Усовершенствование впускной системы роторно-поршневого двигателя

неисправности, другие оказывают общее влияние на изменение динамики вращения коленчатого вала. Диагностирование двигателя по ускорению коленчатого вала за счёт доступности измерения выбранного показателя позволит снизить трудоёмкость и повысить качество диагностирования.

Список литературы

1. Акимов В.Н., Апаров Б.П.Основы электрооборудования самолётов и автомашин: учеб. Пособие. М.: Государственное энергетическое издательство, 1955. 384 с.

2. Луканин В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2005. 479 с.

3. Бурячко В.Р., Гук А.В. Автомобильные двигатели. Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования. СПб.: НПИКЦ, 2005. 292 с.

V. Zheglov

The graphic-analytical analysis of influence of parameters of the engine on its dynamic parameters

Key parameters of work internal combustion engines with a complex control system which influence is reflected in angular acceleration of rotation of a cranked shaft are certain. It is established, that acceleration of a cranked shaft as the diagnostic parameter, is the most accessible to definition of a technical condition of the engine.

Keywords: diagnosis, angular acceleration of the crankshaft, internal combustion

engine.

Получено 12.01.10

УДК 621.437

М.Ю. Елагин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-05-01, aiax@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

В.С. Кузин, асп.

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВПУСКНОЙ СИСТЕМЫ РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагается методика проектирования впускного трубопровода роторнопоршневого двигателя, обеспечивающая повышение его энергетических характеристик, с помощью математической модели роторно-поршневого двигателя, построенной на основе методологии термодинамики открытых систем и математической модели впускного трубопровода, реализующей одномерное нестационарное течение газа. Приводится схема устройства впускной системы с постоянно изменяющейся длиной. Ключевые слова: роторно-поршневой двигатель, трубопровод системы впуска.

В настоящей работе предлагается методика расчета и проектирования впускного трубопровода роторно-поршневого двигателя с помощью математической модели роторно-поршневого двигателя, построенной на основе методологии термодинамики открытых систем [2] и математиче-

258

ской модели впускного трубопровода, реализующей одномерное нестационарное течение газа [3].

Расчет течения производился методом С.К. Годунова [4], усовершенствованным Г.В. Гогричиани для расчета пневмосистем [5]. Использование такого подхода позволяет достаточно просто определить давление газа в трубопроводе с постоянными и переменными местными сопротивлениями (внезапное расширение или сужение), поворотами, с любым числом разветвлений, для любых уровней давления газа и скачков давления.

В основу математической модели течения газа в трубопроводе положена система дифференциальных уравнений, представляющих собой математическое выражение основных законов сохранения (массы, импульса, энергии) потока газа. В качестве замыкающего уравнения представлено калорическое уравнение состояния газа.

При построении математической модели течения газа в трубопроводе были приняты следующие допущения: газ идеальный, течение считается одномерным, потери на трение принимаются квазистационарными, теплообмен не учитывается.

На основе построенных математических моделей была разработана методика расчета рабочего процесса роторно-поршневого двигателя, позволившая исследовать влияние основных геометрических параметров впускного трубопровода двигателя на его энергетические характеристики.

Анализ результатов расчетов позволяет сделать вывод об их совпадении с экспериментальными результатами, представленными в [1].

В частности, были проведены расчеты для односекционного роторно-поршневого двигателя ВАЗ-311 объёмом 654 см для автомобиля ВАЗ-21019. Оценивались влияние на индикаторную мощность длины впускного трубопровода при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя (рис. 1, 2 ) а также влияние его диаметр а пр и частоте 6 0 (0 об/мин (рис. 3).

п, об/мин

Рис. 1. Изменение индикаторной мощности от числа оборотов вала

259

О

О

1т

0 ^ 2 ГС

£ Ев

X н ^ го ° ^ ч

1

70

60

50

40

30

20

10

І

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Длина входного трубопровода, м

0,7

0

-п=2000 об/мин -п=5000 об/мин

- п=3000 об/мин

- п=6000 об/мин

- п=4000 об/мин

- п=7000 об/мин

Рис. 2. Зависимость индикаторной мощности двигателя ВАЗ-311 от длины впускного трубопровода и числа оборотов

п, об/мин

Рис. 3. Закон изменения длины впускного трубопровода РПД ВАЗ-311 от числа оборотов вала двигателя

В итоге на основе разработанных математических моделей рабочих процессов в роторно-поршневом двигателе и газодинамических процессов в трубопроводе впускной системы и впускной системы в целом была получена методика проектирования впускного трубопровода с непрерывным изменением длины, использование которой позволило выработать практические рекомендации по модернизации впускной системы двигателя ВАЗ-

311, получить закон изменения его длины в зависимости от частоты вращения вала (см. рис. 3):

LT =-0,1257

n

1000

-1

+ 0,84,

где ЬТ - длина впускного трубопровода, м; п - частота вращения вала, об/мин.

Схема устройства представлена на рис. 4.

Рис. 4. Схема устройства:

1 - вал, 2 - ребра, 3 - внутренне кольцо,4 - внешний корпус ресивера

Разработанная методика расчёта таких устройств позволит модернизировать впускные системы одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания, в том числе впускные системы односекционных роторно-поршневых двигателей.

Следует отметить, что не составляет принципиальной сложности использовать рассмотренную конструкцию и для многосекционных РПД.

Использование представленной конструкции согласно проведённым расчётам для двигателя ВАЗ-311 позволяет на частотах 2000...4000 об/мин увеличить эффективную мощность двигателя в среднем на 11 % при существенном, примерно в 2,5 раза, уменьшении неодинаковости работы полостей двигателя. Последнее, как следует из практики эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, приводит также и к улучшению его экологических показателей.

Список литературы

1. URL.: http://engine.aviaport.ru/issues/11&12/page14.html.

2. Елагин М.Ю.. Кусков С.М., Должиков А.А. Теоретические исследования функционирования роторно-поршневых двигателей // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. 2000. Вып. 4. C. 100-108.

261

3. Малиованов М.В. Поздеев Г.В., Хмелев Р.Н. Разработка матема-тическо й модели течения газа в тр уопроводе двигателя // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. 1999. С. 89-92.

4. Численное решение многомерных задач газовой динамики /

С.К. Годунов [и др.]. М: Наука, 1976. 276 с.

5. Гогричиани Г.В., Шипилин А.В. Переходные процессы в пневматических системах. М.: Машиностроение, 1986. 138 с.

M. Elagin,V Kuzin

Improvement of inlet rotary

The technique of designing inlet rotor-piston engine to give more of its energy performance proposed, using a mathematical model of rotary-piston enginewhich. It was built on the basis of the methodology of thermodynamics of open systems and a mathematical model of the inlet pipet, hat implements one-dimensional unsteady flow of gas. A schematic diagram of the intake system with continuously variable length.

Keywords: rotary-piston engine, the pipeline intake system.

Получено 12.01.10

УДК 621.436.013

Н.С. Базаева, асп.,

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ПОЛОСТЯХ СИСТЕМ ТОПЛИВОПОДАЧИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ДВУХФАЗНОСТИ

Получены зависимости, описывающие изменение состояния дизельного топлива во времени при нахождении его в двухфазном состоянии. Предлагаемый подход базируется на математическом аппарате тепломеханики и уравнении состояния дизельного топлива.

Ключевые слова: двухфазность, топливоподача, математическое описание.

В топливных системах с объемной разгрузкой на большинстве рабочих режимов топливо постоянно находится в двухфазном состоянии, несмотря на высокое давление, развиваемое при впрыскивании [1]. Разработка методов корректного описания подачи топлива при наличии двухфазности имеет большое практическое значение.

Данная работа является продолжение исследований [2], в которой на базе тепломеханического подхода, изложенного в трудах проф. Подчу-фарова Ю.Б. [3], были получены зависимости, описывающие изменение состояния дизельного топлива во времени без учета двухфазности.

В настоящей работе в качестве уравнения состояния дизельного топлива использовалась зависимость [4]