Влияние формы впускных каналов на эффективные и экологические показатели среднеоборотного дизеля

Рис. 4. Зависимость вихревого числа в

горизонтальной плоскости

от номера

итерации (итерация № 3500 соответству-

ет окончанию расчета)

итеративной. Изменение ви-

хревого числа в горизонталь-

ной плоскости (перпендикуляр-

но оси цилиндра)

, равно-

го отношению частот вращения

воздушного вихря и коленчатого

вала двигателя на заданном ре-

жиме работы, в зависимости от

номера итерации приведено на

рис. 4.

Следует отметить, что от-

рицательное значение вихревого

числа показывает, что вращение

происходит в обратном напра-

влении, принятом в качестве по-

ложительного при определении

. Из результатов расчетов следует,

что базовая форма каналов обеспечивает умеренную закрутку свежего

заряда в цилиндре (

≈

). Оптимальная интенсивность вихревого

движения заряда в дизелях определяется прежде всего в зависимости

от давления впрыскивания и числа факелов впрыскиваемого топлива.

При этом необходимо избежать нежелательного эффекта чрезмерной

закрутки потока, приводящего к ухудшению процессов смесеобразо-

вания и сгорания [1, 10]. Аналогичное ограничение следует иметь в

виду и в случае бензиновых двигателей с непосредственным впрыс-

киванием, в которых, в отличие от двигателей с внешним смесеобра-

зованием [8, 9, 11], также существует ограничение по интенсивности

вихря. В рассматриваемом случае для среднеоборотного дизеля было

установлено, что интенсификация вихревого движения может приве-

сти к существенному росту эффективных показателей двигателя, что

требует обеспечения высокого (по сравнению с базовым двигателем)

уровня закрутки потока на впуске.

Повышение вихревого числа может быть обеспечено различными

вариантами модификации существующих каналов, часть из которых

может быть осуществлена с минимальными изменениями исходной

геометрии крышки цилиндра, что актуально с точки зрения снижения

затрат на ее изготовление, часть реализуется при значительном изме-

нении конструкции (например, замена дальнего от впускного сечения

канала на вихревой). Однако второй вариант, хотя и улучшает усло-

вия для поступления воздуха в цилиндр двигателя, но конструктивно

оказывается гораздо сложнее. Кроме того, сужение сечения канала в

горизонтальном направлении при его повороте вокруг оси клапана

приводит к необходимости увеличения размера канала по вертикаль-

ной оси (для сохранения проходного сечения), а следовательно, габа-

ритных размеров крышки в целом. К тому же растут потери на поворот

потока при впуске.

66 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 6