Анотація до роботи:

Мазін В.О. Розробка і дослідження системи газотурбінного наддуву чотиритактного трициліндрового двигуна. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 - теплові двигуни. -Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2002.

Удосконалено систему газотурбінного наддуву дизеля з малим числом циліндрів, варіант названо ізобарно-імпульсною системою. Позитивний ефект досягнуто розподілом випускного газу за енергетичними рівнями, газ високої роботоздатності використовується у турбіні, низької - скидається. Розподіл виконується двома клапанними органами газорозподілу, ефективний кут-переріз яких збільшено на 23 %.

Уточнено фізико-математичну модель комбінованого двигуна внутрішнього згоряння, враховуються особливості нестаціонарної течії у турбіні і газообміну у період продувки циліндра. Розроблено методику вибору і пристосування системи газотурбінного наддуву до чотиритактного трициліндрового двигуна і умов його експлуатації. Навантажувальна характеристика дизеля отримана методом стендових іспитів із застосуванням сепаратора - пристрою, що імітує розподіл клапанними органами газорозподілу. Питому витрату палива в експериментах знижено на 4.4 %.

1. Удосконалено імпульсну систему ГТН чотиритактного трициліндрового дизеля на основі ідеї розподілу і використання у турбіні випускного газу високої роботоздатності. Варіант названо ізобарно-імпульсною системою, її застосуванням паливну економічність дизеля підвищено на 3 %.

2. Визначено межі доцільного використання у турбіні газу високої роботоздатності і місце ізобарно-імпульсної системи у ряду відомих систем ГТН; розроблено рекомендації з реконструкції систем ГТН двигунів з малим числом циліндрів у ізобарно-імпульсну систему.

3. Підвищено точність ФММ і методики розрахункового дослідження циклу КДВЗ обліком особливостей нестаціонарного руху газу в турбіні і газообміну у період продувки циліндра, це підвищило відповідність розрахункової й експериментальної індикаторних робіт циклу на 2.3 %.

4. Встановлено експериментально:

-аеродинамічно доцільний кут конуса посадкової фаски 5230, можливості корекції діаграм газорозподілу штучним дроселюванням і турбулізацією потоку у клапанній щілині (а.п. №1726794 від 15.02.1991 р.), оптимальне значення радіуса кривини галтелі на випускному клапані дизеля 3ЧН-12/14; суперпозицією цих факторів кут-переріз збільшено на 23 %;

- кількісне вираження похибки аеродинамічних якостей клапанних органів газорозподілу через вплив в’язкісного тертя і стисненості циліндрового простору у період продувки циліндра;

- залежність зниження температури повітря в охолоджувачі типу “повітря - повітря” від витрати і температури на вході, її застосуванням уточнено обчислення температури повітря у впускному колекторі.

5. Запропоновано сепаратор - пристрій, що імітує розподіл випускного газу за роботоздатністю; експериментально для дизеля 3ЧН-12/14 встановлено оптимальне співвідношення тривалості випуску у робочу магістраль і на скидання 6/7 : 1/7.

6. Розроблено програмне забезпечення з розрахунку циклу КДВЗ із обчисленням швидкості газу у турбіні за квазістаціонарною чи нестаціонарною методиками. Завдяки модульній структурі рішення практичних задач з вибору й оптимізації системи ГТН можливе без додаткових налагоджень.

7. Розроблено методику вибору і пристосування системи ГТН до чотиритактного трициліндрового двигуна й умов його експлуатації.

8. Застосуванням ізобарно-імпульсної системи ГТН у сполученні з аеродинамічними удос-коналеннями знижено питому ефективну витрату палива дизеля 3ЧН-12/14 на 4.4 %.

Публікації автора:

1. Егоров Я.А., Мазин В.А. Влияние стеснённости цилиндрового пространства на течение рабочего тела через органы газораспределения четырёхтактного двигателя //Двигателестроение. -1990. – № 5. - С. 6 - 7.

2. Егоров Я.А., Мазин В.А. Влияние угла конуса посадочной фаски на аэродинамические характеристики клапанных органов газораспределения //Двигатели внутреннего сгорания. -Харьков: ХПИ. –1993. –Вып. 53. -С. 126 - 133.

3. Мазин В.А. Экспериментальная установка для исследования аэродинамических характеристик каналов газовоздушного тракта КДВС //Труды Таврической государственной агротехнической академии. -Мелитополь: ТГАТА. - 1998. - Т. 5, вып. 2. - С. 17 - 21.

4. Мазин В.А. Золотниковое устройство изобарно-импульсной выпускной системы для разделения потока по энергетическим уровням //Труды Таврической государственной агротехнической академии. - Мелитополь: ТГАТА. - 1999. - Т. 9, вып. 2. - С. 65 - 71.

5. Егоров Я.А., Мазин В.А. Влияние галтели клапана на аэродинамические характеристики органов газораспределения //Труды Таврической государственной агротехнической академии. -Мелитополь: ТГАТА. -1999. -Т. 10, вып. 2. - С. 25 - 31.

6. Мазин В.А. Экспериментальное определение гидравлической и тепловой характеристик охладителя наддувочного воздуха //Новi матерiали і технології в металургії та машинобудуваннi. -Запорiжжя: ЗДТУ. –1999. –№ 1. - С. 85 - 86.

7. Клапанные органы газораспределения двигателя внутреннего сгорания: А.с.1726794 СССР, МКИ F01L3/00 /Я.А.Егоров, В.А.Мазин (СССР). -№ 4696356; Заявлено 29.05.1989; Опубл. 15.04.1992, Бюл. № 14. - 5 с.

Рис. 1. Результати варіантних розрахунків з оптимізації системи

газотурбінного наддуву чотиритактного трициліндрового дизеля

Рис. 2. Залежність коефіцієнта витрати випускних клапанних органів

3ЧН-12/14 від кута ПКВ при різних кутах конуса посадкової фаски.

Рис. 3. Дані випускного клапанного органа 3ЧН-12/14 з поліпшеними

аеродинамічними властивостями

Рис. 4. Навантажувальна характеристика дизеля 3ЧН-12/14

з різними системами газотурбінного наддуву при n=1500 об/хв.