Газо-динамичният надзор включва методи за увеличаване на плътността на зареждането на входа чрез употреба:
· Кинетичната енергия на въздуха, която се движи по приемащото устройство, в което се превръща в потенциалното налягане на налягането при спиране на потока - високоскоростен надзор;
· Процеси на вълни в всмукателни тръбопроводи -.
В термодинамичния цикъл на двигателя, без да се увеличава началото на процеса на компресия при налягане пс. 0, (еднаква атмосферна). В термодинамичния цикъл на буталния двигател с газо-динамичен надзор, началото на процеса на компресия се осъществява при налягане p K. поради увеличаването на налягането на работната течност извън цилиндъра от пс. 0 be. p K.. Това се дължи на трансформацията на кинетичната енергия и енергията на вълновите процеси извън цилиндъра в потенциалната енергия на налягането.
Един от енергийните източници за увеличаване на налягането в началото на компресията може да бъде енергията на въздушния поток на инцидента, който се осъществява, когато самолетът, автомобилът и т.н. Съответно добавянето в тези случаи се нарича висока скорост.
Високоскоростен надзор Въз основа на аеродинамични модели на трансформация на високоскоростен въздушен поток в статично налягане. Структурно се осъществява като дюза за всмукване на дифузор, насочена към теглене на въздушния поток, когато автомобилът се движи. Теоретично увеличаване на налягането δ p K.=p K. - пс. 0 зависи от скоростта ° С. H и плътност ρ 0 инцидент (движещ се) въздушен поток
Високоскоростният надзор намира използването предимно на самолети с бутални двигатели и спортни автомобили, където скоростта на скоростта е повече от 200 км / ч (56 m / s).
Следните сортове газ-динамично наблюдение на двигателите се основават на използването на инерционни и вълни в входа на двигателя.
Инерционно или динамично намаляване се осъществява при сравнително висока скорост на движеща се прясна такса в тръбопровода ° С. TR. В този случай уравнението (2.1) отнема
където ξ t е коефициент, който отчита устойчивостта на движението на газ по дължина и местно.
Истинска скорост ° С. Газовият поток на газ в всмукателните тръбопроводи, за да се избегнат повишени аеродинамични загуби и влошаване на пълнежа на цилиндрите с прясно зареждане, не трябва да надвишава 30 ... 50 m / s.
Честотата на процесите в цилиндрите бутални двигатели Това е причина за осцилаторни динамични явления в газови пътеки. Тези явления могат да се използват за значително подобряване на основните показатели за двигатели (литър сила и икономика.
Инерционните процеси винаги са придружени от вълнични процеси (колебания при налягане), произтичащи от периодичното отваряне и затваряне на входните клапани на системата за обмен на газ, както и движението за връщане на буталата.
В началния етап на входа в входната дюза преди клапана се създава вакуум, а съответната вълна от изливане, достигане на противоположния край на отделния входящ тръбопровод, отразява компресионната вълна. Чрез избиране на дължината и преминаването на отделния тръбопровод, можете да получите пристигането на тази вълна към цилиндъра в най-благоприятния момент преди затваряне на клапана, който значително ще увеличи фактора на пълнене и следователно въртящ момент M E. Двигател.
На фиг. 2.1. Показва се диаграма на настроена всмукателна система. Чрез всмукателния тръбопровод, заобикаляйки дросела, въздухът влиза в приемащия приемник и входните тръбопроводи на конфигурираната дължина към всеки от четирите цилиндри.
На практика това явление се използва в чуждестранни двигатели (фиг. 2.2), както и вътрешни двигатели за пътнически автомобили С персонализирани индивидуални всмукателни тръбопроводи (например, ZMZ двигатели), както и на 2H8.5 / 11 дизелов двигател, имащ един конфигуриран тръбопровод в два цилиндъра.
Най-голямата ефективност на газо-динамичния надзор се извършва с дълги отделни тръбопроводи. Надходящото налягане зависи от координацията на честотата на въртене на двигателя н., дължини на тръбопровода Л. TR и ъгли
затворете МИГ смукателен клапан (орган) φ А.. Тези параметри са свързани с тях
къде е локалната скорост на звука; к. \u003d 1.4 - адиабатния индикатор; R. \u003d 0.287 kJ / (kg ∙ градушка.); T. - средна температура на газа за периода на натиск.
Вълните и инерционните процеси могат да осигурят забележимо увеличение в цилиндъра при големи клапанни открития или под формата на увеличаване на зареждането в такт за компресия. Изпълнението на ефективния газо-динамичен надзор е възможен само за тесен обхват на честотата на въртене на двигателя. Комбинацията от фазите на разпределението на газа и дължината на всмукателния тръбопровод трябва да осигури най-голям коефициент на пълнене. Такъв избор на параметри се нарича настройка на входящата система.Тя ви позволява да увеличите мощността на двигателя с 25 ... 30%. Да се \u200b\u200bзапази ефективността на газо-динамичния надзор в по-широк спектър от въртяща се честота колянов вал Могат да се използват различни методи, по-специално:
· Прилагане на тръбопровод с променлива дължина л. TR (например телескопичен);
· Превключване от кратък тръбопровод за дълго;
· Автоматично регулиране на фазите на разпределение на газ и др.
Използването на газо-динамично наблюдение на тласък на двигателя обаче е свързано с определени проблеми. Първо, не винаги е възможно да се спазват рационално с достатъчно удължените всмукателни тръбопроводи. Особено трудно е да се направи за двигатели с ниска скорост, защото с намаление на скоростта на въртене, дължината на регулираните тръбопроводи се увеличава. Второ, геометрията на фиксираните тръбопроводи дава динамична настройка само в някои, доста определен диапазон от режим на скорост.
За да се гарантира ефектът в широк диапазон, се използва гладка или стъпка настройка на дължината на конфигурирания път, когато се премества от един режим на скорост в друг. Управление на стъпки Използването на специални клапани или задействащи задейства се считат за по-надеждни и успешно приложени в автомобилни двигатели Много чужди фирми. Най-често използвайте контрол с превключване в два персонализирани тръбопроводима дължина (фиг. 2.3).
В положението на затворената клапа, съответният режим до 4000 min -1, подаване на въздух от приемниците на системата се извършва по дълъг път (виж фиг. 2.3). В резултат (в сравнение с базовата версия на двигателя без газ-динамичен надзор), кривата на потока на въртящия момент се подобрява на външна характеристика на скоростта (при някои честоти от 2500 до 3500 min -1, въртящият момент се увеличава средно с 10 ... 12%). С увеличаване на скоростта на въртене N\u003e 4000 min -1 захранване превключва в кратък път и това ви позволява да увеличите захранването N e. в номинален режим с 10%.
Има и по-сложни системи за цялост. Например, проектира с тръбопроводи, покриващи цилиндричен приемник с ротационен барабан, имащ прозорци за съобщения с тръбопроводи (фиг. 2.4). Когато цилиндричен приемник се завърти, дължината на тръбопровода се увеличава и обратно, когато се върти по посока на часовниковата стрелка, тя намалява. Въпреки това, прилагането на тези методи значително усложнява дизайна на двигателя и намалява нейната надеждност.
В многоцилиндрови двигатели с конвенционални тръбопроводи, ефективността на газо-динамичния надзор се намалява, което се дължи на взаимното влияние на всмукателните процеси в различни цилиндри. В автомобилните двигатели, всмукателните системи "се настройват" обикновено в максималния режим на въртящия момент, за да увеличат своя запас.
Ефектът от газо-динамичен Superior може да бъде получен и чрез съответната "настройка" на изпускателната система. Този метод открива използването на двигатели с два удара.
За определяне на дължината Л. TR и вътрешен диаметър д. (или секцията за преминаване) на регулируемия тръбопровод е необходимо да се извършват изчисления, като се използват цифрови методи за динамика на газа, описващ нестационарния поток, заедно с изчисляването на работния процес в цилиндъра. Критерият е увеличаването на властта, \\ t
или намаляване на специфичния разход на гориво. Тези изчисления са много сложни. По-опростени методи за определяне Л. три д. Въз основа на резултатите от експерименталните изследвания.
В резултат на обработката на голям брой експериментални данни за избор на вътрешен диаметър д. Регулируемият тръбопровод се предлага, както следва:
където (μ. Е. Y) max е най-ефективната област на слота за входящия клапан. Дължина Л. Тръбопроводът може да бъде определен по формулата:
Обърнете внимание, че използването на разклонени настроени системи като общ приемник - отделни тръби се оказа много ефективен в комбинация с турбокомпресор.
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 вълна изпускателни газове - 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.
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.
Създават се значителни различия в моделите на промяна на коефициентите на коефициентите на топлопренасяне от скоростта W в стационарния и пулсиращ поток на въздуха в входната система на DVS. 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 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 (Военният 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. Общ преглед съвременна държава Проучвания на входни системи за всмукване на бутала
Към днешна дата има голям брой литература, в които конструктивното изпълнение на различни системи на двигатели с вътрешно горене на бутала, по-специално индивидуални елементи на приемане системи на DVS.. 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 входна 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 термичните държавни части на буталната 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.
Повечето важни елементи Цилиндровите глави от гледна точка на тяхното влияние върху динамиката на газа и входа на топлина в двигателя са вида входни 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.
Въздушният филтър е неразделна част от входящата система на буталния двигател. 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.
Модерно проучване на газо-динамиката директно върху двигателите изисква специални измервателни уреди, които са способни да работят при неблагоприятни условия (шум, вибрации, въртящи се елементи, високи температури 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 инженерство.
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.
Накратко обмислете особеностите на динамичното овладяване в бутален двигател, който се извършва по 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 координиране на дължината и диаметъра на отделните резонаторни тръби с фази на газоразпределителната фаза, компресионната вълна, отразена в края на резонаторната тръба, връща чрез отворения входен клапан на цилиндъра, като по този начин 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.
Растящият поток и широкомащабната турбуленция във въздушния поток осигуряват добро смесване на въздух и гориво и по този начин пълното изгаряне с ниска концентрация 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.
Въпреки това, в литературата няма информация за опитите да се контролира образуването на вихър с помощта на напречно профилиране - промяна във формата напречно сечение Канал 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 такива работи, или възможността за числено симулация на въртящи се потоци в входната система на мастилената система, последвано от тестване на резултатите, като се използва продукция в статичен режим на инспектор, или е разработен изчислен математически модел на базата на получените експериментални данни 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 Проучванията на входящия процес в DVS 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 с различни видове сензори. В този случай можете да оцените общата ефективност от определени решения или тяхната ефективност е елемент. Като цяло, такъв експеримент се намалява, за да се определят характеристиките на потока в различни елементи на всмукателната система (мигновени стойности на температура, налягане и скорост), вариращи ъгъл на въртене 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 специално внимание Беше платено на изследването на топлообмен в цилиндъра на двигателя. 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 от голяма 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.
Понастоящем има голямо разнообразие от средства и методи за измерване за динамично изследване на входящия процес в двигателя, а основната методологична сложност се състои в техния правилен избор и употреба.
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) Към 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 - ролка разпределение ватаШпакловка 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
Общ Върху двигателя с вътрешно горене, неговото устройство и характеристики на работата, предимствата и недостатъците. 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
основни характеристики Схемите на аксиална 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. Ефективни показатели работата на DVS.
Тази статия обсъжда оценката на ефекта на резонатора върху пълненето на двигателя. В примера на примера се предлага резонатор - по обем, равен на цилиндъра на двигателя. Геометрията на всмукателния тракт заедно с резонатора е внасяна в програмата за разпръскване. Беше извършена математическа модификация, като се вземат предвид всички свойства на движещия се газ. За да се оцени скоростта на потока през входящата система, оценките на скоростта на потока в системата и относителното налягане на въздуха в клапанния процеп, се извършва компютърна симулация, която показва ефективността на използването на допълнителен капацитет. Оценява се оценка на скоростта на потока през клапанната пропаст, скоростта на потока, потока, налягането и плътността на потока за стандартната, модернизирана и всмукателна система с рексид. В същото време масата на входящия въздух се увеличава, скоростта на потока на потока се намалява и плътността на въздуха влиза в цилиндъра увеличава, което е благоприятно отразено върху изходната телевизионна телевизия.
входящ тракт
резонатор
пълнене на цилиндър
математическо моделиране
надстроен канал.
1. Jemobov L. A., Dydykin A. M. Математическо моделиране Процеси на газовете на DVS: Монография. Н.н.: NGSHA, 2007.
2. Dydyskin A. M., Zholobov L. A. Газодинамични проучвания на методите на DVS на числено моделиране // Трактори и селскостопански машини. 2008. № 4. стр. 29-31.
3. Pritr D. M., Turkish V. A. Аеромеханиката. M.: Oborongiz, 1960.
4. Khaylov M. A. Изчислено колебание под налягане в смукателната тръба на двигателя с вътрешно горене // TR. Cyam. 1984. № 152. стр.64.
5. Sonkin V. I. Изследване на въздушния поток през клапанната пропаст // TR. НАС. 1974. Брой 149. Стр.21-38.
6. Самски А. А., Попов Ю. P. Методи за разлика за решаване на проблемите на газовата динамика. М.: Наука, 1980. Стр.352.
7. RUDOY B. P. Приложна нестационарна газова динамика: урок. UFA: Институт за авиация на САЩ, 1988. Стр.184.
8. Маливанов М.В., Хмелев Р. Н. При разработването на математически и софтуер за изчисляване на газо-динамични процеси в DVS: материали на Международната научна и практическа конференция IX. Владимир, 2003. стр. 213-216.
Мащабът на въртящия момент на двигателя е пропорционален на масата на въздуха, приписвана на честотата на въртене. Увеличаването на пълненето на цилиндъра на бензиновия двигател, чрез модернизиране на пътя на всмукване, ще доведе до увеличаване на налягането на края на приема, подобряване на образуването на смесване, увеличаване на техническите и икономическите показатели на експлоатацията на двигателя и намаляване в токсичността на отработените газове.
Основните изисквания за входната пътека са за осигуряване на минимална резистентност към входа и равномерното разпределение на горимата смес през цилиндрите на двигателя.
Осигуряването на минималната резистентност към входа може да бъде постигната чрез елиминиране на грапавостта на вътрешните стени на тръбопроводите, както и остри промени в посоката на потока и елиминират внезапните теглилки и разширения на трака.
Значителен ефект върху пълнежа на цилиндъра осигурява различни видове тласък. Най-простият вид превъзходен е да се използва динамиката на входящия въздух. Голям обем на приемника частично създава резонансни ефекти в определен диапазон на въртене, което води до подобряване на пълнене. Въпреки това, те имат, като резултат динамични недостатъци, например отклонения в състава на сместа с бърза промяна в товара. Почти идеалният поток на въртящия момент гарантира, че входящата тръба превключва, в която, например, в зависимост от товара на двигателя, скоростта на въртене и положението на дросела са възможни вариации:
Дължината на пулсационната тръба;
Превключвате между пулсационни тръби с различна дължина или диаметър;
- селективно изключване на отделна тръба от един цилиндър в присъствието на голямо количество от тях;
- превключване на обема на приемника.
В резонансната горната част на цилиндрова група с един и същ интервал на флагела прикрепете късите тръби към резонансен приемник, които са свързани чрез резонансни тръби с атмосферата или със събирателния приемник, действащ като резонатор на Gölmgolts. Това е сферичен съд с отворена врата. Въздухът на шията е осцилиращата маса, а обемът на въздуха в съда играе ролята на еластичен елемент. Разбира се, такова разделяне е вярно само приблизително, тъй като някои от въздуха в кухината имат инерционна резистентност. Въпреки това, с достатъчно голяма стойност на зоната на отваряне към площта на напречното сечение на кухината, точността на такова приближение е доста задоволителна. Основната част от кинетичната осцилационна енергия е концентрирана в шията на резонатора, където осцилаторната скорост на въздушните частици има най-голяма стойност.
Резонаторът на входа е поставен между дросел клапан и цилиндър. Тя започва да действа, когато дроселът е достатъчно покрит, така че нейната хидравлична резистентност да стане съпоставима с съпротивлението на резонаторния канал. Когато буталото се движи надолу, горимата смес влиза в цилиндъра на двигателя не само от под дросела, но и от резервоара. С намаляване на вакуума, резонаторът започва да изсмуква горивата смес. Това ще следва същата част и доста голяма, обратна изхвърляне.
Статията анализира движението на потока в всмукателния канал на 4-инсултен бензинов двигател на честотата на въртене на коляновия вал върху примера на двигателя VAZ-2108 при скоростта на въртене на коляновия вал n \u003d 5600 min-1.
Тази изследователска задача беше решена по математически начин, използвайки софтуерния пакет за моделиране на газово-хидравлични процеси. Симулацията се извършва с помощта на софтуерния пакет за поток. За тази цел се получава геометрията и се внасят (под геометрията се разбира във вътрешните обеми на всмукателните и изпускателните тръби, отегчаването на цилиндъра), като се използват различни стандартни файлови формати. Това позволява на SAPR Solidworks да създаде зона за сетълмент.
Под зоната за изчисление се разбира като обем, в който се определят уравненията на математическия модел и границата на обема, на който се определят граничните условия, след това поддържат получената геометрия във формата, поддържан от дебиването и го използват при създаването на Нова изчислена опция.
Тази задача използва ASCII, двоичен формат, в удължението на STL, тип стереолитографияFormat с ъглов толеранс от 4.0 градуса и отклонение от 0.025 метра за подобряване на точността на резултатите от полученото моделиране.
След получаване на триизмерния модел на зоната за сетълмент, се определя математически модел (набор от закони на промените във физическите параметри на газа за този проблем).
В този случай, по същество суров поток от газ се взема при малки номера на Рейнолдс, който е описан от модела на турбулентен поток от напълно сгъстем газ стандарт K-E Модели на турбулентност. Този математически модел е описан от система, състояща се от седем уравнения: две съоръжения на Navier - уравнения, уравнения на приемствеността, енергетиката, състоянието на идеалния газ, масовия трансфер и уравнението за кинетичната енергия на турбулентни вълни.
(2)
Енергийно уравнение (пълна енталпия)
Уравнението на състоянието на идеалния газ:
Турбулентните компоненти са свързани с останалите променливи чрез турбулентната стойност на вискозитета, която се изчислява в съответствие със стандартния K-ε модел на турбулентност.
Уравнения за k и ε
бурен вискозитет:
константи, параметри и източници:
(9)
(10)
Σk \u003d 1; σε \u003d 1.3; Cμ \u003d 0.09; Cε1 \u003d 1.44; Cε2 \u003d 1.92.
Работното вещество в входа е въздух, в този случай, считано за идеалния газ. Първоначалните стойности на параметрите са зададени за цялата зона на сетълмента: температура, концентрация, налягане и скорост. За налягане и температура първоначалните параметри са равни на препратката. Скоростта вътре в изчислената област в посоките x, y, z е нула. Променливата температура и налягане в дебитовете са представени чрез относителни стойности, чиито абсолютни стойности са изчислени по формулата:
fA \u003d F + Fref, (11) \\ t
когато FA е абсолютната стойност на променливата, F е изчислената относителна стойност на променливата, FREF - референтната стойност.
За всяка от изчислените повърхности са определени гранични условия. Съгласно граничните условия е необходимо да се разбере комбинацията от уравнения и закони, характерни за повърхностите на изчислената геометрия. Необходими са гранични условия за определяне на взаимодействието на зоната за сетълмент и математическия модел. На страницата за всяка повърхност показва специфичен вид гранично състояние. Типът на граничното състояние е инсталиран на входните прозорци в входния канал - Безплатно влизане. Останалите елементи - свързаната стена, която не позволява и не предават изчислените параметри на текущата област. В допълнение към всички горепосочени гранични условия, е необходимо да се вземат предвид граничните условия на движещите се елементи, включени в избрания математически модел.
Подвижните части включват вход и изпускателен вентил, бутало. В границите на подвижните елементи ние определяме вида на граничното състояние на стената.
За всяка от движимите тела е поставен законът за движение. Промяната на буталото се определя по формулата. За да се определят законите на клапанното движение, кривите на повдигането на клапана се отстраняват в 0.50 с точност от 0.001 mm. След това се изчисляват скоростта и ускорението на движението на клапата. Получените данни се превръщат в динамични библиотеки (време - скорост).
Следващият етап в процеса на симулация е генерирането на изчислителната мрежа. FlowVision използва локално адаптивна изчислителна мрежа. Първоначално се създава първоначална изчислителна решетка и след това са определени критериите за шлифоване на мрежата, според които дебитът прекъсва клетките на първоначалната решетка до желаната степен. Адаптацията се извършва както в обема на каналите на каналите, така и в цилиндъраните стени. На места с евентуална максимална скорост се създава адаптация с допълнително смилане на изчислителната решетка. По обем, шлайфането се провежда до 2 нива в горивната камера и до 5 нива в клапанните слота, по протежение на стените на цилиндъра, адаптацията е направена до 1 ниво. Това е необходимо за увеличаване на етапа на интеграция на времето с имплицитен метод за изчисление. Това се дължи на факта, че времето стъпка се определя като съотношение на размера на клетката максимална скорост в него.
Преди да започнете да изчислявате създадената опция, трябва да посочите параметрите на цифровото моделиране. В същото време, времето за продължаване на изчислението е равно на едно пълен цикъл Работата на двигателя е 7200 пк., Броят на повторенията и честотата на запазване на тези опции за изчисление. За последваща обработка са запазени определени етапи на изчисление. Задайте часа и опциите за процеса на изчисление. Тази задача изисква настройка на времевата стъпка - метод на избор: имплицитна схема с максимална стъпка 5E-004C, ясен брой CFL - 1. Това означава, че времевата стъпка определя самата програма, в зависимост от сближаването на уравненията на налягането себе си.
Постпроцесорът е конфигуриран и параметрите на визуализацията на резултатите се интересуват. Симулацията ви позволява да получавате необходимите слоеве на визуализация след завършване на основното изчисление, въз основа на етапите на изчисление остават с определена честота. В допълнение, постпроцесорът ви позволява да предавате получените числови стойности на параметрите на процеса в процес на изследване под формата на информационен файл във външни редактори на електронни таблици и да се получи времевата зависимост на такива параметри като скорост, консумация, налягане и т.н.
Фигура 1 показва инсталацията на приемника на входящия канал на DVS. Обемът на приемника е равен на обема на един цилиндър на двигателя. Приемникът е зададен възможно най-близо до входящия канал.
|
|
|
Фиг. 1. Обновен с зоната за сетълмент на приемника в CADSOLIDWORDS |
Собствената честота на резонатора на Helmholtz е:
(12)
където f е честотата, Hz; C0 - скорост на звука във въздуха (340 m / s); S - напречно сечение, m2; L е дължината на тръбата, m; V е обемът на резонатора, m3.
За нашия пример имаме следните стойности:
d \u003d 0.032 m, s \u003d 0.00080384 m2, v \u003d 0.000422267 m3, l \u003d 0.04 m.
След изчисляване на F \u003d 374 Hz, което съответства на въртящата се скорост на коляновия вал n \u003d 5600 min-1.
След като зададете изчислената опция и, след задаване на параметрите на числено симулация, са получени следните данни: скорост на потока, скорост, плътност, налягане, температура на газовия поток в входящия канал на интензивността на въртенето на коляновия вал.
От представената графика (фиг. 2), по отношение на потока на потока в клапан процеса, ясно е, че модернизираният канал с приемника има максимални консумативи. Стойността на потреблението е по-висока от 200 g / s. Увеличението се наблюдава за 60 g.k.k.v.
Тъй като отварянето на всмукателния вентил (348 GKV) дебитът (фиг. 3) започва да расте от 0 до 170 m / s (при модернизирания прием на всмукване 210 m / s, с -190m / s приемник) в обхват до 440-450 g.k.v. В канала с приемника стойността на скоростта е по-висока, отколкото в стандарт приблизително 20 m / s, започвайки от 430-440. P.k.v. Цифрената стойност на канала в канала с приемника е значително по-равномерна от модернизирания входен канал, по време на отварянето на входящия клапан. След това има значително намаляване на скоростта на потока до затварянето на входящия клапан.
|
|
|
|
Фиг. 2. Потребление на газовия поток в слота за клапан за каналите за стандартни, модернизирани и с приемника при n \u003d 5600 min-1: 1 - стандарт, 2 - обновен, 3 - обновен с приемника \\ t |
Фиг. 3. Дебитът на потока в слота за клапан за каналите на стандартните, модернизирани и с приемника при N \u003d 5600 min-1: 1 - стандарт, 2 - обновен, 3 - обновен с приемника |
От относителните графики под налягане (фиг. 4) (атмосферно налягане, р \u003d 101000 PA е получено за нула), следва, че стойността на налягането в модернизирания канал е по-висока, отколкото в стандарта, с 20 kPa при 460-480 gp. Kv. (свързани с голяма стойност на дебита). От 520 g.k.v. Стойността на налягането е подравнена, която не може да се каже за канала с приемника. Стойността на налягането е по-висока от стандартната, с 25 kPa, започвайки от 420-440 gp.k.v.v. до затварянето на входящия клапан.
|
|
|
|
Фиг. 4. налягане на потока в стандартно, модернизиран и канал с приемник при n \u003d 5600 min-1 (1 - стандартен канал, 2 - модернизиран канал, 3 - модернизиран канал с приемник) |
Фиг. 5. Плътност на потока в стандартна, модернизирана и канал с приемник при N \u003d 5600 min-1 (1 - стандартен канал, 2 - модернизиран канал, 3 - модернизиран канал с приемник) |
Плътността на потока в зоната на вентила е показана на фиг. пет.
В модернизирания канал с приемника стойността на плътността е под 0.2 kg / m3, започвайки от 440 g.k.v. В сравнение със стандартен канал. Това е свързано с високи нива на налягане и газ.
От анализа на графиките можете да направите следното заключение: каналът на подобрената форма осигурява по-добро пълнене на цилиндъра с нова такса поради намаляването на хидравличното съпротивление на входящия канал. С увеличаването на скоростта на буталото по време на отварянето на входящия клапан, формата на канала не оказва съществено влияние върху скоростта, плътността и налягането в приемния канал, той се обяснява с факта, че през този период са главно индикаторите за входящи процеси В зависимост от скоростта на буталото и слота за клапан (само формата на входящия канал се променя в това изчисление), но всичко се променя драстично по време на забавянето на движението на буталото. Таксата в стандартния канал е по-малка и инертна и по-силна "опъване" по дължината на канала, която в агрегата дава по-малко пълнене на цилиндъра по време на намаляване на скоростта на движението на буталото. До затваряне на клапана процесът тече под знаменателя на вече получената скорост (буталото дава първоначалния дебит на кеширания обем, с намаление на скоростта на буталото, инерционния компонент на газовия поток на газовия поток има значителна роля на пълнежа. Това се потвърждава от по-високи показатели за скоростта, налягане.
В приемния канал с приемника, поради допълнителна такса и резонансни явления, в цилиндър DVS. Съществува значително голяма маса на газовата смес, която осигурява по-високи технически показатели за работата на DVS. Нарастването на растежа в края на входа ще окаже значително въздействие върху увеличаването на техническите и икономически и екологични резултати на работата на ДПС.
Рецензенти:
Годил Александър Николаевич, Доктор на техническия университет, професор по департамент за топлинни двигатели и енергийни инсталации на Държавния университет Владимир на Министерството на образованието и науката, Владимир.
Kulchitsky Aleksey Ramovich, D.N., професор, заместник-главен дизайнер LLC VMTZ, Владимир.
Библиографска справка
Жейоров Л. А., Суворов Е. А., Василеев I. S. Ефект на допълнителен капацитет в входящата система за попълване на DVS // Съвременни проблеми на науката и образованието. - 2013. - № 1;URL адрес: http://science-education.ru/ru/article/view?id\u003d8270 (дата на обработка: 25.11.2019 г.). Предлагаме на Вашето внимание списанията да публикуват в издателството "Академия за естествена наука"
UDC 621.436.
Ефект на аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи на автомобилните двигатели върху процесите на обмен на газ
L.v. Дърводелци, BP. ZhiLkin, ю. Бродов, Н.И. Григориев
Документът представя резултатите от експериментално изследване на влиянието на аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи на буталните двигатели към процесите на газовете. Експериментите бяха проведени на он-лайн моделите на едноцилиндров двигател. Описани са инсталации и методи за провеждане на експерименти. Представени са зависимостите от промяната в мигната скорост и налягане на потока в газовите пътеки на двигателя от ъгъла на въртенето на коляновия вал. Данните са получени при различни коефициенти на устойчивост на всмукателни и изпускателни системи и различни честоти на въртене на коляновия вал. Въз основа на получените данни са направени заключенията на динамичните характеристики на обменните процеси на газа в двигателя при различни условия. Показано е, че използването на шумовия шум изглажда въздушния поток и променя характеристиките на потока.
Ключови думи: бутални двигатели, газообменни процеси, динамика на процесите, импулса на скоростта и налягането на потока, шумозаглушител.
Въведение
Направете редица изисквания към приема и резултатите от бутални двигатели с вътрешно горене, сред които основното намаляване на аеродинамичния шум и минималната аеродинамична резистентност са основните. И двата индикатора се определят в взаимното свързване на дизайна на филтърния елемент, входящите шумозаглубове и освобождаването, каталитичните неутрализатори, присъствието на превъзходен (компресор и / или турбокомпресор), както и конфигурацията на всмукателните и изпускателните тръбопроводи и естеството на потока в тях. В същото време, практически няма данни за влиянието на допълнителни елементи на всмукателните и изпускателните системи (филтри, заглушители, турбокомпресор) върху газовата динамика в тях.
Настоящият член представя резултатите от проучване на ефекта от аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи върху обменните процеси на газовете във връзка с буталния двигател на измерението 8.2 / 7.1.
Експериментални растения
и система за събиране на данни
Проучванията на ефекта на аеродинамичната резистентност на газоразпределителните системи на газообменни процеси в инженерите на буталото бяха проведени на симулационния модел на размерите 4.2 / 7.1, задвижван от ротация асинхронен двигателЧестотата на въртене на коляновия вал, която се регулира в диапазона N \u003d 600-3000 min1 с точност ± 0.1%. Експерименталната инсталация е описана по-подробно.
На фиг. 1 и 2 показват конфигурации и геометрични размери прием и изпускане на експерименталната инсталация, както и местоположението на инсталацията за измерване на мигновени
стойности средна скорост и налягане на въздушния поток.
За измервания на незабавни стойности на налягане в потока (статично) в PC канала, сензорът за налягане £ -10 бе използван от Wika, чийто скорост е по-малко от 1 ms. Максималната относителна средна стойност за измерване на налягането е ± 0.25%.
За да се определи мигновената среда в разрез на канал на въздушния поток, термоенемометри на постоянната температура на оригиналния дизайн, чувствителният елемент от който е нихромната нишка с диаметър 5 цт и дължина 5 mm. Максималната относителна средна средна стойност на приложение за измерване на скоростта WX е ± 2.9%.
Измерването на въртенето на коляновия вал се извършва с помощта на тахометричен измервателен уред, състоящ се от зъбен диск, фиксиран на шарнирния вал и индуктивен сензор. Сензорът образува импулс на напрежение при честота, пропорционална на скоростта на въртене на вала. Според тези импулси се записва честотата на въртене, позицията на коляновия вал (ъгъл F) е определена и момента на преминаване на буталото на VMT и NMT.
Сигналите от всички сензори въведоха аналогов до-цифров конвертор и се предават на персонален компютър за по-нататъшна обработка.
Преди извършване на експерименти, статично и динамично насочване на измервателната система се извършва като цяло, което показва скоростта, необходима за изучаване на динамиката на газо-динамичните процеси в входните и изпускателните системи на буталните двигатели. Общата средна средна стойност на средната грешка на експериментите върху влиянието на аеродинамичната резистентност на газо-въздушните системи в рамките на DVS върху обменните процеси на газа е ± 3.4%.
Фиг. 1. Конфигурация и геометрични размери на приемния път на експерименталната инсталация: 1 - цилиндрова глава; 2-мехурчеща тръба; 3 - измервателна тръба; 4 - термоанемометрични сензори за измерване на дебита на въздуха; 5 - сензори за налягане
Фиг. 2. Конфигурация и геометрични размери на изпускателната тръба на експерименталната инсталация: 1 - цилиндрова глава; 2 - работещ парцел - дипломиране; 3 - сензори за налягане; 4 - термометрични сензори
Ефектът от допълнителните елементи върху газовата динамика на процесите на всмукване и освобождаване се изследва с различни коефициенти на съпротивление на системата. Съпротивлението е създадено чрез различни входящи филтри и освобождаване. Така че, като един от тях, стандартен въздушен автомобилен филтър се използва с коефициент на съпротивление 7.5. Тъканният филтър с коефициент на съпротивление 32 е избран като друг филтърен елемент. Коефициентът на резистентност се определя експериментално чрез статично прочистване в лабораторни условия. Провеждат се и проучвания без филтри.
Ефект на аеродинамичната резистентност върху входящия процес
На фиг. 3 и 4 показват зависимите от скоростта на въздушния поток и налягането на компютъра в входа
le от ъгъла на въртене на коляновия вал f при различни честоти на въртене и при използване на различни входящи филтри.
Установено е, че в двата случая (с шумозаглушител и без) пулсация на налягане и дебит на въздуха са най-изразени при висока скорост на въртене на коляновия вал. В същото време, в входящия канал с шумозаглушаване на шума, стойностите на максималния дебит на въздуха, както се очаква, по-малко, отколкото в канала без него. Повечето
m\u003e x, m / s 100
Откриване 1 III 1 1 III 7 1 £ * ^ 3 111
Движен клапан 1 111 II Ti. [Zocrytir. . 3.
§ p * ■ -1 * £ l r-
// 11 "S '11 III 1
540 (r. Gome. P.K.Y. 720 VMT NMT
1 1 Отваряне -Gbepskid-! Клапан А L 1 g 1 1 1 затворен ^
1 HDC. BPCSKNEO клапан "x 1 1
| | A j __ 1 __ mj y t -1 1 k / \\ t / v / \\ t- y / \\ t / l / l \\ t
1 1 1 1 1 1 1 | 1 1 ■ ■ 1 1
540 (r. Cyro. P.k .. 720 VMT NMT
Фиг. 3. Зависимостта на скоростта на въздуха WX в приемния канал от ъгъла на въртене на коляновия вал при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани
Фиг. 4. Зависимостта на PC налягането в входящия канал от ъгъла на въртене на коляновия вал F при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани
беше ярко се проявява с високи честоти на въртене на коляновия вал.
След затваряне на всмукателния вентил, налягането и скоростта на въздушния поток в канала при всички условия не стават равни на нула и се наблюдават някои от техните колебания (виж Фиг. 3 и 4), което също е характерно за освобождаването процес (виж по-долу). В същото време инсталирането на входящия шумовия шум води до намаляване на пулсациите на налягане и скоростта на въздушния поток при всички условия както по време на всмукателния процес, и след затваряне на всмукателния вентил.
Ефект на аеродинамиката
устойчивост на процеса на освобождаване
На фиг. 5 и 6 показва зависимостта на скоростта на потока на въздуха на WX и под налягане в изхода от ъгъла на въртене на образуването на коляновия вал при различни въртящи се честоти и при използване на различни филтри за освобождаване.
Проучванията бяха проведени за различни честоти на въртене на коляновия вал (от 600 до 3000 min1) при различни свръхналягане върху освобождаването на PI (от 0.5 до 2.0 bar) без тих шум и ако е представено.
Установено е, че и в двата случая (с шумозаглушител и без) пулсация на дебита на въздуха, най-ярко се проявява при ниски честоти на въртенето на коляновия вал. В този случай стойностите на максималния дебит на въздуха остават в канала за изпускане с шумозаглушител
мерили същото като без него. След затваряне на изпускателния вентил, скоростта на потока на въздуха в канала при всички условия не се превръща в нула и се наблюдават някои колебания на скоростта (виж фиг. 5), която е характерна за входящия процес (виж по-горе). В същото време инсталирането на шумовия шум върху освобождаването води до значително увеличаване на пулсациите на дебита на въздуха при всички условия (особено при RY \u003d 2.0 bar) както по време на освобождаването, така и след като изпускателният вентил е затворен .
Трябва да се отбележи обратният ефект на аеродинамичната резистентност към характеристиките на входящия процес в двигателя, където, когато се използва въздушен филтър, ефекта на пулсации по време на приема и след затваряне на входящия клапан присъстваха, но те бяха ясно по-бързи, отколкото без то. В този случай наличието на филтър в входящата система доведе до намаляване на максималния дебит на въздуха и отслабване на динамиката на процеса, който е последователен с преди това получени резултати в работата.
Увеличаване на аеродинамичната съпротива изпускателна система Това води до известно увеличение на максималното налягане в процеса на освобождаване, както и изместването на върховете за NMT. В този случай може да се отбележи, че инсталирането на шумозаглушителя на изхода води до намаляване на пулсациите на налягането на въздушния поток при всички условия както по време на производствения процес, така и след като изпускателният вентил е затворен.
hy. m / s 118 100 46 16 16
1 1 до. T «aia k t 1 затваряне на пулпата
Откриване на ipical |<лапана ^ 1 1 А ікТКГ- ~/М" ^ 1
"" І | І / ~ ^
540 (p, вземете, p.k.y. 720 nmt nmt
Фиг. 5. зависимостта на скоростта на въздуха wx в изхода от ъгъла на въртене на шарнирния вал при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани
Px. 5PR 0,150.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L "A 11 1 1 / \\ t 1. 'и II 1 1
Откриване | Yypzskskaya 1 ІКлапана р7 1 H І _ / 7 / ", g s 1 h / cgtї Алън -
c- "1 1 1 1 1 І 1 l l _л / І І h / 1 1
540 (p, ковчег, pk6. 720
Фиг. 6. Зависимостта на под налягане в изхода от ъгъла на въртене на коляновия вал f при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани
Въз основа на обработката на промени в зависимостта в дебита за отделен такт, относителна промяна в обемния поток на въздуха Q се изчислява чрез канала на отработените газове, когато се постави ауспуха. Установено е, че с ниско свръхналягане върху освобождаването (0.1 MPa), консумацията Q в изпускателната система с шумозаглушител е по-малко, отколкото в системата без него. В същото време, ако при честотата на въртене на коляновия вал 600 min-1, тази разлика е приблизително 1,5% (която се крие в грешката), след това с n \u003d 3000 min4 тази разлика достига 23%. Показано е, че за високо свръхналягане от 0.2 МРа се наблюдава обратната тенденция. Обемният поток на въздуха през изпускателния канал с шумозаглушител е по-голям, отколкото в системата без него. В същото време при ниски честоти на въртене на коляновия вал, това надвишава 20%, и с N \u003d 3000 min1 - 5%. Според авторите такъв ефект може да бъде обяснен с някои изглаждане на пулсациите на дебита на въздуха в изпускателната система в присъствието на безмълвен шум.
Заключение
Проведеното проучване показа, че входящия двигател на вътрешното изгаряне е значително повлиян от аеродинамичната резистентност на приемния път:
Увеличаването на резистентността на филтърния елемент изглажда динамиката на процеса на пълнене, но в същото време намалява скоростта на потока на въздуха, който съответства на коефициента на пълнене;
Ефектът на филтъра се засилва с нарастващата честота на въртене на коляновия вал;
Праговата стойност на коефициента на устойчивост на филтъра (приблизително 50-55), след което неговата стойност не влияе на скоростта на потока.
Доказано е, че аеродинамичната резистентност на изпускателната система също значително засяга газо-динамиката и консумативите на процеса на освобождаване:
Увеличаването на хидравличното съпротивление на изпускателната система в буталните DVS води до увеличаване на пулсациите на дебита на въздуха в канала на отработените газове;
При ниско свръхналягане върху освобождаването в системата с безмълвен шум, има намаление на обемния поток през изпускателния канал, докато при висок RY - напротив, той се увеличава в сравнение с изпускателната система без шумозаглушаване.
По този начин получените резултати могат да бъдат използвани в инженерната практика, за да се изберат оптимално характеристиките на входните и стопанските шумозаглушители, които могат да осигурят
влиянието върху пълненето на цилиндъра на прясното зареждане (коефициент на пълнене) и качеството на почистването на цилиндъра на двигателя от отработените газове (остатъчен газ) върху определени високоскоростни режими на работата на бутащия двигател.
Литература
1. Драганов, Б.К. Изграждане на всмукателни и изпускателни канали на двигатели с вътрешно горене / B.KH. Драганов, МГ. Круглов, В. С. Обухов. - Киев: Посетете училище. Глава ED, 1987. -175 p.
2. Двигатели за вътрешно горене. В 3 kN. Kn. 1: Теория на работните потоци: проучвания. / V.N. Лу-Канин, К.А. Морозов, А.С. Khachyan et al.; Ед. V.N. Луканина. - m.: По-високо. Shk., 1995. - 368 p.
3. Чонпраозс, Б.А. Двигатели за вътрешно горене: теория, моделиране и изчисляване на процесите: проучвания. В курса "Теория на работните потоци и моделиране на процеси във вътрешните двигатели с вътрешно горене" / Б.А. Чамоз, т.т. Фараплатов, v.v. Клементв; Ед. Замък Риал. Наука за Руската федерация Б.А. Чемпазов. - Челябинск: Сурсу, 2010. -382 стр.
4. Модерни подходи за създаване на дизелови двигатели за леки автомобили и малки спокойствие
zovikov / a. Блинов, p.a. Голубев, ю. Драган et al.; Ед. В. С. Петонова и А. М. Минеев. - m.: NIC "инженер", 2000. - 332 стр.
5. Експериментално изследване на газо-динамични процеси в входната система на буталния двигател / B.P. Zhokkin, l.v. Дърводелци, с.А. Корж, т.е. Ларионов // Инженеринг. - 2009.'№ 1. - стр. 24-27.
6. относно промяната в газовата динамика на процеса на освобождаване в буталния двигател при инсталирането на ауспуха / L.V. Дърводелци, BP. Zhokkin, A.V. Кръст, D.L. Падалак // Бюлетин на Академията на военните науки. -2011. - № 2. - стр. 267-270.
7. Пат. 81338 RU, MPK G01 P5 / 12. Термична механична температура на постоянна температура / s.N. Почов, l.v. Дърводелци, BP. Вилкин. - № 2008135775/22; Сцена. 09/03/2008; Publ. 03/10/2009, бул. № 7.
