Дослідження впливу резонансного наддуву бензинового двотактного двигуна на його швидкісну характеристику

Abstract

UK: Мета роботи. Дослідити ефективність резонансного наддуву двотактного бензинового двигуна; поліпшити енергетичні характеристики існуючого двигуна внутрішнього згорання шляхом встановлення модернізованої системи резонансного наддуву. Методи дослідження. Наведено результати розрахунку резонатора системи випуску двотактного бензинового двигуна за комбінованою методикою Блера і Григор’єва. Моделювання потоків відпрацьованих газів виконувалось в середовищі САПР SolidWorks Flow Simulation. Для розрахунку циклу двигуна використовувалась комп’ютерна програма Engine Calculation. Об’єкт дослідження – двотактний одноциліндровий бензиновий двигун мотоцикла ІЖ Планета Спорт 350. Отримані результати. Вирішено актуальне питання підвищення потужності 2-тактного бензинового ДВЗ за рахунок реалізації явища резонансного наддуву в системі випуску відпрацьованих газів. Виконано розрахунок термодинамічного циклу двигуна ІЖ Планета Спорт 350 з визначенням його основних циклових параметрів, тиску та температури відпрацьованих газів. Виконано розрахунок резонатора, який забезпечить максимальне покращення показників двигуна на номінальному режимі роботи;побудовано 3D моделі системи випуску в трьох варіантах: базової конструкції (без резонатора), з резонатором завода-виробника, та з резонатором власної розробки авторів дослідження. Виконано моделювання переміщення відпрацьованих газів в резонаторах різних моделей в середовищі SolidWorks Flow Simulation. Виконано стендові випробування двигуна на навантажувальному стенді, побудовані швидкісні характеристики при роботі з різними системами випуску. Наукова новизна. Отримано модель руху робочої суміші в резонаторі системи випуску на режимі резонансу. Доведено, що в розрахованому резонаторі дійсно відбувається повернення 15…20 % робочої суміші назад до циліндру. Встановлено, що двигун ІЖ Планета Спорт 350 з модернізованою системою випуску за рахунок реалізації резонансного наддуву має максимальну ефективну потужність 24,4 кВт – на 3 % більшу, ніж базовий двигун. Практична цінність. Методика розрахунку впливу ефектів резонансного наддуву бензинового 2-тактного двигуна на ефективні показники двигуна може бути використана при проектуванні нових та модернізації існуючих ДВЗ різного призначення. EN: Purpose. Investigate the efficiency of resonant charging of a two-stroke gasoline engine; to improve the energy characteristics of an existing internal combustion engine by installing an improved resonant exhaust system. Research methods. The results of calculating the resonator of the exhaust system of a two-stroke gasoline engine using the combined Blair and Grigoriev method are presented. The modeling of exhaust gas flows was performed in the SolidWorks Flow Simulation. The Engine Calculation computer program was used to calculate the engine cycle. The object of the research is a two-stroke single-cylinder gasoline engine of the IZH Planeta Sport 350 motorcycle. Results. The current issue of increasing the power of a 2-stroke gasoline internal combustion engine by implementing the phenomenon of resonant charging in the exhaust system has been resolved. The thermodynamic cycle of the IZH Planeta Sport 350 engine has been calculated with the determination of its main cycle parameters, exhaust gas pressure and temperature. The resonator has been calculated, which will provide maximum improvement in engine performance at nominal operating mode; 3D models of the three versions of exhaust system have been built: basic design (without resonator), with a resonator of the manufacturer, and with a resonator of the authors of the study's own design. The movement of exhaust gases in resonators of different models has been simulated in the SolidWorks Flow Simulation environment. Bench tests of the engine have been performed on a load bench, and speed characteristics have been built when working with different exhaust systems. Scientific novelty. A model of the movement of the working mixture in the resonator of the exhaust system in the resonance mode was obtained. It was proved that in the calculated resonator, 15…20 % of the working mixture is actually returned back to the cylinder. For the first time, it was established that the IZH Planeta Sport 350 engine with a modernized exhaust system due to the implementation of resonant charging has a maximum effective power of 24.4 kW - 3% more than the basic engine. Practical value. The method for calculating the influence of the effects of resonant charging of a gasoline 2-stroke engine on the effective performance of the engine can be used when designing new and modernizing existing internal combustion engines for various purposes.