Pravděpodobně stojí za to mluvit více o výfukových systémech DVS obecně se naučit, jak rozdělit "mouchy z Kitlet" v tomto není snadné pochopit oblast. Není snadné z hlediska fyzikálních procesů vyskytujících se v tlumiči po motoru již dokončil jiného pracovníka, a to by se zdálo, že jeho práce.
Pak budeme diskutovat o modelových dvoudobých motorech, ale všechny úvahy je pravdivé pro čtyři tahy a pro motory "non-model" kubatury.
Dovolte mi, abych vám připomněl, že daleko od každého výfukového traktu DVS, dokonce postavených podle rezonančního diagramu, může zvýšit moment napájení nebo motoru, stejně jako snížení hladiny hluku. To jsou velké, to jsou dva vzájemně výlučné požadavky a úkolem výfukového systému Designer je obvykle snížen na hledání kompromisu mezi hlukem DVS a jeho výkonu v jednom nebo jiném provozním režimu.
To je způsobeno několika faktory. Zvažte "ideální" motor, ve kterém je vnitřní ztráta energie pro tření posuvných uzlů nulová. Nebudeme brát v úvahu ztráty v kolejových ložiscích a ztrátách, nevyhnutelné, když vnitřní toky plynové dynamické procesy (Sání a proplachování). V důsledku toho všechna energie uvolněná během spalování palivové směsibude vynaloženo na:
1) užitečná práce modelových řidičů (vrtule, kola atd. Není možné zvážit efektivitu těchto uzlů, je to samostatné téma).
2) Ztráty vyplývající z jiné cyklické fáze procesu práce DVS - Výfuk.
Je to ztráta výfuku, který stojí za to zvážit podrobněji. Zdůrazňuji, že to není o taktovém pracovním toku (dohodli jsme se, že motor "uvnitř sama o sobě je ideální), ale o" vysunutí "ztráty spalování spalování palivové směsi z motoru do atmosféry. Jsou určeny především dynamickou odolnost samotného odolnosti výfukových cest je celá věc, která spojuje motor motoru. Ze vstupu do výstupních otvorů "tlumičku". Doufám, že nemusíte nikoho přesvědčit, že čím menší je odpor kanálů, podle kterých jsou plyny z motoru "odešel", tím méně budete muset strávit snah o něm, a tím rychleji " Separace plynu "bude procházet.
Je zřejmé, že je to fáze výfuku spalovacího systému, který je hlavní v procesu tvorby hluku (zapomenout na hluk vznikající při sání a spalování paliva ve válci, stejně jako o mechanickém hluku z provozu mechanismu - dokonalý mechanický hluk MEX může být jednoduše). Je logické předpokládat, že v této aproximaci bude celková účinnost DV stanovena vztahem mezi užitečnou prací a ztrátou výfukových plynů. Snížení ztráty výfukových plynů tedy zvýší účinnost motoru.
Kde je energie ztratila, když je výfuk vynakládán? Přirozeně se převede na akustické výkyvy v prostředí (atmosféře), tj. V hluku (samozřejmě je zde také ohřev okolního prostoru, ale stále se o tom stále prodlužujeme). Místo výskytu tohoto hluku je řez výfukových oken motoru, kde je expanzní expanze výfukových plynů, které iniciuje akustické vlny. Fyzika tohoto procesu je velmi jednoduchá: v době otevření výfukového okna v malém objemu válce je velká část stlačených plynných zbytků spalovacích produktů paliva, které při vstupu do okolního prostoru je rychle a ostře rozšířen, Vyskytující se plyn-dynamická flace, provokující následné plovoucí akustické oscilace ve vzduchu (pamatujte na bavlnu vyplývající z hubování láhve šampaňského). Aby se snížila tuto bavlnu, stačí zvýšit dobu expirace stlačených plynů z válce (láhve), omezení průřezu výfukového okna (plynule otevírání zástrčky). Tato metoda snížení hluku však není přijatelný pro skutečný motor, který, jak víme, energie přímo závisí na revolucích, tedy - od rychlosti všech tekoucích procesů.
Můžete snížit šum výfukového výfuku jiným způsobem: neomezují oblast průřezu výfukového okna a dobu expirace výfukových plynů, ale omezit rychlost jejich expanze v atmosféře. A tato metoda byla nalezena.
Zpátky v 30. letech minulého století, sportovní motocykly a auta začaly vybavené podivné kuželovité výfukové trubky s malým úhlem otevření. Tyto tlumiče byly nazývány "megafony". Mírně snížila úroveň výfukového hluku motoru a v některých případech byl také bezvýznamný, zvýšení výkonu motoru v důsledku zlepšení čištění válce od zbytků vyhořelých plynů v důsledku setrvačnosti plynu sloupku pohybující se uvnitř kužele výfukové potrubí.
Výpočty a praktické experimenty ukázaly, že optimální úhel megafonu je blízko 12-15 stupňů. V zásadě, pokud učiníte megafon s takovým úhelem odhaleného velmi dlouhého, bude účinně uhasit hluk motoru, téměř bez snížení jeho kapacity, ale v praxi takové struktury nejsou realizovány v důsledku zřejmého návrhu nedostatků a omezení.
Dalším způsobem, jak snížit hluk DVS, je minimalizovat pulzace výfukových plynů na výstupu výfukového systému. Za tímto účelem je výfuk vyroben přímo do atmosféry a v mezilehlém přijímači dostatečného objemu (v ideálním případě alespoň 20krát vyšší než pracovní objem válce), s následným uvolňováním plynů přes relativně malý otvor, z nichž může být několikrát menší než okno výfuku. Takové systémy hladší pulzující povahu pohybu plynové směsi na výstupu motoru, otočte ji do blízkosti rovnoměrného progresivního na výstupu tlumiče tlumiče.
Dovolte mi, abych vám připomněl, že řeč v tuto chvíli jde o ničivé systémy, které se nezvyšují plyn-dynamickou odolnost vůči výfukových plynů. Proto se nebudu týkat všech druhů triků typu kovových mřížek uvnitř zničující komory, perforované přepážky a trubky, které vám samozřejmě umožňují snížit hluk motoru, ale na úkor jeho výkonu.
Dalším krokem ve vývoji tlumičů byly systémy sestávající z různých kombinací popsaných výše. Řeknu hned, z větší části jsou daleko od ideálu, protože V jednom stupni nebo jiné, dynamické odolnost plynu se zvyšuje výfuková dráha, která jednoznačně vede ke snížení výkonu motoru přenášeného do pohonu.
//
Strana: (1)
2 3 4 ... 6 "
Použití rezonančních výfukových trubek na modely motorových modelů všech tříd umožňuje dramaticky zvýšit sportovní výsledky soutěže. Geometrické parametry trubek jsou však stanoveny zpravidla metodou pokusu a chyby, protože dosud nedojde k jasnému porozumění a jasnému výkladu procesů vyskytujících se v těchto plynových dynamických zařízeních. A v několika zdrojech informací při této příležitosti jsou uvedeny protichůdné závěry, které mají svévolné tlumočení.
Pro podrobnou studii procesů v trubkách přizpůsobeného výfuku byla vytvořena speciální instalace. Skládá se ze stojanu pro běžící motory, adaptérový motor - trubka s armaturami pro výběr statického a dynamického tlaku, dva piezoelektrické snímače, dvouvorníkový osciloskop C1-99, kameru, rezonanční výfukové potrubí z R-15 Motor s "dalekohledem" a domácí trubice s černými povrchy a další tepelnou izolací.
Tlaky v trubkách ve výfuku byla stanovena následujícím způsobem: motor byl zobrazen na rezonančních revizích (26000 ot / min), na osciloskopu byly zobrazeny data z piezoelektrických senzorů připojených k okruhům piezoelektrických senzorů, frekvence zametání který je synchronizován s frekvencí otáčení motoru a oscilogram byl zaznamenán na fólii.
Poté, co se film projevuje v kontrastním vývojáři, byl obraz přenesen do trakce na stupnici obrazovky osciloskopu. Výsledky pro trubku z motoru R-15 jsou znázorněny na obrázku 1 a pro domácí trubku s černou a další tepelnou izolací - na obr. 2.
Na harmonogramech:
P dyn - dynamický tlak, p st - statický tlak. Oso - otevření výfukového okna, NMT - Dolní mrtvý bod, odkaz je uzavřením výfukového okna.
Analýza křivek umožňuje identifikovat rozložení tlaku na vstupu rezonanční trubice ve funkci fáze rotace klikového hřídele. Zvýšení dynamického tlaku od okamžiku, kdy je výfukové okno objeveno s průměrem výstupní trysky 5 mm, dochází pro R-15 přibližně 80 °. A jeho minimum je do 50 ° - 60 ° od dna mrtvého bodu při maximálním propuštění. Zvýšený tlak v odražené vlně (z minima) v době zavírání výfukového okna je přibližně 20% maximální hodnoty R. Zpoždění v působení odražené výfukové vlny - od 80 do 90 °. Pro statický tlak se vyznačuje zvýšením 22 ° C "Plateau" na grafu do 62 ° od otvoru výfukového okna, s minimálně 3 ° od dna mrtvého bodu. Samozřejmě, v případě použití podobné výfukové potrubí vyskytují se výkyvy proplachování při teplotě 3 ° ... 20 ° po spodní části mrtvého bodu, a v žádném případě 30 ° po otevření výfukového okna bylo předtím pomyslel.
Tyto studie domácího potrubí se liší od dat R-15. Zvýšený dynamický tlak do 65 ° od otvoru výfukového okna je doprovázen minimem umístěným 66 ° po dně mrtvého bodu. Současně je zvýšení tlaku odražené vlny z minima přibližně 23%. Nakládání v působení výfukových plynů je menší, což je pravděpodobně způsobeno rostoucí teplotou v tepelném izolovaném systému a je asi 54 °. Oscilace purge jsou označeny 10 ° po dně mrtvého bodu.
Porovnání grafiky, lze poznamenat, že statický tlak v tepelně izolované trubce v době zavírání výfukového okna je menší než v R-15. Dynamický tlak má však maximálně odraženou vlnu 54 ° po uzavření výfukového okna a v R-15, toto maximum se posunuly o 90 "! Rozdíly jsou spojeny s rozdílu v průměru výfukových trubek: na R-15, jak již bylo uvedeno, průměr je 5 mm, a na tepelně izolované - 6,5 mm. Kromě toho, vzhledem k pokročilejší geometrii trubky R-15, je spíše koeficient restaurování statického tlaku více.
Koeficient účinnosti rezonančního výfukového potrubí do značné míry závisí na geometrických parametrech samotného trubky, průřezu výfukového potrubí motoru, teplotního režimu a distribučních fází plynu.
Použití řídicího řízení a výběru teplotního režimu rezonančního výfukového potrubí umožní posunout maximální tlak vlny odraženého výfukového plynu v době uzavřeného výfukového okna a tak prudce zvýší jeho účinnost.
480 RUB. | 150 UAH. | $ 7.5 ", Myšoff, FGColor," #ffffcc ", BGColor," # 393939 ");" Onmouseout \u003d "návrat nd ();"\u003e Disertační období - 480 rub., Dodávka 10 minut , asi hodiny, sedm dní v týdnu a svátcích
Grigoriev Nikita Igorevich. Dynamika plynu a výměnu tepla ve výfukovém potrubí pístu Engine: Disertační práce ... Kandidát technických věd: 01.04.14 / Grigoriev Nikita Igorevich; [Místo ochrany: Federální státní autonomní vzdělávací instituce Vyšší odborné vzdělávání "URAL Federální univerzita pojmenovaná po prvním prezidentovi Ruska B. N. Yeltsin" http://lib.urfu.ru/mod/data/view.php?d\u003d51&rid\u003d238321] .- Ekaterinburg, 2015.- 154 .
Úvod
Kapitola 1. Stav otázky a stanovení cílů studie 13
1.1 Typy výfukových systémů 13
1.2 Experimentální studie účinnosti výfukových systémů. 17.
1.3 Studie vypořádání účinnosti promoce 27
1.4 Charakteristika procesů výměny tepla ve výfukovém systému pístu spalovacího motoru 31
1.5 Závěry a stanovení úkolů 37
Kapitola 2. Metodika výzkumu a popis experimentální instalace 39
2.1 Výběr metodiky pro studium dynamiky plynu a výměny tepla charakteristiky procesu výstupu pístového motoru 39
2.2 Konstrukční provedení experimentální instalace pro studium procesu uvolnění v pístu DVS 46
2.3 Měření úhlu otáčení a frekvence distribučního hřídele 50
2.4 Definice okamžitého průtoku 51
2.5 Měření okamžitých lokálních koeficientů přenosu tepla 65
2.6 Měření průtoku přetlaku v průmyslu 69
2.7 Systém sběr dat 69
2.8 Závěry do kapitoly 2 s
Kapitola 3. Dynamika plynu I. spotřební materiál Proces uvolnění 72
3.1 Dynamika plynu a proces spotřeby spotřebního materiálu v pístu s vnitřním spalováním Bez superponed 72.
3.1.1 s potrubím s kruhovým průřezem 72
3.1.2 Pro potrubí s čtvercovým průřezem 76
3.1.3 s trojúhelníkovým potrubím průřez 80
3.2 Dynamika plynu a výdajové vlastnosti procesu vydání pístový motor Spalovací spalování s dohledem 84
3.3 Závěr k kapitole 3 92
Kapitola 4. Okamžitý přenos tepla ve výfukovém kanálu pístového motoru spalování 94
4.1 Okamžitý lokální proces přenosu tepla vnitřního spalování spalovacího motoru bez SuperPowow 94
4.1.1 s potrubím s kulatým průřezem 94
4.1.2 Pro potrubí s čtvercovým průřezem 96
4.1.3 s potrubím s trojúhelníkovým průřezem 98
4.2 Okamžitý proces přenosu tepla výstupu pístového motoru vnitřního spalování s redukcí 101
4.3 Závěry k kapitole 4 107
Kapitola 5. Stabilizace průtoku ve výfukovém kanálu pístu motoru spalování 108
5.1 Změna pulzací toku ve výfukovém kanálu motoru pístu pomocí konstantní a periodické ejekce 108
5.1.1 Potlačení tokových pulzací v výstupu za použití konstantní ejekce 108
5.1.2 Změna pulzací průtoku ve výfukovém kanálu periodickou ejekcí 112 5.2 Konstrukční a technologický design výfukového traktu s vyhazováním 117
Závěr 120.
Bibliografie
Odhadované studie účinnosti procesních systémů
Výfukový systém pístového motoru je odstranit válce motoru výfukových plynů a dodávat je do turbíny turbodmychadla (v dohledových motorech) za účelem převést energie vlevo po pracovním postupu mechanická práce na stromě TK. Výfukové kanály se provádějí společným potrubím, odlévané ze šedé nebo tepelně odolné litiny nebo hliníku v případě chlazení nebo ze samostatných trysek litinových trysek. Pro ochranu servisního personálu z popálenin může být výfuková trubka ochlazena vodou nebo potažena tepelně izolačním materiálem. Tepelně izolovaná potrubí jsou výhodnější pro motory s supermimpossy plynové turbíny. Vzhledem k tomu, že v tomto případě se sníží ztráta energie výfukových plynů. Vzhledem k tomu, při zahřátí a ochlazena délka změn výfukových plynovodů, pak jsou před turbínou instalovány speciální kompenzátory. Na velké motory Kompenzátory také kombinují jednotlivé části výfukových plynovodů, které podle technologických důvodů vytvářejí kompozitní.
Informace o parametrech plynu před turbatečná turbína v dynamice během každého pracovního cyklu DVS se objevil v 60. letech. Některé výsledky studií závislosti v závislosti na okamžité teplotě výfukových plynů z zatížení pro čtyřtaktní motor na malou plochu rotace klikového hřídele jsou také známy. Nicméně, ani v tom, ani v jiných zdrojích nejsou takové důležité vlastnosti Jako lokální intenzita přenosu tepla a průtok plynu ve výfukovém kanálu. Diesely s nadřízeným mohou být tři typy organizace dodávek plynu z hlavy válce do turbíny: systém trvalého tlaku plynu před turbínou, pulzní systém a superkační systém s pulzním konvertorem.
V systému konstantního tlaku se plyny ze všech válců přejdou do velkého výfukového potrubí velkého objemu, který slouží jako přijímač a do značné míry vyhlazuje tlakové pulzace (obrázek 1). Při uvolňování plynu z válce ve výfukovém trubku se vytvoří vysoká amplitudová tlaková vlna. Nevýhodou takového systému je silný pokles výkonu plynu a zároveň proudí z válce přes kolektor na turbínu.
S takovou organizací uvolňování plynů z válce a přívodu do přístroje trysky turbíny snižuje ztrátu energie spojené s jejich náhlým expanzí během expirace válce do potrubí a dvouhodnotové konverze Energie: Kinetická energie vyplývající z válce plynů do potenciální energie jejich tlaku v potrubí a poslední opět v kinetické energii v přístroji trysek v turbíně, jak se vyskytuje v promoce s konstantním tlakem tlaku vchod do turbíny. V důsledku toho, během pulzního systému, jednorázový provoz plynů v turbíně se zvyšuje a jejich tlak se během uvolnění snižuje, což snižuje náklady na výkon provádět výměnu plynu ve válci pístového motoru.
Je třeba poznamenat, že s pulzním nadřízeným se podmínky pro přeměnu energie v turbíně významně zhoršují v důsledku nestacionárnosti průtoku, což vede ke snížení jeho účinnosti. Definice vypočtených parametrů turbíny je navíc omezena v důsledku proměnných tlaku a teploty plynu před turbínou a za ním a za ním, a separačním přívodem plynu do jeho tryskového přístroje. Kromě toho je design obou samotného motoru a turbíny turbodmychadla komplikován v důsledku zavedení oddělených kolektorů. Výsledkem je, že řada firem s masová produkce Motory s plynovou turbínou Superior aplikují před turbínou konstantní tlakový systém.
Dohled nad impulzní konvertor je meziprodukt a kombinuje přínosy tlakových pulzací ve výfukových potrubí (snížení provozu chudoby a zlepšení proplachování válce) s vítězem z redukčního tlaku vlnky před turbínou, což zvyšuje účinnost druhé.
Obrázek 3 - Superior System s pulzním měničem: 1 - tryska; 2 - trysky; 3 - fotoaparát; 4 - Difuzor; 5 - Potrubí
V tomto případě jsou výfukové plyny na trubkách 1 (obr. 3) shrnuty přes trysky 2, do jednoho potrubí, které kombinují úniky z válců, jejichž fáze nejsou superponovány jeden k druhému. V určitém okamžiku, tlakový puls v jednom z potrubí dosáhne maximu. V tomto případě se maximální rychlost expirace plynu z trysky připojené k tomuto potrubí stává maximum, což má za následek účinek vyhození na rozlišení v jiném potrubí a tím usnadňuje proplachování válců připojených k němu. Proces vypršení trysek se opakuje s vysokou frekvencí, tedy v komoře 3, který provádí roli směšovače a klapka, je vytvořen více nebo méně jednotný proud, jejíž kinetická energie v difuzoru 4 ( Snížení rychlosti) se transformuje v potenciál v důsledku zvýšení tlaku. Od potrubí 5 plynů vstupují do turbíny téměř konstantním tlakem. Komplexnější strukturální schéma pulzního měniče sestávajícího ze speciálních trysek na koncích výfukových trubek, v kombinaci běžným difuzorem, je znázorněno na obr. 4.
Průtok ve výfukovém potrubí se vyznačuje výraznou nonstationaritou způsobenou frekvencí samotného procesu a nestacionárností parametrů plynu na okraji výfukového potrubního válce a turbíny. Otáčení kanálů, členění profilu a periodická změna geometrické charakteristiky Ve vstupní části štěrbiny ventilu je příčinou separace hraniční vrstvy a tvorbou rozsáhlých stojatých zón, jejichž rozměry se v průběhu času mění. Ve stagnačních zónách, vratný tok s rozsáhlými pulzujícími víry, které interagují s hlavním proudem v potrubí a do značné míry určují průtokové vlastnosti kanálů. Nonstationarita proudu se projevuje ve výfukovém kanálu a za stacionárních okrajových podmínek (s pevným ventilem) v důsledku vlnkových zón přetížení. Rozměry nestacionárních vortices a frekvence jejich vlnovitých mohou významně určit pouze experimentálními metodami.
Složitost experimentálního studia struktury nestacionárních vírových toků nutí návrhářům a výzkumným pracovníkům při výběru optimální geometrie výfukového kanálu porovnáním integrálního spotřebního materiálu a energetických vlastností průtoku, obvykle získaných za stacionárních podmínek na fyzikálních modelech, To znamená, že se statickými očistě. Nicméně, zdůvodnění spolehlivosti těchto studií není uvedeno.
Příspěvek představuje experimentální výsledky studia struktury proudu ve výfukovém kanálu motoru a provádí se srovnávací analýza Struktury a integrální charakteristiky proudů za stacionárních a nestačních podmínek.
Výsledky testu velkého počtu výstupních variant indikují nedostatečnou účinnost obvyklého přístupu k profilování na bázi pachatelů stacionárního průtoku v kolenech trubek a krátkých trubek. Často jsou případy nekonzistentnosti projektovaných a reálných závislostí výdajových charakteristik z geometrie kanálu.
Měření úhlu otáčení a frekvence otáčení vačkového hřídele
Je třeba poznamenat, že maximální rozdíly mezi hodnotami TPS definovaných ve středu kanálu a v blízkosti své stěny (variace na poloměru kanálu) jsou pozorovány v řídicích sekcích v blízkosti vstupu do kanálu pod studovat a dosáhnout 10,0% IPI. Pokud by tedy nucené vlnky průtoku plynu pro 1x až 150 mm bylo mnohem menší než IPI \u003d 115 ms, proud by měl být charakterizován jako kurz s vysokým stupněm nestacionárního. To naznačuje, že režim přechodného toku v kanálech energetické instalace ještě nebyl dokončen, a další rozhořčení již ovlivnilo. A naopak, pokud by pulsace toku byly mnohem více s lhůtou než TR, měl by být proud považován za kvazistace (s nízkým stupněm nestacionární). V tomto případě před výskytem poruchy má přechodný hydrodynamický režim čas dokončit a kurz bude zarovnán. A konečně, pokud se průtok průtoku blíží hodnotě TR, proud by měl být charakterizován jako mírně nestacionární s rostoucím stupněm nonstatationary.
Jako příklad možného použití charakteristických časů navržených pro posouzení charakteristických časů se uvažuje tok plynu do výfukových kanálů inženýrů pístu. Za prvé, odkazovat na obr. 17, při které závislost průtoku WX z úhlu otáčení klikového hřídele F (obrázek 17, A) a v době t (Obrázek 17, B). Tyto závislosti byly získány na fyzikálním modelu dimenze stejného válce DVS 8.2 / 7.1. Je vidět z obrázku, že reprezentace závislosti wx \u003d f (f) je malý informativní, protože to přesně neodráží fyzická esence Procesy vyskytující se v maturitním kanálu. Nicméně, to je právě v tomto formuláři, že tato grafika je přijata k odesílání v oblasti pole motoru. Podle našeho názoru je správnější použít časové závislosti wx \u003d / (t) pro analýzu.
Analyzujeme závislost wx \u003d / (t) pro n \u003d 1500 min "1 (obrázek 18). Jak je vidět, v tomto bloku klikového hřídele je doba trvání celého procesu uvolňování 27,1 ms. Přechodná hydrodynamický proces Ve výstupu začíná po otevření výfukového ventilu. V tomto případě je možné vybrat nejdynamičtější oblast zvedání (časový interval, během něhož dochází k prudkému zvýšení průtoku), jehož trvání je 6,3 ms. Poté se růst průtoku nahrazuje jeho poklesem. Jak je uvedeno dříve (obrázek 15), pro tuto konfiguraci hydraulický systém Relaxační doba je 115-120 ms, tj. Výrazně větší než doba trvání zvedací sekce. Je tedy třeba předpokládat, že začátek uvolnění (zvedací sekce) se vyskytuje s vysokým stupněm nonstatationary. 540 ф, krupobití pKV 7 a)
Plyn byl napájen z celkové sítě na potrubí, na kterém byl instalován tlakoměr 1 pro řízení tlaku na síti a ventil 2, pro řízení průtoku. Plyn proudil do nádrže přijímače 3 objemem 0,04 m3, obsahoval vyrovnávací mřížku 4 pro uhlazování tlakových pulzací. Z přijímače 3 nádrže 3, plynovod byl dodáván do komory 5 foukání válce, ve které byl instalován Honeycomb 6. Honaycomb byl tenkou mřížkou, a byl určen k čištění zbytkového tlaku vlnky. Komora 5 válce-foukací komora byla připevněna k bloku 8 válce, zatímco vnitřní dutina komory válce-buněčná komora byla kombinována s vnitřní dutinou hlavy válce bloku.
Po otevření výfukového ventilu 7 prošel plyn ze simulační komory přes výfukový kanál 9 k měřicímu kanálu 10.
Obrázek 20 znázorňuje podrobněji uspořádání výfukové dráhy experimentální instalace, což indikuje umístění snímačů tlaku a termoometer sondy.
Vzhledem k omezenému počtu informací o dynamice procesu uvolňování byl vybrán klasický přímý výstupní kanál s kulatým průřezem: hlava bloku 2 válce byla připojena k čepům experimentálního výfukového potrubí 4, délka trubky byl 400 mm a průměr 30 mm. V trubce byly vyvrtány tři otvory ve vzdálenosti LG a B, respektive 20,140 a 340 mm pro montáž tlakových snímačů 5 a teplotní snímače 6 (Obrázek 20).
Obrázek 20 - Konfigurace výfukového kanálu experimentální instalace a umístění snímače: 1 - válec - foukání komory; 2 - hlava bloku válce; 3 - Výfukový ventil; 4 - experimentální promoce trubice; 5 - Snímače tlaku; 6 - Teplotooměrové senzory pro měření průtoku; L je délka výstupní trubky; C_3- Diases na umístění senzorů tepelného chaseru z okna výfuku
Systém měření instalace umožnil určit: proudový roh otáčení a otáčení rotace klikového hřídele, okamžitý průtokový průtok, okamžitý koeficient přenosu tepla, přebytečný průtokový tlak. Metody definování těchto parametrů jsou popsány níže. 2.3 Měření rohu otáčení a frekvence otáčení distribuce
Pro stanovení rychlosti otáčení a aktuálního úhlu otáčení vačkového hřídele, stejně jako okamžik hledání pístu v horních a dolních mrtvých bodech, byl aplikován tachometrický senzor, instalační schéma, který je znázorněn na obrázku 21, Vzhledem k tomu, že výše uvedené parametry musí být jednoznačně stanoveny ve studii dynamických procesů v ICC. čtyři
Tachometrický senzor se skládal z ozubeného kotouče 7, který měl naproti sobě jen dva zuby. Disk 1 byl instalován s elektromotorem 4 tak, že jeden z kotoučů kotouče odpovídal poloze pístu v horním mrtvém bodě a druhý, respektive, dno mrtvý bod a byl připevněn k hřídeli s použitím hřídele Spojka 3. Hřídel motoru a hřídel motoru pístu byly připojeny přenosem pásu.
Při průchodu jednoho ze zubů v blízkosti indukčního senzoru 4, upevněn na stativu 5, výstup indukčního snímače je vytvořen napěťový puls. Pomocí těchto pulzů můžete určit aktuální polohu vačkového hřídele, a proto určit polohu pístu. Aby byly signály odpovídající NMT a NMT, byly zuby prováděny od sebe navzájem, konfigurace se liší od sebe, protože signály na výstupu indukčního senzoru měly různé amplité. Signál získaný na výstupu z indukčního senzoru je znázorněn na obrázku 22: napěťový puls menší amplitudy odpovídá poloze pístu v NTC a pulsu vyšší amplitudy, resp. Poloha v NMT.
Dynamika plynu a spotřebního materiálu Proces výstupu pístu spalovacího motoru s superpozicí
V klasické literatuře na teorii pracovního postupu a inženýrství je turbodmychadlo převážně považován za nejúčinnější způsob, jakým motor motoru, vzhledem ke zvýšení množství vzduchu vstupujícího do válců motoru.
Je třeba poznamenat, že v literárních zdrojích je vliv turbodmychadla na plyn-dynamické a termofyzikální charakteristiky plynu toku výfukových plynovodů extrémně vzácný. Hlavně v literatuře je turbína turbíny turbíny turbíny, jako prvek systému výměny plynu, který má hydraulickou odolnost vůči proudu plynů na výstupu válců. Je však zřejmé, že turbodmková turbína hraje důležitou úlohu při tvorbě toku výfukových plynů a má významný vliv na hydrodynamické a termofyzikální charakteristiky průtoku. Tato část popisuje výsledky studia účinku turbíny turbodmychadla na hydrodynamických a termofyzikálních vlastnostech průtoku plynu ve výfukových plynovodu pístového motoru.
Studie byly prováděny na experimentálním nastavení, která byla dříve popsána ve druhé kapitole, hlavní změna je instalace turbodmychadla TKR-6 s radiální axiální turbínou (obr. 47 a 48).
Vzhledem k vlivu tlaku výfukových plynů ve výfukovém potrubí do pracovního postupu turbíny jsou předměty změn v tomto ukazateli široce studovány. Stlačený
Instalace turbínové turbíny ve výfukovém potrubí má silný účinek na tlak a průtok ve výfukovém potrubí, což je jasně vidět ze zářiku tlaku a průtokem ve výfukových potrubí s turbodmychadlem z rohu klikového hřídele (Obrázky 49 a 50). Porovnání těchto závislostí s podobnými závislostmi pro výfukové potrubí bez turbodmychadla za podobných podmínek, lze je vidět, že instalace turbodmychadla do výfukového potrubí vede k vzniku velkého počtu vlnovků po celém výstupu způsobeného výstupu působením prvků čepele (přístroje trysky a oběžného kola) turbíny. Obrázek 48 - Obecný typ instalace s turbodmychadlem
Dalším charakteristickým znakem těchto závislostí je významný nárůst amplitudy tlakových výkyvů a významné snížení amplitudy rychlostních kolísání ve srovnání s prováděním výfukového systému bez turbodmychadla. Například při frekvenci rotace klikového hřídele 1500 minut je maximální tlak plynu v potrubí s turbodmychadlem 2krát vyšší a rychlost je 4,5krát nižší než v potrubí bez turbodmychadla. Zvýšený tlak a snižování tlaku Rychlost v maturitačním potrubí je způsobena odporem vytvořeným turbínou. Stojí za zmínku, že maximální hodnota tlaku v plynovodu turbodmychadla je posunuta vzhledem k maximální hodnotě tlaku v potrubí bez turbodmychadla až o 50 stupňů otáčení klikového hřídele. Tak
Závislosti lokálního (1x \u003d 140 mm) přebytečného tlaku PC a průtokem WX ve výfukovém potrubí kruhového průřezu pístového motoru s turbodmychadlem z úhlu otáčení klikového hřídele P na přetlak uvolňování p t \u003d 100 kPa pro různé rychlosti klikového hřídele:
Bylo zjištěno, že ve výfukovém potrubí s turbodmychadlem jsou maximální hodnoty průtoku nižší než v potrubí bez něj. Stojí za zmínku, že zároveň v okamžiku dosažení maximální hodnoty průtoku směrem ke zvýšení rohu tahu klikového hřídele je charakteristická pro všechny režimy instalace. V případě turbodmychadla je rychlost rychlosti nejvýraznější při nízkých rychlostech otáčení klikového hřídele, která je také charakteristická a v případě bez turbodmychadla.
Podobné vlastnosti jsou charakteristické a pro závislost px \u003d / (p).
Je třeba poznamenat, že po zavření výfukového ventilu není rychlost plynu v potrubí ve všech režimech snížena na nulu. Instalace turbodmychadla turbíny ve výfukovém potrubí vede k vyhlazování pulzací průtoku na všech způsobech provozu (zejména s počátečním přetlakem 100 kPa), a to jak během výstupního taktu a po jeho konci.
Stojí za zmínku, že v potrubí s turbodmychadlem, intenzita útlumu výkyvů průtoku po uzavření výfukového ventilu je vyšší než bez turbodmychadla
Je třeba předpokládat, že změny popsané výše změny v dynamických charakteristikách plynu, když je turbodmychadlo instalován ve výfukovém potrubí, tok průtoku v výstupním kanálu, který by nevyhnutelně měl vést ke změnám v termofyzikálních charakteristikách proces uvolnění.
Obecně závislost změny tlaku v potrubí v DVS s nadřízeným je v souladu s dříve získanými.
Obrázek 53 ukazuje grafy závislosti hmotnostního průtoku g přes výfukový potrubí od rychlosti otáčení klikového hřídele p při různých hodnotách nadměrného tlaku P a konfigurace výfukového systému (s turbodmychadlem a bez toho). Tato grafika byla získána pomocí techniky popsané v.
Z grafů zobrazených na obrázku 53 lze vidět, že pro všechny počáteční hodnoty nadměrného tlaku hmota toku G plyn ve výfukovém potrubí je přibližně stejný, jako by existuje TC a bez ní.
V některých režimech provozu instalace je rozdíl vlastností výdajů mírně přesahuje systematickou chybu, což je asi 8-10% pro stanovení hmotnostního průtoku. 0,0145 g. kg / s.
Pro potrubí s čtvercovým průřezem
Výfukový systém s ejekčními funkcemi následovně. Výfukové plyny do výfukového systému pocházejí z válce motoru do kanálu ve hlavě válce 7, odkud přechází do výfukového potrubí 2. Ve výfukovém potrubí 2 je instalována vysunutí trubice 4, ve kterém je vzduch dodáván přes Electropneumoclap 5. Takové provedení umožňuje vytvářet výbojku bezprostředně za hlavou válce kanálu.
Aby se vyhazovala trubka, nevytváří významnou hydraulickou odolnost ve výfukovém potrubí, jeho průměr by neměl překročit průměr 1/10 tohoto kolektoru. Je také nutné vytvořit kritický režim v sběrném potrubí výfuku a objeví se uzamčení vyhazovače. Poloha osy vyhazovací trubky vzhledem k osy sběrače výfukových plynů (excentricity) je vybrána v závislosti na specifické konfiguraci výfukového systému a provozu motoru. V tomto případě je kritérium účinnosti stupeň purifikace válce z výfukových plynů.
Experimenty pro vyhledávání ukázaly, že výboj (statický tlak) vytvořený ve výfukovém potrubí 2 s použitím ejekční trubice 4 by mělo být alespoň 5 kPa. V opačném případě nastane nedostatečný vyrovnání pulzujícího toku. To může způsobit tvorbu přívodních proudů v kanálu, což povede ke snížení účinnosti proplachování válce, a proto snižuje výkon motoru. Elektronická řídicí jednotka motoru 6 musí organizovat provoz elektropneumoclapu 5, v závislosti na otáčkové rychlosti motoru klikového hřídele. Pro zvýšení účinku vyhození na výstupním konci ejekční trubice 4 může být instalována podzvuková tryska.
Ukázalo se, že maximální hodnoty průtoku v výstupním kanálu s konstantními ejekci je významně vyšší než bez ní (až 35%). Kromě toho, po zavírání výfukového ventilu ve výfukovém kanálu s konstantními vyhazováním, rychlost výstupního průtoku klesne pomalejší ve srovnání s tradičním kanálem, což indikuje pokračující čištění kanálu z výfukových plynů.
Obrázek 63 znázorňuje závislosti lokálního průtoku objemu VX přes výstupní kanály různých provedení z otáčení klikový hřídel P. Označují, že v celém rozsahu frekvence rotace klikového hřídele, s neustálým vyhazováním objemový průtok přes výfukový systém se zvyšuje, což by mělo vést k lepšímu čištění válců z výfukových plynů a zvýšení výkonu motoru.
Studie tak ukázala, že použití konstantního vyhození ve výfukovém systému ve výfukovém systému zlepšuje čištění plynu válců ve srovnání s tradičními systémy stabilizací průtoku ve výfukovém systému.
Hlavním základním rozdílem této metody na způsobu kalení pulzace průtoku ve výfukovém kanálu pístového motoru s použitím účinku konstantní vyhození je, že vzduch přes ejekční trubice je dodáván do výfukového kanálu pouze během taktového uvolňování. To může být proveditelné nastavením elektronického řídicí jednotky motoru nebo použití speciální řídicí jednotky, jehož diagram je znázorněn na obrázku 66.
Toto schéma vyvinutý autorem (obrázek 64) je aplikován, pokud není možné zajistit řízení procesu vyhazování pomocí řídicí jednotky motoru. Princip provozu takového schématu spočívá v následujícím, speciální magnety by měly být instalovány na setrvačníku motoru, musí být instalovány speciální magnety, jejichž poloha by odpovídala momentům otevírání a zavírání výstupních ventilů motoru. Magnety musí být instalovány v různých pólech vzhledem k hale bipolární senzor, který by měl být v bezprostřední blízkosti magnetů. Předávání vedle magnetu snímače, nastavte bod otvoru výfukových ventilů, způsobuje malý elektrický puls, který je zvýšen signálovou amplifikační jednotkou 5, a je přiváděn do elektropneumoclapu, jejichž závěry jsou připojeny k Výstupy 2 a 4 řídicí jednotky, po kterém se otevírá a spustí přívod vzduchu. Stává se, když druhý magnet běží vedle senzoru 7, po kterém se electropneumoclap zavře.
Otočíme se na experimentální data, která byla získána v rozsahu rotačních frekvencí klikového hřídele p od 600 do 3000 minut. 1 s různými trvalými přetlakovými kolíky na uvolňování (od 0,5 do 200 kPa). V experimentech, stlačený vzduch s teplotou 22-24 s ejekční trubkou přijatou z továrny dálnice. Průhyb (statický tlak) pro vyhození trubice ve výfukovém systému byl 5 kPa.
Obrázek 65 ukazuje grafy lokálního tlakového závislosti px (Y \u003d 140 mm) a průtokové rychlosti WX ve výfukovém potrubí kulatého příčného úseku pístového motoru s periodickou vyhození z úhlu otáčení klikového hřídele R pod Přebytek tlaku № \u003d 100 kPa pro různé rotační frekvence klikového hřídele.
Z těchto grafů lze vidět, že v celém taktovém uvolnění je oscilace absolutního tlaku v průmyslu, maximální hodnoty tlakového kmitání dosahují 15 kPa a minimum dosáhne vypouštění 9 kPa. Poté, stejně jako v klasickém promolečném cestě kruhového průřezu, jsou tyto ukazatele respektive 13,5 kPa a 5 kPa. Stojí za zmínku, že maximální hodnota tlaku je pozorována při rychlosti klikového hřídele 1500 min. "1, na dalších režimech provozu tlakového kmitavého motoru nedosahují takových hodnot. Připomeňme si. Připomínka. V počáteční trubce Kulatý průřez, monotónní zvýšení amplitudy tlakových výkyvů byl pozorován v závislosti na zvýšení frekvence rotace klikového hřídele.
Z grafů lokálního průtoku plynu průtoku plynu z rohu rotace klikového hřídele, je třeba vidět, že lokální rychlost během taktového uvolňování v kanálu s použitím účinku periodické ejekce je vyšší než v klasickém kanálu Kruhový průřez na všech režimech motoru. To indikuje nejlepší čištění maturitního kanálu.
Obrázek 66, grafy porovnání závislostí volumetrického průtoku plynu z otáčení klikového hřídele v kulatém průřezu bez vyhození a kulatého průřezu s periodickou vyhození při různých přetlaku na vstupním vstupním kanálem .
Poslat svou dobrou práci ve znalostní bázi je jednoduchá. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, absolventi studenti, mladí vědci, kteří používají znalostní základnu ve studiu a práce, budou vám velmi vděční.
Vysláno http://www.allbest.ru/
Vysláno http://www.allbest.ru/
Federální agentura pro vzdělávání
Gou VPO "Ural State Technická univerzita - UPI pojmenovaná po prvním prezidentovi Rusku B.N. Yeltsin "
Pro práva rukopisů
Teze
pro míru kandidáta technických věd
Dynamika plynu a lokální přenos tepla do sacího systému pístového motoru
Tesaři Leonid Valerevich.
Vědecký poradce:
doktor Fyziko-matematický publikum,
profesor Zhilkin B.p.
Ekaterinburg 2009.
systém sacího systému pístu
Práce se skládá ze správy, pěti kapitol, závěr, seznam odkazů, včetně 112 jmen. Je nastaven na 159 stránkách počítačové volby v programu MS Word a je vybaven výkresy textu 87 a 1 tabulkou.
Klíčová slova: dynamika plynu, pístový motor, vstupní systém, příčné profilování, spotřební materiál, místní přenos tepla, okamžitý lokální koeficient přenosu tepla.
Předmětem studie byl nestacionární proud vzduchu ve vstupním systému pístového motoru vnitřního spalování.
Cílem práce je vytvořit vzorce změn v plyn-dynamické a tepelné charakteristiky vstupního procesu v pístu spalovacího motoru z geometrických a režimových faktorů.
Je ukázáno, že umístěním profilovaných vložek je možné srovnávat s tradičním kanálem konstantního kola, získat řadu výhod: zvýšení objemového toku vzduchu vstupujícího na válec; Zvýšení strmosti závislosti v na počtu otáčení klikového hřídele N v provozním rozsahu frekvence otáčení při "trojúhelníkové" vložce nebo linearizaci výdajových charakteristik v celém rozsahu otočných čísel hřídele, as Stejně jako potlačování pulzování vysokofrekvenčního průtoku vzduchu v přívodním kanálu.
Významné rozdíly ve vzorcích změn koeficientů přenosu tepla z rychlosti W pod stacionárním a pulzujícím proudem vzduchu v přívodu systém KBS.. Přibližování experimentálních dat bylo získány rovnice pro výpočet lokálního koeficientu přenosu tepla v přívodním traktu, jak pro stacionární proudění, tak pro dynamický pulzující průtok.
Úvod
1. Stav problému a stanovení cílů studie
2. Popis experimentálních montážních a měřicích metod
2.2 Měření otáčení otáčení a rohu rotace klikového hřídele
2.3 Měření okamžité spotřeby sacího vzduchu
2.4 Systém pro měření okamžitých koeficientů přenosu tepla
2.5 Systém sběru dat
3. Dynamika plynu a spotřební materiál vstupní proces ve spalovacím motoru v různých konfiguracích sacího systému
3.1 Dynamika plynu procesu sání bez zohlednění účinku filtračního prvku
3.2 Vliv filtračního prvku na dynamiku plynu procesu sání v různých konfiguracích sacího systému
3.3 Spektrální analýza vstupního procesu s různými konfiguracemi sacího systému s různými filtračními prvky
4. Přenos tepla v přívodním kanálu pístu motoru spalování
4.1 Kalibrace měřicího systému pro určení lokálního koeficientu přenosu tepla
4.2 Místní koeficient přenosu tepla v vstupním kanálu spalovacího motoru v inpatním režimu
4.3 Okamžitý lokální koeficient přenosu tepla v vstupním kanálu spalovacího motoru
4.4 Vliv konfigurace vstupního systému spalovacího motoru na okamžitý lokální koeficient přenosu tepla
5. Otázky praktická aplikace Výsledky práce
5.1 Konstruktivní a technologický design
5.2 Úspora energie a zdrojů
Závěr
Bibliografie
Seznam základních označení a zkratek
Všechny symboly jsou vysvětleny, když se nejprve používají v textu. Následuje pouze seznam pouze nejvíce spotřebitelských označení:
d-Diametr trubek, mm;
d E je ekvivalentní (hydraulický) průměr, mm;
F - plocha povrchu, m 2;
i - Aktuální síla a;
G - hmotnostní tok vzduchu, kg / s;
L - délka, m;
l je charakteristická lineární velikost, m;
n je rychlost otáčení klikového hřídele, min -1;
p - atmosférický tlak, pa;
R - odpor, ohm;
T - absolutní teplota;
t - teplota na stupnici Celsia, O C;
U - napětí, v;
V - průtok vzduchu, m 3 / s;
w - průtok vzduchu, m / s;
Přebytečný koeficient vzduchu;
g - úhel, krupobití;
Úhel otáčení klikového hřídele, krupobití., P.K.V.;
Koeficient tepelné vodivosti, w / (m k);
Součinitel kinematická viskozita, m 2 / s;
Hustota, kg / m 3;
Čas, S;
Součinitel rezistence;
Základní řezy:
p.k.v. - otáčení klikového hřídele;
DVS - spalovací motor;
NMT - horní mrtvý bod;
NMT - Dolní mrtvý bod
ADC - analog-to-digitální převodník;
BPF - rychlá fourierová transformace.
ČÍSLA:
RE \u003d WD / - Rangeld číslo;
Nu \u003d d / - počet nusselt.
Úvod
Hlavním úkolem ve vývoji a zlepšování pístových spalovacích motorů je zlepšit plnění válce s čerstvým nábojem (nebo jinými slovy, zvýšením koeficientu plnění motoru). V současné době rozvoj DVS dosáhl takové úrovně, že zlepšení jakéhokoli technického a ekonomického ukazatele přinejmenším na desátém podílu procentního podílu s minimálním materiálem a dočasnými náklady je skutečným úspěchem výzkumných pracovníků nebo inženýrů. Proto k dosažení cíle, výzkumní pracovníci nabízejí a používají různé metody mezi nejčastějším nejčastějším způsobem: dynamický (inerciální) redukční, přeplňování nebo dmychadla vzduchu, vstupní kanál s proměnlivou délkou, seřízení mechanismu a fází distribuce plynu, optimalizace konfigurace sacího systému. Použití těchto metod umožňuje zlepšit plnění válce s čerstvým nábojem, což zase zvyšuje výkon motoru a její technické a ekonomické ukazatele.
Použití většiny zvažovaných metod však vyžaduje významné materiálové investice a významnou modernizaci návrhu vstupního systému a motoru jako celku. Proto jeden z nejčastějších, ale ne nejjednodušší, k datu, způsoby zvyšování plnicího faktoru je optimalizovat konfiguraci vstupní dráhy motoru. V tomto případě se studie a zlepšování vstupního kanálu motoru nejčastěji provádí metodou matematického modelování nebo statických čističek sacího systému. Nicméně, tyto metody nemohou poskytnout správné výsledky na moderní úrovni vývoje motoru, protože jak je známo, reálný proces v trasách plynových vzduchů motorů motorů je trojrozměrný plynový inkoustový vypršení ventilového otvoru do částečně vyplněného prostor variabilního objemového válce. Analýza literatury ukázala, že informace o procesu sání v reálném dynamickém režimu jsou prakticky nepřítomné.
Tak, spolehlivé a správné údaje o plyn-dynamické a tepelné výměně pro proces sání mohou být získány výhradně ve studiích na dynamických modelech DVS nebo skutečné motory. Pouze taková zkušená data mohou poskytnout nezbytné informace ke zlepšení motoru na současné úrovni.
Cílem práce je navázat vzorce změny plynu-dynamických a tepelných charakteristik procesu naplnění válce s čerstvým nábojem pístu spalovacího motoru z geometrických a režimových faktorů.
Vědecká novinka hlavních ustanovení práce je, že autor poprvé:
Amplitudová frekvenční charakteristika pulzních účinků vznikajících v proudu v sacím potrubí (trubka) pístového motoru;
Způsob zvyšování proudění vzduchu (v průměru o 24%) vstupující do válce za použití profilovaných vložek do sacího potrubí, který povede ke zvýšení výkonu motoru;
Vzory změn v okamžitém lokálním koeficientu přenosu tepla v přívodní trubce pístu;
Ukázalo se, že použití profilovaných vložek snižuje ohřev čerstvého náboje při příjmu v průměru o 30%, což zlepší náplň válce;
Zobecněna ve formě empirických rovnic získané experimentální údaje na lokálním přenosu tepla pulzujícího proudu vzduchu v sacím potrubí.
Přesnost výsledků je založena na spolehlivosti experimentálních údajů získaných kombinací nezávislých metodik pro výzkum a potvrzena reprodukovatelností experimentálních výsledků, jejich dobrou dohodou na úrovni zkušebních experimentů s těmito autory, jakož i použití a Komplex moderních výzkumných metod, výběr měřicího zařízení, jeho systematické testování a cílení.
Praktický význam. Získaná experimentální data vytvářejí základ pro vývoj inženýrských metod pro výpočet a navrhování inkoustových inkoustových systémů a také rozšiřovat teoretické znázornění o dynamice plynu a lokálním přenosu tepla vzduchu během přívodu v pístu. Jednotlivé výsledky práce byly provedeny na realizaci Dieselového motoru URAL LLC v konstrukci a modernizaci motorů 6dm-21L a 8DM-21L.
Metody pro stanovení průtoku pulzujícího proudění vzduchu v přívodní trubce motoru a intenzity okamžitého přenosu tepla v něm;
Experimentální údaje o dynamice plynu a okamžitý lokální koeficient přenosu tepla ve vstupním kanálu vstupního kanálu v procesu sání;
Výsledky zobecnění údajů o lokálním koeficientu přenosu tepla vzduchu do vstupního kanálu DVS ve formě empirických rovnic;
Schválení práce. Hlavní výsledky studií uvedených v uvedené diplomové práce a byly prezentovány na "vykazování konferencí mladých vědců", Jekatěrinburg, UGTU-UPI (2006 - 2008); Oddělení vědeckých seminářů "Teoretická tepelná inženýrství" a "turbíny a motory", Jekatěrinburg, UGTU-UPI (2006 - 2008); Vědecká a technická konference "Zlepšení účinnosti elektráren na kolové a sledované stroje", Chelyabinsk: Chelyabinsk Vyšší vojenská automobilová komunistická strana (vojenského institutu) (2008); Vědecká a technická konference "Rozvoj inženýrství v Rusku", St. Petersburg (2009); Na vědecké a technické radě pod motorem Ural Diesel Motor LLC, Jekatěrinburg (2009); Na vědecká a technická rada pro OJSC NII autotractor technologie, Chelyabinsk (2009).
Disertační práce byla provedena na odděleních "Teoretické tepelné inženýrství a" turbíny a motory ".
1. Přezkum současného stavu studia vstupních systémů přívodu pístu
Dosud existuje velký počet literatury, ve kterém jsou uvažovány konstruktivní výkon různých systémů pístových motorů vnitřního spalování, zejména jednotlivé prvky vstupních systémů inkoustových systémů. Neexistuje však prakticky žádné zdůvodnění navrhovaných konstrukčních řešení analýzou dynamiky plynu a přenosem tepla vstupního procesu. A pouze v jednotlivých monografiích poskytují experimentální nebo statistické údaje o výsledcích provozu, což potvrzuje proveditelnost jednoho nebo jiného konstruktivního výkonu. V tomto ohledu lze argumentovat, že až do nedávné doby byla dostatečná pozornost věnována studii a optimalizaci vstupních systémů pístních motorů.
V posledních desetiletích se v souvislosti s zpřísněním ekonomických a environmentálních požadavků na spalovací motory, výzkumníci a inženýři začínají věnovat více a více věnovat zlepšení sacích systémů benzínových, tak naftových motorů, kteří věří, že jejich výkon je do značné míry závislé na Dokonalost procesů vyskytujících se v trasách plynového vzduchu.
1.1 Základní prvky vstupních systémů přívodu pístu
Snímání systému pístu, obecně sestává ze vzduchového filtru, sacího potrubí (nebo vstupní trubice), hlavy válců, které obsahují sání a výstupní kanály, jakož i mechanismus ventilu. Jako příklad, na obrázku 1.1 je zobrazen diagram sacího systému dieselového motoru YMZ-238.
Obr. 1.1. Schéma sacího systému dieselového motoru YMZ-238: 1 - Sací potrubí (trubka); 2 - Gumové těsnění; 3.5 - Spojovací trysky; 4 - odhadované těsnění; 6 - hadice; 7 - vzduchový filtr
Volba optimálních konstrukčních parametrů a aerodynamických vlastností sacího systému předurčují účinný pracovní postup a vysokou úroveň výstupních ukazatelů spalovacích motorů.
Stručně zvažte každý kompozitní prvek sacího systému a jeho hlavní funkce.
Hlava válce je jednou z nejsložitějších a důležitých prvků ve spalovacím motoru. Ze správného výběru tvaru a velikosti hlavních prvků (především je dokonalost plnění a směšovacích procesů do značné míry závisí na velikosti přívodních a výfukových ventilů).
Hlavy válců jsou vyrobeny hlavně dvěma nebo čtyřmi ventily na válce. Výhody dvou-plamene designu jsou jednoduchost výrobní technologie a schématu návrhu, v menší strukturní hmotnosti a hodnotě, počet pohyblivých částí v mechanismu hnacího mechanismu, náklady na údržbu a opravy.
Výhody čtyřlopatovaných struktur spočívá v lepší využití oblasti omezené válcovým okruhem, pro průchodné oblasti ventilu gorlovin, při efektivnějším procesu výměny plynu v menším tepelném napětí hlavy v důsledku rovnoměrnějšího Tepelný stav, v možnosti centrálního umístění trysky nebo svíček, což zvyšuje jednotnost podrobností tepelného stavu pístová skupina.
Existují i \u200b\u200bdalší návrhy hlaviček válců, například se třemi vstupními ventily a jedním nebo dvěma absolventy na válec. Taková schémata se však aplikují poměrně vzácné, zejména ve vysoce přidružených (závodních) motorech.
Vliv počtu ventilů na dynamiku plynu a přenos tepla v přívodní dráhy je obecně prakticky studován.
Nejdůležitějšími prvky hlavy válce z hlediska jejich vlivu na dynamiku plynu a procesu výměny tepla v motoru jsou typy vstupních kanálů.
Jedním ze způsobů, jak optimalizovat proces plnění je profilovací vstupní kanály v hlavě válce. Existuje široká škála tvarů profilování, aby se zajistilo směrový pohyb čerstvého náboje v válci motoru a zlepšil proces míchání, jsou popsány v nejpodrobnější.
V závislosti na typu procesu míchání se sací kanály provádějí jedním funkčním (nechutným), poskytuje pouze naplnění válců s vzduchem nebo dvě funkce (tangenciální, šroub nebo jiný typ) použitý pro vstupní a kroucení vzduchu v válec a spalovací komora.
Obraťme se na otázku znaků návrhu sběratelů sběratelů benzínových a vznětových motorů. Analýza literatury ukazuje, že sběrací sběrnice (nebo inkoustová trubka) je dána malá pozornost a je často zvažován pouze jako potrubí pro zásobování směsi vzduchu nebo palivového vzduchu do motoru.
Vzduchový filtr Je nedílnou součástí vstupního systému pístu. Je třeba poznamenat, že v literatuře je věnována další pozornost konstrukci, materiálu a odolnosti filtračních prvků a zároveň účinek filtračního prvku na dynamické a vyměněné indikátory tepla, jakož i výdaje Charakteristiky pístového spalovacího systému se prakticky nepovažuje.
1.2 Dynamika plynu průtoku v přívodních kanálech a způsobech studia vstupního procesu v pístovém motoru
Pro přesnější pochopení fyzikální podstaty výsledků získaných jinými autory jsou načrtnuty současně s teoretickými a experimentálními metodami, protože způsob a výsledek jsou v jediné organické komunikaci.
Metody studia vstupních systémů KHOS lze rozdělit do dvou velkých skupin. První skupina zahrnuje teoretickou analýzu procesů v přívodním systému, včetně jejich numerické simulace. Do druhé skupiny, budeme kreslit všechny způsoby, jak experimentálně studovat vstupní proces.
Volba výzkumných metod, odhadů a seřizování sacích systémů je určena množstvím cílů, stejně jako stávající materiál, experimentální a vypočtené možnosti.
Dosud neexistují žádné analytické metody, které umožňují být poměrně přesné pro odhad úrovně intenzity plynu ve spalovací komoře, stejně jako řešit soukromé problémy spojené s popisem pohybu v cestě sání a vypršení plynu ventilová mezera v reálném nevylučovatelném procesu. Důvodem je obtíže popisující trojrozměrný tok plynů na křivkových kanálech s náhlými překážkami, komplexní strukturou prostorového proudu, s výstupem proudového plynu přes štěrbinu ventilu a částečně naplněným prostorem variabilního objemového válce, interakce toků mezi sebou, se stěnami válce a pohyblivého dna pístu. Analytické stanovení optimálního pole rychlosti v přívodní trubce, v drážce kruhového ventilu a rozložení toků ve válci je komplikována nedostatkem přesných způsobů hodnocení aerodynamických ztrát vyplývajících z čerstvého náboje v vstupním systému a při plynu ve válci a proudění kolem jeho vnitřních povrchů. Je známo, že v kanálu jsou nestabilní zóny přechodu průtoku z lamináře do režimu turbulentního průtoku, oblast separace hraniční vrstvy. Průtoková struktura je charakterizována proměnnými podle času a místo Reynolds, úroveň nestaciotnosti, intenzity a rozsahu turbulence.
Mnoho vícesměrných prací je věnováno numerickým modelováním pohybu vzduchu na vstupu. Vyrábíme modelování vortexového přívodu toku vstupu vstupu vstupu vstupního ventilu, výpočet trojrozměrného průtoku v přívodních kanálech hlavy válce, modelování proudu do vstupního okna a motoru Válec, analýza účinku přímého průtoku a vířící proudů na směšovacím procesu a vypočtené studie účinku náboje kroucení v dieselovém válci Velikost emisí oxidů oxidů dusíku a indikátorových cyklů. Pouze v některých dílech je však numerická simulace potvrzena experimentálními daty. A výhradně na teoretických studiích je obtížné posoudit přesnost a stupeň použitelnosti údajů. Je třeba také zdůraznit, že téměř všechny numerické metody jsou zaměřeny především na studium procesů v již existujícím provedení vstupu vstupního systému intenzity DVS, aby odstranily své nedostatky, a nevyvíjet nové, účinné řešení konstrukčních roztoků.
Souběžně se aplikují klasické analytické metody pro výpočet pracovního postupu v motorech a oddělených procesů výměny plynu. V výpočtech průtoku plynu v přívodních a výfukových ventilech a kanálech se však používají rovnice jednorozměrného stacionárního průtoku, přičemž současný kvazi-stacionární. Proto jsou zvažované metody výpočtu jsou výhradně odhadnuty (přibližné), a proto vyžadují experimentální zdokonalení v laboratoři nebo na skutečném motoru během testů na lavice. Způsoby výpočtu výměny plynu a hlavní plyn-dynamické ukazatele vstupního procesu v obtížnějším formulaci se vyvíjí v dílech. Nicméně, oni také poskytují pouze obecné informace o diskusovaných procesech, netvoří dostatečně úplné znázornění směnných kurzů plynu a tepla, protože jsou založeny na statistických údajích získaných v matematickém modelování a / nebo statické čističky vstupního traktu inkoust a metody numerické simulace.
Nejpřesnější a spolehlivější údaje o vstupním procesu v pístu může být získána ve studii na reálných motorech.
K první studiu náboje v motorovém válci na hřídelovém testu hřídele mohou být přiřazeny klasické experimenty ricarda a hotovosti. Riccardo instaloval oběžné kolo ve spalovací komoře a zaznamenal rychlost otáčení, když je kontrolován hřídel motoru. Anemometr upřený průměrnou hodnotu rychlosti plynu pro jeden cyklus. Ricardo představil koncept "vírového poměru", což odpovídá poměru kmitočtu oběžného kola, měřeno otáčení vír a klikový hřídel. Cass instalovala desku v otevřené spalovací komoře a zaznamenal účinek na proudění vzduchu. Existují i \u200b\u200bjiné způsoby použití desek spojených s tensidát nebo indukční senzory. Instalace desek deformujte otočný proud, což je nevýhoda těchto metod.
Moderní výzkum dynamiky plynu přímo na moti vyžaduje speciální nástroje Měření, která jsou schopna pracovat pod nepříznivými podmínkami (hluk, vibrace, otočné prvky, vysoké teploty a tlak při spalování paliva a ve výfukových kanálech). V tomto případě jsou procesy v DVS vysokorychlostní a periodické, takže měřicí zařízení a senzory musí mít velmi vysokou rychlost. To vše velmi komplikuje studium vstupního procesu.
Je třeba poznamenat, že v současné době jsou v současné době používány metody přírodního výzkumu motorů, a to jak pro studium průtoku vzduchu ve vstupním systému a válec motoru a pro analýzu účinku tvorby vír na vstupu pro toxicitu výfukových plynů.
Nicméně, přírodní studie, kde zároveň velký počet rozmanitých faktorů působí, neumožňují proniknout podrobnosti o mechanismu odděleného fenoménu, neumožňují používat vysoce přesné, komplexní zařízení. To vše je výslovnost laboratorních studií pomocí komplexních metod.
Výsledky studia dynamiky plynu procesu sání získané ve studii na motory jsou poměrně detailní v monografii.
Z toho nejjasnějším zájmem je oscilogram změn v průtoku vzduchu ve vstupní části vstupního kanálu motoru C10.5 / 12 (D 37) rostliny traktoru Vladimir, který je uveden na obrázku 1.2.
Obr. 1.2. Parametry průtoku ve vstupní části kanálu: 1 - 30 s -1, 2 - 25 S -1, 3 - 20 s -1
Měření průtoku vzduchu v této studii byla provedena za použití termoometru pracujícího v režimu DC.
A zde je vhodné věnovat pozornost velmi metodě termoemometrie, která díky řadě výhod získal tak rozsáhlou plynovou dynamiku různých procesů ve výzkumu. V současné době existují různé schémata termoanemometrů v závislosti na úkolech a oblasti výzkumu. Nejvíce podrobnější teorie termoenemometrie je zvážena. Je také třeba poznamenat širokou škálu návrhů senzorů termooměru, což naznačuje rozsáhlé použití této metody ve všech oblastech průmyslu, včetně inženýrství.
Zvažte otázku použitelnosti metody termoenemometrie pro studium vstupního procesu v pístu. Malé rozměry citlivého prvku snímače termooměru tak nemají významné změny v povaze průtoku proudění vzduchu; Vysoká citlivost anemometrů umožňuje registrovat výkyvy s malými amplitudami a vysokými frekvencemi; Jednoduchost hardwarového schématu umožňuje snadno zaznamenávat elektrický signál z výstupu termooměru, následovaný jeho zpracováním na osobním počítači. V termomemometrii se používá ve způsobech dimenzování jednorázových, dvou nebo tříkomponentních senzorů. Vlákno nebo filmy žáruvzdorných kovů s tloušťkou 0,5-20 μm a délkou 1-12 mm se obvykle používají jako citlivý prvek senzoru termooměru, který je upevněn na chromu nebo chromových kožených nohách. Ten průchod přes porcelán dvou-, třícestný nebo čtyřčlenná trubka, která je umístěna na kovové pouzdro u těsnění z průlomu, kovového pouzdra, proniká do blokové hlavy pro studium prostoru uvnitř válce nebo v Potrubí pro stanovení průměrných a zvlňovacích složek plynové rychlosti.
A teď zpět do oscilogramu znázorněného na obrázku 1.2. Schéma upozorňuje na skutečnost, že prezentuje změnu průtoku vzduchu z úhlu otáčení klikového hřídele (p.k.v.) pouze pro takt sání (? 200 stupňů. P.K.v.), zatímco informace o zbytku na jiných hodinách byly "oříznuté". Tento oscilogram se získá pro frekvenci rotace klikového hřídele od 600 do 1800 min -1, zatímco v moderní motory Rozsah provozních rychlostí je mnohem širší: 600-3000 min -1. Pozornost je přitahována na skutečnost, že průtok v traktu před otevřením ventilu není nula. Zatím, po zavření sacího ventilu, rychlost není resetován, pravděpodobně proto, že v cestě je vysokofrekvenční vratný průtok, který v některých motorech se používá k vytvoření dynamického (nebo inetrigice).
Proto je důležité pro pochopení procesu jako celku, údaje o změně průtoku vzduchu v přívodním traktu pro celý pracovní postup motoru (720 stupňů, PKV) a v celém provozním rozsahu frekvence rotace klikového hřídele. Tato data jsou nezbytná pro zlepšení přívodního procesu, hledání způsobů, jak zvýšit velikost čerstvého náboje vstoupí do válců motoru a vytváření dynamických systémů Superwarow.
Stručně uvažujme o vlastnostech dynamického přeplňovaného v pístu DVS, které se provádí různé způsoby. Nejen fáze distribuce plynu, ale také konstrukci přívodních a promolečných cest ovlivňují proces sání. Pohyb pístu, když sání takt vede k otevřenému sacímu ventilu na tvorbu zadní vlny. Na otevřeném sacím potrubí se tato tlaková vlna vyskytuje s hmotností pevného okolního vzduchu, odráží se od něj a pohybuje se zpět do přívodní trubky. Kolísání vzduchu vzduchového sloupce ve vstupním potrubí může být použit ke zvýšení plnění válců s čerstvým nábojem a tím získání velkého množství točivého momentu.
S jinou formou dynamického supercharda - inerciální nadřízený, každý vstupní kanál válce má vlastní oddělenou rezonátorovou trubku, odpovídající délku akustiky připojené k sběrné komoře. V takových rezonátorových trubkách může kompresní vlna přicházející z válců šíří nezávisle na sobě. Při dohodě o délce a průměru jednotlivých rezonátorových trubek s fázemi distribuční fáze plynu kompresní vlny se odráží na konci rezonátoru trubice, se vrátí otevřeným sací ventil Válec tím, poskytuje jeho nejlepší náplň.
Resonant redukce je založeno na skutečnosti, že v proudění vzduchu v přívodní potrubí při určité rychlosti otáčení klikového hřídele jsou rezonanční oscilace způsobené vratným pohybem pístu. To se správným uspořádáním sacího systému vede k dalšímu zvýšení tlaku a dalšího adhezivního účinku.
Zároveň zmíněné dynamické metody boost fungují v úzkém rozsahu režimů, vyžadují velmi složité a trvalé nastavení, protože akustické vlastnosti motoru se mění.
Data dynamika plynu pro celý pracovní postup motoru mohou být užitečné pro optimalizaci procesu plnění a vyhledávání pro zvýšení průtoku vzduchu přes motor a tím i jeho výkon. Současně intenzita a měřítko turbulence průtoku vzduchu, které jsou generovány ve vstupním kanálu, jakož i počet vír vytvořených během vstupního procesu.
Rychlý tok náboje a rozsáhlé turbulence v proudu vzduchu poskytují dobré míchání vzduchu a paliva a tím, kompletní spalování s nízkou koncentrací škodlivých látek ve výfukových plynech.
Jedním ze způsobů, jak vytvořit víry v procesu sání je použití klapky, která sdílí cestu sání do dvou kanálů, z nichž jeden může překrývat, řízení pohybu náboje směsi. Existuje velký počet konstrukčních verzí, které poskytují tangenciální složku pohybu průtoku, aby se organizovaly směrové víry v přívodní potrubí a válec motoru
. Účelem všech těchto řešení je vytvořit a správu vertikálních vír v válci motoru.
Existují i \u200b\u200bjiné způsoby, jak ovládat čerstvé náplň plnění. Konstrukce spirálového sání kanálu se používá v motoru s jiným krokem otáček, plochých míst na vnitřní stěně a ostrým okraji na kanálu výstupu. Další zařízení pro regulaci vírové tvorby ve válci motoru je spirálová pružina instalovaná ve vstupním kanálu a pevně upevněná o jeden konec před ventilem.
Je tedy možné poznamenat trend výzkumných pracovníků k vytvoření velkých vírů různých distribučních pokynů na vstupu. V tomto případě musí proud vzduchu obsahovat zejména rozsáhlé turbulence. To vede ke zlepšení směsi a následné spalování paliva, a to jak v benzínu, tak v dieselové motory. A v důsledku toho se sníží specifická spotřeba paliva a emisí škodlivých látek s vyhořelými plyny.
Ve stejné době, v literatuře nejsou žádné informace o pokusech o řízení vírové tvorby pomocí příčného profilování - změna tvaru příčné části kanálu, a je známo, že silně ovlivňují povahu průtoku.
Po výše uvedeném lze dospět k závěru, že v této fázi v literatuře je významný nedostatek spolehlivých a úplných informací o dynamice plynu vstupního procesu, a to: Změňte rychlost proudění vzduchu z rohu klikového hřídele celý pracovní postup motoru v provozním rozsahu frekvenčního hřídele rotace klikového hřídele; Účinek filtru na dynamiku plynu procesu příjmu; Měřítko turbulence dochází během příjmu; Vliv hydrodynamické nestionarity na spotřebním materiálu v přívodním traktu DVS atd.
Naléhavým úkolem je vyhledat způsoby zvyšování průtoku vzduchu přes válce motoru s minimálním zdokonalením motoru.
Jak již bylo uvedeno výše, nejúplnější a nejspolehlivější vstupní data lze získat ze studií na reálných motorech. Tento směr výzkumu je však velmi složitý a drahý, a pro řadu otázek je téměř nemožné, proto byly kombinované metody studia procesů v ICC vyvinuty experimentátorem. Zvážit rozšířené od nich.
Vývoj souboru parametrů a metod výpočtování a experimentálních studií je vzhledem k velkému počtu komplexních analytických popisů návrhu vstupního systému pístového motoru, dynamiky procesu a pohybu náboje v přívodních kanálech a válec.
Přijatelné výsledky lze získat při společné studii procesu sání na osobním počítači pomocí numerických metod modelování a experimentálně prostřednictvím statických čističek. Podle této technice bylo provedeno mnoho různých studií. V takové práci jsou uvedeny buď možnosti numerického modelování vířivých toků v přívodním systému inkoustového systému inkoustu, následované výsledky výsledků pomocí proplachování ve statickém režimu na inspektorské instalaci nebo vypočtené matematický model Na základě experimentálních dat získaných ve statických režimech nebo během provozu jednotlivých modifikací motorů. Zdůrazňujeme, že základem téměř všech těchto studií se provádí experimentální údaje získané pomocí statického foukání vstupního systému inkoustového systému.
Zvažte klasický způsob, jak studovat proces sání pomocí anemometru verandy. S pevným ventilem rtů vytváří čištění zkušebního kanálu s různými druhou spotřebou vzduchu. Pro očištění se používají skutečné hlavy válců, odlévané z kovu, nebo jejich modely (skládací dřevěné, sádry, z epoxidových pryskyřic atd.) Sestavené s ventily, které vodítko bush linky a sedla. Nicméně, jak je popsáno srovnávací testy, tato metoda poskytuje informace o vlivu formy cesty, ale oběžné kolo nereaguje na působení celého průtoku vzduchu v průřezu, což může vést k výraznému chybě při odhadu Intenzita náboje ve válci, která je potvrzena matematicky a experimentálně.
Dalším rozšířeným způsobem studia procesu plnění je metoda s použitím skryté mřížky. Tato metoda se liší od předchozího skutečnosti, že absorbovaný otočný průtok vzduchu je poslán do příznule na čepeli skryté mřížky. V tomto případě je rotační proud ukraden a na lopatkách je vytvořen jet moment, který je zaznamenán kapacitním senzorem v rozsahu úhlu torcionu. Skrytý proud, který prochází mřížkou, teče otevřeným úsekem na konci rukávu do atmosféry. Tato metoda umožňuje komplexně vyhodnotit přívodní kanál pro energetické indikátory a velikosti aerodynamických ztrát.
I přes skutečnost, že metody výzkumu statických modelů poskytují pouze obecnou představu o dynamických a tepelných výměnných charakteristikách vstupního procesu, stále zůstávají relevantní z důvodu jejich jednoduchosti. Výzkumníci jsou stále více používají tyto metody pouze pro předběžné posouzení vyhlídek sacích systémů nebo již existujících konverzí. Nicméně, pro úplné, detailní porozumění fyziky jevů během přívodního procesu těchto metod, však zjevně nestačí.
Jedním z nejpřesnějších a nejúčinnějších způsobů, jak studovat vstupní proces v motoru jsou experimenty na speciálních, dynamických instalacích. Za předpokladu, že rysy dynamické a tepelné výměny a charakteristiky náboje v přívodním systému jsou funkce pouze geometrických parametrů a režimových faktorů pro studii, je velmi užitečné použít dynamický model - experimentální instalace, která nejčastěji představuje Jednodrozměrný model motoru na různých vysokorychlostní režimypůsobící testováním klikového hřídele z cizího zdroje energie a vybavené senzory odlišné typy . V tomto případě můžete odhadnout celkovou účinnost z určitých řešení nebo jejich účinnost je prvek. V všeobecné Takový experiment je snížen tak, aby se stanovil průtokové vlastnosti v různých prvcích sacího systému (okamžité hodnoty teploty, tlaku a rychlosti) se měnící v rohu otáčení klikového hřídele.
Nejlevnějším způsobem, jak studovat vstupní proces, který poskytuje plné a spolehlivé údaje, je tedy vytvoření jednorázového dynamického modelu pístového motoru, který je poháněn k otáčení ze zdroje externího energie. V tomto případě tento způsob umožňuje prozkoumat jak dynamické a tepelné výměníky plnicího procesu v pístu spalovacího motoru. Použití termoenomometrických metod umožní získat spolehlivé údaje bez významného účinku na procesy vyskytující se v sacím systému experimentálního modelu motoru.
1.3 Charakteristika procesů výměny tepla ve vstupním systému pístového motoru
Studium výměny tepla v pístu spalovacího motoru začalo ve skutečnosti od vytvoření prvních pracovních strojů - J. Lenoyra, N. Otto a R. Dieselu. A samozřejmě v počáteční fázi byla zvláštní pozornost věnována studiu výměny tepla v motoru válce. První klasická práce v tomto směru lze přičítat.
Nicméně, pouze práce prováděná V.I. Grinevik se stal pevným nadací, které se ukázalo být možné stavět teorii výměny tepla pro pístové motory. Dotyčná monografie je především věnována tepelnému výpočtu procesů intra-válců v OI. Zároveň může také najít informace o tepelně vyměňovaných indikátorech v přívodním procesu zájmu, a to existují statistické údaje o velikosti ohřevu čerstvého náboje, stejně jako empirické vzorce pro výpočet parametrů na Začátek a konec taktu přívodu.
Dále, výzkumníci začali vyřešit více soukromých úkolů. Zejména V. nusselt přijal a publikoval vzorec pro koeficient tepelného přenosu v válci pístového motoru. N.r. Briga v jeho monografii objasnil vzorec nusselt a zcela jasně ukázal, že v každém případě (typ motoru, způsob tvorby míchání, rychlost rychlosti, vzkvétající úroveň) by měly být objasněny výsledky přímých experimentů.
Dalším směrem ve studiu pístních motorů je studium výměny tepla v toku výfukových plynů, zejména získání dat o přenosu tepla během turbulentního průtoku plynu ve výfukovém potrubí. Velký počet literatury je věnován řešení těchto úkolů. Tento směr je poměrně dobře studován jak ve statických podmínkách proplachování a pod hydrodynamickou nestacionární. To je primárně vzhledem k tomu, že zlepšením výfukového systému je možné výrazně zvýšit technické a ekonomické ukazatele spalovacího motoru pístu. V průběhu vývoje této oblasti bylo provedeno mnoho teoretických prací, včetně analytických řešení a matematického modelování, stejně jako mnoho experimentálních studií. V důsledku takové komplexní studie procesu uvolňování byl navržen velký počet ukazatelů charakterizujících proces uvolňování, pro který může být hodnocena kvalita návrhu výfukového systému.
Studium výměny tepla procesu příjmu je stále nedostatečná pozornost. To lze vysvětlit skutečností, že studium v \u200b\u200boblasti optimalizace tepla ve válci a výfukových traktů byly zpočátku účinnější, pokud jde o zlepšení konkurenceschopnosti pístového motoru. V současné době však rozvoj průmyslu motoru dosáhl takové úrovně, že zvýšení ukazatele motoru alespoň několik desetin procenta je považován za vážný úspěch pro výzkumné pracovníky a inženýry. Proto s ohledem na skutečnost, že směry zlepšování těchto systémů jsou převážně vyčerpány, v současné době stále více specialistů hledají nové příležitosti pro zlepšení pracovních postupů pístních motorů. A jeden z takových směrů je studium výměny tepla během vstupu v přívodu.
V literatuře o výměně tepla v procesu sání, práce lze odlišit na studii vlivu intenzity vortexového toku náboje na vstupu na tepelném stavu částí motoru (hlava válce, sání a výfukového ventilu, povrchy válců). Tato práce mají velkou teoretickou povahu; Na základě řešení nelineárních Navier-Stokes rovnic a Fourier-Ostrogradsky, stejně jako matematické modelování pomocí těchto rovnic. S ohledem na velký počet předpokladů, výsledky mohou být považovány za základ pro experimentální studie a / nebo se odhadují ve strojírenských výpočtech. Tyto práce také obsahují experimentální studie pro stanovení místních nestacionárních tepelných toků v dieselové spalovací komoře v širokém rozsahu intenzity intenzity intenzity.
Výše uvedená tepelná výměna práce v přívodním procesu nejčastěji neovlivňují vliv dynamiky plynu na lokální intenzitě přenosu tepla, který určuje velikost ohřevu čerstvého náboje a teplotního napětí v sacím potrubí (trubka). Ale jak je dobře známo, velikost ohřevu čerstvého náboje má významný účinek na hmotnostní spotřebě čerstvého náboje přes válce motoru a podle jejího výkonu. Také snížení dynamické intenzity přenosu tepla ve vstupní cestě pístového motoru může snížit teplotní napětí a tím zvýší zdroj tohoto prvku. Studie a řešení těchto úkolů je proto naléhavým úkolem pro rozvoj budovy motoru.
Mělo by být uvedeno, že v současné době pro inženýrské výpočty používají statická čisticí data, která není správná, protože nestacionarita (pulzace průtoku) silně ovlivňují přenos tepla v kanálech. Experimentální a teoretické studie ukazují významný rozdíl v koeficientu přenosu tepla v nestacionárních podmínkách ze stacionárního pouzdra. Může dosáhnout 3-4-násobné hodnoty. Hlavním důvodem tohoto rozdílu je specifická restrukturalizace turbulentní struktury proudu, jak je ukázáno v.
Je zjištěno, že v důsledku účinku na tok dynamické nestacionární (zrychlení proudu) se provádí v kinematické struktuře, což vede ke snížení intenzity procesů výměny tepla. Také práce byla zjištěna, že zrychlení průtoku vede ke zvýšení 2-3-k alarmu v opalovacích tečninách a následně stejně jako pokles lokálních koeficientů přenosu tepla.
Pro výpočet velikosti ohřevu čerstvého nabíjení a stanovení teplotního napětí v potrubí sacího potrubí (trubka) jsou v tomto kanálu zapotřebí údaje o okamžitém lokálním přenosu tepla, protože výsledky statických čističek mohou vést k vážným chybám ( Více než 50%) Při určování koeficientu přenosu tepla v přívodním traktu, který je nepřijatelný i pro inženýrské výpočty.
1.4 Závěry a stanovení cílů studie
Na základě výše uvedeného lze vyvodit následující závěry. Technologické charakteristiky Spalovací motor je do značné míry určen aerodynamickou kvalitou přívodní dráhy jako celku a jednotlivých prvků: sacího potrubí (sací potrubí), kanál v hlavě válce, jeho krční a ventilové desky, spalovací komory ve spalovacích komorách píst.
V současné době se však zaměřuje na optimalizaci návrhu kanálu v hlavě válců a složitých a nákladných systémů plnění válců s čerstvým nábojem, zatímco lze předpokládat, že pouze s přívodem profilování může být postižen plyn-dynamický, teplo Spotřební materiály výměny a motoru.
V současné době existuje široká škála metod měření a měření pro dynamickou studii procesu vstupního vstupu a hlavní metodická složitost spočívá v jejich správná volba a použití.
Na základě výše uvedené analýzy literárních údajů mohou být formulovány následující úkoly disertační práce.
1. Pro stanovení účinku konfigurace sacího potrubí a přítomnost filtračního prvku na dynamiku plynu a spotřebního materiálu pístu motoru spalování, jakož i odhalit hydrodynamické faktory výměny tepla pulzujícího proudu stěny kanálu vstupního kanálu.
2. Vyvinout způsob zvyšování průtoku vzduchu vstupním systémem pístového motoru.
3. Najděte hlavních vzorů změn v okamžitém lokálním přenosu tepla do vstupní dráhy pístového motoru v podmínkách hydrodynamické nestionarity v klasickém válcovém kanálu, a také zjistit účinek konfigurace sacího systému (profilované vložky a vzduchové filtry) Na tomto procesu.
4. Shrnutí experimentálních dat na okamžitý lokální koeficient přenosu tepla v přívodu přívodu přívodu pístu.
Řešení úkolů vyvinout potřebné techniky a vytvořit experimentální nastavení ve formě nástroje modelu pístového motoru, vybaveného řídicím a měřicím systémem s automatickou kolekcí a zpracováním dat.
2. Popis experimentálních montážních a měřicích metod
2.1 Experimentální instalace pro studium vstupního přívodu
Charakteristikové vlastnosti studovaných procesů sání jsou jejich dynamizní a frekvence v důsledku širokého rozsahu otáčení motoru a harmonicity tohoto periodika spojených s nerovnoměrným pohybem pístu a změní se v konfiguraci sacího pásu v zóně zóny ventilu. Poslední dva faktory jsou propojeny působením mechanismu distribuce plynu. Reprodukování takových podmínek s dostatečnou přesností mohou pouze s pomocí modelu pole.
Vzhledem k tomu, že dynamické vlastnosti plynu jsou funkce geometrických parametrů a režimových faktorů, dynamický model musí odpovídat motoru určité dimenze a pracovat v charakteristických vysokorychlostních režimech testu klikového hřídele, ale již z cizího zdroje energie. Na základě těchto údajů je možné vyvinout a vyhodnotit celkovou účinnost z určitých řešení zaměřených na zlepšení přívodní cesty jako celku, stejně jako odděleně různými faktory (konstruktivní nebo režim).
Pro studium dynamiky plynu a procesu přenosu tepla v pístu motoru spalování byla navržena a vyrobena experimentální instalace. Byl vyvinut na základě modelu motoru 11113 VAZ - oka. Při vytváření instalace byly použity podrobnosti prototypu, a to: Spojovací tyč, pístový prst, píst (s rafinovaným), plynový distribuční mechanismus (s rafinovaným), klikový hřídel kladka. Obrázek 2.1 znázorňuje podélný řez experimentální instalace a na obr. 2.2 je jeho příčná sekce.
Obr. 2.1. Dáma řez experimentální instalace:
1 - elastická spojka; 2 - gumové prsty; 3 - tyčové dělohy; 4 - nativní děložní hrdlo; 5 - tvář; 6 - matice m16; 7 - protizávaží; 8 - matice M18; 9 - Domorodé ložiska; 10 - Podporuje; 11 - Ložiska spojovací tyč; 12 - tyč; 13 - pístový prst; 14 - píst; 15 - pouzdro válce; 16 - válec; 17 - báze válce; 18 - podpěry válce; 19 - Fluoroplastový kruh; 20 - referenční deska; 21 - Hexagon; 22 - Těsnění; 23 - Vstupní ventil; 24 - Promoce ventil; 25 - Distribuční hřídel; 26 - Kladka vačkového hřídele; 27 - Kladka klikového hřídele; 28 - ozubený pás; 29 - válec; 30 - Stojan napínače; 31 - napínací šroub; 32 - Maslenka; 35 - Asynchronní motor
Obr. 2.2. Příčná část experimentální instalace:
3 - tyčové dělohy; 4 - nativní děložní hrdlo; 5 - tvář; 7 - protizávaží; 10 - Podporuje; 11 - Ložiska spojovací tyč; 12 - tyč; 13 - pístový prst; 14 - píst; 15 - pouzdro válce; 16 - válec; 17 - báze válce; 18 - podpěry válce; 19 - Fluoroplastový kruh; 20 - referenční deska; 21 - Hexagon; 22 - Těsnění; 23 - Vstupní ventil; 25 - Distribuční hřídel; 26 - Kladka vačkového hřídele; 28 - ozubený pás; 29 - válec; 30 - Stojan napínače; 31 - napínací šroub; 32 - Maslenka; 33 - Profilová vložka; 34 - Měřicí kanál; 35 - Asynchronní motor
Jak je vidět z těchto obrázků, instalace je přirozeným modelem jednorázového spalovacího motoru dimenze 7.1 / 8.2. Moment asynchronní motoru se vysílá přes elastickou spojku 1 se šesti pryžovými prsty 2 na klikovém hřídeli původního designu. Použitá spojka je schopna významně kompenzovat nanesitelnost sloučeniny hřídele asynchronního motoru a klikového hřídele instalace, stejně jako snížit dynamické zatížení, zejména při zahájení a zastavení zařízení. Klikový hřídel se skládá ze spojovací tyče čípky 3 a dvou domorodých hrdlů 4, které jsou navzájem spojeny s tváří 5. Rodový děložník je lisován napětím v tvář a upevněná ořechy 6. Pro snížení vibrací na tváře jsou upevněny anti-zkušební šrouby 7. Axiální pohyb klikového hřídele brání matici 8. Klikový hřídel se otáčí v uzavřených válcovacích ložiscích 9 upevněných v podpěrách 10. Dvě uzavřené válcovací ložisko 11 jsou instalovány na krk spojovací tyč, na kterém Připojovací tyč 12 je namontována. Použití dvou ložisek v tomto případě je spojeno s velikostí přistání spojovací tyče. Na spojovací tyč s pístovým prstem 13, píst 14 je namontován na litinovém objímku 15, lisovaný v ocelovém válci 16. Válec je namontován na základně 17, který je umístěn na válci podporuje 18. One široký Fluoroplastický kroužek 19 je instalován na pístu namísto tří standardní oceli. Použití litinového rukávu a fluoroplastického kroužku zajišťuje prudký pokles tření ve dvojicích pístu - rukávy a pístové kroužky - rukáv. Experimentální instalace je proto schopna pracovat krátkou dobu (až 7 minut) bez mazacího systému a chladicího systému na provozních frekvencích otáčení klikového hřídele.
Všechny hlavní pevné prvky experimentální instalace jsou upevněny na základní desce 20, které se dvěma šestiúhelníky, 21 je připojeno k laboratornímu stolu. Pro snížení vibrací mezi šestiúhelníkem a nosnou deskou je gumový těsnění 22.
Mechanismus časování experimentální instalace je vypůjčeno z vozu VAZ 11113: Bloková hlava se používá s některými modifikacemi. Systém se skládá z sacího ventilu 23 a výfukového ventilu 24, které jsou řízeny za použití vačkového hřídele 25 s kladkou 26. Kladka vačkového hřídele je připojen k řemenicím klikového hřídele 27 pomocí ozubený pás 28. Na klikovém hřídeli instalačního hřídele jsou dva kladky pro zjednodušení napínacího napětí hnacího hřídele. Napětí řemene je řízen válečkem 29, který je instalován na stojanu 30 a napínací šroub 31. Maslinery 32 byly instalovány pro mazání ložisek vačkových hřídelů, oleje, z nichž gravitace přichází na kluzná ložiska vačkového hřídele.
Podobné dokumenty
Vlastnosti příjmu platného cyklu. Vliv různých faktorů na plnění motorů. Tlak a teplota na konci příjmu. Zbytkový koeficient plynu a faktory určující jeho velikost. Vstup při urychlení pohybu pístu.
přednáška, přidaná 30.05.2014
Rozměry průtokových sekcí v krku, vačky pro vstupní ventily. Profilování nepříznivé vačky vede jeden vstupní ventil. Rychlost posunutí na rohu pěsti. Výpočet pružin ventilu a vačkového hřídele.
práce kurzu, přidáno 03/28/2014
Obecné informace o spalovacím motoru, jeho zařízení a vlastnostech práce, výhod a nevýhod. Workflow motoru, metody zapálení paliva. Vyhledejte pokyny pro zlepšení návrhu spalovacího motoru.
abstrakt, přidáno 06/21/2012
Výpočet procesů plnění, komprese, spalování a expanze, stanovení indikátoru, účinných a geometrických parametrů motoru leteckého pístu. Dynamický výpočet mechanismu spojování kliku a výpočet na pevnost klikového hřídele.
práce kurzu, přidáno 01/17/2011
Studium vlastností plnění, komprese, spalování a expanze procesu, který přímo ovlivňují pracovní postup spalovacího motoru. Analýza ukazatele a účinných ukazatelů. Stavební indikátorové grafy pracovního postupu.
kurz, přidáno 30.10.2013
Způsob výpočtu koeficientu a stupně nerovnoměrnosti napájení pístových čerpadel se specifikovanými parametry, vypracování odpovídajícího grafu. Podmínky sání pístu. Výpočet hydraulického instalace, jeho hlavní parametry a funkce.
vyšetření, přidáno 03/07/2015
Vývoj průvanu 4-válcový kompresor ve tvaru písmene V. Tepelné výpočet instalace kompresoru chladicího stroje a stanovení jeho plynového traktu. Konstrukce indikátoru a výkonového diagramu jednotky. Výpočet pevnosti detailů pístu.
práce kurzu, přidáno 01/25/2013
Obecné charakteristiky obvodu čerpadla axiálního pístu s šikmým bloku válců a kotoučem. Analýza hlavních fází výpočtu a navrhování čerpadla axiálního pístu se šikmým blokem. Zvážení návrhu univerzálního regulátoru rychlosti.
kurz, přidáno 01/10/2014
Projektování zařízení pro provozování vrtání. Způsob získání obrobku. Konstrukce, princip a podmínky provozu čerpadla axiálního pístu. Výpočet chyby měřicího přístroje. Technologický režim pro montáž výkonového mechanismu.
diplomová práce, přidaná 05/26/2014
Zvážení termodynamických cyklů spalovacích motorů s přívodem tepla za konstantního objemu a tlaku. Výpočet tepelného motoru D-240. Výpočet sacích procesů, komprese, spalování, expanze. Účinný výkon práce DVS.
