2 / 15
поршневого двигателя неразрывно связано с совершенствованием про-
цессов в камере сгорания. Один из способов улучшения процессов
смесеобразования и сгорания топливовоздушной смеси заключается
в интенсификации вихревого движения свежего заряда в цилиндре
двигателя.
Наиболее распространенным методом оценки интенсивности ви-
хревого движения заряда в цилиндре дизеля является метод статиче-
ской и изотермической продувки на холодных физических моделях [1].
Еще в 20-е годы прошлого века немецкий исследователь Ф. Засс из
фирмы AEG устанавливал пластину с тензо- и индуктивным датчика-
ми в камеру сгорания дизеля и исследовал воздействие потока впуск-
ного воздуха на пластину. Таким путем он определял энергетические
возможности потока в цилиндре. Наличие пластины в цилиндре, ко-
нечно, деформировало поток, и поэтому Г. Рикардо, основатель фирмы
Ricardo, впервые заменил пластину крыльчатым анемометром. Реги-
стрируя частоту вращения крыльчатки, расположенной в цилиндре, он
ввел понятие “вихревое отношение” (вихревое число или число Ри-
кардо), представляющее собой отношение частот вращения
n
в крыль-
чатке и
n
коленчатого вала двигателя. Ясно, что частота вращения
крыльчатки в таком случае отождествляется с частотой вращения воз-
душного вихря в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра. В на-
стоящее время используются и отличные от упомянутого определения
вихревого числа, такие как отношение тангенциальной (окружной)
C
u
и аксиальной (осевой)
C
a
скоростей потока
D
c
=
C
u
/C
a
, а также вих-
ревое число
D
M
=
MRρ
˙
m
2
, определяемое через измеренные значения
крутящего момента
М
, созданного вращающимся потоком, и расхода
воздуха
˙
m
через цилиндр (
R
— радиус цилиндра,
ρ
— плотность возду-
ха при впуске). В [2] показано, что между указанными показателями
интенсивности вихревого движения в цилиндре поршневого двигателя
существует однозначная зависимость.
Целью работы является повышение эффективных показателей
среднеоборотного дизеля с обеспечением заданных экологических
показателей путем модернизации конструкции впускных каналов, ге-
нерирующих вихревое движение в цилиндре в процессе впуска. Для
решения поставленной задачи определяется форма впускных каналов,
обеспечивающая интенсификацию закрутки потока в горизонтальной
плоскости (в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра), после чего
рассчитываются эффективные и экологические показатели двигателя с
модифицированной конструкцией крышки с предложенными формами
впускных каналов.
Математическая модель.
Математическая модель нестационар-
ных процессов переноса количества движения, энергии, массы и кон-
центрации реагирующих веществ в расчетном объеме достаточно по-
дробно описана в [1, 3, 4]. В табл. 1 эти уравнения представлены как
60 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 6