ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СТАНУ ВПУСКНИХ КЛАПАНІВ ДВЗ В ЗАДАЧАХ ПОШУКУ ПРИЧИН НЕСПРАВНОСТІ

Сергей Алексеевич Дмитриев, Александр Эдуардович Хрулев

Анотація


Виконано аналіз несправностей ДВЗ, пов'язаних з перегрівом і деформацією головки впускних клапанів. Показано, що незважаючи на відсутність в спеціалізованих довідниках опису пошкоджень даного виду, на практиці вони зустрічаються. Однак пояснити такі пошкодження порушенням згоряння не вдається, особливо, в разі «виборчого» пошкодження одного з двох впускних клапанів, розташованих поруч в одній камері згоряння. На прикладі конкретного двигуна з пошкодженням впускного клапана у вигляді классічестого «тюльпана» виявлено, що термічна перевантаження може бути пов'язана з несправністю системи регулювання підйому і тривалості відкритого стану впускних клапанів. З метою визначення можливих причин пошкодження впускних клапанів виконано моделювання теплового стану впускного клапана в умовах нагріву-охолодження при впливі газу в циліндрі, повітря у впускному каналі, контактного теплообміну з сідлом і з урахуванням теплопровідності уздовж стрижня. При розробці методики розрахунку температури клапана було встановлено, що використання відомих методик для визначення коефіцієнта контактного теплообміну клапана з сідлом не дозволяє отримати достовірні значення температури клапана, в зв'язку з чим при виведенні розрахункових співвідношень були введені деякі спрощують припущення, засновані на відомих даних про температуре впускного клапана. Для розрахунку миттєвих параметрів циклу ДВЗ використовувалася програма Lotus Engine Simulation, за допомогою якої задавалися різні режими роботи, включаючи зменшені підйом і тривалість відкритого стану одного з впускних клапанів відповідно до програми регулювання. Далі шляхом моделювання робочого циклу ДВС на різних режимах визначені миттєві параметри газу і повітря, які потім були використані при розрахунку температури впускного клапана. В результаті розрахунків отримано залежності температури клапана від частоти обертання, величини підйому і тривалості відкритого стану, а також від ширини контактної поверхні з сідлом. Виявлено, що відмова в системі управління, якщо він викликає роботу двигуна на високих частотах обертання з малим підйомом впускних клапанів, може призводити до спостережуваного на практиці їх «виборчому» перегріву і деформації.


Ключові слова


двигун внутрішнього згоряння; ДВЗ; впускний клапан; несправність; перегрів; теплові процеси; моделювання; методика розрахунку температури

Посилання


Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях / Г.Б.Розенблит // М.: Машиностроение, 1977. – 216 с.

Вырубов Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбини-рованных двигателей / Д.Н.Вырубов, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин и др. / Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова, 4-е изд., перераб. и доп.// М.: Машиностроение, 1983. – 372с.

Чайнов Н.Д. Методика расчета согласованных температурных полей крышки цилиндра с клапанами / Н.Д.Чайнов, Л.Л.Мягков, Н.С.Маластовский // ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012, С.82–91.

Левтеров А.М. Анализ математических моделей механизма сажеобразования при сжигании углеводородных топлив / А. М. Левтеров, Л. И. Левтерова // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Математичне моделювання в техніці та технологіях. – Харків: НТУ «ХПІ», 2013. – №5 (979). – С. 130–141.

Онищенко Д.О. Моделирование теплового состояния крышки цилиндра и клапа-нов дизеля / Д.О.Онищенко, С.А.Панкратов // ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. №4, С.94-108.

Плотников Л.В. Газодинамика и локальная теплоотдача потока во впускном ка-нале с разной формой поперечного сечения поршневого ДВС размерности 8,2/7,1 / Л.В.Плотников, Б.П.Жилкин // Ползуновский вестник № 4/2 2010, С.137–143.

Драганов Б.Х. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания / Б.Х.Драганов, М.Г.Круглов, В.С.Обухов // Киев, Изд-во Вища школа, 1987. – 175с.

Компоненты двигателя и фильтры: дефекты, их причины и профилактика. Пер.с англ. / МС3-1109, Mahle GmbH. – 2010. – 77с.

Greuter E. Engine Failure Analysis [Text] / Greuter E., Zima S. // SAE International, R-320, ISBN 978-0-7680-0885-2. Warrendale, USA. – 2012. – 582 p.

Heywood, John B. Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill series in mechanical engineering. ISBN 0-07-028637-X, McGraw-Hill, Inc., 1988. – 930p.

Willard W. Pulkrabek. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine. – Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 07458, 1997. – 411p.

Wang C.S., Berry G.F. Heat Transfer in Internal Combustion Engines / The American Society of Mechanical Engineers, 345 E. 47 St., New York, N.Y. 10017 85-WA/HT-23, p.1–7.

Duleba B. Simulation of Automotive Engine in Lotus Simulation Tools / B.Duleba // Transfer inovacii, 30/2014, p.48–52.

Raghuwanshi N.Kr. Failure Analysis of Internal Combustion Engine Valves: A Re-view [Text] / N.Kr.Raghuwanshi, A.Pandey, R.K.Mandloi // International Journal of Innova-tive Research in Science, Engineering and Technology. – 2012. – Vol. 1, Issue 2. – p.173–181.

Audi 2.8l and 3.2l FSI engines with Audi valvelift system. Self-Study Programme 411. – AUDI AG, D-85045 Ingolstadt, Technical status: 09/07, Printed in Germany, A07.5S00.42.20, 2007. –63p.


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 0370-2197

Ліцензія Creative Commons
Цей твір ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із зазначенням авторства - Некомерційна - Без похідних творів 3.0 Неадаптована