Устройство для исследования газодинамических процессов в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

2.Устройство по п. 1, от л и- чающееся тем, что, объемресивера составляет 16-20 объемов гильзы.

3.Устройство по ПП. 1 и 2, о Т

личающееся тем, что входное отверстие расположено у верхнего торца ресивера.

4.Устройство по ПП, 1-3, отличающееся тем, что экран

выполнен по длине не менее длины Г гильзы, а по ширине -. равным ед наружному. диаметру«

5. Устройство по ПП. 1-4, от личаюцееся тем, что подвижный п(фшень располсякен ниже экрана на расстоянии не ме-нее внутреннего диаметра гильзы, .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВА:НИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИ ПСФШНЕЮГО ДВИГАТЕЛЯ ВИУТРЕН йЕГО СГОРАНИЯ по авт. свГ. 979943, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным путем моделирования дшнамики и кинематики движения поршня в процессе выпуска и продувки, устройство снабжено ресивером с впускным отверстием, экраном и дополнительным мехгшиэмом перемещения, причем размещен вокруг гильзы, экран расположён в ресивере между гильзой и -ресивером напротив входного, отверстия, а дополнительный ме-. ханизм перемещения связан с выпускным клапаном . (О с Ю 4ib 00 00

Изобретение относится k испыта нию технику, применительно к двига телям внутреннего .

По основному авт. св. О .979943 известно устройство для исследова ния газодинамических щ оцессов в |1Ц1Линдре цоршневого двигателя внутраннего сгорания, содержащее головку цилиндров со съемйой, гильзой, впускным и выпускным трактами с кяа панами, подвижном поршнем, двумя механизмами перемещения, один из которых взаимодействует з гильзой .подвижным поршнем, а лругой - с впускным клапане l.

Недостаток устройства состоит в том, что оно не позволяет-получит условия испытания выпускного тракта ,близкие к реальным и исследовать ,про Цесс продувки.

Целью изобретения является прибли женйе условий испытания к реальным путем моделирования динамики и минематики движения поршня; в процессе выпуска и продувки..

. Указанная цель достигается тем, что устройство для исследования газодинамических процессов в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания снабжено ресивером с впускным отверстием, экраном и дополнительным механизмом перемещения, при чем ресивер размещен вокруг гильзы, экран расположен в ресивере между гильзой и ресивером напротив вход кого отверстия, а дополнительный механизм nej eMete.eHvta связан с выпуск ным клапаном.

Объем ресивера составляет 16-20 объемов гильзы

Вхбдное отверстие расположено у .верхнего торца ресивера.

Экран выполнен по длине не менее длины гильзы, а по ширине - рав1 ным ее наружному диаметру.

Подвижный поршень расположен ниже экрана на расстоянии не менее внутреннего диаметра гильзы.

;На фиг 1 представлена схема )гс«ройства, на Фиг, 2 - элемент .поршня и гильзы.

Устройство состшт из головки 1 цилиндр ов со съемной гильзой 2, дополнительного подвижного поцшня 3«. Гопоока 1 цилин фов содержит впускиой тракт 4 с клапаном 5. Поршень 3 размещен против профильного кбль-; ца гильзы 2 с зазор(« 6. Гильза 2 выполнена составной из набора колец 7-11, общую ось 12. Головка 1 цилиндров снабжена механизмами ; перемещения, оди из которых 13 вза-, имрдействует с гильзой 2 и подвижным поршнем 3, а другой -.14 с клапайсм 5. Механизм 13 снабжен осью 15 установленной соосно оси 16, клапана 5 и жестко соединенной с гильзой 2 3 выполнен с профильной съем ной какЛадкой 17 в е четании со съемиым кольцом 18.

Устройство смонтировано, например на 19, того, головка I 1Шлвнд |рС1В содержи кшускной треист 23 с tuianaHOM 21 н снабжена

. мех&йизмрм перемещения 22, который вэаимодей явует с Ю1апаном 21. Все

элементы устройства, находящиеся под гoлoвkoй 1 цилиндров, размещены в герметическом ресивере 23, который имеет входное отверстие 24 и расположенный напротив этого отверстия экран 25.

Устройство работает следУкяцим образом V

При исследовании npoitecca выпусг ка JB головке 1 с выпускным трактом 20 мех шизмом 22 Клапан 21 устанавливают на заданную величину его .хоtia, а клапан 5 закрыт. По изв.естной «для двигателя зависимости между ходом клапана и объемом цилиндра определяют необходимый Объем гильзы 2, набираемой из колец 7-11. Вращением оси 15 механизма перемещения 13 гильза 2 поворачивается оси 16, чем достигается принятое в исйпедовании взаимоположение гильаы 2

и выпускного клапана 21. Подвижный поршень 3 устанавливают ниже экрана 25 на расстоянии от .него не менее внутреннего диаметра гильзы 2.

Газ, в частности воздух, поступает через входное отверстие 24 в герметический ресивер 23. Экран 25 направляет газ в нижнюю и проти-. воположную входному отверстию 24 часть ресивера 23 без обтекания гильзы 2. Из ресивера газ поступает в гильзу 2 через ее нижний торец соосно ей и, проходя кшмо клапана 21 прпгщает в выпускной тракт 20, а за1тем выходит из Устройства. Причем давление газа в ресивере 23 и противодавление после выпускного тракта 2Х) известным способом регулируют так, чтобы достичь необходимлх величин, . .,.; При исследовании процесса тпроюувки в головке 1. цилиндров с впускным трактом 4 к выпускным трактом 20 механизмом 14 клапан 5 и механизмом 22 клапан 21 устанавливают на заданную величину их ходов. По известной дпя двигателя зависимости между хоДс1ми клапанов и объемом цилиндра определяют необходимый ббъем гильзы 2; набираемой из :колец 7-11. Вршцением оси 15 механизма перемещения 13 гильза 2 поворачивается вокруг оси 16, чем достигается принятое в исследовании взаимоположение гильзы 2 и впускного тракта 4. Когд величина хода по5т1ня и хода впускного клапана близки, то вместо кольца 11 устанавливают сьекмое кольцо tS и ПОДВИЖНЫЙ поршень 3 с фасонной накладкой 17 в соответствии с камерой двигателя. Воздух поступает во впускной тракт 4 и, проходя мимо, клапана S, поступает .в. объем гклъэа затем частично через зазор б выходит S герметический ресивер 23, огибает экран 25 и через отверстие 24 выходит КЗ устройства, а астиявэ, проходя мимо клапана 21, поступает в выпускной тракт 20, из которого выходит из устройства. Причем дгшленив воздуха перед входом в впускной тракт 4, величину з азора 6, противодавление за выпускным трактом 20 и отверстием 24 регулируют так, чтобы перепад давлений в тракте 4 перед клапаном 5 и в объеме гильзы 2, а также в тракте 20 за клапаном 21 и в объеме гильзы 2 достигал необходимой величины.

Устройство позволяет проводить исследования газодинамических про- . цессов в условиях, близких к реаль1ным, что дает возможность обоснован но проектировать выпускной и впускной тракты двигателей, получая характеристики потоков, задаваемых ;из условий ПОВ1Л1ЮНИЯ топливной экономичности .

При физическом моделировании про-. цесса впуска необходимо выдержать геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. ЭтоДостигается, если обеспечить: реальное направление движения газа к выпускному тракту, соответствие открытия выпускного клапана объему цилиндра, расстояние от выпускного клапана до цилиндра, давление газа в цилиндре . и противодавление его на выпуске в соответствии величинам, определяемым на основании крите риев подобия.

Реальным направлением движения газа являет ся подвод его к выпускному KflanaHyj co стороны цилиндра, причем в сечении цилиндра, противоположном головке, это направление должно совпадать с направлением движение поршня, т.е. быть соосным цилин фу. Этого можно достичь, если к нижнему торцу гильзы газ будет поступать под необходимым давлением из спокойной среды.. Дпя этого гильзу размещают в герметичном ресивере, который имеет входное отверстие и расположенный напротив него экран. Естественно, при входе в герметичный ресивер газ будет иметь пространственное течение, возмущенное пульсациями и отрывными вихрями. Чтобы погасить течение и пульсацию газа теоретически необходимо иметь бесконечно болыдой объем ресивера. Известно, что для таких импульсных систем, как одноцилиндровый двигатель, объем успокоительных ресиверов достигает 300 рабочих объемов цилиндра двигателя. В предлагаемом устройстве пульсации на порядок меньше чем в газовых системах одноцилиндрового двигателя.

0 В связи с этим экспериментально установлено, что успокоение газа достигается, при размещении гильзы в герметичном ресивере значительно меньших размеров, имеющем диаметр О « Э D

Lr + Of , а объем при длине Lp

(16-20)V, ,ггде p- ресивер, г - гильfA . за-. . ; Для уменьшения сопротивления входу газа в систему входное сечение не должно быть меньше выкодчого .. По0этрму диаметр входного отверстия принят равным диаметру выпускного клапана. Из входнрго отверстия газ будет распространяться в ресивере в виде струи. Скорость в стру« пада5ет с расстоянием от ее выхода. Поэтбму входное отверстие целедообразно расположить подальше от нижнего торца гильзы, т.е. непосредственно у верхнего торца гилЬзы,

0

Для более равномерного распределения входящего газа по ресиверу, а следовательно для эффективного гаше. лия его скоррстм при наименьшем гидравлическом сопротивлении экран рас5положен против входного отверстия на расстоянии , равном его диаметру. Чтобы предотвратить попадание входящего газа непосредственно в гнльз длина экрана принята, больше, чем дл на гильзы.. Для умен1 111екия возмущения в объеме ресивера из-за взаимодействия входящего газа с наружной поверхностью гильзы необходимо ширину экрана принять равной диаметру этой поверхности. При большей ширине воз никают отрывные вихри, как при попе .речном обтекании..пластины струей, которые разносятся по ресиверу. При меньшей ширине часть струи будет ударять в наружную поверхность гиль вызывая возмущения в ресив е. набранной иприне экрана также возни кают отрывные вихри, но они локализуются между тыльной поверхностью экрана и наъетринной стороной наруж ной поверхности гильзы, .где интенси но гасятся. I . Подвижный поршень представляет собой поверхность перед входом в гильзу. Для данного случая имеется ряд рекомендаций. Чтобы .предотвратить перед гильзой течение типа сходящаяся веерная струя, котораш вызывает возмущение газа перед гильзой, и обеспечить вход газа в . гильзу с наименьшим гидравлическим сопротивлением с учетом длины экрана, подвижный поЕхлень располагается ниже экрана на расстоянии (0,8-1,0) .: Соответствие открытия выпускного клапана объему цилиндра для задаваемого положения поршня достигается тем, что гильза выполнена составной из набора колец, а устройство снабжено механизмом перемещения, который взаимодействует с выпускным клапаном

:

18

. Расстояние от выпускного клапана до цилиндра обеспечивается повороте гильзы вокруг оси впускного клапана механизмом перемещения, взаимодействующим с гильзой и подвижньм поршнем. Размещение устройства в герметическом ресивере позволяет создать необходимое давление газ-а внутри гильзы а с помощью известных устройств создгиот необходимое противодействие на выпуске - все это обеспечивает соответствующее критериям подобия течение газа через выпускной Tp.aif т. При моделированиипроцесса продувки воздух подают в гильзу через впускной .тракт. Часть его выходит в ресивер, а часть s а:1пускной тракт Механизмом перемещения, который взаимодействует с впускным клгшанон, устанавливают соответствующий ход клапана. Механизм перемещения, один из которых взгшмодействует с гильзой а другой - с выпускным клапаном, , устанавливают задаваемые положения 1гильзы относительно клапанов И ход выпускного клапана .соответственно. На процесс продувки в основном влияет положение впускного тракта относительно гильзы. Поэтому при этом изменении положения выпускного клапана относительно гильзы не на- рушает моделирование процесса продувки., Подвижный поршень устанавливают у нижнего гильзы, чем обеспечи вают моделирование характера течения воздуха в цилиндре. Размещение устройства в герметичном ресивере и. выбор расстояния подвижного поршня от нижнего торца гильзы позволяют поддерживать необходимые перепады давлений газа на впускном и выпускном клапанах в период продувки.