въртене на коляновия вал (p.k.v.) само за входящия такт (200 градуса. P.K.V.), докато останалата информация за други часовници като него бяха "изрязани". Тази осцилограма се получава за въртене честотата на коляновия вал от 600 до 1800 min -1, докато в модерни двигатели Обхватът на работните скорости е много по-широк: 600-3000 min -1. Обръща се внимание на факта, че дебитът в тракара преди отваряне на клапана не е нула. На свой ред, след затваряне на всмукателния вентил, скоростта не се нулира, вероятно защото по пътя има високочестотен бутоничен поток, който в някои двигатели се използва за създаване на динамична (или инертерация).
Ето защо е важно да се разбере процесът като цяло, данните за промяната в дебита на въздуха в входящия участък за целия работен поток на двигателя (720 градуса, PKV) и в целия работен обхват на честотата на въртене на коляновия вал. Тези данни са необходими за подобряване на входящия процес, търсене на начини за увеличаване на магнитудата на нова такса, въведена в цилиндрите на двигателя и създаване на динамични системи за овладяване.
Нека накратко разгледаме характеристиките на динамичното овладяване в буталото, което се извършва различни начини. Не само фазите на разпределение на газ, но и дизайнът на прием на всмукване и дипломиране влияят на входящия процес. Движението на буталото, когато всмукателният такт води до отворен всмукващ клапан към образуването на вълната на гърба. При отворен входящ тръбопровод, тази вълна на налягане се появява с маса от фиксиран околен въздух, отразен от него и се придвижва обратно към входната тръба. В колегите на въздушната колона в входящия тръбопровод може да се използва за увеличаване на пълненето на цилиндри с прясно зареждане и по този начин се получава голямо количество въртящ момент.
С различна форма на динамична свръхчаса - инертен по-добър, всеки входен канал на цилиндъра има своя собствена отделна резонаторна тръба, съответната акустика на дължината, свързана към събиращата камера. В такива резонаторни тръби компресионната вълна, идваща от цилиндри, може да се разпространи независимо един от друг. При съгласуване на дължината и диаметъра на отделните резонаторни тръби с фази на газоразпределителната фаза на компресионната вълна, отразена в края на резонаторната тръба, се връща през отвореното смукателен клапан По този начин цилиндърът осигурява най-доброто му пълнене.
Резонансното намаляване се основава на факта, че във въздушния поток в входния тръбопровод при определена скорост на въртене на коляновия вал има резонансни трептения, причинени от буталото на буталото. Това, с правилното оформление на всмукателната система, води до по-нататъшно повишаване на налягането и допълнителен адхезивен ефект.
В същото време, споменатите динамични методи за усилване работят в тесен диапазон от режими, изискват много сложна и постоянна настройка, тъй като акустичните характеристики на двигателя се променят.
Също така, данните за газовата динамика за целия работен поток на двигателя могат да бъдат полезни за оптимизиране на процеса на пълнене и търсенията за увеличаване на въздушния поток през двигателя и съответно неговата сила. В същото време интензивността и мащаба на турбуленцията на въздушния поток, които се генерират в входния канал, както и броя на вихрите, образувани по време на входящия процес.
Бързият поток и широкомащабната турбулентност във въздушния поток осигуряват добро смесване на въздух и гориво и по този начин пълното изгаряне с ниска концентрация на вредни вещества в отработените газове.
Един от начините за създаване на вихрите в процеса на всмукване е използването на капак, който споделя пътя на всмукване в два канала, единият от които може да се припокрива, контролира движението на заряда на сместа. Има голям брой дизайнерски версии, за да се даде тангенциален компонент на движението на потока, за да се организират насочени вихри в входния тръбопровод и цилиндър на двигателя
. Целта на всички тези решения е да се създадат и управляват вертикални вихри в цилиндъра на двигателя.
Има и други начини за контрол на новата такса за пълнене. Дизайнът на спираловиден канал се използва в двигателя с различна стъпка от завои, плоски места на вътрешната стена и остри ръбове на изхода на канала. Друго устройство за регулиране на вихрекс образуването в цилиндъра на двигателя е спирална пружина, монтирана в входящия канал и твърдо фиксиран с единия край преди клапана.
По този начин е възможно да се отбележи тенденцията на изследователите да създадат големи вихрущи сили на различни посоки на разпространение на входа. В този случай въздухът трябва да съдържа главно мащабна турбулентност. Това води до подобряване на сместа и последващо изгаряне на гориво, както в бензин, така и в дизелови двигатели. И в резултат на това се намаляват специфичното потребление на гориво и емисии на вредни вещества с отработените газове.
В същото време, в литературата няма информация за опитите да се контролира образуването на вихър, като се използва напречно профилиране - промяна във формата на напречната част на канала и е известно, че силно влияе върху естеството на потока.
След гореизложеното може да се заключи, че на този етап в литературата съществува значителна липса на надеждна и пълна информация за газовата динамика на входящия процес, а именно: Промяна на скоростта на въздушния поток от ъгъла на коляновия вал за целият работен поток на двигателя в работния обхват на шарнирния вал на въртене на коляновия вал; Ефекта на филтъра върху газовата динамика на входящия процес; мащабът на турбуленцията се случва по време на приема; Влиянието на хидродинамичната нестационарност върху консумативите в входящия тракт на DVS и др.
Спешната задача е да се търсят методите за увеличаване на въздушния поток през цилиндрите на двигателя с минимално изтънченост на двигателя.
Както вече беше отбелязано по-горе, най-пълните и надеждни входни данни могат да бъдат получени от проучвания за реални двигатели. Тази посока на изследванията обаче е много сложна и скъпа, а за редица въпроси е почти невъзможно, следователно комбинираните методи за проучване на процесите в МНС са разработени чрез експериментатори. Помислете за широко разпространение от тях.
Разработването на набор от параметри и методи за изчисляване и експериментални изследвания се дължи на големия брой на всеобхватните аналитични описания на дизайна на входната система на двигателя на буталото, динамиката на процеса и движението на заряда в входни канали и цилиндър.
Приемливи резултати могат да бъдат получени при съвместно изследване на процеса на всмукване на персонален компютър, използвайки цифрови методи за моделиране и експериментално чрез статични чистчета. Според тази техника са направени много различни проучвания. В такава работа са показани или възможностите за числено моделиране на въртеливни потоци в входната система на системата за мастило, последвани от резултатите от резултатите, използващи продукцията в статичен режим на инсталацията на инспектора или изчисления математически модел Въз основа на експериментални данни, получени в статични режими или по време на експлоатацията на индивидуални модификации на двигателите. Подчертаваме, че основата на почти всички такива проучвания се вземат експериментални данни, получени от помощта на статично разпенване на входящата система на мастилената система.
Помислете за класически начин за изучаване на всмукателния процес, като използвате анемометър на веранда. При фиксирани клапан, той произвежда прочистване на тестовия канал с различна втори консумация на въздух. За прочистване се използват реални цилиндрови глави, отлечени от метал или техните модели (сгъваем дървен, гипс, от епоксидни смоли и др.), Сглобени с клапани, които ръководят линии и седла. Въпреки това, както е описано сравнителни тестове, този метод предоставя информация за ефекта на формата на пътя, но работното колело не реагира на действието на целия въздушен поток в напречното сечение, което може да доведе до значителна грешка при оценката на. \\ T Интензивност на заряда в цилиндъра, който се потвърждава математически и експериментално.
Друг условен метод за изучаване на процеса на пълнене е метод, използващ скрита решетка. Този метод се различава от предишния от факта, че абсорбираният въртящ се въздушен поток се изпраща до обтекането върху острието на скритата решетка. В този случай въртящият се поток е откраднат и се образува реактивен момент върху ножовете, който се записва от капацитивния сензор в величината на ъгъла на завъртане на торк. Скритият поток, преминал през решетката, тече през отворена част в края на ръкава в атмосферата. Този метод ви позволява изчерпателно да оцените входящия канал за енергийните показатели и по степента на аеродинамичните загуби.
Дори въпреки факта, че методите на изследване на статичните модели дават само най-общата представа за газо-динамичните и топлообменните характеристики на входа, те все още остават релевантни поради тяхната простота. Изследователите все повече използват тези методи само за предварителна оценка на перспективите за всмукателни системи или преобразуване, които вече съществуват. Въпреки това, за пълно разбиране на физиката на явленията по време на входящия процес на тези методи очевидно не е достатъчно.
Един от най-точните и ефективни начини за изучаване на входящия процес в двигателя са експерименти по специални, динамични инсталации. При предположението, че газо-динамичните и топлообменните характеристики и характеристики на заряда в входящата система са функции само на геометрични параметри и фактори на режима за изследването, е много полезно да се използва динамичен модел - експериментална инсталация, която най-често представлява едноизмерен модел на двигателя на различни високоскоростни режимиДействайки чрез тестване на коляновия вал от външен енергиен източник и оборудван със сензори различни видове . В този случай можете да оцените общата ефективност от определени решения или тяхната ефективност е елемент. В общ Такъв експеримент се намалява, за да се определят характеристиките на потока в различни елементи на всмукателната система (мигновени стойности на температурата, налягането и скоростта), вариращи в ъгъла на въртенето на коляновия вал.
Така, най-оптималният начин за изучаване на входящия процес, който дава пълни и надеждни данни, е създаването на едноцилиндричен динамичен модел на бутален двигател, задвижван до въртене от външен енергиен източник. В този случай този метод позволява да се изследват както газо-динамични, така и топлообменници на процеса на пълнене в двигателя с вътрешно горене на бутала. Използването на термоенемометрични методи ще позволи да се получат надеждни данни без значителен ефект върху процесите, настъпили в приемната система на експерименталния модел на двигателя.
1.3 Характеристики на процесите на топлообмен в входната система на буталния двигател
Изследването на топлообмен в буталото на двигателя с вътрешно горене започна в действителност от създаването на първите работещи машини - J. Lenoara, N. Otto и R. Diesel. И разбира се, на началния етап се обръща специално внимание на изследването на топлообмен в двигателния цилиндър. Първите класически произведения в тази посока могат да бъдат приписани.
Въпреки това, само работата, извършена от v.i. Гриневик, стана солидна основа, която се оказа възможно да се изгради теорията за топлообмен за бутални двигатели. Въпросният монограф е предназначен предимно на термичното изчисляване на вътрешно-цилиндрови процеси в OI. В същото време той може също така да намери информация за топломните показатели в процеса на входа, а именно, има статистически данни за величината на нагряване на прясна такса, както и емпирични формули за изчисляване на параметрите на началото и края на входа.
Освен това изследователите започнаха да решават повече лични задачи. По-специално, V. NusseLt получи и публикува формула за коефициент на топлопреминаване в бутален цилиндър на двигателя. N.r. Блестящият в неговата монография изясни формулата на NusseLt и съвсем ясно доказана, че във всеки случай (тип двигател, метод за смесване, скорост на скоростта, нивото на процъфтяване), местни коефициенти на пренос на топлина трябва да бъдат изяснени чрез резултатите от директните експерименти.
Друга посока в изследването на буталните двигатели е изследването на топлообмен в потока на отработените газове, по-специално получаване на данни за топлопредаване по време на бурен газов поток в изпускателната тръба. Голям брой литература са посветени на решаването на тези задачи. Тази посока е доста добре проучена както в статични условия на прочистване, така и при хидродинамична нестационарност. Това се дължи главно на факта, че чрез подобряване на изпускателната система е възможно значително да се увеличат техническите и икономическите показатели на двигателя с вътрешно горене на бутала. В хода на развитието на тази област бяха проведени много теоретични творби, включително аналитични решения и математическо моделиране, както и много експериментални изследвания. В резултат на такова изчерпателно проучване на процеса на освобождаване, бяха предложени голям брой показатели, характеризиращи процеса на освобождаване, за които може да се оцени качеството на дизайна на изпускателната система.
Изследването на топлообмена на входящия процес все още не се обръща достатъчно. Това може да се обясни с факта, че проучванията в областта на топлообменната оптимизация в цилиндъра и отработените трака са първоначално по-ефективни по отношение на подобряването на конкурентоспособността на бутащия двигател. Понастоящем обаче развитието на двигателната индустрия е достигнало такова ниво, че увеличаването на индикатора на двигателя най-малко няколко десети проценти се счита за сериозно постижение за изследователите и инженерите. Ето защо, като се вземат предвид факта, че насоките за подобряване на тези системи са предимно изтощени, в момента все повече и повече специалисти търсят нови възможности за подобряване на работните процеци на бутални двигатели. И една от тези посоки е изследването на топлообмен по време на входа в входа.
В литературата на топлообмен в процеса на всмукване, работата може да се разграничи върху изследването на влиянието на интензивността на вихровия поток на зареждане върху входа върху термичното състояние на частите на двигателя (цилиндрова глава, прием и изпускателен клапан, Повърхности на цилиндъра). Тези произведения са с голям теоретичен характер; Въз основа на решаването на нелинейни уравнения на Navier-Stokes и Fourier-Ostregradsky, както и математическо моделиране, използвайки тези уравнения. Като се има предвид голям брой предположения, резултатите могат да бъдат взети като основа за експериментални проучвания и / или да бъдат оценени в инженерни изчисления. Също така, тези произведения съдържат експериментални проучвания за определяне на локални не-стационарни топлинни потоци в дизелова горивна камера в широк диапазон интензивност на входящия въздух на интензитета.
Гореспоменатите термообменни работи в процеса на входа най-често не засягат влиянието на газовата динамика върху местната интензивност на преноса на топлина, който определя размера на нагряването на свежи заряд и температурни напрежения в всмукателния колектор (тръба). Но, както е добре известно, величината на нагряването на прясна заряда има значителен ефект върху масовата консумация на прясна такса през цилиндрите на двигателя и съответно неговата сила. Също така, намаляването на динамичната интензивност на преноса на топлина в входната пътека на буталния двигател може да намали нейното напрежение и по този начин ще увеличи ресурса на този елемент. Ето защо, проучването и решаването на тези задачи е спешна задача за развитието на изграждането на двигателя.
Трябва да се посочи, че понастоящем за инженерните изчисления използват статични продуциращи данни, което не е правилно, тъй като нестационарността (поток пулсация) силно влияе върху топлопредаването в каналите. Експерименталните и теоретичните проучвания показват значителна разлика в коефициента на пренос на топлина в нестационарни условия от стационарен случай. Тя може да достигне 3-4-кратна стойност. Основната причина за тази разлика е специфичното преструктуриране на турбулентната структура на потока, както е показано в.
Установено е, че в резултат на ефекта върху потока на динамична нестационарност (ускорение на потока), тя се осъществява в кинематичната структура, което води до намаляване на интензивността на топлообменните процеси. Също така, работата беше установена, че ускорението на потока води до увеличаване на 2-3-алармата в тенчествените подчертавания и впоследствие до намаляване на локалните коефициенти на пренос на топлина.
Така, за изчисляване на размера на нагряването на прясно зареждане и определяне на температурните напрежения в всмукателния колектор (тръба), в този канал са необходими данни за моментния местен пренос на топлина, тъй като резултатите от статични чистчета могат да доведат до сериозни грешки ( Повече от 50%) при определяне на коефициента на топлопреминаване в приемния тракт, който е неприемлив дори за инженерни изчисления.
1.4 Заключения и определяне на целите на проучването
Въз основа на горното могат да се направят следните заключения. Технологични характеристики Двигателят с вътрешно горене се определя до голяма степен от аеродинамичното качество на приемния път като цяло и индивидуални елементи: всмукателния колектор (всмукателна тръба), канала в цилиндрова глава, неговата врата и клапани, горивни камери в дъното на бутало.
Понастоящем обаче се фокусира върху оптимизирането на дизайна на канала в цилиндровата глава и сложните и скъпите системи за пълнене на цилиндъра с нова заряда, докато може да се предположи, че само чрез профилиране на всмукателния колектор може да бъде повлиян от газовия динамик, топлина консумативи за обмен и двигатели.
В момента съществуват голямо разнообразие от средства и методи за измерване за динамично изследване на входящия процес и основната методологична сложност се състои в тяхната правилен избор и използвайте.
Въз основа на горния анализ на литературните данни могат да бъдат формулирани следните задачи на дисертация.
1. да се установи ефекта на конфигурацията на всмукателния колектор и наличието на филтриращия елемент върху газовата динамика и консумативите на буталния двигател на вътрешното изгаряне, както и разкриват хидродинамичните фактори на топлообмена на пулсиращия поток с пулсиращия поток стените на канала на входа.
2. Разработване на метод за увеличаване на въздушния поток през входна система от бутален двигател.
3. Намерете основните модели на промени в мигновния локален пренос на топлина в входния път на буталния двигател в условията на хидродинамична нестационарност в класическия цилиндричен канал, и също така разберете ефекта на конфигурацията на всмукателната система (профилирани вложки и въздушни филтри) На този процес.
4. За да обобщим експерименталните данни за мигновен локален коефициент на пренос на топлина в всмукателния колектор за всмукване на бутала.
За да разрешите задачите за разработване на необходимите техники и създайте експериментална настройка под формата на модел на инструмент на двигателя на буталото, оборудван с контролна и измервателна система с автоматично събиране и обработка на данни.
2. Описание на експерименталните методи за инсталиране и измерване
2.1 Експериментална инсталация за изследване на входящия вход
Характерните характеристики на изследваните входящи процеси са тяхната динамика и честота поради широк диапазон от въртяща се скорост на двигателя и хармоничността на тези периодични издания, свързани с неравномерното движение на буталото и промените в конфигурацията на всмукателната пътека в зоната на клапанната зона. Последните два фактора са свързани помежду си с действието на механизма за разпределение на газа. Възпроизведете такива условия с достатъчна точност само с помощта на полетен модел.
Тъй като газо-динамичните характеристики са функции на геометрични параметри и режима фактори, динамичният модел трябва да съответства на двигателя на определено измерение и да работи в характерни високоскоростни режими на теста на коляновия вал, но вече от външен енергиен източник. Въз основа на тези данни е възможно да се разработят и оценяват общата ефективност от определени решения, насочени към подобряване на пътя на всмукване като цяло, както и отделно от различни фактори (конструктивен или режим).
За изследване на газовата динамика и пренос на топлина в буталния двигател на вътрешното изгаряне, експериментална инсталация е проектирана и произведена. Разработен е на базата на модела на двигателя 11113 VAZ - OKA. При създаването на инсталацията се използват прототипни детайли, а именно: свързващ прът, бутален пръст, бутало (с усъвършенстване), газоразпределителен механизъм (с усъвършенстване), шайба на коляновия вал. Фигура 2.1 показва надлъжен разрез на експерименталната инсталация и на фигура 2.2 е нейният напречен разрез.
Фиг. 2.1. Дамски съкращения на експерименталната инсталация:
1 - еластично съединение; 2 - гумени пръсти; 3 - Род цервикант; 4 - естествена шийка; 5 - буза; 6 - NUT M16; 7 - противотежест; 8 - NUT M18; 9 - Местни лагери; 10 - Подкрепя; 11 - лагери, свързващи пръчка; 12 - прът; 13 - бутален пръст; 14 - бутало; 15 - цилиндрова ръкав; 16 - цилиндър; 17 - База на цилиндъра; 18 - цилиндрови опори; 19 - флуоропласт пръстен; 20 - референтна плоча; 21 - шестоъгълник; 22 - Уплътнение; 23 - входен клапан; 24 - дипломиран клапан; 25 - разпределителен вал; 26 - Ремъчна шайба; 27 - шайба на коляновия вал; 28 - зъбен колан; 29 - валяк; 30 - обтегач; 31 - обтягащ болт; 32 - Maslenka; 35 - асинхронен двигател
Фиг. 2.2. Напречна част от експерименталната инсталация:
3 - Род цервикант; 4 - естествена шийка; 5 - буза; 7 - противотежест; 10 - Подкрепя; 11 - лагери, свързващи пръчка; 12 - прът; 13 - бутален пръст; 14 - бутало; 15 - цилиндрова ръкав; 16 - цилиндър; 17 - База на цилиндъра; 18 - цилиндрови опори; 19 - флуоропласт пръстен; 20 - референтна плоча; 21 - шестоъгълник; 22 - Уплътнение; 23 - входен клапан; 25 - разпределителен вал; 26 - Ремъчна шайба; 28 - зъбен колан; 29 - валяк; 30 - обтегач; 31 - обтягащ болт; 32 - Maslenka; 33 - вмъкване на профилиран; 34 - измервателен канал; 35 - асинхронен двигател
Както може да се види от тези изображения, инсталацията е естествен модел на двуцилиндър вътрешния двигател с вътрешно горене 7.1 / 8.2. Чрез еластичен съединител 1 на коляновия вал на оригиналния дизайн 2 на коляновия вал на оригиналния дизайн се предава въртящ момент от асинхронен двигател. Използваният съединител е способен значително да компенсира нечувствителността на съединението от шахтите на асинхронния двигател и коляновия вал на инсталацията, както и за намаляване на динамичните натоварвания, особено при стартиране и спиране на устройството. Коляновият вал от своя страна се състои от свързваща щанга на шийките 3 и две местни шийки 4, които са свързани помежду си с бузите 5. Развачът на пръчката се притиска с опъване в бузата и се фиксира с помощта на ядки 6. За да намалите вибрациите на бузите са закрепени с анти-тестови болтове 7. Аксиалното движение на коляновия вал възпрепятства гайката 8. Коляновият вал се върти в затворените подвижни лагери 9, фиксирани в опорите 10. Два затворени подвижни носещи се 11 са монтирани върху свързваща врата, върху която Свързващият прът 12 е монтиран. Използването на две лагери в този случай е свързано с размера на площадката на свързващия прът. Към свързващия прът с бутален пръст 13, буталото 14 е монтирано на чугунената втулка 15, притиснато в стоманения цилиндър 16. Цилиндърът е монтиран на основата 17, който се поставя върху цилиндъра поддържа 18. един широк Флуоропластичен пръстен 19 е монтиран на буталото, вместо три стандартна стомана. Използването на чугун и флуоропластичен пръстен осигурява рязък спад в триенето по двойки бутални ръкави и бутални пръстени - ръкав. Ето защо, експерименталната инсталация може да работи за кратко време (до 7 минути) без система за смазване и охлаждане на работните честоти на въртенето на коляновия вал.
Всички основни фиксирани елементи на експерименталната инсталация са фиксирани върху основната плоча 20, която с два шестоъгълника са прикрепени към лабораторната маса. За да намалите вибрациите между шестоъгълника и опорната плоча има гумено уплътнение 22.
Механизмът на експерименталната инсталация на времето е зает от автомобила VAZ 11113: блок главата се използва с някои модификации. Системата се състои от всмукателен клапан 23 и изпускателен вентил 24, които се контролират с помощта на разпределителен вал 25 с макара 26. Макарата на разпределителната вала е свързана с ролката на коляната 27 зъбен ремък 28. На коляновия вал на инсталационния вал има две шайби за опростяване на опъната на задвижването на разпределителния вал. Натоварването на колана се контролира от валяк 29, който е монтиран на рафта 30, а обтегачният болт 31. MaSliners 32 са монтирани за смазване на лагерите на разпределителния образ, маслото, от които гравитацията става към плъзгащите лагери на разпределителния вал.
Подобни документи
Характеристики на приема на валидния цикъл. Влиянието на различни фактори върху пълненето на двигатели. Налягане и температура в края на приема. Коефициентът на остатъчния газ и факторите, определящи неговата величина. Вход при ускоряване на движението на буталото.
лекция, добавена 30.05.2014
Размерите на дебитните секции в шийките, камери за входни клапани. Профилиране на ненапрегната камера водеща един входен клапан. Скорост на натиска в ъгъла на юмрука. Изчисляване на изворите на клапана и разпределителния вал.
работа на курса, добавена 03/28/2014
Обща информация за двигателя с вътрешно горене, нейното устройство и характеристики на работа, предимства и недостатъци. Работен процес на двигателя, методи за запалване на гориво. Търсене на упътвания за подобряване на дизайна на двигател с вътрешно горене.
резюме, добавен 06/21/2012
Изчисляване на процесите на пълнене, компресия, изгаряне и разширяване, определяне на индикатор, ефективни и геометрични параметри на двигателя с авиационен бутал. Динамично изчисляване на механизма за свързване на манивела и изчисление върху силата на коляновия вал.
курсов курс, добавен 01/17/2011
Проучване на характеристиките на пълнежа, компресиране, изгаряне и разширителен процес, които пряко влияят на работния поток на двигателя с вътрешно горене. Анализ на индикатор и ефективни показатели. Графики на индикатора за изграждане на работния процес.
курсова работа, добавена 30.10.2013
Методът за изчисляване на коефициента и степента на неравномерност на захранването на буталната помпа с определени параметри, изготвяне на съответната графика. Условия за всмукване на бутални помпа. Хидравлично изчисление на инсталацията, основните параметри и функции.
допълнителна проверка 03/07/2015
Разработване на проект на 4-цилиндров V-образен бутален компресор. Топлинното изчисляване на монтажа на компресора на хладилната машина и определянето на неговия газов тракт. Изграждане на индикатор и електрическа диаграма на устройството. Силата изчисляване на детайлите на буталото.
работа на курса, добавена 01/25/2013
Общи характеристики на веригата на аксиално-бутална помпа с наклонен блок цилиндри и диск. Анализ на основните етапи на изчисляване и проектиране на аксиална бутална помпа с наклонен блок. Разглеждане на дизайна на универсалния регулатор на скоростта.
курсова работа, добавена 01/10/2014
Проектиране на устройство за операции по смилане. Метода за получаване на детайла. Строителство, принцип и условия за работа на аксиална бутална помпа. Изчисляване на грешката на измервателния уред. Технологична схема за сглобяване на електрическия механизъм.
теза, добавена 05/26/2014
Разглеждане на термодинамични цикли на двигателите с вътрешно горене с топлоснабдяване при постоянен обем и налягане. Изчисляване на топлинна двигател D-240. Изчисляване на входящите процеси, компресия, горене, разширяване. Ефективно изпълнение на работата на DVS.
