Förmodligen är det värt att prata mer om avgassystemen för DVS i allmänhet för att lära sig att dela "flugor från Kitlet" i det här inte lätt att förstå området. Inte lätt ur synvinkel av fysiska processer som uppstår i ljuddämparen efter att motorn redan har slutfört en annan arbetare, och det verkar, gjorde sitt jobb.
Då kommer vi att diskutera modellens tvåslagsmotorer, men all resonemang är sant för fyrstakar och för motorer "icke-modell" kubatur.
Låt mig påminna dig om det långt ifrån varje avgasavtal av DVS, även byggd enligt resonansdiagrammet, kan ge en ökning av kraft- eller motorns vridmoment, liksom minska bullernivån. I stort sett är dessa två ömsesidigt exklusiva krav, och uppgiften för avgassystemets designer reduceras vanligtvis till sökandet efter en kompromiss mellan ljudet från DVS, och dess ström i ett eller annat driftläge.
Detta beror på flera faktorer. Tänk på den "ideala" motorn, där den interna förlusten av energi för friktion av glidkoder är noll. Vi tar inte hänsyn till förluster i rullande lager och förlust, oundvikligt när de interna flödena gasdynamiska processer (sug och rening). Som ett resultat släpptes all energi under förbränning bränsleblandningarkommer att spenderas på:
1) Det användbara arbetet hos modelldrivrutinerna (propellern, hjulet etc. Det är inte möjligt att överväga effektiviteten hos dessa noder, det är ett separat ämne).
2) Förluster som härrör från en annan cyklisk fas av processen arbetet med DVS - Avgas.
Det är förlusten av avgaser som är värt att överväga mer detaljerat. Jag betonar att det inte handlar om arbetslagstakten (vi kom överens om att motorn "inuti sig är idealisk), men om" utstötande "förluster av förbränning av bränsleblandningen från motorn i atmosfären. De bestäms huvudsakligen, den dynamiska motståndet hos avgasbanan är det hela som förenar motorns motor. Från ingången till utloppshålen i "ljuddämparen". Jag hoppas att du inte behöver övertyga någon om att de mindre motståndet hos kanalerna, enligt vilka gaserna från motorn är "avgick", desto mindre måste du spendera ansträngningarna på det, och ju snabbare processen med " Gasseparation "kommer att passera.
Självklart är det fasen av det förbränningssystem som är huvudet i processen med brusbildning (glöm det brus som uppstår vid sugning och bränsle av bränsle i cylindern, liksom om mekaniskt brus från operationen av mekanismen - det perfekta mex mekaniska bullret kan helt enkelt vara). Det är logiskt att anta att det i denna approximation kommer den totala effektiviteten hos DVS att bestämmas av förhållandet mellan det användbara arbetet och förlusten av avgaser. Följaktligen ökar minskningen av avgasförlusten effektiviteten hos motorn.
Var förloras den energi när avgasen spenderas? Naturligtvis omvandlas den till akustiska fluktuationer i miljön (atmosfär), dvs I buller (naturligtvis finns det också en uppvärmning av det omgivande utrymmet, men vi är fortfarande vanliga om det). Förekomsten av detta brus är ett skär av ett avgasfönster på motorn, där det finns en hoppliknande expansion av avgaser, som initierar akustiska vågor. Fysiken i denna process är väldigt enkel: vid tiden för att öppna avgasfönstret i en liten volym av cylindern finns en stor del av komprimerade gasformiga rester av bränsleförbränningsprodukter, som vid inmatning av det omgivande utrymmet snabbt och kraftigt expanderas, och ett gasdynamiskt slag uppstår, vilket framkallar efterföljande flytande akustiska oscillationer i luften (kom ihåg bomull som uppstår från skällningen av en flaska champagne). För att minska denna bomull är det tillräckligt för att öka utgångstiden för komprimerade gaser från cylindern (flaska), vilket begränsar tvärsnittet i avgasfönstret (smidigt öppnar pluggen). Men den här metoden för att minska ljudet är inte acceptabelt för en riktig motor, som, som vi vet, beror direkt på revolutionerna, därför - från hastigheten på alla flödesprocesser.
Du kan minska bullret från avgasen på ett annat sätt: Begränsa inte tvärsnittet i avgasfönstret och utgångstiden för avgaser, men begränsa hastigheten på deras expansion i atmosfären. Och den här metoden hittades.
Tillbaka på 30-talet av förra seklet började sportmotorcyklar och bilar utrusta de speciella koniska avgasrören med en liten öppningsvinkel. Dessa ljuddämpare kallades "megafoner". De minskade lätt nivån på motorns nytta, och i vissa fall var det också obetydligt att öka motorns kraft på grund av att cylinderns rengöring förbättras från resterna av de förbrukade gaserna på grund av trögheten i gaspelaren rör sig inuti den koniska avgasrör.
Beräkningar och praktiska experiment har visat att den optimala vinkeln på megafonen är nära 12-15 grader. I princip, om du gör en megafon med en sådan vinkel av uppenbarad mycket lång, kommer det effektivt att släcka motorns buller, nästan utan att minska sin kapacitet, men i praktiken implementeras inte sådana strukturer på grund av uppenbara designbrister och restriktioner.
Ett annat sätt att minska bullret från DVS är att minimera pulseringar av avgaser vid utgången från avgassystemet. För detta görs avgasen inte direkt i atmosfären och i en mellanliggande mottagare av tillräcklig volym (idealiskt, åtminstone 20 gånger högre än cylinderns arbetsvolym), med efterföljande frisättning av gaser genom ett relativt litet hål, område som kan vara flera gånger mindre än fönstret Avgaser. Sådana system slät den pulserande naturen hos gasblandningens rörelse vid motorns utlopp, vrid den till nära den uniform-progressiva vid ljuddämparens utlopp.
Låt mig påminna dig om att talet för tillfället går om de förödande system som inte ökar gasdynamiskt motstånd mot avgaser. Därför kommer jag inte att handla om alla typer av tricks av typen av metallnät i den förödande kammaren, perforerade partitioner och rör, vilket givetvis tillåter dig att minska motorens ljud, utan till nackdel för dess kraft.
Nästa steg i utvecklingen av ljuddämpare var system som bestod av olika kombinationer av de ovan beskrivna metoderna. Jag kommer att säga genast, för det mesta är de långt ifrån idealiskt, för I en eller annan grad ökar det gasdynamiska motståndet hos avgasbanan, vilket leder till en minskning av motorns kraft som sänds till framdrivningen.
//
Sida: (1)
2 3 4 ... 6 "
Användningen av resonanska avgasrör på motormodeller av alla klasser gör att du kan dramatiskt öka sportresultaten av tävlingen. Emellertid bestäms de geometriska parametrarna för rör som regel genom provningsmetoden och felet, eftersom det hittills inte finns någon tydlig förståelse och tydlig tolkning av de processer som uppstår i dessa gasdynamiska anordningar. Och i de få informationskällorna vid detta tillfälle ges motstridiga slutsatser som har en godtycklig tolkning.
För en detaljerad studie av processer i rören i en anpassad avgas, skapades en speciell installation. Den består av ett stativ för löpande motorer, en adaptermotor - ett rör med inredning för val av statiskt och dynamiskt tryck, två piezoelektriska sensorer, tvåstråloscilloskop C1-99, en kamera, ett resonanskt avgasrör från R-15 Motor med ett "teleskop" och ett hemlagat rör med svarta ytor och ytterligare värmeisolering.
Tryck i rören i avgasområdet bestämdes enligt följande: Motorn visas på resonansrevisioner (26000 rpm), data från de piezoelektriska sensorerna som är fästa vid de piezoelektriska sensorns ocilloskop, visades på oscilloskopet, frekvensen av svepet av som synkroniseras med motorns rotationsfrekvens, och oscillogrammet spelades in på filmen.
Efter att filmen manifesterats i en kontrasterande utvecklare överfördes bilden till dragkraften på skärmen av oscilloskopskärmen. Resultaten för röret från motorn R-15 visas i figur 1 och för ett hemlagat rör med svart och ytterligare värmeisolering - i figur 2.
På scheman:
P Dynamiskt tryck, p St - statiskt tryck. OSO - Öppning av avgasfönstret, NMT - Nedre dödpunkt, länken är stängningen av avgasfönstret.
Analys av kurvor gör att du kan identifiera fördelningen av tryck vid ingången till resonansröret i funktionen av vevaxelrotationsfasen. Ökning av det dynamiska trycket från det ögonblick som avgasfönstret upptäcks med diametern hos utgångsmunstycket 5 mm förekommer för R-15 ungefär 80 °. Och dess minimum ligger inom 50 ° - 60 ° från botten av den döda punkten vid maximal rening. Ökat tryck i den reflekterade vågan (från ett minimum) vid tidpunkten för stängning av avgasfönstret är ca 20% av det maximala värdet av R. fördröjning i verkan av reflekterad avgasvåg - från 80 till 90 °. För statiskt tryck kännetecknas det av en ökning av 22 ° C "platå" på diagrammet upp till 62 ° från öppningen av avgasfönstret, med minst 3 ° från botten av den döda punkten. Självklart, i fallet med användning av ett liknande avgasrör, förekommer reningsfluktuationer vid 3 ° ... 20 ° efter botten av den döda punkten, och på något sätt var 30 ° efter öppningen av avgasfönstret tidigare trodde.
Dessa studier av det hemlagade röret skiljer sig från data R-15. Ökat dynamiskt tryck upp till 65 ° från öppningen av avgasfönstret åtföljs av ett minimum beläget 66 ° efter botten av den döda punkten. Samtidigt är ökningen av trycket i den reflekterade vågen från det lägsta ca 23%. Lastning i åtgärden av avgaser är mindre, vilket förmodligen beror på ökande temperatur i det värmeisolerade systemet och är ca 54 °. Rengöringsoscillationer är markerade vid 10 ° efter botten av den döda punkten.
Jämförelse av grafik kan det noteras att statiskt tryck i det värmeisolerade röret vid tidpunkten för stängning av avgasfönstret är mindre än i R-15. Dynamiskt tryck har emellertid maximalt en reflekterad våg av 54 ° efter stängning av avgasfönstret och i R-15, skiftas detta maximalt med 90 "! Skillnaderna är förknippade med skillnaden i diametrarna hos avgasrören: på R-15, som redan nämnts, är diametern 5 mm och på värmeisolerade - 6,5 mm. Dessutom, på grund av den mer avancerade geometrin hos röret R-15, är koefficienten för restaurering av statiskt tryck mer.
Effektiviseringskoefficienten för det resonansavgasrör beror i stor utsträckning på själva rörets geometriska parametrar, tvärsnittet av motorns, temperaturregimen och gasfördelningsfaserna.
Användningen av kontrollöverföringar och val av temperaturregimen hos det resonansavgasröret kommer att möjliggöra att övergå det maximala trycket hos den reflekterade avgasavågsvågen vid tiden av avgasfönstret är stängt och därigenom ökar effektiviteten kraftigt.
480 RUB. | 150 UAH. | $ 7,5 ", Mousoff, Fgcolor," #ffffcc ", bgcolor," # 393939 ");" Onmouseout \u003d "Returnera nd ();"\u003e Avhandlingstid - 480 RUB., Leverans 10 minuter , dygnet runt, sju dagar i veckan och helgdagar
Grigorge Nikita Igorevich. Gasdynamik och värmeväxling i avgasledning av kolvmotor: Avhandlingen ... Kandidat av teknisk vetenskap: 01.04.14 / Grigoriev Nikita Igorevich; [Säkerhetsplats: Federal State Autonomous läroanstalt Högre yrkesutbildning "Ural Federal University som heter Rysslands första president B. N. Yeltsin" http://lib.urfu.ru/mod/data/view.php?d\u003d51&rid\u003d238321] .- Ekaterinburg, 2015.- 154 med .
Introduktion
Kapitel 1. Läge av problemet och ställa in målen för studien 13
1.1 Typer av avgassystem 13
1.2 Experimentella studier av effektiviteten hos avgassystem. 17.
1.3 Avvecklingsstudier av effektiviteten av examenssystem 27
1.4 Egenskaper hos värmeväxlingsprocesser i avgassystemet för kolvförbränningsmotor 31
1.5 Slutsatser och inställning av uppgifter 37
Kapitel 2. Forskningsmetodik och beskrivning av experimentell installation 39
2.1 Välja en metod för studie av gasdynamik och värmeväxlingsegenskaper hos processen för utmatning av kolvmotorn 39
2.2 Konstruktivt utförande av den experimentella installationen för studien av frisättningsprocessen i kolven DVS 46
2.3 Mätning av rotationsvinkeln och frekvensen hos fördelningsaxeln 50
2.4 Definition av omedelbart flöde 51
2.5 Mätning av momentana lokala värmeöverföringskoefficienter 65
2.6 Mätning av övertrycksflöde i examensvägen 69
2.7 Datainsamlingssystem 69
2.8 Slutsatser till kapitel 2 s
Kapitel 3. Gasdynamik I. förbrukningsvaror Frigöringsprocess 72
3.1 Gasdynamik och förbrukningsfrigöringsprocess i kolvmotor förbränning Utan överlagd 72.
3.1.1 med en rörledning med ett cirkulärt tvärsnitt 72
3.1.2 för rörledning med kvadratisk tvärsnitt 76
3.1.3 med triangulär rörledning tvärsnitt 80
3.2 Gasdynamik och utgiftsegenskaper för utsläppsprocessen kolvmotor Förbränning med övervakning 84
3.3 Slutsats till kapitel 3 92
Kapitel 4. Omedelbar värmeöverföring i avgaskanalen hos kolvmotorn för förbränning 94
4.1 Instant lokal värmeöverföringsprocess av en förbränning av en förbränningsmotor utan supercharow 94
4.1.1 med rörledning med rund tvärsnitt 94
4.1.2 För rörledning med kvadratisk tvärsnitt 96
4.1.3 med en rörledning med ett triangulärt tvärsnitt 98
4.2 Instant värmeöverföringsprocess av kolvmotorns utlopp med förbränning med reduktion av 101
4.3 Slutsatser till kapitel 4 107
Kapitel 5. Stabilisering av flödet i avgaskanalen hos kolvmotorn för förbränning 108
5.1 Ändra flödespulsationerna i kolvmotorns avgasanvändning med användning av en konstant och periodisk utstötning 108
5.1.1 Undertryck av flödespulsationer i utloppet med användning av en konstant utstötning 108
5.1.2 Ändra pulsationerna av flödet i avgasrummet genom periodisk utstötning 112 5.2 Konstruktiv och teknisk utformning av avgassystemet med utstötning 117
Slutsats 120.
Bibliografi
Beräknade studier av effektiviteten av examensystem
Kolvmotorns avgassystem är att avlägsna avgasmotorns cylindrar och leverera dem till turboladdaren (i övervakning av motorer) för att konvertera energin till vänster efter arbetsflödet mekaniskt arbete på TK-trädet. Avgaserna utförs av en delad rörledning, gjuten från grå eller värmebeständigt gjutjärn eller aluminium i fallet med kylning eller från separata gjutjärnsunstycken. För att skydda servicepersonalen från brännskador kan avgasröret kylas med vatten eller belagt med värmeisoleringsmaterial. De värmeisolerade rörledningarna är mer föredragna för motorer med gasturbinsöverföringar. Eftersom i detta fall reduceras förlusten av avgaserenergi. Eftersom vid uppvärmning och kyld längden på avgasledningen ändras, är speciella kompensatorer installerade före turbinen. På stora motorer Kompensatorerna kombinerar också enskilda sektioner av avgasledningar, vilket enligt tekniska skäl gör komposit.
Information om gasparametrarna före Turbochilledour-turbinen i dynamiken under varje DVS-arbetscykel uppträdde på 60-talet. Några resultat av studier av beroendet av den momentana temperaturen hos avgaserna från belastningen för fyrtaktsmotorn på ett litet område av vevaxelrotationen daterad med samma tidsperiod är också kända. Men varken i detta eller i andra källor finns det sådana viktiga egenskaper Som den lokala värmeöverföringsintensiteten och gasflödet i avgassanalen. Diesels med överlägsen kan vara tre typer av gasförsörjningsorganisation från cylinderhuvudet till turbinen: ett system med permanent gastryck framför turbinen, ett pulssystem och ett superladdningssystem med en pulsomvandlare.
I systemet med konstant tryck går gaserna från alla cylindrar in i ett stort avgasrör av en stor volym, som tjänar som en mottagare och smidar i stort sett tryckpulsteringar (Figur 1). Under frisättningen av gas från cylindern i avgasröret bildas en hög amplitud-tryckvåg. Nackdelen med ett sådant system är en stark minskning av gasprestanda medan de strömmar från cylindern genom uppsamlaren till turbinen.
Med en sådan organisation av frisättningen av gaser från cylindern och tillförseln av dem till munstycksapparaten minskar förlusten av energi associerad med sin plötsliga expansion under cylinderns utgång i rörledningen och två-tidskonverteringen av Energi: den kinetiska energin som härrör från cylindern av gaser i den potentiella energin av deras tryck i rörledningen, och den sist igen i den kinetiska energin i munstycksapparaten i turbinen, eftersom den uppträder i examenssystemet med konstant trycktryck vid ingången till turbinen. Som ett resultat av detta, under det pulserande systemet, ökar engångsoperationen av gaser i turbinen och deras tryck minskar under frisättningen, vilket minskar kraftkostnaden för att utföra gasutbyte i kolvmotorns cylinder.
Det bör noteras att med en pulserad överlägsen är förutsättningarna för omvandling av energi i turbinen avsevärt försämrats på grund av flödesnivå, vilket leder till en minskning av dess effektivitet. Dessutom hindras definitionen av de beräknade parametrarna för turbinen på grund av variabler av gasens tryck och temperatur före turbinen och bakom den och separationstillförseln av gas till dess munstycksapparat. Dessutom är utformningen av både motorn själv och turboladdare turbinen komplicerad på grund av införandet av separata samlare. Som ett resultat, ett antal företag med massproduktion Motorer med gasturbin överlägsen tillämpar ett konstant tryckförstärkningssystem före turbinen.
Övervakningen av impulskonverteraren är mellanliggande och kombinerar fördelarna med tryckpulsationer i avgasröret (minskar fattigdomsoperationen och förbättrar cylinderrengöringen) med en vinnare från att minska tryckkruven före turbinen, vilket ökar effektiviteten hos den senare.
Figur 3 - Överlägset system med pulsomvandlare: 1 - munstycke; 2 - munstycken; 3 - Kamera; 4 - diffusor; 5 - Pipeline
I detta fall sammanfattas avgaserna på rör 1 (figur 3) genom munstycken 2, i en rörledning, som kombinerar utsläppen från cylindrar, vars faser inte överlagras av en till en annan. Vid en viss tidpunkt når tryckpulsen i ett av rörledningarna ett maximum. I detta fall blir den maximala gasutgångshastigheten från munstycket som är ansluten till denna rörledning maximalt, vilket leder till effekten av utstötning till upplösningen i en annan rörledning och därigenom underlättar rengöring av cylindrar fäst vid den. Förfarandet för utgången av munstyckena upprepas med en hög frekvens, därför, i kammaren 3, som utför rollen hos en mixer och en spjäll, en mer eller mindre likformig ström bildas, vars kinetiska energi i diffusorn 4 ( Hastighetsreduktion) omvandlas till en potential på grund av ökning av tryck. Från rörledningen finns 5 gaser med turbinen med nästan konstant tryck. Ett mer komplext strukturdiagram över pulsomvandlaren bestående av speciella munstycken vid ändarna av avgasrören, kombinerat med en gemensam diffusor, visas i figur 4.
Flödet i avgasledningen kännetecknas av uttalad nonstationaritet orsakad av frekvensen av själva processen och den nonstationaritet av gasparametrar vid gränserna hos avgasledningscylindern och turbinen. Kanalrotation, profilbrytning och periodisk förändring av den geometriska egenskaper Vid ingångsdelen av ventilslitningen är det orsaken till separation av gränsskiktet och bildandet av omfattande stillastående zoner, vars dimensioner förändras över tiden. I stagnationszoner, ett återbetalningsbart flöde med storskaliga pulserande virvlar, som interagerar med huvudflödet i rörledningen och i stor utsträckning bestämmer flödesegenskaperna hos kanalerna. Strömens nonstationaritet manifesteras i avgaskanalen och under stationära gränsvillkor (med en fast ventil) som ett resultat av krusningar av trängselzoner. Dimensionerna av icke-stationära virvlar och frekvensen av deras krusningar kan avsevärt bestämma endast av experimentella metoder.
Komplexiteten av experimentell studie av strukturen hos icke-stationära vortexflöden tvingar designers och forskare att använda när man väljer den optimala geometrin hos avgassan genom att jämföra de integrerade förbrukningsmaterial och energieffektiviteterna hos flödet, som vanligtvis erhålles under stationära förhållanden på fysiska modeller, det vill säga med statisk rengöring. Förbättringen av tillförlitligheten hos sådana studier ges emellertid inte.
Papperet presenterar de experimentella resultaten av att studera strömkonstruktionen i motorns avgaskanal och utförs jämförande analys strukturer och integrerade egenskaper hos strömmar under stationära och nonstationära förhållanden.
Testresultaten av ett stort antal utgångsvarianter indikerar den otillräckliga effektiviteten av det vanliga sättet att profilera baserat på förövarna av det stationära flödet i knä av rör och korta rör. Det finns ofta fall av inkonsekvens av de projicerade och verkliga beroendet av utgiftsegenskaperna från kanalens geometri.
Mätning av rotationsvinkeln och rotationsfrekvensen hos kamaxeln
Det bör noteras att de maximala skillnaderna mellan värdena för TPS som definieras i mitten av kanalen och nära dess vägg (variationen på kanalens radie) observeras i kontrollsektioner nära ingången till kanalen under Studie och nå 10,0% av IPI. Om de tvungna krusningarna av gasflödet för 1x till 150 mm skulle vara mycket mindre med en period än IPI \u003d 115 ms, bör strömmen karakteriseras som en kurs med en hög grad av icke-stationär. Detta tyder på att övergångsflödesregimen i kanalerna i energianläggningen ännu inte har slutförts, och nästa indignation redan har påverkats. Och tvärtom, om flödespulsationerna skulle vara mycket mer med en period än TR, bör strömmen betraktas som en kvasistation (med en låg grad av nonstation). I det här fallet, före förekomsten av störningen, har övergångshydrodynamiskt läge tid att slutföra, och kursen ska anpassas. Och slutligen, om flödeshastigheten för flödet var nära värdet av TR, bör strömmen karakteriseras som måttligt icke-stationär med en ökande grad av nonstation.
Som ett exempel på den möjliga användningen av de karakteristiska tiderna som föreslås för att bedöma de karakteristiska tiderna, beaktas flödet av gas i kolvkonstruktionerna. För det första hänvisas till figur 17, vid vilken beredningen av WX-flödeshastigheten från vevaxelns F (Figur 17, A) och på tiden T (Figur 17, B). Dessa beroende erhölls på den fysiska modellen av samma cylinder DVS-dimensionen 8.2 / 7.1. Det kan ses från figuren att representationen av beroendet WX \u003d f (f) är lite informativ, eftersom den inte exakt reflekterar fysisk väsen processer som uppstår i examenskanalen. Det är emellertid exakt i detta fall att dessa grafik tas för att skicka in på motorfältet. Enligt vår mening är det mer korrekt att använda temporärt beroences wx \u003d / (t) för att analysera.
Vi analyserar beroendet WX \u003d / (t) för n \u003d 1500 min "1 (Figur 18). Såsom kan ses, vid denna vevaxelhastighet är varaktigheten av hela frisättningsprocessen 27,1 ms. Övergång hydrodynamisk process I utloppet börjar efter att ha öppnat avgasventilen. I det här fallet är det möjligt att välja det mest dynamiska området av lyftningen (tidsintervallet, under vilket en kraftig ökning av flödeshastigheten inträffar), vars varaktighet är 6,3 ms. Därefter ersätts tillväxten av flödeshastigheten med sin nedgång. Som visat tidigare (Figur 15), för denna konfiguration hydrauliskt system Avkopplingstiden är 115-120 ms, dvs signifikant större än lyftdelens varaktighet. Således bör det antas att början av frisättningen (lyftsektionen) uppträder med en hög grad av nonstation. 540 ф, hagel av PKV 7 A)
Gasen levererades från det totala nätverket på rörledningen, där tryckmätaren 1 installerades för att styra trycket på nätverket och ventilen 2 för att styra flödet. Gasen flödade i tankmottagaren 3 med en volym av 0,04 m3, den innehöll ett inriktningsgaller 4 för att släcka tryckpulsteringarna. Från tankmottagaren 3 tillfördes gasledningen till den cylinderblåsande kammaren 5, i vilken honeycomb 6 installerades. HonayComb var ett tunt galler och var avsett att rengöra resterande tryckkrisplattor. Cylinderblåsningskammaren 5 fästes på cylinderblocket 8, medan den inre håligheten hos cylindercellskammaren kombinerades med det inre håligheten hos huvudet hos cylinderblocket.
Efter att ha öppnat avgasventilen 7, gick gasen från simuleringskammaren genom avgaskanalen 9 till mätkanalen 10.
Figur 20 visar mer detaljerat konfigurationen av avgasbanan för den experimentella installationen, vilket indikerar placeringarna för trycksensorerna och termoemometerproberna.
På grund av det begränsade antalet information om dynamiken i frisättningsprocessen valdes en klassisk direktutloppskanal med en rund tvärsektion: huvudet på cylinderblocket 2 fästes på tapparna hos ett experimentellt avgasrör 4, rörlängden var 400 mm och en diameter av 30 mm. I röret borras tre hål på avstånd L \\, Lg respektive B, 20,140 och 340 mm för installation av tryckgivare 5 och termo-chaser-sensorer 6 (Figur 20).
Figur 20 - Konfiguration av avgaskanalen hos den experimentella installationen och platsen för sensorn: 1-cylinderblåsande kammare; 2 - huvudet på cylinderblocket; 3 - Avgasventil; 4 - ett experimentellt examensrör; 5 - Tryckgivare; 6 - Thermoemometer sensorer för mätning av flödeshastigheten; L är längden på utloppsröret; C_3- Dies till platserna för termo-chaser-sensorerna från avgasfönstret
Installationsmätningssystemet gjorde det möjligt att bestämma: det aktuella hörnet av rotationen och vridhastigheten hos vevaxeln, den momentana flödeshastigheten, den momentana värmeöverföringskoefficienten, överskott av flödetryck. Metoder för att definiera dessa parametrar beskrivs nedan. 2.3 Mätning av hörn av rotation och frekvens av rotation av fördelningen
För att bestämma rotationshastigheten och den aktuella rotationsvinkeln hos kamaxeln, såväl som det ögonblicket att hitta kolven i de övre och nedre döda punkterna, applicerades en takometrisk sensor, varvid installationsschemat, som visas i figur 21, Eftersom parametrarna som anges ovan måste vara entydigt bestämda i studien av dynamiska processer i ICC. fyra
Den takometriska sensorn bestod av en tandad skiva 7, vilken hade bara två tänder placerade mitt emot varandra. Skivan 1 installerades med en elektrisk motor 4 så att en av skivans skivor motsvarade kolvens position i den övre döda punkten respektive den andra den nedre dödpunkten och fästes på axeln med användning av Koppling 3. Motoraxeln och kolvmotoraxeln var ansluten med bältesändningen.
När man passerar en av tänderna nära den induktiva sensorn 4, fixerad på stativet 5, bildas utsignalen från den induktiva sensorn en spänningsimpuls. Med hjälp av dessa pulser kan du bestämma kamaxelns nuvarande läge och bestämmer följaktligen kolvens läge. För att signalerna motsvarar NMT och NMT utfördes tänderna från varandra från varandra, varvid konfigurationen skiljer sig från varandra, på grund av vilken signalerna vid det induktiva sensorns utlopp hade olika amplituder. Signalen erhållen vid utloppet från den induktiva sensorn visas i figur 22: Spänningsimpulsen hos en mindre amplitud motsvarar kolvens läge i NTC och pulsen av en högre amplitud respektive position i NMT.
Gasdynamik och förbrukningsmaterial Process av utgången från kolvens förbränningsmotor med en överlagring
I klassisk litteratur om teorin om arbetsflöde och teknik anses turboladdaren huvudsakligen som den mest effektiva metoden för motor som tvingar, på grund av en ökning av mängden luft som kommer in i motorcylindrarna.
Det bör noteras att i litterära källor är turboladdarens inflytande på gasdynamiska och termofysiska egenskaper hos gasflödet av avgasledningen extremt sällsynt. Huvudsakligen i litteraturen beaktas turbin turbin turbin med förenklingar som ett element i ett gasbytesystem som har hydrauliskt motstånd mot flödet av gaser vid cylindrarnas utlopp. Det är emellertid uppenbart att turboladdarsturbinen spelar en viktig roll vid bildandet av flödet av avgaser och har en signifikant inverkan på flödeshydrodynamiska och termofysiska egenskaper. Detta avsnitt diskuterar resultaten av studien av Turboladdars turbineffekt på gasflödeshydrodynamiska och termofysiska egenskaper i kolvmotorns avgasledning.
Studier utfördes på en experimentell inställning, som tidigare beskrivits, i det andra kapitlet, huvudändringen är installationen av en TKR-6 turboladdare med en radiell axiell turbin (figur 47 och 48).
På grund av påverkan av trycket i avgaserna i avgasledningen till turbinens arbetsflöde studeras mönstren för förändringar i denna indikator allmänt. Komprimerad
Turbinturbininstallationen i avgasledningen har en stark effekt på trycket och flödeshastigheten i avgasledningen, vilket tydligt ses från tryckets plughet och flödeshastigheten i avgasröret med turboladdaren från vevaxelns hörn (Figurerna 49 och 50). Genom att jämföra dessa beroenden med liknande beroenden för avgasledning utan turboladdare under liknande förhållanden kan det ses att installationen av en turboladdare i avgasröret leder till framväxten av ett stort antal krusningar genom hela utgången av utgången som orsakas genom verkan av bladelementen (munstycksapparaten och pumphjulet) av turbinen. Figur 48 - Allmän typ av installation med turboladdare
Ett annat karakteristiskt särdrag hos dessa beroenden är en signifikant ökning av amplituden av tryckfluktuationer och en signifikant minskning av amplituden för hastighetsfluktuationerna i jämförelse med utförandet av avgassystemet utan turboladdare. Till exempel, vid med vevaxelns rotationsfrekvens på 1500 minuter är det maximala gastrycket i rörledningen med en turboladdare 2 gånger högre, och hastigheten är 4,5 gånger lägre än i rörledningen utan turboladdare. Ökat tryck och reducering av Hastigheten i examensrörledningen orsakas av det motstånd som skapas av turbinen. Det är värt att notera att det maximala tryckvärdet i turboladdaren flyttas i förhållande till det maximala tryckvärdet i rörledningen utan en turboladdare med upp till 50 grader av rotationen av vevaxeln. Så
Beroendet av det lokala (1x \u003d 140 mm) överskottstrycket hos datorn och flödeshastigheten hos WX i avgasledningen av kolvmotorns cirkulära tvärsnitt med en turboladdare från vridningsvinkeln på vevaxeln P vid Ett övertryck av frisättningen av P T \u003d 100 kPa för olika vevaxelhastigheter:
Det visade sig att i avgasledningen med en turboladdare är de maximala flödeshastighetsvärdena lägre än i rörledningen utan det. Det är värt att notera att samtidigt som det uppnår det maximala flödesvärdet mot en ökning i hörnet av vevaxeln är karakteristisk för alla installationslägen. I fallet med turboladdare är hastighetshastigheten mest uttalad vid låga rotationshastigheter av vevaxeln, vilket också är karakteristiskt och i fallet utan turboladdare.
Liknande egenskaper är karakteristiska och beroende av PX \u003d / (P).
Det bör noteras att efter stängning av avgasventilen, är gashastigheten i rörledningen i alla lägen inte reducerad till noll. Installera turboladdaren i avgasledningsledningen leder till utjämning av flödeshastighets pulsationerna på alla driftsätt (speciellt med det ursprungliga övertrycken på 100 kPa), både under utmatningstakten och efter dess ände.
Det är värt att notera att i rörledningen med en turboladdare, är intensiteten av dämpningen av fluktuationerna av flödetrycket efter avgasventilen högre än utan en turboladdare
Det bör antas att de ändringar som beskrivs ovanför förändringarna i flödesgasdynamiska egenskaper när turboladdaren är installerad i avgasledningen, flödet av flöde i utloppskanalen, vilket oundvikligen bör leda till förändringar i de termofysiska egenskaperna hos Utlösningsprocessen.
I allmänhet är beroendet av tryckförändringen i rörledningen i DVS med överlägsen överensstämmelse med den tidigare erhållna.
Figur 53 visar graferna av massflödet G genom avgasledning från vevaxelns rotationshastighet vid olika värden av det överdrivna trycket hos P och konfigurationerna av avgassystemet (med en turboladdare och utan det). Dessa grafik erhölls med användning av den teknik som beskrivs i.
Från de grafer som visas i Figur 53 kan det ses att för alla initiala tryckvärden massflöde G Gas i avgasledningen är ungefär densamma som om det finns en TC och utan det.
I vissa sätt att använda installationen överstiger skillnaden i utgiftsegenskaperna något ett systematiskt fel, vilket är ca 8-10% för att bestämma massflödeshastigheten. 0,0145 g. kg / s
För rörledning med kvadratisk tvärsnitt
Avgassystemet med utstötningsfunktioner enligt följande. Avgaserna i avgassystemet kommer från motorns cylinder i kanalen i cylinderhuvudet 7, varifrån de passerar till avgasröret 2. I avgasröret 2 är ett utstötningsrör 4 installerat i vilket luft matas via en Elektropneumoklap 5. Ett sådant utförande låter dig skapa ett urladdningsområde omedelbart bakom kanalcylinderhuvudet.
För att utstötningsröret inte skapar signifikant hydrauliskt motstånd i avgasröret, bör diametern inte överstiga 1/10 diameter av denna samlare. Det är också nödvändigt för att skapa ett kritiskt läge i avgasröret, och ejektorns låsning visas. Positionen för utkastningsrörets axel i förhållande till avgasuppsamlingsaxeln (excentricitet) väljs beroende på den specifika konfigurationen av avgassystemet och motorns driftsläge. I det här fallet är effektivitetskriteriet graden av rening av cylindern från avgaserna.
Sök experiment visade att urladdningen (statiskt tryck) som skapades i avgasröret 2 med användning av utstötningsröret 4 bör vara minst 5 kPa. Annars kommer otillräcklig nivellering av det pulserande flödet att uppstå. Detta kan orsaka bildning av matningsströmmar i kanalen, vilket leder till en minskning av cylinderrengöringens effektivitet och därmed minskar motorens kraft. Den elektroniska motorstyrenheten 6 måste organisera elektropneumoklaps 5, beroende på rotationshastigheten hos motorns vevaxel. För att förbättra effekten av utstötning vid utmatningsrörets 4 utgångsände kan ett subsoniskt munstycke installeras.
Det visade sig att de maximala värdena för flödeshastigheten i utloppskanalen med konstant utstötning är signifikant högre än utan det (upp till 35%). Dessutom, efter stängning av avgasventilen i avgaskanalen med ett konstant utstötning, faller hastigheten hos utgångsflödet långsammare jämfört med den traditionella kanalen, vilket indikerar den fortsatta rengöringen av kanalen från avgaserna.
Figur 63 visar beroendet av det lokala volymflödet VX genom utloppskanalerna med olika utförande från rotationshastigheten vevaxel P. De indikerar att i hela sortimentet av vevaxelns rotationsfrekvens, med en konstant utstötning, ökar volymflödeshastigheten genom avgassystemet, vilket bör leda till bättre rengöring av cylindrar från avgaser och öka motorkraften.
Således visade studien att användningen av en konstant utstötning i avgassystemet i avgassystemet förbättrar cylindergasreningen jämfört med traditionella system genom att stabilisera flödet i avgassystemet.
Den huvudsakliga grundläggande skillnaden i denna metod på förfarandet för släckningsflödepulsioner i kolvmotorns avgaskanal med användning av effekten av konstant utstötning är att luften genom utstötningsröret endast matas till avgassanalen under frigöringstakten. Detta kan vara möjligt genom att ställa in den elektroniska motorstyrenheten eller användningen av en speciell styrenhet, vars diagram visas i figur 66.
Detta system som utvecklats av författaren (Figur 64) tillämpas om det är omöjligt att säkerställa kontrollen av utstötningsprocessen med hjälp av motorns styrenhet. Principen om ett sådant system består av det följande, speciella magneter bör installeras på motorns svänghjul, speciella magneter måste installeras, vars position skulle motsvara öppnandet av öppningen och stängning av motorutloppsventilerna. Magneter måste installeras i olika poler i förhållande till hallen bipolär sensor, som i sin tur bör vara i omedelbar närhet av magneter. Passerar bredvid sensormagneten, som fastställs med respektive öppningspunkten av avgasventilerna, orsakar en liten elektrisk puls, som förstärks av signalförstärkningsenheten 5 och matas till elektropneumoklapet, vars slutsatser är anslutna till Utgångarna 2 och 4 i styrenheten, varefter den öppnas och lufttillförseln börjar. Det händer när den andra magneten går bredvid sensorn 7, varefter elektropneumoklap stängs.
Vi vänder oss till experimentella data som erhölls inom vevaxelns rotationsfrekvenser P från 600 till 3000 minuter. 1 med olika permanenta övertryckstångar på frisättningen (från 0,5 till 200 kPa). I experiment, tryckluft med en temperatur av 22-24 med utkastningsröret mottaget från fabriksvägen. Avböjning (statiskt tryck) för utstötningsröret i avgassystemet var 5 kPa.
Figur 65 visar graferna för de lokala tryckberoende PX (Y \u003d 140 mm) och WX-flödeshastigheten i avgasledningen av den runda tvärgående sektionen av kolvmotorn med en periodisk utstötning från vevaxelns rotationsvinkel under Överskott av № \u003d 100 kPa för olika rotationsfrekvenser av vevaxeln.
Från dessa grafer kan det ses att genom hela taktet med frisättning finns en oscillation av absolut tryck i examensvägen, de maximala värdena för trycksoscillationer når 15 kPa och minimum når utmatningen av 9 kPa. Sedan, som i den klassiska examensvägen för det cirkulära tvärsnittet, är dessa indikatorer 13,5 kPa och 5 kPa. Det är värt att notera att det maximala tryckvärdet observeras vid vevaxelns hastighet på 1500 min. "1, på de andra driften av tryckoscillationsmotorn når inte sådana värden. Återkallande. Det i det ursprungliga röret av Rund tvärsnitt, den monotona ökningen av amplituden av tryckfluktuationer observerades beroende på ökningen av vevaxelns rotationsfrekvens.
Från diagrammen på den lokala gasflödeshastigheten hos gasflödet från hörnet av vevaxelns rotation kan det ses att lokala hastigheter under frigöringstakten i kanalen med användning av effekten av periodisk utstötning är högre än i den klassiska kanalen hos Cirkulär tvärsnitt på alla lägen på motorn. Detta indikerar den bästa rengöringen av examenskanalen.
Figur 66, grafer att jämföra varningarna av den volymetriska flödeshastigheten hos gasen från vevaxelns rotationshastighet i det runda tvärsnittet av utan utstötning och det runda tvärsnittet med en periodisk utstötning vid olika övertryck vid inloppsingångskanalen beaktas .
Skicka ditt bra arbete i kunskapsbasen är enkel. Använd formuläret nedan
Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete är mycket tacksamma för dig.
Postat av http://www.allbest.ru/
Postat av http://www.allbest.ru/
Federal byrå för utbildning
Gou VPO "Ural State Technical University - UPI uppkallad efter den första presidenten i Ryssland B.N. Yeltsin "
För manuskripträttigheter
Avhandling
för graden av kandidat av tekniska vetenskaper
Gasdynamik och lokal värmeöverföring i inloppssystemet för kolvmotorn
Snickare Leonid Valerevich
Vetenskaplig rådgivare:
läkare fysik-matematisk publik,
professor Zhilkin B.P.
Ekaterinburg 2009.
kolvmotorgasdynamikintagssystem
Avhandlingen består av administration, fem kapitel, slutsats, en lista över referenser, inklusive 112 namn. Det är upplagt på 159 sidor datoruppringning i MS Word-programmet och är utrustat med text 87 ritningar och 1 bord.
Nyckelord: Gasdynamik, kolvmotor, inloppssystem, tvärgående profilering, förbrukningsmaterial, lokal värmeöverföring, momentan lokal värmeöverföringskoefficient.
Syftet med studien var det icke-stationära luftflödet i kolvmotorns inloppssystem.
Målet med arbetet är att fastställa mönstren för förändringar i inloppsprocessens gasdynamiska och termiska egenskaper i kolvförbränningsmotorn från geometriska och regimfaktorer.
Det visas att genom att placera de profilerade insatserna är det möjligt att jämföra med en traditionell kanal av den konstanta rundan, för att förvärva ett antal fördelar: en ökning av volymflödet av luft som kommer in i cylindern; Ökningen av brantheten hos beroendet V på antalet rotation av vevaxeln n i rörelsesområdet för rotationsfrekvensen vid den "triangulära" insatsen eller linjäriseringen av utgiftsegenskaperna i hela rotationsnumren på axeln, som såväl som att undertrycka högfrekventa luftflödespulser i inloppskanalen.
Signifikanta skillnader i mönstren att ändra värmeöverföringskoefficienterna från hastigheten W under det stationära och pulserande flödet av luft i intaget system av KBS. Approximationen av experimentdata erhölls ekvationer för beräkning av den lokala värmeöverföringskoefficienten i FEA: s inloppskrapa, både för stationärt flöde och för ett dynamiskt pulserande flöde.
Introduktion
1. Problemets tillstånd och ställa in målen för studien
2. Beskrivning av experimentinstallations- och mätmetoderna
2.2 Mätning av rotationshastigheten och hörnet av vevaxelns rotation
2.3 Mätning av den momentana förbrukningen av sugluft
2.4 System för mätning av momentana värmeöverföringskoefficienter
2.5 Datainsamlingssystem
3. Gasdynamik och förbrukningsmaterial Inmatningsprocess i förbränningsmotorn vid olika inloppssystemkonfigurationer
3.1 Gasdynamik i inloppsprocessen utan att ta hänsyn till effekten av filterelementet
3.2 Filterelementets påverkan på gasdynamiken i inloppsprocessen i olika inloppssystemkonfigurationer
3.3 Förbrukningsvaror och spektralanalys av inloppsprocessen med olika inloppssystemkonfigurationer med olika filterelement
4. Värmeöverföringen i inloppskanalen hos kolvmotorn för förbränning
4.1 Kalibrering av mätsystemet för att bestämma den lokala värmeöverföringskoefficienten
4.2 Lokal värmeöverföringskoefficient i inloppskanalen hos förbränningsmotorn vid inpatientläge
4.3 Instant lokal värmeöverföringskoefficient i inloppskanalen hos förbränningsmotorn
4.4 Inverkan av konfigurationen av inloppssystemet för förbränningsmotorn på den momentana lokala värmeöverföringskoefficienten
5. Frågor praktisk applikation Resultat av arbete
5.1 Konstruktiv och teknisk design
5.2 Energi och resursbesparing
Slutsats
Bibliografi
Lista över grundläggande beteckningar och förkortningar
Alla symboler förklaras när de används först i texten. Följande är bara en lista över endast de mest förbrukningsbeteckningar:
d-diameter av rör, mm;
d e är en ekvivalent (hydraulisk) diameter, mm;
F - yta, m 2;
i - Aktuell styrka, och;
G - massflöde av luft, kg / s;
L - längd, m;
l är en karakteristisk linjär storlek, m;
n är vevaxelns rotationshastighet, min -1;
p - atmosfärstryck, PA;
R - motstånd, ohm;
T - absolut temperatur, k;
t - Temperaturen på Celsius-skalaen, o C;
U-spänning, i;
V - Luftflödeshastighet, m 3 / s;
w - Luftflödeshastighet, m / s;
En överskott av luftkoefficient;
g - vinkel, hagel;
Vevaxelns rotationsvinkel, hagel., P.k.v.;
Värmeledningsförmåga koefficient, w / (m k);
Koefficient kinematisk viskositet, m 2 / s;
Densitet, kg / m 3;
Tid, s;
Motståndskoefficient;
Basiska nedskärningar:
p.k.v. - vevaxelns rotation;
DVS - förbränningsmotor;
NMT - övre döda punkt;
NMT - lägre dödpunkt
ADC - ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER;
BPF - Snabb Fourier Transformation.
Tal:
Re \u003d wd / - Rangelds nummer;
Nu \u003d D / - Antal Nusselt.
Introduktion
Den huvudsakliga uppgiften i utvecklingen och förbättringen av kolvförbränningsmotorerna är att förbättra fyllningen av cylindern med en ny laddning (eller med andra ord, en ökning av motorns fyllningskoefficient). För närvarande har utvecklingen av DVS nått en sådan nivå att förbättringen av någon teknisk och ekonomisk indikator åtminstone på den tionde andelen av procentsatsen med minimala material och tillfälliga kostnader är en verklig prestation för forskare eller ingenjörer. För att uppnå målet erbjuder forskarna och använda en mängd olika metoder bland de vanligaste kan särskiljas av följande: dynamisk (tröghet) reducerande, turboladdning eller luftblåsare, inloppskanal av variabel längd, justering av mekanismen och faserna av gasdistribution, optimering av inloppssystemets konfiguration. Användningen av dessa metoder gör det möjligt att förbättra cylinderns fyllning med en ny laddning, vilket i sin tur ökar motorkraften och dess tekniska och ekonomiska indikatorer.
Användningen av de flesta av de aktuella metoderna kräver emellertid betydande materialinvesteringar och en betydande modernisering av inloppssystemets utformning och motorn som helhet. Därför är en av de vanligaste men inte den enklaste hittills att metoderna för att öka fyllningsfaktorn att optimera konfigurationen av motorns inloppsbanan. I det här fallet utförs studien och förbättring av motorens inloppskanal oftast av metoden för matematisk modellering eller statiska utlopp av inloppssystemet. Dessa metoder kan emellertid inte ge korrekta resultat på den moderna nivån av motorutveckling, eftersom den verkliga processen i motorens gasluftsvägar är en tredimensionell gasbläckstråleutgång genom ventilluckan till en delvis fylld utrymme för den variabla volymcylindern. En analys av litteraturen visade att informationen om inloppsprocessen i verkligt dynamiskt läge är praktiskt taget frånvarande.
Således kan pålitliga och korrekta gasdynamiska och värmeväxlingsdata för inloppsprocessen erhållas uteslutande i studier om dynamiska modeller av DVS eller verkliga motorer. Endast sådana erfarna data kan ge den nödvändiga informationen för att förbättra motorn på nuvarande nivå.
Syftet med arbetet är att fastställa mönstren att ändra de gasdynamiska och termiska egenskaperna hos processen att fylla cylindern med en ny laddning av kolvförbränningsmotor från geometriska och regimfaktorer.
Den vetenskapliga nyheten av de viktigaste bestämmelserna i arbetet är att författaren för första gången:
Amplitudfrekvensegenskaperna hos pulsationseffekterna som uppstår i strömmen i kolvmotorns inloppsgrenrör (rör);
En metod för att öka luftflödet (i genomsnitt med 24%) som kommer in i cylindern med profilerade insatser i inloppsröret, vilket leder till en ökning av motorkraften.
Mönstren av förändringar i den momentana lokala värmeöverföringskoefficienten i kolvmotorinloppsröret är etablerade;
Det visas att användningen av profilerade insatser minskar uppvärmningen av fräsch laddning vid intaget med i genomsnitt 30%, vilket kommer att förbättra cylinderns fyllning;
Allmänt i form av empiriska ekvationer Den erhållna experimentella data på den lokala värmeöverföringen av det pulserande flödet av luft i inloppsröret.
Resultatets noggrannhet är baserad på tillförlitligheten hos experimentella data som erhållits genom kombinationen av oberoende forskningsmetoder och bekräftas av reproducerbarheten av experimentella resultat, deras goda överenskommelse på nivå av testexperiment med dessa författare, liksom användningen av a Komplex av moderna forskningsmetoder, urval av mätutrustning, systematisk testning och inriktning.
Praktisk betydelse. De erhållna experimentella data skapar grunden för utveckling av tekniska metoder för beräkning och utformning av bläckfärgssystem och även utöka teoretiska representationer om gasdynamik och lokal luftvärmeöverföring under intaget i kolvmotorn. De enskilda resultaten av arbetet gjordes till genomförandet av Ural Diesel Motor Plant LLC i design och modernisering av 6DM-21L och 8DM-21L-motorer.
Metoder för bestämning av flödeshastigheten för det pulserande luftflödet i motorens inloppsrör och intensiteten av momentan värmeöverföring i den;
Experimentella data på gasdynamik och en momentan lokal värmeöverföringskoefficient i inloppskanalen hos ingångskanalen i inloppsprocessen;
Resultaten av generaliseringen av data om den lokala luftvärmeöverföringskoefficienten i DVS-inloppskanalen i form av empiriska ekvationer;
Godkännande av arbete. De viktigaste resultaten av studier som anges i avhandlingen rapporterade och presenterades vid "Rapporteringskonferenser av unga forskare", Yekaterinburg, Ugtu-upi (2006-2008). Vetenskaplig seminarier avdelning "teoretisk värmekonstruktion" och "turbiner och motorer", Jekaterinburg, Ugtu-upi (2006 - 2008); Vetenskaplig och teknisk konferens "Förbättrad effektivitet av kraftverk av hjul och spårade maskiner", Chelyabinsk: Chelyabinsk Högste Militär Automobile Communist Party School (Military Institute) (2008); Vetenskaplig och teknisk konferens "Utveckling av teknik i Ryssland", St Petersburg (2009); på det vetenskapliga och tekniska rådet under Ural Diesel Motor Plant LLC, Yekaterinburg (2009); På det vetenskapliga och tekniska rådet för OJSC NII AutoTractor Technology, Chelyabinsk (2009).
Avhandlingsarbetet utfördes vid avdelningarna "teoretiska värmekonstruktioner och" turbiner och motorer ".
1. Översyn av nuvarande tillstånd av studien av kolvinloppsinloppssystem
Hittills finns det ett stort antal litteratur, där den konstruktiva prestandan av olika system av kolvmotorer av förbränning, i synnerhet, individuella element i inloppssystemen hos bläcksystemen beaktas. Det finns emellertid praktiskt taget ingen underbyggnad av de föreslagna konstruktionslösningarna genom att analysera gasdynamik och värmeöverföring av inloppsprocessen. Och endast i enskilda monografier ger experimentella eller statistiska data om resultaten av operationen, vilket bekräftar genomförbarheten av en eller annan konstruktiv prestanda. I detta avseende kan det hävdas att förrän nyligen har otillräcklig uppmärksamhet åt studien och optimering av kolvmotorer inloppssystem.
Under de senaste årtiondena börjar i samband med stramning av ekonomiska och miljömässiga krav på förbränningsmotorer, att undersöka forskare och ingenjörer mer och mer uppmärksamhet åt att förbättra intagssystemen hos både bensin och dieselmotorer, vilket tror att deras prestanda är i stor utsträckning beroende av Perfektion av processer som förekommer i gasluftsvägar.
1.1 Grundläggande delar av kolvinloppsinloppssystem
Kolvmotorns inloppssystem består i allmänhet av ett luftfilter, ett inloppsgrenrör (eller inloppsrör), cylinderhuvuden som innehåller intag och utloppskanaler, liksom ventilmekanismen. Som ett exempel visas i figur 1.1 ett diagram över inloppssystemet hos YMZ-238-dieselmotorn.
Fikon. 1,1. Schema av inloppssystemet i YMZ-238 dieselmotor: 1 - Inloppsgrenrör (rör); 2 - Gummipackning; 3,5 - Anslutningsmunstycken; 4 - Beräknad packning; 6 - Slang; 7 - Luftfilter
Valet av optimala strukturella parametrar och de aerodynamiska egenskaperna hos inloppssystemet förutbestämmer det effektiva arbetsflödet och hög nivå av utgångsindikatorer för förbränningsmotorer.
Tänk kort på varje kompositelement i inloppssystemet och dess huvudfunktioner.
Cylinderhuvudet är ett av de mest komplexa och viktiga elementen i förbränningsmotorn. Från det korrekta valet av formen och storleken på huvudelementen (först och främst är perfektion av fyllnings- och blandningsprocesser i stor utsträckning beror på storleken på intag och avgasventiler).
Cylinderhuvuden är huvudsakligen gjorda med två eller fyra ventiler på cylindern. Fördelarna med tvåflamdesignen är enkelhet av tillverkningsteknik och designschemat, i mindre strukturmassa och värde, antalet rörliga delar i drivmekanismen, underhålls- och reparationskostnaderna.
Fördelarna med fyrfiskade strukturer består i bättre användning av området begränsat av cylinderkretsen, för ventilovins passande områden, i en effektivare gasbytesprocess, i en mindre termisk spänning av huvudet på grund av en mer likformig termisk tillstånd, i möjligheten till central placering av munstycket eller ljus, vilket ökar enhetligheten hos de termiska tillståndsuppgifterna kolvgrupp.
Det finns exempelvis andra konstruktioner av cylinderhuvuden, med tre inloppsventiler och en eller två examen per cylinder. Sådana system tillämpas emellertid relativt sällsynta, främst i mycket anslutna (racing) motorer.
Inverkan av antalet ventiler på gasdynamik och värmeöverföring i inloppsbanan är i allmänhet praktiskt taget inte studerat.
De viktigaste elementen i cylinderhuvudet från synvinkeln på gasdynamik och värmeväxlingsinmatningsprocess i motorn är de typer av inloppskanaler.
Ett av sätten att optimera fyllningsprocessen är profilering av inloppskanaler i cylinderhuvudet. Det finns ett brett utbud av former av profilering för att säkerställa den riktningsrörelse av fräsch laddning i motorcylindern och förbättrar blandningsprocessen, de beskrivs i de mest detaljerade.
Beroende på typen av blandningsprocess utförs inloppskanalerna av enfunktionell (äcklig), vilket endast fylls med cylindrar med luft eller tvåfunktion (tangentiell, skruv eller annan typ) som används för inlopp och vridning av luftladdning i Cylinder och förbränningskammare.
Låt oss vända sig till frågan om funktionerna i utformningen av insugningssamlare av bensin och dieselmotorer. En analys av litteraturen visar att inloppskollektorn (eller bläckröret) ges liten uppmärksamhet, och det anses ofta endast som en rörledning för att tillföra luft- eller bränsle-luftblandning i motorn.
Luftfilter Det är en integrerad del av kolvmotorns inloppssystem. Det bör noteras att i litteraturen är mer uppmärksamhet åt design, material och motstånd hos filterelementen och samtidigt effekten av filtreringselementet på gasdynamiska och värmeväxlade indikatorer, liksom utgifterna Kännetecken för kolvförbränningssystemet, är praktiskt taget inte övervägt.
1.2 Gasdynamik av flöde i inloppskanaler och metoder för att studera inloppsprocessen i kolvmotorn
För en mer exakt förståelse av den fysiska väsen av de resultat som erhållits av andra författare, beskrivs de samtidigt med de teoretiska och experimentella metoderna som används, eftersom metoden och resultatet är i en enda organisk kommunikation.
Metoder för studier av inloppssystem av KHOS kan delas upp i två stora grupper. Den första gruppen innefattar teoretisk analys av processerna i inloppssystemet, inklusive deras numeriska simulering. Till den andra gruppen kommer vi att rita alla sätt som experimentellt studerar inloppsprocessen.
Valet av forskningsmetoder, uppskattningar och justering av inloppssystem bestäms av de inställda målen, liksom befintliga material, experimentella och beräknade möjligheter.
Hittills finns det inga analytiska metoder som gör det möjligt att vara ganska korrekt för att uppskatta nivån av gasintensitet i förbränningskammaren, liksom lösa privata problem som är förknippade med en beskrivning av rörelsen i inloppsbanan och gasutgången från ventilgapet i den reala osalösa processen. Detta beror på svårigheterna att beskriva det tredimensionella flödet av gaser på kröklinjiga kanaler med plötsliga hinder, en komplex rymdströmsstruktur, med ett strålgasutlopp genom ventilluckan och ett partiellt fyllt utrymme av en variabel volymcylinder, interaktionen av flöden mellan sig, med cylinderns väggar och kolvens rörliga botten. Analytisk bestämning av det optimala hastighetsfältet i inloppsröret, i ringventilspåret och fördelningen av flöden i cylindern kompliceras genom bristen på exakta metoder för utvärdering av aerodynamiska förluster som uppstår på grund av en ny laddning i inloppssystemet och när gas i cylindern och flödet runt sina inre ytor. Det är känt att i kanalen finns instabila zoner av övergången av flödet från laminärt till det turbulenta flödesläget, området för separation av gränsskiktet. Flödesstrukturen kännetecknas av variabler i tid och platsen för Reynolds, nivån av icke-stationäritet, intensitet och skala av turbulens.
Många multidirectional work ägnas åt numerisk modellering av luftens rörelse på inloppet. De producerar modellering av vortexintag-flödet av inloppet av inloppets inlopps inlopp, beräkningen av det tredimensionella flödet i inloppskanalerna i cylinderhuvudet, modellerar strömmen i inloppsfönstret och motorn Cylinder, en analys av effekten av direktflöde och virvlande strömmar på blandningsprocessen och beräknade studier av effekten av laddning som vrids i dieselcylindern storleken av utsläpp av kväveoxider och indikatorcykelindikatorer. Men endast i några av verken bekräftas numerisk simulering av experimentella data. Och enbart på teoretiska studier är det svårt att bedöma noggrannheten och graden av tillämplighet av data. Det bör också betonas att nästan alla numeriska metoder huvudsakligen syftar till att studera processerna i den redan existerande utformningen av inloppssystemets intensitet för att eliminera dess brister och inte utveckla nya, effektiva designlösningar.
Parallellt appliceras de klassiska analytiska metoderna för beräkning av arbetsflödet i motorn och separata gasutbytesprocesser. I beräkningarna av gasflödet i inlopps- och avgasventilerna och kanalerna används emellertid huvudsakligen ekvationerna för ett-dimensionellt stationärt flöde, som huvudsakligen tar den aktuella kvasi-stationära. Därför uppskattas de beräkningsmetoder som behandlas exklusivt (ungefärliga) och kräver därför experimentell förfining i laboratoriet eller på en riktig motor under bänkprov. Metoder för beräkning av gasutbytet och de huvudgasdynamiska indikatorerna för inloppsprocessen i en svårare formulering utvecklas i verken. De ger emellertid också endast generell information om de diskuterade processerna, utgör inte en tillräckligt fullständig representation av gasdynamiska och värmeväxling, eftersom de är baserade på statistiska data som erhållits i matematiska modellering och / eller statiska utlopp av inloppskanalen av bläcket och på metoderna för numerisk simulering.
De mest exakta och tillförlitliga data på inloppsprocessen i kolvmotorn kan erhållas i studien på realtidsmotorer.
Till de första studierna av laddningen i motorcylindern på axeltestläget kan de klassiska experimenten i Ricardo och kontanterna tillskrivas. Riccardo installerade en pumphjul i förbränningskammaren och spelade in sin rotationshastighet när motoraxeln kontrolleras. Anemometern fixerade det genomsnittliga gashastighetsvärdet för en cykel. Ricardo introducerade begreppet "Vortex-förhållande", som motsvarar förhållandet mellan pumphjulets frekvens, mätt virvelns rotation och vevaxeln. Kassen installerade plattan i den öppna förbränningskammaren och spelade in effekten på luftflödet. Det finns andra sätt att använda plattor i samband med tensidat eller induktiva sensorer. Emellertid deformerar installationen av plattor den roterande strömmen, vilken är nackdelen med sådana metoder.
Modern forskning av gasdynamik direkt på motorer kräver specialverktyg Mätningar som kan arbeta under negativa förhållanden (buller, vibrationer, roterande element, hög temperatur och tryck vid förbränning av bränsle och i avgaskanaler). I det här fallet är processerna i DVS höghastighet och periodisk, så mätutrustningen och sensorerna måste ha mycket hög hastighet. Allt detta komplicerar i hög grad studien av inloppsprocessen.
Det bör noteras att för närvarande används metoder för naturlig forskning om motorer, både för att studera luftflödet i inloppssystemet och motorns cylinder och för analys av effekten av virvelbildning på inloppet för toxiciteten av avgaser.
Naturliga studier, där samtidigt ett stort antal olika faktorer verkar, inte tillåter att penetrera detaljerna i mekanismen för ett separat fenomen, tillåter emellertid inte att använda hög precision, komplex utrustning. Allt detta är prerogativet för laboratorieundersökningar med hjälp av komplexa metoder.
Resultaten av studien av gasdynamik i inloppsprocessen, som erhållits i studien om motorer är ganska detaljerade i monografi.
Av dessa är det största intresset oscillogrammet av förändringar i luftflödeshastigheten i ingångssektionen av inloppskanalen hos motorn av C10.5 / 12 (d 37) hos Vladimir-traktoranläggningen, som presenteras i Figur 1.2.
Fikon. 1,2. Flödesparametrar i kanalens ingångssektion: 1 - 30 S-1, 2-25 S-1, 3-20 S-1
Mätning av luftflödeshastigheten i denna studie utfördes med användning av en termoemometer som arbetar i DC-läge.
Och här är det lämpligt att vara uppmärksam på själva metoden för termoemometri, som tack vare ett antal fördelar, fick en sådan utbredd gasdynamik av olika processer i forskning. För närvarande finns det olika system av termoanemometrar beroende på uppgifter och forskningsområde. Den mest detaljerade teorin om termoenemometri anses vara i. Det bör också noteras en mängd olika termoemometer sensordesigner, vilket indikerar den utbredda användningen av denna metod inom alla branscher, inklusive teknik.
Tänk på frågan om tillämpligheten av termoenemometri-metoden för att studera inloppsprocessen i kolvmotorn. Således gör de små dimensionerna av det känsliga elementet i termoemometer-sensorn inte signifikanta förändringar i flödet av luftflödet; Hög känslighet hos anemometrarna gör att du kan registrera fluktuationer med små amplituder och högfrekvenser; Enkelheten hos hårdvaru-systemet gör det möjligt att enkelt spela in den elektriska signalen från termoemometerns utgång, följt av dess bearbetning på en persondator. I termomometri används den i limningslägen för en-, två- eller trekomponentsensorer. En tråd eller filmer av eldfasta metaller med en tjocklek av 0,5-20 μm och en längd av 1-12 mm används vanligtvis som ett känsligt element i termoemometer-sensorn, som är fixerad på krom- eller krom-läderben. Det senare passerar genom ett porslin två-, trevägs eller fyrträsrör, som sätts på metallfallet som tätar från genombrottet, metallfodralet, oked i blockhuvudet för studien av det intracylindriga utrymmet eller i rörledningar för att bestämma medel- och krusningskomponenterna i gashastigheten.
Och nu tillbaka till oscillogrammet som visas i Figur 1.2. Diagrammet uppmärksammar det faktum att det utgör en förändring av luftflödeshastigheten från vevaxelns rotationsvinkel (p.k.v.) endast för inloppstakten (200 grader. P.k.v.), medan resten information om andra klockor som den var "beskuren". Detta oscillogram erhålles för vevaxelns rotationsfrekvens från 600 till 1800 min -1, medan i moderna motorer Utbud av driftshastigheter är mycket bredare: 600-3000 min -1. Uppmärksamhet dras till det faktum att flödeshastigheten i kanalen före öppning av ventilen inte är noll. I sin tur, efter stängning av inloppsventilen, återställs hastigheten, förmodligen, eftersom i vägen finns ett högfrekvent fram och återgående flöde, vilket i vissa motorer används för att skapa en dynamisk (eller otrygghet).
Därför är det viktigt att förstå processen som helhet, data om förändringen i luftflödeshastigheten i inloppskanalen för hela motorflödet hos motorn (720 grader, PKV) och i hela arbetsområdet för vevaxelrotationsfrekvensen. Dessa data är nödvändiga för att förbättra inloppsprocessen, leta efter sätt att öka storleken på en ny laddning som ingås i motorcylindrarna och skapa dynamiska supercharow-system.
Låt oss kortfattat överväga funktionerna i Dynamic Supercharged i Piston DVS, som utförs olika sätt. Inte bara gasdistributionsfaserna, utan också utformningen av intag och examensvägar påverkar intagsprocessen. Kolvens rörelse när inloppstakten leder till en öppen inloppsventil till bildningen av backpressurvågen. Vid en öppen inloppsrörledning uppträder denna tryckvåg med en massa fast luftluft, reflekterad från den och rör sig tillbaka till inloppsröret. Den fluktuala luftkolonnens fluktuerade luftfel i inloppsrörledningen kan användas för att öka fyllningen av cylindrar med frisk laddning och därigenom erhåller en stor mängd vridmoment.
Med en annan form av dynamisk superchard - tröghet överlägsen har varje inloppskanal av cylindern sitt eget separata resonatorrör, motsvarande längd-akustik ansluten till uppsamlingskammaren. I sådana resonatorrör kan kompressionsvågen som kommer från cylindrar spridas oberoende av varandra. Vid godkännande av längden och diametern hos de enskilda resonatorrören med faserna av kompressionsvågens gasfördelningsfas, återspeglas i slutet av resonatorröret, genom det öppna inloppsventil Cylindern ger därigenom sin bästa fyllning.
Den resonansreducerande är baserad på det faktum att i luftflödet i inloppsrörledningen vid en viss rotationshastighet hos vevaxeln finns resonansoscillationer som orsakas av kolvens fram- och återgående rörelse. Detta, med den korrekta layouten av inloppssystemet, leder till en ytterligare ökning av tryck och en ytterligare adhesiv effekt.
Samtidigt fungerar de nämnda dynamiska boostmetoderna i ett smalt antal lägen, kräver en mycket komplex och permanent inställning, eftersom motorns akustiska egenskaper förändras.
Även gasdynamikdata för hela motorflödet hos motorn kan vara användbara för att optimera fyllningsprocessen och söker efter att det ökar luftflödet genom motorn och följaktligen dess effekt. Samtidigt, intensiteten och skalaen av luftflödets turbulens, som alstras i inloppskanalen, såväl som antalet vorter som bildas under inloppsprocessen.
Det snabba flödet av laddning och storskalig turbulens i luftflödet ger god blandning av luft och bränsle och därmed fullständig förbränning med låg koncentration av skadliga ämnen i avgaserna.
Ett sätt att skapa virvelerna i inloppsprocessen är användningen av en flik som delar inloppsbanan i två kanaler, varav en kan överlappa den, styr rörelsen av laddningen av blandningen. Det finns ett stort antal designversioner för att ge den tangentiella komponenten i flödesrörelsen för att organisera riktningsvorster i inloppsrörledningen och motorcylindern
. Syftet med alla dessa lösningar är att skapa och hantera vertikala virvlar i motorcylindern.
Det finns andra sätt att styra fyllningens fräscha laddning. Utformningen av en spiralintagskanal används i motorn med ett annat steg av varv, plana arenor på innerväggen och skarpa kanter vid kanalutgången. En annan anordning för reglering av vortexbildningen i motorns cylinder är en spiralfjäder installerad i inloppskanalen och stift fast i ena änden före ventilen.
Det är således möjligt att notera trenden av forskare att skapa stora virvelvindar av olika distributionsanvisningar på inloppet. I det här fallet måste luftflödet huvudsakligen innehålla storskalig turbulens. Detta leder till en förbättring av blandningen och efterföljande förbränning av bränsle, både i bensin och i dieselmotorer. Och som ett resultat minskar den specifika konsumtionen av bränsle och utsläpp av skadliga ämnen med förbrukade gaser.
Samtidigt, i litteraturen finns det ingen information om försök att styra vortexformationen med tvärgående profilering - en förändring i formen av kanalens tvärgående sektion, och det är känt att starkt påverka flödesens natur.
Efter det föregående kan man dra slutsatsen att i detta skede i litteraturen finns en betydande brist på pålitlig och fullständig information om gasdynamiken i inloppsprocessen, nämligen: Ändra hastigheten på luftflödet från vevaxelns hörn för Motorns hela arbetsflödet i driftsområdet för vevaxelrotationsfrekvensaxeln; Effekten av filtret på gasdynamiken i inloppsprocessen; Skalan av turbulensen uppstår under intaget; Inverkan av hydrodynamisk nonstationaritet på förbrukningsmaterialet i inloppskanalen av DVS, etc.
Den brådskande uppgiften är att söka efter metoderna för att öka luftflödet genom motorcylindrarna med minimal motorns förfining.
Som redan nämnts ovan kan de mest kompletta och pålitliga ingångsdata erhållas från studier på verkliga motorer. Men denna forskningsriktning är väldigt komplex och dyr, och för ett antal problem är det nästan omöjligt, därför har de kombinerade metoderna för att studera processer i ICC utvecklats av experimenter. Tänk på utbredd från dem.
Utvecklingen av en uppsättning parametrar och metoder för beräkning och experimentella studier beror på det stora antalet omfattande analytiska beskrivningar av konstruktionen av kolvmotorns inloppssystem, dynamiken i processen och rörelsen av laddningen i inloppskanaler och cylinder.
Acceptabla resultat kan erhållas när en gemensam studie av inloppsprocessen på en persondator med numeriska modelleringsmetoder och experimentellt genom statiska utrensningar. Enligt denna teknik har många olika studier gjorts. I sådant arbete visas antingen möjligheterna till numerisk modellering av virvlande flöden i inloppssystemet i bläcksystemet, följt av resultaten av resultaten med hjälp av rengöring i statiskt läge på inspektionsinstallationen eller den beräknade matematisk modell Baserat på experimentella data erhållna i statiska lägen eller under drift av individuella modifieringar av motorer. Vi betonar att grunden för nästan alla sådana studier tas i experimentdata som erhållits med hjälp av statisk blåsning av inloppssystemet i bläcksystemet.
Tänk på ett klassiskt sätt att studera intagsprocessen med en verandaanometer. Med fasta ventilläppar, producerar den en rengöring av testkanalen med olika andra luftförbrukning. För rening används äkta cylinderhuvuden, gjutna från metall, eller deras modeller (hopfällbart trä, gips, från epoxihartser, etc.) monterade med ventiler som styr busslinjer och sadlar. Men som beskrivna jämförande test ger denna metod information om effekten av banans form, men pumphjulet svarar inte på verkan av hela luftflödet i tvärsnitt, vilket kan leda till ett signifikant fel vid uppskattning av Intensiteten av laddningen i cylindern, som bekräftas matematiskt och experimentellt.
En annan bredspilierad metod för att studera påfyllningsprocessen är en metod med användning av en dold gitter. Denna metod skiljer sig från den föregående med det faktum att det absorberade roterande luftflödet skickas till fästningen på bladet på det dolda rutnätet. I detta fall är den roterande strömmen stulen och ett strålmoment bildas på bladen, som registreras av den kapacitiva sensorn i storleken på torkningsvinkeln. Den dolda strömmen, som har passerat genom gallret, strömmar genom en öppen sektion i slutet av hylsan i atmosfären. Med den här metoden kan du ha en fullständigt utvärdera inloppskanalen för energiindikatorer och med storleken av aerodynamiska förluster.
Även trots att metoderna för forskning på statiska modeller endast ger den mest allmänna idén om inloppsprocessens gasdynamiska och värmeväxlingsegenskaper, förblir de fortfarande relevanta på grund av deras enkelhet. Forskare använder alltmer dessa metoder för preliminär bedömning av utsikterna till intagssystem eller omvandling redan befintliga. Men för en komplett är detaljerad förståelse av fenomenets fysik under inloppsprocessen av dessa metoder klart inte tillräckligt.
Ett av de mest exakta och effektiva sätten att studera inloppsprocessen i motorn är experiment på speciella, dynamiska installationer. Under antagandet att gasdynamiska och värmeväxlingsfunktioner och egenskaper hos laddningen i inloppssystemet är funktioner av endast geometriska parametrar och regimfaktorer för studien, är det mycket användbart att använda en dynamisk modell - experimentell installation, som oftast representerar en endimensionell motormodell på olika höghastighetslägenagerar genom att testa vevaxeln från en extern energikälla och utrustad med sensorer olika typer . I det här fallet kan du uppskatta den totala effektiviteten från vissa lösningar eller deras effektivitet är element. I allmän Ett sådant experiment reduceras för att bestämma flödesegenskaperna i olika delar av inloppssystemet (momentana temperaturvärden, tryck och hastighet) som varierar vid hörnet av vevaxelns rotation.
Således är det mest optimala sättet att studera inloppsprocessen, som ger full och tillförlitlig data skapandet av en encylindrös dynamisk modell av kolvmotor, som drivs till rotation från en extern energikälla. I det här fallet tillåter denna metod att undersöka både gasdynamiska och värmeväxlare av påfyllningsprocessen i kolvförbränningsmotorn. Användningen av termoenemometriska metoder kommer att göra det möjligt att erhålla tillförlitliga data utan en signifikant effekt på de processer som uppstår i intagssystemet hos den experimentella motormodellen.
1.3 Egenskaper hos värmeväxlingsprocesser i inloppssystemet för kolvmotorn
Studien av värmeväxling i kolvförbränningsmotor började faktiskt från skapandet av de första arbetsmaskinerna - J. Lenoara, N. Otto och R. diesel. Och naturligtvis vid det första skedet ägde särskild uppmärksamhet åt studien av värmeväxling i motorcylindern. De första klassiska verken i den här riktningen kan tillskrivas.
Men endast arbete som utförts av V.I. Grinevik blev en solid grund, vilket visade sig vara möjligt att bygga teorin om värmeväxling för kolvmotorer. Den aktuella monografen är främst avsedd för den termiska beräkningen av intra-cylindriska processer i OI. Samtidigt kan det också hitta information om de värmeväxlade indikatorerna i inloppsprocessen av intresse för oss, nämligen finns det statistiska data om storleken på uppvärmning av fräsch laddning, liksom empiriska formler för att beräkna parametrarna vid början och slutet av inloppstakten.
Vidare började forskare lösa fler privata uppgifter. I synnerhet fick V. Nusselt och publicerat en formel för värmeöverföringskoefficient i en kolvmotorcylinder. N.r. Brilling i sin monografi klargjorde formeln för Nusselt och visade sig tydligt att i varje fall (motortyp, metod för att blanda bildning, hastighet, blomstrande nivå) bör lokala värmeöverföringskoefficienter klargöras av resultaten av direkta experiment.
En annan riktning i studien av kolvmotorer är studien av värmeväxling i flödet av avgaser, i synnerhet, erhållande av data om värmeöverföring under ett turbulent gasflöde i avgasröret. Ett stort antal litteratur ägnas åt att lösa dessa uppgifter. Denna riktning är ganska väl studerad både i statiska rengöringsförhållanden och under hydrodynamisk nonstationaritet. Detta beror främst på det faktum att det, genom att förbättra avgassystemet, är möjligt att avsevärt öka de tekniska och ekonomiska indikatorerna för kolvförbränningsmotorn. Under utvecklingen av detta område genomfördes många teoretiska verk, inklusive analytiska lösningar och matematisk modellering, liksom många experimentella studier. Som ett resultat av en sådan omfattande studie av frisättningsprocessen föreslog ett stort antal indikatorer som kännetecknas av frisättningsprocessen för vilka kvaliteten på utformningen av avgassystemet kan bedömas.
Studien av värmeväxling av inloppsprocessen får fortfarande otillräcklig uppmärksamhet. Detta kan förklaras av det faktum att studier inom värmeväxlingsoptimering i cylindern och avgassystemet initialt var effektivare när det gäller att förbättra kolvmotorns konkurrenskraft. För närvarande har utvecklingen av motorindustrin nått en sådan nivå att en ökning av motorindikatorn minst några tiondelar procent anses vara en allvarlig prestation för forskare och ingenjörer. Därför, med hänsyn till det faktum att anvisningarna för att förbättra dessa system är huvudsakligen uttömda, söker för närvarande fler och fler specialister efter nya möjligheter att förbättra arbetsflödena hos kolvmotorer. Och en av sådana riktningar är studien av värmeväxling under inloppet i inloppet.
I litteraturen om värmeväxling i inloppsprocessen kan arbetet särskiljas på studien av påverkan av intensiteten hos virvelflödet av laddning på inloppet på motortillståndet (cylinderhuvud, intag och avgasventil, cylinderytor). Dessa verk är av stor teoretisk natur; Baserat på att lösa de olinjära Navier-Stokes-ekvationerna och Fourier-OstroGradsky, liksom matematisk modellering med hjälp av dessa ekvationer. Med tanke på ett stort antal antaganden kan resultaten tas som grund för experimentella studier och / eller beräknas i tekniska beräkningar. Dessutom innehåller dessa verk experimentella studier för att bestämma lokala icke-stationära värmeflödringar i en dieselförbränningskammare i ett brett spektrum av intensitet inloppsluftintensitet.
Ovannämnda värmeväxlingsarbete i inloppsprocessen påverkar oftast inte påverkan av gasdynamik på den lokala intensiteten av värmeöverföring, vilket bestämmer storleken på uppvärmningen av fräsch laddning och temperaturspänning i inloppsgrenröret (röret). Men som är välkänt har storleken av uppvärmningen av fräsch laddning en signifikant effekt på massförbrukningen av fräsch laddning genom motorcylindrarna och följaktligen dess effekt. Dessutom kan en minskning av den dynamiska intensiteten av värmeöverföring i kolvmotorns inloppsväg minska sin temperaturspänning och därigenom öka resursen hos detta element. Därför är studien och lösning av dessa uppgifter en brådskande uppgift för utvecklingen av motorbyggnaden.
Det bör anges att för närvarande för tekniska beräkningar använder statisk utrensningsdata, vilket inte är korrekt, eftersom icke-stationäritet (flödespulsering) starkt påverkar värmeöverföring i kanalerna. Experimentella och teoretiska studier indikerar en signifikant skillnad i värmeöverföringskoefficienten i nonstationära förhållanden från ett stationärt fall. Det kan nå ett 3-4-faldigt värde. Den främsta orsaken till denna skillnad är den specifika omstruktureringen av den turbulenta strömstrukturen, som visas i.
Det är uppenbart att det som ett resultat av effekten på flödet av dynamisk nonstationaritet (strömacceleration), sker det i den kinematiska strukturen, vilket leder till en minskning av intensiteten av värmeväxlingsprocesser. Arbetet konstaterades också att accelerationen av flödet leder till en 2-3-till-larmökning i de garvande tangentspänningarna och därefter så mycket som minskningen av lokala värmeöverföringskoefficienter.
För att beräkna storleken på uppvärmningen av fräsch laddning och bestämning av temperaturspänningarna i inloppsgrenröret (rör) behövs data på den momentana lokala värmeöverföringen i denna kanal, eftersom resultaten av statiska utrensningar kan leda till allvarliga fel ( Mer än 50%) Vid bestämning av värmeöverföringskoefficienten i intagskanalen som är oacceptabel även för tekniska beräkningar.
1.4 Slutsatser och fastställa målen för studien
Baserat på ovanstående kan följande slutsatser dras. Tekniska egenskaper Den förbränningsmotor bestäms i stor utsträckning av den aerodynamiska kvaliteten på inloppsvägen som en helhet och individuella element: Inloppsgrenröret (inloppsröret), kanalen i cylinderhuvudet, dess nacke och ventilplattor, förbränningskammare i botten av kolv.
Det är emellertid för närvarande fokus på optimering av kanaldesignen i cylinderhuvudet och komplexa och dyra cylinderfyllsystem med en ny laddning, medan det kan antas att endast genom profilering av inloppsgrenröret kan påverkas av gasdynamisk, värme Utbyte och motor förbrukningsmaterial.
För närvarande finns det en mängd olika medel och mätmetoder för en dynamisk studie av inloppsingångsprocessen, och den huvudsakliga metodologiska komplexiteten består i deras rätt val och använd.
Baserat på ovanstående analys av litteraturdata kan följande avhandlingsuppgifter formuleras.
1. För att fastställa effekten av inloppsrörkonfigurationen och närvaron av filtreringselementet på gasdynamiken och förbrukningsvarorna hos kolvmotorn hos den förbränningar, såväl som avslöjar de hydrodynamiska faktorerna av värmeväxlingen av den pulserande strömmen med inloppskanalens väggar.
2. Utveckla en metod för att öka luftflödet genom ett inloppssystem av kolvmotorn.
3. Hitta huvudmönstren för förändringar i den momentana lokala värmeöverföringen i kolvmotorns inloppsväg i de här förhållandena för hydrodynamisk nonstationaritet i den klassiska cylindriska kanalen och beaktar också effekten av inloppssystemets konfiguration (profilerade insatser och luftfilter) På denna process.
4. För att sammanfatta experimentdata på en momentan lokal värmeöverföringskoefficient i kolvinloppsinloppsgrenröret.
För att lösa uppgifterna för att utveckla de nödvändiga teknikerna och skapa en experimentell installation i form av en verktygsmodell av kolvmotor, utrustad med ett kontroll- och mätsystem med automatisk insamling och databehandling.
2. Beskrivning av experimentinstallations- och mätmetoderna
2.1 Experimentell installation för studien av inloppsinloppet
De karakteristiska egenskaperna hos de studerade inloppsprocesserna är deras dynamik och frekvens på grund av ett brett spektrum av motorns rotationshastighet och harmonikiteten hos dessa tidskrifter som är förknippade med den ojämna kolvrörelsen och förändras i inloppsbanans konfiguration i ventilzonzonen. De två sista faktorerna är sammankopplade med gasdistributionsmekanismens verkan. Reproducera sådana förhållanden med tillräcklig noggrannhet kan endast med hjälp av en fältmodell.
Eftersom gasdynamiska egenskaper är funktioner av geometriska parametrar och regimfaktorer måste den dynamiska modellen matcha motorn av en viss dimension och fungera i karakteristiska höghastighetslägen för vevaxeltestet, men redan från en extern energikälla. Baserat på dessa uppgifter är det möjligt att utveckla och utvärdera den totala effektiviteten från vissa lösningar som syftar till att förbättra inloppsbanan som helhet, såväl som separat av olika faktorer (konstruktiva eller regim).
För studier av gasdynamik och värmeöverföringsprocess i kolvmotorn av förbränning, var en experimentell installation konstruerad och tillverkad. Den utvecklades på grundval av motormodellen 11113 VAZ - OKA. När du skapar installationen användes prototypdetaljerna, nämligen: Anslutningsstång, kolvfinger, kolv (med förfining), gasdistributionsmekanism (med förfining), vevaxelskiva. Figur 2.1 visar en längdsektion av den experimentella installationen, och i figur 2.2 är dess tvärgående sektion.
Fikon. 2.1. Lady Cut of the Experimental Installation:
1 - Elastisk koppling; 2 - gummifingrar; 3 - Rod cervikal; 4 - Native cervix; 5 - kind; 6 - NUT M16; 7 - motvikt; 8 - NUT M18; 9 - Ursprungliga lager; 10 - Stödjer; 11 - Lagerkopplingsstång; 12 - stav; 13 - Kolvfinger; 14 - Kolven; 15 - cylinderhylsa; 16 - Cylinder; 17 - Cylinderns botten; 18 - Cylinderstöd; 19 - Fluoroplastring; 20 - referensplatta; 21 - Hexagon; 22 - Packning; 23 - inloppsventil; 24 - Graduation ventil; 25 - Distributionsaxel; 26 - Kamaxelskiva; 27 - vevaxelskiva; 28 - tandad bälte; 29 - Roller; 30 - spännare 31 - Spännbult; 32 - Maslenka; 35 - Asynkron motor
Fikon. 2,2. Tvärsdel av experimentell installation:
3 - Rod cervikal; 4 - Native cervix; 5 - kind; 7 - motvikt; 10 - Stödjer; 11 - Lagerkopplingsstång; 12 - stav; 13 - Kolvfinger; 14 - Kolven; 15 - cylinderhylsa; 16 - Cylinder; 17 - Cylinderns botten; 18 - Cylinderstöd; 19 - Fluoroplastring; 20 - referensplatta; 21 - Hexagon; 22 - Packning; 23 - inloppsventil; 25 - Distributionsaxel; 26 - Kamaxelskiva; 28 - tandad bälte; 29 - Roller; 30 - spännare 31 - Spännbult; 32 - Maslenka; 33 - Sätt in profilerat 34 - Mätningskanal; 35 - Asynkron motor
Som det kan ses från dessa bilder är installationen en naturlig modell av den inre förbränningsmotorn för encylindrig förbränningsmotor 7.1 / 8.2. Ett vridmoment från en asynkronmotor sänds genom en elastisk koppling 1 med sex gummifingrar 2 på vevaxeln hos den ursprungliga konstruktionen. Den använda kopplingen är kapabel att väsentligt kompensera för inkonsuments av föreningen av axlarna hos den asynkronmotoren och monteringens vevaxel, såväl som att minska dynamiska belastningar, speciellt när man startar och stoppar enheten. Vevaxeln består i sin tur av en anslutningsstångs cervix 3 och två inhemska halsar 4, som är anslutna till varandra med kinderna 5. Stångens livmoderhals trycks med spänning i kinden och fixeras med muttrar 6. För att minska vibrationer till kinderna. Fästs med anti-testbultar 7. Vevaxelns axiella rörelse hindrar muttern 8. Vevaxeln roterar i de slutna rullager 9 fixerade i stöden 10. Två stängda rullager 11 är installerade på en anslutningsstångs hals, på vilken Anslutningsstången 12 är monterad. Användningen av två lager i detta fall är associerad med anslutningsstångens landningsstorlek. Till anslutningsstången med ett kolvfinger 13 är kolven 14 monterad på gjutjärnshylsan 15, pressad i stålcylindern 16. Cylindern är monterad på basen 17, vilken är placerad på cylinderns bärar 18. En bred Fluoroplastisk ring 19 är installerad på kolven, i stället för tre standardstål. Användningen av pigjärnhylsa och fluoroplastisk ring ger en kraftig nedgång i friktion i par av kolv - ärmar och kolvringar - ärm. Därför är den experimentella installationen kapabel att arbeta en kort tid (upp till 7 minuter) utan ett smörjsystem och kylsystem på driftsfrekvenserna hos vevaxelns rotation.
Alla större fasta element i den experimentella installationen är fixerade på basplattan 20, som med två hexagoner är ansluten till laboratorietabellen. För att minska vibrationen mellan sexkanten och stödplattan finns en gummipackning 22.
Mekanismen för Timing Experimental Installation lånas från VAZ 11113 bil: ett blockhuvud används montering med vissa modifieringar. Systemet består av en inloppsventil 23 och avgasventilen 24, som styrs med användning av en kamaxel 25 med remskiva 26. Kamaxelskivan är ansluten till vevaxelskivan 27 med användning av tandbälte 28. Vid monteringsaftens vevaxel finns det två remskivor för att förenkla spänningssystemet på kamaxeln. Bältesspänningen styrs av rullen 29, som är installerad på stativet 30 och spännbulten 31. Masliners 32 installerades för smörjning av kamaxellager, olja, av vilken tyngdkraften kommer till kamaxelns glidlager.
Liknande dokument
Funktioner av intaget av den giltiga cykeln. Påverkan av olika faktorer på fyllningen av motorer. Tryck och temperatur i slutet av intaget. Den återstående gaskoefficienten och de faktorer som bestämmer dess storlek. Inlopp vid accelerering av kolvens rörelse.
föreläsning, tillagt 30.05.2014
Dimensionerna av flödessektionerna i halsen, kammar för inloppsventiler. Profilera en ostressad kam som leder en inloppsventil. Pusherhastighet vid hörnet av näven. Beräkning av ventilens fjädrar och kamaxelns fjädrar.
kursarbete, tillagt 03/28/2014
Allmän information om förbränningsmotorn, dess enhet och egenskaper i arbete, fördelar och nackdelar. Motor arbetsflöde, bränsleändningsmetoder. Sök efter anvisningar för att förbättra utformningen av en förbränningsmotor.
abstrakt, tillagt 06/21/2012
Beräkning av förfarandena för fyllning, kompression, förbränning och expansion, bestämning av indikator, effektiva och geometriska parametrar för luftfartskolvmotorn. Dynamisk beräkning av vevanslutningsmekanismen och beräkningen på vevaxelns styrka.
kursarbete, tillagt 01/17/2011
Att studera funktionerna i fyllnings-, komprimerings-, förbrännings- och expansionsprocessen, som direkt påverkar arbetsflödet hos förbränningsmotorn. Analys av indikator och effektiva indikatorer. Byggnadsindikatorer i arbetsflödet.
kurs, tillagt 30.10.2013
Metoden för beräkning av koefficienten och graden av ojämnhet hos tillförseln av kolvpumpen med angivna parametrar, utarbeta motsvarande graf. Piston pump sugförhållanden. Hydraulisk installationsberäkning, dess huvudparametrar och funktioner.
examination, tillagt 03/07/2015
Utveckling av ett utkast till 4-cylindrig V-formad kolvkompressor. Den termiska beräkningen av kompressorinstallationen av kylmaskinen och bestämningen av dess gassköld. Konstruktion av en indikator och kraftdiagram över enheten. Styrkaberäkningen av kolven.
kursarbete, tillagt 01/25/2013
Allmänna egenskaper hos kretsen av en axiell kolvpump med ett lutande block av cylindrar och en skiva. Analys av huvudstadierna av beräkning och utformning av en axiell kolvpump med ett lutande block. Övervägande av utformningen av universalhastighetsregulatorn.
kursarbete, tillagt 01/10/2014
Designa enhet för borrfräsning. Metoden för att erhålla arbetsstycket. Konstruktion, princip och driftsförhållanden hos en axiell kolvpump. Beräkning av mätinstrumentets fel. Tekniskt system för montering av effektmekanismen.
avhandling, tillagt 05/26/2014
Behandling av termodynamiska cykler av förbränningsmotorer med värmeförsörjning under konstant volym och tryck. Termisk motorberäkning D-240. Beräkning av inloppsprocesser, kompression, förbränning, expansion. Effektiv prestanda för DVS-arbete.
