Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1. Анализ возможности повышения технико-экономических показателей быстроходного дизеля 8
1.2. Анализ конструкций впускных каналов быстроходных дизелей 11
1.3. Совершенствование процесса впуска 17
1.3.1. Характер движения заряда по впускной системе 18
1.3.2. Влияние профиля канала 19
1.3.3. Влияние на характеристики потока клапанной щели впускного клапана 20
1.4. Применение численных методов для расчета процесса впуска... 22
1.5. Цели и задачи исследования 28
2. Расчет течения газа в системе впуска 30
2.1. Базовая система уравнений 30
2.1.1. Граничные и начальные условия 33
2.2. Численный расчет процесса впуска конечно-объемным методом 40
2.2.1. Построение расчетных сеток 41
2.3. Расчет процесса впуска быстроходного дизеля ВСН-7Д 44
2.4. Краткие выводы 58
3. Газодинамические исследования быстроходного дизеля всн-7д 59
3.1. Методика проведения газодинамических исследований 59
3.2. Результаты численного исследования процесса впуска выбранных вариантов расчета 71
3.3. Краткие выводы 85
4. Установка для экспериментальных исследований быстроходного дизеля всн-7д... 87
4.1. Техническая характеристика объекта исследования 87
4.2. Тормозной стенд и определение эффективных показателей двигателя 87
4.3. Определение расхода топлива 94
4.4. Применение продукции National Instruments 96
4.5. Определение частоты вращения коленчатого вала двигателя 99
4.6. Определение расхода воздуха 101
4.7. Измерение давлений 105
4.8. Методика оценки погрешностей величин измерений 108
4.8.1. Точность измерения мощности двигателя 109
4.9. Краткие выводы 110
5. Результаты экспериментальных исследования быстроходного дизеля всн-7д Ш
5.1. Снятие скоростных характеристик 111
5.2. Нагрузочные характеристики 114
5.3. Краткие выводы 118
6. Основные результаты и выводы 119
Литература 121
- Анализ конструкций впускных каналов быстроходных дизелей
- Численный расчет процесса впуска конечно-объемным методом
- Результаты численного исследования процесса впуска выбранных вариантов расчета
- Тормозной стенд и определение эффективных показателей двигателя
Введение к работе
Актуальность работы. Повышение технико-экономических показателей быстроходного дизеля путем совершенствования процесса впуска.
Основные технико-экономические показатели ДВС, в частности эффективная мощность напрямую зависят от количество теплоты, вводимой в цилиндр за цикл, определяется массой топлива, участвовавшего в процессе сгорания в ходе одного рабочего цикла
Масса топлива, необходимое для полного и эффективного сгорания в ДВС ограничивается наличием свежего воздуха, поступившего в цилиндр во время процесса впуска.
Процесс впуска представляет собой движение свежего заряда и отработавших газов, синхронизированных с движением поршня, а также впускного и выпускного клапанов. Сложность в изучении этого процесса заключается в том, что движения рабочего тела по органам впускной системам имеет явно выраженный трехмерный и нестационарный характер.
На процесс наполнения с одной стороны оказывает влияние законы движения заряда, которые учитывают колебательные процессы, происходящие в трубопроводах и гидросопротивления органов впуска, с другой стороны - законы движения поршня и впускного и выпускного клапанов. В связи с этим, существует два пути совершенствования данного процесса.
Решить все эти проблемы на стадии конструирования, производства и доводки ДВС затруднительно, так как связано со значительными материальными и трудовыми затратами. Поэтому общепризнанным и наиболее перспективным путем сокращения затрат при проектировании ДВС является расчет его процесса впуска численными методами.
При этом сам вычислительный эксперимент при обеспечении должного уровня достоверности, может рассматриваться как численный эксперимент и относится к экспериментально-теоретическим методам исследования.
В связи с этим актуальным становится задача по созданию пространственной расчетной модели процесса впуска, позволяющих совершенствовать технико-экономические показатели быстроходного дизеля с учетом всех вышеизложенных взаимосвязей.
Цель исследований является повышение технико-экономических показателей быстроходного дизеля путем совершенствования процесса впуска.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать методику расчета процесса впуска быстроходного дизеля с использованием совмещенных характеристик органов впуска и ГРМ;
разработать конструкции органов впуска и ГРМ, обеспечивающие равномерность распределения заряда по объему полости цилиндра;
разработать комплекс программных средств, позволяющих производить качественную и количественную оценку процесса наполнения быстроходного дизеля с визуализацией векторов физических параметров рабочего тела по сечениям или по поверхностям области расчета;
провести тестовые расчеты процесса впуска быстроходного дизеля, позволяющие определять термодинамические параметры состояния рабочего тела, находящегося в области расчета;
провести сравнительный расчет процесса впуска для различных вариантов формы впускного канала и профилей кулачка ГРМ;
разработать исследовательский программно-аппаратный комплекс, предназначенный для измерений и обработки основных показателей рабочих процессов быстроходного дизеля.
Объектом исследования является быстроходный дизель семейства ВСН-7 Д производства завода ОАО «Авитек» г.Киров.
Предмет исследования: газодинамические характеристики процесса впуска, а также мощностные и экономические показатели быстроходного дизеляВСН-7Д.
Методика исследований. При проведении теоретических исследований использованы общие законы термодинамики, теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Экспериментальные исследования проводились на моторном стенде с двигателем ВСН-7 Д.
Научная новизна работы:
предложена методика расчета процесса впуска быстроходного дизеля с использованием совмещенных характеристик органов впуска и ГРМ;
разработаны конструкции органов впуска и ГРМ, обеспечивающие равномерность распределения заряда по объему полости цилиндра;
разработан комплекс программных средств, позволяющих производить качественную и количественную оценку процесса наполнения быстроходного дизеля с визуализацией векторов физических параметров рабочего тела по сечениям или по поверхностям области расчета.
Основные положения, выносимые на защиту:
в теоретической части - методика расчета процесса впуска;
в конструкторской части - сконструирован впускной винтовой канал и разработан профиль кулачков распределительного вала ГРМ, с целью максимального приближения рабочего цикла быстроходного дизеля к рабочему циклу теоретического поршневого двигателя;
в экспериментальной части - рабочие характеристики быстроходного дизеля, программные средства, разработанные для измерений и обработки основных показателей рабочих процессов.
Достоверность результатов. Обоснованность научных положений работы обуславливаются использованием общих уравнений гидродинамики, теплофизики и термодинамики, известной и надежной программы "FlowVision", применением высокоточных автоматизированных средств измерения параметров процесса впуска, сертифицированных средств испытаний дизелей, а также сходимостью расчетных результатов с экспериментальными.
Практическая ценность работы:
сконструирован и внедрен впускной винтовой канал быстроходного дизеля;
разработан и внедрен профиль кулачков распределительного вала ГРМ;
разработаны программные средства для снятия и обработки данных исследования рабочих процессов быстроходного дизеля.
Реализация работы. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований приняты к внедрению на ОАО "Авитек" и использованы при разработке новых и модернизации выпускаемых заводом быстроходных дизелей. Материалы диссертации используются в учебном процессе Нижегородской и Вятской государственных сельскохозяйственных академий, Чебоксарском институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, курсовом и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 11030165 и 11030465.
Апробация работы.
Основные положения диссертации обсуждались и были одобрены на:
международных научно-практических конференциях: "Состояние и перспективы автомобильного транспорта в России" (НГТУ, 1998г., г.Н.Нов-город), IIIV, IX, X, XI Международных конференциях "Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей", (ВлГУ, 2001-2008г., г.Владимир), V Международной научно-практической конференции "Автомобиль и техносфера" ICATS'2007, (КГТУ-КАИ, 2007г., г.Казань), X Международной научной школы "Гидродинамика больших скоростей" и Международной научной конференции "Гидродинамика. Механика. Энергетические установки" (Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, 2008г., г.Чебоксары);
всероссийских: Всероссийской научно-практической конференции, посвященной "Образование "Наука. Производство. Инновационный аспект", (Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, 2005г., г.Чебоксары), I и II Всероссийской научно-практической конференции "Наука - Технология -Ресурсосбережение", (ФГОУ ВПО ВятскаяГСХА, 2007 - 2008г., г.Киров);
региональных: "Повышение эффективности использования энергетики и совершенствование технологических процессов в сельскохозяйственном производстве", (ФГОУВПО "Нижегородская ГСХА", 2000,2001,2003, 2007г., Г.Н.Новгород), конференции вузов Поволжья и Предуралья "Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания, (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004- 2006г., г.Киров), XVI региональной научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья "Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники", (ФГОУ ВПО "Пензенская ГСХА", 2005г., г.Пенза);
техническом совете завода ОАО «Авитек» г.Киров.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 66 печатных работах, включая 2 монографии объемом 24,25 п. л., 4 статьи в центральных журналах, входящих в перечень изданий ВАК РФ для публикации трудов соискателей ученых степеней, 12 статей опубликовано в сборниках трудов Международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы. Диссертация содержит 146 страниц, включая 67 рисунков, 6 таблиц, список литературы из 284 наименований.
Анализ конструкций впускных каналов быстроходных дизелей
Обеспечение надежной работы быстроходного дизеля является одной из первостепенных задач современного двигателестроения, так как дизель является одним из самых дорогих и сложных агрегатов, применяемых в качестве силовых установок [2, 26, 31, 58, 61, 70]. Эффективность работы дизеля в значительной степени зависит от совершенства процесса впуска и, прежде всего, от конструкции впускных каналов с клапанами, проточная часть которых представляет собой сложную пространственную форму в головках цилиндров. Увеличение наполнения приводит к более полному сгоранию топлива, то есть к повышению эффективности рабочего процесса дизеля [61, 72, 133, 144]. Газодинамические потери во впускных каналах пропорциональны перепадам давлений, затрачиваемых на создание кинетической энергии потока при истечении его через клапан [245, 256].
На газодинамические характеристики каналов оказывает влияние закон изменения площади сечения проточной части по длине канала [14, 29, 38, 161, 274], а также потери от срывов потока на участках поворота и от трения о шероховатости поверхностей проточной части канала [8, 54, 62,72, 140, 238].
На современном этапе развития дизелей [27, 38, 43, 61, 144, 175, 214] особое внимание обращено на повышение требований к конструкции впускных каналов с клапанами и выбору такой конфигурации проточной части, которая обеспечила бы в первую очередь максимальный расход воздуха и, если это необходимо, требуемое вихревое движение свежего заряда в цилиндре быстроходного дизеля для интенсификации процесса сгорания [3, 26, 35, 61, 71, 175].
Придание проточной части впускных каналов совершенной газодинамической формы позволяет снизить расход топлива на 3..,5% [58, 133], а также уменьшить дымность и токсичность отработавших газов [64, 69, 141, 176]. Влияние конструкции впускных каналов на процесс наполнения определяется величиной их проходных сечений и газодинамическими характеристиками [8, 14, 23,28, 38, 41, 63, 67, 140, 156, 172]. Изменением скоростей движения воздушного заряда с помощью впускных каналов можно влиять на процесс смесеобразования и параметры рабочего цикла дизеля. Скорость движения воздушного потока по проточной части впускного канала с клапаном должна быть благоприятной для процесса впуска на всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала [23, 27, 38, 42, 54, 58, 68, 175, 200]. Так, низкая скорость движения потока ухудшает процесс наполнения вследствие снижения эффекта дозарядки, а слишком высокая - обуславливает повышенные газодинамические потери.
Структура и скорость воздушного потока, поступающего в цилиндр быстроходного дизеля, зависят от характера истечения его через клапанную щель. Подбором различных вариантов конструкции проточной части впускных каналов можно управлять распределением воздушного потока в цилиндре дизеля.
В зависимости от выполняемых задач и от вида процесса смесеобразования впускные каналы головок цилиндров подразделяются на одно и двухфун-кциональные.
Однофункциональные каналы применяют в дизелях с разделенными камерами сгорания. Двухфункциональные впускные каналы получили широкое распространение в тракторных дизелях с однополостными симметричными камерами сгорания, расположенными в днище поршня [38].
Движение заряда в цилиндре в процессе впуска имеет пространственный характер. Поэтому конструкция впускного канала связана с конструкцией камеры сгорания в поршне. На рис. 1.2. и 1.3. представлены схемы впускных каналов и камер сгорания в поршне с непосредственным впрыском.
Создание вихря в цилиндре вызывает необходимость профилирование проточной части впускного канала, при котором уменьшаются их проходные сечения. Поэтому оправдано применение четырехклапанных головок цилиндров (рис. 1.3).
Схемы потока воздушного заряда в рассматриваемых впускных каналах приведены на рис. 1.4. Основным требованием однофункциональных каналов является обеспечение максимального наполнения цилиндров свежим воздушным зарядом, а двухфункциональных - получении оптимально необходимой для процесса смесеобразования интенсивности движения воздушного заряда в цилиндре и камере сгорания. При этом воздух поступает по касательной к стенке цилиндра.
Для получения высоких значений коэффициента расхода канала с падающим потоком стремятся приблизить канал к вертикальному положению (каналы головок цилиндров дизелей В-400, СМД-60).
Как показали измерения, выполненные И. Никурадзе [178] в канале с некруглым поперечным сечением возникают вторичные течения. Форма поперечного сечения впускного канала оказывает влияние на величину потерь при возникновении отрыва. Поэтому при конструировании впускных каналов необходимо выбирать круглую форму поперечного сечения. Большинство исследователей [67, 69, 143] считают, что наилучшие результаты по расходной характеристики ВПУСКНЫХ каналов могут быть получены при плавном
Численный расчет процесса впуска конечно-объемным методом
Численный расчет течения газов по органам впуска ДВС проводится методами вычислительной гидродинамики. Основной задачей вычислительной гидродинамики является численное решение уравнений Навье-Стокса, описывающих динамику жидкости. Дополнительно учитываются различные физико-химические эффекты: горение, турбулентность или потоки сквозь пористую среду. Эти уравнения составляют расчетную модель тепломассопереноса.
Вычислительная гидродинамика как прикладная наука сформировалась в середине 20 века и первоначально развивалась для решения задач аэрокосмической промышленности. В настоящее время область применения ВГД значительно расширена, в частности, в области автомобильной промышленности она применяется для определения вентиляции подкапотного пространства и салона; моделирования процесса впуска ДВС и др.
При проведения численного расчета необходимо построить прямоугольную расчетную сетку.
Для разрешения малых деталей геометрии расчетной области и высоких градиентов рассчитываемых величин в настоящей работе используется прямоугольная адаптивная локально измельченная сетка ( АЛИС) (рис.2.1).
Сущность технологии АЛИС заключается в следующем. Во всей расчетной области вводится прямоугольная сетка. Выделяются подобласти с особенностями геометрии или течения, в которых необходимо провести расчет на более мелкой, чем исходная, сетке. При этом расчетная ячейка, в которую попала выделяемая особенность, делится на 8 равных ячеек (в трехмерном случае, в двумерном - на 4 ячейки). Далее, если необходимо, ячейки делятся еще раз и так до достижения необходимой точности. Ячейки начальной сетки называются ячейками уровня 0, ячейки, получаемые измельчением уровня О, называются ячейками уровня 1 и т.д. При генерации АЛИС накладывается условие, что гранями и ребрами могут граничить друг с другом только ячейки с номерами уровней, отличающимися не более, чем на единицу.
Традиционно в системах численного расчета движения рабочего тела используются неструктурированные сетки (для систем на базе конечно-элементных методов), либо структурированные мультиблоковые сетки (для конечно-объемных и конечно-разностных методов). Ячейки таких сеток вдали от границ расчетной области имеют постоянное количество соседних ячеек, соприкасающихся гранями. В отличие от этих сеток ячейки АЛИС имеют переменное количество соседей - в трехмерном случае по грани с ячейкой могут соседствовать либо одна, либо четыре соседа. Это обстоятельство затрудняет реализацию численных методов с использованием АЛИС.
Однако АЛИС имеет значительные преимущества по сравнению с распространенными сетками.
Во-первых, большая скорость генерации сетки. Во-вторых, АЛИС не предъявляет высоких требований к оперативной памяти компьютера по сравнению с неструктурированными сетками. Это обусловлено древовидной структурой АЛИС, при которой каждая ячейка связана с сеткой нулевого уровня, имеющей полную геометрическую информацию. В-третьих, при генерации АЛИС не появляются "плохие ячейки", которые имеют слишком большие отношения площадей граней.
Обычно при использовании АЛИС геометрия объектов в расчетной области аппроксимируется первым порядком точности - "ступеньками". Повышение порядка разбиения сетки около поверхностей позволяет уменьшить вносимую такой аппроксимацией погрешность, но может потребовать слишком больших ресурсов компьютера, что замедляет работу САПР. Поэтому в настоящей работе предлагается подход описания произвольной криволинейной геометрии на прямоугольной методом подсеточного разрешения геометрии (рис.2.2).
Метод подсеточного разрешения геометрии направлен на преодоление барьера между САПР и системами расчета движения рабочего тела. Суть этого метода в следующем. Ячейки, через которые проходит граница, расщепляют ся на 2, 3 и т.д. ячеек. При этом они теряют свою первоначальную форму параллелепипеда и превращаются в многогранники произвольной формы. Уравнения рассматриваемого расчета аппроксимируются для этих многогранников без каких-либо упрощений. Такой подход позволяет с достаточной степенью точности рассчитывать течения даже на грубой расчетной сетке.
Будем считать, что из САПР поступает информация о поверхности объекта в виде набора плоских, выпуклых, непересекающихся фасеток. На обеих поверхностях фасеток ставятся граничные условия и указывается набор уравнений гидродинамики, которые необходимо решать по ту или иную сторону фасетки.
Результаты численного исследования процесса впуска выбранных вариантов расчета
Дальнейшие газодинамические исследования быстроходного дизеля ВСН-7Д проводилось с применением двух видов проточной части: со стандартным и модернизированным впускным каналом и двумя видами (стандартный и модернизированный) профилей кулачков ГРМ.
Численное исследование проводилось для номинальной частоты вращения коленчатого вала 3000 мин-1.
В результате расчетов для выбранных расчетных переменных были получены их численные данные для различных сечений области расчета и углов поворота коленчатого вала.
Первое (рис.3.13) - соответствует сечению прямолинейного горизонтального участка впускного винтового канала на входе в улиткообразную камеру; второе - соответствует сечению прямолинейного вертикального участка впускного винтового канала на выходе из улиткообразной камеры; третье - соответствует сечению клапанной щели впускного клапана; четвертое - соответствует сечение в цилиндре, расположенное непосредственно за впускным клапаном.
Численные данные выбранных физических параметров в виде GLO-файла передаются для обработки данных во внешний табличный процессор. В результате обработки остаются необходимые данные. В таблице 3.1. приводится фрагмент полученных данных по расчету рабочей области с модернизированным впускным каналом и модернизированным профилем кулачка впускного клапана для частоты вращения коленчатого вала равной 3000 мин"1. В первой колонке приводится время текущей итерации расчета. Время равное 0 сек. соответствует началу расчета рабочего цикла быстроходного дизеля -ВМТ в конце такта сжатия. Время, равное 0,04 сек, соответствует концу расчета рабочего цикла, также ВМТ в конце такта сжатия. Во второй колонке приводится угол поворота коленчатого вала, а в третьей - соответствующий этому углу номер расчетной итерации.
В четвертой и последующих колонках таблицы приводятся числовые данные расчетных переменных для первого сечения рабочей области (рис.3.13).
По результатам полученных численных значений расчетных параметров были построены графические отображения зависимостей скорости движе Рис. 3.13. Сечения области расчета: I - сечение прямолинейного горизон тального участка впускного винтового канала на входе в улиткообразную камеру; II - сечение прямолинейного вертикального участка впускного винтового канала на выходе из улиткообразной камеры; III - сечение клапанной щели впускного клапана; IV - сечение в цилиндре, расположенное непосредственно за впускным клапаном заряда V (м/с), массового расхода рабочего тела О (кг/с), давления Р (Па), температуры Т (К) и плотности р (кг/м3) в зависимости от угла поворота коленчатого вала для различных вариантов расчета рабочей области, профиля кулачка, а также различных сечений органов впуска.
Данные приводятся для модернизированной рабочей области и модернизированного профиля кулачка (I сечение).
На рис. 3.14-3.17 приведены графики изменений скорости движения заряда для проведенных четырех расчетов.
Анализ полученных зависимостей показывает, что при течении заряда по органам впуска характер его движения меняется от сечения к сечению.
Для I сечения (рис.3.14) характерно достаточно плавное изменение скоростей движения заряда, так как газ движется по прямолинейному горизонтальному трубопроводу и еще не доходит до винтообразной части впускного канала. Максимальные значения скоростей движения возникают для стандартной рабочей области и модернизированного профиля кулачка =127 м/с. Для варианта со стандартной рабочей областью и стандартным профилем кулачка Ктш.=106 м/с. Для варианта с модернизированной рабочей областью и стандартным профилем кулачка скорость еще меньше ( , =100 м/с). Наилучшее значение скорости движения получается при использовании варианта с модернизированной рабочей областью и модернизированным профилем кулачка, для которого Vmax- м/с. Для вариантов расчета с стандартным профилем кулачка в начале впуска характерны значительные увеличения скоростей (до 35 м/с) возле ВМТ. Это связано с особенностями закона подъема впускного клапана данного профиля. В начале своего открытия впускной клапан открывается очень медленно и его время-сечение изменяется очень медленно. Все это приводит к значительному увеличению гидравлических потерь на впуске, т.к. они зависят в квадрате от скорости движения заряда. Этого недостатка лишен модернизированный профиль (рис. 3.14), поэтому в соответствующих вариантах расчета эти "пики" скоростей в начале впуска отсутствуют. Использование стандартной формы впускного канала совместно с модернизированным профилем приводит к увеличению скорости движения заряда практически во время всего процесса впуска, так как быстрое увеличение время-сечения не согласовано с формой винтового впускного канала. Наиболее оптимально в I сечении рабочей области расчета изменяется скорость движения заряда при использовании модернизированного впускного канала в сочетании с модернизированным профилем кулачка. Образование небольшого "пика" скорости с V = 16 м/с в конце процесса впуска объясняется достаточно высокой скоростью впускного клапана (около 1 м/с) в момент его посадки в седло при начале движения поршня к ВМТ.
Анализируя законы изменения скоростей движения заряда для II сечения области расчета, соответствующей прямолинейному вертикальному участку впускного винтового канала на выходе из улиткообразной камеры для различных вариантов расчета, получаем следующие выводы.
Максимальные скорости для этого сечения увеличились для всех вариантов расчета и составили соответственно: Vmax— 168 м/с для стандартной рабочей области и модернизированного профиля кулачка (рис.3.15); Fmax=165 м/с для стандартной рабочей областью и стандартного профиля кулачка; Vmax=\4A м/с для модернизированной рабочей областью и стандартным профилем кулачка и Vmax=l26 м/с для модернизированной рабочей областью и модернизированным профилем кулачка. Наилучшие показатели в этом сечении опять имеет вариант расчета с модернизированной рабочей областью и модернизированным профилем кулачка ( Vmax для этого варианта на 15% меньше по сравнению со стандартным вариантом расчета) . Значения скоростей движения для всех вариантов для II сечения увеличились по сравнению с I сечением так как поток прошел через сужающийся винтовой канал.
Тормозной стенд и определение эффективных показателей двигателя
Использованная для исследовательских испытаний двигателей установка представляет собой комплекс, состоящий из тормозного устройства, фундамента, подставок крепления двигателя, соединительного вала для передачи крутящего момента от двигателя к тормозу, пульта управления, контрольных и измерительных устройств, вспомогательных и различных дополнительных устройств, обеспечивающих проведение испытаний по заданной программе. Экспериментальная установка представляет собой согласованные по частотам тормозной стенд КИ-2139Б, и быстроходный дизель ВСН-7Д. Согласование работы дизеля со стендом осуществляется с помощью карданной передачи. Установка позволяет проводить экспериментальные исследования как в режиме прокрутки ДВС, так и в режиме огневых испытаний. При огневых испытаниях регистрируется тормозной момент, расход топлива и т.д. Частота вращения в обоих случаях плавно изменяется от 900 до 3000 мин"1. Для оценки расхода воздуха через систему впуска используется датчик ДМРВ (модель 0280212014, BOSCH), модернизированный и отпарированный на расход от 2 до 80 кг/час. Данные тарировки заведены в компьютер. Характер протекания процессов в трубопроводах оценивается пьезоквар-цевыми датчиками, рассчитанными на избыточное давление 0,5 МПа, а также датчиками преобразования давления ДДЭ-0,5 и ДДЭ-0,6, собственная частота которых колеблется от 1,5 до 5 кГц. Данные тарировки всех датчиков заложены в компьютер. На исследовательском комплексе для синхронизирования процесса измерения с углом поворота коленчатого вала, на защитном кожухе двигателя установлен датчик-отметчик, который запускает измерительную программу. Датчики, применяемые при испытаниях быстроходного дизеля ВСН-7Д, подключаются к аппаратно-программному исследовательскому комплексу фирмы National Instruments с использованием графического программирования системы Lab VIEW. Согласно ГОСТ 14846-81, 51998-2002, 20000-88, 18509-88 испытательный стенд оборудован для изменения следующих показателей: крутящего момента двигателя с точностью ±0,5% от максимальных показаний, на которые рассчитана измерительная система, или от максимального значения, нанесенного на шкалу динамометра; температуры масла с точностью ±20С; температуры топлива с точностью ±20С; температуры отработавших газов с точностью ±200С; барометрического давления с точностью ±200 Па (2,0 мбар); давления масла с точностью ±20 кПа (200 мбар); давления отработавших газов с точностью ± 3%; угла начала подачи топлива с точностью ±10 поворота коленчатого вала. При индицировании процессов, протекающих в исследуемом ДВС измерениям подлежат: температура и массовый расход всасываемого воздуха на расстоянии не более 0,15 м от входного отверстия в воздухоочиститель, а если воздухоочиститель не применяется, то на расстоянии не более 0,15 м от воздухозаборника; температура отработавших газов на расстоянии не более 0,1 м за выходным фланцем выпускного трубопровода двигателя. При наличии у двигателя нескольких выпускных трубопроводов измерения производят соответственно в каждом трубопроводе; температура масла в масляном баке или в картере двигателя; температура топлива в устройстве для измерения расхода топлива. Механические потери на трение в подшипниках тормоза не учитывались виду их незначительности. Общий вид установки показан на рис.4.1 и 4.2. Эффективная мощность двигателя определялась по выражению: где / - плечо весового устройства, равное 0,702205 м; Рт - показания весов в Н; п - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин"1. Среднее эффективное давление, согласно ГОСТ 18509-88, подсчитывалось по формуле: где / - число цилиндров двигателя; Vh - рабочий объем цилиндра, м3. Эффективный удельный расход топлива определяется по выражению: где GT - часовой расход топлива, кг/ч.
