CC BY
70
неисправности, другие оказывают общее влияние на изменение динамики вращения коленчатого вала. Диагностирование двигателя по ускорению коленчатого вала за счёт доступности измерения выбранного показателя позволит снизить трудоёмкость и повысить качество диагностирования.
Список литературы
1. Акимов В.Н., Апаров Б.П.Основы электрооборудования самолётов и автомашин: учеб. Пособие. М.: Государственное энергетическое издательство, 1955. 384 с.
2. Луканин В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2005. 479 с.
3. Бурячко В.Р., Гук А.В. Автомобильные двигатели. Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования. СПб.: НПИКЦ, 2005. 292 с.
V. Zheglov
The graphic-analytical analysis of influence of parameters of the engine on its dynamic parameters
Key parameters of work internal combustion engines with a complex control system which influence is reflected in angular acceleration of rotation of a cranked shaft are certain. It is established, that acceleration of a cranked shaft as the diagnostic parameter, is the most accessible to definition of a technical condition of the engine.
Keywords: diagnosis, angular acceleration of the crankshaft, internal combustion
engine.
Получено 12.01.10
УДК 621.437
М.Ю. Елагин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-05-01, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
В.С. Кузин, асп. (4872) 35-05-01, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВПУСКНОЙ СИСТЕМЫ РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Предлагается методика проектирования впускного трубопровода роторнопоршневого двигателя, обеспечивающая повышение его энергетических характеристик, с помощью математической модели роторно-поршневого двигателя, построенной на основе методологии термодинамики открытых систем и математической модели впускного трубопровода, реализующей одномерное нестационарное течение газа. Приводится схема устройства впускной системы с постоянно изменяющейся длиной. Ключевые слова: роторно-поршневой двигатель, трубопровод системы впуска.
В настоящей работе предлагается методика расчета и проектирования впускного трубопровода роторно-поршневого двигателя с помощью математической модели роторно-поршневого двигателя, построенной на основе методологии термодинамики открытых систем [2] и математиче-
258
ской модели впускного трубопровода, реализующей одномерное нестационарное течение газа [3].
Расчет течения производился методом С.К. Годунова [4], усовершенствованным Г.В. Гогричиани для расчета пневмосистем [5]. Использование такого подхода позволяет достаточно просто определить давление газа в трубопроводе с постоянными и переменными местными сопротивлениями (внезапное расширение или сужение), поворотами, с любым числом разветвлений, для любых уровней давления газа и скачков давления.
В основу математической модели течения газа в трубопроводе положена система дифференциальных уравнений, представляющих собой математическое выражение основных законов сохранения (массы, импульса, энергии) потока газа. В качестве замыкающего уравнения представлено калорическое уравнение состояния газа.
При построении математической модели течения газа в трубопроводе были приняты следующие допущения: газ идеальный, течение считается одномерным, потери на трение принимаются квазистационарными, теплообмен не учитывается.
На основе построенных математических моделей была разработана методика расчета рабочего процесса роторно-поршневого двигателя, позволившая исследовать влияние основных геометрических параметров впускного трубопровода двигателя на его энергетические характеристики.
Анализ результатов расчетов позволяет сделать вывод об их совпадении с экспериментальными результатами, представленными в [1].
В частности, были проведены расчеты для односекционного роторно-поршневого двигателя ВАЗ-311 объёмом 654 см для автомобиля ВАЗ-21019. Оценивались влияние на индикаторную мощность длины впускного трубопровода при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя (рис. 1, 2 ) а также влияние его диаметр а пр и частоте 6 0 (0 об/мин (рис. 3).
п, об/мин
Рис. 1. Изменение индикаторной мощности от числа оборотов вала
259
О
О
1т
0 ^ 2 ГС
£ Ев
X н ^ го ° ^ ч
1
70
60
50
40
30
20
10
І
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Длина входного трубопровода, м
0,7
0
-п=2000 об/мин -п=5000 об/мин
- п=3000 об/мин
- п=6000 об/мин
- п=4000 об/мин
- п=7000 об/мин
Рис. 2. Зависимость индикаторной мощности двигателя ВАЗ-311 от длины впускного трубопровода и числа оборотов
п, об/мин
Рис. 3. Закон изменения длины впускного трубопровода РПД ВАЗ-311 от числа оборотов вала двигателя
В итоге на основе разработанных математических моделей рабочих процессов в роторно-поршневом двигателе и газодинамических процессов в трубопроводе впускной системы и впускной системы в целом была получена методика проектирования впускного трубопровода с непрерывным изменением длины, использование которой позволило выработать практические рекомендации по модернизации впускной системы двигателя ВАЗ-
311, получить закон изменения его длины в зависимости от частоты вращения вала (см. рис. 3):
LT =-0,1257
n
1000
-1
+ 0,84,
где ЬТ - длина впускного трубопровода, м; п - частота вращения вала, об/мин.
Схема устройства представлена на рис. 4.
Рис. 4. Схема устройства:
1 - вал, 2 - ребра, 3 - внутренне кольцо,4 - внешний корпус ресивера
Разработанная методика расчёта таких устройств позволит модернизировать впускные системы одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания, в том числе впускные системы односекционных роторно-поршневых двигателей.
Следует отметить, что не составляет принципиальной сложности использовать рассмотренную конструкцию и для многосекционных РПД.
Использование представленной конструкции согласно проведённым расчётам для двигателя ВАЗ-311 позволяет на частотах 2000...4000 об/мин увеличить эффективную мощность двигателя в среднем на 11 % при существенном, примерно в 2,5 раза, уменьшении неодинаковости работы полостей двигателя. Последнее, как следует из практики эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, приводит также и к улучшению его экологических показателей.
Список литературы
1. URL.: http://engine.aviaport.ru/issues/11&12/page14.html.
2. Елагин М.Ю.. Кусков С.М., Должиков А.А. Теоретические исследования функционирования роторно-поршневых двигателей // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. 2000. Вып. 4. C. 100-108.
261
3. Малиованов М.В. Поздеев Г.В., Хмелев Р.Н. Разработка матема-тическо й модели течения газа в тр уопроводе двигателя // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. 1999. С. 89-92.
4. Численное решение многомерных задач газовой динамики /
С.К. Годунов [и др.]. М: Наука, 1976. 276 с.
5. Гогричиани Г.В., Шипилин А.В. Переходные процессы в пневматических системах. М.: Машиностроение, 1986. 138 с.
M. Elagin,V Kuzin
Improvement of inlet rotary
The technique of designing inlet rotor-piston engine to give more of its energy performance proposed, using a mathematical model of rotary-piston enginewhich. It was built on the basis of the methodology of thermodynamics of open systems and a mathematical model of the inlet pipet, hat implements one-dimensional unsteady flow of gas. A schematic diagram of the intake system with continuously variable length.
Keywords: rotary-piston engine, the pipeline intake system.
Получено 12.01.10
УДК 621.436.013
Н.С. Базаева, асп., (4872) 35-05-01, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ПОЛОСТЯХ СИСТЕМ ТОПЛИВОПОДАЧИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ДВУХФАЗНОСТИ
Получены зависимости, описывающие изменение состояния дизельного топлива во времени при нахождении его в двухфазном состоянии. Предлагаемый подход базируется на математическом аппарате тепломеханики и уравнении состояния дизельного топлива.
Ключевые слова: двухфазность, топливоподача, математическое описание.
В топливных системах с объемной разгрузкой на большинстве рабочих режимов топливо постоянно находится в двухфазном состоянии, несмотря на высокое давление, развиваемое при впрыскивании [1]. Разработка методов корректного описания подачи топлива при наличии двухфазности имеет большое практическое значение.
Данная работа является продолжение исследований [2], в которой на базе тепломеханического подхода, изложенного в трудах проф. Подчу-фарова Ю.Б. [3], были получены зависимости, описывающие изменение состояния дизельного топлива во времени без учета двухфазности.
В настоящей работе в качестве уравнения состояния дизельного топлива использовалась зависимость [4]
