Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и постановка задач исследования 11
1.1. Основные элементы впускных систем поршневых ДВС 11
1.2. Газодинамика течения во впускных каналах и методы исследования процесса впуска в поршневых ДВС 14
1.3. Характеристики теплообменных процессов во впускной системе поршневого ДВС 25
1.4. Выводы и постановка задач исследования 28
2. Описание экспериментальной установки и методов измерения 29
2.1. Экспериментальная установка для исследования процесса впуска в поршневом ДВС 29
2.2. Измерение частоты вращения и угла поворота коленчатого вала 39
2.3. Измерение мгновенного расхода всасываемого воздуха 41
2.4. Система для измерения мгновенных коэффициентов теплоотдачи 64
2.5. Система сбора данных 66
3. Газодинамика и расходные характеристики процесса впуска в двигателе внутреннего сгорания при различных конфигурациях впускной системы 69
3.1. Газодинамика процесса впуска без учета влияния фильтрующего элемента 69
3.2. Влияние фильтрующего элемента на газодинамику процесса впуска при различных конфигурациях впускной системы 84
3.3. Расходные характеристики и спектральный анализ процесса впуска при различных конфигурациях впускной системы с разными фильтрующими элементами 95
4. Теплоотдача во впускном канале поршневого двигателя внутреннего сгорания 107
4.1. Тарировка измерительной системы для определения локального коэффициента теплоотдачи 108
4.2. Локальный коэффициент теплоотдачи во впускном канале двигателя внутреннего сгорания при стационарном режиме 111
4.3. Мгновенный локальный коэффициент теплоотдачи во впускном канале двигателя внутреннего сгорания 122
4.4. Влияние конфигурации впускной системы двигателя внутреннего сгорания на мгновенный локальный коэффициент теплоотдачи 135
5. Вопросы практического применения результатов работы 143
5.1. Конструктивное и технологическое исполнение 143
5.2. Энерго- и ресурсосбережение 150
Заключение 156
Список литературы 159
Приложения 171
- Газодинамика течения во впускных каналах и методы исследования процесса впуска в поршневых ДВС
- Система для измерения мгновенных коэффициентов теплоотдачи
- Влияние фильтрующего элемента на газодинамику процесса впуска при различных конфигурациях впускной системы
- Локальный коэффициент теплоотдачи во впускном канале двигателя внутреннего сгорания при стационарном режиме
Введение к работе
Основной задачей в развитии и совершенствовании поршневых двигателей внутреннего сгорания является улучшение наполнения цилиндра свежим зарядом (или другими словами повышение коэффициента наполнения двигателя). В настоящее время развитие ДВС достигло такого уровня, что улучшение какого-либо технико-экономического показателя хотя бы на десятую долю процента с минимальными материальными и временными затратами является настоящим достижением для исследователей или инженеров. Поэтому для достижения поставленной цели исследователи предлагают и используют разнообразные способы среди самых распространенных можно выделить следующие: динамический (инерционный) наддув, турбонаддув или нагнетатели воздуха, впускной канал переменной длины, регулирование механизма и фаз газораспределения, оптимизация конфигурации впускной системы. Применение этих способов позволяет улучшить наполнение цилиндра свежим зарядом, что в свою очередь повышает мощность двигателя и его технико-экономические показатели.
Однако использование большинства из рассматриваемых способов требуют значительных материальных вложений и существенной модернизации конструкции впускной системы и двигателя в целом. Поэтому одним из самых распространенных, но не самым простым, на сегодняшний день способов повышения коэффициента наполнения является оптимизация конфигурации впускного тракта двигателя. При этом исследование и совершенствование впускного канала ДВС чаще всего выполняется методом математического моделирования или статическими продувками впускной системы. Однако эти способы не могут дать корректных результатов на современном уровне развития двигателестроения, поскольку, как известно, реальный процесс в газовоздушных трактах двигателей является трехмерным неустановившимся со струйным истечением газа через щель клапана в частично заполненное пространство цилиндра переменного объема. Анализ литературы показал, что информация по процессу впуска в реальном динамическом режиме практически отсутствует.
Таким образом, достоверные и корректные газодинамические и теплообменные данные по процессу впуска можно получить исключительно при исследованиях на динамических моделях ДВС или реальных двигателях. Только такие опытные данные могут дать необходимую информацию для совершенствования двигателя на современном уровне.
Целью работы является установление закономерностей изменения газодинамических и тепловых характеристик процесса наполнения цилиндра свежим зарядом поршневого ДВС от геометрических и режимных факторов.
Научная новизна основных положений работы заключается в том, что автором впервые:
- установлены амплитудно-частотные характеристики пульсационных эффектов, возникающие в потоке во впускном коллекторе (трубе) поршневого ДВС;
- разработан способ увеличения расхода воздуха (в среднем на 24 %), поступающего в цилиндр с помощью профилированных вставок во впускном коллекторе, что приведет к повышению удельной мощности двигателя;
- установлены закономерности изменения мгновенного локального коэффициента теплоотдачи во впускной трубе поршневого ДВС;
- показано, что применение профилированных вставок снижает подогрев свежего заряда при впуске в среднем на 30 %, что улучшит наполнение цилиндра;
обобщены в виде эмпирических уравнений полученные экспериментальные данные по локальной теплоотдаче пульсирующего потока воздуха во впускном коллекторе.
Достоверность результатов основывается на надежности экспериментальных данных, полученных сочетанием независимых методик исследования и подтвержденных воспроизводимостью результатов опытов, их хорошим согласованием на уровне тестовых опытов с данными других авторов, а также применением комплекса современных методов исследования, подбором измерительной аппаратуры, ее систематической проверкой и тарировкой.
Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные создают основу для разработки инженерных методик расчета и проектирования впускных систем двигателей, а также расширяют теоретические представления о газодинамике и локальной теплоотдаче воздуха в процессе впуска в поршневых ДВС. Отдельные результаты работы приняты к реализации на ООО «Уральский дизель-моторный завод» при проектировании и модернизации двигателей 6ДМ-21Л и 8ДМ-21Л.
Автор защищает:
- методики определения расхода пульсирующего потока воздуха во впускной трубе двигателя и интенсивности мгновенной теплоотдачи в ней;
- экспериментальные данные по газодинамике и мгновенному локальному коэффициенту теплоотдачи во впускном канале ДВС в процессе впуска;
- результаты обобщения данных по локальному коэффициенту теплоотдачи воздуха во впускном канале ДВС в виде эмпирических уравнений;
- практические рекомендации по увеличению расхода воздуха через впускную систему поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенных в диссертации, докладывались и были представлены на «Отчетных конференциях молодых ученых», г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ (2006 - 2008); научных семинарах кафедр «Теоретическая теплотехника» и «Турбины и двигатели», г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ (2006 - 2008); научно-технической конференции «Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин», г. Челябинск: Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище (военный институт) (2008); научно-технической конференции «Развитие двигателестроения в России», г. Санкт-Петербург (2009); на научно-техническом совете при ООО «Уральский дизель-моторный завод», г. Екатеринбург (2009); на научно-техническом совете при ОАО «НИИ автотракторной техники», г. Челябинск (2009).
Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах, в том числе в 1 статья в источнике, рекомендованном ВАК. Получены 2 патента РФ.
Диссертационная работа была выполнена на кафедрах «Теоретическая теплотехника и «Турбины и двигатели».
Автор выражает благодарность своему научному руководителю: д. ф.-м. н., профессору Жилкину Б.П. за доброжелательное отношение и плодотворную совместную работу.
Автор благодарит Ларинова И.Д., Плохова С.Н., за техническую поддержку и доброжелательное отношение.
Газодинамика течения во впускных каналах и методы исследования процесса впуска в поршневых ДВС
Для более точного понимания физической сути результатов, полученных другими авторами, они излагаются одновременно с применяемыми ими теоретическими и экспериментальными методами, поскольку способ и результат находятся в единой органической связи.
Методы исследования впускных систем ДВС можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся теоретический анализ процессов во впускной системе, в том числе и их численное моделирование. Ко второй группе отнесем все способы экспериментального изучения процесса впуска.
Выбор методов исследования, оценки и доводки впускных систем определяется поставленными целями, а также имеющимися материальными, экспериментальными и расчетными возможностями.
До настоящего времени нет аналитических методов, позволяющих достаточно точно оценить уровень интенсивности движения газа в камере сгорания, а также решить частные задачи, связанные с описанием движения во впускном тракте и истечения газа из клапанной щели в реальном неустановившемся процессе. Это связано с трудностями описания трехмерного течения газов по криволинейным каналам с внезапными препятствиями, сложной пространственной структурой потока, со струйным истечением газа через щель клапана и частично заполненное пространство цилиндра переменного объема, взаимодействием потоков между собой, со стенками цилиндра и подвижным днищем поршня. Аналитическое определение оптимального поля скоростей во впускной трубе, в кольцевой клапанной щели и распределение потоков в цилиндре осложняется отсутствием точных методов оценки аэродинамических потерь, возникающих при течении свежего заряда во впускной системе и при попадании газа в цилиндр и обтекании его внутренних поверхностей. Известно [9,10], что в канале возникают неустойчивые зоны перехода потока из ламинарного в турбулентный режим течения, области отрыва пограничного слоя. Структура потока характеризуется переменным по времени и месту числами Рейнольдса, уровнем нестационарности, интенсивностью и масштабом турбулентности [9,10].
Численному моделированию движения воздушного заряда на впуске посвящено много разнонаправленных работ [11-18]. В них производят моделирование вихревого впускного потока ДВС при открытом впускном клапане, расчет трехмерного потока во впускных каналах головки цилиндра, моделирование потока во впускном окне и цилиндре двигателя, анализ влияния прямоточных и закрученных потоков на процесс смесеобразования и расчетные исследования влияния закручивания заряда в цилиндре дизеля на величину выбросов оксидов азота и индикаторные показатели цикла. Однако только в некоторых из работ численное моделирование подтверждается экспериментальными данным. А исключительно по теоретическим исследованиям сложно судить о достоверности и степени применимости полученных данных. Также стоит подчеркнуть, что почти все численные методы, главным образом, направлены на исследование процессов в уже существующей конструкции впускной системы ДВС на устранение ее недостатков, а не на разработку новых, эффективных конструктивных решений.
Параллельно применяются и классические аналитические методы расчета рабочего процесса в двигателе и отдельно процессов газообмена в нем [2,4,19-23]. Однако в расчетах течения газа во впускных и выпускных клапанах и каналах в основном применяют уравнения одномерного стационарного течения, принимая течение квазистационарным. Поэтому рассматриваемые методы расчета являются исключительно оценочными (приблизительными) и поэтому требуют экспериментального уточнения в лабораторных условиях или на реальном двигателе при стендовых испытаниях. Методы расчета газообмена и основных газодинамических показателей процесса впуска в более сложной постановке развиваются в работах [9,10,20]. Однако и они также дают только общие сведения об обсуждаемых процессах, не формируют достаточно полного представления о газодинамических и теплообменных показателях, поскольку они основаны на статистических данных, полученных при математическом моделировании и/или статических продувках впускного тракта ДВС и на методах численного моделирования.
Наиболее точные и достоверные данные по процессу впуска в поршневых ДВС можно получить при исследовании на реальных работающих двигателях.
К первым же исследованиям движения заряда в цилиндре двигателя на режиме провертывания вала можно отнести классические опыты Рикардо и Засса. Риккардо установил в камеру сгорания крыльчатку и регистрировал ее частоту вращения при провертывании вала двигателя. Анемометр фиксировал среднее значение скорости газа за один цикл. Рикардо ввел понятие «вихревое отношение», соответствующее отношению частот вращения крыльчатки, замерявшей вращение вихря, и коленчатого вала. Засс установил пластинку в открытой камере сгорания и регистрировал воздействие на нее потока воздуха. Существуют другие способы использования пластин, связанных с тензо- , емкостными или индуктивными датчиками. Однако установка пластинок деформирует вращающийся поток, что и является недостатком подобных методов.
Современное исследование газодинамики непосредственно на двигателях требует специальных средств измерений, которые способны работать при неблагоприятных условиях (шум, вибрация, вращающиеся элементы, высокие температура и давления при сгорании топлива и в выпускных каналах). При этом процессы в ДВС являются высокоскоростными и периодическими, поэтому измерительная аппаратура и датчики должны обладать очень высоким быстродействием. Все это сильно усложняет изучение процесса впуска.
Следует отметить, что в настоящее время методы натурных исследований на двигателях широко применяются, как для изучения течения воздуха во впускной системе и цилиндре двигателя, так и для анализа влияния вихреобразования на впуске на токсичность отработавших газов [24-26].
Однако натурные исследования, где одновременно действует большое количество разнообразных факторов не дают возможности проникнуть в детали механизма отдельного явления, не позволяют применять высокоточную, сложную аппаратуру. Все это является прерогативой лабораторных исследований с применением сложных методов.
Система для измерения мгновенных коэффициентов теплоотдачи
Исследование теплообмена в поршневых ЛВС началось фактически с создания первых работоспособных машин -Ж. Ленуара, Н. Отто и Р. Дизеля. И конечно же на первоначальном этапе особое внимание уделялось изучению теплообмена в цилиндре двигателя. К первым классическим работам в этом направлении можно отнести [75,76].
Однако только работа, проведенная В.И. Гриневецким [76], стала прочным фундаментом, на котором оказалось возможным строить теорию теплообмена для поршневых двигателей. Рассматриваемая монография, в первую очередь, посвящена тепловому расчету внутрицилиндровых процессов в ЛВС. При этом в ней можно найти также информацию о теплообменных показателях в интересующем нас процессе впуска, а именно, в работе даются статистические данные о величине подогрева свежего заряда, а также эмпирические формулы для расчета параметров в начале и конце такта впуска.
Далее исследователи стали решать уже более частные задачи. В частности, В. Нуссельт получил и опубликовал формулу для коэффициента теплоотдачи в цилиндре поршневого двигателя [77]. Н.Р. Брилинг в своей монографии [78] уточнил формулу Нуссельта и довольно четко доказал, что в каждом конкретном случае (тип двигателя, способ смесеобразования, быстроходность, уровень форсирования) локальные коэффициенты теплоотдачи должны уточняться по результатам прямых экспериментов.
Другим направлением в исследовании поршневых двигателях является изучение теплообмена в потоке выпускных газов, в частности, получению данных по теплообмену при турбулентном течении газа в выпускной трубе. Решению этих задач посвящено большое количество литературы [79-82]. Это направление довольно хорошо изучено как в статических условиях продувки, так и в условиях гидродинамической нестационарности. Это связано в первую очередь с тем, что за счет совершенствования выпускной системы можно значительно повысить технико-экономические показатели поршневого двигателя внутреннего сгорания. В ходе развития этого направления проведено много теоретических работ, включая аналитические решения и математическое моделирование, а также множество экспериментальных исследований. В результате столь комплексного исследования процесса выпуска было предложено большое количество показателей, характеризующих процесс выпуска, по которым можно оценивать качество конструкции выпускной системы [79,82].
Исследованию теплообмена процесса впуска до сих пор уделяется недостаточное внимание. Это можно объяснить тем, что исследования в области оптимизации теплообмена в цилиндре и выпускном тракте изначально были более эффективными с точки зрения улучшения конкурентоспособности поршневых ДВС. Однако в настоящее время развитие двигателестроения достигло такого уровня, что повышение какого-либо показателя двигателя хотя бы на несколько десятых процента считается серьезным достижением для исследователей и инженеров. Поэтому с учетом того, что направления совершенствования указанных систем в основном исчерпано, в настоящее время все больше специалистов ищут новые возможности совершенствования рабочих процессов поршневых двигателей. И одним из таких направлений является изучение теплообмена в процессе впуска в ДВС.
В литературе по теплообмену в процессе впуска можно выделить работы [83-86], посвященные изучению влияния интенсивности вихревого движения заряда на впуске на тепловое состояние деталей двигателя (головки цилиндра, впускного и выпускного клапана, поверхностей цилиндра). Эти работы имеют большой теоретический характер; основаны на решении нелинейных уравнений Навье-Стокса и Фурье-Остроградского, а также математическом моделировании с использованием этих уравнений.
Принимая во внимание большое количество допущений, результатььмогут быть приняты за основу при экспериментальных исследованиях и/йли быть оценочными в инженерных расчетах. Также эти работы содержат данные экспериментальных исследований по определению локальных нестационарных тепловых потоков; в камере сгорания дизеля в широком диапазоне измененияшнтенсивности вихря впускного воздуха [85 86]:
Упомянутые работы по-теплообмену в процессе впуска чаще всего не затрагивают вопросы влияния газодинамики на локальную интенсивность теплоотдачи,., которая; определяет величину подогрева свежего заряда и температурные напряжения во впускном» коллекторе (трубе); А ведь, как. известно,. величина? подогрева свежего- заряда оказывает значительное влияние на массовый расход, свежего заряда через; цилиндры двигателя; и соответственно на его мощность. Также снижение: динамической, интенсивности теплоотдачи; во впускном; тракте: поршневого ДВЄ может уменьшить его температурную напряженность . и тем самым . позволит увеличить ресурс этого элемента; Поэтому исследование и решение этих задач является актуальной-задачейдаяразвитиядвигателестроения.
Следует указать, что в-, настоящее времяі для инженерных .расчетов используют данные статических продувок,, что не является? правильным, поскольку нестационарность (пульсации потока) сильно влияют на теплоотдачу в каналах. Экспериментальные и теоретические исследования свидетельствуют о существенном отличии коэффициента теплоотдачи в нестационарных условиях от стационарного случая; Оно может достигать 3-4-кратного значения.. Основной причиной этого отличия является специфическая перестройка турбулентной структуры потока, как это ; показано в,[87,88].
Влияние фильтрующего элемента на газодинамику процесса впуска при различных конфигурациях впускной системы
Если в результате увеличения скорости потока чувствительный элемент начинает охлаждаться, сопротивление его при этом начинает изменяться согласно соотношению (2.5). Изменение сопротивления приводит к изменению падения напряжения в диагонали моста 1 - Г, которое подается на вход усилителя. Это напряжение усиливается и подается на мост так, что ток усилителя, который идет на нагрев нити, увеличивается и компенсирует ее охлаждение. Напряжение Uebix, характеризующее нагрев датчика, является, таким образом, и мерой скорости потока.
Постоянная времени термоанемометра т0 при работе по методу постоянной температуры значительно меньше, чем для метода постоянного тока [35]. Без обратной связи верхний предел частоты сужается приблизительно до 100 Гц в результате влияния теплоемкости зонда, однако при создании обратной связи частотный диапазон расширяется с увеличением коэффициента петли обратной связи. При значениях коэффициента усиления петли обратной связи порядка 10 - 15 тысяч частотный диапазон термоанемометра постоянной температуры расширяется до 30-50 кГц, что полностью закрывает требуемый (см. гл. 1) диапазон частот.
Относительно низкое значение постоянной времени делает метод постоянной температуры пригодным для измерения турбулентных потоков, без использования компенсации термического запаздывания. Благодаря постоянной температуре нити константы А и В являются постоянными, то есть не зависят от интенсивности турбулентных пульсаций. Это обеспечивает методу постоянной температуры значительное преимущество, когда приходиться производить измерения в потоках с большой относительной интенсивностью турбулентности.
Поэтому было принято решение разработать схему термоанемометра постоянной температуры для измерения пульсаций скорости в данной работе. Прототипом послужила схема, приведенная в [44]. Разработанная схема показана на рисунке 2.12 (а, б). Схема состоит из двух блоков: термоанемометра постоянной температуры и защиты. Принцип работы метода постоянной температуры описан выше. Схема защиты предназначена для защиты чувствительного элемента путем ограничения тока нагрева нити во время настройки термоанемометра перед работой.
Для питания термоанемометра использовался стабилизированный источник питания постоянного тока 20 - 24 В, с силой тока не менее 1,5 А. Выходным сигналом термоанемометра являлся аналоговый сигнал величиной до 5 В, который далее поступал на вход аналого-цифрового преобразователя фирмы L-CARD модели Е14-140 и далее обрабатывался на персональном компьютере в программе Lgrapf2.0.
В качестве чувствительного элемента в исследовании была использована нихромовая нить диаметром 5 мкм, длиной 5-6 мм. В качестве держателей использовались токопроводящие стержни от лампы накаливания. Они помещались во втулку и заливались эпоксидным клеем. Далее нить зажималась в стержнях, после чего приваривалась точечной сваркой в местах выступания. Таким образом, обеспечивался надежный контакт нити со стержнями. К выступающим концам стержней припаивались провода, которые подсоединялись к входу термоанемометра. Внешний вид законченного датчика показан на рисунке 2.14.
Сопротивление чувствительного элемента в холодном состояние составляло 2 - 2,5 Ом и его тарировочная кривая оставалась стабильной в течение не менее 14 дней. Такие показатели были достаточными для проведения данного исследования.
Как видно из рисунка 2.15, установка включает в себя нагнетатель воздуха 1 с возможностью регулировки расхода воздуха путем изменения числа оборотов двигателя, подсоединенный к воздухоподводящему каналу 2 с участком гидродинамической стабилизации 14 с сопловой насадкой 3. Сигнал термоанемометра 4 поступал в аналого-цифрового преобразователь 6, который модифицировал аналоговый сигнал в бинарный код для дальнейшей обработки на персональном компьютере 7. Для измерения скорости воздуха использовался пневмометрический зонд 8 и дифманометр 9. Температура измерялась термопарой медь-константин, размещенной в подводящем к насадке канале. Показания с термопары считывались при помощи милливольтметра 10.
Промеры поля скоростей с помощью пневмометрического зонда позволили выявить область в поперечном сечении струи, формируемой насадкой, где в дальнейшем размещался термочувствительный элемент датчика термоанемометра.
При статической тарировке измерялись следующие величины: температура воздуха Т, К, атмосферное давление р, мм. рт. ст., и динамический напор Ар, мм. вод. ст. Далее вычислялась плотность воздуха при данных условиях по формуле: где R -газовая постоянная для воздуха, равная 286,7, Дж/(кг К); р — атмосферное давление, Па; Т— температура воздуха в канале, К.
После этого определялась скорость воздуха при данных условиях по формуле: Таким образом, измерялась скорость воздуха на 10 - 12 режимах, и параллельно проводились ее замеры при помощи термоанемометра. В результате были получены тарировочные кривые в виде зависимость напряжения на выходе термоанемометра от скорости воздуха. Для каждого чувствительного элемента подобные измерения проводились 2-3 раза для подтверждения воспроизводимости результатов. Характерная тарировочная кривая для канала с круглой формой поперечного сечения с диаметром 11,4 мм показана на рисунке 2.16 и свидетельствует о наличии линейности в рабочем диапазоне скоростей (24 w 100 м/с).
Локальный коэффициент теплоотдачи во впускном канале двигателя внутреннего сгорания при стационарном режиме
Задачей данного этапа исследований (см. раздел 1.5) было определение влияния конфигурации впускного коллектора (впускной трубы) и присутствия фильтрующего элемента на газодинамику и расходные характеристики двигателя внутреннего сгорания, а также установление гидродинамических факторов теплообмена пульсирующего потока с стенками канала впускного тракта. Ниже приводятся результаты численного моделирования и экспериментальные данные этих показателей.
Перед экспериментальным исследованием было проведено численное моделирование процесса впуска с помощью программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК, разработанного в МГТУ им. Н. Баумана.
В качестве объекта был выбран двигатель автомобиля ВАЗ-ОКА. При расчетах закладывались следующие основные условия моделирования: - тип процесса — бензиновый, искровой двигатель без наддува; - тактность - четырехтактный двигатель; - схема ДВС - рядный двигатель; - число цилиндров - 2; - система охлаждения - жидкостная. Характеристики цилиндропоршневой группы: - диаметр цилиндра, мм — 82; - ход поршня, мм — 71; - частота вращения изменялась от 600 до 3000 мин"1; - степень сжатия - 9,9. Параметры состояния окружающей среды: - давление/?0, мм. рт. ст. - 735; - температура t0, С - 20. Конструкция головки цилиндра - двухклапанная. Конфигурация (длина и диаметр поперечного сечения) впускной трубы и впускного канала в головке цилиндра задавались согласно этих показателей для экспериментальной установки (см. раздел 2.1). Фазы газораспределения выбирались в соответствии со штатными параметрами двигателя автомобиля ВАЗ-ОКА (см. гл. 2.1). Результаты моделирования представлены на рисунке 3.1, где показан массовый расход воздуха GB через впускные органы двигателя 24 7,1/8,2 в зависимости от угла поворота коленчатого вала р при различных частотах вращения коленчатого вала п. Исходно задано, что впускные органы имеют круглое поперечное сечение каналов. Обращает на себя внимание наличие провала в области (У) сразу после открытия клапана и существование зоны перегибов (II) на участке ускорения потока, которые не фиксировались на осциллограммах, полученных [9]. Согласно численному анализу с угла (р 400 (после закрытия впускного клапана) изменение расхода становиться менее выраженным. Оказалось, что при расчетной частоте вращения коленчатого вала меньше 1500 мин"1 численное моделирование с использованием данного пакета дает результаты не согласующиеся с экспериментальными данными, имеющимися в литературе [9,10]. Далее, принимая во внимание результаты моделирования, проводилось экспериментальное исследование газодинамики процесса впуска в двигателе внутреннего сгорания. Следует отметить, что в условиях практического отсутствия данных по газодинамике методически было целесообразно начать изучение динамики процесса с наиболее простого входного (до головки цилиндра) канала — прямой круглой трубы. Конфигурация впускного тракта и расположение датчиков термоанемометра для данного случая описаны в главе 2 (рис. 2.5). Опыты велись при различных частотах вращения коленчатого вала с впускной системой различной конфигурации с фильтром и без фильтра. В данном разделе приводятся экспериментальные данные при отсутствии фильтрующего элемента. Напомним, использование двух датчиков термоанемометра, отстоящих на расстояние 100 мм, давало возможность однозначно фиксировать обратные течения воздушного потока и другие пульсационные эффекты столба воздуха, заключенного на участке от входа в канал до седла клапана. Подчеркнем, что в качестве стандартных при определении скорости потока воздуха w и объемного расхода V были приняты нормальные технические условия: /?т=735 мм. рт. ст. и т=20 С, к которым и были приведены все экспериментальные данные. Зависимости средней в контрольном сечении скорости воздуха w во впускном канале круглого поперечного сечения от угла р поворота коленчатого вала (п.к.в.) при различных частотах вращения коленчатого вала показаны на рисунке 3.2. Следует отметить, что применение неравномерной шкалы на рисунке обусловлено нелинейной тарировочной кривой термоанемометра.
