Способ Ценева определения локальных параметров теплообмена в цилиндре двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

,1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое- нию, и может быть :рспользовано для испытаний поршневых двигателей.

Цель изобретения - расширение экспериментальных возможностей при исследовании и доводке двигателей внутреннего сгорания за- счет применения способа в .двигателях с воздушным и водяным охлаждением, а также в поршнях с масляным охлаящением при одновременном повьш1ении точности измерений.

Способ осуществляют слёдзгющим образом.

При работе двигателя на заданном стационарном режиме дополнительно изменяют температуру охлаждающей среды (воды, воздуха, масла), что можно делать как в сторону повьшения ее, так и в сторону снижения, после чего устанавливают стационарный тепловой

режим двигателя, а затем контролируют приращение теплового потока через стенку и температуры ее, вызьшаннь изменением температуры охлаждающей среды, после этого по приращениям определяют локальные коэффициент теплоотдачи от газов и результирующую температуру по теплопередаче в данной зоне стенки.

Используемые малогабаритные датчики определения локальных тепловых i потоков основаны на принципе измерения, .ра зности температур по толщине с по- мощью термопар, одна из которых расположена на огневой поверхности дат- чшса, а другая - примерно на глубине 3 мм. Измеряемая плотность теплового потока в указанной зоне равна

i4

Од

О

СП

Я

q .(t,, - t:,).

(1)

где tg. и - измеряемые температуры

соответственно первой (на огневой поверхности) и второй термопар;

S - расстояние между термопарами (эффективная толщина датчика); Л - коэффициент теплопроводности материала дат чика (должен быть таким же по величине, как и у исследуемой детали, например у поршн Аналогично определяют температуру в зоне огневой поверхности стенки и плотность теплового потока путем применения эшелонированных по глубине термопар.

Согласно расчетам по теплопередаче в двигателях для стационарного режима работы при определенной температуре охлалодающей среды (воды или воздуха) окл-а плотность теплового потока, передаваемого от газов в данной зоне ог невой-поверхности стенки, равна

I .

(

Т.ср

(tc..-t

Т.,

(2)

ПЛОТНОСТЬ теплового потока измеряемая с помощью датчика или другим способом при

-охл.{ 5

температура, измеряемая термопарой на огневой поверхности при температуре охлаждающей среды tp,J средний по времени локальный коэффициент теплоотдачи от газов стенке, учитывающий конвекцию и излучение,

локальная результирз ощая температура по теплопередаче в данной зоне,. При изменений температуры охлаждающей среды , , , что достигается известными методами, происходят сооветствующие изменения величины теплового потока и температуры, измеряемой на о гневой поверхности датчика

где q -ст

г...tr.f.

г.ср

Величины о( практически неизменными. В этом случае имеют

(t- - ter ),

и tpB при этом

г.ср

q. и t

ет - измеряются при

Допустим, что t

OfJI.

t

44 и ст t

0«л,

О-КЛ.

тогда

сТ,

Путем совместного решения уравнений (2) и (3), содержащих два неиз- вестньгх, определяют величину локальной результирующей температуры.

t - q (4j

- Ч,- 4i

Зная величину tf.f , можно найти из уравнений (2) и (3) средний по времени локальный коэффициент теплоотдачи от газов стенке в рассматриваемой зоне

-г.р

чг

г.р

t(

(5)

Предлагаемый способ может применяться также в тех случаях, когда плотность теплового потока и температура в рассматриваемых зонах будут определяться не с помощью датчиков теплового потока, а иными методами, например посредством эшелонированных по глубине детали термопар, установленных по толщине стенки, имеющей постоянную величину, и другими способами.

Приме р. Двигатель вьтодят на

заданный стационарный режим работы. Путем регулирования расхода охлаждающей среды (воды, воздуха, масла) устанавливается температура ее на выходе, например toKj, 60 С.

После стабилизации теплового состояния двигателя производят измерение температуры ter в интересукщих зонах тепловоспринимающей поверхности цилиндра и плотности тепловых потоков

q в этих же зонах с помощью датчиков f

теплового потока или эшелонированных по глубине термопар.

Затем изменяют температуру охлажо

дающей среды, например tovi 80 С.

После стабилизации теплового состояния двигателя вновь измеряют температуру в зонах tcT, и плотность тепловых потоков q.

Подставляя полученные таким путем данные te , , q и q в формулы (4) и (5), определяют локальные параметры теплообмена, результирующую температуру по теплопередаче tfp и коэффициент теплоотдачи от газов

г.ср в рассматриваемых зонах.

Благодаря указанной последователь- 55 ности действий создается возможность определения локальных коэффициентов от газов и результирукщих температур по теплопередаче в цилиндре двигателя как с водяным, так и с воздушным ох- .

5. 14606456

лаждением, а также в поршнях с масля-что, с целью повьшения точности и

ным охлаждением.расширения функциональных возможностей, дополнительно изменяют темпеФормула изобретения охлаждающей среды, после

Способ определения локальных пара-чего устанавливают стационарный теп- метров теплообмена в цилиндре дви-ловой режим двигателя и контролируют гателя внутреннего сгорания путемприращения теплового потока и тем- измерения теплового потока и тем-пературы стенки, вызванные измене- пературы стенки в зонах тепловое- юнием температуры охлаждающей среды, принимающей поверхности при заданныха по приращениям определяют козффи- температуре охлаждающей среды .ициент теплоотдачи от газов и резуль- стационарном тепловом режиме двига-тирующую температуру по теплопере- теля ,отлич.ающийся тем,даче в данной зоне стенки.

Изобретение повьппает точность и расширяет функциональные возможности. При осуществлении способа измеряют тепловой поток и температуру стенки в зонах тепловоспринимающей поверхности при заданных температуре окружающей среды и стационарном тепловом режиме двигателя. Дополнительно измеряют температуру охлаждающей среды, устанавливают стационарный тепловой режим двигателя, контроли- ; руют приращение теплового потока и температуры стенки, вызванное изменением температуры охлаждающей среды. Способ создает возможность определения локальных коэффициентов теплоотдачи от газов и результирующих температур по теплопередаче в цилиндре. а