авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

»«¬–“»

¬—– 

–”—–“¬

“’»– 

”»¬—–»““

–р

—––¤ ——«¬» ›—»»

» ›—“»– » ”–“¬ »

¬ 2

№ 7(55) Межвузовский сборник научных статей

2009

Издается с января 2004 г.

Волгоград 2009 УДК 621.1 + 621.3 Учредитель: ГОУ высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" Сборник зарегистрирован в Управлении регистрации и лицензионной работы в сфере массовых коммуникаций фе деральной службы по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культур ного наследия ПИ № ФС77–25660 от 13 сентября 2006 г.

Г л а в н ы й р е д а к т о р с б о р н и к а "Известия ВолгГТУ" д-р хим. наук, проф. член-корр. РАН И. А. Новаков д-р техн. наук, проф. ВолгГТУ Е. А. Федянов (научный редактор) Редакционная д-р техн. наук, проф. ВолгГТУ А. Н. Шилин (зам. научного редактора) коллегия серии:

д-р техн. наук, проф. ВолгГТУ А. В. Васильев (зам. научного редактора) д-р техн. наук, проф. Волжского филиала МЭИ В. С. Кузеванов д-р техн. наук, проф. Пензенской гос. технолог. академии Н. А. Прошин д-р техн. наук, проф. ВолгГТУ Г. Н. Злотин д-р техн. наук, проф. ВолгГТУ Е. А. Дьячков канд. техн. наук, доцент регионального центра сбережения А. М. Ларцев канд. техн. наук, ст. преп. ВолгГТУ К. О. Долгов (ответственный секретарь) Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. науч.

ст. № 7(55) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2009. – 88 с. – (Сер. Процессы преобразования энергии и энер гетические установки. Вып. 2).

ISSN 1990– В сборнике помещены статьи, содержащие результаты теоретических и экспериментальных исследова ний в области тепло- и электроэнергетики. Значительная часть статей отражает работы, направленные на со вершенствование процессов в тепловых двигателях внутреннего сгорания. Публикации по электроэнергетике касаются, в первую очередь, моделирования работы и методов диагностики электроустановок.

Ил. 63. Табл. 15. Библиогр.: 105 назв.

© Волгоградский государственный ISSN 1990– технический университет, СОДЕРЖАНИЕ Буров А. А, Ожогин В. А.

Различные виды эксергии теплоты, подводимой в циклах тепловых двигателей.............................................................................................................. Буров А. А., Ожогин В. А.

Различные формы интегральных выражений второго закона термодинамики и термодинамического КПД цикла теплового двигателя.................................. Васильев А. В., Сидоров Д. В.

Математическое моделирование динамики механизма газораспределения ДВС с переменной жесткостью клапанного привода....... Васильев А. В., Сидоров Д. В.

Методика и результаты экспериментального исследования динамики рычажного клапанного привода автомобильного двигателя............................ Галущак В. С., Сошинов А. Г., Угаров Г. Г.

Системы наружного электрического освещения от возобновляемых источников энергии............................................................................................... Гребенников С. А., Иванов Р. В., Гребенников А. С.

Дигностирование и адаптивное управление режимом холостого хода двигателя внутреннего сгорания по значению мощности механических потерь............................................................................................ Грига А. Д., Худяков К. В.

Испытания вихревой трубы с наклонными соплами......................................... Злотин Г. Н., Иванов Ю. В., Федянов Е. А.

Определение состава продуктов неполного сгорания различных углеводородных топлив.................................................................... Злотин Г. Н., Лютин К. И., Федянов Е. А.

Построение и обучение нейронно-сетевой модели для виброакустического диагностирования кулачкового газораспределительного механизма ДВС........................................................... Злотин Г. Н.

Глобальное потепление и антропогенные выбросы СО2.................................. Злотин Г. Н., Грига А. Д., Куланов В. А., Грига С. А.

Совместное влияние выбросов оксидов азота и бензапирена при работе энергетических котлов ТЭЦ............................................................. Карпенко О. И., Шилин А. Н.

Анализ надежности электрической сети……………......................................... Коптелова И. А., Арванитаки Н. В.

Морфологический анализ технологического нагрева абразивного производ ства............................................................. Кучеров В. Г., Шалыгина Е. В.

Способ автоматической регулировки перемещения подвижных элементов гидравлических устройств................................................................................... Ларцев А. М., Курапин А. В.

Результаты энергетического обследования Волгоградской кондитерской фабрики.......................................................................................... 4 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Марков В. А., Девянин С. Н., Шустер А. Ю.

Работа транспортного дизеля на смесях дизельного топлива и подсолнечного масла......................................................................................... Марков В. А., Поздняков Е. Ф.

Оптимизация параметров регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля..... Николаева С. И.

Математическое описание переходных процессов в синхронных генераторах................................................................................... Николаева С. И., Хоперскова Л. В.

Эквивалентные математические модели элементов системы автоматического регулирования электроэнергетических систем..................... Славуцкий В. М., Белозубов Ю. В., Каныгин З. В.

Исследование системы топливоподачи дизеля с улучшенными адаптивными и энергетическими свойствами.................................................... Славуцкий В. М., Липилин В. И., Салыкин Е. А., Славуцкий В. В.

Формирование скоростной характеристики дизеля при интенсификации процесса подачи топлива...................................................................................... Федянов Е. А., Иткис Е. М., Кузьмин В. Н.

Особенности теплоотдачи в стенки цилиндра двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси........................ Хоперскова Л. В.

Динамика низкочастотных тепловых возмущений на границе «плазма-катод»................................................................................... Шевченко Н. Ю., Лебедева Ю. В., Сошинов А. Г.

Методика выбора технических мероприятий по повышению надежности ВЛЭП в экстремальных метеоусловиях.............................................................. Шилин А. Н., Зенина Е. Г., Арванитаки Н. В.

Анализ энергетических частотных характеристик асинхронного двигателя..... Шумский С. Н., Приходьков К. В., Костычев В. Н.

Моделирование стохастичности рабочего процесса ДВС с искровым зажиганием на режиме холостого хода.......................................... УДК 621. А. А. Буров – канд. техн. наук, В. А. Ожогин – канд. техн. наук РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ЭКСЕРГИИ ТЕПЛОТЫ, ПОДВОДИМОЙ В ЦИКЛАХ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Волгоградский государственный технический университет (e - mail: tig@vstu.ru) Получены новые формулы для определения эксергии теплоты, которые позволяют дифференцированно подходить к анализу эффективности использования теплоты в циклах различных типов тепловых двигате лей с учетом существующих на практике для каждого из них ограничений: или по диапазону изменения объ ема рабочего тела в цикле (поршневые ДВС), или – давления (газотурбинные, турбореактивные и другие двигатели).

Ключевые слова: эксергия теплоты, поршневые ДВС, газотурбинные двигатели, турбореактивные двигатели.

The article expressions new formulas for exergue of heats, they are received is differentiated to approach to the analysis of efficiency of use of heat in cycles of various types of thermal engines in view of existing on practice for each of them of restrictions: or on a range of change of volume of a working body in a cycle (internal combustor en gines), or on a range of change of pressure (gas jet, turbojet and other engines).

Keyword: exergue of heat, piston internal-combustion engines, gas-turbine engines.

При анализе процессов преобразовании T EQ = 1 0 dQ.

энергии в тепловых двигателях в последнее T время все более широко используют эксергети Однако в реальных газовых циклах ‹‹… ческий метод термодинамического анализа.

изотермный подвод и отвод теплоты оказыва Одним из достоинств его является возможность ются практически не осуществимы, а темпера количественно оценить ожидаемый эффект от тура Tmax ограничивается качеством металла и намечаемых тех или иных мероприятий по со конструкцией установки… Осуществить изо вершенствованию характера подвода (отвода) термный процесс перегретого пара также не теплоты в цикле путем вычисления эксергии возможно›› [1]. Цикл Карно оказывается техни теплоты.

чески достижимым лишь в области насыщен В соответствии с эксергетическим методом, ного пара, т. е. позволяет наиболее эффективно эксергия теплоты определяет максимальную преобразовывать в работу низкопотенциальную работу, которая может быть получена за счет теплоту.

преобразования в нее теплоты путем осуществ Следует также иметь в виду, что цикл Кар ления обратимого цикла Карно. При этом в но имеет наибольший КПД лишь по сравнению случае постоянства температур источника теп с циклами, протекающими в тех же темпера лоты и теплоприемника, значение эксергии те турных пределах, при «… заданных же пре плоты находится по формуле:

дельных значениях давления или объема цикл T Карно не является наиболее выгодным» [2].

EQ = QtКарно = Q 1 0, T В случае заданного диапазона изменения где T0 – температура окружающей среды. объема рабочего тела, что характерно для ши При переменной температуре источника те- роко распространенных поршневых ДВС, более плоты эксергия последней экономичным по сравнению с циклом Карно 6 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ является идеальный цикл Отто, состоящий из k ( ) [6]. 1 p0 k dQ, = tОтто tКарно p двух изохор и двух адиабат (4) EQ p Поэтому максимальную работоспособность теплоты, подводимой (отводимой) в цикле если при подводе теплоты p = var.

поршневого ДВС, целесообразно оценивать по За введение « … новых понятий, обладаю формулам: щих многими свойствами эксергии, но более V k 1 удобных», высказываются авторы исследова = Q 1 min, V Отто EQ = Qt (1) ния [4].

V В частности, работоспособность теплоты «… в условиях циклов с отводом теплоты при если в процессе подвода теплоты V = Vmin = p = const» предлагается оценивать с помощью const (в поршневом ДВС Vmin = VBMT);

«барэргии», соответствующей работе идеально V k EQ = 1 dQ, го цикла Брайтона [4]. Последнее, однако, как V (2) V0 p видно из (3) и (4), означает, что речь идет о EQ.

если в процессе подвода теплоты V=var;

здесь p V Предлагаемые понятия EQ, EQ наряду с V0 – объем рабочего тела при параметрах со общепринятым EQ [5] позволяют внести еди стояния окружающей среды (p0,T0).

Необходимо отметить, что при указанных нообразие в терминологию и символику для граничных условиях (VO … Vmin) может быть характеристик работоспособности (эксергий) осуществлен также цикл Стирлинга, КПД кото- теплоты применительно к разного рода гранич рого равен КПД цикла Карно. Однако, если ным условиям протекания цикла, а также более учесть, что реальный диапазон изменения тем- достоверно оценивать возможности и пути со пературы рабочего тела в цикле Стирлинга со- вершенствования процесса преобразования те ставляет 330 – 900 К [3], то его КПД оказывает- плоты в работу в цикле теплового двигателя.

ся практически равным КПД цикла Отто при степени сжатия = 12. При этом циклу Отто следует отдать предпочтение, так как осущест- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК вить его конструктивно проще. Двигатель Стирлинга кроме источника теплоты и тепло- 1. Андрющенко, А. И. Основы термодинамики циклов приемника должен иметь регенератор. теплоэнергетических установок / А. И Андрющенко. – М.:

Высш.шк., 1985. –319 с.

При ограничении пределов изменения дав 2. Базров, И. П. Термодинамика / И. П. Базров. – М.:

лений в цикле (характерно для газотурбинных, Физматгиз, 1961. –292 с.

турбореактивных и других двигателей), когда 3. Уокер, Г. Машины, работающие по циклу Стирлин наиболее экономичным является цикл Брайто- га / Г. Уокер;

пер. с англ. – М.: Энергия, 1978. – 152 с.

4. Никитин, Д. Г. Методы термодинамического ис на, состоящий из двух изобар и двух адиабат, следования реальных циклов теплосиловых установок / рациональным представляется использование Д. Г. Никитин, В. К. Осадчий, Г. М. Щеголев // Промыш следующих формул для эксергии теплоты: ленная теплотехника, 1984. –Т. 6, № 10. – С. 64– 68.

k 1 5. Шаргут, Я. Эксергия / Я. Шаргут, Р. Петела. – М.:

p0 k 1 Энергия, 1968. – 279 с.

p Брайтона EQ = Qe =Q, (3) 6. Легошин, Г. М. Перспективы повышения КПД ДВС pmax в ХХI веке/ Г. М. Легошин, В. В. Михайлов, Г. А. Голо ващенко // Прогресс транспортных средств и систем: ма если подвод теплоты происходит при p = pmax = тер. Междунар. науч.-практ. конф. – Ч. 2 / ВолгГТУ. – const (pmax – максимальное давление в цикле);

Волгоград, 1999. – С. 49–50.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. А. А. Буров – канд. техн. наук, В. А. Ожогин – канд. техн. наук РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ВЫРАЖЕНИЙ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ И ТЕРМИЧЕСКОГО КПД ЦИКЛА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Волгоградский государственный технический университет (e - mail: tig@vstu.ru) Предлагаются новые интегральные математические выражения второго закона термодинамики и терми ческого КПД цикла теплового двигателя, полученные путем использования новых интегрирующих множи телей теплоты.

Ключевые слова: второй закон термодинамики, термический КПД, тепловые двигатели.

The article expressions new integrated of the second law of thermodynamics and thermal efficiency of a cycle of the thermal engine;

they are received by use of new integrating multipliers for heat.

Keyword: the second law of thermodynamics, thermal efficiency, thermal engines.

Все более жесткие требования к экономии В результате интегрирования (при k = const) энергоресурсов требуют совершенствования по замкнутому контуру получим:

q методов термодинамического анализа процес p kk1 = 0. (3) сов в энергетических установках. Основой тер модинамического анализа эффективности про Это выражение можно найти и другим пу цессов преобразования энергии в тепловых тем, используя метод циклов, а именно, рас двигателях являются первый и второй законы сматривая произвольный обратимый цикл как термодинамики.

совокупность бесчисленного множества эле Классическим математическим выражением ментарных обратимых циклов Брайтона, каж второго закона термодинамики для обратимого дый из которых состоит из двух изобар и двух цикла при неизменных количестве и свойствах адиабат.

рабочего тела, рассматриваемого как идеаль- k Величины 1 T, v k 1, 1 p k в уравнениях ный газ, является интеграл Клаузиуса:

(1)–(3) являются интегрирующими множителя q T =0, (1) ми теплоты, а в целом подынтегральные выра жения – полными дифференциалами соответст на основе которого сформулирован принцип вующих функций состояния. Поскольку существования энтропии.

q T = ds, т. е. дифференциал энтропии в клас Вместе с тем, при анализе циклов тепловых сическом представлении, то аналогичный «ста двигателей в некоторых случаях целесообразна тус» должны иметь иная форма [1] математической записи второго k v k 1 q = ds v, p k q = ds p.

закона термодинамики:

v k q = 0. Согласно Б. С. Стечкину «… интегрирую (2) щий множитель v k 1 является менее универ Предлагается еще одна форма записи вто сальным, чем 1/T, так как в отличие от послед рого закона термодинамики, которая, как и ин него, он зависит от свойств тел (величины k) теграл (2), может быть полезной для анализа даже в идеальном случае. Однако использова частных случаев циклов тепловых двигателей.

ние функций v k 1 q весьма эффективно Для того чтобы получить такую форму, пред варительно преобразуем уравнение первого за- применительно к рабочему циклу поршневых кона термодинамики: q = du + l. Так как для двигателей, для которых объем рабочего тела – идеального газа du = cv dT, cv = R ( k 1), основной внешний параметр» [1].

Аналогичные соображения могут быть вы T = pv R, то будем иметь:

сказаны и в отношении интегрирующего мно ( kpdv + vdp ).

q = p k 1 k q. Последнюю жителя 1 p k и функции k k k целесообразно использовать при анализе цик Разделим это уравнение на p k, тогда лов тех тепловых двигателей, эффективность ( ) q 1 k 1 = d v pk. которых определяется пределом изменения дав k p ления (газотурбинные, турбореактивные и др.).

k 8 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Для необратимых циклов, аналогично инте- где Tmin, pmin – минимальные значения темпе гралу Клаузиуса, ратуры и давления рабочего тела в цикле, в ча (1/ T ) q 0, стном случае Tmin = T0 и pmin = p0.

Выражения (4)–(6) в наиболее общей форме можно записать:

показывают зависимость эффективности цикла v k q 0, непосредственно от характера процесса подво (1/ p ) q 0.

k да теплоты к рабочему телу. Это значит, что k при известном законе подвода теплоты для оп Интегрируя выражение (2) по частям и пе- ределения КПД цикла нет необходимости в реходя к относительным величинам для произ- предварительном нахождении работы цикла.

вольного количества рабочего тела, Б. С. Стеч- В частности на основе выражения (4) при опре кин получил [1] формулу для термического деленных допущениях получена формула для КПД прямого обратимого цикла: вычисления индикаторного КПД цикла порш k Q V невого ДВС [2] в случае закона сгорания, опи t = d (4) сываемого функцией Вибе [3].

Q1 Vmax Следует также отметить, что выражения где Q, V – текущие значения, соответственно, (4)–(6) делают целесообразным изображение и подводимой теплоты и объема рабочего тела;

анализ циклов тепловых двигателей в диаграм Q1 – полное количество теплоты, подведенной в мах «теплота – интегрирующий множитель те плоты» (в относительных величинах), в кото цикле;

Vmax – максимальный объем рабочего рых КПД цикла наглядно представляется в виде тела в цикле (в конце расширения). В частном соответствующей площади.

случае Vmax = V0 = mRT0 p0 ( p0, T0 – параметры состояния окружающей среды). БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Аналогичным образом в соответствии с вы ражением (1) и (3) можно установить, что: 1. Стечкин, Б. С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей / Б. С. Стечкин. – М.: Наука, 1977. – 410 с.

Q T t = d min, 2. Буров, А. А. Приближенное аналитическое определе (5) Q1 T ние индикаторного КПД цикла ДВС/ А. А. Буров, В. А. Ожо гин // Наземные транспортные системы: межвуз. сб. науч.

k тр. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2002. – С. 9–10.

Q p k t = d min, (6) 3. Вибе, И. И. Новое о рабочем цикле двигатей / И. И. Ви Q1 p бе. – М.: Матгиз, 1962. – 271 с.

УДК 621. А. В. Васильев, д-р техн. наук, Д. В. Сидоров, соискатель МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВС С ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ КЛАПАННОГО ПРИВОДА Волгоградский государственный технический университет (e-mail: atd@vstu.ru) Представлен метод моделирования динамики рычажного механизма газораспределения автомобильного двигателя, показано, что учет переменности жесткости клапанного привода повышает достоверность ре зультантов расчета.

Ключевые слова: моделирования динамики механизма газораспределения, переменности жесткости клапанного привода, рычажный клапанный привод, смещение точки контакта по рычагу.

The method of the automobile engine valve gear dynamics simulation is submitted. It is shown, that the account of the valve gear rigidity changeability raises reliability of the calculation results.

Keywords: valve gear dynamics simulation, valve gear rigidity changeability, rocker valve gear, displacement of a contact point on a rocker.

В статье рассмотрен метод моделирования ние переменности жесткости клапанного при динамики клапанного привода с учетом смеще- вода на динамические качества МГР на приме ния по рычажному толкателю точки его кон- ре двигателя ВАЗ. В основе данного метода такта с кулачком. При этом исследовано влия- моделирования динамики МГР лежит обобщен ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ная математическая модель, разработанная С, кН/ мм на кафедре «Автотракторные двигатели»

ВолгГТУ. Дифференциальные уравнения дви- жения системы, состоящей из N сосредоточен ных масс, моделирующих колебания деталей МГР, имеют вид:

ni mi xi = Pi Fi + ( Pin Fin ) (i = 1,..., N ), (1) n = где mi – величина i-й массы;

xi – ее ускорение;

Pi – внешняя сила, действующая на i-ю массу;

Fi – сила внешнего трения;

ni N – количест- во связей i-й массы с другими или с неподвиж- О2А, мм 30 35 40 ной заделкой;

Pin и Fin – силы соответственно Рис. 2. Изменение жесткости рычага от смещения от упругой деформации и внутреннего трения в точки контакта n-й связи, действующие на i-ю массу.

При этом в предлагаемом методе, в отличие Установлено, что жесткость (С) изменяется от существующего, учтено смещение точки практически линейно в зависимости от смеще контакта по рычагу, которое приводит к пере ния точки контакта по рычагу, которое харак менности жесткости привода клапана. Ее зна теризуется вектором О2А. Однако закон изме чение в зависимости от смещения точки кон нения жесткости по углу поворота кулачка, не такта определяется экспериментально или рас обходимый для решения системы (1) числен четно и задается в исходных данных в таблич ным методом, зависит от конкретного профиля ном виде. Затем производится пересчет кулачка. Для получения искомой зависимости жесткости клапанного привода по углу поворо на первом этапе устанавливается связь между та кулачка для последующей ее интерполяция в длиной отрезка О2А и углом давления (рис. 1):

процессе решения дифференциальных уравне О2 А = RT 0 sin + RT 2 RT 0 2 cos 2, (2) ний динамики клапанного привода численным методом Рунге-Кутта. где RT – радиус качания толкателя;

RT0 – радиус В качестве примера данный метод был ис- контактной поверхности толкателя. На основе пользован для построения математической мо- этой формулы исходная зависимость жесткости дели МГР с верхним расположением распреде- от расстояния О2А преобразуется в зависимость лительного вала двигателя ВАЗ (рис. 1). По ре- жесткости от угла давления. Затем по извест зультатам проведенных ранее расчетных иссле- ным соотношениям определяется зависимость дований получена зависимость изменения изменения угла давления по углу поворота жесткости рычажного толкателя от смещения кулачка для данного профиля:

точки контакта по рычагу (рис. 2). RT = arctg(tgц ± (3) );

RT cosц 1 dR L cos RT R d L sin ц = arctg (4), L 1 dR L cos RT 1+ R d L sin L2 + RT R где = ± arccos ;

2 LRT dR dR d =, (5) d d d где dR/d – скорость толкателя.

d = (6) ;

d 1 ± dB / d 1 B Рис. 1.Схема рычажного привода клапана 10 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Расчетная схема механизма газораспреде dB dR 1 B = ( );

(7) ления представлена в виде 12 дискретных масс, d d L R L2 RT + R В=, (8) 75, кН/мм С 2 LR где ц – угол давления для центрового профиля кулачка;

– угол между связанным с кулачком фиксированным радиус-вектором и линией, со единяющей точки О и О1, через которые прохо- дят соответственно ось вращения кулачка и ось цилиндрической контактной поверхности ры- чажного толкателя.

С использованием (2)–(8) определяется ис- -80 -60 -40 -20 0 20 40 60, град комый закон изменения жесткости толкателя Рис. 3. Изменение жесткости рычага по углу поворота (С) по углу поворота кулачка (рис. 3). кулачка Рис. 4. Расчетная схема механизма газораспределения ВАЗ представленная в виде 12 дискретных масс ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ме при 2068 мин–1 составила 785 Н (рис. 5, кри соединенных между собой упругими элемента ми. Следует отметить, что в ходе численного вая 1), тогда как по результатам эксперимента эксперимента рассматривались и другие рас- эта величина соответственно равна 808 Н четные схемы (из 6, 8, 10 дискретных масс), от- (рис. 5, кривая 2). Для оценки влияния смеще личающиеся представлением клапанных пру- ния точки контакта по рычагу на нагружен жин. Сравнительный анализ результатов расче- ность МГР были выполнены расчеты в диапа та и эксперимента показал, что 12-массовая мо- зоне изменения частоты вращения распредели тельного вала 150–2100 мин–1 для двух случаев:

дель обеспечивает наилучшую сходимость в диапазоне частоты вращения распределитель- с учетом влияния смещения точки контакта по ного вала 150–2100 мин–1. Так, расчетная мак- рычагу и без учета. При этом определялась си симальная сила для нулевого зазора в механиз- ла, действующая на клапан со стороны рычага.

P, Н Р, Н, град -80 -60 -40 -20 0 20 40 – Рис. 5. Сила, действующая на клапан со стороны рычага при 2068 мин :

1 – расчет;

2 –эксперимент Р, Н P, Н, град -80 -60 -40 -20 0 20 40 Рис. 6. Сила, действующая на клапан со стороны рычага при 2068 мин–1:

1 – расчет с учетом смещения точки контакта по рычагу;

2 – расчет без учета смещения точки контакта по рычагу;

3 – эксперимент 12 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Р, НH P, 800 зазор в механизме 0,15 мм нулевой зазор в механизме – 0 500 1000 1500 2000 n,n, мин об/мин Рис. 7. Средние пиковые значения силы в клапанном приводе:

1 – расчет с учетом смещения точки контакта по рычагу;

2 – расчет без учета смещения точки контакта по рычагу;

3 – эксперимент Анализ полученных зависимостей (рис. 6, (рис. 6, кривая 1), что обеспечило соответствие кривая 1, 3) позволяет сделать вывод о хорошей расчетных диаграмм экспериментальным. При сходимости расчетных и экспериментальных веденные на рис. 7 результаты свидетельствуют данных. Расчетная максимальная сила при о том, что динамическая модель МГР, учиты 2068 мин–1 составила 785 Н (рис. 6, кривая 1), вающая смещение точки контакта по рычагу, тогда как по результатам эксперимента ее зна- позволяет существенно уточнить величину на чение равно 808 Н (рис. 6, кривая 3). В свою груженности клапанного привода ДВС.

очередь, расчетные данные, полученные без БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК учета смещения точки контакта по рычагу дают большую погрешность, что подтверждается 1. Кареев, А. Н. Экспериментальное исследование ди полученными результатами: при 2068 мин–1 намики клапана механизма газораспределения верхнекла (рис. 6, кривая 2) максимальное значение силы панного двигателя / А. Н. Карев, В. В. Карпенко // Автомо равно 848 Н. билестроение: науч.-техн. сб. / НИИНавтопром. – 1971. – Кроме того, в ходе эксперимента установ- № 4. – С. 95–101.

лено увеличение частоты колебаний в приводе 2. Корчемный, Л. В. Механизм газораспределения авто мобильного двигателя: кинематика и динамика / Л. В. Кор на стороне открытия клапана и уменьшение ее чемный. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, при закрытии клапана вследствие изменения 1981. – 191 с.

жесткости привода (рис. 6, кривая 3). Учет сме- 3. Ливанов, Б. М. Совершенствование методов расчёта щения точки контакта по рычагу при модели- и выбора параметров конструкции механизма газораспре ровании динамики МГР позволил воспроизве- деления автомобильных двигателей: дис. … канд. техн.

сти данную закономерность расчетным путем наук. – М., 1985. – 220 с.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. А. В. Васильев, д-р техн. наук, Д. В. Сидоров, соискатель МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РЫЧАЖНОГО КЛАПАННОГО ПРИВОДА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: atd@vstu.ru) Представлены разработанная методика и результаты экспериментального исследования динамики меха низма газораспределения автомобильного двигателя, показано, что для рычажного клапанного привода при обработке полученных диаграмм сил важно учитывать смещение точки контакта по рычагу.

Ключевые слова: экспериментальное исследование, рычажный клапанный привод, динамика механизма газораспределения, смещение точки контакта по рычагу.

The developed technique and results of an experimental research of the automobile engine valve gear dynamics are submitted. It is shown, that for the rocker valve gear at processing the received stress diagrams it is important to take into account displacement of a contact point on the rocker.

Keywords: experimental research, rocker valve gear, valve gear mechanism dynamics, displacement of a contact point on a rocker.

Экспериментальное исследование проводи- мент проводился для зазора в механизме 0 и лось с целью определения влияния на динамику 0,15 мм в диапазоне частоты вращения распре делительного вала 150–2100 мин–1. В связи с механизма газораспределения (МГР) с верхним распределительным валом скоростного режима проскальзыванием ремня привода установки работы двигателя и величины зазора в меха- отклонение действительных значений частот низме с учетом смещения точки контакта по вращения распределительного вала от расчет рычагу, а также идентификации математиче- ных составляет 5–10 %. Пример полученного ской модели и проверки ее адекватности. сигнала приведен на рис. 2.

Сила в клапанном механизме двигателя Для оценки адекватности полученного сиг ВАЗ определяется путем тензометрирования нала сравнивалась частота колебаний сигнала и рычага. Тензорезисторы R1 и R2 типа ПКБ-10- возможности аналогово- цифрового преобразо 100 наклеиваются на рычаг (рис. 1) и соединя- вателя для тензоизмерений (крейт LTR-212) ются по полумостовой схеме. Сигнал с тензо- крейтовой системы LTR-U-8-1. Частота коле моста подается на крейт LTR212 (АЦП для тен- баний сигнала составила около 1,1 кГц, в то зоизмерений), входящий в состав крейтовой время как частота пропускания крейта LTR- системы LTR - U-8-1. В качестве регистри- в соответствии с технической документации рующего прибора используется ЭВМ. Экспери- составляет 2 кГц, что подтверждает коррект ность полученных результатов.

Тарировка тензорычага производилась не посредственно на экспериментальной установ ке путем приложения к клапану силы, измеряе U, мВ 2, 1, 1, 0, 0,026042 0,032552 t, с 0, Рис. 2. Сигнал, полученный при частоте вращения распре делительного вала 2068 мин–1 при нулевом зазоре в меха Рис. 1. Схема измерения силы, действующей низме в клапанном приводе 14 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ мой динамометром ДОСМ-3-0,3. Схема экспе риментальной установки при проведении тари ровки показана на рис. 3. Нагружение осущест влялось путем воздействия на динамометр с помощью винта.

В связи с такой особенностью кинематики привода клапана механизма газораспределения двигателя ВАЗ, как смещение точки контакта по рычагу, возникла необходимость проведе ния тарировки тензорычага при различных зна чениях угла поворота распределительного вала.

Таким образом, тарировка производилась по всей протяженности профиля кулачка с шагом и приложением в каждой точке четырех значе ний усилия (рис. 4, а). По результатам тариров ки установлено практически линейное измене ние силы в клапанном приводе для определен ного угла поворота распределительного вала (рис. 4, б).

Максимальная ошибка при измерении силы в механизме определяется погрешностью ис пользуемого при тарировке динамометра и точ ностью обработки осциллограммы. Как пока зывает расчет, она составляет менее одного процента от среднего значения силы.

При обработке экспериментальных данных для каждого текущего значения угла поворота кулачка, с учетом тарировки, по эксперимен тальным данным определялось действительное значение силы, действующей на клапан со сто роны рычага. Расчет начинался от вершины ку Рис. 3. Схема установки при проведении тарировки: лачка. Обработанные результаты эксперимента 1 – рычаг, 2 – тензодатчики, 3 – динамометр, 4 – винт, 5 – цилиндри приведены на рис. 5.

ческая проставка U, мВ 7 S, мм U, мB S 6 U 5 4 3 3 2 1 0 0 0 500 1000 1500 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 P, Н -60 град 0 град 56 град 500Н 1000Н 1500Н а б Рис. 4. Экспериментальные кривые тарировки и перемещение рычажного толкателя ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ P, Н P, Н 900 200 100 0 80 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 а б Рис. 5. Экспериментальные диаграммы силы в клапанном приводе:

а – нулевой зазор в механизме, при частоте вращения распределительного вала 2068 мин–1;

б – зазор в механизме 0,15 мм, при частоте вращения распределительного вала 2081 мин– БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Полученные результаты могут быть исполь 1. Кареев, А. Н. Экспериментальное исследование ди зованы для оценки нагруженности МГР намики клапана механизма газораспределения верхнекла в поле эксплуатационных режимов работы панного двигателя / А. Н. Карев, В. В. Карпенко // Автомо билестроение: науч.-техн. сб. / НИИНавтопром. – 1971. – двигателя, а также для идентификации и оцен- № 4. – С. 95–101.

ки адекватности математической модели ди- 2. Корчемный, Л. В. Механизм газораспределения ав томобильного двигателя: кинематика и динамика. – 2-е намики. изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 191 с.

УДК 628. В. С. Галущак, соискатель, А. Г. Сошинов, канд. техн. наук, Г. Г. Угаров, д-р техн. наук СИСТЕМЫ НАРУЖНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ ОТ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета (е-mail: galushyak@rambler.ru) Приведен анализ различных видов светильников уличного освещения. Показана необходимость созда ния альтернативного уличного освещения. Приведена схема разработанного авторами светильника.

Ключевые слова: организация уличного освещения, ветро-солнечные уличные фонари, датчики движе ния, фотореле, возобновляемые источники энергии.

The article analyses outside illumination electric devices which use the sun-and-wind energy. The sun-and-wind lanterns provide the street and sidewalk illumination needed, they have good designer decisions. Movement sensor units and photoelectric relays are used in the lanterns/ It allows economizing accumulated energy usage of the out side illumination electric systems of renewable power sources.

Keyword: the organization of street illumination, wind-solar street lanterns, movement gauges, the protorelax, renwed energy sources.

Организация уличного освещения в местах В то же время постоянный рост затрат по опла проживания человека является одной из важ- те электроэнергии уличного освещения, выну ных забот администраций городов и поселений. ждает муниципальные образования сокращать В современном обществе от хорошо организо- уличное освещение вплоть до полного отказа ванного уличного освещения города напрямую от него [1]. Выход из сложившейся ситуации зависят очень многие социальные факторы. нам видится в отказе от использования про 16 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ мышленной сетевой электроэнергии в системах уличного освещения и переходе на уличные фонари с питанием от возобновляемых источ ников энергии.

Примером практического воплощения в жизнь уличного освещения от возобновляемых источников энергии является уличный фонарь со светодиодной лампой, запитанной от сол нечной батареи MHL-06 FX, выпускаемый из вестной транснациональной корпорацией DURALED (Lighting Technologies Corp.). Све товой поток такой лампы составляет 65 люме Рис. нов теплого белого цвета. Солнечная батарея мощностью 75 Вт при напряжения 12 В обес Одним из положительных примеров приме печивает номинальный ток до 4,75 А.

нения возобновляемых источников энергии для В Арабских Эмиратах проводятся испыта целей уличного освещения являются ветро-сол ния экологически чистого проекта уличного нечные установки, представленные на рис. 1 [2].

освещения в районах, где затраты на подведе Автономные фонари на солнечных батареях ние электрической энергии высоки. В Dubai для паркового и уличного освещения предла Internet City установлены два пилотных улич гаются многими производителями.

ных фонаря с питанием от солнечной энергии.

Фонарь на солнечных батареях является аб Число солнечных дней в точке установки со солютно автономной, необслуживаемой систе ставляет 356 дней в году. Если результаты ис мой освещения со сроком службы основного пытаний пилотных моделей окажутся позитив оборудования свыше 35 лет. Электроэнергия, ными, то повсеместное внедрение «солнечных»

произведенная солнечной батареей, в течение фонарей будет проводиться в рамках прави светового дня накапливается в аккумуляторах.

тельственной программы перехода на альтер С наступлением сумерек фонарь включается, а нативные источники энергии.

с наступлением рассвета автоматически вы ключается. Высокое качество солнечных бата рей позволяет обеспечивать выработку элек троэнергии даже в пасмурную погоду. Фонари имеют высоту подвеса светильника 2,5 м, ос вещенность на поверхности составляет люкс. Имеются варианты для освещения авто страд и проспектов фонарями с высотой подве са 1012 м с использованием светодиодных светильников или специальных энергоэконо мичных газоразрядных ламп с освещенностью под фонарем 1015 люкс (рис. 2) [3].

Известный европейский концерн Philips разработал адаптивные уличные фонари, кото Рис. 1 Рис. ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ние лепестков Light Blossom изменяется, и фо нарь превращается в ветряной генератор. По ложение лепестков Light Blossom меняется ав томатически, в зависимости от погоды.

Авторами статьи разработан светильник уличного освещения, представленный на рис. 4.

Питание светильника осуществляется от двух возобновляемых источников энергии. Для пре образования солнечной энергии используются фотоэлектрические солнечные батареи, а для преобразования энергии ветрового потока – ветротурбины. В качестве источника света применяются светодиодные матрицы [5]. В од ном корпусе со светильником смонтированы миниатюрные солнечная и ветровая электро станции. Общая генерация электроэнергии со ставляет пять тысяч часов, из которых две ты Рис. сячи часов приходится на солнечную и три ты сячи часов на ветровую электростанции. Это рые представлены на рис. 3 [4]. Уличные фона полностью покрывает все время работы улич ри нового поколения могут работать автономно ного фонаря за год (4000 часов), даже с уче и менять интенсивность освещения. Они назы том перекрестного наложения, оцениваемого ваются Light Blossom и внешне напоминают в 250 часов.

цветок. Источниками света в Light Blossom яв Электрическая схема разработанного све ляются светодиоды, которые автоматически тильника показана на рис. 5.

включаются, как только на улице темнеет. Если Электрогенерирующая часть схемы состоит рядом с Light Blossom никого нет, то он работа из двух солнечных батарей SUN1, SUN2 и двух ет в экономном режиме, излучая минимум све миниатюрных ветротурбин WIN1, WIN2, приво та. При появлении человека интенсивность ос дящих в действие электрогенераторы перемен вещения увеличивается. Они оснащены сол ного тока со встроенными выпрямителями. Вы нечными батареями, которые используются для работанная солнечными батареями и ветротур накопления энергии. Когда солнца нет, положе Рис. 18 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ бинами электрическая энергия накапливается управления DА1 и DА2 подают импульсы на в аккумуляторах GB1 и GB2 и через блоки уп- включение питания рабочих матриц, и фонарь равления DА1 и DА2 подается на рабочие мат- вспыхивает на полную мощность, обеспечивая рицы сверхъярких светодиодов белого света освещенность на тротуаре или дороге 10 люкс.

EL3-EL11 и EL12-20. Блоки управления DА1 Это позволяет экономно расходовать энергию, и DА2 имеют фотореле «день–ночь» и датчик запасенную в аккумуляторах, и обеспечивает движения с радиусом действия 30 м для фикса- работу уличного фонаря в течение 15 суток без ции движения пешеходов, а также акустиче- его подзарядки, т. е. без солнца и ветра.

ский (реагирующий на шум) датчик с радиусом В схеме использованы комплектующие, действия 150 м для фиксации движения авто- свободно поставляемые на российский рынок.

транспорта. Днем все светодиодные матрицы БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК отключены от питания блокирующими фоторе ле «день–ночь». В темное время суток и до рас- 1. Титова, Г. Р. Применение нанотехнологий для энер света уличный фонарь включен в ждущем ре- госбережения в наружном освещении и ЖКХ Москвы / жиме, т. е. работают только дежурные матри- Г. Р. Титова // Энергосбережение, 2008. № 5. С. 6869.

2. http://www.radikal.ru/ цы, управляемые фотореле «день–ночь» DL 3. http://www.ivolga.ru/ и DL2. Светодиодные матрицы EL1 и EL2 обес 4. http://www.oboffsem.ru/ печивают освещённость под фонарем 0,5 люкс. 5. Галуща, В. С. Уличный светильник с питанием от сол При приближении пешехода или автомобиля нечной и ветровой энергии / В. С. Галущак // Пат. России к освещаемой зоне, датчики движения блоков № 2283985 МПК F21S 9/02 с приоритетом от 09.04.2004.

УДК 621.43.018. С. А. Гребенников, канд. техн. наук, Р. В. Иванов, аспирант, А. С. Гребенников, д-р техн. наук ДИГНОСТИРОВАНИЕ И АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ ХОЛОСТОГО ХОДА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО ЗНАЧЕНИЮ МОЩНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ Саратовский государственный технический университет (e-mail: asg@sstu.ru) Разработан способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания, рабо тающего в тестовом режиме без нагрузки, путём непрерывного измерения угловой скорости вращения ко ленчатого вала по углу его поворота в пределах рабочего цикла. Способ позволяет исследовать механиче ские потери в конкретных цилиндрах двигателя, диагностировать и управлять техническим состоянием дви гателя по показателю мощности механических потерь.

Ключевые слова: способ, двигатель внутреннего сгорания, механические потери, неравномерность уг ловой скорости коленчатого вала, безнагрузочный режим, точность.

A method is offered for definition of mechanical losses, based on measurement of crankshaft speed as a func tion of rotation angle within one engine cycle. A new method is offered of investigation of mechanical losses in en gine cylinder-piston group parts. Analysis is given, compared with known methods for a similar purpose.

Keywords: method, internal combustion engine, mechanical losses, precision.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) яв- ками загрязнения окружающей среды;

в про ляется самым массовым мобильным источни- цессе эксплуатации требуют значительных ком энергии. Им оснащены автомобили, колес- материальных и трудовых затрат на техниче ные и гусеничные машины сельскохозяйствен- ское обслуживание и текущий ремонт.

ного, дорожного и специального назначения, Значительная разница в интенсивности из силовые установки тепловозов, морских и реч- менения технического состояния ДВС одной ных судов, стационарные и передвижные энер- модели (коэффициент вариации v = 0,4…0,7 и гетические установки. более) и низкая эффективность имеющегося Широкое применение ДВС имеет и нега- диагностического оборудования приводит к тивные последствия. Они считаются основны- тому, что работоспособность большинства сис ми потребителями топлив нефтяного происхо- тем и механизмов ДВС поддерживается по ждения, запасы которого ограничены, источни- стратегии ожидания отказа. Затраты на устра ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ нение отказа при этом в 3…5 раз выше, чем при ную часть его теплового баланса. На номи предупредительном ремонте на основе резуль- нальном режиме работы ДВС на преодоление татов диагностирования. Другим сдерживаю- механических потерь затрачивается около 25 % щим фактором при решении проблемы повы- индикаторной мощности, а на режимах частич шения эффективности эксплуатации ДВС явля- ных нагрузок и холостого хода, наиболее ха ется существующая методология проведения рактерных для условий эксплуатации автотрак профилактических контрольно-регулировоч- торных средств, – от 50 до 100 %. При этом до ных работ, предусматривающая приведение ля режима холостого хода ДВС составляет структурных и/или диагностических парамет- 15…25 % от времени работы транспортной ров к жестко регламентированным среднеста- техники. Неслучайно, новый модернизирован тистическим нормативам. Такая методология ный европейский ездовой испытательный цикл не учитывает индивидуальную флуктуацию со- ЕЭК/ЕС, адаптированный для условий город стояний элементов конкретного ДВС, следова- ского и частично загородного движения авто тельно, не полностью реализует его потенци- транспортных средств, предусматривает ис альные технико-экономические возможности. пользование частичных нагрузок свыше 60 % Повышению эффективности использования времени испытаний. Аналогичный баланс вре ДВС в значительной мере способствует разра- мени в ездовых циклах испытаний автомобилей ботка вопросов методологии управления рабо- в США и Японии [1].

той систем и механизмов ДВС по фактическо- Считают, что на современном этапе разви му его техническому состоянию. Одно из таких тия за счет разработок и внедрения мероприя направлений предусматривает внедрение в тех- тий по конструктивно-технологическому со нологические процессы ТО и ремонта, а также вершенствованию ДВС и антифрикционных в бортовые системы управления работой ДВС присадок к моторным маслам, можно умень более эффективных методов, средств и техно- шить механические потери на трение на 15…25 % логий диагностирования, по результатам кото- [2, 4]. Это эквивалентно снижению расхода то рых можно осуществлять адаптированное плива ДВС на 3 % в режиме номинальной мощ управления работой ДВС, предусматривающее ности, 5…10 % при работе в режиме частичных коррекцию и даже выход за пределы установ- нагрузок и более 15 % – в режиме холостого ленных значений нормативов регулируемых хода. Одновременно значительно улучшаются параметров систем и механизмов ДВС с целью экологические показатели ДВС.

поддержания оптимальных режимов его работы Однако, при разработках перспективных на конкретном периоде эксплуатации. антифрикционных материалов, покрытий, вы В настоящей статье рассмотрены новый сококачественных синтетических моторных способ определения мощности механических масел и модификаторов трения дополнительно потерь ДВС и методология адаптивного управ- возникает проблема точности определения ления работой системы питания ДВС на режи- мощности механических потерь (Nм) ДВС в ме холостого хода по значению мощности ме- сравнительных испытаниях (до и после внедре ханических потерь. ния). При этом сравнению подлежат две близ Как показывает опыт эксплуатации ДВС в кие по значению величины, так как мощность составе транспортных средств различного на- механических потерь ДВС при известных путях значения, одним из самых неэкономичных и ее снижения в каждом конкретном случае не экологически вредных режимом его работы яв- может измениться более, чем на 3…10 %. На ляется режим холостого хода. Режим холостого пример, при исследовании эффективности ме хода характеризуется непроизводительными роприятия по замене серийных гильз двигателя затратами топлива, которое затрачивается на КамАЗ-740 латунированными гильзами, мак преодоление механических потерь ДВС, и по- симальные изменения значений Nм в партиях вышенным содержанием в отработавших газах одних и тех же двигателей отличались не более оксидов углерода, а так же канцерогенов. 4 % [5].

Несмотря на достигнутый за последнее де- Разработка способа определения Nм, имею сятилетие прогресс в области двигателестрое- щего высокую точность, значительно повышает ния, механические потери от сил трения и дру- информативность диагностических операций гих видов сопротивления в механизмах и сис- по этому показателю, так как по значению Nм темах ДВС по-прежнему составляют значитель- корректируют продолжительность процесса 20 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ДВС данный способ, основанный на сопостав приработки ДВС при изготовлении и ремонте, лении значений индикаторной и эффективной определяют техническое состояние сопряжений мощностей, вообще не применим.

КШМ и компрессионные свойства цилиндров Разработанный в Саратовском государст двигателя в процессе эксплуатации.

венном техническом университете способ оп Известные методы определения суммарной ределения мощности механических потерь [6] мощности механических потерь ДВС путем по показателям изменения угловой скорости выключения цилиндров, проворачивания ко коленчатого вала за один цикл работы ДВС ис ленчатого вала электробалансирной установкой ключает недостатки известных методов и (ГОСТ 14846–81), одиночного или двойного уменьшает относительную погрешность в выбега и их разновидности (авторские свиде 1,5…3 раза (в зависимости от числа цилиндров тельства СССР № 993060 и № 1573355) имеют и скоростного режима). Повышение точности значительную относительную погрешность определения мощности механических потерь Nм = 17…147 % (см. табл. 1 [3]).

ДВС достигнуто за счет создания условий, при которых рабочие процессы в цилиндрах двига Таблица теля существенно не отличаются от реальных, Сравнительная оценка значений погрешностей соответствующих нормальному функциониро методов определения механических потерь ДВС ванию ДВС при всех работающих цилиндрах.

Относительная Метод Суть способа и последовательность опера погрешность, % ций определения Nм заключается в следующем.

Сопоставление значений индика При любом установившемся скоростном торной и эффективной мощностей 11… режиме холостого хода работы двигателя не Выключение цилиндров 27… прерывно измеряют значения угловой скорости Проворачивание коленчатого вала коленчатого вала по углу его поворота с син от постороннего источника энергии 17… хронизацией начала измерения значений угло Одиночный выбег 17… вой скорости с положением коленчатого вала, соответствующего верхней мертвой точки Низкая точность этих способов обусловлена (ВМТ) поршня конкретного цилиндра, в кото тем, что механические потери в двигателе оп- ром осуществляется рабочий ход (такт расши ределяются при отсутствии рабочих процессов рения). При стабилизации скоростного и тепло сгорания топливовоздушной смеси в одном или вого режима работы ДВС отключают подачу всех цилиндрах. При этом существенно изме- топлива (зажигания) в один из цилиндров на няются условия трения в кривошипно-шатун- один рабочий такт (рис. 1).


ном механизме из-за отсутствия «газовой» со- По полученной диаграмме изменения угло ставляющей давления кольца на стенку цилин- вой скорости коленчатого вала определяют дра, пониженной температуры рабочего тела и значения средней угловой скорости и уско сопряжений, увеличенных зазоров между рения коленчатого вала на участке нарастания поршнем и цилиндром, значений вязкости и угловой скорости, соответствующего периоду толщины масляного слоя и, наконец, увеличен ной на 15…20 % мощности насосных потерь. Момент начала измерения По этим причинам к полученному значению Nм, (ВМТ поршня II цилиндра в такте расширения) при испытаниях этими способами, относятся, как к чисто условному. Его можно применять, с I I II IV III рад/с известными оговорками, для сравнения техни ческого состояния двигателей одной модели с нI одинаковыми пробегами. Метод индицирования, как эталонный, по- нII кII зволяет определить мощность механических нIII потерь двигателя с относительной погрешно-, рад 0 стью 11…18%, но он трудно реализуемый на Рис. 1. Изменение угловой скорости по углу поворота практике из-за ограниченных технических воз коленчатого вала карбюраторного четырехцилиндрового можностей размещения датчиков давления в ДВС 4Ч 9,2/9,2 при отключении IV цилиндра ( =84,30 рад/с):

камерах сгорания многоцилиндровых ДВС. Для I, II, III и IV – периоды, соответствующие рабочему ходу поршня режимов частичных нагрузок и холостого хода в первом, втором, третьем и четвертом цилиндрах ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ осуществления такта расширения в следующем коленчатого вала увеличивается, так как в сле за отключенным цилиндре (по порядку рабо- дующем по порядку работы III цилиндре в этот ты), по которым вычисляют Nм период произошло воспламенение рабочей смеси и противодавление газовых сил на угло Nм = J**, (1) вом интервале, равном значению угла опереже где J – значение приведенного к оси коленчато- ния впрыска (зажигания), вызывает дополни го вала момента инерции вращающихся и воз- тельное снижение угловой скорости коленчато вратно-поступательно движущихся масс ДВС. го вала.

Предлагаемый способ, осуществляя тесто- Таким образом, анализируемый участок вое воздействие на двигатель, заключающееся в выбега коленчатого вала, соответствующий пе кратковременном отключении цилиндра из ра- риоду кратковременного отключения одного боты, в отличие от известного «метода выбега» цилиндра из работы, имеет завышенное на не использует показатели изменения угловой чальное и заниженное конечное значения угло скорости коленчатого вала на участке моно- вой скорости, то есть более интенсивное изме тонного ее убывания. Это объясняется тем, что нение угловой скорости по углу поворота ко предлагаемый режим испытания ДВС не соот- ленчатого вала, чем при обычном выбеге при ветствует традиционной трактовке рабочих всех отключенных из работы цилиндрах. В свя процессов, происходящих в цилиндрах двига- зи с этим, использовать эти значения угловой теля в режиме выбега при всех отключенных из скорости на участке выбега для определения работы цилиндрах. Отличия заключаются в мощности механических потерь двигателя следующем. нельзя.

В отсутствие сгорания топливовоздушной По этим причинам определение значения рабочей смеси в IV цилиндре (см. рис. 1) ко- Nм по изменению угловой скорости коленчато ленчатый вал на угловом интервале, соответст- го вала осуществляется на следующем за уча вующем такту расширения в этом цилиндре, стком выбега участке разгона, соответствую осуществляет выбег и прокручивается за счет щего такту расширения в III цилиндре (рис. 1).

запаса кинетической энергии движущихся час- Действительно, потерянная кинетическая энер тей двигателя, которая расходуется на преодо- гия вращающихся масс двигателя на участке ление его механических потерь. Однако Nм, ес- выбега из-за отключенного одного цилиндра, ли ее определять по параметрам изменения уг- возвращается вновь при осуществлении такта ловой скорости на этом участке будет значи- расширения после сгорания рабочей смеси в тельно выше по двум причинам. Во-первых, из- следующем по порядку работы III цилиндре, за отсутствия воспламенения рабочей смеси в так как качественный и количественный состав IV цилиндре в такте сжатия на заключительном рабочей смеси был сформирован на такте впус угловом интервале поворота коленчатого вала, ка в период до осуществления такта расшире равном углу опережения впрыска (зажигания), ния в отключенном цилиндре – при работе дви газовые силы сопротивления движению порш- гателя на установившемся режиме на всех ци ня этого (IV) цилиндра к ВМТ формируются линдрах с более высокой частотой вращения.

только от компрессионной составляющей, ко- При этом эффективная мощность, развиваемая торая существенно ниже сил давления газов двигателем на участке разгона, соответствую при сгорании рабочей смеси. Следовательно, щего такту расширения в III цилиндре, по абсо момент сопротивления проворачиванию колен- лютной величине соответствует мощности ме чатого вала в этот период будет меньше, а зна- ханических потерь двигателя на данном скоро чение угловой скорости коленчатого вала в стном режиме его работы. В соответствии с из конце рабочего хода поршня II цилиндра и/или вестным способом определения эффективной в начале рабочего хода (ВМТ) поршня IV ци- мощности двигателя [7] она определяется той линдра будет выше (сравните на рис. 1 значе- же зависимостью, что и мощность механиче ние нIV с начальным значением угловой ско- ских потерь рости коленчатого вала нII II цилиндра или k нIII N мех =J III Ш = J III III, (2) I цилиндра до начала измерений). Во-вторых, III из-за отсутствия давления газовых сил от сго где III, нIII, кIII – соответственно значения рания рабочей смеси на поршень отключенного IV цилиндра расход кинетической энергии дви- средней, начальной и конечной угловой скоро жущихся масс двигателя на проворачивание сти коленчатого вала участка разгона, соответ 22 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ствующего такту расширения в III цилиндре;

определенная на минимальной частоте враще III – значение углового ускорения коленчатого ния коленчатого вала в режиме холостого хода, вала на участке изменения угловой скорости от в процессе эксплуатации непрерывно уменьша нIII до кIII. ется по экспоненциальной зависимости В приведенном примере экспериментальной Nмех = Nмех0 – Nмех0 * e bl, (4) проверке подвергался четырехтактный четы где Nмех0 – значение мощности механических рехцилиндровый двигатель, период изменения потерь в конце приработки;

Nмех0 – снижение крутящего момента которого, совпадает с пе Nмех на этапе приработки, приведенное к началу риодом изменения приведенного момента эксплуатации;

b – коэффициент интенсифика инерции двигателя и соответствует углу пово ции изменения Nмех по пробегу l.

рота коленчатого вала 4 =, в течение которо На рис. 2 приведена зависимость мощности го осуществляется рабочий ход в цилиндра механических потерь двигателя 4Ч 9,2/9,2 от (рис. 1). Поэтому значения угловых скоростей пробега l, полученная по результатам экспери коленчатого вала н и к определяются соот ментальных исследований 32 двигателей За ветственно в моменты достижения поршнем волжского моторного завода.

ВМТ и НМТ. У шести- и восьмицилиндровых ДВС эти интервалы сужаются соответственно 1, до 6 = 3/2 и 8 = /2, но начальное значение угловой скорости коленчатого вала нi в любом n, Nм, мин- случае определяется в угловом интервале пово- кВт рота коленчатого вала, соответствующего ВМТ 1, поршня i-го цилиндра, так как основная работа n=618e0.00145l газовых сил совершается в первой половине 1, такта расширения.

Nм Для повышения точности определения 0, мощности механических потерь после восста новления прежнего режима работы двигателя 0, со всеми работающими цилиндрами операции l, тыс. км 0 30 60 90 определения мощности механических потерь ДВС повторяют с отключенным из работы на Рис. 2. Изменение минимальной частоты вращения n и мощ один цикл другим цилиндром, а затем пооче- ности механических потерь Nм в зависимости от пробега l редно с остальными.

Тогда мощность механических потерь z-ци- При этом установлено, что устойчивая рав линдрового ДВС номерная работа цилиндров двигателя в режи 1z ме холостого хода со снижением мощности ме N мДВС = N мi, (3) ханических потерь возможна на более низкой Z i = частоте вращения коленчатого вала (рис. 2), в наибольшей степени соответствует действи- чем рекомендуемые заводом изготовителем тельной. nхх = 575…625 мин-1. На основании результатов В качестве измерителя значений угловой опытно-экспериментальных проверок различ скорости коленчатого вала по Устройство, реа- ных регулировок системы питания в режиме лизующего данный способ определения мощ- холостого хода на минимально возможную час ности механических потерь, представляет со- тоту вращения коленчатого вала nхх с обеспече бой электронное цифровое устройство с датчи- нием требований хорошего запуска двигателя ком угловых перемещений ВЕ-178А, разрабо- стартером и устойчивой его работы на всех ре танное в СГТУ [5]. жимах получена зависимость минимальной Метрологическая проработка всех звеньев частоты nхх двигателя 4Ч 9,2/9,2 от пробега l цепи измерительного процесса, определяющих (коэффициент корреляции r = 0,96) точность и достоверность способа определения nхх = 618 e 0.00145l. (5) мощности механических потерь, показала, что Ориентировочные значения минимальной относительная погрешность способа (в зависи частоты вращения коленчатого вала двигателя мости от числа цилиндров и скоростного ре 4Ч 9,2/9,2 в зависимости от пробега l составля жима ДВС) не превышает 7 %.


ют: на пробеге до 50 тыс. км nхх = 625… По результатам экспериментальных иссле мин-1, при 50–100 тыс. км nхх = 575…500 мин-1, дований дизельных и бензиновых ДВС уста свыше 100 тыс. км nхх = 500…450 мин-1.

новлено, что мощность механических потерь, ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Учитывая, что при работе в режиме холо- 4. Губа, В. И. Новое семейство бензиновых двигате лей ВАЗ / В. И. Губа // Автомобильная промышленность. – стого хода снижение минимальной частоты вра 2006. – № 4. – С. 7–9.

щения nхх этих двигателей на каждые 100 мин-1 5. Гребенников, А. С. Результаты экспериментального уменьшает расход топлива на 140…180 г/ч, то исследования эффективности покрытий гильз цилиндров ее корректирование в процессе эксплуатации ДВС по значению мощности механических потерь / А. С. Гре дает значительный эффект не только в эконо- бенников, С. А. Гребенников, Р. В. Иванов // Совершенст мии топлива, но и снижении негативного воз- вование технологий и организации обеспечения работо способности машин: сб. науч. тр.;

ФГОУ ВПО СГТУ. – действия на окружающую среду.

Саратов. 2007. – С. 19–23.

6. Пат. РФ, МКИ G 01 m 15/00. Способ определения БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК мощности механических потерь ДВС / А. С. Гребенни 1. Автомобильный справочник / пер. с англ. 1-е изд. – ков, С. А. Гребенников, Р. В. Иванов, А. В. Косарева. – М. : ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. – 896 с.

Б. И. 2008, № 19.

2. Пути уменьшения механических потерь в ДВС // 7. А.с. №243999 СССР, МКИ G 01 L 3/00. Способ оп Автомобильная промышленность США. – 1984. – № 12. – ределения эффективной мощности двигателя внутреннего С. 19–23.

сгорания / В. А. Змановский, В. М. Лившиц, Вл. А. Зма 3. Испытания двигателей внутреннего сгорания / Б. С. Сте фановский [и др.]. – М. : Машиностроение, 1972. – 368 с. новский. – Б. И. – 1969. – № 4.

УДК 532. А. Д. Грига, д-р техн. наук, К. В. Худяков, канд. техн. наук ИСПЫТАНИЯ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ С НАКЛОННЫМИ СОПЛАМИ Волгоградский государственный технический университет, Московский энергетический институт (филиал), г. Волжский (e-mail: Constan@volgodom.ru) Рассматриваются характеристики вихревых труб с наклонными соплами. Приведены результаты экспе риментальных исследований и регрессионное соотношение для основных параметров вихревой трубы.

Ключевые слова: вихревая труба, наклонные сопла, характеристики.

The characteristics of wortex tubes with tilted nozzles are considered in the article. The results of experimental researches and regressive equation for the basic parameters of the wortex tube are given.

Keywords: Vortical pipe, inclined nozzles, characteristics Для создания комфортных условий работы Устройство экспериментальной ВТ с на в кабине водителя необходимо обеспечить со- клонными соплами показано на рис. 1. Развих ответствующие параметры микроклимата с по- рители в конструкции ВТ не предусмотрены.

мощью системы кондиционирования и венти- Вихревая труба проектировалась как классиче ляции. Ведущими научно-исследовательскими ская вихревая труба, рассчитывалась по мето организациями России, МВТУ, СГАУ и других дике Меркулова и имеет геометрические пара разработаны современные системы кондицио- метры, которые в настоящее время считаются нирования для всех видов транспорта. близкими к оптимальным (с такими параметра Однако остается не решенной задача созда- ми изготовляют большинство вихревых труб).

ния недорогого, простого в конструкции, в об- Диаметр камеры разделения 6 D0 = 6 мм;

от служивании, ремонтопригодного и экологиче носительная длина камеры разделения L = 15;

ски безопасного автомобильного кондиционера относительный диаметр диафрагмы Dx = 0,45;

для обеспечения комфортных условий работы диафрагма выполнена со скосом по внутренней водителя.

стенке, угол скоса = 10°;

отверстие в диа Вихревые трубы удовлетворяют всем пере фрагме выполнено в виде диффузора с углом численным требованиям и для некоторых задач раскрытия = 6° и относительной длиной локального охлаждения они успешно исполь зуются в настоящее время, но их более широ- Lx = 3. Сопловой аппарат 4 изготовлен в виде кое распространение сдерживает низкая термо- спирали Архимеда с соотношением высоты динамическая эффективность. и ширины 1:2;

относительная площадь сопла В статье рассматриваются характеристики Fc = 0,16. Сопловой аппарат выполнен так, что вихревых труб (ВТ) с наклонными соплами.

при вставке в трубу необходимых деталей Цель исследования - определить максимальную можно добиться изменения угла наклона сопла холодопроизводительность в зависимости от к оси камеры разделения, ВТ испытывалась изменения угла наклона сопла к оси камеры при значении угла = 5°, 10°, 15°.

энергоразделения и доли холодного воздуха.

24 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Холодопроизводительность Q, Вт Рис. 1. Устройство ВТ для исследования влияния угла 0,2 0,4 0,6 0,8 наклона сопел Доля холодного потока Для испытаний экспериментальной ВТ с на- Рис. 2. Зависимость холодопроизводительности ВТ со смен ными соплами от доли холодного потока при степени рас клонными соплами использовался опытный ширения = 3 и углах наклона сопла:

стенд [Комплекс для проведения внутреннего – = 5°, – = 10°, – = 15° эксперимента вихревого эффекта / А. Д. Грига, М. В. Дьяков, В. Е. Костин, К. В. Худяков // межрегион. науч.-практ. конф. «Взаимодейст вие научно-исследовательских подразделений Холодопроизводительность Q, Вт промышленных предприятий и вузов по повы- шению эффективности производства»: тез. докл., 2004 г. – С. 101–107].

Перед планированием и проведением мно- гофакторного эксперимента был проведен ряд опытов по методике однофакторного экспери мента. На рис. 2 и 3 приведены результаты предварительных испытаний. Итоговые эксперименты для исследования характеристик ВТ были запланированы как двухфакторные (угол наклона сопла, доля хо- лодного потока). 0,15 0,35 0,55 0, Обработка опытных данных производилась Доля холодного потока по методике ортогонального центрального Рис. 3. Зависимость холодопроизводительности ВТ со смен композиционного планирования. Степень рас ными соплами от доли холодного потока при степени рас ширения (отношение полного давления на вхо- ширения = 4 и углах наклона сопла:

де в сопло к полному давлению на "холодном – = 5°, – = 10°, – = 15° конце") потока = 4.

Величины принятых факторов в многофак торном эксперименте по испытанию вихревой Уровни и интервалы варьирования факторов трубы с изменяющимся углом наклона сопел эксперимента сведены в таблицу.

Уровни Интер Параметр оптимизации вихревой трубы Услов вал ное Размер (функция отклика) – ее холодопроизводитель- Фактор варьи- ность обозна- –1 0 ность Q, Вт. В условных обозначениях факто- рова чение ния ров он обозначен как Y. Эта величина рассчи тывается по исходным данным: расходу сжато- Угол накло го воздуха Gc, относительной доле холодного на сопла к плоскости, потока µ, температуре сжатого воздуха Тс, тем Х1 5 10 15 5 Град.

перпендику пературе охлажденного воздуха Тх, измеряе лярной оси мым в процессе эксперимента. камеры энер Цель испытаний заключалась в выяснение горазделения геометрических и режимных параметров рабо Доля холод ты ВТ, при которых достигается максимальная Х2 0,2 0,5 0,8 0, ного потока холодопроизводительность.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Для перехода к описанию модели в физиче Задача испытаний: построение математиче ских переменных в уравнение (1) подставля ской модели зависимости холодопроизводитель лись формулы кодирования неизвестных и ности ВТ от угла наклона сопел к оси ее каме производился перерасчет. Получено следующее ры энергоразделения и доли холодного потока.

уравнение регрессии:

Количество параллельных опытов для по лучения среднего значения функции отклика с Q = 2,528 + 4,979 + 140,05 0, 219 требуемой точностью при характерной для ин 137, 267 2, (2) женерной практики мере изменчивости V = 5 % и доверительной вероятности = 0,95 принима- где Q – холодопроизводительность вихревой трубы, Вт;

– угол наклона сопла к плоскости, ется равным семи.

перпендикулярной оси камеры энергоразделе Для уменьшения влияния систематических ния ВТ;

µ – доля холодного потока.

ошибок от действия внешних факторов опыты Таким образом, при оптимальном угле на производились в рандомизированном порядке.

клона сопла 5…10° холодопроизводительность Уравнение регрессии получено в виде:

вихревой трубы может быть увеличена на Y = 30,874 + 2,997 X1 + 0,715 X 2 12…15 %. Дальнейшие исследования, направ ленные на оптимизацию геометрических и ре 5, 469 X 12 12,354 X 2.

(1) жимных параметров ВТ, могут открыть новые Проверка адекватности полученного уравне- перспективы для их использования как локаль ния регрессии проводилась по критерию Фишера. ных источников холода.

УДК 621.43. Г. Н. Злотин, д-р техн. наук, Ю. В. Иванов, канд. техн. наук, Е. А. Федянов, д-р техн. наук ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО СГОРАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: tig@vstu.ru ) Рассмотрено влияние содержания водорода и углерода в углеводородном топливе на соотношение водо рода и оксида углерода в продуктах неполного сгорания. Дано обобщение результатов расчетов равновес ных составов продуктов сгорания углеводородных топлив при различных значениях коэффициента избытка воздуха.

Ключевые слова: углеводородные топлива, продукты сгорания, равновесный состав.

Influence of the content of hydrocarbon fuel on a hydrogen and carbon oxide ratio in incomplete combustion products is considered. Generalisation of results of calculations of equilibrium composition of combustion products of hydrocarbon fuels is given at various values of air-fuel ratio.

Keywords: hydrocarbon fuel, combustion products.

т = 0,176...0,18. Величина т влияет на состав Спектр топлив, применяемых в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), может отработавших газов ДВС, в том числе на режи быть в недалеком будущем существенно расши- мах, на которых сгорание идет при недостатке рен за счет искусственных жидких и газообраз- кислорода, т. е. c коэффициентом избытка воз ных топлив, получаемых переработкой органи- духа меньше единицы.

ческих отходов сельского хозяйства, промыш- При недостатке кислорода во время горения ленности, а также вырабатываемых из угля. углеводородного топлива в продуктах сгорания У некоторых из этих топлив отношение мас- появляются свободный водород (H2) и оксид совых долей водорода и углерода: т = H C, углерода (CO). Последний компонент является заметно отличается от аналогичной характери- токсичным и его выбросы в атмосферу жестко стики бензина и дизельного топлива, у которых ограничены действующими нормативами. В свя 26 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ практически происходит в пределах 40...60 °С.

зи со сказанным выше важно уметь прогнози Поворотом коленчатого вала вблизи ВМТ и до ровать содержание СО в продуктах сгорания горанием топлива на линии расширения можно различных углеводородных топлив.

пренебречь. Расширение идет с понижением Известные методы расчета состава продук тов сгорания при 1, применяемые, в част- температуры и, соответственно, резким умень шением скоростей как прямых, так и, особенно, ности, при тепловых расчетах ДВС, предусмат обратных химических реакций горения. В ре ривают использование коэффициента, которым зультате можно считать, что состав продуктов задаются в начале расчета и который представ сгорания, образовавшихся к моменту заверше ляет собой отношение числа молей M H 2 сво ния основной части процесса горения, остается бодного водорода к числу молей M CO оксида при расширении неизменным. Строго говоря, углерода в продуктах сгорания: K = M H 2 / M CO. в камере сгорания ДВС равновесного состояния системы в ходе химических реакций горения не В широко известной литературе по ДВС [1, 2] наступает. Химические реакции в фронте пла рекомендуется для продуктов сгорания бензи мени происходят за время порядка 10-4 с, при нов и дизельного топлива ( т = 0,17...0,19) при чем они идут в условиях изменяющихся давле нимать K = 0,45...0,5, а для продуктов сгорания ния и температуры. Ближе всего к равновесию топлив, у которых т = 0,13, брать K = 0,3. Для химически реагирующая система приближается продуктов сгорания природного газа [2] реко- при достижении максимальной температуры в мендуется K = 0,6...0,7. Отмечается, что значе- камере сгорания, когда скорости как прямых, ние K слабо зависит от коэффициента избытка так и обратных реакций максимальны. При воздуха. этом необходимо отметить, что давление суще В связи с возможным расширением спектра ственно слабее, чем температура, влияет на углеводородных топлив для ДВС и в связи с скорость химических реакций, в связи с чем необходимостью прогнозировать экологиче- значение этого параметра может быть выбрано ские последствия применения этих топлив же- при расчете равновесного состава в достаточно лательно выработать более строгие рекоменда- широких пределах.

ции по выбору значений K в зависимости от ве- В результате расчетов равновесного состава личины т используемого углеводородного то- углеводородных топлив с разными значениями плива. В частности, представляет интерес т представленных на рис. 1 и 2, видно, что по определение характера функции K = f (т ) и расчетам коэффициент K зависит не только от подбор для нее соответствующих аппроксима- величины т, но и от коэффициента избытка ций. воздуха. Анализ приведенных зависимостей Поставленные задачи можно решить на ос- позволяет сделать два следующих важных, по нове результатов расчетов равновесных составов нашему мнению, вывода. Во-первых, соотно продуктов сгорания углеводородных топлив с шение количеств свободного водорода и диок различными значениями т. Нами были выпол- сида углерода в равновесном составе продуктов нены такие расчеты для продуктов сгорания то- сгорания при характерных для мощностных ре плив, у которых величина т лежит в пределах гулировок значениях оказалось меньшим, чем указано в литературе [1, 2]. Во-вторых, даже в от 0,163 до 0,227. Расчет равновесного состава небольшом интервале изменения от 1,0 до 0, производился по 11 компонентам: СО2, СО, Н2О, величина K меняется примерно на 20 %. По Н2, ОН, О2, О, NO, N2, N. При этом использова следнее плохо согласуется с имеющимися ут ны методика и алгоритм расчетов, изложенные в верждениями о слабом влиянии коэффициента статье Г. Н. Злотина и др. [3].

избытка воздуха на величину коэффициента K.

Условиями для существования равновесно В связи с тем, что коэффициент избытка го состава были приняты давление p = 5 МПа и воздуха заметно влияет на соотношение сво температура T = 2500 К. Эти условия близки к бодного водорода и оксида углерода в продук тем, которые имеют место в камере сгорания тах неполного сгорания представляет интерес ДВС в момент достижения максимальной тем аппроксимация полученных зависимостей в пературы цикла. Выбор этих условий для рас виде K = f ( т, ). Такая аппроксимация была чета равновесного состава продиктован сле определена нами для данных, представленных дующими соображениями. В двигателях с ис на рис. 1 и 2:

кровым зажиганием весь процесс сгорания ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 0, K 0, 0, 0, 0, 0, 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22 0,23 т Рис. 1. Влияние соотношения водорода и углерода в углеводородном топливе на соотношение водорода и оксида углерода в продуктах сгорания при 1:

1 – = 1;

2 – = 1;

3 – = 1;

4 – = 1;

5 – = 0, K 0, 0, 0, 0, 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1, Рис. 2. Влияние коэффициента избытка воздуха на соотношение водорода и оксида углерода в продуктах сгорания при различных соотношениях водорода и углеродав углеводородном топливе:

1 – т = 1;

2 – т = 1;

3 – т = 1;

4 – т = 1;

5 – т = БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК K = 0,0674 2 0,0256 0,0532 + +(8,34 2 19 + 11, 4) т. 1. Автомобильные двигатели / Под ред. Ховаха М. С. – М. : Машиностроение, 1977. – 592 с.

Используя полученную формулу, можно 2. Вырубов, Д. Н. Двигатели внутреннего сгорания: Тео прогнозировать образование оксида углерода рия поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вы при неполном сгорании углеводородных топ- рубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин [и др.];

под ред. А. С. Ор лина, М. Г. Круглова. – М. : Машиностроение, 1983. – 372 с.

лив с разными значениями т, оценивая тем 3. Звонов, В. А. Токсичность двигателей внутреннего самым экологические последствия их исполь- сгорания / В. А. Звонов. – М. : Машиностроение, 1981. – зования в ДВС. 160 с.

28 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. Г. Н. Злотин, д-р техн. наук, К. И. Лютин, ассистент, Е. А. Федянов, д-р техн. наук ПОСТРОЕНИЕ И ОБУЧЕНИЕ НЕЙРОННО-СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КУЛАЧКОВОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВС Волгоградский государственный технический университет (e-mail: tig@vstu.ru ) Рассмотрена возможность применения нейронных сетей для анализа амплитуд спектра колебаний блока ДВС с целью извлечения информации о состоянии газораспределительного механизма. Осуществлено обу чение разработанной нейронной сети, которое показало эффективность данного подхода.

Ключевые слова: вибродиагностика, нейронная сеть, газораспределительный механизм.

The opportunity of application of neural networks for the analysis of amplitudes of a spectrum of fluctuations of engine block with the purpose of extraction of the information on a condition of the valve drive mechanism is con sidered. Training of the developed neural network which has shown efficiency of the given approach is made.

Keywords: vibrodiagnostics, neural network, valve drive mechanism.

Как известно [2], нейронно-сетевые модели – Эффективность использования метода виб это особый класс математических моделей, роакустической диагностики двигателя внут представляющих собой совокупность взаимо реннего сгорания (ДВС) обусловлена высокой связанных функциональных элементов, назы информативностью вибрационного сигнала, ваемых нейронами, каждый из которых выпол а также возможностью использования совре няет следующее преобразование поступающего менной микропроцессорной техники для авто на его вход вектора Х:

матизации процессов получения и обработки Y = F ( XW ) = F ( xi wi ), информации о виброактивности элементов кон- (1) струкции ДВС. Проведенный нами теоретиче- где Y – преобразованный вектор на выходе ский анализ виброакустической картины ДВС нейрона;

W – вектор так называемых весовых [1] позволил установить, что мы имеем в этом коэффициентов;

xi – компоненты входного век случае дело с колебательной системой, харак- тора;

wi – компоненты вектора весовых коэф теризуемой дискретным спектром собственных фициентов. Функцию F, связывающую величи частот. Поэтому, например, удары кулачка о ны на входе и выходе нейрона, называют акти толкатель в газораспределительном механизме вационной функцией. Обычно для всех нейро (ГРМ) не могут приводить к появлению резо- нов модели выбирают одинаковую активации нансных явлений достаточно большой ампли- онную функцию, чаще всего сигмоидальную.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.