Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

Конструкция ДВСтепловоза отработал более 114 тыс. моточасов беззамены цилиндропоршневой группы [8,9].Цель исследований – установить влияниечастично-динамической теплоизоляции на температурноесостояние огневой поверхности поршня иустановить рациональную толщину корундовогослоя на огневой поверхности, обеспечивающуюснижение максимума теплового потока в поршеньв период сгорания в процессе топливоподачи идиффузионного горения и наименьшую температуруповерхности поршня при наполнении.Обоснование научных и практических результатовДля оценки влияния частично-динамическойтеплоизоляции, реализованной путем примененияпоршней с корундовым слоем малой толщины, нахарактер изменения тепловых потоков в поршень итемператур на поверхности поршня дизеля6ЧН13/11,5 проведены расчётноэкспериментальныеисследования. Постановка задачинестационарной теплопроводности, начальныеи граничные условия приведены в [10]. Исследованияпроводились для поршня из сплава АЛ25без теплоизоляции и с теплоизолирующим корундовымслоем λ=2,85Вт/м.К толщиной 0,04·10 -3 м,0,12·10 -3 м, 0,16·10 -3 м, 0,22·10 -3 м и 0,32·10 -3 м.Установлено,что среднецикловое значениетеплового потока в поршень без теплоизоляциисоста- вило 392 квт/м 2 . С увеличением толщинытеплоизолирующего слоя до 0,12 10 -3 – 0,16·10 -3 мпроисходит быстрое уменьшение теплового потокаот рабочего тела в поршень до значений 377 квт/м 2 .При дальнейшем увеличении толщиныкорундового слоя скорость уменьшения тепловогопотока несколько замедляется (рис. 1).Влияние толщины теплоизолирующего слояна величину удельных тепловых потоков на огневойповерхности поршня в зависимости от углаповорота коленчатого вала приведено на рис.2. Изграфика видно, что при работе двигателя с поршнембез теплоизоляции достигается наибольшее(3720 кВт/м 2 ) значение максимального удельноготеплового потока в поршень. С увеличением толщинытеплоизолирующего корундового слоя δ до0,12 10 -3 м величина максимального удельноготеплового потока снижается на 580 кВт/м 2 , т.е на15%. Однако снижение удельного теплового потокав поршень не приводит к снижению максимальныхзначений температуры на поверхности поршня.Рис. 2. Изменение величины удельного тепловогопотока в поршень в течении цикла. Цифры указываюттолщину корундового слоя δ·10 -3 мПроисходит увеличение размаха температурныхволн на поверхности поршня (рис. 3).Рис.1. Расчетные значения теплового потокав поршень при разных толщинах корундовогослоя на донышке поршняРис. 3. Изменение температуры на огневойповерхности поршня в течении цикла. Цифрыуказывают толщину корундового слоя δ·10 -3 мСогласно выполненным расчётам растёт исреднецикловая температура на поверхности теплоизолирующегослоя (рис. 4). При увеличениитолщины теплоизолирующего корундового слоя доδ ≈ 0,12 10 -3 м происходит быстрый ростДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010 93