Способ ценева определения локальных параметров теплообмена в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение повьппает точность и расширяет функциональные возможности . При осуществлении способа измеряют тепловой поток и температуру стенки в зонах тепловоспринимающей поверхности при заданных температуре окружающей среды и стационарном тепловом режиме двигателя. Дополнительно измеряют температуру охлаждающей среды, устанавливают стационарный тепловой режим двигателя, контроли- ; руют приращение теплового потока и температуры стенки, вызванное изменением температуры охлаждающей среды. Способ создает возможность определения локальных коэффициентов теплоотдачи от газов и результирующих температур по теплопередаче в цилиндре . а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1511 4 G 01 М 15/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ1ф

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4253433/25-06 (22) 01 .06.87 (46) 23 ° 02.89. Бюл. 9 7(71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) В,A. Ценев (53) 621.436.001.5(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

11 726461, кл. G 01 N 15/00, 1980.. (54) СПОСОБ ЦЕНЕВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛО»

КАЛЪНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕНА В

ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение повышает точность и расширяет функциональные возможности. При осуществлении способа иэме1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двнгателестроению, и может быть использовано для испытаний поршневых двигателей.

Цель изобретения — расширение экс-. периментальных возможностей при исследовании и доводке двигателей внутреннего сгорания за счет применения способа в .двигателях с воздушным и водяным охлаждением, а также в поршнях с масляным охлаждением при одновременном повышении точности измерений.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе двигателя на заданном стационарном режиме дополнительно asменяют температуру охлаждающей среды (воды, воздуха, масла), что можно делать как в сторону повышения ее, так и в сторону снижения, после чего устанавливают стационарный тепловой ряют тепловой поток и температуру стенки в зонах тепловоспринимающей поверхности при заданных температуре окружающей среды и стационарном тепловом режиме двигателя. Дополнительно измеряют температуру охлаждающей среды, устанавливают стационарный тепловой режим двигателя, контролируют приращение теплового потока и температуры стенки, вызванное изменением температуры охлаждающей среды.

Способ создает возможность определения локальных коэффициентов теплоотдачи от газов и результирующих температур по теплопередаче в цилиндре ° режим двигателя, а затем контролируют приращение теплового потока через стенку и температуры ее, вызыванные изменением температуры охлаждающей среды, после этого по приращениям определяют локальные коэффициент теплоотдачи от газов и результирующую .температуру по теплопередаче в данной зоне стенки.

Используемые малогабаритные датчики определения локальных тепловых

= потоков основаны на принципе измерения разности температур по толщине с помощью термопар, одна из которых расположена на огневой поверхности датчика, а другая — примерно на глубине 3 мм. Измеряемая плотность теплового потока в указанной зоне равна

q - -(с„- t,", ), (1)

В П где t и t, — измеряемые температуры

3 146064 соответственно первой (на огневой поверхности) и второй термопар, 5

8 — - расстояние между термопарами (эффективная толщина датчика);

Л - коэффициент теплопро- . водности материала дат->р чика (должен быть таким же по величине, как и у исследуемой детали, например у поршня).

Аналогично определяют температуру 15 в зоне огневой поверхности стенки и : плотность теплового потока путем применения эшелонированных по глубине термопар.

Согласно расчетам по теплопередаче 20 в двигателях для стационарного режима работы при определенной температуре охлаждающей среды (воды или воздуха)

t < плотность теплового потока, передаваемого от газов в цанной зоне or-25 невой .поверхности стенки, равна

Ч гср (tr p т 1) ) (2) где q — плотность теплового потока, ( измеряемая с помощью датчи- 30 ка или другим способом при

I охи,g

1 - температура, измеряемая термопарой на огневой поверхности при температуре охлаждающей среды t „ „, 4 — средний по времени локальГ.cp ный коэффициент теплоотдачи от газов стенке, учитывающий конвекцию и излуче- 40 ние, — локальная результирующая

r.р температура по теплопередаче в данной зоне.

При изменеиии температуры охЛаж- 45 дающей среды t,„, что достигается известными методами, происходят соответствующие изменения величины теплового потока и температуры, измеряемой на огневой поверхности датчика.

Величины („,р и trp при этом остаются практически йеизменными.

В этом случае имеют

4

Путем совместного решения уравнений (2) и (3), содержащих два неизвестных, определяют величину локальной результирующей температуры. ! I

Ч tà q t ò (4)

tp Я Я

1, Зная величину t+>, можно найти из уравнений (2) и (3) средний по времени локальный коэффициент теплоотдачи от газов стенке в рассматриваемой зоне 4

Предлагаемый способ может применяться также в тех случаях, когда плотность теплового потока и температура в рассматриваемых зонах будут определяться не с помощью датчиков теплового потока, а иными методами, например посредством эшелонированных по глубине детали термопар, установленных по толщине стенки, имеющей постоянную величину, и другими способами.

Пример. Двигатель выводят на заданный стационарный режим работы.

Путем регулирования расхода охлаждающей среды (воды, воздуха, масла) устанавливается температура ее на выходе, например и, 60 С. охл,, После стабилизации теплового состояния двигателя производят измере( ние температуры t,z в интересующих

1 зонах тепловоспринимающей поверхности цилиндра и плотности тепловых потоков

q в этих же зонах с помощью датчиков теплового потока или эшелонированных по глубине термопар.

Затем изменяют температуру охлажо дающей среды, например t, = 80 С.

0 1

После стабилизации теплового состояния двигателя вновь измеряют темf пературу в зонах t, и плотность тепловых потоков q .

Подставляя полученные таким путем данные t,;, t „, q u q в формулы (4) и (5), определяют локальные параметры теплообмена, результирующую температуру по теплопередаче 1„р и коэффициент теплоотдачи от газов г.с„ в рассматриваемых зонах.

I где q u t — измеряются при Е„„ Ф.

Дойустим, что t»„> С, тогда

1 окл, q с ч и "-ст ) ст °

Благодаря указанной последовательности действий создается возможность определения локальных коэффициентов от газов и результирующих температур по теплопередаче в цилиндре двигателя как с водяным, так и с воздушным охСоставительН. Патрахальцев

Техред А.Кравчук Корректор М. Шароши

Редактор А. Козориз

Заказ 537/52

Тираж 788

Подписное

SHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям. при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 . )460645 6 лаждением, а также в поршнях с масля- что, с целью повышения точности и ным охлаждением. расширения функциональных возможностей, дополнительно изменяют темпеФормула и з о б р е т е н и я атуру охлаждающей среды, после

Способ определения локальных пара- чего устанавливают стационарный тепметров теплообмена в цилиндре дви- ловой режим двигателя и контролируют гателя внутреннего сгорания путем приращения теплового потока и темизмерения теплового потока и тем- пературы стенки, вызванные нзменепературы стенки в зонах тепловос- 1п нием температуры охлаждающей среды, .принимающей поверхности при заданных а по приращениям определяют коэффитемпературе охлаждающей среды и циент теплоотдачи от газов и резульстационарном тепловом режиме двига- тирующую температуру по теплоперетеля, о т л и ч .а ю щ н и с я тем, даче в данной зоне стенки.