Устройство для исследования газодинамических процессов в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания

01 М 15/00 ЕН В 23у Ме Ле ЗСопыяову нинао- В. И. Леденатут уск 3 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский орлитехнический кистинина.НИЯ ГЗООДИНАМИЧЕЛИНЛРЕ ПОРЫНЕВОГО 88. 8)свкдетелватво СССР М 15/00, 1981. ЯСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВА. СЕИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕН"ЛЕГО СГОРАНИЯ по авт. св. В 979943, .о т л и ч а в щ е е с я тем, что, с целъв приближения условий испытаний к реальным путем моделирования динамики и кинематики движения порыня в процессе выпуска и продувки, устройство снабжено реснвером с впус кным отверстием, экраном и дополнительным механизмом перемещения, причем реснвер размещен вокруг гнлъэы, экран расположен в ресивере между гильзой и ресивером напротив входного,.отверстия, а дополнительный ме-. ханизм перемещения свяэан с выпным клапаном.1024788 2; Устройство по и. 1, о т л и-ч а ю щ е е С я тем, что, объем ресиэера составляет 16-20 объемов гильзы.3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вход ное отверстие расположено у верхнего торца ресивера.4. Устройство по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что экран Изобретение относится к испыта нию техники, применительно к двига телям внутреннего сгорания.По основному авт. св. 9 .979943 известно устройство для исследования газодинамических процессов в цилиндре цоршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащее голов ку цилиндров.; со съемной, гильзой, . впускным и выпускным трактами с кла О панами, подвижным поршнем, двумя механизмами перемещения, один из,ко- торых взаимодействует с гильзой ,подвижным поршнем, а другой - с впускным клапаном 11. Недостаток устройства состоит ,в том, что оно не позволяет получить условия испытания выпускного тракта. ,близкие к реальным и исследовать,про. цесс продувки.Целью изобретения является прибли жение условий испытания к реальным путем моделирования динамики и кинематики 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 впуск" 30 ным отверстием, экраном и дополнительным механизмом перемещения, при чем ресивер размещен вокруг гильзы, экран расположен в ресивере между гильзой н ресивером напротив вход 35 ного отверстия, а дополнительный механизм перемещения связан с выпуск ным клапаном.Объем ресивера составляет 16-20 объемов гильзы, 40Вхбдное отверстие расположено у верхнего торца реснвера.Экран выполнен по длине не менее длины гильзы, а по ширине - рав. ным ее наружному диаметру.45Подвижный поршень расположен ниже экрана на расстоянии не менее внутреннего диаметра гильзы. выполнен по длине не менее длйныгильзы, а по ширине - равным ее наружному.диаметру,5. Устройство по пп. 1-4, о т - л и ч а ю щ е.е с я тем, что подвижный поршень расположен йиже экрана на расстоянии не менее внутреннего диаметра гильзы 3Иа фиг, 1 представлена схема устройства, на фиг, 2 - элемент .поршня.и гильзы.Устройство состоит иэ головки 1цилиндров со съемной гильзой 2, дополнительного.подвижного поршня 3.Головка 1 цилиндров содержит впускной тракт 4 с клапаном 5. Поршень3 размещен против профильного кольца гильзы 2 с зазором 6. Гильза 2выйолнена составной из набора колец7"11, имеющих общую ось 12. Головка1 цилиндров снабжена механизмамиперемещения, один иэ которых 13 вза-.,имодействует с гйльэой 2 и подвижным поршнем 3, а другой - 14 с клапаном . Иехайизм 13 снабжен осью 15установленной соосео оси 16, клапана 5 и жестко соединенной с гильзой 2Поршень 3 выполнен с профильной съемной накладкой 17 в сочетании со,съемным кольцом 18,Устройство смонтировано, например,иа общей плате 19. Ероме того, головка 1 цилиндров: содержит, выпускнойтракт 20 с клапаном 21 и снабжена.механизмом перемещения 22 которыйвзаимсдейатвует с клапаном 21, Всеэлементы устройства, находящиеся подголовкой 1 цилиндров, размещены вгерметическом ресивере 23, которыйимеет входное отверстие 24 и расположенный напротив этого отверстияэкран 25.Устройство работает следующим образом.При исследовании процесса выпус-.ка в головке 1 с выпускным трактом20 механизмом 22, Клапан 21 устанав-,ливают назаданную величину его .хода, а клапан 5 закрыт. По известнойдля двигателя зависимости между ходом клапана и объемом цилиндра одределяют необходимый объем гильзы 2,набираемой иэ колец 7-11. Вращением оси 15 механизма перемещения 13гильза 2 поворачивается вокруг оси16, чем достигается принятое в исследовании вэаимоположенйе гильзы 2и ныпускнога клапана 21. Подвижныйпоршень 3 устанавливают ниже экрана,25 на расстоянии от .него не менеевнутреннего диаметра гильзы 2,Гаэ, н частности воздух, поступает через входное отверстие 24в герметический ресивер 23. Экран25 направляет гаэ в нижнюю и проти-,воположную входному отверстию 24часть ресивера 23 беэ обтеканиягильзы 2. Из ресивера паз поступаетв гильзу 2 через ее нижний торецсоосно ей и, проходя мимо клапана 21попадает в выпускной тракт 20, азатем ныходит иэ Устройства. Причемдавление газа в ресинере 23 и противодавление после выпускного тракта 20 известным способом регулируюттак, чтобы достичь необходииас вели"чинПри исследовании процесса продув 2 Оки в головке 1. цилиндров с впускным.трактом 4 и выпускным трактом 20механизмом 14 клапан 5 к механизмом22 клапан 21 устанавливают на заданную величину кх ходов, По известнойдля двигателя зависимости между ходами клапанов и объемом цилиндраопределяют необходимый объем гильзы2; набираемой из колец 7-11. Вращеийем оси 15 механизма перемещения13 гильза 2 поворачивается вокругоси 16, чем достигается принятоеи исследовании вэаимоположение гильзы 2 и впускного тракта 4. Когдвеличина хода поршня и хода впускного клапана близки, то вместо кольца 11 устанавливают сьемное кольцо18 и подвижный поршень 3 с Фасоннойнакладкой 17 н соответетвик с камерой двигателя. Воздух поступает вовпускной тракт 4 и, проходя мимо 40клапана 5, поступаев,объем гильзы 2затем частично через зазор 6 выходитн герметический ресивер 23, огибает .экран 25 и через отверстие 24 выходит иэ устройства, а частинве, проходя мимо клапана 21, поступает вныпускной тракт 20, йз которого выходят из устройства. Причем давлениевоздуха перед входом в впускнойтракт 4, величину зазора 6, противодавление за выпускным трактом 20и отверстием 24 регулируют так, чтобы перепад давлений в тракте 4 перед клапаном 5 и в объеме гильзы 2,а также н тракте 20 за клапаном 21и в объеме гильзы 2 достигал необ- .ходимой величины.Устройство позволяет проводитьисследования газодинамических про- .цессов н условиях, близких к реальным, что дает возможность обоснован Оно проектировать выпускной и впускной тракты двигателей, получая ха-.;из условий повышения топливной экономичности. 65 При Физическом моделировании про цесса впуска необходимо выдержать геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Это достигается, если обеспечитьг реальное направление движения газа к выпускному тракту, соответствие открытия выпускного клапана объему цилиндра, расстояние от выпускного клапана до цилиндра, давление газа в цилиндре и проткводавление его.на выпуске в соответствии величинам, определя емым на основании критериев подобия.Реальным направлением движения газа является подвод его к выпускно- Ю клапану"со стороны цилиндра, причем в сечении цилиндра, противоположном головке, это направление долж но совпадать с направлением движения поршня,. т.е, быть соосным цилиндру Этого можно достичь, если к нижнему торцу гильзы газ будет поступать под необходимым давлением иэ спокойной среды., Дпя этого гильзу размещают в герметичном ресивере, который имеет входное отверстие к расположенный напротив него экран. Естественно, при входе в герметичный реси" вер газ будет иметь пространственное течение, возмущенное пульсациями к отрывнымии вихрями, Чтобы погасить течение и пульсацию газа теоретически необходимо иметь бесконечно болыдой объем ресинера. Известно, что для таких импульсных систем, как одноцялиндровый двигатель, объим успокоительных ресиверов достигает 300 рабочих объемов цилиндра двигателя. В предлагаемом устройстве пульсации на порядок меньше чем в газовых системах одноцилиндрового двигателя. В связи с этим экспериментально установлено, что успокоение газа дости" гается при размещении гильзы в герметичном ресннере значительно меньших размеров, имеющем диаметр О3 О прк длине , " + О , а объем Чрв (16-20)Чггде .р - ресинер, г - гильзаДпя уменьшения.сопротивления входу газа в систему входное сечение не должно быть меньще выиодного,. По этому диаметр входного отверстий принят равным диаметру выпускного клапана. Из нходного отверстия гаэ будет распространяться в. ресивере в виде струи. Скорость в струе падает с расстоянием от ее выхода. Поэто му входное отверстие целесообразно расположить подальше от нижнего торца гильзы, т.е. непосредственноу верхнего торца гильзыДля более равномерного распределения входящего газа по ресинеру, а следовательно для эффективного гашения его скорости при наименьшем гид- равлическом сопротивлении экран расположен против входного отверстия1024788 фи остави тел ехРеД М,.ТеС ь Н, Паедактор Р. Цицика Т пер ьцев О. ТИгор Корре 73ного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 сное лиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная на расстоянии; равном его диаметру. Чтобы предотвратить попадание входящего газа непосредственно в гильзу длина экрана принята, больше, чем длина гильзы.Для уменьшения возмущения в объ-еме ресивера из-эа вааимодействия . входящего газа с наружной поверхностью гильзы необхадимо ширину экрана принять равной диаметру этой поверхности. При большей ширине воз- .1 О никают отрывные вихри, как при попе.речном обтеканииф.пластины струей, которые разносятся по ресиверу. При меньшей ширине часть струи будет ударять в наружную поверхность гильзы 15 вызывая возмущения в ресивере. При набранной ширине экрана также возникают отрывные вихри, но они локали" зуются между тыльной поверхностью экрана н наъетринной стороной наруж-;р ной поверхности гнльзыгде интенсив-. но гасятся.Подвижный поршень представляет собой поверхность перед входом в 35 гильзу. Для данного случая имеется ряд рекомендаций. Чтобы предотвра тить перед гильзой течение типа "сходящаяся веерная струяф, которая вызывает возмущение газа перед ЗО гильзой, и обеспечить вход газа в гильзу с наименьшим гидравлическим сопротивлением с учетом длины экра на, подвижный поршень располагается ниже экрана на расстоянии (0,8-1,0)0.35.: Соответствие открытия выпускного клапана объемуцилиндра для задаваемого положения порщня достигается тем, что гильза выполнена составной иэ набора колец, а устройство снаб жено механизмом перемещения, который взаимодействует с выпускным клапаном. Заказ 4383/39. Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобре 113035, Москва, Ж-ЭРасстояние от выпускного клапана до цилиндра обеспечивается поворотом гильзы вокруг оси впускного клапана механизмом перемещения, взаимодействующим с гильзой и подвижньм поршнем. Размещение устройства в герметическом ресивере позволяет создать .необходимое давление газа внутри гильзы, а с помощью известных устройств создают необходимое противодействие на выпуске - все это обеспечивает соответствукщее критериям подобия течение газа через выпускной тракт.При моделировании процесса продувки воздух подают в гильзу через впускной .тракт, Часть его выходит в ресивер, а часть в выпускной тракт Механизмом перемещения, который взаимодействует с впускным клапаном, устанавливают соответствующий ход клапана. Механизм перемещения, один иэ которых взаимодействует с гильзой а другой - с выпускным клапаном, устанавливают задаваемые положения гильзы 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 нарушает моделирование процесса продувки.Подвижный поршень устанавливают у нижнего торца гильзы, чем обеспечи вают моделирование характера течения воздуха в цилиндре. Размещение уст-ройства 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.