Стенд для исследования тепловой и химической стойкости поршня двигателя внутреннего сгорания

:им ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а также:, линдром идителя илаждаемоиз выпуск, Л.Е. Шейнман ых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ижевский механический институт(54)(57) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛВОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПОРШНЯДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, со"держащий цилиндр с гильзой, выпускным органом и испытуемым поршнем,амеру сгорания с форсуночкой и запальником, причем орания размещена над цилиндл и ч а ю щ и й с я тем, лью повышения эффективности, ительно содержит трубчатый ь, регулятор расхода, охсопло.и источник охладитем трубчатый охладитель раз" жду камерой сгорания и цисвязан с источником охла" регулятором расхода, а охсопло размещено на в оде ного органа.Даннь 1 й вариант стенда (Фиг. 1 и 2)предназначен для испытания поршнямотоциклетного двигателя.Стенд содержит оребренньй цилиндр1 с гильзой 2, в которой установленисследуемый поршень 3, скрепленный 55 Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям поршней двигателей внутреннего сгорания.Известен стенд для исследования тепловой и химической стойкости поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с гильзой, выпускным органом и испытуемым поршнем, а также камеру сгорания с фор суночной головкой и запальником, причем камера сгорания размещена над цилиндром 1.13.Недостатком известного стенда является отсутствие системы регулирования теплового потока по сечению поршня с целью воспроизведения условий, близких к реальным. Кроме того, невозможно изменение температуры продуктов сгорания беэ изменения 20 соотношения компонентов (горючего и воздуха), т.е. при постоянном коэффициенте избытка окислителя.Выхлопное окно в устройстве выполнено в виде кольцевой щели, что 25 не соответствует реальному полю скоростей газа в районе поршня.Цель изобретения - обеспечениевозможности регулирования тепловых потоков и приближение поля скоростей 30 газа в районе поршня к реальному, аследовательно, повышение эффективности.Указанная цель достигается тем, что стенд для исследования тепловой и химической стойкости поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с гильзой, выпускным органом и испытуемым поршнем, а также камеру сгорания с Форсуночной головкой и 40 запальником, причем камера сгорания размещена над цилиндром, дополнительно содержит трубчатый охладитель, регулягор расхода, охлаждаемое сопло и источник охладителя, причем трубчатый охладитель размещен между камерой сгорания и цилиндром и связан с источником охладителя и регулятором расхода, а охлаждаемое сопло размещено на выходе из выпускного органа. На Фиг, 1 изображен стенд, общий вид, на Фиг. 2 - сечение А-А на Фиг. 1,с шатуном 4 и серьгой 5, имеющей возможность перемещения по направляющим, закрепленным на крышке 6 (с целью регулирования положения поршня по высоте и воспроизведения боковых нагрузок на него).К окну в цилиндре, заканчивающемуся выхлопным патрубком, пристыковано охлаждаемое жидкостью сопло 7, размер которого расчитан на создание в стенде определенного рабочего давления при заданном расходе компонентов топлива. Сопло работает в режиме критического истечения. Расход охлаждающей жидкости обеспечивает возможность длительной работы сопла, в том числе на форсированных режимах.К цилиндру крепится секционная охлаждаемая жидкостью камера 8 сгорания с форсуночной головкой 9. Общая длина камеры сгорания выбирается иэ условия обеспечения времени, в течение которого достигается заданная полнота сгорания.На камере сгорания установлен за пальник 1 О. На днище форсуночной головки, расположенной напротив дниша исследуемого поршня, смонтированы центробежные форсунки 11 горючего (в данном случае форсунка одна). Фор-. сунки окислителя (воздуха) вь 1 полнены в виде отверстий в днище форсуночной головки. Взаимное расположение Форсунок горючего и окислителя выбирается из условий обеспечения распьпа, а также с учетом реального распределения тепловых потоков по днищу поршня.Секции камеры сгорания (на Фиг. 1 и 2 одна) служат для регулирования температуры газа. Для этого в указанных секциях смонтирован трубчатый охладитель в виде набора труб 12, к которым подводится охлаждающая жидкость. Регулирование температуры газообразных продуктов сгорания производится за счет теплоотдачи от газа в охлаждающую жидкость. Расположение труб по поперечному сечению камеры сгорания, их Форма, размер, параметры движения по ним охлаждающей жидкости подбираются иэ условия обеспечения заданного распределения тепловых потоков по сечению порншя.Один из возможных вариантов расположения труб по поперечному сечению камеры показан на Фиг. 2. Каждаятруба снабжена дросселем 13 для регулирования расхода охладителя,Корпус форсунки горючего установлен во втулке 14, имеющей сферическую опорную поверхность, вследствие чего ось форсунки может быть расположена под углом к оси камеры. Тем самым можно создавать неравномерное поле температур по сечению камеры и дополнительно к набору труб влиять на распределение тепловых потоков по сечению поршня.Втулка 14 после установки форсунки в заданном положении фиксируется поджатием штуцера 15.Для обеспечения условий теплосъема с цилиндра, близких к реальным, рядом со стендом размещен вентилятор 16, создающий воздушный поток. Регулированием скорости и направления воздушного потока вентилятора также воздействуют на распределение тепловых потоКов в цилиндре и поршне, добиваясь приближения их к реальным.Во время испытания поршня и проведения измерений температуры и тепловых потоков в различных точках поршня форсуночная головка создает стационарный поток продуктов сгорания, омывающий днище поршня и выходящий через выхлопное окно и охлаждаемое сопло в. атмосферу.Условия испытания - средние давление, температура, химический состав продуктов сгорания, поле скоростей вблизи днища поршня поддерживаются близкими к реальным. Это позволяет сократить количествопотребных испытаний для получениядостоверных данных о стойкости поршня на тех или иных режимах. Кроме 5 того, установка позволяет проводитьиспытания поршней на фсрсированныхрежимах - при повышенных расходахкомпонентов топлива, давлениях, температурах продуктов сгорания. Это вле чет за собой сокращение сроков экспериментальной обработки новых конструкций поршня, материалов покрытийего днища и т.д как по сравнениюс прототипом, так и по сравнению с ,15 базовым объектом, в качестве которого принят натурный двигатель внутреннего сгорания, так как определениестойкости поршней производится путемстендовых и дорожных испытаний дви гателя. Испытания на натурном двигателе не позволяют осуществить широкоеварьирование температурной газа идругими параметрами, определяющимитепловые нагрузки на поршень, иэ-эа 25 ограничений, связанных с возможностьюосуществления рабочего цикла. Крометого, при дорожных испытаниях невозможно обеспечить длительную непрерывную работу двигателя на одном ре жиме.Продолжительность испытаний напредлагаемом стенде для получениясравнительных данных о живучестипоршня составляет несколько минутили, в крайнем случае, часов. Такимобразом, уменьшение продолжительнос"ти испытаний на несколько порядков,соответственно снижает стоимостьиспытания.111050 Н.Патрахальцевюбняк оставител ехред Л.К едактор Л.Пчелинск ррект каз 630/34 Тираж 822НИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,Подписно Филиал ППЧ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,