Analýza plynových dynamických procesov výfukového systému DVS. Výfukové systémy spaľovacích motorov. Odhadované štúdie účinnosti maturitných systémov

480 trieť. | 150 UAH. | 7,5 dolárov ", mouseff, fgcolor," #ffffcc ", BGCOLOR," # 393939 ");" Onmouset \u003d "návrat ND ();"\u003e Dizertačné obdobie - 480 RUT., DODÁVKU 10 minút , Okolo hodín, sedem dní v týždni a sviatky

Grigoriev Nikita Igorevich. Dynamika plynu a výmena tepla vo výfuku stropne piestu: dizertačná činnosť ... Kandidát na technických vedách: 01.04.14 / Grigoriev Nikita Igorevich; [Miesto ochrany: Federálny štát Autonomous vzdelávacia inštitúcia Vyššie odborné vzdelávanie "Ural Federálna univerzita s názvom po prvom prezidentom Ruska B. N. Yeltsin" http://lib.urfu.ru/mod/data/view.php?d\u003d51&rid\u003d238321] .- ekaterinburg, 2015.- 154 s .

Úvod

Kapitola 1. Stav otázky a stanovovanie cieľov štúdie 13

1.1 Typy výfukových systémov 13

1.2 Experimentálne štúdie účinnosti výfukových systémov. 17.

1.3 Štúdie osídlenia účinnosti maturitovacích systémov 27

1.4 Charakteristika procesov výmeny tepla vo výfukovom systéme piestového spaľovacieho motora 31

1.5 Závery a nastavenie úloh 37

Kapitola 2. Výskumná metodika a opis experimentálnej inštalácie 39

2.1 Výber metodiky pre štúdium dynamickej dynamickej dynamiky plynu a výmeny tepla procesu výstupu piestového motora 39

2.2 Konštrukčné vykonávanie experimentálnej inštalácie na štúdium procesu uvoľňovania v piestovom DVS 46

2.3 Meranie uhla otáčania a rýchlosti distribúcia Vala 50

2.4 Definícia okamžitého prietoku 51

2.5 Meranie okamžitých miestnych koeficientov prenosu tepla 65

2.6 Meranie pretlakového prietoku v ceste promócie 69

2.7 Systém zberu údajov 69

2.8 Závery do kapitoly 2 S

Kapitola 3. Dynamika plynu a charakteristiky procesu uvoľňovania 72

3.1 Dynamika plynu a proces uvoľňovania spotrebného materiálu v pieskom Engine vnútorné spaľovanie Bez prekrývania 72.

3.1.1 potrubím s kruhovým prierezom 72

3.1.2 pre potrubie so štvorcovým prierezom 76

3.1.3 s trojuholníkovým potrubím prierez 80

3.2 Dynamika plynu a spotrebný materiál pre proces výstupu s vnútorným spaľovacím motorom piestov s redukciou 84

3.3 Záver ku kapitole 3 92

Kapitola 4. Okamžitý prenos tepla vo výfukový kanál piestového motora vnútorného spaľovania 94

4.1 Instantný lokálny proces prenosu tepla vnútorného spaľovania vnútorného spaľovacieho motora bez SuperCharow 94

4.1.1 s potrubím s okrúhlym prierezom 94

4.1.2 pre potrubie so štvorcovým prierezom 96

4.1.3 potrubím s trojuholníkovým prierezom 98

4.2 Instantný proces prenosu tepla vývodu piestového motora vnútorného spaľovania so znížením 101

4.3 Závery do kapitoly 4 107

Kapitola 5. Stabilizácia prietoku v výfukovom kanáli piestového motora vnútorného spaľovania 108

5.1 Výmena pulzovania toku do výfukového kanála piestového motora pomocou konštantnej a periodickej ejekcie 108

5.1.1 Potlačenie pulzovania toku v zásuvke pomocou konštantnej ejekcie 108

5.1.2 Zmena pulzácií prietoku vo výfukovom kanáli periodickým vyhodením 112 5.2 Konštrukčný a technologický dizajn výfukového traktu s vyhodením 117

Záver 120.

Bibliografia

Odhadované štúdie účinnosti maturitných systémov

Výfukový systém piestového motora je odstránenie výfukových plynov valcov a dodávať ich do turbodúchadlo Turbine (v kontrolných motoroch), aby sa energia zostala po pracovnom toku mechanické práce na strome TK. Výfukové kanály sa vykonávajú zdieľaným potrubím, odliatom zo sivej alebo tepelne odolnej liatiny alebo hliníka v prípade chladenia alebo zo samostatných liatinových dýz. Na ochranu servisného personálu pred popáleninami môže byť výfukové potrubie ochladiť vodou alebo potiahnuté tepelne izolačným materiálom. Tepelne izolované plynovody sú vhodnejšie pre motory s plynovou turbínou supermiossov. Odvtedy sa zníži strata energie výfukových plynov. Keďže keď sa vyhrievajú a ochladí dĺžka zmeny výfukového potrubia, potom sú špeciálne kompenzátory inštalované pred turbínom. Na veľké motory kompenzátory tiež kombinujú jednotlivé časti výfukových potrubí, ktoré sú zostavené podľa technologických dôvodov.

Informácie o parametroch plynu pred turbínom v dynamike počas každého pracovného cyklu DVS sa objavili v 60. rokoch. Niektoré výsledky štúdií závislosti od okamžitej teploty výfukových plynov z zaťaženia pre štvortaktný motor na malej ploche otáčania kľukového hriadeľa datovania s rovnakým časom času sú tiež známe. Ani v tomto prípade, ani v iných zdrojoch dôležité charakteristiky Ako miestna intenzita prenosu tepla a prietok plynu vo výfukovom kanáli. Diesky s nadriadeným môžu byť tri typy organizácie dodávky plynu z hlavy valca do turbíny: systém trvalého tlaku plynu pred turbínou, impulzný systém a supeľný systém s impulzným konvertorom.

V systéme konštantného tlaku, plyny zo všetkých valcov idú do veľkého výfukového potrubia veľkého množstva, ktorý slúži ako prijímač a do značnej miery vyhladzuje tlakové pulzie (obrázok 1). Počas uvoľňovania plynu z valca vo výfukovej rúre sa vytvorí vysoká amplitúda tlaková vlna. Nevýhodou takéhoto systému je silné zníženie výkonu plynu, zatiaľ čo prúdi z valca cez zberač k turbíne.

S takýmto organizáciou uvoľňovania plynov z valca a prívodu na ich prístroje na dýzové zariadenie kaliny znižuje stratu energie spojenej s ich náhlou expanziou počas exspirácie valca do potrubia a dvojnásobnú konverziu Energia: Kinetická energia vznikajúca z valca plynov do potenciálnej energie ich tlaku v potrubí, a posledný opäť v kinetickej energii v prístroji dýz v turbíne, pretože sa vyskytuje v maturitnom systéme s konštantným tlakom tlaku na vstup do turbíny. V dôsledku toho, počas pulzného systému, disponibilnú prevádzku plynov v turbíne sa zvyšuje a tlak sa počas uvoľnenia znižuje, čo znižuje náklady na výkon na vykonávanie výmeny plynu vo valci piestového motora.

Treba poznamenať, že s pulzným nadriadeným sa výrazne zhoršujú podmienky pre konverziu energie v turbíne v dôsledku nonstatanity toku, čo vedie k zníženiu jeho účinnosti. Okrem toho definícia vypočítaných parametrov turbíny je brzdené v dôsledku premenných tlaku a teploty plynu pred turbínom a za ním a separačnou prívodom plynu do jeho prístroja. Okrem toho je dizajn samotného motora a turbína turbodúchadla komplikovaná kvôli zavedeniu samostatných zberateľov. Výsledkom je množstvo firiem s masová výroba Motory s plynovou turbínou Superior aplikuje konštantný systém podpory pred turbínom.

Dohľad nad konvertorom impulzov je medziprodukt a kombinuje prínosy tlakových pulzovaní vo výfukovom potrubí (zníženie prevádzky chudoby a zlepšenie čistenia valca) s víťazom z redukčného tlaku vlnky pred turbínom, čo zvyšuje účinnosť druhého.

Obrázok 3 - Vynikajúci systém s impulzným konvertorom: 1 - tryska; 2 - dýzy; 3 - kamera; 4 - difuzér; 5 - Pipeline

V tomto prípade sú výfukové plyny na rúrok 1 (obrázok 3) zhrnuté cez dýzy 2, do jedného potrubia, ktorý kombinuje úniky z valcov, ktorých fázy nie sú prekryté jedným na druhým. V určitom okamihu času dosahuje tlakový impulz v jednom z potrubí maximum. V tomto prípade sa maximálna rýchlosť uplynutia platnosti plynu z dýzy pripojenej k tomuto potrubiu stáva maximálnou, čo má za následok účinok vyhadzovania k rozlíšeniu v inom potrubí a tým uľahčuje prečistenie valcov pripojených k nej. Proces exspirácie dýz sa opakuje s vysokou frekvenciou, preto v komore 3, ktorá vykonáva úlohu mixéra a klapky, je vytvorený viac alebo menej rovnomerný prúd, kinetická energia, ktorej v difuzéri 4 ( Zníženie rýchlosti) sa transformuje do potenciálu kvôli zvýšeniu tlaku. Z plynovodu 5 plynov zadajte turbínu pri takmer konštantnom tlaku. Komplexnejší konštrukčný diagram impulzného konvertora pozostávajúceho zo špeciálnych trysiek na koncoch výfukových potrubí, v kombinácii s bežným difúzorom, je znázornené na obrázku 4.

Prietok vo výfukovom potrubí je charakterizovaný výraznou nonstataritu spôsobenou frekvenciou samotného procesu a nonstataritu parametrov plynu na hraniciach výfukových plynovodov a turbíny. Rotácia kanálov, porúch profilu a periodická zmena geometrické charakteristiky Na vstupnej časti ventilového štrbiny je príčinou oddelenia hraničnej vrstvy a tvorby rozsiahlych stagnujúcich zón, ktorých rozmery sa časom menia. V stagnáčných zónach, vratný tok s rozsiahlymi pulzujúcimi vorticemi, ktoré interagujú s hlavným tokom v potrubí a do značnej miery určujú charakteristiky prietoku kanálov. Nonstationárnosť prúdu sa prejavuje vo výfukovom kanáli a pod stacionárnymi hraničnými podmienkami (s pevným ventilom) v dôsledku zvlnenia zón preťaženia. Rozmery nestacionárnych vortices a frekvencia ich vlniek môžu významne určiť len experimentálnymi metódami.

Komplexnosť experimentálnej štúdie štruktúry nestacionárnych tokov vortexových tokov núti návrhári a výskumných pracovníkov, ktorí sa používajú pri výbere optimálnej geometrie výfukového kanála porovnaním integrovaného spotrebného materiálu a energetických vlastností toku, zvyčajne získanej za stacionárnych podmienok na fyzikálnych modeloch, To znamená, že so statickým čistením. Odôvodnenie spoľahlivosti takýchto štúdií však nie je uvedená.

Papier predstavuje experimentálne výsledky štúdia štruktúry potoka vo výfukovom kanáli motora a vykonané porovnávacia analýza Štruktúry a integrované charakteristiky prúdov pod stacionárnymi a nestaratívnymi podmienkami.

Výsledky testov veľkého počtu výstupných variantov ukazujú nedostatočnú účinnosť obvyklého prístupu k profilovaniu na základe páchateľov stacionárneho prietoku v kolenách rúrok a krátkych rúrok. Neexistujú žiadne rozporné prípady predpovedaných a platných závislostí spotrebný materiál z geometrie kanálov.

Meranie uhla otáčania a frekvencie otáčania vačkového hriadeľa

Treba poznamenať, že maximálne rozdiely medzi hodnotami TPS definovaných v strede kanála a v blízkosti svojej steny (variácia na polomerov kanála) sú pozorované v kontrolných sekciách v blízkosti vstupu do kanála študovať a dosiahnuť 10,0% IPI. Ak by teda boli nútené vlnky prietoku plynu pre 1x až 150 mm oveľa menej s obdobím IPI \u003d 115 ms, prúd by mal byť charakterizovaný ako kurz s vysokým stupňom nestacionárneho. To naznačuje, že prechodný režim prietoku v kanáloch energetickej inštalácie ešte nebol dokončený a ďalšie rozhorčenie už ovplyvnilo. A naopak, ak by pulzácie prietoku boli oveľa viac s obdobím ako tr, súčasný by sa mal považovať za kvázi (s nízkym stupňom nestarania). V tomto prípade, pred výskytom poruchy, má prechodný hydrodynamický režim čas na dokončenie a priebeh, ktorý sa má zarovnať. A nakoniec, ak bol prietok prietoku blízko hodnoty TR, prúd by mal byť charakterizovaný ako mierne nestacionárny so zvyšujúcim sa stupňom nestaraného.

Ako príklad možného použitia charakteristických časov navrhovaných na posúdenie charakteristických časov sa zvažuje prietok plynu vo výfukových kanáloch inžinierov piestov. Po prvé, pozri obrázok 17, pri ktorom závislosti prietoku WX z uhla otáčania kľukového hriadeľa F (obrázok 17, A) a v čase T (obrázok 17, b). Tieto závislosti boli získané na fyzickom modeli rozmeru DVS 8.2 / 7.1. Je to zrejmé z obrázku, že reprezentácia závislosti WX \u003d F (F) je trochu informatívna, pretože nie je presne odráža fyzická podstata procesy vyskytujúce sa v maturitnom kanáli. Avšak, to je práve v tejto forme, že tieto grafiky sa podávajú na odoslanie v oblasti motora. Podľa nášho názoru je správne použiť časové závislosti WX \u003d / (t) na analýzu.

Analyzujeme závislosť WX \u003d / (T) pre n \u003d 1500 min "1 (obrázok 18). Ako je možné vidieť, pri tejto rýchlosti kľukového hriadeľa je trvanie celého procesu uvoľňovania 27.1 MS. Prechodné hydrodynamický proces Vo výstupe začína po otvorení výfukový ventil. V tomto prípade je možné vybrať najdynamickejšiu oblasť zdvíhania (časový interval, počas ktorého sa vyskytne prudký nárast prietoku), ktorej trvanie je 6,3 ms. Potom sa rast prietoku nahrádza jeho poklesom. Ako je znázornené skôr (obrázok 15), pre túto konfiguráciu hydraulický systém Relaxačný čas je 115-120 ms, t.j. významne väčší ako trvanie zdvíhacieho úseku. Preto by sa malo predpokladať, že začiatok uvoľnenia (zdvíhací úsek) sa vyskytuje s vysokým stupňom nestarania. 540 ф, krupobitie pkv 7 a)

Plyn bol dodaný z celkovej siete na potrubí, na ktorom bol nainštalovaný tlak na ovládanie tlaku na sieti a ventilu 2, na ovládanie prietoku. Plyn prúdi do nádrže 3 s objemom 0,04 m3, obsahoval zarovnanú mriežku 4 na zastavenie tlakových pulzovaní. Z nádrže-prijímača 3 sa plynovodne naplnil do komory 5 fúkania valca 5, v ktorej bol nainštalovaný Honeycomb 6. Honaycomb bola tenká mriežka, a bol určený na čistenie reziduálneho tlaku. Valcová fúkacia komora 5 bola pripojená k bloku 8 valca, zatiaľ čo vnútorná dutina komory valcovej bunky bola kombinovaná s vnútornou dutinou hlavy bloku valca.

Po otvorení výfukového ventilu 7 plyn zo simulačnej komory prešiel výfukovým kanálom 9 na merací kanál 10.

Obrázok 20 zobrazuje podrobnejšie konfiguráciu výfukovej dráhy experimentálnej inštalácie, ktorá indikuje umiestnenia tlakových snímačov a termometrických sond.

Vzhľadom na obmedzený počet informácií o dynamike procesu uvoľňovania bol zvolený klasický priamy výstupný kanál s okrúhlym prierezom: hlava bloku 2 valca bola pripojená k čapom experimentálneho výfukového potrubia 4, dĺžka potrubia bol 400 mm a priemer 30 mm. V potrubí boli vŕtané tri otvory pri vzdialenostiach L, LG a B, 20,140 a 340 mm pre inštaláciu tlakových snímačov 5 a termo-chaserové snímače 6 (obrázok 20).

Obrázok 20 - Konfigurácia výfukového kanála experimentálnej inštalácie a umiestnenia senzora: 1 - valec - fúkacia komora; 2 - hlava bloku valca; 3 - výfukový ventil; 4 - Experimentálna maturitná trubica; 5 - Tlakové snímače; 6 - Senzory termometra na meranie prietoku; L je dĺžka výstupného potrubia; C_3- Diasy na umiestnenie termo-chaserové senzory z okna Výfuku

Systém merania inštalácie umožnil určiť: aktuálny roh otáčania a rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa, okamžitá prietoková rýchlosť, okamžitý koeficient prenosu tepla, nadmerného prúdu prúdenia. Spôsoby definovania týchto parametrov sú opísané nižšie. 2.3 Meranie rohu otáčania a frekvencie otáčania distribúcie

Ak chcete určiť rýchlosť otáčania a aktuálny uhol otáčania vačkového hriadeľa, ako aj momentom nájdenia piestu v horných a dolných mŕtvych bodoch, bol aplikovaný tachometrický senzor, inštalačná schéma, ktorá je znázornená na obrázku 21, Keďže vyššie uvedené parametre musia byť jednoznačne stanovené v štúdii dynamických procesov v ICC. štyri

Tachometrický senzor pozostával z ozubeného disku 7, ktorý mal len dve zuby umiestnené oproti sebe. Disk 1 bol inštalovaný s elektromotorom 4 tak, že jeden z diskov disku zodpovedal polohe piestu v hornej časti mŕtveho bodu a druhý, v dne spodnej časti mŕtveho bodu a bol pripojený k hriadeľu Spojka 3. Hriadeľ motora a hriadeľ piestu motora boli pripojené prevodovkou pásu.

Pri prechode jednej zo zubov v blízkosti indukčného snímača 4, upevnené na statíve 5, výstup indukčného senzora je vytvorený pulz napätia. Pomocou týchto impulzov môžete určiť aktuálnu polohu vačkového hriadeľa a podľa toho určiť polohu piestu. Aby sa signály zodpovedali NMT a NMT, zuby sa od seba uskutočňovali od seba, konfigurácia sa od seba líši, vďaka ktorej signály na výstupe indukčného senzora mali rôzne amplitúdy. Signál získaný na výstupe z indukčného senzora je znázornený na obrázku 22: Pulz menšej amplitúdy napätia zodpovedá polohe piestu v NTC a impulz vyššej amplitúdy, v danom poradí v NMT.

Dynamika plynu a proces spotrebného materiálu výstupu s vnútorným spaľovacím motorom piestov s nadpripozíciou

V klasickej literatúre na teóriu pracovného toku a inžinierstva sa turbodúchadlo považuje za najviac účinná metóda Nosenie motora, vďaka zvýšeniu množstva vzduchu vstupujúceho do valcov motora.

Treba poznamenať, že v literárnych zdrojoch je vplyv turbodúchadla na plyn-dynamické a termofyzikálové charakteristiky plynu prúdu výfukového potrubia je mimoriadne zriedkavé. Hlavne v literatúre sa turbínová turbína turbínu považuje za zjednodušenie ako prvok systému výmeny plynov, ktorý má hydraulickú odolnosť voči prietoku plynov na výstupe valcov. Je však zrejmé, že turbína turbodúchadla zohráva dôležitú úlohu pri vytváraní toku výfukových plynov a má významný vplyv na hydrodynamické a termofyzikálne charakteristiky toku. Táto časť sa zaoberá výsledkami štúdie účinku turbodúchadla na hydrodynamické a termofyzikálne charakteristiky prietoku plynu vo výfukovom potrubí piestového motora.

Štúdie sa uskutočnili na experimentálnom nastavení, ktoré bolo predtým opísané v druhej kapitole, hlavnou zmenou je inštalácia turbodúchadla TKR-6 s radiálno-axiálnou turbínovou (obrázkami 47 a 48).

Vďaka vplyvu tlaku výfukových plynov do výfukového potrubia k pracovnému toku turbíny sú vzory zmien v tomto indikátore široko študované. Stlačený

Inštalácia turbínovej turbíny vo výfuku má silný účinok na tlak a prietokovú rýchlosť vo výfukových potrubiach, ktorá je jasne vidieť z plnej tlaku tlaku a prietoku vo výfukovom potrubí s turbodúchadlom z rohu kľukového hriadeľa (Obrázky 49 a 50). Porovnanie týchto závislostí s podobnými závislosťami pre výfukové potrubia bez turbodúchadla za podobných podmienok je možné vidieť, že inštalácia turbínovej turbodúchadlá do výfukovej rúry vedie k vzniku veľkého počtu vlniek v celom produkte spôsobenej produkcie pôsobením prvkov čepele (prístroj a obežné koleso) turbíny. Obrázok 48 - Všeobecný formulár Zariadenia s turbodúchadlom

Ďalším charakteristickým znakom týchto závislostí je významný nárast amplitúdy kolísania tlaku a významné zníženie amplitúdy kolísania rýchlosti v porovnaní s vykonávaním výfukového systému bez turbodúchadla. Napríklad, pri s frekvenciou otáčania kľukového hriadela 1500 minút, maximálny tlak plynu v potrubí s turbodúchadlom je 2-krát vyšší a rýchlosť je 4,5-krát nižšia ako v potrubí bez turbodúchadla. Zvýšený tlak a zníženie Rýchlosť v maturitnom potrubí je spôsobená odporom vytvoreným turbínom. Stojí za zmienku, že maximálna hodnota tlaku v potrubí s turbodúchadlom sa posunie vzhľadom na maximálnu hodnotu tlaku v potrubí bez turbodúchadla až o 50 stupňov otáčania kľukového hriadeľa. tak

Závislosti lokálneho (1x \u003d 140 mm) prebytočný tlak PC a prietoku WX vo výfukovom potrubí kruhového prierezu piestu motora s turbodúchadlom z uhla otáčania kľukového hriadeľa P na Pretlak uvoľnenia p t \u003d 100 kPa pre rôzne rýchlosti kľukového hriadeľa:

Zistilo sa, že vo výfukovej potrubí s turbodúchadlom sú maximálne hodnoty prietoku nižšie ako v potrubí bez neho. Stojí za zmienku, že súčasne je v súčasnosti momentom dosiahnutia maximálnej hodnoty prietoku smerom k zvýšeniu rohu otočenia kľukového hriadeľa je charakteristická pre všetky režimy inštalácie. V prípade turbodúchadla je rýchlosť rýchlosti najvýraznejšia pri nízkych rýchlostiach otáčania kľukového hriadeľa, ktorá je tiež charakteristická aj v prípade turbodúchadla.

Podobné prvky sú charakteristické a pre závislosť px \u003d / (p).

Treba poznamenať, že po zatvorení výfukového ventilu sa rýchlosť plynu v potrubí vo všetkých režimoch nezníži na nulu. Inštalácia turbínovej turbíny vo výfuku vedie k vyhladzovaniu pulzovania prietoku na všetkých režimoch prevádzky (najmä s počiatočným pretlakom 100 kPa), a to ako počas výstupu takt a po jeho konci.

Stojí za zmienku, že v potrubí s turbodúchadlom, intenzita útlmu výkyvov prúdu po výfukovej ventilu je uzavretá vyššia ako bez turbodúchadla

Treba predpokladať, že zmeny opísané vyššie, zmeny v plyn-dynamické charakteristiky prietoku, keď je turbodúchadlo inštalované vo výfuku, tok prúdenia v výstupnom kanáli, ktorý nevyhnutne by mal viesť k zmenám v termofyzikálnych vlastnostiach procesu uvoľňovania.

Všeobecne platí, že závislosť zmeny tlaku v potrubí v DVS s nadradeným je konzistentná s vyššie získaným.

Obrázok 53 ukazuje Grafy závislosti hmotnostný prietok G Prostredníctvom výfukového potrubia z rýchlosti otáčania kľukového hriadeľa za rôznych hodnôt redundantného tlaku P a konfigurácií výfukového systému (s turbodúchadlom a bez neho). Táto grafika sa získali pomocou techniky opísanej v.

Z grafov znázornených na obrázku 53 je možné vidieť, že pre všetky hodnoty počiatočného pretlaku je hmotnostný prietok G plynu vo výfukových potrubiach približne rovnaká ako keby tam bol TK a bez neho.

V niektorých režimoch prevádzky zariadenia, rozdiel výdavkových charakteristík mierne presahuje systematickú chybu, ktorá je približne 8-10% na určenie hmotnostného prietoku. 0,0145 g. kg / s

Pre potrubie so štvorcovým prierezom

Výfukový systém s ejekčnými funkciami nasledujúcim spôsobom. Výfukové plyny do výfukového systému pochádzajú z valca motora do kanála v hlave 7 valca, odkiaľ prechádzajú do výfukového potrubia 2. Vo výfuku 2 je nainštalovaná ejekčná rúra 4, v ktorej sa vzduch dodáva ElectropneumOclap 5. Takéto vykonanie vám umožňuje vytvoriť priestor pre vypúšťanie bezprostredne za hlavou kanálového valca.

Na to, aby vyhadzovacia trubica nevytvára významný hydraulický odpor vo výfukovom potrubí, jeho priemer by nemal presiahnuť priemer 1/10 tohto kolektora. Je tiež potrebné vytvoriť kritický režim vo výfukovom potrubí a objaví sa uzamknutie ejektora. Poloha osi vyhadzovacej rúrky vzhľadom na os výfukového kolektora (excentricity) je zvolená v závislosti od špecifickej konfigurácie výfukového systému a režimu prevádzky motora. V tomto prípade je kritériom účinnosti stupňa čistenia valca z výfukových plynov.

Experimenty vyhľadávania ukázali, že vypúšťanie (statický tlak) vytvorený vo výfuku 2 s použitím ejekčnej rúrky 4 by mal byť aspoň 5 kPa. V opačnom prípade sa vyskytne nedostatočné vyrovnanie pulzujúceho toku. To môže spôsobiť vytvorenie podávacích prúdov v kanáli, čo povedie k zníženiu účinnosti prečistenia valca, a teda znížiť výkon motora. Elektronická riadiaca jednotka 6 motora musí organizovať prevádzku elektropneumoclap 5, v závislosti od rýchlosti otáčania motora klubového hriadeľa. Na zvýšenie účinku vyhadzovania na výstupnom konci vyhadzovacej rúrky 4 môže byť inštalovaná podzvuková tryska.

Ukázalo sa, že maximálne hodnoty prietoku v výstupnom kanáli s konštantným vyhadzovaním je významne vyššia ako bez nej (až 35%). Okrem toho, po zatvorení výfukového ventilu vo výfukovom kanáli s konštantným vyhadzovaním, rýchlosť výstupného toku klesá pomalšie v porovnaní s tradičným kanálom, ktorý označuje pokračujúce čistenie kanálu z výfukových plynov.

Obrázok 63 zobrazuje závislosti od miestneho prietoku VX cez výstupné kanály rôzneho vykonávania z otáčania kľukový hriadeľ P. Uvádzajú, že v celom rozsahu frekvencie otáčania kľukového hriadeľa, s konštantným vyhadzovaním, rýchlosť objemového prietoku cez výfukový systém sa zvyšuje, čo by malo viesť k lepšiemu čisteniu valcov z výfukových plynov a zvýšiť výkon motora.

Štúdia teda ukázala, že použitie neustáleho vyhadzovania vo výfukovom systéme v systéme výfukových systémov zlepšuje čistenie valcov v porovnaní s tradičnými systémami stabilizáciou prietoku v výfukovom systéme.

Hlavným základným rozdielom tejto metódy na spôsobe vyplývania pulzovania prietoku v výfukovom kanáli piestu motora s použitím účinku konštantného vyhadzovania je, že vzduch cez ejekčnú trubicu sa dodáva na výfukový kanál len počas taktovania uvoľňovania. To môže byť uskutočniteľné nastavením. elektronický blok Ovládanie motora alebo aplikovanie špeciálnej riadiacej jednotky, ktorej sa schéma zobrazuje na obrázku 66.

Táto schéma vyvinutá autorom (obrázok 64) sa aplikuje, ak nie je možné zabezpečiť kontrolu ejekčného procesu pomocou riadiacej jednotky motora. Princíp fungovania takejto schémy spočíva v nasledovne, špeciálne magnety by mali byť inštalované na zotrvačníku motora, musia byť nainštalované špeciálne magnety, ktorých poloha by zodpovedala momentom otvoru a zatvárania ventilov výstupu motora. Magnety musia byť inštalované v rôznych póloch v porovnaní s halovým bipolárnym senzorom, ktorý by mal byť v bezprostrednej blízkosti magnetov. Prechádzanie vedľa magnetu senzora, ktoré sú nastavované podľa bodu otvárania výfukových ventilov, spôsobuje malý elektrický impulz, ktorý je zvýšený pomocou amplifikačnej jednotky signálu 5, a je privádzaný na elektropneumoclap, ktorých závery sú pripojené k Výstupy 2 a 4 riadiacej jednotky, po ktorej sa otvára a spustí prívod vzduchu. Stáva sa to, keď druhý magnet beží vedľa snímača 7, po ktorom sa elektropneumoclap uzatvára.

Obrátime sa na experimentálne údaje, ktoré boli získané v rozsahu otáčania frekvencií kľukového hriadeľa P z 600 na 3000 minút. 1 s rôznymi permanentnými pretlakovými kolíkmi na uvoľňovanie (od 0,5 do 200 kPa). V experimentoch, stlačený vzduch s teplotou 22-24 s vyhadzovacou trubicou prijatou z továrenského diaľnice. Odchýlka (statický tlak) pre ejekčnú trubicu v výfukovom systéme bola 5 kPa.

Obrázok 65 znázorňuje grafy lokálnych tlakových závislostí px (Y \u003d 140 mm) a prietokový rýchlosť WX vo výfukovým potrubím okrúhleho priečneho úseku piestu motora s periodickou ejekciou z uhla otáčania kľukového hriadeľa R pod Nadmerný tlak № \u003d 100 kPa pre rôzne rotačné frekvencie kľukového hriadeľa.

Z týchto grafov je možné vidieť, že počas celého taktovania uvoľnenia je oscilácia absolútny tlak V ceste promócie dosiahne maximálne hodnoty tlakových oscilácií 15 kPa a minimum dosiahne vypúšťanie 9 kPa. Potom, ako v klasickej ceste promócie kruhového prierezu, tieto ukazovatele sú 13,5 kPa a 5 kPa. Stojí za zmienku, že maximálna hodnota tlaku je pozorovaná pri rýchlosti kľukového hriadeľa 1500 min. "1, na iných režimoch prevádzky tlakového oscilácie motora nedosiahnite takéto hodnoty. Pripomeňme, že v počiatočnom potrubí Kruhový prierez, monotónny nárast amplitúdy výkyvov tlaku bol pozorovaný v závislosti od zvýšenia frekvencie otáčania kľukového hriadeľa.

Z grafov miestneho prietoku plynu prietok plynu prúdenia z rohu otáčania kľukového hriadeľa je možné vidieť, že lokálne rýchlosti počas uvoľňovacieho tact v kanáli s použitím účinku periodickej ejekcie je vyššia ako v klasickom kanáli Kruhový prierez na všetkých režimoch motora. To označuje najlepšie čistenie maturitného kanála.

Obrázok 66, grafy porovnávania závisí od objemového prietoku plynu z otáčania kľukového hriadeľa v okrúhlom priereze bez vyhadzovania a okrúhly prierez s periodickou ejekciou pri rôznych pretlaku na vstupnom prívodnom kanáli .

Stránka: (1) 2 3 4 ... 6 "Už som napísal o rezonančných tlmičeách -" Dudges "a" Muffers / Mufters "(modely sa používajú niekoľkými pojmami, odvodenými z angličtiny" tlmič "- tlmič, Surdinka atď.). Môžete si o tom prečítať v mojom článku "a namiesto srdca - vláknitý motor."

Pravdepodobne stojí za to hovoriť viac o výfukových systémoch DVS vo všeobecnosti, aby ste sa naučili, ako rozdeliť "muchy z Kitleta" v tomto nie je ľahké pochopiť oblasť. Nie je ľahké z hľadiska fyzikálnych procesov, ktoré sa vyskytujú v tlmičke, po tom, čo motor už dokončil iný pracovník, a to by sa zdalo, urobil svoju prácu.
Potom budeme diskutovať o modelových dvojtaktných motoroch, ale všetky uvažovanie je pravdivé pre štyri ťahy, a pre motory "non-model" kocky.

Dovoľte mi pripomenúť, že ďaleko od každého výfukového traktu DVS, dokonca postavených podľa rezonančného diagramu, môže zvýšiť výkon alebo motora motora, ako aj znížiť hladinu hluku. Do a veľké, ide o dve vzájomne výlučné požiadavky, a úloha dizajnéra výfukových systémov sa zvyčajne redukuje na vyhľadávanie kompromisu medzi hlukom DVS a jeho výkonom v jednom alebo inom režime prevádzky.
Je to spôsobené niekoľkými faktormi. Zvážte "ideálny" motor, v ktorom je vnútorná strata energie na trenie posuvných uzlov nulová. Nebudeme brať do úvahy straty v rožkových ložiskách a strate, nevyhnutné, keď vnútorné toky plynové dynamické procesy (odsávanie a čistenie). V dôsledku toho sa všetka energia uvoľňujú počas spaľovania mixe palivasa vynaloží na:
1) Užitočná práca modelových ovládačov (vrtule, koleso, atď Nie je možné zvážiť účinnosť týchto uzlov, je to samostatná téma).
2) Straty vyplývajúce z inej cyklickej fázy procesu práca DVS - Výfuku.

Je to strata výfuku, ktorá stojí za to podrobnejšie zvážiť. Zdôrazňujem, že nie je o pracovnom zdvihu TACT (súhlasili sme, že motor "vo vnútri je ideálny), ale o" vysunutie "straty spaľovania palivovej zmesi z motora do atmosféry. Sú určené hlavne, dynamická odolnosť samotnej výfukovej cesty je celá vec, ktorá spája motor motora. Z vstupe do výstupných otvorov "tlmiča". Dúfam, že nemusíte presvedčiť každého, že čím menší odpor kanálov, podľa ktorého sú plyny z motora "odišli", tým menej budete musieť stráviť úsilie na to, a tým rýchlejšie proces " Separácia plynu "prejde.
Je zrejmé, že je to fáza výfuku vnútorného spaľovacieho systému, ktorý je hlavným v procese tvorby hluku (zabudnúť na hluk, ktorý vznikne počas odsávania a spaľovania paliva vo valci, ako aj o mechanickom hluku z prevádzky Mechanizmu - dokonalý mex mechanický hluk môže byť jednoducho). Je logické predpokladať, že v tejto aproximácii bude celková účinnosť DVS určená vzťahom medzi užitočnou prácou a stratou výfukových plynov. Zníženie straty výfukových plynov teda zvýši účinnosť motora.

Kde je energia stratená, keď sa vyčerpá výfuku? Prirodzene sa konvertuje na akustické oscilácie. okolitý (atmosféra), t.j. V hluku (samozrejme, existuje aj vykurovanie okolitého priestoru, ale stále o tom stále predvolené). Miestom výskytu tohto hluku je rezaním výfukového okna motora, kde je skok-podobný expanziu výfukových plynov, ktorý iniciuje akustické vlny. Fyzika tohto procesu je veľmi jednoduchá: V čase otvorenia okna výfukových plynov v malom objeme valca je veľká časť stlačených plynných zvyškov produktov spaľovania paliva, ktorá pri vstupe do okolitého priestoru je rýchlo a prudko rozšírená, A vyskytne sa dynamická dynamická dynamická, provokujúca následné plávajúce akustické oscilácie vo vzduchu (zapamätajte si bavlnu, ktorá vyplýva z nahádnu fľašu šampanského). Aby ste znížili túto bavlnu, stačí na zvýšenie času expirácie stlačených plynov z valca (fľašu), ktorý obmedzuje prierez výfukového okna (hladko otváranie zástrčky). Ale takýto spôsob, ako znížiť hluk, nie je prijateľný skutočný motorKtoré, ako vieme, výkon priamo závisí od otáčok, z rýchlosti všetkých tečúcich procesov.
Hluk výfukového plynu môžete znížiť iným spôsobom: neobmedzujte prierezu prierezu výfukového okna a čas exspirácie výfukové plynyObmedzte rýchlosť ich rozšírenia je už v atmosfére. A táto metóda bola nájdená.

Späť v 30s minulého storočia, športové motocykle a autá začali vybaviť zvláštne kužeľové výfukové rúrky S malým otvárajúcim rohom. Tieto tlmiče boli nazývané "Megafóny". Mierne znížili úroveň výfukového hluku motora a v niektorých prípadoch sa tiež znížilo, aby sa zvýšila výkon motora v dôsledku zlepšenia čistenia valca z zvyškov vyhoretých plynov v dôsledku zotrvačnosti Plynový plievanie sa pohybuje vo vnútri kužeľového výfukového potrubia.

Výpočty a praktické experimenty ukázali, že optimálny uhol megafónu je blízko 12-15 stupňov. V zásade, ak urobíte megafón s takýmto uhlom odhalil veľmi dlho, bude účinne uhasiť hluk motora, takmer bez zníženia jeho kapacity, ale v praxi sa takéto štruktúry nevykonávajú v dôsledku zjavných nedostatkov a obmedzení.

Ďalším spôsobom, ako znížiť hluk DVS, je minimalizovať pulzácie výfukových plynov na produkte výfukového systému. V tomto prípade sa výfukový výfuku nevykonáva priamo do atmosféry a v medziľahlejšom prijímači dostatočného objemu (v ideálnom prípade, aspoň 20-krát vyšší ako pracovný objem valca), s následným uvoľňovaním plynov cez relatívne malý otvor, Oblasť, ktorá môže byť niekoľkokrát nižšia ako okno výfukových plynov. Takéto systémy vyhladzujú pulzujúcu povahu pohybu plynovej zmesi na výstupe motora, otáčajúc ho do blízkosti rovnomerného progresívneho na výstupe tlmiča tlmiča.

Dovoľte mi pripomenúť, že reč v súčasnosti ide o devastujúce systémy, ktoré nezvyšujú dynamickú odolnosť voči výfukových plynoch. Preto sa nebudem týkať všetkých druhov trikov typu kovových mriežok vo vnútri devastujúcej komory, perforované oddiely a rúrky, ktoré, samozrejme, vám umožní znížiť hluk motora, ale na úkor jeho výkonu.

Ďalším krokom v rozvoji tlmičov bolo systémy pozostávajúce z rôznych kombinácií spôsobov opísaných vyššie. Poviem hneď, z väčšej časti sú ďaleko od ideálu, pretože V jednom stupni alebo inej, dynamická odolnosť plynovej dynamickej dráhy sa zvyšuje, ktorá jednoznačne vedie k zníženiu výkonu motora prenášaného na pohon.

//
Stránka: (1) 2 3 4 ... 6 "

Súčasne, vývoj devastujúcich výfukových systémov, systémov vyvinuté, konvenčne označované ako "tlmiče", ale navrhnuté nie tak veľa na zníženie úrovne hluku prevádzkového motora, koľko zmeniť svoje výkonové charakteristiky (výkon motora, alebo jeho krútiaci moment). Zároveň, úloha šitia šumu išla do druhého plánu, takéto zariadenia sa neznižujú a nemôžu výrazne znížiť výfukový hluk motora a často ho zlepšujú.

Práca takýchto zariadení je založená na rezonančných procesoch v rámci samotných "tlmiče", ktoré majú, rovnako ako akékoľvek duté telo s vlastnosťami rezonátora GAMOLTS. Vďaka vnútornej rezonancie výfukového systému sú dva paralelné problémy riešené naraz: Čistenie valca sa zlepšuje zo zvyškov horľavej zmesi v predchádzajúcom takt, a plnenie valca je čerstvou časťou horľavého Zmes na nasledujúci stlačový takt.
Zlepšenie čistenia valca je spôsobené tým, že plynový pilier v postgraduálne potrubie, ktorý skóroval určitú rýchlosť počas produkcie plynov v predchádzajúcom takt, v dôsledku zotrvačnosti, ako je piest v čerpadle, pokračuje v cican Zvyšky plynov z valca, a to aj po tlaku valca s tlakom v postgraduálnom potrubí. Zároveň sa vyskytne ďalší nepriamy účinok: vďaka tomuto dodatočnému menšiemu čerpaniu, tlak v valcovi sa zníži, čo priaznivo ovplyvňuje nasledujúci takt na prečistenie - vo valci, ktorý spadne trochu viac ako čerstvo horľavostnej zmesi, než by sa mohla dostať, Tlak valca sa rovná atmosféru.

Okrem toho, spätná vlna výfukového tlaku, odrážajúca sa z zmätku (zadný kužeľ výfukového systému) alebo zmesi (plyn-dynamická membrána) inštalovaná v tichu dutiny, vracia sa späť do výfukového okna valca v čase jeho Uzáver, dodatočne "Tamper" zmes paliva Vo valci, ešte viac zvyšuje jeho plnenie.

Tu musíte jasne pochopiť, že nie je o recipročnom pohybe plynov v výfukovom systéme, ale o vlnovom oscilačnom procese v samotnom plyne. Plyn sa pohybuje len v jednom smere - z výfukového okna valca v smere výstupu na výstupe výfukového systému, najprv s ostrými jestermi, ktorých frekvencia je rovná obratu vozidla, potom postupne amplitúdu týchto Jolts sa znižuje, v limite, ktorý sa mení na jednotný pohyb lamináru. A "Tam a tu" Tlakové vlny chodia, ktorých povaha je veľmi podobná akustickým vlnám vo vzduchu. A rýchlosť týchto vibrácií tlaku je blízko rýchlosti zvuku v plyne, pričom sa zohľadní jeho vlastnosti - primárne hustota a teplota. Samozrejme, táto rýchlosť je trochu odlišná od známej veľkosti rýchlosti zvuku vo vzduchu, v normálne podmienky približne 330 m / s.

Prísne povedané, procesy prúdiace v výfukových systémoch DSV nie sú celkom správne nazývané čisté akustické. Skôr dodržiavajú zákony, ktoré sa používajú na opis šokových vĺn, aj keď slabí. A toto už nie je štandardný plyn a termodynamiku, ktorá je jasne naskladaná v rámci izotermických a adiabatických procesov opísaných zákonmi a rovnicami Boylyy, Mariotta, Klapairerona a ďalších.
Naraz som na túto myšlienku niekoľko prípadov, svedka, o ktorej som sám som bol. Essence z nich je nasledovná: rezonancia kalún vysokorýchlostných a pretekárskych motorov (AVIA, COUT, AUTO AUTO), PRACUJÚCE PRVÉHO ROZHODNUTIA, V KTORÉHO NIEKOĽKOSTI MOTORY NIEKTORÉHO ZNEČISTENÍM až 40 000-45.000 RPM, a dokonca vyššie, Začnú "plachtenie" - sú doslova v očiach meniť tvar, "určenie", ako keby neboli vyrobené z hliníka, ale z plastelínu, a dokonca aj večeru! A to sa deje na rezonančnom vrchole "Twin". Je však známe, že teplota výfukových plynov na výstupe z výfukového okna nepresahuje 600-650 ° C, zatiaľ čo teplota topenia čistého hliníka je o niečo vyššia - asi 660 ° C a jeho zliatiny a ďalšie. Zároveň (hlavná vec!), Nie je to výfuková megafónová trubica, susediaca priamo s výfukovým oknom, je častejšie roztavený a deformovaný, kde by sa zdalo najvyššiu teplotu, a najhoršie teplotné podmienky, ale oblasť reverzný kužeľ zmätený, ku ktorým výfukový plyn dosahuje s oveľa menšou teplotou, ktorá klesá v dôsledku jeho expanzie vo vnútri výfukového systému (pamätať na základné zákony dynamiky plynu), a okrem toho, že táto časť tlmiča plynu je zvyčajne vyfúknutá incidentom prietok vzduchu, tj Dodatočne ochladené.

Dlho som nemohol pochopiť a vysvetliť tento fenomén. Všetko spadlo do miesta, keď som náhodou zasiahol knihu, v ktorej boli opísané procesy šokových vĺn. Tam je taká špeciálna časť dynamiky plynu, ktorej kurz je čítaný len na špeciálne kohútiky niektorých univerzít, ktoré pripravujú výbušné techniky. Niečo podobné sa deje (a študuje) v letectve, kde pred polstoročím pred polstoročím, na svitaní nadzvaných letov, sa tiež stretli s niektorými nevysvetliteľnými faktami zničenia dizajnu lietadla v čase supersonického prechodu.

UDC 621.436

Účinok aerodynamickej rezistencie prijímacích a výfukových systémov automobilových motorov na procese výmeny plynov

L.V. Tesári, bp Zhilkin, YU.M. Brodov, N.I. Grigoriev

Papier predstavuje výsledky experimentálnej štúdie vplyvu aerodynamickej odolnosti príjmov a výfukových systémov piestové motory o procese výmeny plynu. Experimenty sa uskutočnili na on-line modeloch single-valcového motora. Opísané sú inštalácie a spôsoby uskutočňovania experimentov. Sú prezentované závislosti od zmeny okamžitej rýchlosti a tlaku prietoku v plynových cestách motora z rohu otáčania kľukového hriadeľa. Údaje sa získali pri rôznych koeficientoch odporu vstupu a výfukových systémov a rôznych frekvencií otáčania kľukového hriadeľa. Na základe získaných údajov boli závery vyrobené z dynamických funkcií procesov výmeny plynu v motore na rôzne podmienky. Ukázalo sa, že použitie hlučného tlmiča vyhladzuje zvlnenie prietoku a mení charakteristiky prietoku.

Kľúčové slová: piestový motor, procesy výmeny plynov, dynamika procesov, rýchlosť pulzácie a prietoku, hlukový tlmič.

Úvod

Mnohé požiadavky sa vykonávajú na príjem a výsledky piestových motorov vnútorného spaľovania, medzi ktorými je hlavným poklesom aerodynamického hluku a minimálnej aerodynamickej rezistencie. Oba tieto indikátory sa určujú pri prepojení konštrukcie filtračného prvku, tlmičených tlmičov a uvoľňovania, katalytických neutralizátorov, prítomnosti nadradeného (kompresora a / alebo turbodúchadla), ako aj konfiguráciu prívodu a výfukových potrubí a charakter toku v nich. Zároveň nie sú prakticky žiadne údaje o vplyve ďalších prvkov prívodu a výfukových systémov (filtre, tlmiče, turbodúchadlo) na dynamike plynu v nich.

Tento článok prezentuje výsledky štúdie o účinku aerodynamickej odolnosti príjmov a výfukových systémov na procesy výmeny plynu vo vzťahu k piestu rozmeru 8,2 / 7.1.

Experimentálne rastliny

a systém zberu údajov

Štúdie o účinku aerodynamickej odolnosti plyn-vzduchových systémov na výmenu plynových procesov v piestových inžinieri sa uskutočnili na simulačnom modeli rozmeru 4.2 / 7.1, poháňaný otáčaním asynchrónny motorFrekvencia otáčania kľukového hriadeľa, ktorá bola nastavená v rozsahu n \u003d 600-3000 min1 s presnosťou ± 0,1%. Experimentálna inštalácia je podrobnejšie opísaná.

Na obr. 1 a 2 znázorňujú konfigurácie a geometrické veľkosti vstupu príjmu a výfuku experimentálnej inštalácie, ako aj umiestnenie inštalácie na meranie okamžitého

hodnosť stredná rýchlosť a tlak prúdenia vzduchu.

Na meranie hodnôt okamžitého tlaku v toku (statickom) v kanáli PC sa pomocou WIKA použil snímač tlaku £ -10, ktorej rýchlosť je nižšia ako 1 ms. Maximálna relatívna priemerná chyba merania merania štvorcového tlaku bola ± 0,25%.

Na určenie okamžitého média v úseku kanála prúdenia vzduchu, termoenemometre konštantnej teploty pôvodného dizajnu, ktorého citlivý prvok, ktorý bol nichrómový závit s priemerom 5 μm a dĺžkou 5 mm. Maximálna relatívna priemerná priemerná chyba merania rýchlosti WX bola ± 2,9%.

Meranie frekvencie otáčania kľukového hriadeľa sa uskutočnilo s použitím tachometrického metra pozostávajúceho z ozubeného disku upevneného na hriadeli kľukového hriadeľa a indukčný senzor. Snímač vytvoril pulz napätia pri frekvencii úmerný rýchlosti otáčania hriadeľa. Podľa týchto impulzov bola zaznamenaná frekvencia otáčania, umiestnená poloha kľukového hriadeľa (uhol F) a momentom prechádzajúceho piestu VMT a NMT.

Signály zo všetkých senzorov zadali analóg-to-digitálny konvertor a prenášali do osobného počítača na ďalšie spracovanie.

Pred uskutočnením experimentov sa uskutočnilo statické a dynamické zacielenie meracieho systému vo všeobecnosti, čo vykazovalo rýchlosť potrebnú na štúdium dynamiky dynamiky plynových procesov v prívodných a výfukových systémoch piestových motorov. Celková priemerná priemerná chyba experimentov na účinok aerodynamickej rezistencie plynového vzduchu systémy DVS Procesy výmeny plynov boli ± 3,4%.

Obr. 1. Konfigurácia a geometrické veľkosti nasávacej dráhy experimentálnej inštalácie: 1 - hlava valca; 2-bublačné potrubie; 3 - meracia trubica; 4 - Senzory termámometra na meranie prietoku vzduchu; 5 - Snímače tlaku

Obr. 2. konfigurácia a geometrické rozmery výfukovej dráhy experimentálnej inštalácie: 1 - hlava valcov; 2 - Pracovný plot - prporovnanie potrubia; 3 - Snímače tlaku; 4 - Senzory termometra

Účinok ďalších prvkov na dynamiku plynu v procese prívodu a uvoľňovania sa skúmalo s rôznymi koeficientmi odporového odporu. Odolnosť bola vytvorená pomocou rôznych nasávacích filtrov a uvoľnenia. Ako jeden z nich sa použil štandardný vzduchový automobilový filter s odporovým koeficientom 7,5. Tkanivový filter s rezistenčným koeficientom 32 bol vybraný ako iný filtračný prvok. Rozťažný koeficient bol stanovený experimentálne prostredníctvom statického čistenia v laboratórnych podmienkach. Štúdie sa uskutočnili aj bez filtrov.

Účinok aerodynamickej rezistencie na vstupe

Na obr. 3 a 4 znázorňujú závislosti prietoku vzduchu a tlaku počítača v prívode

le z uhla otáčania kľukového hriadeľa F v rôznych frekvenciách otáčania a pri použití rôznych nasávaných filtrov.

Bolo zistené, že v oboch prípadoch (s tlmičom a bez) pulzáciou tlakových a prietokov vzduchu sú najviac vyjadrené vysokou rýchlosťou otáčania kľukového hriadeľa. Zároveň v prívodnom kanáli s tlmičom hluku maximálna rýchlosť Prietok vzduchu, ako sa má očakávať, menej ako v kanáli bez neho. Najviac

m\u003e x, m / s 100

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

Ventil džieping 1 111 II Ti. [Zocrytir. . 3.

§ P * ■ -1 * £ l r-

/ 11 "S '11 III 1

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

1 1 Otvorenie -Gbepskid-! Ventil A L 1 G 1 1 1 ZATVORENÉ ^

1 HDC. BPCSKNEO Ventil "X 1 1

| | A j __ 1 __ mj y t -1 1 k / \\ _ \\ t / l / l "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

Obr. 3. Závislosť rýchlosti vzduchu WX v príjemnom kanáli z uhla otáčania hriadeľa kľukového hriadeľa pri rôznych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa a rôznych filtračných prvkov: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - Štandardný vzduchový filter; 3 - tkaninový filter

Obr. 4. Závislosť tlaku počítača v prívodnom kanáli z uhla otáčania kľukového hriadeľa F pri rôznych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa a rôznych filtračných prvkov: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - Štandardný vzduchový filter; 3 - tkaninový filter

bolo to jasne prejavované vysokými frekvenciami otáčania kľukového hriadeľa.

Po uzavretí nasávacieho ventilu, tlak a rýchlosť prúdenia vzduchu v kanáli za všetkých podmienok sa nečistuje nule a niektoré ich výkyvy sa pozorujú (pozri obr. 3 a 4), ktorý je tiež charakteristický pre uvoľňovanie (pozri nižšie). Zároveň sa inštalácia prívodného šumu tlmivo vedie k zníženiu tlakových pulzovaní a prietokov vzduchu za všetkých podmienok počas príjmu a po uzavretí nasávaného ventilu.

Účinok aerodynamického

odolnosť voči procesu uvoľňovania

Na obr. 5 a 6 znázorňuje závislosť od rýchlosti prietoku vzduchu WX a tlakovým počítačom v zásuvke z uhla otáčania tvaru kľukového hriadeľa na rôznych frekvenciách otáčania a pri použití rôznych uvoľňovacích filtrov.

Štúdie sa uskutočnili pre rôzne frekvencie otáčania kľukového hriadeľa (od 600 do 3000 min1) pri inom pretlaku na uvoľnení PI (od 0,5 do 2,0 barov) bez tichého šumu a ak je prezentovaný.

Bolo zistené, že v obidvoch prípadoch (s tlmičom a bez) pulzácie prietoku vzduchu, najjasnejšie sa prejavuje pri nízkych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa. V tomto prípade zostávajú hodnoty maximálneho prietoku vzduchu v výfukovom kanáli s tlmičom hluku

spôsobom, rovnako ako bez nej. Po zatvorení výfukového ventilu sa prietok vzduchu v kanáli za všetkých podmienok nestane nulovým a pozorujú sa niektoré fluktuácie otáčok (pozri obr. 5), ktorý je charakteristický pre vstupný proces (pozri vyššie). Zároveň sa inštalácia hlučného tlmiča na uvoľňovanie vedie k výraznému zvýšeniu pulzácií prietoku vzduchu za všetkých podmienok (najmä v RY \u003d 2,0 bar) počas procesu uvoľňovania a po zatvorení výfukového potrubia .

Treba poznamenať opačný účinok aerodynamickej rezistencie na charakteristiky vstupného procesu v motore, kde vzduchový filter Pultácie účinky v prívode a po uzavretí vstupného ventilu boli prítomné, ale boli jasne rýchlejšie ako bez neho. V tomto prípade sa prítomnosť filtra v prívodnom systéme viedla k zníženiu maximálneho prietoku vzduchu a oslabenie dynamiky procesu, ktorý je v súlade s predtým získanými výsledkami v práci.

Zvýšenie aerodynamickej odolnosti výfukového systému vedie k určitému zvýšeniu maximálnych tlakov v procese uvoľňovania, ako aj posunu píkov pre NMT. V tomto prípade je potrebné poznamenať, že inštalácia tlmiča hluku výstupu vedie k zníženiu pulzácií tlaku prúdu vzduchu za všetkých podmienok počas výrobného procesu a po uzavretí výfukového potrubia.

hy. M / S 118 100 46 16

1 1 až. T «AIA K T 1 Zatvorenie MPSKal ventilu

Otvorenie IPICE |<лапана ^ 1 1 А ікТКГ- ~/М" ^ 1

"" "і | y і ~ ^

540 (P, Grab, P.K.Y. 720 NMT NMT

Obr. 5. Závislosť rýchlosti vzduchu WX vo výstupe z uhla otáčania hriadeľa kľukového hriadeľa pri rôznych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa a rôznych filtračných prvkov: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - Štandardný vzduchový filter; 3 - tkaninový filter

Px. 5PR 0,150

1 1 1 1 1 1 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1 L "A 11 1 1 / \\ _ ~ 1." a II 1 1

Otvorenie Yypzkskaya 1 іклапана л7 1 h і _ / 7 / ", g s 1 h zatvorenie bittov G / CGTї ALAN -

c- "1 1 1 1 1 і 1 L L _л / і H / 1 1

540 (p, rakva, pk6. 720

Obr. 6. závislosť tlakového počítača v zásuvke z uhla otáčania kľukového hriadeľa F pri rôznych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa a rôznych filtračných prvkov: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - bez filtra; 2 - Štandardný vzduchový filter; 3 - tkaninový filter

Na základe spracovania zmien závislostí v prietokovej rýchlosti pre samostatný takt bol relatívna zmena objemu prúdenia vzduchu Q vypočítaná cez výfukový kanál, keď je tlmič. Bolo zistené, že s nízkym pretlakom na uvoľnení (0,1 MPa) je spotreba Q vo výfukovom systéme s tlmičom menšia ako v systéme bez neho. Zároveň, ak pri frekvencii otáčania kľukového hriadeľa 600 min-1 bol tento rozdiel približne 1,5% (ktorý leží v chybách), potom s n \u003d 3000 min4 tento rozdiel dosiahol 23%. Ukázalo sa, že pre vysoký pretlak 0,2 MPa bola pozorovaná opačná tendencia. Objemový prúd vzduchu cez výfukový kanál s tlmičom tlmiča bol väčší ako v systéme bez neho. V rovnakej dobe, pri nízkych frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa, bolo prekročené 20% a s n \u003d 3000 min1 - 5%. Podľa autorov môže byť takýto účinok vysvetlený nejakým vyhladzovaním pulzácií prietoku vzduchu v výfukovom systéme v prítomnosti tichého šumu.

Záver

Vedúca štúdia ukázala, že vstupný motor vnútorného spaľovania je významne ovplyvnený aerodynamickou rezistenciou príjmovej dráhy:

Zvýšenie odporu filtračného prvku vyhladzuje dynamiku procesu plnenia, ale zároveň znižuje prietok vzduchu, čo zodpovedá plniacemu koeficientu;

Účinok filtra sa zvyšuje zvyšujúcou sa frekvenciou otáčania kľukového hriadeľa;

Prahová hodnota koeficientu odporu filtra (približne 50-55), po ktorej jeho hodnota nemá vplyv na prietok.

Ukázalo sa, že aerodynamická odolnosť výfukového systému tiež významne ovplyvňuje dynamiku plynu a spotrebného materiálu procesu uvoľňovania:

Zvýšenie hydraulickej odolnosti výfukového systému v piestovom DVS vedie k zvýšeniu pulzácií prietoku vzduchu vo výfukovom kanáli;

S nízkou pretlakom na uvoľnenie v systéme s tichým hlukom, existuje zníženie volumetrického prietoku cez výfukový kanál, zatiaľ čo pri vysokom RY - naopak, zvyšuje sa v porovnaní s výfukovým systémom bez tlmiča.

Získané výsledky sa teda môžu použiť v inžinierskej praxi, aby sa optimálne zvolili charakteristiky vstupných a výstavných tlmičov, ktoré môžu poskytnúť

vplyv na plnenie valca čerstvého náboja (plniaci koeficient) a kvalitu čistenia motora valca z výfukových plynov (zvyšný koeficient plynu) na určitých vysokorýchlostných režimoch práce piestu motora.

Literatúra

1. Draganov, B.H. Výstavba príjmu a výfukových kanálov spaľovacích motorov / B.KH. Draganov, mg Kruglov, V. S. Obukhov. - Kyjev: Navštívte školu. Hlava ED, 1987. -175 p.

2. Vnútorné spaľovacie motory. V 3 kN. KN. 1: Teória pracovných postupov: Štúdie. / V.N. LOU-KANIN, K.A. Morozov, A.S. Khachyan et al.; Ed. V.N. Lukanina. - M.: Vyššie. SHK., 1995. - 368 p.

3. CHAMPRAOZS, B.A. Vnútorné spaľovacie motory: teória, modelovanie a výpočet procesov: štúdie. V kurze "Teória pracovných postupov a modelovanie procesov vo vnútorných spaľovacích motoroch" / B.A. Chaolaoz, M.F. FARAPLATOV, V.V. Clemenv; Ed. Hrad Deat. Veda Ruskej federácie B.A. CHAMPRAZOV. - Chelyabinsk: Suurssu, 2010. -382 p.

4. Moderné prístupy k vytvoreniu dieselových motorov pre osobné automobily a malý pokoj

zovikov / a. BLINOV, P.A. Golubev, yu.e. Dragan et al.; Ed. V. S. Peponova a A. M. Mineyev. - m.: NIC "inžinier", 2000. - 332 p.

5. Experimentálna štúdia plynových dynamických procesov v prívodnom systéme piestového motora / b.p. Zhokkin, L.V. Tesárov, S.A. Korzh, id. Larionov // Engineering. - 2009. - 1. - P. 24-27.

6. Na zmenu dynamiky plynu procesu uvoľňovania v motore piestu v inštalácii tlmiča tlmiča / L.V. Tesári, bp Zhokkin, A.V. Kríž, d.l. Padalak // Bulletin Akadémie vojenských vied. -2011. № 2. - P. 267-270.

7. Pat. 81338 RU, MPK G01 P5 / 12. Tepelná mechanická teplota konštantnej teploty / S.N. Pochov, L.V. Tesári, bp Vilkin. - č. 2008135775/22; Štádium. 09/03/2008; Vypracovať. 03/10/2009, Bul. № 7.

Pošlite svoju dobrú prácu v znalostnej báze je jednoduchá. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, absolventi študenti, mladí vedci, ktorí používajú vedomostnú základňu vo svojich štúdiách a práce, budú vám veľmi vďační.

pridané http://www.allbest.ru/

pridané http://www.allbest.ru/

Federálna agentúra pre vzdelávanie

GOU VPO "Ural State Technická univerzita - UPI pomenoval po prvom prezidentom Ruska B.N. Yeltsin "

Pre práva rukopisu

Diplomová práca

pre stupeň kandidáta technických vied

Dynamika plynu a miestny prenos tepla v prívodovom systéme piestového motora

Tesári Leonid ValeVich

Vedecký poradca:

lekára fyzikálno-matematické publikum,

profesor Zhilkin B.P.

Ekaterinburg 2009.

piestový plynový plynový systém plynu Dynamika

Práca sa skladá z podávania, piatich kapitol, záverov, zoznamu odkazov, vrátane 112 mien. Je uvedený na 159 strán počítačovej voľby v programe MS Word a je vybavený textom 87 kresieb a 1 tabuľky.

Kľúčové slová: dynamika plynu, piestový motor, vstupný systém, priečny profilovanie, spotrebný materiál, miestny prenos tepla, okamžitý miestny koeficient prenosu tepla.

Predmetom štúdie bol nestacionárny prúd vzduchu v prívodnom systéme piestu motora vnútorného spaľovania.

Cieľom práce je stanoviť vzory zmien v plyn-dynamické a tepelné charakteristiky vstupného procesu v piestovom spaľovacom motore z geometrických a režimov faktorov.

Ukázalo sa, že umiestnením profilovaných vložiek je možné porovnať s tradičným kanálom konštantného kola, na získanie množstva výhod: zvýšenie objemu toku vzduchu vstupujúce do valca; Zvýšenie strmosti závislosti v na počtu otáčania kľukového hriadeľa n v prevádzkovom rozsahu frekvencie otáčania v "trojuholníkovej" vložke alebo linearizácie výdavkových charakteristík v celom rozsahu rotačných čísel hriadeľa, as ako aj potlačovanie pulzovania vysokofrekvenčného prúdenia vzduchu v prívodnom kanáli.

Významné rozdiely vo vzoroch meniacich sa koeficientov koeficientov prenosu tepla z rýchlosti w v stacionárnom a pulzujúcom prúde vzduchu v prívodnom systéme DVS sú stanovené. Aproximácia experimentálnych údajov získala rovnice na výpočet lokálneho koeficientu prenosu tepla v vstupnom trakte FEA, a to ako pre stacionárny prietok a pre dynamický pulzujúci tok.

Úvod

1. Stav problému a stanovenie cieľov štúdie

2. Opis experimentálnych metód inštalácie a merania

2.2 Meranie otáčania otáčania a rohu otáčania kľukového hriadeľa

2.3 Meranie okamžitej spotreby sacieho vzduchu

2.4 Systém na meranie okamžitých koeficientov prenosu tepla

2.5 Systém zberu údajov

3. Dynamika plynu a spotrebný materiál vstupný proces v hornom spaľovacom motore pri rôznych konfiguráciách prijímacieho systému

3.1 Dynamika plynu z procesu nasávania bez zohľadnenia účinku filtračného prvku

3.2 Vplyv filtračného prvku na dynamiku plynu procesu príjmu v rôznych konfiguráciách nasávaného systému

3.3 Spotrebný materiál a spektrálna analýza vstupného procesu s rôznymi konfiguráciami nasávaného systému s rôznymi filtračnými prvkami

4. Transfer tepla v príjemnom kanáli piestu motora vnútorného spaľovania

4.1 Kalibrácia meracieho systému na určenie miestneho koeficientu prenosu tepla

4.2 Lokálny koeficient prenosu tepla v vstupnom kanáli spaľovacieho motora v režime Intency

4.3 Okamžitý lokálny koeficient prenosu tepla v vstupnom kanáli spaľovacieho motora

4.4 Vplyv konfigurácie vstupného systému vnútorného spaľovacieho motora na okamžitý lokálny koeficient prenosu tepla

5. Otázky praktického uplatňovania pracovných výsledkov

5.1 Konštrukčný a technologický dizajn

5.2 Úspora energie a zdrojov

Záver

Bibliografia

Zoznam základných označení a skratiek

Všetky symboly sú vysvetlené, keď sa prvýkrát používajú v texte. Nasleduje len zoznam len najpotrebžielkových označení:

d -diameter rúrok, mm;

d E je ekvivalentný (hydraulický) priemer, mm;

F - Povrchová plocha, M 2;

i - Sila prúdu a;

G - hmotnostný tok vzduchu, kg / s;

L - Dĺžka, M;

l je charakteristická lineárna veľkosť, m;

n je rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa, min -1;

p - Atmosférický tlak, PA;

R - Odolnosť, OHM;

T - absolútna teplota, na;

t - teplota na stupnici Celzia, o C;

U - Napätie, v;

V - Prietok vzduchu, M 3 / S;

rýchlosť prietoku vzduchu, m / s;

Prebytočný koeficient vzduchu;

g - uhol, krupobitie;

Uhol otáčania kľukového hriadeľa, krupobitie., P.K.V.;

Koeficient tepelnej vodivosti, w / (m k);

Kinematický koeficient viskozity, m 2 / s;

Hustota, kg / m3;

Čas, s;

Odporový koeficient;

Základné škrty:

p.k.v. - rotácia kľukového hriadeľa;

DVS - vnútorný spaľovací motor;

NMT - Horný mŕtvy bod;

NMT - Dolný bod mŕtvych

ADC - analóg-to-digitálny konvertor;

BPF - Rýchla Fourierová transformácia.

Čísla:

RE \u003d číslo WD / - ROGHELD'S;

Nu \u003d d / - počet NUSSELD.

Úvod

Hlavnou úlohou vo vývoji a zlepšovaní vnútorných spaľovacích motorov piestu je zlepšiť plnenie valca s čerstvým nábojom (alebo inými slovami, zvýšenie plniaceho koeficientu motora). V súčasnosti rozvoj DVS dosiahol takú úroveň, že zlepšenie akéhokoľvek technického a ekonomického ukazovateľa aspoň na desiate podiel na percentuálnom podiele s minimálnym materiálom a dočasným nákladom je skutočným úspechom pre výskumných pracovníkov alebo inžinierov. Preto, na dosiahnutie cieľa, výskumníci ponúkajú a používajú rôzne metódy medzi najbežnejšie, možno vyznačovať: dynamické (inerciálne) redukčné, turbodúchadlo alebo vzduchové dúchadlá, vstupný kanál premennej dĺžky, nastavenie mechanizmu a fáz distribúcie plynu, optimalizácia konfigurácie nasávacieho systému. Použitie týchto metód umožňuje zlepšiť plnenie valca s čerstvým nábojom, čo zase zvyšuje výkon motora a jeho technické a ekonomické ukazovatele.

Použitie väčšiny posudzovaných metód však vyžaduje významné materiálne investície a významnú modernizáciu dizajnu vstupného systému a motora ako celku. Preto je jedna z najbežnejších, ale nie najjednoduchších, k dnešnému dňu, metódy zvyšovania plniaceho faktora je optimalizovať konfiguráciu vstupnej dráhy motora. V tomto prípade sa štúdia a zlepšenie vstupného kanála motora najčastejšie vykonáva metóda matematického modelovania alebo statických čistení nasávacieho systému. Tieto metódy však nemôžu dať správne výsledky na modernej úrovni vývoja motora, pretože, ako je známe, skutočným procesom v plynových cestách motorov motorov je trojrozmerné plynové atramentové expirácie cez štrbinu ventilu do čiastočne naplneného Priestor premenného objemového valca. Analýza literatúry ukázala, že informácie o procese príjmu v reálnom dynamickom režime je prakticky neprítomný.

Spoľahlivé a správne údaje o výmene dynamiky plynu a tepla pre príjem nasávaného procesu možno získať výlučne v štúdiách o dynamických modeloch DVS alebo reálnych motorov. Iba takéto skúsené údaje môžu poskytnúť potrebné informácie na zlepšenie motora na súčasnej úrovni.

Cieľom práce je vytvoriť vzory zmeny dynamických a tepelných charakteristík plynu a tepelného charakteru procesu plnenia valca s čerstvým nábojom s vnútorným spaľovacím motorom piestov z geometrických a režimov faktorov.

Vedecká novinka hlavných ustanovení práce je, že autor prvýkrát:

Charakteristiky amplitúdových frekvenčných charakteristík pulzujúcich účinkov vznikajúcich v prúde v prívodnom potrubí (potrubia) piestového motora;

Metóda na zvýšenie prietoku vzduchu (v priemere o 24%) vstupujúci do valca s použitím profilových vložiek do sacieho potrubia, čo povedie k zvýšeniu výkonu motora;

Znížili sa vzory zmien v okamžitom koeficiente pre prenos tepla v prívodnej trubici piestu motora;

Ukázalo sa, že použitie profilovaných vložiek znižuje ohrev čerstvého náboja pri príjme v priemere o 30%, čo zlepší plnenie valca;

Všeobecné vo forme empirických rovníc získané experimentálne údaje o miestnom prenose tepla pulzujúceho prúdu vzduchu v sacom potrubia.

Presnosť výsledkov je založená na spoľahlivosti experimentálnych údajov získaných kombináciou nezávislých metodík výskumu a potvrdená reprodukovateľnosťou experimentálnych výsledkov, ich dobrej dohody na úrovni testovacích experimentov s týmito autormi, ako aj použitie a Komplex moderných výskumných metód, výber meracích zariadení, jeho systematické testovanie a zacielenie.

Praktický význam. Získané experimentálne údaje vytvárajú základ pre rozvoj inžinierskych metód na výpočet a navrhovanie atramentových systémov, a tiež rozširujú teoretické reprezentácie o dynamike plynu a prenosu vzduchu počas príjmu v piestovom motore. Jednotlivé výsledky práce boli vykonané na implementáciu URAL Dieselového motora LLC v dizajne a modernizácii motorov 6DM-21L a 8DM-21L.

Metódy na stanovenie prietoku prietoku pulzujúceho vzduchu v prívodnom potrubí motora a intenzitu okamžitého prenosu tepla v ňom;

Experimentálne údaje o dynamike plynu a okamžitého miestneho koeficientu prenosu tepla v vstupnom kanáli vstupného kanála v procese nasávania;

Výsledky zovšeobecnenia údajov o miestnom koeficient prenosu tepla vzduchu v prívodnom kanáli DVS vo forme empirických rovníc;

Schvaľovanie práce. Hlavné výsledky štúdií uvedených v diplomovej práci hlásené a boli prezentované na "podávaní konferencií mladých vedcov", Jekaterinburg, Ugtu-UPI (2006 - 2008); Vedecké semináre Oddelenie "Teoretické tepelné inžinierstvo" a "Turbiny a motory", Jekaterinburg, Ugtu-UPI (2006 - 2008); Vedecká a technická konferencia "Zlepšenie efektívnosti elektrární kolesových a pásových strojov", Čeľabinsk: Čeľabinsk Vyšší vojenský Automobilový komunistický party Škola (vojenský inštitút) (2008); Vedecká a technická konferencia "Rozvoj inžinierstva v Rusku", Petrohrad (2009); o vedeckej a technickej rade pod Ural Diesel Motor Plant LLC, Jekaterinburg (2009); O vedeckej a technickej rade pre OJSC NII AUTOTRACTOR TECHNOLOGY, ČEĽABINSK (2009).

Dizertačná práca bola vykonaná na oddeleniach "teoretické tepelné inžinierstvo a" turbíny a motory ".

1. Preskúmanie súčasného stavu štúdie vstupných systémov prívodu piestov

K dnešnému dňu existuje veľký počet literatúry, v ktorej sa zvažujú konštruktívny výkon rôznych systémov piestových motorov vnútorného spaľovania, najmä jednotlivé prvky vstupných systémov atramentových systémov. Avšak, tam je prakticky žiadne zdôvodnenie navrhovaných dizajnových riešení analýzou dynamikou plynu a prenosom tepla vstupného procesu. A len v jednotlivých monografiách poskytujú experimentálne alebo štatistické údaje o výsledkoch prevádzky, čo potvrdzuje uskutočniteľnosť jedného alebo iného konštruktívneho výkonu. V tomto ohľade možno argumentovať, že do nedávnej doby sa nedostatočná pozornosť venovala štúdiu a optimalizácii vstupných systémov piestu motorov.

V posledných desaťročiach v súvislosti s sprísňovaním ekonomických a environmentálnych požiadaviek na spaľovacie motory, výskumníci a inžinieri začínajú viesť čoraz viac pozornosti na zlepšenie prijímacích systémov benzínových aj dieselových motorov, veriť, že ich výkon je do značnej miery závislý od dokonalosť procesov vyskytujúcich sa v plynových cestách.

1.1 Základné prvky vstupných systémov piestu

Sací systém piestu, vo všeobecnosti pozostáva zo vzduchového filtra, sacieho potrubia (alebo vstupnej trubice), hlavy valcov, ktoré obsahujú príjem a výstupné kanály, ako aj mechanizmus ventilu. Ako príklad, na obrázku 1.1, je znázornený diagram nasávacieho systému Dieselového motora YMZ-238.

Obr. 1.1. Schéma nasávacieho systému dieselového motora YMZ-238: 1 - sacie potrubie (trubica); 2 - Gumové tesnenie; 3.5 - Spojovacie trysky; 4 - Odhadované tesnenie; 6 - hadica; 7 - Vzduchový filter

Výber optimálnych konštrukčných parametrov a aerodynamických charakteristík sacieho systému Predetermín Efektívny pracovný postup a vysoká úroveň výstupných ukazovateľov spaľovacích motorov.

Stručne zvážte každý kompozitný prvok nasávacieho systému a jeho hlavné funkcie.

Hlava valcov je jedným z najkomplexnejších a dôležitých prvkov v spaľovacom motore. Zo správnej selekcie tvaru a veľkosti hlavných prvkov (predovšetkým je dokonalosť plniacich a miešacích procesov do značnej miery závisí od veľkosti nasávaného a výfukových ventilov).

Hlavy valcov sú vyrobené hlavne s dvoma alebo štyrmi ventilmi na valci. Výhody dvojvalového dizajnu sú jednoduchosť výrobnej technológie a schéma navrhovania, v menšej konštrukčnej hmotnosti a hodnote, počet pohyblivých častí v hnacom mechanizme, údržbárskych a opravárenských nákladoch.

Výhody štyroch ukalovaných konštrukcií spočíva v lepšom používaní oblasti obmedzenej obvodom valca, pre priechodné oblasti ventilu Gorlovin, v efektívnejšom procese výmeny plynu v menšom tepelnom napätí hlavy v dôsledku rovnomernejšej Termálny stav, v možnosti centrálneho umiestnenia dýzy alebo sviečok, čo zvyšuje jednotnosť tepelného stavu častí piestovej skupiny.

Existujú aj iné návrhy hláv valcov, napríklad s tromi vstupnými ventilmi a jedným alebo dvoma maturitou na valec. Takéto schémy sa však aplikujú relatívne zriedkavé, najmä vo vysoko pridružených (pretekárskych) motoroch.

Vplyv počtu ventilov na dynamiku plynu a prenos tepla v vstupnej dráhe je všeobecne prakticky neskúsený.

Najdôležitejšie prvky hlavy valca z hľadiska ich vplyvu na dynamiku plynu a vstupného procesu výmeny tepla v motore sú typy vstupných kanálov.

Jedným zo spôsobov, ako optimalizovať proces plniaceho procesu, je profilovanie vstupných kanálov v hlave valca. Existuje široká škála tvarov profilovania, aby sa zabezpečil smerový pohyb čerstvého náboja v motora a zlepšovanie procesu miešania, sú opísané v najpodrobnejšie.

V závislosti od typu procesu miešania sa prijímacie kanály vykonávajú jedným funkčným (nenechotiteľným), ktorý poskytuje iba plnenie valcami s vzduchom alebo dvojfunkčnou (tangenciálnou, skrutkou alebo iným typom) používaným na vstupný a krútenie vzduchu nabíjania v Valec a spaľovacia komora.

Poďme sa obrátiť na otázku vlastností dizajnu príjemcov zberateľov benzínu a dieselových motorov. Analýza literatúry ukazuje, že prívod zberača (alebo atramentová trubica) je daná malá pozornosť a často sa považuje za plynovodu na napájanie vzduchového alebo palivového vzduchu zmes do motora.

Vzduchový filter je neoddeliteľnou súčasťou vstupného systému piestu. Treba poznamenať, že v literatúre sa viac pozornosti venuje dizajn, materiálu a odporu filtračných prvkov a zároveň účinok filtračného prvku na ukazovatele dynamických a tepla, ako aj výdavkov Charakteristika systému vnútorného spaľovania piestov sa prakticky nepovažuje.

1.2 Dynamika plynu prietoku v prívodných kanáloch a spôsoboch štúdia vstupného procesu v piestovom motore

Pre presnejšie pochopenie fyzickej podstaty výsledkov získaných inými autormi sú načrtnuté súčasne s použité teoretické a experimentálne metódy, pretože spôsob a výsledok sú v jednej organickej komunikácii.

Metódy štúdia vstupných systémov KHO môžu byť rozdelené do dvoch veľkých skupín. Prvá skupina zahŕňa teoretickú analýzu procesov v prívodnom systéme, vrátane ich numerickej simulácie. Do druhej skupiny, budeme kresliť všetky spôsoby, ako experimentálne študovať vstupný proces.

Voľba výskumných metód, odhadov a úpravy nasávacích systémov je určená nastaveným cieľom, ako aj existujúce materiály, experimentálne a vypočítané možnosti.

K dnešnému dňu neexistujú žiadne analytické metódy, ktoré umožňujú, aby boli pomerne presné na odhad úrovne intenzity plynu v spaľovacej komore, ako aj riešiť súkromné \u200b\u200bproblémy spojené s opisom pohybu v príjmovej dráhe a exspirácii plynu medzera ventilu v skutočnom ťurčnom procese. Je to spôsobené ťažkosťami, ktoré opisujú trojrozmerný tok plynov na curvilinear kanáloch s náhlymi prekážkami, komplexnou štruktúrou priestorovej prúdov, s výstupom prúdového plynu cez ventilový otvor a čiastočne naplnený priestor valca s variabilným objemom, interakcie medzi sebou, s stenami valca a pohyblivou dnou piestov. Analytické stanovenie optimálnej oblasti rýchlosti v prívodnej trubici, v štrbine krúžku a distribúcia tokov vo valci je komplikovaná nedostatkom presných spôsobov hodnotenia aerodynamických strát vyplývajúcich z čerstvého náboja v prívodnom systéme a keď plyn vo valci a prietok okolo jeho vnútorných povrchov. Je známe, že v kanáli sú nestabilné zóny prechodu toku z lamináru do turbulentného prietoku, oblasť separácie hraničnej vrstvy. Prietoková konštrukcia je charakterizovaná premennými časom a miestom Reynolds, úroveň nestálosti, intenzity a stupnice turbulencie.

Mnohé multidrikčné práce je venované numerickému modelovanie pohybu vzduchu na vstupe. Vyrábajú modelovanie vírového prívodu prívodu vstupu vstupu vstupu vstupného ventilu, výpočet trojrozmerného toku v vstupných kanáloch hlavy valca, modelovanie prúdu v prívodnom okne a motor Valec, analýza účinku priamych tokov a víriacich prúdov na procese miešania a vypočítané štúdie účinku nabitia nabíjania v dieselovom valci Rozsah emisií oxidov dusíka a ukazovateľov ukazovateľov. Avšak len v niektorých prácach, číselná simulácia je potvrdená experimentálnymi údajmi. A výlučne na teoretických štúdiách je ťažké posúdiť presnosť a stupeň použiteľnosti údajov. Treba tiež zdôrazniť, že takmer všetky numerické metódy sú zamerané najmä na štúdium procesov v už existujúcej konštrukcii vstupu vstupného systému intenzity DVS, aby sa eliminovali svoje nedostatky a nevytvorili nové, účinné dizajnové riešenia.

Súčasne sa použijú klasické analytické metódy výpočtu pracovného toku v motora a samostatné procesy výmeny plynu v nej. Avšak, vo výpočtoch toku plynu v prívodných a výfukových ventiloch a kanáloch sa používajú hlavne rovnice jednosmerného stacionárneho prietoku, pričom súčasný kvázi-stacionárny. Z tohto dôvodu sa predpokladá výlučne metódy výpočtu (približné), a preto vyžadujú experimentálne vylepšenie v laboratóriu alebo na skutočnom motore pri skúškach lavičky. Metódy výpočtu výmeny plynov a hlavných indikátorov dynamických plynov vstupného procesu v ťažšej formulácii sa vyvíjajú v dielach. Dávajú však tiež len všeobecné informácie o diskutovaných procesoch, netvoria dostatočne úplné zastúpenie dynamických a výmenných kurzov plynu a výmenných kurzov, pretože sú založené na štatistických údajoch získaných v matematickom modelovaní a / alebo statických čistení vstupného traktu atrament a na metódy numerickej simulácie.

Najpresnejšie a spoľahlivé údaje o procese vstupu v pieskom motora možno získať v štúdii o reálnych prevádzkových motoroch.

K prvým štúdiám nabíjania v motora v motora na skúšobnom režime hriadeľa možno pripísať klasické experimenty Ricardo a hotovosti. Riccardo nainštaloval obežné koleso v spaľovacej komore a zaznamenala rýchlosť otáčania, keď je kontrolovaný hriadeľ motora. Anemometer upevnil priemernú hodnotu rýchlosti plynu pre jeden cyklus. Ricardo predstavil koncepciu "Vortex pomeru", čo zodpovedá pomeru frekvencie obežného kolesa, merala otáčanie víru a kľukový hriadeľ. Cass nainštaloval dosku v otvorenej spaľovacej komore a zaznamenal účinok na prúdenie vzduchu. Existujú aj iné spôsoby, ako používať dosky spojené s tenzidátmi alebo indukčnými senzormi. Inštalácia dosiek však deformuje rotujúci prúd, ktorý je nevýhodou takýchto metód.

Moderné štúdium dynamiky plynu priamo na motory vyžaduje špeciálne meracie prístroje, ktoré sú schopné pracovať za nepriaznivých podmienok (hluk, vibrácie, rotujúce prvky, vysoké teploty a tlak, keď spaľovanie paliva a vo výfukových kanáloch). V tomto prípade sú procesy v DVS vysokorýchlostné a periodické, takže meracie zariadenie a snímače musia mať veľmi vysokú rýchlosť. To všetko značne komplikuje štúdiu vstupného procesu.

Treba poznamenať, že v súčasnosti sa široko používajú metódy prirodzeného výskumu motorov, a to ako na štúdium prúdu vzduchu v prívodnom systéme a valci motora, a na analýzu účinku tvorby víru na vstup na toxicitu výfukových plynov.

Avšak, prírodné štúdie, kde súčasne veľký počet rôznych faktorov pôsobí, neumožňujú preniknúť do detailov mechanizmu samostatného fenoménu, neumožňujú používať vysoko presnosť, komplexné zariadenie. To všetko je výsadba laboratórnych štúdií s použitím komplexných metód.

Výsledky štúdie dynamiky plynu prívodného procesu získaného v štúdii na motoroch sú v monografii pomerne podrobne uvedené.

Z toho najväčší záujem je oscilogram zmien v prietokom vzduchu v vstupnej časti vstupného kanála motora C10,5 / 12 (D 37) traktorovej rastliny Vladimir, ktorý je prezentovaný na obrázku 1.2.

Obr. 1.2. Parametre prietoku vo vstupnej časti kanála: 1 - 30 S -1, 2 - 25 s -1, 3 - 20 s -1

Meranie prietoku vzduchu v tejto štúdii sa uskutočnilo s použitím termomoteru pracujúceho v režime DC.

A tu je vhodné venovať pozornosť samotnej metóde termomeometrie, ktorá vďaka množstvu výhod získali takúto rozsiahlu dynamiku plynu rôznych procesov vo výskume. V súčasnosti existujú rôzne systémy termoanemometrov v závislosti od úloh a oblasti výskumu. Najpodrobnejšia teória termoenemometrie sa považuje za. Treba tiež poznamenať širokú škálu dizajnov snímačov termometra, čo znamená rozsiahle použitie tejto metódy vo všetkých oblastiach priemyslu, vrátane inžinierstva.

Zvážte otázku použiteľnosti metódy termožstva na štúdium vstupného procesu v piestovom motore. Malé rozmery citlivého prvku snímača termoemometra teda nerobia významné zmeny v povahe prietoku vzduchu; Vysoká citlivosť anemometre vám umožňuje zaregistrovať kolísanie s malými amplitúdami a vysokými frekvenciami; Jednoduchosť hardvérového systému umožňuje jednoducho zaznamenávať elektrický signál z výstupu termomoteru, po ktorom nasleduje jeho spracovanie na osobnom počítači. V termomemometrie sa používa vo veľkostných režimoch jedno-, dvoj- alebo trojzložkových snímačov. Zvyčajne sa používajú vlákno alebo fólie žiaruvzdorných kovov s hrúbkou 0,5 až 20 um a dĺžkou 1-12 mm sa zvyčajne používajú ako citlivý prvok snímača termožometra, ktorý je pevný na nohách chrómu alebo chrómovej kože. Ten prejde cez porcelánovú dvoj-, trojcestnú alebo štvor-rúrkovú trubicu, ktorá je umiestnená na kovové puzdro na prelom, kovový puzdro, okije do blokovej hlavy na štúdium priestoru valcového valca alebo v Potrubia na určenie priemerných a zvlnených zložiek rýchlosti plynu.

A teraz späť do oscilogramu zobrazeného na obrázku 1.2. Graf upozorňuje na skutočnosť, že prezentuje zmenu prietoku vzduchu z uhla otáčania kľukového hriadeľa (P.K.V.) len pre prívod takt (? 200 stupňov. P.k.v.), zatiaľ čo informácie o zvyškoch na iných hodinách boli "orezané". Tento oscilogram sa získa pre rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa od 600 do 1800 min -1, zatiaľ čo v moderných motoroch je rozsah prevádzkových rýchlostí oveľa širší: 600-3000 min -1. Pozornosť je nakreslená na skutočnosť, že prietok v trakte pred otvorením ventilu nie je nula. Po zatvorení nasávaného ventilu sa rýchlosť neuskutočňuje, pravdepodobne preto, že v ceste je tu vysokofrekvenčný vratný prúd, ktorý sa v niektorých motoroch používa na vytvorenie dynamického (alebo inertigického).

Preto je dôležité pochopiť proces ako celku, údaje o zmene prietoku vzduchu v prívodnom trakte pre celý pracovný postup motora (720 stupňov, PKV) a v celom prevádzkovom rozsahu frekvencie otáčania kľukového hriadeľa. Tieto údaje sú potrebné na zlepšenie procesu vstupu, vyhľadávanie spôsobov, ako zvýšiť veľkosť čerstvého náboja zadaného do valcov motora a vytváranie dynamických superifakických systémov.

Stručne zvážte zvláštnosti dynamického preplňovaného v piestovom motore, ktorý sa vykonáva rôznymi spôsobmi. Nielen fázy distribúcie plynu, ale aj dizajn príjmu a odstupňovacích dráh ovplyvňujú príjem nasávania. Pohyb piestu pri prívode TACT vedie k otvorenému nasávanému ventilu na vytvorenie spätnej vlny. Na otvorenom prípojnom potrubí sa táto tlaková vlna vyskytuje s hmotnosťou pevného okolitého vzduchu, ktorá sa odrazí a pohybuje sa späť do vstupného potrubia. Na zvýšenie plnenia valcov s čerstvým nábojom sa môže použiť kolísanie vzduchového stĺpca v prívodnom potrubí, a tým sa získa veľké množstvo krútiaceho momentu.

S inou formou dynamického superchardu - inerciálneho nadriadeného, \u200b\u200bkaždý vstupný kanál valca má vlastnú samostatnú rezonátorovú trubicu, zodpovedajúcu dĺžku akustiku pripojenú k zbernej komory. V takýchto rezonátoroch sa môže kompresná vlna pochádzajúca z valcov, sa môže šíriť nezávisle od seba. Pri koordinácii dĺžky a priemeru jednotlivých rezonátorov s fázami fázy distribúcie plynu, kompresná vlna, ktorá sa odráža na konci rezonátornej trubice, sa vracia cez otvorený vstupný ventil valca, čím sa zabezpečí jeho najlepšie plnenie.

Rezonančné redukcia je založené na skutočnosti, že v prietoku vzduchu v prívodnom potrubí pri určitej rýchlosti otáčania kľukového hriadeľa sú rezonančné oscilácie spôsobené vratným pohybom piestu. To, so správnym usporiadaním nasávacieho systému, vedie k ďalšiemu zvýšeniu tlaku a dodatočného lepidla.

Zároveň uvedené metódy dynamického zosilnenia pôsobia v úzkom rozsahu režimov, vyžadujú veľmi zložité a trvalé nastavenie, pretože sa menia akustické charakteristiky motora.

Dátum dynamiky plynu pre celý pracovný tok motora môžu byť užitočné na optimalizáciu procesu plniaceho procesu a vyhľadávania zvyšovania prietoku vzduchu cez motor a podľa toho jeho výkon. V rovnakej dobe, intenzita a rozsah turbulencie prietoku vzduchu, ktoré sú generované v prívodnom kanáli, ako aj počet vortices vytvorených počas vstupného procesu.

Rýchly tok nabíjania a rozsiahle turbulencie v prietoku vzduchu poskytujú dobré miešanie vzduchu a paliva, a teda úplné spaľovanie s nízkou koncentráciou škodlivých látok vo výfukových plynoch.

Jedným z spôsoby vytvorenia vortices v procese príjmu je použitie klapky, ktorá zdieľa prívodnú dráhu do dvoch kanálov, z ktorých jeden môže prekrývať, ovládať pohyb náboja zmesi. Existuje veľké množstvo dizajnových verzií, aby sa tangenciálna zložka prietokového pohybu, aby sa usporiadali smerové vortices v prívodnom potrubí a valci motora
. Účelom všetkých týchto riešení je vytvoriť a riadiť vertikálne vortiká v motora.

Existujú aj iné spôsoby, ako ovládať plnenie čerstvého náboja. Konštrukcia špirálového príjmu kanála sa používa v motore s iným krokom otáčok, ploché miesta na vnútornej stene a ostré hrany na kanáli. Ďalšie zariadenie na reguláciu tvorby víru vo valci motora je špirálová pružina inštalovaná v prívodnom kanáli a pevne upevnená jedným koncom pred ventilom.

Je teda možné všimnúť si trend výskumných pracovníkov, aby vytvorili veľké whirlwinds rôznych smerov distribúcie na prívode. V tomto prípade musí prúdenie vzduchu obsahovať najmä rozsiahlu turbulenciu. To vedie k zlepšeniu zmesi a následného spaľovania paliva, a to ako v benzín a naftových motoroch. A v dôsledku toho sa znižuje špecifická konzumácia paliva a emisií škodlivých látok s použitím použitých plynov.

Zároveň v literatúre nie sú žiadne informácie o pokusoch o riadenie tvorby víru pomocou priečneho profilovania - zmena v tvare priečnej sekcie kanála a je známe, že silne ovplyvňuje povahu prietoku.

Po vyššie uvedení je možné dospieť k záveru, že v tejto fáze literatúry existuje významný nedostatok spoľahlivých a úplných informácií o dynamike plynu v prívodnom procese, a to: Zmena rýchlosti prúdenia vzduchu z rohu kľukového hriadeľa Celý pracovný postup motora v prevádzkovom rozsahu frekvenčného hriadeľa otáčania kľukového hriadeľa; Účinok filtra na dynamike plynu v procese príjmu; Rozsah turbulencie sa vyskytuje počas príjmu; Vplyv hydrodynamickej nonstationarity na spotrebný materiál v vstupnom trakte DVS atď.

Naliehavou úlohou je vyhľadávanie spôsobov zvyšovania prietoku vzduchu cez valce motora s minimálnym vylepšením motora.

Ako už bolo uvedené vyššie, najkomplexnejšie a spoľahlivé vstupné údaje možno získať zo štúdií o skutočných motoroch. Tento smer výskumu je však veľmi zložitý a drahý a pre mnohé problémy je takmer nemožné, preto boli experimentátormi vyvinuté kombinované metódy štúdií v ICC. Zvážte z nich rozšírené.

Vývoj súboru parametrov a spôsobov výpočtu a experimentálnych štúdií je spôsobený veľkým počtom komplexných analytických popisov konštrukcie vstupného systému piestu motora, dynamiky procesu a pohybu náboja v prívodných kanáloch a valec.

Prijateľné výsledky je možné získať, keď spoločná štúdia nasávaného procesu na osobnom počítači pomocou numerických spôsobov modelovania a experimentálne prostredníctvom statických čistení. Podľa tejto techniky boli vykonané mnohé rôzne štúdie. V takých prácach buď možnosť numerickej simulácie víriacich tokov v prívodnom systéme atramentového systému, po ktorom nasleduje testovanie výsledkov pomocou čistenia v statickom režime na inštalácii inšpektora, alebo vypočítaný matematický model je vyvinutý na základe získaných experimentálnych údajov v statických režimoch alebo počas prevádzky individuálnych úprav motorov. Zdôrazňujeme, že základom takmer všetkých takýchto štúdií sa prijíma experimentálne údaje získané pomocou statického vyfúknutia vstupného systému atramentového systému.

Zvážte klasický spôsob, ako študovať prívodný proces pomocou porrch anemometra. S pevnými ventilovými perami produkuje prečistenie testovacieho kanála s rôznymi druhými spotreba vzduchu. Na čistenie sa používajú skutočné hlavy valcov, odliate z kovu, alebo ich modely (skladacie drevené, sadrokym, z epoxidových živíc, atď.) Zmontované s ventilmi, ktoré vedú bush čiary a sedlá. Ako však popísané komparatívne testy, táto metóda poskytuje informácie o účinku formy cesty, ale obežné koleso nereaguje na pôsobenie celého prietoku vzduchu v priereze, čo môže viesť k významnej chybe pri odhade Intenzita náboja vo valci, ktorá je potvrdená matematicky a experimentálne.

Ďalším rozsiahlym spôsobom štúdia procesu plnenia je metóda s použitím skrytej mriežky. Táto metóda sa líši od predchádzajúceho, podľa skutočnosti, že absorbovaný rotujúci prietok vzduchu sa posiela na čeľusť skrytej mriežky. V tomto prípade je otočný prúd ukradnutý, a prúdový moment je vytvorený na čepele, čo je zaznamenané kapacitným senzorom v rozsahu uhla torciového otáčania. Skrytý prúd, ktorý prešiel cez mriežku, prúdi cez otvorenú časť na konci puzdra do atmosféry. Táto metóda vám umožňuje komplexne vyhodnotiť príjem nasávaného kanálu pre energetické indikátory a veľkosťou aerodynamických strát.

Aj napriek skutočnosti, že metódy výskumu statických modelov dávajú len najobecnejšiu myšlienku charakteristík výmeny dynamických plynov a výmeny tepla vstupného procesu, stále zostávajú relevantné z dôvodu ich jednoduchosti. Výskumníci stále viac využívajú tieto metódy len na predbežné posúdenie vyhliadok na prijímacích systémov alebo konverzie už existujúcich. Avšak, pre úplné, podrobné pochopenie fyziky javov počas vstupného procesu týchto metód zjavne nestačí.

Jedným z najpresnejších a efektívnych spôsobov, ako študovať vstupný proces v motore, sú experimenty na špeciálnych, dynamických inštaláciách. V predpoklade, že rysy dynamické a výmeny tepla a charakteristiky náboja v prívodnom systéme sú funkcie len geometrických parametrov a režimov faktorov pre štúdiu, je veľmi užitočné použiť dynamický model - experimentálna inštalácia, ktorá najčastejšie predstavuje model motora s jedným valcom na rôznych vysokorýchlostných režimoch pôsobiacich s pomocou testu kľukového hriadeľa z cudzieho zdroja energie a vybavený rôznymi typmi senzorov. V tomto prípade môžete odhadnúť celkovú účinnosť z určitých riešení alebo ich účinnosť je prvkom. Všeobecne sa takýto experiment zmenší na určenie charakteristiky prietoku v rôznych prvkoch nasávacieho systému (okamžité hodnoty teploty, tlaku a rýchlosti), ktorým sa menia roh otáčania kľukového hriadeľa.

Tak, že najvhodnejší spôsob, ako študovať vstupný proces, ktorý poskytuje úplné a spoľahlivé údaje, je vytvorenie jedinej valcového dynamického modelu piestového motora, poháňaný na rotáciu z cudzieho zdroja energie. V tomto prípade táto metóda umožňuje skúmať plyn-dynamické a tepelné výmenníky procesu plniaceho procesu v horskom spaľovacom motore piestu. Použitie termoenemometrických metód umožní získať spoľahlivé údaje bez významného účinku na procesy vyskytujúce sa v sacom systéme experimentálneho modelu motora.

1.3 Charakteristiky procesov výmeny tepla v vstupnom systéme piestu motora

Štúdia výmeny tepla v piestovom spaľovacom motore začal v skutočnosti z vytvorenia prvých pracovných strojov - J. Lenoara, N. Otto a R. Diesel. A samozrejme v počiatočnej fáze, osobitná pozornosť bola venovaná štúdiu výmeny tepla v valec motora. Prvé klasické práce v tomto smere možno pripísať.

Avšak, práca vykonávaná v.I. Grinevik sa stal solídnym základom, ktorý sa ukázal byť možné vybudovať teóriu tepelnej výmeny pre piestové motory. Dotknutá monografia je primárne venovaná tepelným výpočtom procesov intra valca v OI. Zároveň môže nájsť aj informácie o ukazovateľoch výmenu tepla v prívodnom procese záujmu pre nás, a to existujú štatistické údaje o veľkosti ohrevu čerstvého náboja, ako aj empirických vzorcov na výpočet parametrov na začiatok a koniec prívodu.

Ďalej sa výskumníci začali riešiť viac súkromných úloh. Najmä V. NUSSELT získal a uverejnil vzorec pre koeficient prenosu tepla v valci motora piestov. N.R. Brilovanie v jeho monografii objasnil vzorec NUSSELT a celkom jasne dokázal, že v každom prípade (typ motora, spôsob tvorby miešania, rýchlosť rýchlosti, rozbočovacej úrovni) by sa mali objasniť miestnych koeficientov prenosu tepla.

Ďalším smerom v štúdii piestových motorov je štúdium výmeny tepla v toku výfukových plynov, najmä získavanie údajov o prenose tepla počas turbulentného prietoku plynu vo výfukovom potrubí. Veľký počet literatúry je venovaný riešeniu týchto úloh. Tento smer je pomerne dobre študovaný ako v podmienkach statických čistení a pod hydrodynamickou nonstataritu. Toto je primárne spôsobené tým, že zlepšovaním výfukového systému je možné výrazne zvýšiť technické a ekonomické ukazovatele spaľovacieho motora piestu. V priebehu vývoja tejto oblasti sa uskutočnilo mnoho teoretických prác, vrátane analytických riešení a matematického modelovania, ako aj mnohých experimentálnych štúdií. V dôsledku takejto komplexnej štúdie procesu uvoľňovania bolo navrhnutých veľký počet ukazovateľov charakterizujúcich proces uvoľňovania, pre ktoré možno hodnotiť kvalitu dizajnu výfukového systému.

Štúdia tepelnej výmeny prívodného procesu je stále nedostatočná pozornosť. To možno vysvetliť skutočnosťou, že štúdie v oblasti optimalizácie výmeny tepla vo valci a výfukových traktoch boli pôvodne účinnejšie, pokiaľ ide o zlepšenie konkurencieschopnosti piestového motora. V súčasnosti však vývoj motorového priemyslu dosiahol takú úroveň, že zvýšenie indikátora motora aspoň niekoľko desatších percent sa považuje za vážny úspech pre výskumných pracovníkov a inžinierov. Preto, s ohľadom na skutočnosť, že smerovanie zlepšovania týchto systémov sú prevažne vyčerpané, v súčasnosti viac a viac špecialistov hľadajú nové príležitosti na zlepšenie pracovných tokov piestových motorov. A jeden z takýchto smerov je štúdium tepelnej výmeny počas vstupu v prívode.

V literatúre o výmene tepla v príjmovej procese môže byť práca rozlíšená na štúdium vplyvu intenzity toku vortexu na prívode na tepelnom stave dielov motora (hlava valcov, prívod a výfukový ventil, povrchy valcov). Tieto práce majú veľký teoretický charakter; Na základe riešenia nelineárnych námorných rovníc a Fourier-Ostrogradsky, ako aj matematického modelovania pomocou týchto rovníc. Vzhľadom na veľký počet predpokladov sa výsledky môžu považovať za základ pre experimentálne štúdie a / alebo sa odhaduje v inžinierskych výpočtoch. Tiež tieto práce obsahujú experimentálne štúdie na určenie miestnych nestacionárnych tepelných tokov v dieselovej spaľovacej komore v širokom spektre intenzity prívodu prívodu intenzity.

Vyššie uvedená výmenná výmena tepla v procese vstupu najčastejšie neovplyvňujú vplyv dynamiky plynu na lokálnu intenzitu prenosu tepla, ktorý určuje veľkosť ohrevu čerstvého náboja a teploty napätia v prívodnom potrubí (potrubia). Ale, ako je dobre známe, veľkosť ohrevu čerstvého náboja má významný vplyv na hromadnú spotrebu čerstvého náboja cez valce motora a podľa toho jeho výkon. Tiež pokles dynamickej intenzity prenosu tepla v vstupnej dráhe piestu motora môže znížiť svoje teplotné napätie a tým zvýši zdroj tohto prvku. Štúdia a riešenie týchto úloh je preto naliehavou úlohou rozvoja budovania motora.

Malo by byť uvedené, že v súčasnosti pre inžinierske výpočty používajú údaje o preplachovaní statických údajov, ktoré nie sú správne, pretože nestálosť (pulzácia prietoku) silno ovplyvňuje prenos tepla v kanáloch. Experimentálne a teoretické štúdie ukazujú významný rozdiel v koeficiente na prenos tepla v nonstatačných podmienkach zo stacionárneho prípadu. Môže dosiahnuť 3-4-násobnú hodnotu. Hlavným dôvodom tohto rozdielu je špecifická reštrukturalizácia štruktúry turbulentného prúdu, ako je uvedené v.

Je zriadené, že v dôsledku účinku na tok dynamickej nonstataritu (prúd prúdenia) sa uskutočňuje v kinematickej štruktúre, čo vedie k zníženiu intenzity procesov výmeny tepla. Práca bola tiež zistená, že zrýchlenie prietoku vedie k zvýšeniu 2-3 až alarmu v opaľovacích tangencových napätiach a následne až do poklesu lokálnych koeficientov prenosu tepla.

Na výpočet veľkosti zahrievania čerstvého náboja a stanovenie teploty namáhania v prívodnom potrubí (potrubia) sú v tomto kanáli potrebné dáta na okamžitý prietok miestneho tepla, pretože výsledky statických čistení môžu viesť k vážnym chybám ( viac ako 50%) pri určovaní koeficientu prenosu tepla v prívodnom trakte, ktorý je neprijateľný aj pre inžinierske výpočty.

1.4 Závery a stanovovanie cieľov štúdie

Na základe vyššie uvedeného možno vyvodiť tieto závery. Technologické vlastnosti spaľovacieho motora sú do značnej miery určené aerodynamickou kvalitou príjmovej dráhy ako celého a jednotlivých prvkov: sacie potrubia (vstupná trubica), kanál v hlave valca, krku a ventilovou doskou, spaľovanie komory v spodnej časti piestu.

V súčasnosti je však zameraním na optimalizáciu kanálového dizajnu v hlave valca a komplexných a drahých systémov plnenia valca s čerstvým nábojom, zatiaľ čo možno predpokladať, že len pomocou prípojného potrubia profilovania môže byť ovplyvnené dynamikou, teplom Výmena a spotrebný materiál motora.

V súčasnosti existuje široká škála prostriedkov a merania metód pre dynamickú štúdiu vstupného procesu v motore, a hlavná metodická zložitosť spočíva v ich správnom výbere a používaní.

Na základe uvedenej analýzy údajov o literatúre môžu byť formulované nasledujúce úlohy dizertačnej práce.

1. Zriadiť účinok konfigurácie sacieho potrubia a prítomnosť filtračného prvku na dynamike plynu a spotrebného materiálu piestu motora vnútorného spaľovania, ako aj odhaliť hydrodynamické faktory tepelnej výmeny pulzujúceho prúdu s steny kanála vstupného kanála.

2. Vytvorte spôsob zvýšenia prietoku vzduchu cez vstupný systém piestového motora.

3. Nájdite základné vzory zmien v okamžitej lokálnom prenose tepla v vstupnej dráhe piestového motora v hydrodynamickej nonstataritu v klasickom cylindrickom kanáli, ako aj zistiť účinok konfigurácie nasávacieho systému (profilované vložky a vzduchové filtre ) k tomuto procesu.

4. Ak chcete zhrnúť experimentálne údaje o okamžitom miestnom koeficiente prenosu tepla v prívodnom potrubí piestu.

Vyriešiť úlohy na vytvorenie potrebných techník a vytvoriť experimentálne nastavenie vo forme nástroja modelu nástroja piestového motora, vybaveného riadiacim a meracím systémom s automatickým spracovaním a spracovaním údajov.

2. Opis experimentálnych metód inštalácie a merania

2.1 Experimentálna inštalácia pre štúdium vstupného vstupu

Charakteristické znaky študovaného príjemného procesu sú ich dynamika a frekvencia vďaka širokému rozsahu otáčania otáčania motora a harmonikity týchto periodík spojených s nerovnomerným pohybom piestov a zmenami v konfigurácii nasávacej dráhy v zóne ventilovej zóny. Posledné dva faktory sú prepojené s pôsobením mechanizmu distribúcie plynu. Reprodukujte takéto podmienky s dostatočnou presnosťou len s pomocou modelu poli.

Keďže dynamické charakteristiky plynu sú funkcie geometrických parametrov a režimov faktorov, dynamický model sa musí zhodovať s motorom určitého rozmeru a pracovať v charakteristických vysokorýchlostných režimoch testu kľukového hriadeľa, ale už z cudzieho zdroja energie. Na základe týchto údajov je možné rozvíjať a vyhodnotiť celkovú účinnosť z určitých riešení zameraných na zlepšenie príjmovej dráhy ako celku, ako aj oddelene rôznymi faktormi (konštruktívne alebo režim).

Pre štúdium procesu dynamiky plynu a procesu prenosu tepla v motore piestu vnútorného spaľovania bola navrhnutá a vyrobená experimentálna inštalácia. Bol vyvinutý na základe modelu motora 11113 VAZ - OKA. Pri vytváraní inštalácie boli použité podrobnosti prototypu, a to: spojovacia tyč, piestový prst, piest (s rafinovaním), mechanizmus na distribúciu plynu (s rafinovaním), kľučkovej kladivá. Obrázok 2.1 znázorňuje pozdĺžny rez experimentálnej inštalácie a na obrázku 2.2 je jeho priečny rez.

Obr. 2.1. Lady Cut z experimentálnej inštalácie:

1 - elastická spojka; 2 - Gumové prsty; 3-tyčové krčka maternice; 4 - Native Cervix; 5 - líca; 6 - NUMA M16; 7 - protizávažie; 8 - NUMA M18; 9 - Domáce ložiská; 10 - Podporuje; 11-ložiská spojovacia tyč; 12 - tyč; 13 - piestový prst; 14 - piest; 15 - objímka valcov; 16 - valec; 17 - Základňa valca; 18 - Podpery valcov; 19 - Fluóroplastový prsteň; 20 - Referenčná doska; 21 - Hexagon; 22 - Tesnenie; 23 - Vstupný ventil; 24 - Mtuzonický ventil; 25 - Distribučný hriadeľ; 26 - Kladka vačkového hriadela; 27 - Kladka kľuky; 28 - Ozubený pás; 29 - Roller; 30 - Napínací stojan; 31 - Napínacia skrutka; 32 - MASLENKA; 35 - Asynchrónny motor

Obr. 2.2. Priečna časť experimentálnej inštalácie:

3-tyčové krčka maternice; 4 - Native Cervix; 5 - líca; 7 - protizávažie; 10 - Podporuje; 11-ložiská spojovacia tyč; 12 - tyč; 13 - piestový prst; 14 - piest; 15 - objímka valcov; 16 - valec; 17 - Základňa valca; 18 - Podpery valcov; 19 - Fluóroplastový prsteň; 20 - Referenčná doska; 21 - Hexagon; 22 - Tesnenie; 23 - Vstupný ventil; 25 - Distribučný hriadeľ; 26 - Kladka vačkového hriadela; 28 - Ozubený pás; 29 - Roller; 30 - Napínací stojan; 31 - Napínacia skrutka; 32 - MASLENKA; 33 - Vložte profilovaný; 34 - Merací kanál; 35 - Asynchrónny motor

Ako možno vidieť z týchto obrázkov, inštalácia je prirodzeným modelom spaľovacieho motora s jedným valcom rozmerov 7.1 / 8.2. Krútiaci moment z asynchrónneho motora sa prenáša cez elastickú spojku 1 so šiestimi gumovými prstami 2 na kľukovej hriadeli pôvodného dizajnu. Použitá spojka je schopná významne kompenzovať nesprávnosť zlúčeniny hriadeľov asynchrónneho motora a kľukového hriadeľa zariadenia, ako aj na zníženie dynamických zaťažení, najmä pri spustení a zastavení zariadenia. Kľukový hriadeľ zase pozostáva z spojovacej tyče Cervix 3 a dvoch domorodých hrdlá 4, ktoré sú navzájom spojené s lícami 5. Tyčová krčma je pritlačená s napätím v tvár a fixovaná pomocou NUTS 6. Znížiť vibrácie na tvárne sú upevnené anti-testovacími skrutkami 7. Axiálny pohyb kľukového hriadeľa bráni maticu 8. Kľukový hriadeľ sa otáča v uzavretých valivých ložiskách 9 fixovaných na nosičoch 10. Dva uzavreté valcovacie ložisko 11 sú inštalované na spojovacej tyčovej krku, na ktorom Pripojovacia tyč 12 je namontovaná. Použitie dvoch ložísk v tomto prípade je spojené s veľkosťou pristávacej spojovacej tyče. K spojovacej tyči s piestným prstom 13 je piest 14 namontovaný na liatinovej objímke 15, stlačené v oceľovom valci 16. Valec je namontovaný na základni 17, ktorý je umiestnený na podpery valca 18. Fluóroplastický prstenec 19 je nainštalovaný na pieste namiesto troch štandardnej ocele. Použitie puzdra na prasno-železo a fluóroplastický krúžok poskytuje prudký pokles trenia v pároch piestu - rukávov a piestne krúžky - rukáv. Preto je experimentálna inštalácia schopná pracovať krátky čas (až 7 minút) bez mazacích systémov a chladiaci systém na prevádzkových frekvenciách otáčania kľukového hriadeľa.

Všetky hlavné pevné prvky experimentálnej inštalácie sú upevnené na základnej doske 20, ktorá je s dvoma šesťhranmi, 21 pripojená k laboratóriu. Na zníženie vibrácií medzi šesťhranom a nosnou doskou je gumové tesnenie 22.

Mechanizmus načasovania experimentálnej inštalácie je požičiavaný z auta VZ 11113: Bloková hlava sa používa montáž s niektorými modifikáciami. Systém sa skladá zo vstupného ventilu 23 a výfukovým ventilom 24, ktorý je riadený s použitím vačkového hriadeľa 25 s kladkou 26. Kladka vačkového hriadeľa je pripojená k kľučkovej kľučke 27 s ozubeným remeňom 28. Na kľuke hriadeľa inštalačný hriadeľ umiestnený dva Kladky na zjednodušenie vačkového hriadeľa hnacieho systému. Napätie pásu je riadené valčekom 29, ktorý je inštalovaný na stojane 30, a napínač 31. Masliners 32 boli inštalované na mazanie ložísk vačkového hriadeľa, oleja, z ktorých gravitácia prichádza k posuvným ložiskám vačkového hriadeľa.

Podobné dokumenty

Vlastnosti príjmu platného cyklu. Vplyv rôznych faktorov na plnenie motorov. Tlak a teplota na konci príjmu. Zvyšný koeficient plynu a faktory určujúce jeho veľkosť. Pri zrýchľovaní pohybu piestu.

prednáška, pridané 30.05.2014


Rozmery prietokových úsekov v krku, vačky pre vstupné ventily. Profilovanie nekrytého vačku vedúci jeden vstupný ventil. Pushová rýchlosť v rohu päste. Výpočet pružín ventilu a vačkového hriadeľa.

kurz práce, pridané 03/28/2014


Všeobecné informácie o spaľovacom motore, jeho zariadení a vlastnostiach práce, výhod a nevýhod. Pracovný postup motora, metódy zapaľovania paliva. Vyhľadajte pokyny na zlepšenie konštrukcie spaľovacieho motora.

abstraktné, pridané 06/21/2012


Výpočet procesov plnenia, kompresie, spaľovania a expanzie, stanovenia indikátora, účinných a geometrických parametrov motora pre leteckého piestu. Dynamický výpočet mechanizmu a výpočtu kľuky na silu kľukového hriadeľa.

kurz práce, pridané 01/17/2011


Študovanie funkcií procesu plnenia, kompresie, spaľovania a expanzie, ktorý priamo ovplyvňuje pracovný tok vnútorného spaľovacieho motora. Analýza ukazovateľov a účinných ukazovateľov. Stavebné indikátorové grafy pracovného toku.

kurz, pridané 30.10.2013


Metóda výpočtu koeficientu a stupňa nerovnosti dodávky piestu pumpy so špecifikovanými parametrami, ktorý vypracuje príslušný graf. Podmienky nasávania pisu. Výpočet hydraulického inštalácie, jeho hlavné parametre a funkcie.

vyšetrenie, pridané 03/07/2015


Vývoj návrhu 4-valca V-tvarovaného piestového kompresora. Tepelný výpočet zariadenia kompresora chladiaceho stroja a stanovenie plynového traktu. Výstavba indikátora a napájacieho diagramu jednotky. Výpočet sily detailov piestu.

kurz práce, pridané 01/25/2013


Všeobecné charakteristiky okruhu pumpy axiálneho piestu s šikmým blokom valcov a disku. Analýza hlavných stupňov výpočtu a navrhovania pumpy axiálneho piestu s šikmým blokom. Zváženie konštrukcie regulátora univerzálnej rýchlosti.

kurz, pridané 01/10/2014


Projektovanie zariadení na vŕtanie-frézovanie. Spôsob získania obrobku. Konštrukcia, princíp a podmienky prevádzky pumpy axiálneho piestu. Výpočet chyby meracieho prístroja. Technologický systém na montáž energetického mechanizmu.

práca, pridané 05/26/2014


Zohľadnenie termodynamických cyklov spaľovacích motorov s teplotou pri konštantnom objeme a tlaku. Výpočet termálneho motora D-240. Výpočet nasávacích procesov, kompresie, spaľovania, expanzie. Efektívny výkon práce DVS.