Analiza procesów dynamicznych gazów układu wydechowego DVS. Systemy wydechowe silników spalinowych. Szacowane badania skuteczności systemów dyplomowych

480 RUB. |. 150 UAH. |. 7,5 $ ", Mouseff, FGColor," #FFFFCC ", BGColor," # 393939 ");" OnMouseout \u003d "Powrót Nd ();"\u003e Okres pracy - 480 RUB., Dostawa 10 minut , wokół zegara, siedem dni w tygodniu i święta

Grigoriev Nikita Igorevich. Dynamika gazowa i wymiana ciepła w rurociągu wydechowym silnika tłoka: rozprawa ... Kandydat nauk technicznych: 01.04.14 / Grigoriev Nikita Igorevich; [Miejsce ochrony: Stan Federalny Autonomous instytucja edukacyjna Wyższa edukacja zawodowa "Ural Federal University o nazwisku pierwszego prezesa Rosji B. N. Yeltsin" http://lib.urfu.ru/mod/data/view.php?d\u003d51&rid\u003d238321] .- Ekaterinburg, 2015.- 154 z .

Wprowadzenie

Rozdział 1. Stan wydania i ustalanie celów badania 13

1.1 Rodzaje układów wydechowych 13

1.2 Studia eksperymentalne skuteczności układów wydechowych. 17.

1.3 Studia rozliczeniowe skuteczności systemów dyplomowych 27

1.4 Charakterystyka procesów wymiany ciepła w układzie wydechowym silnika spalania wewnętrznego tłoka 31

1.5 Wnioski i ustawienie zadań 37

Rozdział 2. Metodologia badań i opis instalacji eksperymentalnej 39

2.1 Wybór metodologii badania dynamiki gazu i charakterystyki wymiany ciepła procesu wyjścia silnika tłokowego 39

2.2 Konstruktywne wykonanie instalacji eksperymentalnej do badania procesu uwalniania w tłokach DVS 46

2.3 Pomiar kąta obrotu i prędkości dystrybucja Vala. 50

2.4 Definicja natychmiastowego przepływu 51

2.5 Pomiar chwilowych lokalnych współczynników wymiany ciepła 65

2.6 Pomiar przepływu nadciśnienia w ścieżce dyplomowej 69

2.7 System zbierania danych 69

2.8 Wnioski do rozdziału 2 s

Rozdział 3. Dynamika gazowa i cechy wydatków procesu wydania 72

3.1 Dynamika gazowa Proces usuwania materiałów eksploatacyjnych w silniku tłokowym wewnętrzne spalanie Bez nałożonego 72.

3.1.1 z rurociągiem z okrągłym przekrojem 72

3.1.2 Do rurociągu z kwadratowym przekrojem 76

3.1.3 z trójkątnym rurociągiem przekrój 80

3.2 Dynamika gazu i materiałów eksploatacyjnych do procesu wyjścia silnika spalinowego tłoka z redukcją 84

3.3 Wniosek do rozdziału 3 92

Rozdział 4. Natychmiastowy transfer ciepła w kanale wydechowym silnika tłokowego spalania wewnętrznego 94

4.1 Natychmiastowy lokalny proces wymiany ciepła wewnętrznego spalania silnika spalinowego bez supercharow 94

4.1.1 z rurociągiem z okrągłym przekrojem 94

4.1.2 Do rurociągu z kwadratowym przekrojem 96

4.1.3 z rurociągiem z trójkątnym przekrojem 98

4.2 Natychmiastowy proces wymiany ciepła wylotu silnika tłokowego spalania wewnętrznego z redukcją 101

4.3 Wnioski do rozdziału 4 107

Rozdział 5. Stabilizacja przepływu w kanale wydechowym silnika tłokowego spalania wewnętrznego 108

5.1 Zmiana pulsacji strumienia w kanale wydechowym silnika tłokowego za pomocą stałej i okresowej wyrzutu 108

5.1.1 Sypizacja pulsacji strumienia w wylocie za pomocą stałej wyrzutu 108

5.1.2 Zmiana pulsacji przepływu w kanale wydechowym według okresowego wyrzutu 112 5.2 Konstruktywne i technologiczne projektowanie dróg wydechowych z wyrzucaniem 117

Wniosek 120.

Bibliografia

Szacowane badania skuteczności systemów dyplomowych

Układ wydechowy silnika tłokowego jest usunięcie cylindrów silnika spalinowego i dostarczanie ich do turbosprężarki turbiny (w silnikach nadzorujących) w celu przekształcenia energii pozostawionej po przepływie pracy praca mechaniczna na drzewie TK. Kanały wydechowe wykonywane są przez wspólny rurociąg, odlew od żeliwa odlewanego szarego lub odpornego na ciepło lub aluminium w przypadku chłodzenia lub z oddzielnych dysz żeliwnych. Aby chronić personel serwisowy przed oparzeniami, rura wydechowa może być chłodzona wodą lub pokryta materiałem izolacyjnym. Pipeliny izolowane ciepła są bardziej korzystne dla silników z superimpossami turbin gazowych. Ponieważ w tym przypadku zmniejsza się utrata energii spalinowej. Ponieważ po podgrzaniu i ochłodzono długość zmian rurociągów wydechowych, wtedy specjalne kompensatory są zainstalowane przed turbiną. Na dużych silnikach kompensatory łączą również pojedyncze sekcje rurociągów wydechowych, które są skompilowane zgodnie z przyczynami technologicznymi.

Informacje o parametrach gazu przed turbiną Turbalbarstwa w dynamikie podczas każdego cyklu roboczego DVS pojawiły się w latach 60-tych. Niektóre wyniki badań nad uzależnianiem natychmiastowej temperatury spalin z obciążenia dla silnika czterodrukowanego na małym obszarze obrotu wału korbowego datowanego z tym samym okresem czasu są również znane. Jednak ani w tym, ani w innych źródłach są takie ważne cechy Jako lokalna intensywność wymiany ciepła i natężenie przepływu gazu w kanale wydechowym. Diesels z przełożonym może być trzy typy organizacji dostarczania gazu z głowicy cylindra do turbiny: system stałego ciśnienia gazu przed turbiną, układem impulsowym i systemem Supercharge z konwertera impulsowego.

W systemie stałej presji gazu ze wszystkich cylindrów przechodzą do dużego kolektora wydechowego dużej objętości, która służy jako odbiornik i w dużej mierze wygładzać pulsacje ciśnieniowe (Rysunek 1). Podczas uwalniania gazu z cylindra w rurze wydechowej powstaje fala ciśnienia wysokiej amplitudy. Wadą takiego systemu jest silny spadek wydajności gazu podczas płynięcia z cylindra przez kolektor do turbiny.

Z taką organizacją uwalniania gazów z cylindra, a podaży z nich do aparatu dyszy turbiny zmniejsza utratę energii związanej z ich nagłym rozszerzeniem podczas wygaśnięcia cylindra do rurociągu i dwukrotnej konwersji Energia: Energia kinetyczna wynikająca z cylindra gazów do potencjalnej energii ich ciśnienia w rurociągu, a ostatnio ponownie w energii kinetycznej w aparacie dyszy w turbinie, ponieważ występuje w systemie dyplomowania ze stałym ciśnieniem ciśnieniowym wejście do turbiny. W wyniku tego, w systemie impulsowym, jednorazowe działanie gazów w turbinie wzrasta i ich ciśnienie zmniejsza się podczas uwalniania, co zmniejsza koszt mocy do przeprowadzenia wymiany gazowej w cylindrze silnika tłokowego.

Należy zauważyć, że z impulsowym przełożonym warunki konwersji energii w turbinie są znacznie pogorszyły się z powodu niestacjonarności przepływu, co prowadzi do zmniejszenia jego skuteczności. Ponadto definicja obliczonych parametrów turbiny jest utrudniona z powodu zmiennych ciśnienia i temperatury gazu przed turbiną i za nim, oraz dostarczanie separacji gazu do jego aparatu dyszy. Ponadto konstrukcja zarówno samego silnika, jak i turbingera turbosprężarki jest skomplikowana ze względu na wprowadzenie oddzielnych kolektorów. W rezultacie wiele firm produkcja masowa Silniki z przełożonym turbiną gazową stosuje stały system wzmocnienia ciśnienia przed turbiną.

Nadzór nad przetwornikiem impulsowym jest pośrednim i łączy korzyści płynące z pulsacji ciśnienia w kolektorze wydechowym (zmniejszając działanie ubóstwa i poprawiając oczyszczanie cylindra) ze zwycięzcą z zmniejszenia ciśnienia zmapów przed turbiną, co zwiększa wydajność tego ostatniego.

Rysunek 3 - System Superior z konwerterem impulsowym: 1 - dysza; 2 - Dysze; 3 - kamera; 4 - dyfuzor; 5 - Rurociąg

W tym przypadku spaliny na rurach 1 (Figura 3) są podsumowane przez dysze 2, do jednego rurociągu, który łączy wydania z cylindrów, których fazy nie są nałożone przez jednego do drugiego. W pewnym momencie puls ciśnienia w jednym z rurociągów osiąga maksimum. W tym przypadku maksymalna szybkość wygaśnięcia gazu z dyszu podłączonego do tego rurociągu staje się maksimum, co skutkuje wpływem wyrzutu do rozdzielczości w innym rurociągu, a tym samym ułatwia oczyścić do niego dołączonych do niego. Proces wygaśnięcia dysz jest powtarzany z wysoką częstotliwością, dlatego w komorze 3, która wykonuje rolę miksera i przepustnicy, powstaje mniej lub bardziej jednolity strumień, energia kinetyczna, której w dyfuzorze 4 ( Redukcja prędkości) przekształca się w potencjał z powodu zwiększenia ciśnienia. Z rurociągu 5 gazów wpadają turbinę przy prawie stałym ciśnieniem. Bardziej złożony schemat strukturalny konwertera impulsowego składającego się ze specjalnych dysz na końcach rur wydechowych, połączone przez wspólnego dyfuzora, jest pokazany na Figurze 4.

Przepływ w rurociągu wydechowym charakteryzuje się wyraźną niestacjonarnością wywołaną przez samą częstotliwość samego procesu oraz niewydanie parametrów gazu w granicach rurociągu wydechowego i turbiny. Obrót kanału, awaria profilu i okresowa zmiana charakterystyka geometryczna W części wejściowej szczeliny zaworu jest przyczyną oddzielenia warstwy granicznej i tworzenia obszernych stref stagnacyjnych, których wymiary są zmieniane w czasie. W strefach stagnacji przepływ zwrotny z wirami pulsującymi na dużą skalę, która współdziała z głównym przepływem w rurociągu i w dużej mierze określa charakterystykę przepływu kanałów. Niestacjonalność strumienia przejawia się w kanale wydechowym i pod stacjonarnymi warunkami brzegowymi (ze stałym zaworem) w wyniku zmapów stref zatorów. Wymiary nie stacjonarnych wirów i częstotliwość ich zmapów może znacznie określić tylko metodami eksperymentalnymi.

Złożoność badań eksperymentalnych struktury nie stacjonarnych wirowych przepływów wymusza projektantów i badaczy do wykorzystania przy wyborze optymalnej geometrii kanału wydechowego przez porównanie integralnych materiałów eksploatacyjnych i charakterystyki energetycznej przepływu, zwykle otrzymywane w warunkach stacjonarnych na modelach fizycznych, to znaczy, z statycznym czystką. Jednakże uzasadnienie niezawodności takich badań nie podano.

W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalne badania struktury strumieniowej w kanale wydechowym silnika i przeprowadzone analiza porównawcza Struktury i integralne cechy strumieni w warunkach stacjonarnych i niestacjonarnych.

Wyniki badań dużej liczby wariantów wyjściowych wskazują niewystarczającą skuteczność zwykłego podejścia do profilowania na podstawie sprawców stacjonarnego przepływu w kolanach rur i krótkich rurach. Nie ma przypadków rozbieżności przewidywanych i ważnych zależności materiały eksploatacyjne z geometrii kanału.

Pomiar kąta obrotu i częstotliwości obrotu wałka rozrządu

Należy zauważyć, że maksymalne różnice między wartościami TPS zdefiniowanych w środku kanału a w pobliżu jego ściany (zmienność promienia kanału) obserwuje się w sekcjach sterujących blisko wejścia do kanału studiuj i osiągnij 10,0% IPI. Tak więc, jeśli wymuszone zmarszczki przepływu gazowego przez 1x do 150 mm byłyby znacznie mniej z okresem niż IPI \u003d 115 ms, prąd powinien być scharakteryzowany jako kurs o wysokim stopniu nie stacjonarnego. Sugeruje to, że reżim przepływu przejściowego w kanałach instalacji energetycznej nie zostało jeszcze zakończone, a następne oburzenie zostało już dotknięte. Wręcz przeciwnie, jeśli pulsacje przepływu byłyby znacznie więcej z okresem niż TR, prąd powinien być uważany za kwasistacyjny (o niskim stopniu niemalacji). W tym przypadku przed wystąpieniem perturbacji, przejściowy tryb hydrodynamiczny ma czas, aby zakończyć, a kurs do wyrównania. I wreszcie, jeśli natężenie przepływu przepływu był bliski wartości TR, prąd powinien być scharakteryzowany jako umiarkowanie nie stacjonarny z rosnącym stopniem niestacjonarnego.

Jako przykład ewentualnego stosowania czasów charakterystycznych zaproponowanych w celu oceny charakterystycznych czasów, przepływ gazu w kanałach wydechowych inżynierów tłokowych. Po pierwsze, patrz rysunek 17, przy którym zależności natężenia przepływu WX z kąta obrotu wału korbowego F (Rysunek 17, A) i na czas T (Rysunek 17, B). Te zależności zostały uzyskane na fizycznym modelu tego samego cylindra DVS DVSS 8.2 / 7.1. Można go zobaczyć z postaci, że reprezentacja zależności WX \u003d F (F) jest niewielka informacyjna, ponieważ nie jest dokładnie odbija esencja fizyczna procesy występujące w kanale Graduation. Jednak właśnie w tym formularzu jest jednak, że grafika ta podjęta w celu przesłania w dziedzinie pola silnika. Naszym zdaniem jest bardziej poprawna, aby użyć zależności czasowych WX \u003d / (T) do analizy.

Analizujemy zależność WX \u003d / (T) dla N \u003d 1500 min "1 (Rysunek 18). Jak widać, w tej prędkości wału korbowego, czas trwania całego procesu wydania wynosi 27,1 ms. Przejście przejściowe proces hydrodynamiczny W wylocie zaczyna się po otwarciu zawór wydechowy. W takim przypadku możliwe jest wybranie najbardziej dynamicznego obszaru podnoszenia (przedział czasu, podczas którego występuje gwałtowny wzrost natężenia przepływu), którego czas trwania wynosi 6,3 ms. Po tym wzrost natężenia przepływu zastępuje się jego spadkiem. Jak pokazano wcześniej (Rysunek 15), dla tej konfiguracji system hydrauliczny Czas relaksu wynosi 115-120 ms, tj. Znacznie większy niż czas trwania sekcji podnoszenia. W ten sposób należy założyć, że początek zwolnienia (sekcja podnoszenia) występuje z wysokim stopniem niestacjonarnego. 540 ф, grad PKV 7 A)

Gaz dostarczono z całkowitej sieci na rurociągu, na którym zainstalowano manometr 1, aby kontrolować ciśnienie w sieci i zaworu 2, aby kontrolować przepływ. Gaz płynął do odbiornika zbiornika 3 z objętością 0,04 m3, zawierał kratkę wyrównującą 4, aby ugasić pulsacje ciśnienia. Od odbiornika zbiornika 3 rurociąg gazowy dostarczano do komory cylindra-dmuchanie 5, w której zainstalowano 6 plastra miodu. Honaycomb był cienką kratką i miał na celu czyszczenie czochrów ciśnienia resztkowego. Komora cylindra-dmuchająca 5 była przymocowana do bloku cylindra 8, podczas gdy wewnętrzna jama komory cylindra była połączona z wewnętrzną jamą głowy bloku cylindra.

Po otwarciu zaworu wydechowego 7 gaz z komory symulacyjnej przeszedł przez kanał wydechowy 9 do kanału pomiarowego 10.

Rysunek 20 przedstawia bardziej szczegółowo konfigurację ścieżki wydechowej instalacji eksperymentalnej, wskazując na lokalizacje czujników ciśnienia i sond termoemometru.

Ze względu na ograniczoną liczbę informacji na temat dynamiki procesu uwalniania, wybrano klasyczny kanał wylotowy z okrągłym przekrojem: Głowica bloku cylindra 2 była przymocowana do kołków eksperymentalnej rury wydechowej 4, długość rury wynosił 400 mm i średnica 30 mm. W rurze wywierano trzy otwory w odległościach L, LG i B, odpowiednio, 20,140 i 340 mm do montażu czujników ciśnienia 5 i czujniki termo-chaserowe 6 (Rysunek 20).

Rysunek 20 - Konfiguracja kanału wydechowego instalacji eksperymentalnej i lokalizacji czujnika: 1 - cylindra - komora dmuchacza; 2 - głowa bloku cylindra; 3 - Zawór wydechowy; 4 - eksperymentalna rura dyplomowa; 5 - czujniki ciśnienia; 6 - czujniki termoemetru do pomiaru natężenia przepływu; L jest długością rury wylotowej; C_3-Diads do lokalizacji czujników Thermo-Chaser z okna wydechowego

System pomiaru instalacji umożliwiło określenie: bieżącego rogu obrotu i prędkości obrotowej wału korbowego, chwilowego natężenia przepływu, natychmiastowy współczynnik przenikania ciepła, nadciśnienie ciśnienia przepływu. Metody definiowania tych parametrów opisano poniżej. 2.3 Pomiar rogu obrotu i częstotliwości obrotu dystrybucji

Aby określić prędkość obrotu i prąd kąta obrotu wałka rozrządu, a także moment znalezienia tłoka w górnych i obniżonych martwych punktach, zastosowano czujnik tachometryczny, schemat instalacji, który jest pokazany na rysunku 21, Ponieważ parametry wymienione powyżej muszą być jednoznaczne określone w badaniu procesów dynamicznych w ICC. cztery

Czujnik tachometryczny składał się z dysku zębatego 7, który miał tylko dwa zęby znajdujące się naprzeciwko siebie. Dysk 1 zainstalowano z silnikiem elektrycznym 4, dzięki czemu jeden z dysków dysku odpowiadał położeniu tłoka w górnym punkcie martwy, a drugim, odpowiednio, dno Martwy punkt i został przymocowany do wału przy użyciu Sprzęgło 3. Wał silnika i wałek silnika tłoka połączono przekładnią pasową.

Podczas przechodzenia jednego z zębów w pobliżu czujnika indukcyjnego 4, zamocowane na statywie 5, wyjście czujnika indukcyjnego powstaje impuls napięcia. Korzystając z tych impulsów, możesz określić bieżącą pozycję wałka rozrządu, a odpowiednio określić pozycję tłoka. Aby sygnały odpowiadające NMT i NMT, zęby przeprowadzono ze sobą od siebie, konfiguracja różni się od siebie, dzięki czemu sygnały na wylocie czujnika indukcyjnego miały różne amplitudy. Sygnał uzyskany przy wylocie z czujnika indukcyjnego pokazano na rysunku 22: impuls napięcia o mniejszej amplitudzie odpowiada położeniu tłoka w NTC, a impuls wyższej amplitudy, odpowiednio pozycję w NMT.

Dynamika gazowa i proces materiałów eksploatacyjnych wyjścia silnika spalinowego tłoka z superpozycją

W literaturze klasycznej na teorii przepływu pracy i inżynierii turbosprężarka jest przeznaczona głównie jako najbardziej skuteczna metoda Wymuszanie silnika, ze względu na wzrost ilości powietrza wchodzącego do cylindrów silnika.

Należy zauważyć, że w źródłach literackich wpływ turbosprężarki w zakresie charakterystyki dynamicznych gazu i termofizycznych przepływu gazowego rurociągu wydechowego jest niezwykle rzadki. Głównie w literaturze turbina turbiny turbina jest uważana za pomocą uproszczeń, jako element systemu wymiany gazu, która ma odporność hydrauliczną do przepływu gazów na wylocie cylindrów. Jednak jest oczywiste, że turbinę turbosprężarki odgrywa ważną rolę w tworzeniu przepływu gazów spalinowych i ma znaczący wpływ na hydrodynamiczne i termofizyczne cechy przepływu. W tej części omówiono wyniki badania wpływu turbosprężarki turbosprężarki na właściwości hydrodynamicznych i termofizycznych przepływu gazowego w rurociągu wydechowym silnika tłokowego.

Badania przeprowadzono na instalację eksperymentalną, która została wcześniej opisana w drugim rozdziale, główną zmianą jest instalacja turbosprężarki TKR-6 z turbiną promieniową osiową (figury 47 i 48).

Ze względu na wpływ presji gazów spalinowych w rurociągu wydechowym do przepływu pracy turbiny, wzorce zmian w tym wskaźniku są szeroko badane. Sprężony

Instalacja turbiny turbiny w rurociągu wydechowym ma silny wpływ na ciśnienie i natężenie przepływu w rurociągu wydechowym, który jest wyraźnie widoczny z wtyczki ciśnienia i natężenia przepływu w rurze wydechowej z turbosprężarką z rogu wału korbowego (Figury 49 i 50). Porównując te zależności z podobnymi zależnościami dla rurociągu wydechowego bez turbosprężarki w podobnych warunkach, można zauważyć, że instalacja turbosprężarki turbiny do rury wydechowej prowadzi do pojawienia się dużej liczby zmarszczek w całej wydajności wywołanej Działaniem elementów ostrzy (aparat dyszowy i wirnik) turbiny. Rysunek 48 - Ogólny formularz Instalacje z turbosprężarką

Inną charakterystyczną cechą tych zależności jest znaczny wzrost amplitudy wahań ciśnienia i znaczne zmniejszenie amplitudy wahań prędkości w porównaniu z wykonywaniem układu wydechowego bez turbosprężarki. Na przykład, przy częstotliwości rotacji wału korbowego 1500 minut, maksymalne ciśnienie gazu w rurociągu z turbosprężarką jest 2 razy wyższe, a prędkość wynosi 4,5 razy niższa niż w rurociągu bez turbosprężarki. Zwiększony ciśnienie i zmniejszenie ciśnienia i zmniejszenie Prędkość w rurociągu stopniowania jest spowodowana przez odporność utworzoną przez turbinę. Warto zauważyć, że maksymalna wartość ciśnienia w rurociągu turbosprężarki jest przesuwa się w stosunku do maksymalnej wartości ciśnienia w rurociągu bez turbosprężarki o do 50 stopni obrotu wału korbowego. Więc

Zależności lokalnego (1x \u003d 140 mm) nadmierne ciśnienie komputera i natężenie przepływu WX w rurociągu wydechowym okrągłym przekroju silnika tłokowego z turbosprężarką z kąta obrotu wału korbowego p nadciśnienie uwalniania p t \u003d 100 kPa dla różnych prędkości wału korbowego:

Stwierdzono, że w rurociągu wydechowym z turbosprężarką maksymalne wartości natężenia przepływu są niższe niż w rurociągu bez niego. Warto zauważyć, że w tym samym czasie moment osiągnięcia maksymalnej wartości natężenia przepływu w kierunku wzrostu wału wału korbowego jest charakterystyczna dla wszystkich trybów instalacji. W przypadku turbosprężarki stawka prędkości jest najbardziej wyraźna przy niskich prędkościach obrotu wału korbowego, która jest również charakterystyczna i w przypadku bez turbosprężarki.

Podobne cechy są charakterystyczne i zależne PX \u003d / (P).

Należy zauważyć, że po zamknięciu zaworu wydechowego prędkość gazu w rurociągu we wszystkich trybach nie zmniejsza się do zera. Instalowanie turbosprężarki turbosprężarki w rurociągu wydechowym prowadzi do wygładzania pulsacji natężenia przepływu we wszystkich trybach działania (zwłaszcza z początkową nadciśnieniem 100 kPa), zarówno podczas taktu wyjściowego, jak i po jego zakończeniu.

Warto zauważyć, że w rurociągu z turbosprężarką intensywność tłumienia wahań ciśnienia przepływu po zamknięciu zaworu wydechowego jest wyższa niż bez turbosprężarki

Należy założyć, że zmiany opisane powyżej zmian w zakresie charakterystyki dynamicznej gazu przepływu, gdy turbosprężarka jest instalowana w rurociągu wydechowym, przepływem przepływu w kanale wylotowym, co nieuchronnie powinno prowadzić do zmian w cechach termofizycznych proces wydania.

Ogólnie rzecz biorąc, zależność zmiany ciśnienia w rurociągu w DV z przełożonym jest zgodna z wcześniej uzyskanym.

Rysunek 53 przedstawia wykresy zależności przepływ masy G przez rurociąg wydechowy z prędkości obrotowej wału korbowego pod różnymi wartościami nadmiarowego ciśnienia P oraz konfiguracji układu wydechowego (z turbosprężarką i bez niego). Te grafika uzyskano przy użyciu techniki opisanej w.

Z wykresów pokazanych na Figurze 53 można zaobserwować, że dla wszystkich wartości początkowej nadciśnienia, szybkość przepływu masy G gazu w rurociągu wydechowym jest taka sama jak w przypadku TK i bez niego.

W niektórych rodzajach działania instalacji różnica cech wydatków nieznacznie przekracza błąd systematyczny, który ma około 8-10% w celu określenia natężenia przepływu masy. 0,0145 g. kg / s.

Do rurociągu z kwadratowym przekrojem

Układ wydechowy z funkcjami wyrzutami w następujący sposób. Gazy spalinowe do układu wydechowego pochodzą z cylindra silnika do kanału w głowicy cylindrowej 7, skąd przechodzą do kolektora wydechowego 2. W kolektorze wydechowej 2 rura wyrzucająca 4 jest zainstalowana, w którym powietrze jest dostarczane przez powietrze Electropneumoclap 5. Taka wykonanie umożliwia utworzenie obszaru wylotowego natychmiast za głowicą cylindrowej kanału.

W celu wyrzucania rurki nie powoduje znacznej odporności hydraulicznej w kolektorze wydechowej, jego średnica nie powinna przekraczać 1/10 średnicy tego kolektora. Jest to również konieczne, aby utworzyć tryb krytyczny w kolektorze wydechowym, a pojawi się blokowanie wyrzutnika. Położenie osi rury wyrzucającej w stosunku do osi kolektora wydechowego (ekscentryczność) w zależności od określonej konfiguracji układu wydechowego i trybu pracy silnika. W tym przypadku kryterium skuteczności jest stopień oczyszczania cylindra z gazów spalinowych.

Eksperymenty wyszukiwania wykazały, że wyładowanie (ciśnienie statyczne) utworzone w kolektorze wydechowej 2 przy użyciu rury wyrzucającej 4 powinno wynosić co najmniej 5 kPa. W przeciwnym razie wystąpi niewystarczające poziomowanie przepływu pulsacyjnego. Może to spowodować tworzenie prądów zasilających w kanale, co doprowadzi do zmniejszenia wydajności wyczyszczenia cylindra, a odpowiednio zmniejszyć moc silnika. Elektroniczna jednostka sterująca silnika 6 musi organizować działanie elektropneumoklapu 5, w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego silnika. Aby zwiększyć wpływ wyrzutu na końcu wyjściowym rurki wyrzucającej 4, można zainstalować dyszę podskórną.

Okazało się, że maksymalne wartości natężenia przepływu w kanale wylotowym ze stałym wyrzucaniem jest znacznie wyższy niż bez niego (do 35%). Ponadto, po zamknięciu zaworu wydechowego w kanale wydechowym ze stałym wyrzutem, prędkość przepływu wyjściowego spada wolniej w porównaniu z tradycyjnym kanałem, co wskazuje na ciągłe czyszczenie kanału z gazów spalinowych.

Figura 63 przedstawia zależności lokalnego przepływu objętości VX przez kanały wylotowe o różnych wykonaniu z prędkości obrotowej wał korbowy P. Wskazują, że w całym zakresie częstotliwości rotacji wału korbowego, o stałym wyrzuceniu, natężenie przepływu objętościowego przez układ wydechowy wzrasta, co powinno prowadzić do lepszego czyszczenia cylindrów z gazów spalinowych i zwiększyć moc silnika.

W ten sposób badanie wykazało, że stosowanie stałej wyrzutu w układzie wydechowym w układzie wydechowym poprawia oczyszczanie gazu cylindra w porównaniu z tradycyjnymi systemami, stabilizując przepływ w układzie wydechowym.

Główną podstawową różnicą tej metody sposobu hartowania pulsacji przepływu w kanale wydechowym silnika tłokowego przy efekcie stałej wyrzutu jest to, że powietrze przez rurkę wyrzucającej jest dostarczany do kanału wydechowego tylko w trakcie uwalniania. Może to być wykonalne przez ustawienie. blok elektroniczny Sterowanie silnikiem lub stosowanie specjalnej jednostki sterującej, którego diagram jest pokazany na rysunku 66.

Ten schemat opracowany przez autora (Rysunek 64) jest stosowany, jeśli niemożliwe jest zapewnienie kontroli procesu wyrzutu za pomocą jednostki sterującej silnika. Zasada działania takiego schematu polega na następujących, specjalne magnesy należy zainstalować na koła zamachowym silnika, muszą być zainstalowane specjalne magnesy, których położenie odpowiadałaby momentom otwierania i zamykania zaworów wylotowych silnika. Magnesy muszą być instalowane w różnych biegunach w stosunku do czujnika dwubiegunowego hali, co z kolei powinny znajdować się w bezpośrednim sąsiedztwie magnesów. Przejście obok magnesu czujnika, ustawione przez odpowiednio punktu otworu zaworów wydechowych, powoduje, że mały impuls elektryczny, który jest wzmocniony przez jednostkę amplifikacji sygnału 5, i jest podawany do elektropneumoklap, z których wnioski są podłączone do Wyjścia 2 i 4 jednostki sterującej, po czym się otwiera, a zaczyna się dostawa powietrza. Dzieje się tak, gdy drugi magnes biegnie obok czujnika 7, po czym zamyka elektropneumoklap.

Obraca się do danych eksperymentalnych, które uzyskano w zakresie częstotliwości rotacji wału korbowego p od 600 do 3000 minut. 1 z różnymi stałymi pinami nadciśnienia na uwalnianiu (od 0,5 do 200 kPa). W eksperymentach, sprężone powietrze o temperaturze 22-24 z rurką wyrzucającą otrzymaną z autostrady fabryki. Odchylenie (ciśnienie statyczne) do rury wyrzucającej w układzie wydechowym wynosiło 5 kPa.

Figura 65 przedstawia wykresy lokalnych zależnościami ciśnienia PX (Y \u003d 140 mm) i natężenie przepływu WX w rurociągu wydechowego okrągłego przekroju poprzecznego silnika tłokowego z okresowym wyrzucaniem kąt obrotu wału korbowego r pod Nadmierne ciśnienie № \u003d 100 kPa dla różnych częstotliwości rotacji wału korbowego.

Z tych wykresów widać, że przez całą taktową uwolnienia jest oscylacja ciśnienie bezwzględne Na ścieżce dyplomowania maksymalne wartości oscylacji ciśnienia osiągają 15 kPa, a minimum osiąga wyładowanie 9 kPa. Następnie, jak w klasycznej ścieżce dyplomowej okrągłym przekroju, wskaźniki te są odpowiednio 13,5 kPa i 5 kPa. Warto zauważyć, że maksymalna wartość ciśnienia jest obserwowana z prędkością wału korbowego 1500 minut. "1, z pozostałych sposobów działania silnika oscylacji ciśnienia nie osiągają takich wartości. Przypomnijmy. To w początkowej rurze Okrągły przekrój, monotonny wzrost amplitudy wahań ciśnienia obserwowano w zależności od zwiększenia częstotliwości rotacji wału korbowego.

Z wykresów natężenia przepływu gazu lokalnego przepływu gazu z rogu obrotu wału korbowego można zauważyć, że prędkości lokalne podczas obróbki uwalniania w kanale przy użyciu efektu okresowego wyrzutu jest wyższe niż w klasycznym kanale Okrągły przekrój poprzeczny we wszystkich trybach silnika. Wskazuje to na najlepsze czyszczenie kanału dyplomowego.

Rysunek 66, wykresy porównywania zależności objętościowego natężenia przepływu gazu z prędkości obrotowej wału korbowego w przekroju okrągłym przekroju bez wyrzutu oraz okrągły przekrój poprzeczny z okresowym wyrzucaniem w różnych nadciśnienia na kanale wejściowej wlotowej są rozpatrywane .

Strona: (1) 2 3 4 ... 6 "Już napisałem o tłumikach rezonansowych -" Drugi "i" tłumy "Mufters" (modele są używane przez kilka terminów, pochodzących z angielskiego "tłumika" - tłumika, Surdinka itp.). Możesz przeczytać o tym w moim artykule "i zamiast serca - silnik włóknisty".

Prawdopodobnie warto mówić więcej o systemach wydechowych DVS Ogólnie, aby dowiedzieć się, jak dzielić "muchy z Kitlet", nie jest łatwe do zrozumienia obszaru. Niełatwo z punktu widzenia procesów fizycznych występujących w tłumiku po tym, jak silnik już ukończył innego pracownika, i wydaje się, że jego praca.
Następnie omówimy modelowe silniki dwusuwowe, ale wszystkie rozumowanie jest prawdziwe dla czterokrotnych i do silników "nie-modelowych" kubaturach.

Pozwól mi przypomnieć, że daleko od każdego przewodu wydechowego DVS, nawet zbudowane zgodnie z diagramem rezonansowym, może dać zwiększenie obrotu mocy lub silnika, a także zmniejszyć poziom hałasu. Dzięki i duże są to dwa wzajemnie wyłączne wymagania, a zadanie projektanta układu wydechowego jest zwykle zredukowane do wyszukiwania kompromisu pomiędzy hałasem DVS i jego mocą w jednym lub innym trybie pracy.
Wynika to z kilku czynników. Rozważmy "idealny" silnik, w którym wewnętrzna utrata energii do tarcia węzłów przesuwnych wynosi zero. Nie uwzględnimy strat w łożyskach i stratach, nieuniknionych, gdy wewnętrzne przepływy procesy dynamiczne (ssanie i czystki). W rezultacie całą energię wydaną podczas spalania mieszanki paliwazostanie wydany na:
1) Przydatne prace kierowców modeli (śmigło, koło itp. Nie można rozważyć wydajności tych węzłów, jest to oddzielny temat).
2) straty wynikające z innej cyklicznej fazy procesu praca DVS - Wydech.

Jest utrata wydechu, warto rozważyć bardziej szczegółowo. Podkreślam, że nie dotyczy taktu obrysu pracy (zgodziliśmy się, że silnik "wewnątrz siebie jest idealny), ale o" wyrzucaniu "strat spalania mieszaniny paliwowej z silnika do atmosfery. Są one ustalone głównie, dynamiczny odporność samej ścieżki wydechowej jest cała rzeczą, która łączy silnik silnika. Od wejścia do otworów wylotowych "tłumika". Mam nadzieję, że nie musisz przekonać nikogo, że mniejsze opór kanałów, zgodnie z którymi gazami z silnika są "odszedł", tym mniej będziesz musiał spędzić wysiłki na nim, a tym szybszy proces " Separacja gazu "przejdzie.
Oczywiście jest to faza wydechu wewnętrznego systemu spalania, który jest głównym w procesie tworzenia szumów (zapomnij o hałasu powstaniu podczas ssania i spalania paliwa w cylindrze, a także o hałasie mechanicznym z operacji Mechanizmu - idealny hałas mechaniczny Mex może być po prostu). Logiczne jest założenie, że w tym przybliżeniu całkowita wydajność DVS zostanie określona przez relację między użyteczną pracą oraz utratą wydechu. W związku z tym zmniejszenie straty wydechowej zwiększy wydajność silnika.

Gdzie jest zgubiona energia, gdy spalin jest wydawany? Oczywiście jest on przekształcony w oscylacje akustyczne. otaczający (atmosfera), tj. W hałasie (oczywiście istnieje również ogrzewanie otaczającej przestrzeni, ale nadal jesteśmy domyślnie o tym). Miejscem wystąpienia tego hałasu jest cięciem okna wydechowego silnika, w którym znajduje się rozwój spalin, która inicjuje fale akustyczne. Fizyka tego procesu jest bardzo proste: w momencie otwarcia okna wydechowego w małej objętości cylindra znajduje się duża część sprężonego gazowych pozostałości produktów spalania paliwa, które przy wejściu do otaczającej przestrzeni jest szybko i ostry rozbudowany, I występuje cios dynamiczny gaz, prowokując kolejne pływające oscylacje akustyczne w powietrzu (pamiętaj o bawełny wynikającą z skarpety butelki szampana). Aby zmniejszyć tę bawełnę, wystarczy zwiększyć czas wygaśnięcia gazów sprężonych z cylindra (butelki), ograniczając przekrój okna wydechowego (płynnie otwierając wtyczkę). Ale taki sposób na zmniejszenie hałasu jest niedopuszczalne prawdziwy silnikCo, jak wiemy, moc bezpośrednio zależy od obrotów, z prędkości wszystkich płynnych procesów.
Możesz zmniejszyć hałas wydechu w inny sposób: Nie ograniczaj obszaru przekroju okna wydechowego i czasu wygaśnięcia spalinyAle ograniczenie prędkości ich ekspansji jest już w atmosferze. A ta metoda została znaleziona.

Z powrotem w latach 30. ubiegłego wieku, motocykle sportowe i samochody zaczęły wyposażać specyficzne stożkowe rury wydechowe Z małym rogiem otwierającym. Te tłumiki nazywano "MegaFones". Lekko zmniejszyli poziom hałasu wydechowego silnika, aw niektórych przypadkach zmniejszono również, w celu zwiększenia mocy silnika z powodu poprawy czyszczenia cylindra od pozostałości spędzonych gazów z powodu bezwładności Pilota gazowa poruszająca się wewnątrz stożkowej rury wydechowej.

Obliczenia i praktyczne eksperymenty wykazały, że optymalny kąt megafonu jest zbliżony do 12-15 stopni. Zasadniczo, jeśli wykonasz megafon z takim kątem ujawnionego bardzo długo, będzie skutecznie ugasić hałas silnika, prawie bez zmniejszenia jego zdolności, ale w praktyce takie struktury nie są realizowane ze względu na oczywiste niedociągnięcia projektowe i ograniczenia.

Innym sposobem na zmniejszenie hałasu DVS jest zminimalizowanie pulsacji gazów spalinowych na wyjściu układu wydechowego. W tym celu spalen jest nie bezpośrednio do atmosfery, aw pośrednim odbiorniku wystarczającej objętości (idealnie, co najmniej 20 razy wyższa niż objętość robocza cylindra), z późniejszym uwalnianiem gazów przez stosunkowo mały otwór, obszar, którego można mieć kilka razy mniej niż okno spalin. Takie systemy wygładzają pulsujący charakter ruchu mieszaniny gazowej przy wylocie silnika, obracając go do mundur-progresywnego przy wylocie tłumika.

Pozwól mi przypomnieć, że w tej chwili przekazuje niszczycielskie systemy, które nie zwiększają odporności dynamicznej gazu do gazów spalinowych. Dlatego nie będę zaniepalizować różnego rodzaju sztuczek typu metalowych siatek wewnątrz niszczycielskiej komory, perforowanych partycji i rur, co oczywiście pozwalają zmniejszyć hałas silnika, ale ze szkodą na jej mocy.

Kolejnym krokiem w rozwoju tłumików były systemy składające się z różnych kombinacji opisanych powyżej metod. Powiem od razu, w większości są daleko od ideału, ponieważ W jednym lub drugim, dynamiczny odporność na gaz wzrasta ścieżka wydechowa, która jednoznacznie prowadzi do zmniejszenia mocy silnika przekazywanego do napędu.

//
Strona: (1) 2 3 4 ... 6 "

Równolegle, rozwój niszczących układów wydechowych, systemy opracowane, konwencjonalnie określane jako "tłumiki", ale nie zaprojektowany nie tak bardzo, aby zmniejszyć poziom hałasu silnika operacyjnego, jak bardzo zmienić właściwości mocy (moc silnika lub jego moment obrotowy). Jednocześnie zadanie szwu szałowego poszedł do drugiego planu, takie urządzenia nie są zmniejszone i nie mogą znacząco zmniejszyć hałas wydechowy silnika i często go poprawiają.

Prace takich urządzeń opiera się na procesach rezonansowych w samych tłumach ", posiadających, jak każdy wydrążony korpus z właściwościami rezonatora gry. Ze względu na wewnętrzne rezonanse układu wydechowego, dwa równoległe problemy są rozwiązywane jednocześnie: czyszczenie cylindra poprawia się od pozostałości mieszaniny palnej w poprzednim taktu, a wypełnieniem cylindra jest świeżej częścią palnego mieszanina do następnej taktu kompresji.
Poprawa do czyszczenia cylindra jest spowodowana faktem, że filar gazowy w dyplomowym kolektorze, który strzelił pewną prędkość podczas wyjścia gazów w poprzednim taktowym, z powodu bezwładności, jak tłok w pompie, nadal ssie Out pozostałości gazów z cylindra nawet po ciśnienia cylindra pochodzi z ciśnieniem w kolektorze absolwenta. Jednocześnie innym, pośrednim efektem następuje: Ze względu na to dodatkowe drobne pompowanie, ciśnienie w cylindrze zmniejsza się, co przychylnie wpływa na kolejną taktową oczyszczania - w cylindrze spada nieco więcej niż świeżo palna mieszanina niż może się zdobyć Ciśnienie butli było równe atmosfery.

Ponadto odwrotna fala ciśnienia wydechowego, odzwierciedlona od zamieszania (tylni stożek układu wydechowego) lub mieszanki (membrana gazowa dynamiczna) zainstalowana w jamie milżającej, powracając do okna wydechowego cylindra w momencie jego Zamknięcie, dodatkowo "sabotaż" mieszanina paliwa W cylindrze jeszcze bardziej zwiększa jego wypełnienie.

Tutaj trzeba wyraźnie zrozumieć, że nie dotyczy wzajemnego ruchu gazów w układzie wydechowym, ale o procesie oscylacyjnym fali w samym gazu. Gaz porusza się tylko w jednym kierunku - z okna wydechowego cylindra w kierunku wylotu przy wylocie układu wydechowego, najpierw z ostrymi żużniami, których częstotliwość jest równa obrotowi pojazdu, a następnie stopniowo amplitudę ich Wstłoki są zmniejszone, w granicy obracającym się w jednolity ruch laminarny. A "Tam i tutaj" Fale ciśnienia chodzą, z których natura jest bardzo podobna do fal akustycznych w powietrzu. I szybkość tych wibracji ciśnienia jest zbliżona do prędkości dźwięku w gazie, biorąc pod uwagę jego właściwości - głównie gęstość i temperaturę. Oczywiście, ta prędkość jest nieco różna od znanej wielkości prędkości dźwięku w powietrzu, w normalne warunki równa około 330 m / s.

Ściśle mówiąc, procesy płynące w układach wydechowych DSV nie są prawidłowo zwane czystym akustycznym. Przeciwnie, przestrzegają przepisów używanych do opisywania fal uderzeniowych, choć słabych. I to nie jest już standardowy gaz i termodynamikę, która jest wyraźnie ułożona w ramach procesów izotermicznych i adiabatycznych opisanych przez prawa i równania Boylyi, Mariotty, Klapaireron, i innych takich jak oni.
Nadmuchałem na ten pomysł kilka przypadków, świadek, którego sam byłam. Istotność ich jest następująca: Drugi rezonansowe silników wysokotpasowych i wyścigowych (Avia, Sąd i Auto), pracujących nad trybami postępowania, w których silniki są czasem odznaczone do 40 000-45 000 obrotów na minutę, a nawet wyższe, a nawet wyższe, Zaczynają "żeglarstwo" - są dosłownie w oczach zmienić kształt, "wskazać", jakby nie wykonany z aluminium, ale z plasteliny, a nawet mildely pieczeń! I dzieje się to na rezonansowym szczycie "Twin". Wiadomo jednak, że temperatura spalin przy wyjściu okna wydechowego nie przekracza 600-650 ° C, podczas gdy temperatura topnienia czystego aluminium jest nieco wyższa - około 660 ° C, a jego stopy i ich stopy i więcej. W tym samym czasie (główna rzecz!), A nie rurka wydechowa, przylegająca bezpośrednio do okna wydechowego, jest częściej stopiona i zdeformowana, gdzie wydawałoby się najwyższą temperaturę i najgorsze warunki temperaturowe, ale regionu Odwróć zamieszanie stożkowe, do którego spaliny sięga z znacznie mniejszą temperaturą, co zmniejsza się ze względu na jego rozbudowę wewnątrz układu wydechowego (pamiętaj o podstawowych przepisach dynamiki gazu), a poza tym ta część tłumika jest zwykle dmuchana przez incydent przepływ powietrza, tj Dodatkowo schłodzony.

Przez długi czas nie mogłem zrozumieć i wyjaśnić tego zjawiska. Wszystko wpadło na miejsce po przypadkowym trafieniu książki, w której opisano procesy fal szoku. Istnieje taka specjalna sekcja dynamiki gazu, której przebieg jest odczytywany tylko na specjalnych kranach niektórych uniwersytetów, które przygotowują techników wybuchowych. Coś podobnego zdarza się (i studiowała) w lotnictwie, gdzie pół wieku temu, u świtu lotów naddźwiękowych, napotkali również niektóre niewytłumaczalne fakty dotyczące destrukcji projektowania szybowca samolotu w czasie przejścia naddźwiękowym.

UDC 621.436.

Wpływ oporu aerodynamicznego układów spożywczych i wydechowych silników motoryzacyjnych na procesach wymiany gazu

L.v. Stolarzy, bp. Zhilkin, Yu.m. Brodow, N.i. Grigoriev.

W pracy przedstawiono wyniki badania eksperymentalnego wpływu oporności aerodynamicznej systemów spożywczych i wydechowych silniki tłokowe na procesach wymiany gazu. Eksperymenty przeprowadzono na modelach on-line silnika jednoprzyłupowego. Opisane są instalacje i sposoby prowadzenia eksperymentów. Przedstawiono zależności zmiany zmiany chwilowej prędkości i nacisku przepływu w ścieżkach powietrza gazowo-powietrznego z rogu rotacji wału korbowego. Dane otrzymano w różnych współczynnikach odporności układów spożywczych i wydechowych oraz różne częstotliwości obrotu wału korbowego. W oparciu o uzyskane dane wnioski zostały wykonane z dynamicznych cech procesów wymiany gazu w silniku różne warunki. Wykazano, że zastosowanie tłumika hałasu wygładza falowanie przepływu i zmienia charakterystykę przepływu.

Słowa kluczowe: silnik tłokowy, procesy wymiany gazu, dynamika procesu, pulsacja prędkości i ciśnienie przepływu, tłumik szumowy.

Wprowadzenie

Szereg wymagań dotyczy spożycia i wyników silników tłokowych spalania wewnętrznego, wśród których główny spadek hałasu aerodynamicznego i minimalnej odporności aerodynamicznej. Oba te wskaźniki są określone w połączeniu z konstrukcji elementu filtracyjnego, tłumików wlotowych i uwalniania, neutralizatorów katalitycznych, obecności przełożonego (sprężarka i / lub turbosprężarka), a także konfiguracji rurociągów wlotowych i wydechowych oraz charakter przepływu w nich. Jednocześnie istnieją praktycznie żadne dane dotyczące wpływu dodatkowych elementów systemów spożywczych i wydechowych (filtrów, tłumików, turbosprężarki) na dynamikę gazu w nich.

W tym artykule przedstawiono wyniki badania wpływu oporu aerodynamicznego układów spożywczych i wydechowych w procesach wymiany gazu w odniesieniu do silnika tłoka o wymiarze 8.2 / 7.1.

Rośliny eksperymentalne.

i system zbierania danych

Badania wpływu odporności aerodynamicznej systemów gazowych w procesach wymiany gazu w inżynierach tłokowych przeprowadzono na modelu symulacji wymiaru 4.2 / 7.1, napędzanego obrotem silnik asynchronicznyCzęstotliwość obrotu wału korbowego stosowała się w zakresie N \u003d 600-3000 Min1 z dokładnością ± 0,1%. Instalacja eksperymentalna jest opisana bardziej szczegółowo.

Na rys. 1 i 2 pokaż konfiguracje i rozmiary geometryczne wlotu i ścieżki wydechowej instalacji eksperymentalnej, a także lokalizację instalacji do pomiaru natychmiastowego

wartości połowa prędkości i ciśnienie przepływu powietrza.

W przypadku pomiarów natychmiastowych wartości ciśnienia w strumieniu (statycznym) w kanale PC czujnik ciśnienia GBP -10 był używany przez WIKA, której prędkość jest mniejsza niż 1 ms. Maksymalny średni średnia średnia średnia kwadratowa błąd pomiaru ciśnienia wynosiła ± 0,25%.

Aby określić chwilową pożywkę w części kanału przepływu powietrza, termoenemometry stałej temperatury oryginalnej konstrukcji, którego wrażliwy element był niszczącą nitką o średnicy 5 μm i długości 5 mm. Maksymalny średni średni średnia średnia-średniego błędu pomiaru prędkości WX wynosiła ± 2,9%.

Pomiar częstotliwości rotacji wału korbowego przeprowadzono przy użyciu miernika tachometrycznego składającego się z dysku zębatego zamocowanego na wale wału korbowego i czujnika indukcyjnego. Czujnik utworzył impuls napięcia przy częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej wału. Zgodnie z tymi impulsami rejestrowano częstotliwość rotacji, ustalono położenie wału korbowego (kąt f) i moment przekazywania tłoka VMT i NMT.

Sygnały ze wszystkich czujników wprowadzono do konwertera analogowego do cyfrowego i przesyłane do komputera osobistego w celu dalszego przetwarzania.

Przed przeprowadzeniem eksperymentów przeprowadzono statyczne i dynamiczne kierowanie systemu pomiarowego w ogóle, co wykazało szybkość niezbędną do badania dynamiki procesów dynamicznych gazu w systemach wlotowych i wydechowych silników tłokowych. Średnia średnia średnia brud eksperymentów na temat efektu odporności aerodynamicznego powietrza gazowego systemy DVS. Procesy wymiany gazu były ± 3,4%.

Figa. 1. Konfiguracja i geometryczne rozmiary ścieżki wlotowej instalacji eksperymentalnej: 1 - głowica cylindra; Rura 2-suwakowa; 3 - Rura pomiarowa; 4 - czujniki termoanemometru do pomiaru natężenia przepływu powietrza; 5 - Czujniki ciśnienia

Figa. 2. Konfiguracja i geometryczne wymiary ścieżki wydechowej instalacji eksperymentalnej: 1 - głowica cylindra; 2 - działająca działka - rura dyplomowa; 3 - czujniki ciśnienia; 4 - Czujniki termoemetru

Efekt dodatkowych elementów dynamiki gazu w zakresie spożycia i procesów uwalniania badano z różnymi współczynnikami oporu systemu. Oporność została utworzona przy użyciu różnych filtrów wlotowych i zwolnienia. Tak więc, jako jeden z nich standardowy filtr samochodu lotniczego zastosowano z współczynnikiem oporu 7,5. Filtr tkanki o współczynniku oporu 32 został wybrany jako inny element filtrujący. Współczynnik oporu określono eksperymentalnie za pomocą statycznego oczyszczania w warunkach laboratoryjnych. Badania przeprowadzono również bez filtrów.

Wpływ odporności aerodynamicznej w procesie wlotowym

Na rys. 3 i 4 przedstawiają zależności natężenia przepływu powietrza i ciśnienia komputera w wlocie

lE od kąta obrotu wału korbowego F w różnych częstotliwościach rotacji i przy użyciu różnych filtrów wlotowych.

Ustalono, że w obu przypadkach (z tłumikiem, a bez) pulsacji ciśnienia i natężenia przepływu powietrza są najbardziej wyrażone przy dużej prędkości obrotu wału korbowego. W tym samym czasie w kanale wlotowym z tłumikiem hałasu maksymalna prędkość Przepływ powietrza, ponieważ należy się spodziewać, mniej niż w kanale bez niego. Większość

m\u003e x, m / s 100

Otwarcie 1 III 1 1 III 7 1 £ * ^ 3 111

Zawór jeepujący 1 111 II TI. [Zocrytir. . 3.

§ p * ■ -1 * £ l

// 11 "S '11 III 1

540 (r. GOME. P.K.Y. 720 VMT NMT

1 1 Otwarcie -gbepskid-! Zawór A L 1 G 1 1 Zamknięty ^

1 HDC. Zawór BPCSKNEO "X 1 1

|. | A J __ 1 \\ _ MJ Y T-1 1 K / 1 ^ V / / "G) y / / L / L" PC-1 \\ __ V / -

1 1 1 1 1 1 1 | 1 1 ■ ■ 1 1

540 (r. Cyro. P.K .. 720 VMT NMT

Figa. 3. Zależność prędkości powietrza WX w kanale wlotowym z kąt obrotu wału wału korbowego w różnych częstotliwościach obrotu wału korbowego i różnych elementów filtrujących: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - standardowy filtr powietrza; 3 - Filtr tkaniny

Figa. 4. Zależność ciśnienia komputera w kanale wlotowym z kąt obrotu wału korbowego F przy różnych częstotliwościach obrotu wału korbowego i różnych elementów filtrujących: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - standardowy filtr powietrza; 3 - Filtr tkaniny

był jasno objawiony o wysokich częstotliwościach rotacji wału korbowego.

Po zamknięciu zaworu wlotowego, ciśnienie i prędkość przepływu powietrza w kanale w ramach wszystkich warunków nie stają się równe zero, a niektóre ich wahania są obserwowane (patrz rys. 3 i 4), co jest również charakterystyczne dla wydania proces (patrz poniżej). Jednocześnie instalacja tłumika hałasu wlotowego prowadzi do zmniejszenia pulsacji ciśnienia i prędkości przepływu powietrza w ramach wszystkich warunków zarówno podczas procesu wlotowego, jak i po zamknięciu zaworu wlotowego.

Wpływ aerodynamicznego

odporność na proces wydania

Na rys. 5 i 6 przedstawia zależności natężenia przepływu powietrza WX i komputera ciśnieniowego w wylocie z kąta obrotu formularza wału korbowego w różnych częstotliwościach obrotowych i przy użyciu różnych filtrów uwalniających.

Badania przeprowadzono dla różnych częstotliwości obrotu wału korbowego (od 600 do 3000 min1) w różnych tłuszczu na uwalnianiu PI (od 0,5 do 2,0 bar) bez cichego hałasu, a jeśli jest on przedstawiony.

Ustalono, że w obu przypadkach (z tłumikiem i bez) pulsacji natężenia przepływu powietrza, najbardziej jasno objawione w niskich częstotliwościach rotacji wału korbowego. W tym przypadku wartości maksymalnego natężenia przepływu powietrza pozostają w kanale wydechowym za pomocą tłumika

merilly tak samo jak bez niego. Po zamknięciu zaworu wydechowego natężenie przepływu powietrza w kanale w ramach wszystkich warunków nie staje się zero, a niektóre wahania prędkości obserwuje się (patrz fig. 5), co jest charakterystyczne dla procesu wlotowego (patrz wyżej). Jednocześnie instalacja tłumika hałasu na uwalnianiu prowadzi do znacznego wzrostu pulsacji natężenia przepływu powietrza w każdych warunkach (zwłaszcza w Ry \u003d 2,0 bar) zarówno podczas procesu zwalniania, jak i po zamknięciu zaworu wydechowego .

Należy zauważyć odwrotny wpływ oporu aerodynamicznego na cechy procesu wlotowego w silniku, gdzie filtr powietrza Działanie pulsacji w procesie wlotowym i po zamknięciu zaworu wlotowego były obecne, ale były one wyraźnie szybsze niż bez niego. W tym przypadku obecność filtra w systemie wlotowym doprowadziła do zmniejszenia maksymalnego natężenia przepływu powietrza i osłabienia dynamiki procesu, który jest konsekwentny dobrze z wcześniej uzyskanymi wynikami w pracy.

Wzrost rezystancji aerodynamicznej układu wydechowego prowadzi do pewnego wzrostu maksymalnych ciśnień w procesie uwalniania, a także przemieszczenie szczytów dla NMT. W takim przypadku można zauważyć, że instalacja tłumika hałasu wyjściowego prowadzi do zmniejszenia pulsacji ciśnienia przepływu powietrza w warunkach wszystkich warunków zarówno podczas procesu produkcji, jak i po zamknięciu zaworu wydechowego.

hy. m / s 118 100 46 16

1 do. T «AIA K T 1 Zamknięcie zaworu MPSKAL

Otwarcie IPICAL |<лапана ^ 1 1 А ікТКГ- ~/М" ^ 1

"" "і | y і / ~ ^

540 (P, Grab, P.K.y. 720 Nmt Nmt

Figa. 5. Zależność prędkości powietrza WX w wylocie z kąta obrotu wału wału korbowego w różnych częstotliwościach obrotu wału korbowego i różnych elementów filtrujących: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - standardowy filtr powietrza; 3 - Filtr tkaniny

Px. 5pr 0,150.

1 1 1 1 1 1 1 1 II 1 1 1 II 1 1 L "A 11 1 1 / 1." i II 1 1

Otwarcie |. Yypzskskaya 1 іклапана Л7 1 h і _ / 7 / ", G S 1 H Zamknięcie Bittseast G / CGTї Alan -

c- "1 1 1 1 1 і 1 l л / і і і h / 1 1

540 (p, trumna, pk6. 720

Figa. 6. Zależność komputera ciśnieniowego w wylocie z kąta obrotu wału korbowego F przy różnych częstotliwościach obrotu wału korbowego i różnych elementów filtrujących: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - standardowy filtr powietrza; 3 - Filtr tkaniny

W oparciu o przetwarzanie zmian zależności w natężeniu przepływu dla oddzielnego taktu, względna zmiana objętościowego przepływu powietrza Q została obliczona przez kanał wydechowy, gdy tłumik jest umieszczony. Ustalono, że przy niskiej nadciśnienia na uwalnianiu (0,1 MPa) konsumpcja Q w układzie wydechowym z tłumikiem jest mniej niż w systemie bez niego. W tym samym czasie, jeśli przy częstotliwości obrotu wału korbowego 600 min-1, różnica ta wynosiła około 1,5% (która znajduje się w błędzie), a następnie z n \u003d 3000 min4 ta różnica osiągnęła 23%. Wykazano, że dla wysokiej nadciśnienia 0,2 MPa obserwowano przeciwną tendencję. Objętość przepływ powietrza przez kanał wydechowy z tłumikiem był większy niż w systemie bez niego. Jednocześnie, przy niskich częstotliwościach rotacji wału korbowego, przekroczono to 20%, a dzięki N \u003d 3000 min1 - 5%. Według autorów taki wpływ można wyjaśnić pewne wygładzanie pulsacji natężenia przepływu powietrza w układzie wydechowym w obecności cichego hałasu.

Wniosek

Przeprowadzone badanie wykazało, że silnik wlotowy spalania wewnętrznego jest znacznie pod wpływem aerodynamicznego odporności ścieżki wlotowej:

Wzrost rezystancji elementu filtrujący wygładzi dynamikę procesu napełniania, ale jednocześnie zmniejsza natężenie przepływu powietrza, co odpowiada współczynnikom napełniającym;

Efekt filtra jest wzmocniony wraz ze wzrostem częstotliwości rotacji wału korbowego;

Wartość progowa współczynnika rezystancji filtra (około 50-55), po czym jego wartość nie wpływa na natężenie przepływu.

Wykazano, że aerodynamiczna odporność układu wydechowego znacząco wpływa również na dynamiczne i materiały eksploatacyjne gazu i materiałów eksploatacyjnych:

Zwiększenie odporności hydraulicznej układu wydechowego w DVS tłoków prowadzi do wzrostu pulsacji natężenia przepływu powietrza w kanale wydechowym;

Dzięki niskiej nadciśnienia na uwalnianiu w systemie z cichym hałasem jest zmniejszenie przepływu objętościowego przez kanał wydechowy, podczas gdy na wysokim RY - Wręcz przeciwnie, wzrasta w porównaniu z układem wydechowym bez tłumika.

Zatem uzyskane wyniki mogą być stosowane w praktyce inżynierskiej, aby optymalnie wybrać cechy tłumików wlotowych i wykupów, które mogą zapewnić

wpływ na wypełnienie cylindra świeżego ładunku (współczynnik napełniania) i jakość czyszczenia cylindra silnika od gazów spalinowych (współczynnik gazu resztkowego) na niektórych szybkich trybach pracy silnika tłokowego.

Literatura

1. Draganov, B.H. Budowa spożywczych i wydechowych kanałów silników spalinowych wewnętrznych / B.KH. Draganov, Mg. Kruglov, V. S. Obukhov. - Kijów: Odwiedź szkołę. Głowa Ed, 1987. -175 p.

2. Silniki spalania wewnętrznego. W 3 kN. Kn. 1: Teoria przepływów pracy: badania. / V.N. Lou-Kanin, K.a. Morozov, A.S. Khachyan i in.; Ed. V.N. Lukanina. - m.: Wyższy. Shk., 1995. - 368 p.

3. Champraozs, B.a. Wewnętrzne silniki spalania: teoria, modelowanie i obliczanie procesów: badania. W trakcie "Teoria przepływów pracy i modelowanie procesów w silnikach spalinowych wewnętrznych" / B.A. Chamolaoz, M.F. Faraplatov, V.v. Clementev; Ed. Zamek DEAT. Nauka Federacji Rosyjskiej B.A. Champraprazov. - Chelyabinsk: Suursu, 2010. -382 p.

4. Nowoczesne podejścia do stworzenia silników wysokoprężnych do samochodów osobowych i małych spokój

zovikov / a. Blinov, P.a. Golubev, Yu.e. Dragan i in.; Ed. V. S. PEPONOVA I A. M. MINEYEV. - m.: Nic "Inżynier", 2000. - 332 p.

5. Eksperymentalne badania procesów dynamicznych gazu w systemie wlotowym silnika tłoka / B.P. Zhokkin, L.v. Stolarze, S.a. Korzh, I.d. Larionov // inżynieria. - 2009.-№ 1. - P. 24-27.

6. W sprawie zmiany dynamiki gazu procesu uwalniania w silniku tłokowym w instalacji tłumika / L.v. Stolarzy, bp. Zhokkin, A.v. Krzyż, D.L. Padalak // Biuletyn Akademii Nauk Wojskowych. -2011. - № 2. - P. 267-270.

7. Pat. 81338 RU, MPK G01 P5 / 12. Temperatura mechaniczna termiczna stałej temperatury / S.N. POCHOV, L.V. Stolarzy, bp. Vilkin. - nr 2008135775/22; Etap. 09/03/2008; opublikować. 03/10/2009, Bul. № 7.

Wyślij dobrą pracę w bazie wiedzy jest proste. Użyj poniższego formularza

Studenci, studiach studentów, młodych naukowców, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich badaniach i pracach, będą ci bardzo wdzięczni.

Wysłane przez http://www.allbest.ru/

Wysłane przez http://www.allbest.ru/

Federalna Agencja Edukacji

GU VPO "Ural State Technical University - UPI imieniem pierwszego prezydenta Rosji B.N. Yeltsin "

W przypadku praw manuskryptu

Praca dyplomowa

dla stopnia kandydata nauk technicznych

Dynamika gazu i lokalny transfer ciepła w systemie dolotowym silnika tłoka

Stolarze Leonid Valerevich.

Doradca naukowy:

publiczność lekarza fizyko-matematyczna,

profesor Zhilkin B.P.

Yekaterinburg 2009.

system dolotowy do dynamiki gazu tłokowego

Teza składa się z administracji, pięciu rozdziałów, wniosków, listy odniesień, w tym 112 nazw. Jest ustawiony na 159 stronach wybierania komputera w programie MS Word i jest wyposażony w tekst 87 rysunków i 1 tabeli.

Słowa kluczowe: dynamika gazu, silnik tłokowy, system wlotowy, profilowanie poprzeczne, materiały eksploatacyjne, lokalny transfer ciepła, natychmiastowy lokalny współczynnik wymiany ciepła.

Przedmiotem badania był niezmienny przepływ powietrza w układzie wlotowym silnika tłokowego spalania wewnętrznego.

Celem pracy jest ustanowienie wzorców zmian w zakresie charakterystyki dynamicznych i termicznych procesu wlotowego w silniku spalinowym tłokowym z czynników geometrycznych i reżimowych.

Pokazano, że umieszczając profilowane wkładki, możliwe jest porównanie z tradycyjnym kanałem stałej rundy, aby uzyskać szereg zalet: wzrost objętości przepływu powietrza wchodzącego do cylindra; Wzrost stromości zależności V na liczbę obrotów wału korbowego N w zakresie częstotliwości obrotowej w "trójkątnej" wkładce lub linearyzacji wydatków charakterystycznych w całym zakresie liczb obrotowych wału, jak Dzięki tłumienia pulsacji przepływu powietrza o wysokiej częstotliwości w kanale wlotowym.

Istotne różnice w wzorach zmiany współczynników współczynników wymiany ciepła z prędkości W stacjonarnej i ustalono pulsujący przepływ powietrza w systemie wlotowym DVS. Zbliżanie danych eksperymentalnych uzyskano równania do obliczania lokalnego współczynnika przenikania ciepła w przewodzie wlotowym FEA, zarówno dla płynięcia stacjonarnego, jak i do dynamicznego przepływu pulsującego.

Wprowadzenie

1. Stan problemu i ustalanie celów badania

2. Opis metod instalacji i pomiarów eksperymentalnych

2.2 Pomiar prędkości obrotowej i rogu obrotu wału korbowego

2.3 Pomiar natychmiastowego zużycia powietrza ssącego

2.4 System pomiaru chwilowego współczynnika transferu ciepła

2.5 System zbierania danych

3. Proces wprowadzania dynamiki gazu i materiałów eksploatacyjnych w silniku spalania wewnętrznego w różnych konfiguracjach systemu spożycia

3.1 Dynamika gazu procesu wlotowego bez uwzględnienia efektu elementu filtrującego

3.2 Wpływ elementu filtrującego na dynamikę gazu procesu dolotowego w różnych konfiguracjach systemów wlotowych

3.3 Materiały eksploatacyjne i analiza widmowa procesu wlotowego z różnymi konfiguracjami systemu wlotu z różnymi elementami filtru

4. Przenoszenie ciepła w kanale wlotowym silnika tłoka spalania wewnętrznego

4.1 Kalibracja systemu pomiarowego w celu określenia lokalnego współczynnika przenikania ciepła

4.2 Lokalny współczynnik wymiany ciepła w kanale wlotowym silnika spalinowego w trybie szpitalnym

4.3 Natychmiastowy lokalny współczynnik przenikania ciepła w kanale wlotowym silnika spalinowego

4.4 Wpływ konfiguracji systemu wlotowego silnika spalania wewnętrznego na natychmiastowy lokalny współczynnik wymiany ciepła

5. Pytania do praktycznego zastosowania wyników pracy

5.1 Konstrukcja konstrukcyjna i technologiczna

5.2 oszczędność energii i zasobów

Wniosek

Bibliografia

Lista podstawowych oznaczeń i skrótów

Wszystkie symbole są wyjaśnione, gdy są najpierw używane w tekście. Poniżej znajduje się tylko lista tylko najbardziej eksploatacyjnych oznaczeń:

d -Diametr rur, mm;

d e oznacza równoważną średnicę (hydrauliczną), mm;

F - powierzchnia, m 2;

i - Siła bieżąca i;

G - masowy przepływ powietrza, kg / s;

L - Długość, M;

l jest charakterystycznym rozmiarem liniowym, m;

n oznacza prędkość obrotową wału korbowego, min -1;

p - ciśnienie atmosferyczne, PA;

R - Odporność, OHM;

T - Temperatura absolutna;

t - Temperatura w skali Celsjusza, o C;

U - napięcie, w;

V - natężenie przepływu powietrza, M3 / s;

w - natężenie przepływu powietrza, m / s;

Nadmiar współczynnika powietrza;

g - kąt, grad;

Kąt obrotu wału korbowego, grad., P.k.v.;

Współczynnik przewodności cieplnej, W / (m K);

Współczynnik lepkości kinematycznej, M2 / s;

Gęstość, kg / m 3;

Czas, s;

Współczynnik oporu;

Podstawowe cięcia:

p.k.v. - rotacja wału korbowego;

DVS - Wewnętrzny silnik spalania;

NMT - Górny Martwy punkt;

Nmt - niższy martwy punkt

ADC - konwerter analogowo-cyfrowy;

BPF - szybka transformacja Fouriera.

Liczby:

RE \u003d Numer WD / - Rangeld;

Nu \u003d d / - liczba Nusselt.

Wprowadzenie

Głównym zadaniem w rozwoju i poprawy silników spalinowych tłoków jest poprawa napełniania cylindra ze świeżym ładunkiem (lub innymi słowy, wzrost współczynnika napełniania silnika). Obecnie rozwój DVS osiągnął taki poziom, że poprawa każdego wskaźnika technicznego i ekonomicznego przynajmniej w dziesiątym udziałie w procentu z minimalnym materiałem i tymczasowymi kosztami jest prawdziwe osiągnięcie dla naukowców lub inżynierów. Dlatego, aby osiągnąć cel, badacze oferują i wykorzystują wiele metod między najczęściej można go wyróżnić: dystrybucji gazu, optymalizacja konfiguracji systemu wlotowego. Zastosowanie tych metod pozwala na poprawę wypełnienia cylindra ze świeżym ładunkiem, co z kolei zwiększa moc silnika i jego wskaźniki techniczne i ekonomiczne.

Jednak stosowanie większości metod rozpatrywanych wymaga znacznych inwestycji materialnych i znaczną modernizację projektowania systemu wlotowego i silnika jako całości. Dlatego jedna z najczęstszych, ale nie najprostsza, do tej pory, metody zwiększania czynnika napełniania jest zoptymalizowanie konfiguracji ścieżki wlotowej silnika. W tym przypadku badanie i poprawa kanału wlotowego silnika jest najczęściej prowadzona przez metodę modelowania matematycznego lub statycznych czystek systemu wlotowego. Jednakże metody te nie mogą jednak podawać poprawnych wyników na nowoczesnym poziomie rozwoju silnika, ponieważ jak wiadomo, rzeczywisty proces w ścieżkach gazowo-powietrznych silników jest trójwymiarowy atramentowy wygaśnięcie gazu przez szczelinę zaworu w częściowo wypełnione przestrzeń cylindra o zmiennej objętości. Analiza literatury wykazała, że \u200b\u200binformacje o procesie wlotowym w czasie rzeczywistym dynamicznym są praktycznie nieobecne.

Tak więc niezawodne i prawidłowe dane dynamiczne i ciepła i wymiany ciepła do procesu wlotowego można uzyskać wyłącznie w badaniach dynamicznych modeli DVS lub prawdziwych silników. Tylko takie doświadczone dane mogą podać niezbędne informacje, aby poprawić silnik na obecnym poziomie.

Celem pracy jest ustanowienie wzorców wymiany właściwości dynamicznych i termicznych procesu wypełniania cylindra ze świeżym ładunkiem silnika spalinowego tłoka z czynników geometrycznych i reżimowych.

Nowość naukowa głównych przepisów pracy jest to, że autor po raz pierwszy:

Charakterystyka częstotliwości amplitudy efektów pulsacji wynikających w strumieniu w kolektorze dolotowym (rura) silnika tłoka;

Sposób zwiększania przepływu powietrza (średnio o 24%) wchodząc do cylindra przy użyciu profilowanych wkładek w kolektorze dolotowym, co doprowadzi do wzrostu mocy silnika;

Wzory zmian w chwilowym lokalnym współczynniku wymiany ciepła w rurce wlotowej silnika tłokowego;

Pokazano, że stosowanie profilowanych wkładek zmniejsza ogrzewanie świeżych ładunków przy spożyciu średnio 30%, co poprawi wypełnienie cylindra;

Uogólnione w formie równań empirycznych uzyskane dane eksperymentalne dotyczące lokalnego przenoszenia ciepła pulsującego przepływu powietrza w kolektorze wlotowym.

Dokładność wyników opiera się na niezawodności danych eksperymentalnych uzyskanych przez połączenie niezależnych metod badawczych i potwierdzone przez powtarzalność wyników eksperymentalnych, ich dobrą umowę na poziomie eksperymentów testowych z tymi autorami, a także użycie Kompleks nowoczesnych metod badawczych, wybór urządzeń pomiarowych, jego systematyczne testowanie i kierowanie.

Praktyczne znaczenie. Dane doświadczalne uzyskane tworzą podstawę rozwoju metod inżynieryjnych do obliczania i projektowania systemów atramentowych, a także rozszerzyć teoretyczne przedstawienia na temat dynamiki gazu i lokalnego przenoszenia ciepła powietrza podczas spożycia w silniku tłokowym. Poszczególne wyniki pracy zostały wykonane do wdrożenia Ural Diesel Silnik LLC w projekcie i modernizacji silników 6 dm-21L i 8DM-21L.

Metody określania natężenia przepływu pulsującego przepływu powietrza w rurze wlotowej silnika i intensywność chwilowego transferu ciepła w nim;

Dane doświadczalne dotyczące dynamiki gazu i natychmiastowy lokalny współczynnik przenikania ciepła w kanale wlotowym kanału wejściowego w procesie wlotowym;

Wyniki uogólnienia danych dotyczących lokalnego współczynnika transferu ciepła powietrza w kanale wlotowym DV w postaci równań empirycznych;

Zatwierdzenie pracy. Główne wyniki badań określonych w tezie zgłaszane i zostały przedstawione w "Konferencjach zgłaszających młodych naukowców", Yekaterinburg, UGTU-UPI (2006 - 2008); Departament Seminariów Naukowych "Teoretyczna inżynieria ciepła" oraz "turbiny i silniki", Jekaterynburg, UGTU-UPI (2006 - 2008); Konferencja naukowa i techniczna "Poprawa wydajności elektrowni maszyn kołowych i gąsienicowych", Chelyabinsk: Chelyabinsk Wyższa Wojskowa Motoryzacja Komunistyczna Szkoła Partii Komunistyczna (Instytut Wojskowy) (2008); Konferencja naukowo-techniczna "Rozwój inżynierii w Rosji", Petersburg (2009); W sprawie Rady Naukowej i Technicznej w ramach Ural Diesla Silnik LLC, Jekaterynburg (2009); W sprawie Rady Naukowej i Technicznej dla technologii Autotraktora OJSC NII, Chelyabinsk (2009).

Prace rozprawowe przeprowadzono w wydziałach "Teoretyczna inżynieria ciepła i" turbiny i silniki ".

1. Przegląd aktualnego stanu badania systemów wlotowych tłokowych

Do tej pory istnieje duża liczba literatury, w której rozważa się konstruktywna wydajność różnych systemów silników spalania wewnętrznego wewnętrznego spalania wewnętrznego, poszczególne elementy systemów wlotowych systemów atramentowych. Istnieje jednak praktycznie nie ma uzasadniania proponowanych rozwiązań projektowych, analizując dynamikę gazu i przenoszenie ciepła procesu wlotowego. I tylko w poszczególnych monografiach zapewniają eksperymentalne lub statystyczne dane dotyczące wyników działania, potwierdzające wykonalność jednego lub innego konstruktywnego wykonania. W tym względzie można twierdzić, że do niedawna niewystarczająca uwaga została wpłacona na badania i optymalizację systemów wlotów silników tłokowych.

W ostatnich dziesięcioleciach, w związku z zaostrzeniem wymogów ekonomicznych i środowiskowych w zakresie silników spalinowych, naukowcy i inżynierowie zaczynają płacić coraz większą uwagę na poprawę systemów dolotowych zarówno silników benzynowych, jak i silników wysokoprężnych, wierząc, że ich wydajność jest w dużej mierze zależna od Doskonałość procesów występujących w ścieżkach gazowo-powietrznych.

1.1 Podstawowe elementy systemów wlotowych wlotowych

System wlotowy silnika tłoka, ogólnie składa się z filtra powietrza, kolektora dolotowego (lub rury wlotowej), głowic cylindrów, które zawierają kanały spożycia i wylotowe, a także mechanizm zaworu. Jako przykład, na rysunku 1.1 pokazany jest schemat systemu dolotowego silnika wysokoprężnego YMZ-238.

Figa. 1.1. Schemat systemu dolotowego silnika wysokoprężnego YMZ-238: 1 - Kolektor dolotowy (rura); 2 - Gumowa uszczelka; 3.5 - Dysze łączące; 4 - Szacowana uszczelka; 6 - Wąż; 7 - Filtr powietrza

Wybór optymalnych parametrów strukturalnych i charakterystyki aerodynamiczne systemu wlotowego określający efektywny przepływ pracy i wysoki poziom wskaźników wyjściowych silników spalinowych.

Krótko rozważ każdy element kompozytowy systemu dolotowego i jego głównych funkcji.

Głowica cylindra jest jednym z najbardziej złożonych i ważnych elementów w silniku spalania wewnętrznego. Od prawidłowego wyboru kształtu i wielkości głównych elementów (przede wszystkim doskonałość procesów napełniania i mieszania zależy w dużej mierze zależy od wielkości zaworów spożywczych i wydechowych).

Głowice cylindrów wykonane są głównie z dwoma lub czterema zaworami na cylindrze. Zaletami konstrukcji dwóch płomieni jest prostota technologii produkcyjnej i schematu projektowania, w mniejszej masie strukturalnej i wartości, liczba ruchomych części w mechanizmie napędowym, koszty utrzymania i naprawy.

Zalety konstrukcji czterech strawionych polega na lepszym wykorzystaniu obszarze ograniczonego przez obwód cylindra, do przechodzących obszarów zaworu Gorlovina, w bardziej wydajnym procesie wymiany gazu, w mniejszym napięciu termicznym głowicy z powodu bardziej jednolitego stan termiczny, w możliwością centralnego umieszczania dyszy lub świec, co zwiększa jednorodność części stanu termicznego grupy tłokowej.

Istnieją inne projekty głowic cylindrów, na przykład, z trzema zaworami wlotowymi i jedną lub dwie ukończenie studiów na cylinder. Jednak takie schematy są stosunkowo rzadkie, głównie w silnikach bardzo powiązanych (wyścigowych).

Wpływ liczby zaworów na dynamikę gazową i wymianę ciepła w ścieżce wlotowej jest na ogół praktycznie nie badane.

Najważniejsze elementy głowicy cylindra z punktu widzenia ich wpływu na dynamikę gazową i proces wejścia wymiany ciepła w silniku są typy kanałów wlotowych.

Jednym ze sposobów optymalizacji procesu napełniania jest profilowanie kanałów wlotowych w głowicy cylindra. Istnieje wiele różnych kształtów profilowania w celu zapewnienia ruchu kierunkowego świeżego ładunku w cylindrze silnika i poprawiając proces mieszania, są one opisane w najbardziej szczegółowych.

W zależności od rodzaju procesu mieszania kanały wlotowe są wykonywane przez jednoramienne (obrzydliwe), zapewniając jedynie napełnianie cylindrami z powietrzem lub dwufunkcyjną (styczną, śrubą lub inny typ) używany do opłaty wlotowej i skręcania powietrza w Komora cylindra i spalania.

Odwróćmy się do kwestii konstrukcji kolekcjonerów spożywczych silników benzyny i oleju napędowego. Analiza literatury pokazuje, że kolektor wlotowy (lub rurka atramentowa) otrzymuje niewiele uwagi i często uważa się tylko za rurociąg do dostarczania powietrza lub mieszaniny paliwowej do silnika.

Filtr powietrza jest integralną częścią systemu wlotowego silnika tłoka. Należy zauważyć, że w literaturze większą uwagę jest wypłacana do projektowania, materiałów i odporności elementów filtrujących, a jednocześnie wpływ elementu filtrującego na wskaźniki dynamiczne i wymiana ciepła gazowego, a także wydatków Charakterystyka systemu spalania wewnętrznego tłoka jest praktycznie nie brane pod uwagę.

1.2 Dynamika gazu przepływu w kanałach wlotowych i metodach badania procesu wlotowego w silniku tłokowym

Aby uzyskać dokładniejsze zrozumienie istoty fizycznej wyników uzyskanych przez innych autorów, są one opisane jednocześnie z zastosowanymi metodami teoretycznymi i eksperymentalnymi, ponieważ metoda i wynik znajdują się w jednej komunikacji organicznej.

Metody badania systemów wlotowych KHO można podzielić na dwie duże grupy. Pierwsza grupa obejmuje teoretyczną analizę procesów w systemie wlotowym, w tym symulacji numerycznej. Do drugiej grupy narysujemy wszystkie sposoby eksperymentowania do eksperymentowania procesu wlotowego.

Wybór metod badawczych, szacunków i regulacji systemów wlotowych zależy od zestawu celów, a także istniejący materiał, eksperymentalne i obliczone możliwości.

Do tej pory nie ma metod analitycznych, które pozwalają mu być dość dokładne, aby oszacować poziom intensywności gazu w komorze spalania, a także rozwiązać prywatne problemy związane z opisem ruchu w ścieżce wlotowej i wygaśnięcie gazu Gap zawór w rzeczywistym niezgodnym procesie. Wynika to z trudności z opisem trójwymiarowego przepływu gazów na kanałach krzywoliniowych z nagłymi przeszkodami, złożoną strukturą strumienia przestrzennego, z wylotem gazu odrzutowym przez gniazdo zaworu i częściowo wypełnionej przestrzeni zmiennej objętościowej, interakcji przepływów między sobą, ze ścianami cylindra i ruchome dno tłoka. Analityczne określenie optymalnego pola prędkości w rurce wlotowej, w szczelinie zaworu pierścieniowego i rozkład przepływu w cylindrze jest skomplikowany przez brak dokładnych sposobów oceny strat aerodynamicznych wynikających ze świeżych ładunków w systemie wlotowym i gdy gaz w cylindrze i przepływ wokół jego wewnętrznych powierzchni. Wiadomo, że w kanale znajdują się niestabilne strefy przejścia przepływu z laminaru do turbulentnego trybu przepływu, region rozdzielania warstwy granicznej. Struktura przepływu charakteryzuje się zmiennymi według czasu i miejsca Reynoldsa, poziom nie-stacjonarności, intensywności i skali turbulencji.

Wiele wielokierunkowej pracy jest poświęcona numerycznym modelowaniu ruchu opłaty lotniczej na wlocie. Produkują modelowanie wirowego strumienia wlotu wlotu wlotu wlotu zaworu wlotowego, obliczenie przepływu trójwymiarowego w kanałach wlotowych głowicy cylindra, modelując strumień w oknie wlotowym i silnikiem Cylinder, analiza efektu strumieni bezpośrednich i strumieni wirujących na procesie mieszania i obliczane badania wpływu skręcania ładunku w cylindrze olejowym wielkości emisji tlenków azotu i wskaźników cyklu wskaźnika. Jednak tylko w niektórych pracach symulacja numeryczna potwierdza dane eksperymentalne. I wyłącznie na badaniach teoretycznych trudno jest ocenić dokładność i stopień stosowania danych. Należy również podkreślić, że prawie wszystkie metody numeryczne mają głównie na celu studiowanie procesów w już istniejącej konstrukcji wlotu systemu wlotowego intensywności DVS, aby wyeliminować swoje braki, a nie rozwijać nowe, skuteczne rozwiązania projektowe.

Równolegle stosuje się klasyczne metody analityczne do obliczania przepływu pracy w silniku i oddzielnych procesów wymiany gazu w nim. Jednak w obliczeniach przepływu gazu w zaworach wlotowych i wydechowych i kanałach, równania jednowymiarowego stacjonarnego przepływu są głównie stosowane, biorąc bieżące quasi-stacjonarne. Dlatego rozważane metody obliczeniowe są wyjątkowo szacowane (przybliżone) i dlatego wymagają eksperymentalnego udoskonalenia w laboratorium lub w prawdziwym silniku podczas testów na ławce. Metody obliczania wymiany gazowej i główne wskaźniki dynamicznego gazu procesu wlotowego w trudniejszym preparacie rozwijają się w pracach. Dają jednak również ogólne informacje na temat omawianych procesów, nie tworzą wystarczająco kompletnej reprezentacji kursów dynamicznych i ciepła gazu, ponieważ są one oparte na danych statystycznych uzyskanych w modelowaniu matematycznym i / lub statycznych oczyszczania układu wlotowego atrament i metody symulacji numerycznej.

Najbardziej dokładne i niezawodne dane dotyczące procesu wlotowego w silniku tłokowym można uzyskać w badaniu w zakresie real-operatorów.

Do pierwszych badań ładunku w cylindrze silnika w trybie testowym wału, można przypisać klasyczne eksperymenty Ricardo i środków pieniężnych. Riccardo zainstalował wirnik w komorze spalania i zarejestrował swoją prędkość obrotową, gdy wałek silnika jest sprawdzany. Anemometr naprawiono średnią wartość prędkości gazu dla jednego cyklu. Ricardo wprowadził koncepcję "współczynnika wirowania", odpowiadające stosunkowi częstotliwości wirnika, mierzył obrót wiru i wału korbowego. Cass zainstalował płytę w otwartej komorze spalania i nagrał wpływ na przepływ powietrza. Istnieją inne sposoby korzystania z płyt związanych z czujnikami Templacji lub indukcyjnymi. Jednak instalacja płytek odkształcają strumień obrotowy, który jest wadą takich metod.

Nowoczesne badanie gazu-dynamiki bezpośrednio na silnikach wymaga specjalnych przyrządów pomiarowych, które są zdolne do pracy w niekorzystnych warunkach (hałas, wibracje, elementy obrotowe, wysokie temperatury i ciśnienie podczas spalania paliwa i kanałów wydechowych). W tym przypadku procesy w DV są szybkie i okresowe, dzięki czemu urządzenia pomiarowe i czujniki muszą mieć bardzo dużą prędkość. Wszystko to znacznie komplikuje badanie procesu wlotowego.

Należy zauważyć, że obecnie metody naturalnych badań nad silnikami są szeroko stosowane, zarówno do zbadania przepływu powietrza w systemie wlotowym, jak i cylindra silnika, oraz do analizy efektu formowania wirowej na wlocie dla toksyczności gazów wydechowych.

Jednak badania przyrodnicze, gdzie jednocześnie duża liczba różnorodnych czynników, nie pozwala przeniknąć do szczegółów mechanizmu oddzielnego zjawiska, nie pozwala na używanie wysokiej precyzji, złożonych urządzeń. Wszystko to jest prerogatywna badań laboratoryjnych przy użyciu złożonych metod.

Wyniki badania dynamiki gazu procesu wlotowego, uzyskane w badaniu w silnikach są dość szczegółowe w monografii.

Z tych, największym zainteresowaniem jest oscyglogram zmian w natężeniu przepływu powietrza w sekcji wejściowej kanału wlotowego silnika C10.5 / 12 (D 37) zakładu ciągnika VLADIMIR, które przedstawiono na rysunku 1.2.

Figa. 1.2. Parametry przepływu w sekcji wejściowej kanału: 1 - 30 S -1, 2 - 25 S -1, 3 - 20 S -1

Pomiar natężenia przepływu powietrza w tym badaniu przeprowadzono przy użyciu termemometru roboczego w trybie DC.

I tutaj należy zwrócić uwagę na bardzo metodę termemometrii, która dzięki wielu zalet otrzymało tak szeroką dynamikę gazową różnych procesów w badaniach. Obecnie istnieją różne schematy termoanemometrów w zależności od zadań i dziedziny badań. Najbardziej szczegółowa teoria termoenemometrii jest rozważana. Należy również zauważyć szeroką gamę wzorów czujników termoemetrów, co wskazuje na powszechne wykorzystanie tej metody we wszystkich obszarach przemysłu, w tym inżynierii.

Rozważmy kwestię zastosowania metody termoenemometrii do badania procesu wlotowego w silniku tłokowym. Zatem małe wymiary wrażliwego elementu czujnika termemometru nie wprowadzają znaczących zmian w naturze przepływu przepływu powietrza; Wysoka czułość anemometrów umożliwia rejestrowanie wahań małych amplitudów i wysokich częstotliwości; Prostota schematu sprzętu umożliwia łatwe nagrywanie sygnału elektrycznego z wyjścia termemometru, a następnie jego przetwarzanie na komputerze osobistym. W termomemometrii stosuje się w trybach rozmiaru rozmiarów jedno-, dwu- lub trzypiętoponetowych. Nici lub folie metalów ogniotrwałych o grubości 0,5-20 μm i długości 1-12 mm są zwykle stosowane jako wrażliwy element czujnika termoemetru. Ten ostatni przechodzi przez porcelanową dwu-, trójdrożną lub czterokrotną rurkę, która jest umieszczana na metalowej uszczelnianiu futerału z przełomu, metalową obudowę, okołem w głowicy bloku do badania przestrzeni wewnątrzlindrowej lub w Rurociągi w celu określenia średnich i falochronów prędkości gazowej.

A teraz z powrotem do oscyloku pokazanego na rysunku 1.2. Wykres zwraca uwagę na fakt, że przedstawia zmianę natężenia przepływu powietrza z kąta obrotu wału korbowego (P.K.V.) tylko dla taktu ciała (200 stopni. P.k.v.), podczas gdy informacje o odpoczynku na innych zegarkach były "przycięte". Ten oscylogram jest uzyskiwany dla prędkości obrotowej wału korbowego od 600 do 1800 min -1, podczas gdy w nowoczesnych silnikach zakres prędkości roboczych jest znacznie szersza: 600-3000 min -1. Uwaga jest narysowana faktem, że natężenie przepływu w trakcie przed otwarciem zaworu nie jest zero. Z kolei, po zamknięciu zaworu wlotowego, prędkość nie jest resetowana, prawdopodobnie dlatego, że na ścieżce istnieje przepływ tłokowy o wysokiej częstotliwości, który w niektórych silnikach służy do tworzenia dynamiki (lub wiżici).

Dlatego ważne jest, aby zrozumienie procesu jako całości, dane dotyczące zmiany natężenia przepływu powietrza w przewodzie wlotowym dla całego przepływu pracy silnika (720 stopni, PKV) oraz w całym zakresie roboczym częstotliwości rotacji wału korbowego. Dane te są niezbędne do poprawy procesu wlotowego, szukając sposobów zwiększenia wielkości świeżej ładunku wprowadzonej do cylindrów silnika i tworzenie dynamicznych systemów supercharow.

W skrócie uwzględniają specyfikę dynamicznego supercharged w silniku tłokowym, który jest prowadzony na różne sposoby. Nie tylko fazy dystrybucji gazu, ale także projektowanie spożycia i ścieżki dyplomowych wpływają na proces wlotowy. Ruch tłoka, gdy taktowanie spożycia prowadzi do otwartego zaworu wlotowego do tworzenia fali tylnej. Przy otwartej wlotowej rurociągu ta fala ciśnienia występuje z masą stałego powietrza otoczenia, odbijanego od niego i przesuwa się do rury wlotowej. Różnorodowany skrót od kolumny powietrznej w rurociągu wlotowym można wykorzystać do zwiększenia napełniania cylindrów ze świeżym ładunkiem, a tym samym uzyskując dużą ilość momentu obrotowego.

Dzięki innej formie dynamicznego superchartu - bezwładności, każdy kanał wlotowy cylindra ma własną oddzielną rurkę rezonatora, odpowiednia długość akustyka podłączona do komory zbierania. W takich rurach rezonatorach fala kompresji pochodząca z cylindrów może rozprzestrzeniać się niezależnie od siebie. Podczas koordynowania długości i średnicy poszczególnych rur rezonatorowych z fazami fazy dystrybucyjnej gazu, fala kompresji, odzwierciedlona w końcu rurki rezonatora, zwraca się przez otwarty zawór wlotowy cylindra, zapewnia tym samym jego najlepsze wypełnienie.

Redukcja rezonansowa opiera się na fakcie, że w przepływie powietrza w rurociągu wlotowym w pewnej prędkości obrotowej wału korbowego znajdują się oscylacje rezonansowe wywołane przez ruch tłokowy tłok. To, z prawidłowym układem systemu dolotowego prowadzi do dalszego wzrostu ciśnienia i dodatkowy efekt kleju.

Jednocześnie wspomniane metody wzmocnienia dynamiczne działają w wąskim zakresie trybów, wymagają bardzo złożonego i stałego ustawienia, ponieważ zmienia się cechy akustyczne silnika.

Ponadto dane dynamiki gazu dla całego przepływu pracy silnika mogą być przydatne do optymalizacji procesu napełniania i wyszukuje zwiększenie przepływu powietrza przez silnik, a odpowiednio jego moc. Jednocześnie intensywność i skalę turbulencji przepływu powietrza, które są generowane w kanale wlotowym, a także liczbę wirów utworzonych podczas procesu wlotowego.

Szybki przepływ ładunku i dużego skali turbulencji w przepływie powietrza zapewniają dobre mieszanie powietrza i paliwa, a zatem całkowite spalanie o niskim stężeniu szkodliwych substancji w gazach spalinowych.

Jednym ze sposobów tworzenia wirów w procesie spożycia jest stosowanie klapy, która dzieli ścieżkę wlotową na dwa kanały, z których jeden może go nakładać, kontrolując ruch ładunku mieszaniny. Istnieje duża liczba wersji projektowych, aby uzyskać składnik styczny ruch przepływu w celu zorganizowania wirów kierunkowych w wlocie rurociągu i cylindra silnika
. Celem wszystkich tych rozwiązań jest tworzenie i zarządzanie workami pionowymi w cylindrze silnika.

Istnieją inne sposoby kontrolowania napełniania świeżym ładunku. Konstrukcja spiralnego kanału wlotowego jest używana w silniku z innym krokiem zakrętów, płaskich obiektów na wewnętrznej ścianie i ostrych krawędziach na wyjściu kanałów. Innym urządzeniem do regulacji formacji wirowej w cylindrze silnika jest sprężyna spiralna zainstalowana w kanale wlotowym i sztywno przymocowany przez jeden koniec przed zaworem.

W ten sposób można zauważyć tendencję badaczy, aby stworzyć duże wirzeły różnych kierunków dystrybucji na wlocie. W tym przypadku przepływ powietrza musi obejmować głównie turbulencje na dużą skalę. Prowadzi to do poprawy mieszaniny i późniejszego spalania paliwa, zarówno w silnikach benzynowych, jak i wysokoprężnych. W rezultacie zmniejsza się szczególne zużycie paliwa i emisji szkodliwych substancji z gazami zużytymi gazami.

Jednocześnie w literaturze nie ma informacji o próbach kontrolowania formacji wirowej za pomocą profilowania poprzecznego - zmiana kształtu przekroju poprzecznego kanału i wiadomo, że silnie wpływa na charakter przepływu.

Po powyższym można stwierdzić, że na tym etapie w literaturze jest znaczny brak niezawodnych i kompletnych informacji na temat dynamiki gazu procesu wlotowego, a mianowicie: Zmień prędkość przepływu powietrza z rogu wału korbowego Cały przepływ pracy silnika w zakresie działania wału częstotliwości rotacji wału korbowego; Efekt filtra na dynamikę gazu procesu wlotowego; Skala turbulencji występuje podczas spożycia; Wpływ hydrodynamicznego bezstacji na materiały eksploatacyjne w przewodzie wlotowym DVS itp.

Pilne zadanie jest wyszukiwanie sposobów zwiększania przepływu powietrza przez cylindry silnika z minimalnym wyrafinowaniem silnika.

Jak już wspomniano powyżej, najbardziej niezawodne dane wejściowe można uzyskać z badań nad prawdziwymi silnikami. Jednak ten kierunek badań jest bardzo skomplikowany i drogi, a dla wielu kwestii jest prawie niemożliwe, zatem połączone metody studiowania procesów w ICC zostały opracowane przez eksperymentatorów. Rozważ od nich powszechne.

Rozwój zestawu parametrów i metod obliczania i badań eksperymentalnych wynika z dużej liczby kompleksowych opisów analitycznych projektu systemu wlotowego silnika tłoka, dynamika procesu i ruchu ładunku w kanałach wlotowych i cylinder.

Dopuszczalne wyniki można uzyskać, gdy wspólne badanie procesu spożycia na komputerze osobistym przy użyciu metod modelowania numerycznego i eksperymentalnie za pomocą czystek statycznych. Według tej techniki dokonano wielu różnych badań. W takich dziełach, albo możliwość symulacji numerycznej pływ wirujących w systemie wlotowym systemu atramentowego, a następnie testowanie wyników przy użyciu czystki w trybie statycznym w instalacji inspektora lub opracowany jest obliczony model matematyczny na podstawie uzyskanych danych eksperymentalnych w trybach statycznych lub podczas pracy poszczególnych modyfikacji silników. Podkreślamy, że podstawa prawie wszystkich takich badań podejmuje dane eksperymentalne uzyskane przez pomoc statycznego dmuchania systemu wlotowego systemu atramentowego.

Rozważ klasyczny sposób na zbadanie procesu wlotowego za pomocą anemometru werangu. Ze stałymi ustami zaworów powoduje oczyścić kanał testowy o różnych zużyciu powietrza. Do czystego, prawdziwe głowice cylindryczne są używane, odlewane z metalu lub ich modele (składane drewniane, gipsowe, z żywic epoksydowych itp.) Zgromadzone z zaworami, które prowadzą linie busha i siodeł. Jednakże, jak opisano testy porównawcze, ta metoda zapewnia informacje na temat efektu formy ścieżki, ale wirnik nie reaguje na działanie całego przepływu powietrza w przekroju poprzecznym, co może prowadzić do znacznego błędu podczas oszacowania Intensywność ładunku w cylindrze, która jest potwierdzona matematycznie i eksperymentalnie.

Inną znajomą szczegółową metodą badania procesu napełniania jest metodą przy użyciu ukrytej kraty. Ta metoda różni się od poprzedniego przez fakt, że wchłonięty obrotowy przepływ powietrza jest wysyłany do obróbki na ostrzu ukrytej siatki. W tym przypadku skradziono strumień obrotowy, a na ostrzach powstaje moment odrzutowy, który jest rejestrowany przez czujnik pojemnościowy w wielkości kąta wirowania Torcionu. Ukryty strumień, przeszedł przez kratkę, przepływa przez otwartą sekcję na końcu tulei do atmosfery. Ta metoda pozwala kompleksowo ocenić kanał wlotowy do wskaźników energii i wielkości strat aerodynamicznych.

Nawet pomimo faktu, że metody badań w modelach statycznych dają jedynie najbardziej ogólną ideę charakterystyki dynamicznej i wymiany ciepła gazu procesu wlotowego, nadal pozostają istotne ze względu na ich prostotę. Naukowcy coraz częściej stosują te metody tylko w celu wstępnej oceny perspektyw systemów dolotowych lub konwersji już istniejących. Jednakże, aby uzyskać kompletne, szczegółowe zrozumienie fizyki zjawisk podczas procesu wlotowego tych metod wyraźnie nie wystarczy.

Jednym z najbardziej dokładnych i skutecznych sposobów zbadania procesu wlotowego w silniku są eksperymenty na specjalnych instalacjach dynamicznych. Przy założeniu, że cechy dynamiczne i wymiany gazu i wymiany ciepła i cechy ładunku w systemie wlotowym są funkcjami wyłącznie parametrów geometrycznych i czynników reżimowych do badania, jest bardzo przydatny w stosowaniu modelu dynamicznego - instalacji eksperymentalnej, która najczęściej Reprezentuje model silnika pojedynczego cylindra na różnych trybach szybkich działających przy pomocy testu wału korbowego z zewnętrznego źródła energii i wyposażony w różne typy czujników. W tym przypadku można oszacować całkowitą skuteczność z określonych rozwiązań lub ich skuteczności. Ogólnie rzecz biorąc, taki eksperyment jest zmniejszony w celu określenia charakterystyki przepływu w różnych elementach układu wlotowego (chwilowe wartości temperatury, ciśnienia i prędkości), zmieniając rogu obrotu wału korbowego.

W ten sposób najbardziej optymalny sposób na zbadanie procesu wlotowego, który daje pełne i wiarygodne dane, jest tworzenie pojedynczego dynamicznego modelu silnika tłokowego, napędzanego do obrotu z zewnętrznego źródła energii. W tym przypadku sposób ten pozwala zbadać zarówno dynamiczne i wymienniki ciepła procesu napełniania w silniku spalania wewnętrznego tłoka. Zastosowanie metod termoenemometrycznych pozwoli uzyskać niezawodne dane bez znaczącego wpływu na procesy występujące w systemie wlotowym modelu silnika eksperymentalnego.

1.3 Charakterystyka procesów wymiany ciepła w systemie wlotowym silnika tłoka

Badanie wymiany ciepła w silniku spalinowym tłokowym rozpoczął się w rzeczywistości od utworzenia pierwszych maszyn roboczych - J. Lenoara, N. Otto i R. Diesel. I oczywiście na etapie początkowym szczególną uwagę zwrócono na badania wymiany ciepła w cylindrze silnika. Pierwsze klasyczne prace w tym kierunku można przypisać.

Jednak praca prowadzona przez V.I. Grinevik stał się solidną podstawą, która okazała się możliwa, aby zbudować teorię wymiany ciepła dla silników tłokowych. Przedmiotowa monografia jest przeznaczona przede wszystkim do obliczania termicznego procesów wewnątrzlindrowych w OI. Jednocześnie może również znaleźć informacje o wskaźnikach wymienionych ciepła w procesie interesu wlotu, a mianowicie, istnieją dane statystyczne o wielkości ogrzewania świeżych ładunków, a także wzorów empirycznych, aby obliczyć parametry na początek i koniec taktu ciała.

Ponadto naukowcy zaczęli rozwiązywać więcej prywatnych zadań. W szczególności V. Nusselt otrzymał i opublikował formułę współczynnika przenikania ciepła w cylindrze silnika tłokowego. N.r. Brilling w jego monografii wyjaśnił formułę Nusselt i dość wyraźnie udowodnił, że w każdym przypadku (rodzaj silnika, metoda tworzenia mieszania, prędkości, poziomu rozwijającego) lokalne współczynniki wymiany ciepła powinny być wyjaśnione przez wyniki eksperymentów bezpośrednich.

Innym kierunkiem w badaniu silników tłokowych jest badanie wymiany ciepła w przepływie gazów spalinowych, w szczególności uzyskiwanie danych o przenoszeniu ciepła podczas burzliwego przepływu gazu w rurze wydechowej. Duża liczba literatury poświęcona jest rozwiązanie tych zadań. Ten kierunek jest dość dobrze badany zarówno w statycznych warunkach oczyszczania, jak iw hydrodynamicznym bezstienności. Jest to przede wszystkim ze względu na fakt, że poprzez ulepszenie układu wydechowego, możliwe jest znacząco zwiększenie wskaźników technicznych i ekonomicznych silnika spalinowego tłoka. W trakcie rozwoju tego obszaru przeprowadzono wiele prac teoretycznych, w tym rozwiązań analitycznych i modelowania matematycznego, a także wiele badań eksperymentalnych. W wyniku takiego kompleksowego badania procesu zwolnienia zaproponowano dużą liczbę wskaźników charakteryzujących proces wydawania, dla których można ocenić jakość konstrukcji układu wydechowego.

Badanie wymiany ciepła procesu wlotowego jest nadal niewystarczająca uwaga. Można to wyjaśnić faktem, że badania w dziedzinie optymalizacji wymiany ciepła w cylindrze i dróg wydechowych były początkowo bardziej skuteczne pod względem poprawy konkurencyjności silnika tłoka. Jednak obecnie rozwój przemysłu silnika osiągnęło taki poziom, że wzrost wskaźnika silnika co najmniej kilku dziesiątych procent jest uważany za poważne osiągnięcie dla naukowców i inżynierów. Dlatego, biorąc pod uwagę fakt, że kierunki ulepszania tych systemów są głównie wyczerpane, obecnie coraz więcej specjalistów poszukuje nowych możliwości poprawy przepływów pracy silników tłokowych. I jeden z takich kierunków jest badanie wymiany ciepła podczas wlotu w wlocie.

W literaturze na wymianę ciepła w procesie spożycia można wyróżnić prace na badaniu wpływu intensywności przepływu wirowym ładunku na wlocie na stan termiczny części silnika (głowicy cylindrów, zawór spalinowy, powierzchnie cylindrów). Prace te mają świetny teoretyczny charakter; Na podstawie rozwiązania równań nieliniowych navier-Stokes i Fourier-Osttrogradsky, a także modelowanie matematyczne przy użyciu tych równań. Biorąc pod uwagę dużą liczbę założeń, wyniki mogą być traktowane jako podstawa badań eksperymentalnych i / lub oszacować w obliczeniach inżynieryjnych. Prace te zawierają badania eksperymentalne w celu określenia lokalnych niestabilnych strumieni ciepła w komorze spalania oleju napędowego w szerokim zakresie intensywności powietrza wlotowego intensywności.

Wyżej wymienione prace wymiany ciepła w procesie wlotowym najczęściej nie wpływa na wpływ dynamiki gazu na lokalną intensywność przenoszenia ciepła, co określa rozmiar ogrzewania świeżych ładunku i napięć temperaturowych w kolektorze dolotowym (rura). Ale jak dobrze wiadomo, wielkość ogrzewania świeżych ładunku ma znaczący wpływ na masowe zużycie świeżego ładunku przez cylindry silnika, a odpowiednio, jego moc. Ponadto zmniejszenie dynamicznej intensywności wymiany ciepła w ścieżce wlotowej silnika tłokowego może zmniejszyć napięcie temperaturowe, a tym samym zwiększy zasób tego elementu. Dlatego badanie i rozwiązywanie tych zadań jest pilnym zadaniem rozwoju budynku silnika.

Należy wskazać, że obecnie do obliczeń inżynierskich stosuje statyczne dane oczyszczania, które nie są prawidłowe, ponieważ nie-stacjonarność (pulsacja przepływowa) silnie wpływa na transfer ciepła w kanałach. Badania eksperymentalne i teoretyczne wskazują na znaczącą różnicę w współczynniku przenikania ciepła w niestacjonarnych warunkach ze stacjonarnego przypadku. Może osiągnąć 3-4-krotną wartość. Głównym powodem tej różnicy jest specyficzna restrukturyzacja struktury strumienia strumienia, jak pokazano w.

Ustanawia się, że w wyniku wpływu na przepływ dynamicznej niestacjonarności (przyspieszenie strumienia), odbywa się w strukturze kinematycznej, co prowadzi do zmniejszenia intensywności procesów wymiany ciepła. Również stwierdzono, że przyspieszenie przepływu prowadzi do wzrostu 2-3 do alarmu stresów stresowych, a następnie aż do zmniejszenia lokalnych współczynników wymiany ciepła.

Zatem, do obliczania rozmiaru ogrzewania świeżych ładunku i określenia naprężeń temperaturowych w kolektorze dolotowym (rura), potrzebne są dane na temat natychmiastowego lokalnego transferu ciepła w tym kanale, ponieważ wyniki czystek statycznych mogą prowadzić do poważnych błędów ( Ponad 50%) przy określaniu współczynnika przenikania ciepła w trakcie wlotowym, który jest niedopuszczalny nawet do obliczeń inżynieryjnych.

1.4 Wnioski i ustalanie celów badania

Na podstawie powyższego można wyciągnąć następujące wnioski. Charakterystyka technologiczna silnika wewnętrznego spalania są w dużej mierze określane przez aerodynamiczną jakość ścieżki wlotowej jako elementy całe i poszczególne: kolektor dolotowy (rurka wlotowa), kanał w głowicy cylindra, jej szyi i płyty zaworowej, spalanie Chambers na dnie tłoka.

Jest jednak obecnie koncentrując się na optymalizacji konstrukcji kanałów w głowicy cylindra i złożonych i kosztownych systemach napełniania cylindrami ze świeżym ładunkiem, podczas gdy można go założyć, że tylko przez profilowanie kolektora dolotowego może mieć wpływ na gaz-dynamiczny, ciepło Wymiana i materiały eksploatacyjne.

Obecnie istnieje wiele różnych środków i metod pomiarowych dla dynamicznego badania procesu wlotowego w silniku, a główna złożoność metodologiczna polega na ich właściwym wyborze i użytkowaniu.

Na podstawie powyższej analizy danych literatury można sformułować następujące zadania dysertacyjne.

1. Aby ustalić wpływ konfiguracji kolektora dolotowego i obecności elementu filtrowania na dynamikę gazu i materiałów eksploatacyjnych silnika tłokowego spalania wewnętrznego, a także ujawniają czynniki hydrodynamiczne wymiany ciepła strumienia pulsującego Ściany kanału wlotowego.

2. Opracuj sposób zwiększania przepływu powietrza przez system wlotowy silnika tłoka.

3. Znajdź podstawowe wzorce zmian w chwilowym lokalnym przenoszeniu ciepła w ścieżce wlotowej silnika tłokowego w hydrodynamicznej nonstationarity w klasycznym kanale cylindrycznym, a także dowiedzieć się efektu konfiguracji systemu wlotowego (profilowane wkładki i filtry powietrza ) do tego procesu.

4. Aby podsumować dane eksperymentalne na chwilowym lokalnym współczynniku przenikania ciepła w kolektorze wlotu wlotowego tłokowego.

Aby rozwiązać zadania, aby opracować niezbędne techniki i stworzyć eksperymentalną konfigurację w postaci modelu narzędzia silnika tłokowego, wyposażonego w system kontroli i pomiaru z automatyczną zbieraniem i przetwarzaniem danych.

2. Opis metod instalacji i pomiarów eksperymentalnych

2.1 Instalacja eksperymentalna do badania wlotu wlotowego

Charakterystyczne cechy badanych procesów wlotowych są ich dynamizm i częstotliwość ze względu na szeroką gamę prędkości obrotowej silnika i harmoniczności tych czasopism związanych z nierównomiernym ruchem tłokowym i zmian w konfiguracji ścieżki wlotowej w strefie strefy zaworu. Ostatnie dwa czynniki są połączone z działaniem mechanizmu dystrybucji gazu. Odtwarzaj takie warunki z wystarczającą dokładnością, może tylko przy pomocy modelu pola.

Ponieważ cechy gazu-dynamiczne są funkcjami parametrów geometrycznych i czynników reżimowych, model dynamiczny musi odpowiadać silnikowi pewnego wymiaru i działać w charakterystycznych trybach szybkich testów wału korbowego, ale już z zewnętrznego źródła energii. Na podstawie tych danych można opracować i ocenić całkowitą skuteczność z niektórych rozwiązań mających na celu poprawę ścieżki wlotowej jako całości, a także oddzielnie przez różne czynniki (konstruktywne lub reżim).

W przypadku badania dynamiki gazowej i procesu transferu ciepła w silniku tłokowym spalania wewnętrznego zaprojektowano i wyprodukowano instalację eksperymentalną. Został opracowany na podstawie modelu silnika 11113 Vaz - OK. Podczas tworzenia instalacji stosowano szczegóły prototypu, a mianowicie: pręt łączący, palec tłokowy, tłok (z wyrafinowaniem), mechanizm dystrybucji gazu (wyrafinowanie), koło pasowe wału korbowego. Rysunek 2.1 przedstawia podłużną część instalacji eksperymentalnej, a na rysunku 2.2 jest jego poprzeczna sekcja.

Figa. 2.1. Lady Cut On Experimental Installation:

1 - sprzęgło elastyczne; 2 - Palce gumowe; 3 - pręt szyjki macicy; 4 - Native Cervix; 5 - policzek; 6 - Nakrętka M16; 7 - przeciwwaga; 8 - Nakrętka M18; 9 - łożyska rdzenne; 10 - wsparcie; 11 - Łożysko łączące pręt; 12 - pręt; 13 - palec tłokowy; 14 - tłok; 15 - tuleja cylindra; 16 - cylinder; 17 - podstawa cylindra; 18 - wsporniki cylindrów; 19 - Pierścień fluoroplasta; 20 - płyta odniesienia; 21 - Sześciokąt; 22 - Uszczelka; 23 - Zawór wlotowy; 24 - zawór dyplomowy; 25 - Wał dystrybucyjny; 26 - Koło pasowe wałka rozrządu; 27 - koło pasowe wału korbowego; 28 - pasek zębaty; 29 - Wałek; 30 - Stojak napinacza; 31 - Śruba napinacza; 32 - Maslenka; 35 - Silnik asynchroniczny

Figa. 2.2. Sekcja poprzeczna instalacji eksperymentalnej:

3 - pręt szyjki macicy; 4 - Native Cervix; 5 - policzek; 7 - przeciwwaga; 10 - wsparcie; 11 - Łożysko łączące pręt; 12 - pręt; 13 - palec tłokowy; 14 - tłok; 15 - tuleja cylindra; 16 - cylinder; 17 - podstawa cylindra; 18 - wsporniki cylindrów; 19 - Pierścień fluoroplasta; 20 - płyta odniesienia; 21 - Sześciokąt; 22 - Uszczelka; 23 - Zawór wlotowy; 25 - Wał dystrybucyjny; 26 - Koło pasowe wałka rozrządu; 28 - pasek zębaty; 29 - Wałek; 30 - Stojak napinacza; 31 - Śruba napinacza; 32 - Maslenka; 33 - Wstaw profilowany; 34 - Kanał pomiarowy; 35 - Silnik asynchroniczny

Jak widać z tych obrazów, instalacja jest naturalnym modelem silnika spalinowego jednoprzyłupowego wymiaru 7.1 / 8.2. Moment obrotowy z asynchronicznych silnika jest przenoszony przez elastyczne sprzęgło 1 z sześcioma gumowymi palcami 2 na wale korbowym oryginalnego projektu. Stosowane sprzęgło jest zdolne do znacznego zrekompensowania niesprawiedliwości związku wałów wałów asynchronicznych i wału korbowego instalacji, a także zmniejszyć obciążenia dynamiczne, zwłaszcza podczas uruchamiania i zatrzymywania urządzenia. Wał korbowy z kolei składa się z szyjki szyjki łączącej 3 i dwie rdzenne szyjki 4, które są połączone ze sobą z policzkami 5. Servix pręt jest naciśnięty napięciem w policzku i zamocowany za pomocą NUTS 6. Aby zmniejszyć wibracje do policzków są przymocowane z śrubami antysponowanymi 7. Ruch osiowy wału korbowego utrudnia nakrętkę 8. Wał korbowy obraca się w zamkniętych łożyskach tocznych 9 zamocowanych w podporach 10. Dwa zamknięte łożyska 11 jest zainstalowane na szyi łączącej, na której Podłączający pręt 12 jest zamontowany. Zastosowanie dwóch łożysk w tym przypadku jest związany z wielkością lądowania pręta łączącego. Do pręta łączącego z palecem tłokowym 13, tłok 14 jest zamontowany na żelaznej tulei 15, wciśnięty w stalowy cylinder 16. Cylinder jest zamontowany na podstawie 17, który jest umieszczony na cylindrze wspornikom 18. Jedno szeroki Ring Fluoroplastyczny 19 jest zainstalowany na tłoku, zamiast trzech standardowych stali. Zastosowanie tulei świńskiej i pierścienia fluoroplastycznego zapewnia gwałtowny spadek tarcia parami tłokami i pierścieniami tłokowymi - rękawem. Dlatego instalacja eksperymentalna jest zdolna do pracy w krótkim czasie (do 7 minut) bez układu smarowania i układu chłodzenia na częstotliwościach roboczych rotacji wału korbowego.

Wszystkie główne stałe elementy instalacji eksperymentalnej są zamocowane na płytce podstawowej 20, która z dwoma sześciokątów, 21 jest przymocowany do tabeli laboratoryjnej. Aby zmniejszyć wibracje między sześciokątem a płytą podtrzymującą, znajduje się gumowa uszczelka 22.

Mechanizm montażu eksperymentalnego czasu jest wypożyczony z samochodu Vaz 11113: Zastosowano głowicę blokową z pewnymi modyfikacjami. System składa się z zaworu wlotowego 23 i zaworu wydechowego 24, które są sterowane za pomocą wałka rozrządu 25 z kołem pasowym 26. Koło pasowe wałka rozrządu jest podłączona do koła pasowego wału korbowego 27 z pasem zębatym 28. Na wale korbowym wału instalacji umieszczone dwa koła pasowe do uproszczenia systemu rozrządu napięcia paska napędowego. Napięcie pasa jest sterowane przez rolkę 29, który jest zainstalowany na stelażu 30, a śruba napinacza 31. Masliners 32 zainstalowano do smarowania łożysk wałków rozrządu, których grawitacja przychodzi do łożysk przesuwnych wałka rozrządu.

Podobne dokumenty

Cechy spożycia prawidłowego cyklu. Wpływ różnych czynników na wypełnienie silników. Ciśnienie i temperatura na końcu spożycia. Współczynnik gazu resztkowego i czynniki określające jego wielkość. Wlot podczas przyspieszenia ruchu tłoka.

wykład, dodano 30.05.2014


Wymiary sekcji przepływowych w szyjach, kamery do zaworów wlotowych. Profilowanie nieakcentowanej krzywki prowadzącej jeden zawór wlotowy. Prędkość popychacza na rogu pięści. Obliczanie sprężyn zaworu i wałka rozrządu.

praca kursu, dodano 03/28/2014


Ogólne informacje o silniku spalinowym, jego urządzeniu i cechami pracy, zalety i wad. Przepływ pracy silnika, metody zapłonu paliwa. Wyszukaj wskazówki, aby poprawić projekt silnika spalinowego.

abstrakcja dodana 06/21/2012


Obliczanie procesów napełniania, kompresji, spalania i ekspansji, określenie wskaźnika, wydajnych i geometrycznych parametrów silnika tłoka lotniczego. Dynamiczne obliczenie mechanizmu łączenia korbowego i obliczenia na siłę wału korbowego.

praca kursu, dodano 01/17/2011


Studiowanie cech procesu napełniania, kompresji, spalania i ekspansji, które bezpośrednio wpływa na przepływ pracy silnika spalinowego. Analiza wskaźnika i skutecznych wskaźników. Wykresy wskaźnika budynku przepływu pracy.

zajęcia, dodano 30.10.2013


Sposób obliczania współczynnika i stopnia nierówności zasilania pompy tłokowej o określonych parametrach, sporządzając odpowiedni wykres. W warunkach ssących pompy tłokowej. Obliczanie instalacji hydraulicznych, główne parametry i funkcje.

egzaminowanie dodane 03/07/2015


Opracowanie projektu 4-cylindrowego sprężarki tłokowej w kształcie litery V. Obliczanie termiczne instalacji sprężarki maszyny chłodniczej i określenie jego przewodu gazowego. Budowa wskaźnika i schematu zasilania urządzenia. Obliczanie wartości szczegółów tłoka.

praca kursu, dodano 01/25/2013


Ogólna charakterystyka obwodu pompy osiowej z nachylonym bloku cylindrów i płyty. Analiza głównych etapów obliczania i zaprojektowania pompy osiowej z nachylonym bloku. Rozważanie projektu regulatora prędkości uniwersalnej.

kursy, dodane 01/10/2014


Urządzenie projektowe do operacji frezowania wiertniczego. Metoda uzyskania przedmiotu obrabianego. Budowa, zasada i warunki działania pompy osiowej tłokowej. Obliczanie błędu przyrządu pomiarowego. Schemat technologiczny do montażu mechanizmu mocy.

teza, dodano 05/26/2014


Rozważanie cykli termodynamicznych silników spalinowych z zasilaniem cieplnym pod stałą objętością i ciśnieniem. Obliczanie silnika termicznego D-240. Obliczanie procesów wlotowych, kompresji, spalania, rozbudowy. Skuteczna wydajność prac DVS.