Дослідження коефіцієнта тепловіддачі на зовнішніх стінках циліндрів за зміни режимів роботи чотирициліндрового двигуна легкового автомобіля.
Автор: Шевчук Андрій Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Збільшення тривалості експлуатації без настання відмов автомобільного двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), покращення стабільності показників його роботи вимагає забезпечення високої надійності всіх вузлів та деталей двигуна уже на стадії проектування до початку серійного виробництва. Основна увага зосереджена на блоці циліндрів та його головці. Властивості вказаних складових залежать від ступеня відповідності технологій виробництва новітнім вимогам, величинами опору втомні і міцності, якістю поверхонь кріплення та вогнестійкістю прокладки. Остання з наведених властивостей має важливе значення за максимальних або пікових навантажень, що потребує збереження запасу міцності та сили затягування кріпильних елементів. Коректування основних геометричних параметрів ДВЗ: ходу поршня та діаметру циліндра спонукає зміну робочого об’єму та експлуатаційних властивостей двигуна. Зазвичай діаметри циліндрів двигунів змінюють у трьох випадках: 1) виконання ремонтних дій із використанням поршнів ремонтних розмірів; 2) тюнінг з метою покращення динаміки; 3) проектування та удосконалення конструкції двигуна серійного автомобіля. Після виконання вказаних операцій може постати такий недолік, як небажана зміна температури стінок циліндрів. Це спричиняє перегрів двигуна та прогоряння прокладки ГБЦ. Дослідження зміни полів температур в однотипних двигунах із різними діаметрами циліндра є актуальним. Об’єкт дослідження — граничні умови 3-го роду на зовнішніх стінках циліндрів. Предмет дослідження — роль зміни режимів роботи двигуна внутрішнього згоряння стосовно коефіцієнта тепловіддачі у характерних точках зовнішніх стінок. Мета дослідження — встановлення зв’язку між зміною режимів роботи та граничними умовами на зовнішніх стінках. Перший розділ присвячений питанням надійності автомобільних двигунів при експлуатації. В ньому проаналізовані причини та джерела шкідливих впливів, які погіршують працездатність автомобільних двигунів. Описані елементи зв’язку між робочим об’ємом та основними енергетичними показниками роботи двигуна, причини здійснення конструктивних заходів із коректування розмірів циліндрів, проведено оцінку наслідків зміни діаметрів на температурний режим двигуна. У другому розділі здійснено математичний опис теплових процесів у ДВЗ, які полягають у безперервному повторенні термодинамічного циклу, в результаті якого деталі двигуна знаходяться у періодичному нестаціонарному стані. При дослідженні температурних полів контактних середовищ: стінка циліндрів (внутрішня) – робоче тіло, стінка циліндрів (зовнішня) – охолодник ДВЗ, потрібно розв’язати систему рівнянь у часткових похідних, які описують процеси тепломасопереносу у складних об’єктах з розподіленими параметрами за відповідних крайових умов. У третьому розділі визначена та оброблена програмна модель, яка слугує об’єктом для знаходження температурного розподілу у стінках блоку двигуна. Визначені відповідні граничні умови у конкретних точках стінок аналогічних ДВЗ із зміненими діаметрами циліндрів та створені комп’ютерні моделі процесу теплообміну у цих же точках двигуна. Зрештою, побудовані графічні залежності для формування граничних умов задачі теплопровідності. Отримані результати передбачають створення порядку знаходження граничних умов на стінках блоку циліндрів двигуна, що дозволяє збільшити обсяг знань про його робочі процеси. У роботі вдосконалено методи розв’язування задач теплообміну для конструктивного ряду геометричних параметрів циліндрів ДВЗ; отримані розподіли теплових потоків на внутрішній і умов тепловіддачі на зовнішній поверхнях стінок циліндрів, сформовано рекомендаційний список дій щодо пошуку розподілу температур стінок циліндрів двигунів легкових автомобілів. Ключові слова: стінка циліндра ДВЗ, теплопровідність, граничні умови третьго роду, тепловий потік, коефіцієнт тепловіддачі, поле розподілу температури.