го дизеля на режиме максимального крутящего момента (см. рис. 7,
б
)
область максимальных температур смещается в секторы I иV, приэтом
температура понижается до значений
T
max
= 554
K. Как показано в ра-
ботах [7, 8], основополагающая роль в локальном теплообмене в дизе-
лях принадлежит радиальной скорости рабочего тела в надпоршневом
пространстве камеры сгорания (так называемое течение “Squish”). Та-
ким образом, можно утверждать, что различие температурных полей
огневого днища поршня при работе двигателя на режимах номиналь-
ной мощности(
n
= 2060
мин
−
1
)
имаксимального крутящего момента
(
n
= 1300
мин
−
1
)
объясняется различными значениями радиальной
составляющей скорости рабочего тела и, как результат, различными
интенсивностями конвективного теплообмена. Кроме того, на режиме
номинальной мощности по сравнению с режимом максимального кру-
тящего момента повышается и интенсивность лучистого теплообмена,
что связано с увеличением концентрации частиц сажи – основных ге-
нераторов излучения в дизелях.
Температурные поля поршня газожидкостного двигателя, работа-
ющего на смеси природного газа и дизельного топлива, приведены на
рис. 8. Заметны пониженные, по сравнению с базовым дизелем, значе-
ния максимальных температур (на номинальном режиме
T
max
= 560
K
и на режиме максимального крутящего момента
T
max
= 531
K). На
номинальном режиме работы заметно также смещение области мак-
симальных температур в секторы VI–VIII (для базового дизеля на том
же режиме — секторы I, VIII). На режиме максимального крутящего
момента температурное поле поршня (см. рис. 8,
б
) газожидкостного
двигателя оказывается схожим с температурным полем поршня базо-
вого дизеля, работающего на номинальном режиме (см. рис. 7,
а
).
Полученные в результате моделирования и верифицированные с
помощью экспериментальных данных локальные температуры порш-
ня были в качестве граничных условий использованы для расчета те-
пловых деформации поршней. Наибольшие напряжения возникают в
областиверхнего компрессионного кольца, где расположена вставка
из материала с низкой (по сравнению с материалом поршня) тепло-
проводностью, вследствие различия в коэффициентах теплового рас-
ширения основного материала поршня — алюминиевого сплава и ма-
териала вставки — нирезиста. Значения максимальных напряжений
для базового дизеля составляют 538МПа при работе на режиме номи-
нальной мощностии475МПа — на режиме максимального крутящего
момента. Для газожидкостного двигателя значения этих максималь-
ных напряжений снижаются до 489МПа и 465МПа соответственно.
Приэтом припереходе на газожидкостный процесс наблюдается об-
щее для обоих рассматриваемых режимов работы двигателя снижение
уровня термической нагрузки.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 2 55
