Установка для оценки параметров составных частей камеры сгорания дизельного двигателя

Изобретение относится к дизельным двигателям, в частности к экспериментальным установкам для оценки параметров составных частей камеры сгорания при разработке базового дизельного двигателя. Цилиндро-поршневая группа выполнена цельной в виде тарелки. Основание тарелки имитирует днище поршня в положении верхней мертвой точки. Цилиндрическая часть тарелки имитирует цилиндр в пределах кольцевого бурта. Крышка цилиндра выполнена в виде плиты с не менее шестью отверстиями под стяжные силовые шпильки с гайками, газовое уплотнение в стыке втулка - крышка выполнено в виде комбинированной прокладки из пластичных материалов - меди, алюминия или из омедненной стали, или мягкой стальной шлифованной прокладки, или в виде беспрокладочного стыка с притертыми соприкасающимися поверхностями крышки и втулки цилиндра. Средство, имитирующее циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из топливного насоса высокого давления с приводным электродвигателем, топливного бака, трубопроводов подачи топлива от насоса в камеру сгорания и отвода топлива от камеры в топливный бак, невозвратного клапана, манометра, кранов подачи и слива топлива. Техническим результатом является упрощение и усовершенствование конструкции составных частей камеры сгорания; достижение высокой надежности. 3 ил.

 

Изобретение относится к дизельным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности, к экспериментальным установкам для оценки параметров составных частей камеры сгорания при разработке базового дизельного ДВС.

Составная часть камеры сгорания включает цилиндро-поршневую группу (ЦПГ), крышку цилиндра, газовое уплотнение в стыке втулка - крышка и стяжные силовые шпильки.

Известна экспериментальная установка с одноцилиндровым высокооборотным дизельным двигателем со сверхвысокими параметрами [Конкс Г.А., Лашко В.А. Современные подходы к конструированию поршневых двигателей: Учебное пособие. – М.: «МОРКНИГА», 2009. - 388 с. (225-227, п. 4.7.3, рис. 4.7.3.1)].

Втулка цилиндра чугунная со сверлеными каналами для охлаждения и стальным бандажом, расположенным около фланца. В стыке втулка - крышка цилиндра газовое и водяное уплотнения разделены. Уплотнение газового стыка втулка - крышка обеспечивается шлифованной прокладкой из мягкой стали.

Давление впрыска топлива составляет 1550 бар.

Однако на этапе разработки базового двигателя создание экспериментальной установки с подобным двигателем не целесообразно по многим причинам, например, по экономическим соображениям (большие затраты на создание двигателя и установки в целом), времени на создание и т.д.

Наиболее близким аналогом изобретения является экспериментальная установка для испытания блока двигателя [Совершенствование основных узлов турбопоршневых двигателей. Под ред. д-ра техн. наук А.С. Орлина. М. «Машиностроение» 1974, 208 с., 206 с., рис. 25, с. 54 (прототип)].

Составными частями камеры сгорания известной установки являются крышка цилиндра, силовой цилиндр, плунжер и стяжные силовые шпильки. Газовое уплотнение в стыке втулка - крышка обеспечивается комбинированной прокладкой с упругой окантовкой.

Для создания переменного давления в камере сгорания, измерения усилий и компенсации утечек используются соответствующие агрегаты испытательной машины ЦДМ-200т ПУ.

Существенными недостатками установки являются:

1. Недостаточная достоверность полученных результатов, что связано с утечками жидкости (масла) и неравномерностью деформации блока из-за разных жесткостей промежуточных и торцевых стоек.

2. Сложность конструкции траверса, колонки со сферической опорой, силового цилиндра, плунжера, крышки силового цилиндра, установки в целом и высокие затраты на создание.

3. Потребность использования специальной дорогостоящей сложной испытательной машины ЦДМ-200т ПУ с большими габаритами и массой, отдельной насосной установки для смазки и повышения гидравлической плотности плунжерной пары.

4. Недостаточная надежность из-за наличия многочисленных деталей, узлов, трубопроводов, соединений, уплотнений, а также испытательной машины ЦДМ-200т ПУ и отдельной насосной установки.

5. Высокая стоимость установки, обусловленная пунктами №2-4.

Техническими результатами заявленного изобретения являются:

1. Обеспечение высокой достоверности измеряемых параметров.

2. Сокращение состава оборудования, деталей, узлов, трубопроводов, уплотнений, контрольно-измерительных приборов и т.д.

3. Упрощение и усовершенствование конструкции установки и составных частей камеры сгорания.

4. Достижение высокой надежности установки и составных частей камеры сгорания.

5. Обеспечение возможности экспериментального исследования различных вариантов газового уплотнения в стыке втулка - крышка, оптимизации и выбора наилучшего варианта или разработки нового варианта.

6. Снижение затрат при изготовлении.

Указанные технические результаты заявленного изобретения достигаются тем, что:

1. Установка по сравнению с прототипом отличается простотой конструкции, компактностью и минимальным количеством элементов.

2. Корпус выполнен в форме цилиндра. Средство, имитирующее ЦПГ, выполнено цельным в виде тарелки, основание которой имитирует днище поршня в положении верхней мертвой точки (ВМТ), а цилиндрическая часть тарелки имитирует втулку цилиндра в пределах кольцевого бурта.

3. Основание тарелки - днище поршня совместно с цилиндрической частью - втулкой и крышкой цилиндра образуют натуральную камеру сгорания проектируемого базового дизеля, крышка цилиндра выполнена в виде плиты с не менее, чем шестью отверстиями под стяжные силовые шпильки с гайками.

4. Газовое уплотнение в стыке втулка - крышка выполнено в различных вариантах:

а) в виде комбинированной прокладки из пластичных материалов - меди, алюминия или из омедненной стали;

б) в виде шлифованной прокладки из мягкой стали;

г). в виде беспрокладочного стыка с притертыми соприкасающимися поверхностями крышки и втулки цилиндра.

5. Средство, имитирующее циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из топливного насоса высокого давления (ТНВД) с приводным электродвигателем, топливного бака, трубопроводов подачи топлива от ТНВД в камеру сгорания и отвода топлива от камеры в топливный бак, невозвратного клапана, манометра, кранов подачи и слива топлива.

6. Для создания переменного давления используется ТНВД из запасных частей, инструментов, приспособлений (ЗИП) существующих двигателей-аналогов.

7. В предложенном техническом решении в отличие от прототипа отсутствуют блок двигателя, поршень с уплотнительными и маслосъемными кольцами, сферическая опора, колонка, траверс, трубопроводы для сбора и отвода утечек с насосной установкой. Отсутствие поршня с кольцами исключает проблему с утечками.

В прототипе конструкция чугунной крышки двигателя Д42 (6ЧН 30/38) является весьма сложной и трудоемкой в изготовлении. Крышка состоит из четырех (двух впускных и двух выпускных) клапанов, насоса - форсунки, пускового клапана, каналов впуска воздуха и выпуска газов, полостей охлаждения водой. Поэтому на огневой поверхности днища и особенно в межклапанных и клапанно-форсуночных перемычках, а также в районе отверстия для пускового клапана часто образуются трещины.

Предложенная простая конструкция стальной крышки цилиндра в виде плиты обеспечивает достаточную жесткость и прочность конструкции.

Указанные особенности конструкции обеспечивают возможность экспериментальной оценки и выбора наиболее эффективного и надежного способа газового уплотнения в стыке втулка - крышка.

Таким образом, создание и применение предложенной безмоторной установки обосновано и весьма целесообразно для экспериментального подтверждения правильности инженерных расчетов и конструкторских решений по газовому стыку втулка - крышка, выбору способа (или материала) уплотнения, выбору оптимального числа стяжных силовых шпилек, их расстановке и моментам их затяга на этапе разработки базового дизельного двигателя.

Изобретение иллюстрируется чертежами и фотографией основных элементов установки, где на фиг. 1 изображена экспериментальная одноотсечная установка с составными частями камеры сгорания дизельного двигателя, на фиг. 2 - принципиальная схема средства, имитирующего циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, на фиг. 3 - общий вид созданной экспериментальной установки с основными элементами.

Экспериментальная одноотсечная установка содержит основание 1, корпус 2 (фиг. 1, 3), средство, имитирующее ЦПГ, выполненное в виде тарелки 3, основание 4 которой имитирует днище поршня в положении В.М.Т., а цилиндрическая часть тарелки 5 - втулка цилиндра в пределах верхнего кольцевого бурта 6, крышку цилиндра 7 с шестью отверстиями 8 под стяжные шпильки 9 с гайками и шайбами 10. ЦПГ, крышка цилиндра 7 (фиг. 1-3), газовое уплотнение 11 стыка втулка - крышка, средства подвода 12 и отвода 13 топлива, штифты 14, крепежные средства 15 образуют реальную конфигурацию объема камеры сгорания 16 проектируемого базового двигателя. Средство, имитирующее циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, содержит бак с дизельным топливом 17, клапан ограничения давления 18, кран 19, ТНВД 20 (фиг. 2, 3) с невозвратным клапаном 21, манометр 22, трубопровод 12 высокого давления подачи топлива (фиг. 1, 2), трубопровод высокого давления слива топлива 13 (фиг. 1, 2), кран слива топлива 23, приводной электродвигатель 24 (фиг. 3).

Принцип работы установки для оценки параметров составных частей камеры сгорания дизельного двигателя заключается в следующем.

Перед включением приводного электродвигателя 24 (фиг. 3) камера сгорания 16 (фиг. 1) заполняется топливом с удалением из нее воздуха через открытый кран 23 (фиг. 2). После стравливания воздуха закрывается кран 23, и установка готова к работе. При включении приводного электродвигателя 24 (фиг. 3) происходит вращение кулачкового вала ТНВД 20 и рост давления топлива в камере 16 до уровня срабатывания клапана 18 ограничения давления (клапан открывается). Избыточный объем топлива удаляется в топливный бак 17. После начала движения плунжера ТНВД вниз (фиг. 1-3) часть топлива возвращается в надплунжерное пространство. Снижение давления топлива в системе происходит также до уровня срабатывания клапана 18 ограничения давления (клапан закрывается) и система снова готова к работе. Далее продолжается работа с цикличностью нарастания - сброса давления в системе по плану продолжительности экспериментальных исследований.

Сравнения полученных при экспериментальных исследованиях параметров составных частей камеры сгорания с расчетными параметрами позволят:

- оценить степень достоверности инженерных расчетов и конструкторских решений по газовому стыку втулка - крышка, выбору способа (или материала) уплотнения, выбору оптимального числа шпилек, расстановке стяжных силовых шпилек и моментов их затяга;

- выявить обнаруженные недостатки, непредвиденные проблемы для поиска путей их устранения и решения;

- уточнить инженерные расчеты;

- обеспечить развитие и усовершенствование конструкции составных частей камеры сгорания и двигателя в целом.

В настоящее время планируется завершение работ по созданию установки в рамках подготовки магистров и научно-педагогических кадров через аспирантуру.

Установка для оценки параметров составных частей камеры сгорания дизельного двигателя, содержащая цилиндро-поршневую группу, крышку цилиндра, газовое уплотнение в стыке втулка - крышка, стяжные силовые шпильки и средство, обеспечивающее имитацию циклических нагрузок от сил давления газов на составные части камеры сгорания, отличающаяся тем, что цилиндро-поршневая группа выполнена цельной в виде тарелки, основание которой имитирует днище поршня в положении верхней мертвой точки, а цилиндрическая часть тарелки имитирует втулку цилиндра в пределах кольцевого бурта, основание тарелки - днище поршня совместно с цилиндрической частью - втулкой и крышкой цилиндра образуют натуральную камеру сгорания проектируемого дизеля, крышка цилиндра выполнена в виде плиты с не менее, чем шестью отверстиями под стяжные силовые шпильки с гайками, газовое уплотнение в стыке втулка - крышка выполнено в виде комбинированной прокладки из пластичных материалов из омедненной стали, или мягкой стальной шлифованной прокладки, или в виде беспрокладочного стыка с притертыми соприкасающимися поверхностями крышки и втулки цилиндра, средство, имитирующее циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из топливного насоса высокого давления с приводным электродвигателем, топливного бака, трубопроводов подачи топлива от насоса в камеру сгорания и отвода топлива от камеры в топливный бак, невозвратного клапана, манометра, кранов подачи и слива топлива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Для типа двигателей, включающих противообледенительную систему, предварительно проводят испытания на выбранном режиме работы, измеряют параметры при выключенной и при включенной системе противообледенения в рабочем диапазоне частот вращения роторов, вычисляют поправочные коэффициенты к измеренным параметрам путем отношения значений параметров, измеренных с включенной противообледенительной системой, к значениям параметров, измеренных с выключенной противообледенительной системой, формируют зависимости поправочных коэффициентов на измеряемые параметры от частоты вращения роторов Ki=f(n), а при проведении испытаний других двигателей в условиях обледенения с включенной противообледенительной системой умножают измеренные значения параметров на полученные коэффициенты.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что во время запуска двигателя выполняют индикацию о снижении эффективности работы клапана (78), установленного между картером (28) и впускным коллектором (42), на основании характеристик временного провала давления в вентиляционной трубке (74) картера.

Настоящее изобретение касается способа акустического обнаружения по меньшей мере одного нарушения (DYS) работы двигателя, причем двигатель создает первичный шум Ро, который обрабатывается системой активного контроля шума, посылая на цели сокращения шума акустический сигнал Рс, производимый по меньшей мере одним воздействующим устройством и связанный передаточной функцией Н с сигналом Y, производимым упомянутой системой активного контроля шума, причем упомянутое нарушение (DYS) работы имеет акустическую сигнатуру, которая может быть идентифицирована в первичном шуме Ро на целях сокращения шума, отличающегося тем, что он включает в себя следующие этапы: получение упомянутого сигнала Y, производимого системой активного контроля; идентификация возможного появления нарушения работы с помощью средства слежения, которое обрабатывает знание об Y и о Н и подает, при необходимости, аварийное сообщение.
Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано для диагностики подшипников кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей.

Использование: обнаружение и регистрация металлических частиц износа в потоке масла работающего ГТД. Для обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя общий поток масла разделяют на N независимых потоков, суммарная площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения общего входного потока; контроль каждого независимого потока осуществляют индивидуальным одновитковым вихретоковым чувствительным элементом кластерного датчика, благодаря чему повышается чувствительность вихретоковых чувствительных элементов и возможность обнаружения единичных металлических частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла; фиксируют момент времени и возможное число от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла, а по результатам измерения судят об изменении технического состояния двигателя непосредственно во время его эксплуатации, что позволяет своевременно обнаружить зарождение дефектов трущихся поверхностей и принять меры по недопущению аварийной ситуации.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, применяемому при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей с имитацией высотных условий.

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания с наддувом, оборудованного турбокомпрессором фиксированной геометрии, содержащим компрессор, через который проходит воздух, поступающий во впускную систему двигателя, и турбину, которая связана во вращении с компрессором через общий вал и через которую проходят выхлопные газы двигателя в выпускную систему двигателя, при этом указанный двигатель связан: с дроссельным клапаном для изменения пропускного сечения воздуха, поступающего во впускную систему двигателя; и с разгрузочным вентилем waste-gate, установленным параллельно с турбиной в выпускной системе двигателя для изменения количества выхлопных газов, проходящих через турбину, при этом содержит: этап вычисления первого временного интеграла измерения атмосферного давления в течение времени вычисления; этап вычисления временного интеграла измерения давления наддува в течение указанного времени вычисления; этап вычисления второго временного интеграла измерения атмосферного давления в течение указанного времени вычисления; этап вычисления двух критериев диагностики; этап сравнения первого критерия диагностики с первым порогом диагностики и сравнения второго критерия диагностики с вторым порогом диагностики; и этап диагностики неисправности, когда по меньшей мере один из двух критериев диагностики меньше своего соответствующего порога диагностики.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения.

Изобретение относится к способу определения частиц сажи в выхлопной струе газотурбинного двигателя (ГТД) в полете. Для осуществления способа измеряют в полете ток нейтрализации с электростатических разрядников самолета электрических зарядов, генерируемых частицами сажи в выхлопной струе газа ГТД, определяют расход газа через сопло двигателя, измеряют значение электризации аэрозолей атмосферы за счет соприкосновения их с поверхностями самолета, определяют среднее значение плотности электрического заряда струи газа на всех режимах полета, определяют содержание частиц сажи в струе по градуированным зависимостям «чисел дымности» от среднего значения плотности электрического заряда и влияния аэрозолей атмосферы.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний турбореактивных двигателей (ТРД). Способ испытания ТРД включает подогрев и наддув воздуха на входе в двигатель.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3) прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки (2) и крышки (4) цилиндра.

Изобретение может быть использовано для уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3), установленную в проточки неподвижных относительно друг друга уплотняемых поверхностей втулки цилиндра (1) и крышки (2) цилиндра.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания с щелевой продувкой содержит цилиндр (1), в котором выполнены продувочные и выпускные окна (3) и (4), открываемые размещенным в нем поршнем (6), первое уплотнительное кольцо (7), установленное в кольцевой канавке поршня (6) и контактирующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1), второе уплотнительное кольцо (8), взаимодействующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) и установленное в кольцевой канавке поршня (6) на расстоянии от первого кольца, не меньшем высоты выпускного окна (4), и продольные уплотнители (11) и (12), контактирующие с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) в районе расположения перегородок между продувочными и выпускными окнами (3) и (4) и установленные в углублении (10) поршня между первым и вторым кольцами (7) и (8).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Конструкция для двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр (11), имеющий продольную ось (А).

Изобретение может быть использовано в качестве закрывающего устройства для блока клапанов электрогидравлической системы управления клапанами двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, чугунную втулку (1) цилиндра, чугунную крышку (2) цилиндра, стальную прокладку (3) газового стыка между втулкой (1) и крышкой (2) цилиндра, скрепленные при помощи силовых шпилек крепления цилиндрового комплекта к блоку цилиндров.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к испытаниям авиационных двигателей, в частности к испытаниям по проверке на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора низкого давления. Перед испытанием во второй контур двигателя устанавливают устройство, загромождающее воздушный поток и увеличивающее уровень нагрузки первой ступени компрессора низкого давления. При этом испытание двигателя проводят на бесфорсажном режиме с регулированием площади выходного сечения сопла исходя из постоянства отношения давления воздуха за компрессором высокого давления к давлению газа за турбиной, соответствующего форсажному режиму двигателя, т.е. Р*2/Р*4=π*т=const. Достигается повышение достоверности результатов испытаний двигателя на бесфорсажном режиме на отсутствие автоколебаний рабочих лопаток компрессора низкого давления. 2 ил.

Изобретение относится к дизельным двигателям, в частности к экспериментальным установкам для оценки параметров составных частей камеры сгорания при разработке базового дизельного двигателя. Цилиндро-поршневая группа выполнена цельной в виде тарелки. Основание тарелки имитирует днище поршня в положении верхней мертвой точки. Цилиндрическая часть тарелки имитирует цилиндр в пределах кольцевого бурта. Крышка цилиндра выполнена в виде плиты с не менее шестью отверстиями под стяжные силовые шпильки с гайками, газовое уплотнение в стыке втулка - крышка выполнено в виде комбинированной прокладки из пластичных материалов - меди, алюминия или из омедненной стали, или мягкой стальной шлифованной прокладки, или в виде беспрокладочного стыка с притертыми соприкасающимися поверхностями крышки и втулки цилиндра. Средство, имитирующее циклические нагрузки от сил давления газов на составные части камеры сгорания, выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из топливного насоса высокого давления с приводным электродвигателем, топливного бака, трубопроводов подачи топлива от насоса в камеру сгорания и отвода топлива от камеры в топливный бак, невозвратного клапана, манометра, кранов подачи и слива топлива. Техническим результатом является упрощение и усовершенствование конструкции составных частей камеры сгорания; достижение высокой надежности. 3 ил.

Наверх