автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Использование эффекта взаимодействия волн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе при проектировании и доводке выпускных систем двухтактных ДВС
Автореферат диссертации по теме "Использование эффекта взаимодействия волн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе при проектировании и доводке выпускных систем двухтактных ДВС"
УФИМСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ им. С. ОРДЖОНИКИДЗЕ
НА ПРАВАХ РУКОПИСИ
ГЛУХО В Константин Васильевич
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛН КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ С ОТВЕРСТИЕМ В ТРУБОПРОВОДЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ДОВОДКЕ ВЫПУСКНЫХ .СИСТЕМ ДВУХТАКТНЫХ ДВС
Специальность 05.04.02 — Тепловые двигатели
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Уфа 1992
Работа выполнена в Уфимском ордена Ленина авиационном институте им. С. Орджоникидзе и П. О. «ИЖМАШ».
Научный руководитель — доктор технических наук
профессор Рудой Б. П.
Официальные оппоненты — доктор технических наук
профессор Дьяченко В. Г.; •— кандидат технических наук старший научный сотрудник Гришин Ю. А.
Ведущее предприятие — производственное объединение
«завод им. В. А. Дегтярева».
Защита диссертации состоится « ^ » 1г.
/
в «--» часов на заседании специализированного совета
К-063.17.04 в Уфимском авиационном институте по адресу: 450000, г.Уфа, ул. Карла Маркса, 12, корп. 1, Ученому секретарю совета. ,
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского авиационного института.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направить по вышеуказанному адресу.
Автореферат разослан « ^ » о ] дд? г.
Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,
доцент , В.С.КУЛИКОВ
ККе
"ациЯ
-1
' 3
Актуальность работа ' „. -
Вопроси экономии топливно-энергетических .и сырьевых ресурсов и охраны окружающей среда'в последнее время выдвинулись на первый план. Применительно к двигателям внутреннего сгорания, которые в настояшее время являются одной из самых распостранённых энергетических установок , это означает необходимость дальнейшего повышения экономичности, снижения токсичности отработавших газов, а также/снижения металлоёмкости.
На решение этих задач направлены исследования по настройке газоврз душного тракта ( ГВТ) двигателя, позволяющие использовать газодинамические явления в выпускной системе двухтактного двигателя для улучшения его показателей.
Однако реализация .существующих потенциальных возможностей по настойке ГВТ ограничивается самим способом получения заданной картины, давления у выпускного окна цилиндра.
Существующие выпускные системы выполняют две функции : мошностного контура И газоотводящего канала, что снижает эффективность их настройки. Большие габариты мощностного контура (особен- . но при настройке на малые частоты вращения) .практически исключают применение настроенных выпускных систем на малогабаритных двигателях сельскохозяйственного назначения. /
Поэтому разработка новых принципов настройки выпускной системы, которые позволили бы создавать более эффективные конструкции, является актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исслеяова-гельской.работы "Исследование направлений совершенствования рабочих процессов 2-х тактных мотоциклетных двигателей" НГ5-401-85, утверждённой приказом министра от 22.01.85Й 25/121/10/11/33.
Цель работа Цель заключается в экспериментальном и теоретическом исследовании взаимодействия- волн конечной амплитуды о разрывом (отверстием) в трубопроводе и анализе возможности создания системы выпуска, реализующей исследованные эффекты для улучшения характеристик двухтактных двигателей.
Исходя из поставленной цели в работе решены следующие задачи:
I. Выявлено влияние конструктивных размеров отверстия и тру-богшовода на взаимодействие волны конечной амплитуда с отверстием ' (разрывом) в трубопроводе.
2„ Создана феноменологическая и математическая.модели взаимодействия волны конечной амплитуды с разрывом (отверстием) в трубопроводе.
3. Изучена взаимосвязь мажду основными размерами выпускной системы с отверстием в трубопроводе и'характеристиками двухтактного ДВС. '
4. Установлены критериальные зависимости для определения • рациональных размеров выпускной системы.
Методы исследования При экспериментальных исследованиях взаимодействия волн с отверстием в трубопроводе использовались апробированные методы исследования быстропротекающих газодинамических процессов в каналах, а при теоретических численные методы решения одномерных задач газодинамики с использованием метода распада разрывов.
Научная новизна
I. Впервые исследованы особенности взаимодействия волн конечной амплитуды с отверстием (разрывом) в трубопроводе и установлено:
- Волны конечной амплитуды отражаются от отверстия волной противоположного знака, как и хорошо исседованные акустические волны.
- Волны разрежения и сжатия по разному проходят в канал за отверстием. .
- Отражение волны зависит не только от площади отверстия, но и от его Форш.
- Вторичная волна за отверстием не является уменьшенной первичной волной, а возникает в результате вторичного сжатия потока газа.
- В условиях выпускной системы двухтактного двигателя,
в канале за отверстием температура значительно ниже, чем в первичном канале.
2. Разработана математическая модель взаимодействия уединённых волн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе, основанная на задаче распада произвольного разрыва.
3. Установлены критериальные зависимости для выпускных систем двухтактных двигателей с отверстием в трубопроводе.
4. Показана принципиальная возможность использования эффекта взаимодействия волн сжатия с отверстием в трубопроводе для решения задач газообмена двухтактного двигателя, в частности,
лля настройки его выпускной системы, по эффективности не уступающей современным системам, а по габаритам и массе превосходящей их.
Практическая ценность Критериальные зависимости, алгоритм взаимодействия полн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе, и разработанный на его базе программный модуль , использованы в системе имитационного моделирования "Альбея ЛВС'",' что позволяет значительно сократить время поиска оптимальных размеров системы на стадии проектирования и доводки.
Выпускные системы,основанные на исслеповинном эффекте, обладают меньшими габаритами, массой, позволяют более эффективно заглушить газодинамический шум.
Реализация pacora. Результаты исследований были использованы при разрасогке выпускной системы перспективного двигателя ИЖ-7.П0 производственного осьедушевая "ИЕ.1АШ", что позволило увеличить мощность двигателя на 8%, максимальный крутящий момент на 10/2 и снизить минимальный удельный расход топлива на % при меньших гаоаритах выпускной системы.
На защиту выносятся:
- данные исследований взаимодействия волн конечной амплитуда с разрывом (отверстием) в трубопроводе ;
- математическая модель взаимодействия волн конечной ампли-о отверстием.в трусопроводе;
- рекомендации по высору рациональных размеров выпускной системы с отверстием в трусопроводе.
Апрооация работы Основные результаты работы 'докладывались- на всесоюзном семинаре по гоошцшой экономичности ДВС (Уфа, УАИ, 1986) ; всесоюзном научно-практическом семинаре по совершенствова-. нию мощносгных, экономических и экологических' показателей ДВС (Владимир, ШИ, 1989); втором всесоюзном научно-практическом семинаре по совершенствованию мощносгных экономических и экологических показателей ДВС (Владимир, ШИ, 1991 ).
Пуоликация. По результатам работы опубликованы 3 статьи, выпущен отчет о НИР, получены 4 авторских свидетельства СССР, положительное решение по заявке на изобретение.
Структура и ооъем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы из 62 наименований, в том числе на иностранных языках, приложения, содержит 115
страниц осноеного текста, 4S страниц с рисунками, S тасли-ц .
; 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ
Во введения обосновывается актуальность темы диссертации, определяются предмет и цели исследований., Отмочается, что настроенная выпускная система является одним из основных средств повышения мощностных, экономических и экологических показателей двухтактных дЕИгагелей, а так ке то, что существующий способ использования газодинамических явлении в выпускной системе существенно ограничивает её возможности по улучшению показателей двигателей. Показывается необходимость поиска новых принципов настройки выпускной системы. .
В первой главе рассматриваются современное состояние теория и практики настройки выпускных систем двухтактных двигателей. Показано, что настройка выпускной системы позволяет на дорожных мотоциклетных двигателях улучшить показателя мощности и экономич -яости на 25-30^, а на спортивных двигателях до 70$ .
Отмечено, что для реализации- газодинамических явлений в выпускной системе до настоящего времени использовалась только одна схема выпускной системы- выпускная система с "расширительной камерой", в которой понижение, и повышение давления у выпускного окна в заданные промежутка времени достигается за счет взаимодействия исходной волны с.расширяющимися и сужающимися участками выпускного капала.
Анализируются трл основные феноменологические модели настройки ГВТ двигателя внутреннего сгорания, резонансное, инерционное и конечно -волновое , и показывается,, что допущения, принятие в первых двух.направлениях, не позволяют адекватно описать процессы,-происходящие в выпускной системе двухтактного двигателя. Из чего делаете" хыеод, что проыесск в ГЪТ неосходимо осъяснять движением волн конечной амплитуды. : .
Рассматриваются существующие рекомендации по выбору размеров выпускной системы с расширительной камерой, основанные на практическом ошп'е доюдки даухтакткых двигателей , и методы рас-, чета газовоздушного гракга ДВС, среди которых все большое расп -ространение приобретают методы, основанные на численном решении основных уравнений газодинамики.. Подчеркнуто, что все эги методы и рекомендации относятся к выпускной системе с " расширительной камерой".
Указывается, что .основными недостаткам, существующих з настоящее время настроенных выпускных систем являются: узкий диапазон эффективной работы, который находагся вне зоны основных эксплуатационных режимов двигателя, сложность регулирования выпускной сиотемы во время расоты двигателя и повышенный уровень шума, для снижения которого тресуегся глушитель большого объема.
Отмечается, что возможности устранения указанных недостатков при данной схеме выпускной системы ограничены. ' . .
В конце главы описывается механизм взаимодействия волн с отверстием в трубопроводе, на основе которого возможно создание в ГВТ системы волн, обеспечивающих улучшение очистки и наполнения цилиндра двухтактного двигателя.
Поставлены цели и задачи исследования.
Во второй главе даётся описание экспериментальной установки для генерирования уединенных волн конечной амплитуды, методика проведения экспериментов и основные результаты исследования, на основе которых составлялась математическая модель взаимодействия волн с отверстием в трубопроводе. Принципиальная схема установки показана на рис. 1а . Она состоит из генератора волн конечной амплитуды и рабочей части установки, которая представляет собой два трубопровода (основной и дополнительный), установленных соосно, между которыми расположена переходная втулка с отверстием, разме-
хйг 80
50 40 10 О •20
-ёО
.....1 •• \tofir ' л\Рпр
Я&с.
Рот. О.Н г .
-- "\POT.C
< / Г™.....
ч
4 / / N к/ь*-. •
/
-1-
а,5 1.о
',5 2,0 2,г
а
50 О
по
90 ¿0 30 О
-¡О
ЙС
\М
Ри.с
Ът/Рт
0,1 0,к О,! /,о б
Рлс.1, Взакмо"де2сгЕия волн с отверстием (разрывом) в трусопроЕоде: а - в трусопроюде с открытом концом; о -в трусопроЕоде с закрытым концом. Ря.с - исходная Еолаа сяатия; Ри.р - исходная волна разреяения; Рот.с- отракеиная-волла саагш; Рот.р- ограненная ьолна разрешения; Рпр.с - прошедшэя разрыв волна сжатия; Рпр.р-- проп:едаая разрыв волна разрешения; Рот.о.к- волна отразенная от открытого конца.
ры н tlopt.ia которого менялись в зависимости от задач исследования.
Из графиков рис. виден принципиально разный характер взаимодействия волн разрежения и.сжатия с отверстием в трубопроводе. Б случае исходной волны разрежения при. определенной площади трусо- . провода, равной при применяемой $орме отверстия 2,5 площади трусо-провода, происходит отражение волны от отверстия такое se, как от открытого конца труоопровода, а в трубопроводе за отверстием ни каких возмущений газа не наолюдаегся. Несколько меньшая амплитуда болны в сравнении с волной, отраженной от открытого конца труоопровода, ооъясняется плохой организацией входа газа и , следователь-« но, сольшими потерями на входе. Как оыло показано в pacoте, это устраняется соответствующей организацией входа в трусопровод. Б случае исходной волны сжатия даже при значительной площади -отверстия, когда отраженная от отверстия волна разрежения достигает величины волны, отракенной от открытого конца труоопровода, датчик,
4 , • расположенный в дополнительном трубопроводе по-прежнему фиксирует
значительную волну, доходящую по амплитуде до -60$ исходной волны. Специальными экспериментами оыло установлено, что это не является • исходной волной уменьшенной амплитуды, а происходит Еторичное сжатие струи газа в дополнительном труоопроводе. Учитывая, что процессы, происходящие в дополнительном трубопроводе, не влияют на процессы, происходящие в основном труоопроводе, появляется возможность использогания прошедшей волны для решения задач газообмена ДБС.
На рис. 1р показаны результаты исследований взаимодействия еолны сжатия с отверстием при закрытом конце дополнительного трубопровода. Из графиков видно, что в этом случае порядок вблн у клапана генерирующей установки изменяется. Датчик, расположенный у клапана фиксирует последовательно две волны. Волну разрежения, приведшую от отверстия в трусопроводе и волну сжатия, отра-завпуюся от закрытого конца грусопроюда и дважды прошедшую мимп
отверстия в прямом и обратном направлении. Из графиков следует, что возможно одновременное получение значительных волн разрежения я сжатия. При площади отверстия равном 0,5 площади трубопровода величина отраженной волны разрежения достигает 60$ от амплитуды волны отраженной от открытого конца трубопровода, а волна сжатия практически равна исходной волне. С увеличением площади отверстия интенсивность волны разрежения растет, а волны сжатия падает.
Установлено, что в системе существуют вторичные волны,величина которых может достигать 30% основных волн; причем при площади отверстия мевее 0,3 площади трубопровода вторичные волны имеют ту же последовательность, что и основные» а при величине отверстия близкой к площади трубопровода противоположную.
Исследование влияния формы разрыва на взаимодействие волн с ним показало, что наиболео,рационалышм является выполнение конца основного трубопровода в виде лемнискаты, о при выполнении разрыва в виде длинной щели, вытянутой вдоль трубопровода имеют место самые большие потери . Еыло. показано, что волны большей интенсивности взаимодействуют с разрывом в трубопроводе с большей эффективностью. Потери давления в волне, при прохождении разрыва, с увеличением её интенсивности уменьшаются. При площади разрыва 0,5 потери волны с амплитудой 30 кПа составляют <30£, а при амплитуде 67 кПа только 20$. Отмечалось.так же, что меняя размеры и форму дополнительного трубопровода можно менять характер и амплитуду волн у клапана.
В третьей главе описывается математическая модель движения газа в ГВТ двигателя. Отмечается, что в последнее время все соль-шее распространение получает'вычислительный эксперимент при проведении доводочних работ'газогоздуш'юго тракта дьагптелп. и паяоолео . перспективными для этого являются системы-имитационного моделирования, построенные на модульном принципе «'открытого типа,- что
познолиег использовать накопленный опыт в виде расчетных модулей, оформленных в определенном стандарте, и дооавлять к ним новые модули, описывающие рабочий процесс ранее не описанного элемента "двигателя.
Примером такой системы является система "Альоея" разработанная на кафедре ДВС Уфимского авиационного института. Она была вые-рапа в качестве сазовой системы и поэтому в данной работе разрабатывалась только математическая модель, позволяющая прояснить сущность обнаруженного эффекта, выяснить его газодинамические особенности.
Задача решалась на основе -задачи распада произвольного разрыва. Общая схема распространения волн при этом представлена на рис.2.
/ Г
£ 4
1 1 1
¿Б,
у
г з
Рис. 2 . Схема распространения волн
б -при втекании газа.
а - при истечении газа через отверстие ;
Решение данной задачи строилось на основе рйшения уравнений сохранения энергии, массы, и импульсов мевду зонами 3 и 4 с учетеш отвода или подвода массы через отверстие в трубопроводе, которые тлеют вид:
Уравнение сохранения массы:
4--^/. (D
/Уравнение сохранения импульсов: Уравнение сохранения энергии:.
(3)
Учитывая, что давление.и скорости газа на контактной поверхности в зонах 2 и 3 равны,'и принимая для упрощения решения
7* р*
следующие допущения: заторможенные температура fer и давление 'от в зоне окна равны стационарному давлению и температуре в-трубопроводе в этой зоне, давление на срезе PQK равно давлению окружающей среды Еокруг трубопровода (в случае, если число Маха в окне меньше I), я выбирая коэффициент сужения струи S и потери давления <Г. из опыта, так как для разных форм окна он существенно отлетается и определять его теоретически пока.невозможно, получаем замкнутую трансцендентную систему алгебраических' уравнений, которую могло решить одам из приближенных методов, например, методом последовательных приближений.
Лля расчета истечения
Г г р rf м г, f'fa) Â^il (4>
№> m s (5)
гщщщды-..
TTMçj
/ ^ , гЫ) . (• тт/
4-м - (б)
¿'М (?)
> ИМ ^ф
Й£1£1Ш- Р 2Ш 18)
^ ^ с/ш, I п МК!
V
4, т/рщк тмшшы/^з'ш (9)
1
И для расчета втекания:
4-¿4*4 ф! Ш . 110) ' Ш/ ¿чщ
ЛЛ т да)
г-
¿и) йалттт! т (13)
н "тмитт^щ м)
. а. . - ' «4)
&ШШ . /£Ш (15)
Юем ¿//¿У '
Проверка адекватности разрасогакной модели показала хорошее совпадение расчетных и экспериментальных результатов, что отражено на графиках рис. 1а, где точками нанесены результаты расчетов при коэффициенте сунения струи и 6*0,9
В четвертой глаЕе описывается экспериментальная установка для испытаний двигателя- внутреннего сгорания. Представлена методика проведения испытаний и оценка точности эксперимента.
В процессе испытаний установлено, что даае при сольших площадях разрыва имеется эффект от настройка выпускной системы. Выпускная система с постоянным по длине сечением трубопровода и площадью разрыва равной площади трусопроводэ обеспечивает повышение мощности' двигателя на 12$ и снизение расходов топлива на
Показано, что в зависимости ог площади разрыва протекание характеристики двигателя существенно изменяется и настройка на одни а те ае частоты вращения происходит при разных длинах трусо-аровода. Так при осщей длине трубопровода 1300 ш и площади разрыва 37$ ог площади трусопровода, двигатель настраивается на 6000 об/мин, а при длине трусопровода П50 ш и площади разрыва 88% на 5500 об/мин. Как сыло выяснено в результате исследований , это является результатом солее высокой .температура в выпускной системе при малых площадях разрыва, из-за чета скорость движения волн в выпускной системе возрастает, что Сыш подтверждено результатами индицирования выпускной системы.
. Характерным для выпускной системы с площадями разрыва меньшими 0,5 площади трубопровода, является наличие двух максимумов момента д существенно меньший расход воздуха для достижения тех не мощяосгных показателей. Так для дрстиаеняа мощности 20,5 кВт при
площади розриЕа 08% требуется расход воздуха 96 м3/час, а при площади 37%- 90 м3/час.
Проведение многофакторного эксперимента для определения закономерностей влияния геометрических размеров выпускной системы на характеристики двухтактного двигателя подтвердило существование по крайней мере двух экстремумов при выборе длин и проходных сечений разрыва. Один-при сечении разрыва 0,7-0,9 и другой-при сечениях разрыва 0,25-0,4 от площади трубопровода, причем в первом случае уравнение регрессии имеет характер близкий к линейному. Основными . факторами являются длины основного и дополнительного трубопровода и площади разрыва, а эффекты взаимодействия между этими факторами меньше погрешностей эксперимента. Анализ уравнений регрессии показывает, что при увеличении частоты Еращения, на которую производится настройка необходимо уменьшение длил основного и дополнительного трубопроводов и увеличение площади разрыва. При малых площадях разрыва эсЕфекты взаимодействия существенны и даже ; превышают эффект от изменения каждого параметра в отдельности.
Выполнение дополнительного трубопровода переменным по длине позволяет увеличивать мощность двигателя. В ходе экспериментов было достигнуто увеличение мощности на 5% и.крутящего момента на 13$ в сравнении с аналогичным трубопроводом постоянного по длине се - . чения.
Индицирование выпускной системы и замер температуры в ней показали, что глубина проникновения отработавших.газов в дополнительный трубопровод не велика. Поэтому температура газа в дополнительном трубопроводе на отдельных режимах отличается от температуры окружающей среды только на 20 градусов, рис.3. Это приводит к снижению скорости движения волн в нем, что позволяет"уменьшить длину выпускной системы при настройке на заданные частоты вращения.
Отеод газа мимо стенок дополнительного трубопровода за счет
теплообмена через его стенки подогревает газ б нем и увеличивает частоту настройки (в проведенных опытах на 13%) при неизменных линейных размерах выпускной системы. Установка на выпускную систему глушащего элемента не влияет на максимальную мощность двигателя, однако , изменяет характеристику двигателя, смещая частоту настройки, что связано в основном с изменением температуры газа в выпускной системе из-за повышенного сопротивления выходу газа из отверстия.
Для правильного выбора размеров Еыпускяой системы была разработана методика определения- рациональных размеров Еыпускной системы, основанная на использовании обобщенных переменных в качестве которых принимались:
1ЛГ
= ^число Маха для трубопровода,
Ct^ ft ' характеризующее среднюю
.скорость течения газа в трубопроводе ;
Чуг ~ ftf&QT число Маха для окна в трубо-
d1 X for проводе, .характеризующее
среднюю скорость газа через окно в трубопроводе.
= ^.J число Струхала, характеризую-
щее согласование частоты вращение двигателя и собственной частоты юля в трубопроводе.
В качестве критерия для оценки качества работы выпускной
системы выбиралась разница в отношении для двигателя с
выпускной системой и без неё :
где 2ухк ~ коэффициент наполнения кривошипной камеры;
- удельный расход воздуха в м3/кБт-ч .
iÖQQ - Ш0 5QQQ Л,MW'
Ряс.З. Изменения температуры в выпускном трубопроводе в зависимости от частоты вращения
- Отражение полны зависит не только от площади отверстия, но и его формы.
- Вторичная волна за отверстием не является уменьшенной первичной волной, а возникает в результате вторичного сжатия потока газа.
- В условиях выпускной системы двухтактного двигателя, в канале за отверстием температура значительно ниже, чем в первичном канале,
2. Разработана математическая модель взаимодействия уединённых волн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе, основанная на задаче распада произвольного разрыва.
3. Установлены критериальные зависимости для выпускных ' систем двухтактных двигателей с отверстием в трубопроводе.
4. Показала принципиальная возможность использования эффекта взаимодействия волн сжатия с отверстием в трубопроводе для решения задач газообмена двухтактного двигателя, в частности, для настройки его выпускной системы, по эффективности не уступающей современным выпускным системам, а по габадмтам и массе превосходящей их на 25-50$.
5. Критериальные зависимости, алгоритм взаимодействия волн конечной амплитуды с отверстием в трубопроводе и разработанный на его базе программный модуль используются в системе имитационного моделирования рабочего процесса ЛВС " Альбея ЛВС", что позволяет в 10-100 раз сократить время поиска оптимальных размеров выпускной системы на стадии проектирования и доводки.
6. Разработанная на основе проведённых исследований выпускная система с отверстием в трубопроводе позволила повысить максимальную мощность двигателя И-7.11П на 8%, максимальный крутящий момент на 10%, снизить минимальный удельный расход топлива на 555. Двигатель с настроенной выпускной системой с отверстием
0,1 Q4 0,5 0,6 Sbe
Рас.4. Зависимость эффективности настройки от числа Струхала '
- коэффидиент наполнения кривошипной камеры; - удель-
ный расход воздуха м3/кБт-ч ; Пы -г ,частота настройки выпускной системы; Рот - площадь отверстия; рг - площадь трубопровода.
S Mfí fQ'
Рис. 5. Зависимость оптимального числа Струхала от .
среднего числа Маха поршня: при f^ =0,5-1,0 Fj-
; Мп* ¿fe С - длина выпускной системы; ■f- частота открытия окон; ССт - скорость звука в выпускной системе, Ot0 - скорость звука в окружающей среде; ¿fa - средняя скорость поршня; fp - площадь разрыва; Ff - площадь трубопровода.
МкИ-и ¿o
20
m з oo
серийная ёыпутдз система
еиогп&но с amiep-imueMÔ mpySonpo -<Js_ M*
loâo Шо Sûoo л, мин'1
Рис.6. Сравнительные характеристики
m
Лаяний критерий позволяет оценить с одной стороны потенциальные возможности двигателя по общему расходу воздуха, а с другой стороны эффективность его использования. Из графиков рис 4 видна чёткая зависимость эффективности работы выпускной системы от числаShe . Видно, что при площади разрыва 0,88/> оптимум числа Струхала для частоты вращения 4500 об/мин равен 0,4 , а при /£ =0.37f7 - 0,5. На графиках рис 5 показана зависимость оптимального числа Струхала от средней скорости поршня во время его движения мимо открытого выпускного окна. Пользуясь данным графиком можно определить оптимальное число She для любых частот вращения двигателя при выбранных фазах выпуска и размерах кривошипно-шатунного механизма, а следовательно, и оптимальные размеры выпускной систеш
Аналогичные зависимости определены и для выбора оптимального размера отверстия в трубопроводе.
На графиках рис 6 показаны сравнительные характеристики двигателя ИЭ6.-7.ПО с традиционной выпускной системой с расширительной камерой и с одним из вариантов выпуйкной систеш с отверстием в трубопроводе. Как видно из графиков, разработанная выпускная система улучшает характеристики двигателя.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ' V I. Впервые исследованы особенности взаимодействия волн конечной амплитуды с отверстием(разрывом) в трубопроводе и установлено:
- Волны конечной амплитуды отражаются от отверстия волной противоположного знака, как и хорошо исследованные акустические волны.' \ '.;,.••.•: \ : *
-Волны разрежения и сжатия по разному проходят в канал за отверстием.
в трубопроводе применялся на мотоциклах И1-7.205 , виступавших в чемпионате мира по многодневным гонкам в 1990 году и завоевавших бронзовые медали, а также специальном транспортном средстве предназначенном для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЗС. '
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах;. ^
1. Вахитов O.P., Глухов К.В.. Рудой Б.П., Шалангов К.С. Экспериментальное исследование отражения волн конечной амплитуды
от отверстия в трубопроводе'.// Элементы теории рабочих процессов ' ЛВС: Межвузовский научн.сб.- УАИ.. Уфа. 1975, »I, о.26-30.
2. Исследование направлений совершенствования рабочих процессов двухтактных мотоциклетных двигателей. Технический отчет У-18866., Ижевск, J906. .
3. Гяухов К.В., Касаткин A.B., Козин Б.Н. К вопросу о регу-.лировании системы выпуска двухтактного карбюраторного двигателя
мотоциклетного тапа.// Совершенствованио сощиостных, экономических и экологических показателей ЛВС: Тез. доил. ВПИ,- Владимир, .
1989,0.23.
4. Глухов К.В., Кошан Б.Н,, Сувцов В.З. Двухтактный двигатель для средств малой механизации.// Роварпепствование мошностных экономических и экологических показателей ЛВС: Тез. докл. ВПИ,-Владимир , T99I, с. 16.
. 5. Гдухов К.В., Рудой Б,П., ЗаЯнулш Р.Х., Уыняшкин В.А. Выпускная система двигателей внутреннего сгорания. Заявка Л 4152522/25-06 о? 01.06.87, по которой принято положительное решение. * ' . ' '
-
Похожие работы
- Взаимосвязь основных конструктивных параметров газовоздушных трактов двухтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой
- Снижение газодинамических потерь в выпускных каналах двухтактного двигателя внутреннего сгорания
- Газодинамическое совершенствование проточной части двигателей внутреннего сгорания
- Методика параметрической идентификации модели процессов газообмена двухтактных ДВС
- Улучшение характеристик двухтактных двигателей внутреннего сгорания оптимизацией газовоздушного тракта
-
- Котлы, парогенераторы и камеры сгорания
- Тепловые двигатели
- Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения
- Машины и агрегаты металлургического производства
- Технология и машины сварочного производства
- Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы
- Машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности
- Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств
- Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности
- Турбомашины и комбинированные турбоустановки
- Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты
- Плазменные энергетические и технологические установки