Газо-динамични процеси в изпускателната система. Изпускателни системи на двигатели с вътрешно горене. Газова динамика и консуматив процес на изхода на буталото на двигателя с вътрешно горене със суперпозиция

Паралелно, развитието на опустошителните изпускателни системи, развитите системи, конвенционално наричани "заглушители", но не са толкова много за намаляване на нивото на шума на операционния двигател, колко да променят нейните мощни характеристики (мощност на двигателя, или. \\ T неговия въртящ момент). В същото време задачата за шума за шиене отиде във втория план, такива устройства не се намаляват и не могат значително да намалят шума на двигателя и често ги подобряват.

Работата на такива устройства се основава на резонансни процеси в самите "шумозаглушители", притежаващи, като всяко кухо тяло със свойствата на лабаклетните резонатор. За сметка на вътрешните резонанси изпускателна система Две паралелни задачи се решават наведнъж: почистването на цилиндъра се подобрява от остатъците на горивата смес, изгорено в предишния такт, и пълненето на цилиндъра с нова част от горимата смес се увеличава за следващия такт за компресия.
Подобрението при почистването на цилиндъра се дължи на факта, че газовият стълб в дипломатория, който отбеляза някаква скорост по време на изхода на газовете в предишния такт, поради инерция, като бутало в помпата, продължава да суче Останките на газовете от цилиндъра дори след като налягането на цилиндъра идва с налягане в колесника. В същото време се случва друг, индиректен ефект: поради това допълнително помпено помпване, налягането в цилиндъра намалява, което благоприятно влияе на следващия такт за прочистване - в цилиндъра, той попада малко повече от прясно запалима смес, отколкото да се получи, ако може да се получи Налягането на цилиндъра е равно на атмосферното.

В допълнение, обратната вълна на налягане на отработените газове, отразена от объркването (заден конус на изпускателната система) или смес (газо-динамична диафрагма), монтирана в кухината на шума, връщайки се обратно към прозореца на цилиндъра по това време От затварянето му, допълнително "развълнувана" прясна горивна смес в цилиндъра, още по-увеличаване на пълнежа му.

Тук трябва ясно да разберете, че не става дума за реципрочното движение на газове в изпускателната система, а за процеса на осцилация на вълната в самия газ. Газът се движи само в една посока - от изпускателния прозорец на цилиндъра по посока на изхода на изхода на изпускателната система, първо с остри тира, чиято честота е равна на оборота на превозното средство, след това постепенно амплитудата на тях Дрехът се намалява, в границата се превръща в равномерно ламинарно движение. И "Там и тук" вълните под налягане вървят, естеството на която е много подобно на акустичните вълни във въздуха. И скоростта на тези вибрации на налягането е близо до скоростта на звука в газа, като се вземат предвид неговите свойства - предимно плътност и температура. Разбира се, тази скорост е малко по-различна от известната стойност на скоростта на звука във въздуха, при нормални условия, равни на около 330 m / s.

Строго говорейки, процесите, които текат в изпускателните системи на DSV не са правилно наречени чисти акустични. По-скоро те се подчиняват на законите, използвани за описване на ударни вълни, макар и слаби. И това вече не е стандартно газов и термодинамика, която е ясно подредена в рамките на изотермични и адиабатни процеси, описани от законите и уравненията на Бойла, Мариота, Клаперон и други като тях.
Аз се натъкнах на тази идея няколко случая, свидетел, за който съм аз. Същността на тях е следната: резонанс на нагласи от високоскоростни и състезателни двигатели (AVIA, съд и авто), работещи по изпълнителните режими, в които двигателите понякога са непроверени до 40 000-45.000 rpm, и дори по-високи, \\ t Те започват "плаване" - те буквално са в очите променят формата, "pinpoint", сякаш не са направени от алуминий, а от пластилин и дори трито за печене! И това се случва на резонансния връх на "близнак". Но е известно, че температурата на отработените газове при изхода на изпускателния прозорец не надвишава 600-650 ° С, докато точката на топене на чист алуминий е малко по-висока - около 660 ° С и нейните сплави и др. В същото време (най-важното!), По-често се разтопява и не-изработената тръба мегафон се деформира, в непосредствена близост до прозореца на отработените газове, където изглежда най-много телаи най-лошите температурни условия, и обратната конусово объркана област, към която изпускателният газ вече се намалява с много по-малка температура, което намалява поради разширяването му в изпускателната система (помните основните закони на газовата динамика) и. \\ t Освен това тази част от ауспуха обикновено се издуха от въздушния поток на инцидента, т.е. Допълнително охлаждане.

Дълго време не можех да разбера и обясня това явление. Всичко падна на място, след като случайно удари книгата, в която бяха описани процесите на ударни вълни. Има такава специална секция на газовата динамика, чийто ход се чете само на специални кранове на някои университети, които подготвят експлозивни техници. Нещо подобно се случва (и проучено) в авиацията, където преди половин век, на зората на свръхзвукови полети, те също срещнаха някои необясними факти за унищожаване на дизайна на планера на самолета по време на свръхзвуков преход.

Тази статия обсъжда оценката на ефекта на резонатора върху пълненето на двигателя. В примера на примера се предлага резонатор - по обем, равен на цилиндъра на двигателя. Геометрията на всмукателния тракт заедно с резонатора е внасяна в програмата за разпръскване. Беше извършена математическа модификация, като се вземат предвид всички свойства на движещия се газ. За да се оцени скоростта на потока през входящата система, оценките на скоростта на потока в системата и относителното налягане на въздуха в клапанния процеп, се извършва компютърна симулация, която показва ефективността на използването на допълнителен капацитет. Оценява се оценка на скоростта на потока през клапанната пропаст, скоростта на потока, потока, налягането и плътността на потока за стандартната, модернизирана и всмукателна система с рексид. В същото време масата на входящия въздух се увеличава, скоростта на потока на потока се намалява и плътността на въздуха влиза в цилиндъра увеличава, което е благоприятно отразено върху изходната телевизионна телевизия.

входящ тракт

резонатор

пълнене на цилиндър

математическо моделиране

надстроен канал.

1. Jemobov L. A., Dydykin A. M. Математическо моделиране Процеси на газовете на DVS: Монография. Н.н.: NGSHA, 2007.

2. Dydyskin A. M., Zholobov L. A. Газодинамични проучвания на методите на DVS на числено моделиране // Трактори и селскостопански машини. 2008. № 4. стр. 29-31.

3. Pritr D. M., Turkish V. A. Аеромеханиката. M.: Oborongiz, 1960.

4. HEILOV M. A. Изчислено колебание под налягане в абсорбиращия тръбен двигател вътрешно горене // tr. Cyam. 1984. № 152. стр.64.

5. Sonkin V. I. Изследване на въздушния поток през клапанната пропаст // tr. НАС. 1974. Брой 149. Стр.21-38.

6. Самски А. А., Попов Ю. P. Методи за разлика за решаване на проблемите на газовата динамика. М.: Наука, 1980. Стр.352.

7. RUDOY B. P. Приложна нестационарна газова динамика: урок. UFA: Институт за авиация на САЩ, 1988. Стр.184.

8. Маливанов М. В., кхмелев г н. към въпроса за развитието на математически и софтуер Изчисляване на газо-динамични процеси в DVS: материали на международната научна и практическа конференция IX. Владимир, 2003. стр. 213-216.

Мащабът на въртящия момент на двигателя е пропорционален на масата на въздуха, приписвана на честотата на въртене. Увеличаването на пълненето на цилиндъра на бензиновия двигател, чрез модернизиране на пътя на всмукване, ще доведе до увеличаване на налягането на края на приема, подобряване на образуването на смесване, увеличаване на техническите и икономическите показатели на експлоатацията на двигателя и намаляване в токсичността на отработените газове.

Основните изисквания за входната пътека са за осигуряване на минимална резистентност към входа и равномерното разпределение на горимата смес през цилиндрите на двигателя.

Осигуряването на минималната резистентност към входа може да бъде постигната чрез елиминиране на грапавостта на вътрешните стени на тръбопроводите, както и остри промени в посоката на потока и елиминират внезапните теглилки и разширения на трака.

Значителен ефект върху пълнежа на цилиндъра различни видове надзор. Най-простият вид превъзходен е да се използва динамиката на входящия въздух. Голям обем на приемника частично създава резонансни ефекти в определен диапазон на въртене, което води до подобряване на пълнене. Въпреки това, те имат, като резултат динамични недостатъци, например отклонения в състава на сместа с бърза промяна в товара. Почти идеалният поток на въртящия момент гарантира, че входящата тръба превключва, в която, например, в зависимост от товара на двигателя, скоростта на въртене и положението на дросела са възможни вариации:

Дължината на пулсационната тръба;

Превключвате между пулсационни тръби с различна дължина или диаметър;
- селективно изключване на отделна тръба от един цилиндър в присъствието на голямо количество от тях;
- превключване на обема на приемника.

С резонансната горната група цилиндри със същите интервали на светкавицата, прикрепете късите тръби към резонансен приемник, който чрез резонансни тръби Тя е свързана с атмосферата или с пренапарен приемник, действащ като резонатор на Gölmgolts. Това е сферичен съд с отворена врата. Въздухът на шията е осцилиращата маса, а обемът на въздуха в съда играе ролята на еластичен елемент. Разбира се, такова разделяне е вярно само приблизително, тъй като някои от въздуха в кухината имат инерционна резистентност. Въпреки това, с достатъчно голяма стойност на зоната на отваряне към площта на напречното сечение на кухината, точността на такова приближение е доста задоволителна. Основната част от кинетичната осцилационна енергия е концентрирана в шията на резонатора, където осцилаторната скорост на въздушните частици има най-голяма стойност.

Между дросела и цилиндъра е установена резонатор между дросела и цилиндъра. Тя започва да действа, когато дроселът е достатъчно покрит, така че нейната хидравлична резистентност да стане съпоставима с съпротивлението на резонаторния канал. Когато буталото се движи надолу, горимата смес влиза в цилиндъра на двигателя не само от под дросела, но и от резервоара. С намаляване на вакуума, резонаторът започва да изсмуква горивата смес. Това ще следва същата част и доста голяма, обратна изхвърляне.
Статията анализира движението на потока в всмукателния канал на 4-инсултен бензинов двигател на честотата на въртене на коляновия вал върху примера на двигателя VAZ-2108 при скоростта на въртене на коляновия вал n \u003d 5600 min-1.

Тази изследователска задача беше решена по математически начин, използвайки софтуерния пакет за моделиране на газово-хидравлични процеси. Симулацията се извършва с помощта на софтуерния пакет за поток. За тази цел се получава и внесена геометрия (при геометрия означава вътрешни обеми на двигателя - всмукателни и изпускателни тръбопроводи, липсващ обем на цилиндъра) стандартни формати файлове. Това позволява на SAPR Solidworks да създаде зона за сетълмент.

Под областта на изчислението означава обемът, в който са дефинирани уравненията математически модели границата на обема, на която са дефинирани граничните условия, след това поддържат получената геометрия във формата, поддържан от потока и го използвайте при създаването на нова изчислена опция.

Тази задача използва ASCII, двоичен формат, в удължението на STL, тип стереолитографияFormat с ъглов толеранс от 4.0 градуса и отклонение от 0.025 метра за подобряване на точността на резултатите от полученото моделиране.

След получаване на триизмерния модел на зоната за сетълмент, се определя математически модел (набор от закони на промените във физическите параметри на газа за този проблем).

В този случай, по същество суров поток от газ се взема при малки номера на Рейнолдс, който е описан от модела на турбулентен поток от напълно сгъстем газ стандарт K-E Модели на турбулентност. Този математически модел е описан от система, състояща се от седем уравнения: две съоръжения на Navier - уравнения, уравнения на приемствеността, енергетиката, състоянието на идеалния газ, масовия трансфер и уравнението за кинетичната енергия на турбулентни вълни.

(2)

Енергийно уравнение (пълна енталпия)

Уравнението на състоянието на идеалния газ:

Турбулентните компоненти са свързани с останалите променливи чрез турбулентната стойност на вискозитета, която се изчислява в съответствие със стандартния K-ε модел на турбулентност.

Уравнения за k и ε

бурен вискозитет:

константи, параметри и източници:

(9)

(10)

Σk \u003d 1; σε \u003d 1.3; Cμ \u003d 0.09; Cε1 \u003d 1.44; Cε2 \u003d 1.92.

Работното вещество в входа е въздух, в този случай, считано за идеалния газ. Първоначалните стойности на параметрите са зададени за цялата зона на сетълмента: температура, концентрация, налягане и скорост. За налягане и температура първоначалните параметри са равни на препратката. Скоростта вътре в изчислената област в посоките x, y, z е нула. Променливата температура и налягане в дебитовете са представени чрез относителни стойности, чиито абсолютни стойности са изчислени по формулата:

fA \u003d F + Fref, (11) \\ t

когато FA е абсолютната стойност на променливата, F е изчислената относителна стойност на променливата, FREF - референтната стойност.

За всяка от изчислените повърхности са определени гранични условия. Съгласно граничните условия е необходимо да се разбере комбинацията от уравнения и закони, характерни за повърхностите на изчислената геометрия. Необходими са гранични условия за определяне на взаимодействието на зоната за сетълмент и математическия модел. На страницата за всяка повърхност показва специфичен вид гранично състояние. Типът на граничното състояние е инсталиран на входните прозорци в входния канал - Безплатно влизане. Останалите елементи - свързаната стена, която не позволява и не предават изчислените параметри на текущата област. В допълнение към всички горепосочени гранични условия, е необходимо да се вземат предвид граничните условия на движещите се елементи, включени в избрания математически модел.

Подвижните части включват вход и изпускателен вентил, бутало. В границите на подвижните елементи ние определяме вида на граничното състояние на стената.

За всяка от движимите тела е поставен законът за движение. Промяната на буталото се определя по формулата. За да се определят законите на клапанното движение, кривите на повдигането на клапана се отстраняват в 0.50 с точност от 0.001 mm. След това се изчисляват скоростта и ускорението на движението на клапата. Получените данни се превръщат в динамични библиотеки (време - скорост).

Следващият етап в процеса на симулация е генерирането на изчислителната мрежа. FlowVision използва локално адаптивна изчислителна мрежа. Първоначално се създава първоначална изчислителна решетка и след това са определени критериите за шлифоване на мрежата, според които дебитът прекъсва клетките на първоначалната решетка до желаната степен. Адаптацията се извършва както в обема на каналите на каналите, така и в цилиндъраните стени. На места с евентуална максимална скорост се създава адаптация с допълнително смилане на изчислителната решетка. По обем, шлайфането се провежда до 2 нива в горивната камера и до 5 нива в клапанните слота, по протежение на стените на цилиндъра, адаптацията е направена до 1 ниво. Това е необходимо за увеличаване на етапа на интеграция на времето с имплицитен метод за изчисление. Това се дължи на факта, че времето се определя като съотношение на размера на клетката до максималната скорост в нея.

Преди да започнете да изчислявате създадената опция, трябва да посочите параметрите на цифровото моделиране. В същото време, времето за продължаване на изчислението е равно на един пълен цикъл на работа на двигателя, 7200 pk., Броят на итерациите и честотата на запазване на тези опции за изчисление. За последваща обработка са запазени определени етапи на изчисление. Задайте часа и опциите за процеса на изчисление. Тази задача изисква настройка на времевата стъпка - метод на избор: имплицитна схема с максимална стъпка 5E-004C, ясен брой CFL - 1. Това означава, че времевата стъпка определя самата програма, в зависимост от сближаването на уравненията на налягането себе си.

Постпроцесорът е конфигуриран и параметрите на визуализацията на резултатите се интересуват. Симулацията ви позволява да получавате необходимите слоеве на визуализация след завършване на основното изчисление, въз основа на етапите на изчисление остават с определена честота. В допълнение, постпроцесорът ви позволява да предавате получените числови стойности на параметрите на процеса в процес на изследване под формата на информационен файл във външни редактори на електронни таблици и да се получи времевата зависимост на такива параметри като скорост, консумация, налягане и т.н.

Фигура 1 показва инсталацията на приемника на входящия канал на DVS. Обемът на приемника е равен на обема на един цилиндър на двигателя. Приемникът е зададен възможно най-близо до входящия канал.

Собствената честота на резонатора на Helmholtz е:

(12)

където f е честотата, Hz; C0 - скорост на звука във въздуха (340 m / s); S - напречно сечение, m2; L е дължината на тръбата, m; V е обемът на резонатора, m3.

За нашия пример имаме следните стойности:

d \u003d 0.032 m, s \u003d 0.00080384 m2, v \u003d 0.000422267 m3, l \u003d 0.04 m.

След изчисляване на F \u003d 374 Hz, което съответства на въртящата се скорост на коляновия вал n \u003d 5600 min-1.

След като зададете изчислената опция и, след задаване на параметрите на числено симулация, са получени следните данни: скорост на потока, скорост, плътност, налягане, температура на газовия поток в входящия канал на интензивността на въртенето на коляновия вал.

От представената графика (фиг. 2), по отношение на потока на потока в клапан процеса, ясно е, че модернизираният канал с приемника има максимални консумативи. Стойността на потреблението е по-висока от 200 g / s. Увеличението се наблюдава за 60 g.k.k.v.

Тъй като отварянето на входящия клапан (348 g.v.v.) скоростта на потока (фиг. 3) започва да расте от 0 до 170 м / сек (при модернизирания прием на всмукване 210 m / s, с -190m / s приемници) в интервала До 440-450 gkv В канала с приемника стойността на скоростта е по-висока, отколкото в стандарт приблизително 20 m / s, започвайки от 430-440. P.k.v. Цифрената стойност на канала в канала с приемника е значително по-равномерна от модернизирания входен канал, по време на отварянето на входящия клапан. След това има значително намаляване на скоростта на потока до затварянето на входящия клапан.

От относителните графики под налягане (фиг. 4) (атмосферно налягане, р \u003d 101000 PA е получено за нула), следва, че стойността на налягането в модернизирания канал е по-висока, отколкото в стандарта, с 20 kPa при 460-480 gp. Kv. (свързани с голяма стойност на дебита). От 520 g.k.v. Стойността на налягането е подравнена, която не може да се каже за канала с приемника. Стойността на налягането е по-висока от стандартната, с 25 kPa, започвайки от 420-440 gp.k.v.v. до затварянето на входящия клапан.

Плътността на потока в зоната на вентила е показана на фиг. пет.

В модернизирания канал с приемника стойността на плътността е под 0.2 kg / m3, започвайки от 440 g.k.v. В сравнение със стандартен канал. Това е свързано с високи нива на налягане и газ.

От анализа на графиките можете да направите следното заключение: каналът на подобрената форма осигурява по-добро пълнене на цилиндъра с нова такса поради намаляването на хидравличното съпротивление на входящия канал. С увеличаването на скоростта на буталото по време на отварянето на входящия клапан, формата на канала не оказва съществено влияние върху скоростта, плътността и налягането в приемния канал, той се обяснява с факта, че през този период са главно индикаторите за входящи процеси В зависимост от скоростта на буталото и слота за клапан (само формата на входящия канал се променя в това изчисление), но всичко се променя драстично по време на забавянето на движението на буталото. Таксата в стандартния канал е по-малка и инертна и по-силна "опъване" по дължината на канала, която в агрегата дава по-малко пълнене на цилиндъра по време на намаляване на скоростта на движението на буталото. До затваряне на клапана процесът тече под знаменателя на вече получената скорост (буталото дава първоначалния дебит на кеширания обем, с намаление на скоростта на буталото, инерционния компонент на газовия поток на газовия поток има значителна роля на пълнежа. Това се потвърждава от по-високи показатели за скоростта, налягане.

В входния канал с приемника, поради допълнително зареждане и резонансни явления, в цилиндъра на DVS има значително голяма маса на газовата смес, която осигурява по-високи технически индикатори на операцията DVS. Нарастването на растежа в края на входа ще окаже значително въздействие върху увеличаването на техническите и икономически и екологични резултати на работата на ДПС.

Рецензенти:

Годил Александър Николаевич, Доктор на техническия университет, професор по департамент за топлинни двигатели и енергийни инсталации на Държавния университет Владимир на Министерството на образованието и науката, Владимир.

Kulchitsky Aleksey Ramovich, D.N., професор, заместник-главен дизайнер LLC VMTZ, Владимир.

Библиографска справка

Газо-динамичният надзор включва методи за увеличаване на плътността на зареждането на входа чрез употреба:

· Кинетичната енергия на въздуха, която се движи по приемащото устройство, в което се превръща в потенциалното налягане на налягането при спиране на потока - високоскоростен надзор;

· Процеси на вълни в всмукателни тръбопроводи -.

В термодинамичния цикъл на двигателя, без да се увеличава началото на процеса на компресия при налягане пс. 0, (еднаква атмосферна). В термодинамичния цикъл на буталния двигател с газо-динамичен надзор, началото на процеса на компресия се осъществява при налягане p K. поради увеличаването на налягането на работната течност извън цилиндъра от пс. 0 be. p K.. Това се дължи на трансформацията на кинетичната енергия и енергията на вълновите процеси извън цилиндъра в потенциалната енергия на налягането.

Един от енергийните източници за увеличаване на налягането в началото на компресията може да бъде енергията на въздушния поток на инцидента, който се осъществява, когато самолетът, автомобилът и т.н. Съответно добавянето в тези случаи се нарича висока скорост.

Високоскоростен надзор Въз основа на аеродинамични модели на трансформация на високоскоростен въздушен поток в статично налягане. Структурно, тя се реализира като дюза за всмукване на дифузор, насочена към теглене на въздушен поток при шофиране превозно средство. Теоретично увеличаване на налягането δ p K.=p K. - пс. 0 зависи от скоростта ° С. H и плътност ρ 0 инцидент (движещ се) въздушен поток

Високоскоростният надзор намира се използва главно на въздухоплавателни средства с бутални двигатели и спортни автомобиликъдето скоростта на скоростта са повече от 200 км / ч (56 m / s).

Следните сортове газ-динамично наблюдение на двигателите се основават на използването на инерционни и вълни в входа на двигателя.

Инерционно или динамично намаляване се осъществява при сравнително висока скорост на движеща се прясна такса в тръбопровода ° С. TR. В този случай уравнението (2.1) отнема

където ξ t е коефициент, който отчита устойчивостта на движението на газ по дължина и местно.

Истинска скорост ° С. Газовият поток на газ в всмукателните тръбопроводи, за да се избегнат повишени аеродинамични загуби и влошаване на пълнежа на цилиндрите с прясно зареждане, не трябва да надвишава 30 ... 50 m / s.

Честотата на процесите в цилиндрите бутални двигатели Това е причина за осцилаторни динамични явления в газови пътеки. Тези явления могат да се използват за значително подобряване на основните показатели за двигатели (литър сила и икономика.

Инерционните процеси винаги са придружени от вълнични процеси (колебания при налягане), произтичащи от периодичното отваряне и затваряне на входните клапани на системата за обмен на газ, както и движението за връщане на буталата.

В началния етап на входа в входната дюза преди клапана се създава вакуум, а съответната вълна от изливане, достигане на противоположния край на отделния входящ тръбопровод, отразява компресионната вълна. Чрез избиране на дължината и преминаването на отделния тръбопровод, можете да получите пристигането на тази вълна към цилиндъра в най-благоприятния момент преди затваряне на клапана, който значително ще увеличи фактора на пълнене и следователно въртящ момент M E. Двигател.

На фиг. 2.1. Показва се диаграма на настроена всмукателна система. През входната тръба, заобикаляйки дросел клапанВъздухът влиза в приемащия приемник и входните тръбопроводи на конфигурираната дължина към всеки от четирите цилиндри от него.

На практика това явление се използва в чужди двигатели (фиг. 2.2), както и вътрешни двигатели за леки автомобили с персонализирани индивидуални входящи тръбопроводи (например, \\ t zMZ двигатели), както и на 2H8.5 / 11 дизелов двигател, стационарен електрически генератор, който има един настроен тръбопровод в два цилиндъра.

Най-голямата ефективност на газо-динамичния надзор се извършва с дълги отделни тръбопроводи. Надходящото налягане зависи от координацията на честотата на въртене на двигателя н., дължини на тръбопровода Л. TR и ъгли

огъване на затварянето на всмукателния клапан (орган) φ А.. Тези параметри са свързани с тях

къде е локалната скорост на звука; к. \u003d 1.4 - адиабатен индекс; R. \u003d 0.287 kJ / (kg ∙ градушка.); T. - средна температура на газа за периода на натиск.

Вълните и инерционните процеси могат да осигурят забележимо увеличение в цилиндъра при големи клапанни открития или под формата на увеличаване на зареждането в такт за компресия. Изпълнението на ефективния газо-динамичен надзор е възможен само за тесен обхват на честотата на въртене на двигателя. Комбинацията от фазите на разпределението на газа и дължината на всмукателния тръбопровод трябва да осигури най-голям коефициент на пълнене. Такъв избор на параметри се наричат настройка на входящата система.Тя ви позволява да увеличите мощността на двигателя с 25 ... 30%. Да се \u200b\u200bзапази ефективността на газо-динамичния надзор в по-широк обхват на въртящата се честота на коляновия вал може да се използва различни методи, в частност:

· Прилагане на тръбопровод с променлива дължина л. TR (например телескопичен);

· Превключване от кратък тръбопровод за дълго;

· Автоматично регулиране на фазите на разпределение на газ и др.

Използването на газо-динамично наблюдение на тласък на двигателя обаче е свързано с определени проблеми. Първо, не винаги е възможно да се спазват рационално с достатъчно удължените всмукателни тръбопроводи. Особено трудно е да се направи за двигатели с ниска скорост, защото с намаление на скоростта на въртене, дължината на регулираните тръбопроводи се увеличава. Второ, фиксираната геометрия на тръбопровода дава динамична настройка само в някои, доста дефиниран диапазон режим на скорост Работа.

За да се гарантира ефектът в широк диапазон, се използва гладка или стъпка настройка на дължината на конфигурирания път, когато се премества от един режим на скорост в друг. Управление на стъпки Използването на специални клапани или задействащи задейства се считат за по-надеждни и успешно приложени в автомобилни двигатели Много чужди фирми. Най-често използвайте контрол с превключване в два персонализирани тръбопроводима дължина (фиг. 2.3).

В положението на затворената клапа, съответният режим до 4000 min -1, подаване на въздух от приемниците на системата се извършва по дълъг път (виж фиг. 2.3). В резултат (в сравнение с базовата версия на двигателя без газ-динамичен надзор), кривата на потока на въртящия момент се подобрява на външна характеристика на скоростта (при някои честоти от 2500 до 3500 min -1, въртящият момент се увеличава средно с 10 ... 12%). С увеличаване на скоростта на въртене N\u003e 4000 min -1 захранване превключва в кратък път и това ви позволява да увеличите захранването N e. в номинален режим с 10%.

Има и по-сложни системи за цялост. Например, проектира с тръбопроводи, покриващи цилиндричен приемник с ротационен барабан, имащ прозорци за съобщения с тръбопроводи (фиг. 2.4). Когато цилиндричен приемник се завърти, дължината на тръбопровода се увеличава и обратно, когато се върти по посока на часовниковата стрелка, тя намалява. Въпреки това, прилагането на тези методи значително усложнява дизайна на двигателя и намалява нейната надеждност.

В многоцилиндрови двигатели с конвенционални тръбопроводи, ефективността на газо-динамичния надзор се намалява, което се дължи на взаимното влияние на всмукателните процеси в различни цилиндри. В автомобилните двигатели, всмукателните системи "се настройват" обикновено в максималния режим на въртящия момент, за да увеличат своя запас.

Ефектът от газо-динамичен Superior може да бъде получен и чрез съответната "настройка" на изпускателната система. Този метод открива използването на двигатели с два удара.

За определяне на дължината Л. TR и вътрешен диаметър д. (или секцията за преминаване) на регулируемия тръбопровод е необходимо да се извършват изчисления, като се използват цифрови методи за динамика на газа, описващ нестационарния поток, заедно с изчисляването на работния процес в цилиндъра. Критерият е увеличаването на властта, \\ t

или намаляване на специфичния разход на гориво. Тези изчисления са много сложни. | Повече ▼ прости методи Дефиниции Л. три д. Въз основа на резултатите от експерименталните изследвания.

В резултат на обработката на голям брой експериментални данни за избор на вътрешен диаметър д. Регулируемият тръбопровод се предлага, както следва:

където (μ. Е. Y) max е най-ефективната област на слота за входящия клапан. Дължина Л. Тръбопроводът може да бъде определен по формулата:

Обърнете внимание, че използването на разклонени настроени системи като общ приемник - отделни тръби се оказа много ефективен в комбинация с турбокомпресор.

UDC 621.436.

Ефект на аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи на автомобилните двигатели върху процесите на обмен на газ

L.v. Дърводелци, BP. ZhiLkin, ю. Бродов, Н.И. Григориев

Документът представя резултатите от експериментално изследване на влиянието на аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи на буталните двигатели към процесите на газовете. Експериментите бяха проведени на он-лайн моделите на едноцилиндров двигател. Описани са инсталации и методи за провеждане на експерименти. Представени са зависимостите от промяната в мигната скорост и налягане на потока в газовите пътеки на двигателя от ъгъла на въртенето на коляновия вал. Данните са получени при различни коефициенти на съпротивление на всмукване и системи за завършване и различни въртежни честоти на коляновия вал. Въз основа на получените данни бяха направени заключения на динамичните характеристики на процесите на обмен на газ в двигателя в различни условия. Показано е, че използването на шумовия шум изглажда въздушния поток и променя характеристиките на потока.

Ключови думи: бутални двигатели, газообменни процеси, динамика на процесите, импулса на скоростта и налягането на потока, шумозаглушител.

Въведение

Направете редица изисквания към приема и резултатите от бутални двигатели с вътрешно горене, сред които основното намаляване на аеродинамичния шум и минималната аеродинамична резистентност са основните. И двата индикатора се определят в взаимното свързване на дизайна на филтърния елемент, входящите шумозаглубове и освобождаването, каталитичните неутрализатори, присъствието на превъзходен (компресор и / или турбокомпресор), както и конфигурацията на всмукателните и изпускателните тръбопроводи и естеството на потока в тях. В същото време, практически няма данни за влиянието на допълнителни елементи на всмукателните и изпускателните системи (филтри, заглушители, турбокомпресор) върху газовата динамика в тях.

Настоящият член представя резултатите от проучване на ефекта от аеродинамичната резистентност на всмукателните и изпускателните системи върху обменните процеси на газовете във връзка с буталния двигател на измерението 8.2 / 7.1.

Експериментални растения

и система за събиране на данни

Проучванията на ефекта на аеродинамичната резистентност на газоразпределителните системи на газообменни процеси в инженерите на буталото бяха проведени на симулационния модел на размерите 4.2 / 7.1, задвижван от ротация асинхронен двигателЧестотата на въртене на коляновия вал, която се регулира в диапазона N \u003d 600-3000 min1 с точност ± 0.1%. Експерименталната инсталация е описана по-подробно.

На фиг. 1 и 2 показват конфигурациите и геометричните размери на приема на приема и изпускателната тръба на експерименталната инсталация, както и местоположението на инсталацията за измерване на мигновени

стойностите на средната скорост и налягане на потока на въздуха.

За измервания на незабавни стойности на налягане в потока (статично) в PC канала, сензорът за налягане £ -10 бе използван от Wika, чийто скорост е по-малко от 1 ms. Максималната относителна средна стойност за измерване на налягането е ± 0.25%.

За да се определи мигновената среда в разрез на канал на въздушния поток, термоенемометри на постоянната температура на оригиналния дизайн, чувствителният елемент от който е нихромната нишка с диаметър 5 цт и дължина 5 mm. Максималната относителна средна средна стойност на приложение за измерване на скоростта WX е ± 2.9%.

Измерването на въртящата се честота на коляновия вал се провежда с помощта на тахометричен измервателен уред, състоящ се от зъбен диск, фиксиран върху колянов вали индуктивен сензор. Сензорът образува импулс на напрежение при честота, пропорционална на скоростта на въртене на вала. Според тези импулси се записва честотата на въртене, позицията на коляновия вал (ъгъл F) е определена и момента на преминаване на буталото на VMT и NMT.

Сигналите от всички сензори въведоха аналогов до-цифров конвертор и се предават на персонален компютър за по-нататъшна обработка.

Преди извършване на експерименти, статично и динамично насочване на измервателната система се извършва като цяло, което показва скоростта, необходима за изучаване на динамиката на газо-динамичните процеси в входните и изпускателните системи на буталните двигатели. Общата средна средна грешка на експериментите върху ефекта на аеродинамичната резистентност на газовия въздух системи на DVS. Процесите на газовете са ± 3.4%.

Фиг. 1. Конфигурация и геометрични размери на приемния път на експерименталната инсталация: 1 - цилиндрова глава; 2-мехурчеща тръба; 3 - измервателна тръба; 4 - термоанемометрични сензори за измерване на дебита на въздуха; 5 - сензори за налягане

Фиг. 2. Конфигурация и геометрични размери на изпускателната тръба на експерименталната инсталация: 1 - цилиндрова глава; 2 - работещ парцел - дипломиране; 3 - сензори за налягане; 4 - термометрични сензори

Ефектът от допълнителните елементи върху газовата динамика на процесите на всмукване и освобождаване се изследва с различни коефициенти на съпротивление на системата. Съпротивлението е създадено чрез различни входящи филтри и освобождаване. Така че, като един от тях, стандартен въздушен автомобилен филтър се използва с коефициент на съпротивление 7.5. Тъканният филтър с коефициент на съпротивление 32 е избран като друг филтърен елемент. Коефициентът на резистентност се определя експериментално чрез статично прочистване в лабораторни условия. Провеждат се и проучвания без филтри.

Ефект на аеродинамичната резистентност върху входящия процес

На фиг. 3 и 4 показват зависимите от скоростта на въздушния поток и налягането на компютъра в входа

le от ъгъла на въртене на коляновия вал f при различни честоти на въртене и при използване на различни входящи филтри.

Установено е, че в двата случая (с шумозаглушител и без) пулсация на налягане и дебит на въздуха са най-изразени при висока скорост на въртене на коляновия вал. В същото време, в входящия канал с шумозаглушаване на шума, стойностите на максималния дебит на въздуха, както се очаква, по-малко, отколкото в канала без него. Повечето

m\u003e x, m / s 100

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

Движен клапан 1 111 II Ti. [Zocrytir. . 3.

§ p * ■ -1 * £ l r-

// 11 "S '11 III 1

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

1 1 Отваряне -Gbepskid-! Клапан А L 1 g 1 1 1 затворен ^

1 HDC. BPCSKNEO клапан "x 1 1

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

1 1 1 1 1 1 1 | 1 1 ■ ■ 1 1

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

Фиг. 3. Зависимостта на скоростта на въздуха WX в приемния канал от ъгъла на въртене на коляновия вал при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани

Фиг. 4. Зависимостта на PC налягането в входящия канал от ъгъла на въртене на коляновия вал F при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани

беше ярко се проявява с високи честоти на въртене на коляновия вал.

След затваряне на всмукателния вентил, налягането и скоростта на въздушния поток в канала при всички условия не стават равни на нула и се наблюдават някои от техните колебания (виж Фиг. 3 и 4), което също е характерно за освобождаването процес (виж по-долу). В същото време инсталирането на входящия шумовия шум води до намаляване на пулсациите на налягане и скоростта на въздушния поток при всички условия както по време на всмукателния процес, и след затваряне на всмукателния вентил.

Ефект на аеродинамиката

устойчивост на процеса на освобождаване

На фиг. 5 и 6 показва зависимостта на скоростта на потока на въздуха на WX и под налягане в изхода от ъгъла на въртене на образуването на коляновия вал при различни въртящи се честоти и при използване на различни филтри за освобождаване.

Проучванията бяха проведени за различни честоти на въртене на коляновия вал (от 600 до 3000 min1) при различни свръхналягане върху освобождаването на PI (от 0.5 до 2.0 bar) без тих шум и ако е представено.

Установено е, че и в двата случая (с шумозаглушител и без) пулсация на дебита на въздуха, най-ярко се проявява при ниски честоти на въртенето на коляновия вал. В този случай стойностите на максималния дебит на въздуха остават в канала за изпускане с шумозаглушител

мерили същото като без него. След затваряне на изпускателния вентил, скоростта на потока на въздуха в канала при всички условия не се превръща в нула и се наблюдават някои колебания на скоростта (виж фиг. 5), която е характерна за входящия процес (виж по-горе). В същото време инсталирането на шумовия шум върху освобождаването води до значително увеличаване на пулсациите на дебита на въздуха при всички условия (особено при RY \u003d 2.0 bar) както по време на освобождаването, така и след като изпускателният вентил е затворен .

Трябва да се отбележи обратният ефект на аеродинамичната резистентност върху характеристиките на входящия процес в двигателя, където въздушен филтър Ефекти на пулсацията в всмукателния процес и след затваряне на входящия клапан присъстваха, но те бяха очевидно по-бързо, отколкото без него. В този случай наличието на филтър в входящата система доведе до намаляване на максималния дебит на въздуха и отслабване на динамиката на процеса, който е последователен с преди това получени резултати в работата.

Увеличаването на аеродинамичното съпротивление на изпускателната система води до определено увеличение на максималния натиск в процеса на освобождаване, както и изместването на пикове за NMT. В този случай може да се отбележи, че инсталирането на шумозаглушителя на изхода води до намаляване на пулсациите на налягането на въздушния поток при всички условия както по време на производствения процес, така и след като изпускателният вентил е затворен.

hy. m / s 118 100 46 16 16

1 1 до. T «aia k t 1 затваряне на пулпата

Откриване на ipical |<лапана ^ 1 1 А ікТКГ- ~/М" ^ 1

"" І | І / ~ ^

540 (p, вземете, p.k.y. 720 nmt nmt

Фиг. 5. зависимостта на скоростта на въздуха wx в изхода от ъгъла на въртене на шарнирния вал при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани

Px. 5PR 0,150.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L "A 11 1 1 / \\ t 1. 'и II 1 1

Откриване | Yypzskskaya 1 ІКлапана р7 1 H І _ / 7 / ", g s 1 h / cgtї Алън -

c- "1 1 1 1 1 І 1 l l _л / І І h / 1 1

540 (p, ковчег, pk6. 720

Фиг. 6. Зависимостта на под налягане в изхода от ъгъла на въртене на коляновия вал f при различни честоти на въртене на коляновия вал и различни филтриращи елементи: A - N \u003d 1500 min-1; B - 3000 min-1. 1 - без филтър; 2 - стандартен въздушен филтър; 3 - филтър за тъкани

Въз основа на обработката на промени в зависимостта в дебита за отделен такт, относителна промяна в обемния поток на въздуха Q се изчислява чрез канала на отработените газове, когато се постави ауспуха. Установено е, че с ниско свръхналягане върху освобождаването (0.1 MPa), консумацията Q в изпускателната система с шумозаглушител е по-малко, отколкото в системата без нея. В същото време, ако при честотата на въртене на коляновия вал 600 min-1, тази разлика е приблизително 1,5% (която се крие в грешката), след това с n \u003d 3000 min4 тази разлика достига 23%. Показано е, че за високо свръхналягане от 0.2 МРа се наблюдава обратната тенденция. Обемният поток на въздуха през изпускателния канал с шумозаглушител е по-голям, отколкото в системата без него. В същото време при ниски честоти на въртене на коляновия вал, това надвишава 20%, и с N \u003d 3000 min1 - 5%. Според авторите такъв ефект може да бъде обяснен с някои изглаждане на пулсациите на дебита на въздуха в изпускателната система в присъствието на безмълвен шум.

Заключение

Проведеното проучване показа, че входящия двигател на вътрешното изгаряне е значително повлиян от аеродинамичната резистентност на приемния път:

Увеличаването на резистентността на филтърния елемент изглажда динамиката на процеса на пълнене, но в същото време намалява скоростта на потока на въздуха, който съответства на коефициента на пълнене;

Ефектът на филтъра се засилва с нарастващата честота на въртене на коляновия вал;

Праговата стойност на коефициента на устойчивост на филтъра (приблизително 50-55), след което неговата стойност не влияе на скоростта на потока.

Доказано е, че аеродинамичната резистентност на изпускателната система също значително засяга газо-динамиката и консумативите на процеса на освобождаване:

Увеличаването на хидравличното съпротивление на изпускателната система в буталните DVS води до увеличаване на пулсациите на дебита на въздуха в канала на отработените газове;

При ниско свръхналягане върху освобождаването в системата с безмълвен шум, има намаление на обемния поток през изпускателния канал, докато при висок RY - напротив, той се увеличава в сравнение с изпускателната система без шумозаглушаване.

По този начин получените резултати могат да бъдат използвани в инженерната практика, за да се изберат оптимално характеристиките на входните и стопанските шумозаглушители, които могат да осигурят

влиянието върху пълненето на цилиндъра на прясното зареждане (коефициент на пълнене) и качеството на почистването на цилиндъра на двигателя от отработените газове (остатъчен газ) върху определени високоскоростни режими на работата на бутащия двигател.

Литература

1. Драганов, Б.К. Изграждане на всмукателни и изпускателни канали на двигатели с вътрешно горене / B.KH. Драганов, МГ. Круглов, В. С. Обухов. - Киев: Посетете училище. Глава ED, 1987. -175 p.

2. Двигатели за вътрешно горене. В 3 kN. Kn. 1: Теория на работните потоци: проучвания. / V.N. Лу-Канин, К.А. Морозов, А.С. Khachyan et al.; Ед. V.N. Луканина. - m.: По-високо. Shk., 1995. - 368 p.

3. Чонпраозс, Б.А. Двигатели за вътрешно горене: теория, моделиране и изчисляване на процесите: проучвания. В курса "Теория на работните потоци и моделиране на процеси във вътрешните двигатели с вътрешно горене" / Б.А. Чамоз, т.т. Фараплатов, v.v. Клементв; Ед. Замък Риал. Наука за Руската федерация Б.А. Чемпазов. - Челябинск: Сурсу, 2010. -382 стр.

4. Модерни подходи за създаване на дизелови двигатели за леки автомобили и малки спокойствие

zovikov / a. Блинов, p.a. Голубев, ю. Драган et al.; Ед. В. С. Петонова и А. М. Минеев. - m.: NIC "инженер", 2000. - 332 стр.

5. Експериментално изследване на газо-динамични процеси в входната система на буталния двигател / B.P. Zhokkin, l.v. Дърводелци, с.А. Корж, т.е. Ларионов // Инженеринг. - 2009.'№ 1. - стр. 24-27.

6. относно промяната в газовата динамика на процеса на освобождаване в буталния двигател при инсталирането на ауспуха / L.V. Дърводелци, BP. Zhokkin, A.V. Кръст, D.L. Падалак // Бюлетин на Академията на военните науки. -2011. - № 2. - стр. 267-270.

7. Пат. 81338 RU, MPK G01 P5 / 12. Термична механична температура на постоянна температура / s.N. Почов, l.v. Дърводелци, BP. Вилкин. - № 2008135775/22; Сцена. 09/03/2008; Publ. 03/10/2009, бул. № 7.