Мощностные показатели поршневых двигателей внутреннего сгорания (ПДВС) определяются, прежде всего, количеством поступившего в цилиндры воздуха или бензовоздушной смеси, которая определяет максимум допустимой мощности. Вместе с тем, увеличение литровой мощности за счёт возрастания расхода воздуха в связи с наддувом или с повышением частоты вращения коленчатого вала приводит к сокращению времени протекания процессов газообмена, в которых важную роль приобретают газодинамические потери в процессах впуска и выпуска отработавших газов (ОГ) ПДВС.
Очевидно, что условия наполнения и очистки цилиндров в основном зависят от газодинамической эффективности элементов газовоздушных трактов ПДВС, а их экономичность - в значительной степени от качества наполнения и продувки цилиндров, а также затрат мощности на осуществление насосных ходов.
Это подтверждается и практикой создания современных автомобильных двигателей, у которых наметившееся в недавнем прошлом уменьшение мощности и экономичности в связи с выполнением постоянно ужесточающихся требований к снижению токсичности ОГ было ликвидировано, в частности, за счёт совершенствования газовоздушных трактов в направлении увеличения расхода воздуха и снижения механических потерь.
Учитывая эти обстоятельства, необходимо отметить, что проведение работ, направленных на снижение газодинамических потерь в основных элементах систем газообмена ПДВС, позволит улучшить их расход-ные характеристики, увеличить степень использования теплоты и поднять технико-экономические показатели двигателей в целом.
Информация по расходным характеристикам элементов систем газообмена может быть использована при математическом моделировании процессов наполнения цилиндров свежим зарядом и выпуска отработавших газов в ПДВС.
Цель работы. Научное обоснование, разработка методов исследования и средств улучшения расходных характеристик поршневых ДВС для повышения их мощностных и экономических показателей.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
- проанализировать влияние конструктивных мероприятий и факторов, влияющих на расходные характеристики основных элементов систем газообмена поршневых ДВС, направленных на улучшение их мощностных и экономических показателей;
- выполнить термогазодинамический анализ течения воздуха и «горячего» газа по проточным каналам поршневых ДВС для получения зависимостей, на базе которых разработать методику обработки данных статической продувки;
- создание стендов для статической продувки основных элементов газовоздушных трактов поршневых ДВС, позволяющих выполнить низко-напорную, высоконапорную, «горячую» и динамическую продувки, а так-же стенды для проведения моторных испытаний с двигателями 6Ч15/18, 6ЧН15/18;
- выполнить экспериментальные исследования по выявлению влияния геометрических и газодинамических факторов на расходные характеристики впускных и выпускных каналов с клапанами ПДВС и по определению критического режима течения в выпускном канале с клапаном с помощью высоконапорной продувки воздухом;
- осуществить доводку конструкции впускных и выпускных каналов с клапанами с помощью гипсовых моделей, после чего изготовить усовершенствованные экспериментальные головки цилиндров двигателя 6Ч 15/18 в металле и провести их проверку на моторном стенде.
Объектом исследования являются газовоздушные тракты систем газообмена 4-тактных дизелей типа Ч 15/18, Ч 15/15, ЧН 15/18, Ч 13/14, ЧН 13/14 с верхнеклапанными механизмами газораспределения и газовоздушный тракт системы газообмена 2-тактного двигателя (ДК ДВС) с количественным способом изменения мощности и золотниковым механизмом газораспределения типа Д 7,2/6,0.
Предметом исследования явились закономерности изменения расходных характеристик газовоздушных трактов систем газообмена поршневых ДВС и закономерности влияния на расходные характеристики термогазодинамических процессов с газодинамическими потерями и внешним теплообменом.
