Влияние компрессионных колец на динамические характеристики и герметизирующую способность камеры сгорания дизельных двигателей

Двигатели внутреннего сгорания широко применяются в различных областях; однако они по-прежнему сталкиваются со значительными проблемами, связанными с герметизирующей способностью компрессионных колец. Утечка газа в картер, также известная как прорыв газов, напрямую влияет на потери мощности, общий КПД и глобальные выбросы. Поэтому в настоящем исследовании изучается влияние таких параметров, как зазор в замке кольца, масса колец и угол закручивания компрессионных колец, на герметизирующую способность камеры сгорания. Предложена математическая модель, учитывающая геометрические, динамические и эксплуатационные характеристики одноцилиндрового дизельного двигателя. Результаты показали, что наибольшие потери газа в картер происходят на стадиях сжатия и сгорания вследствие экстремальных значений давления. В частности, за каждый цикл выпускается не менее 0,5% газов, находящихся в камере сгорания, при этом увеличение массы компрессионных колец повышает утечку газа из-за возрастания инерционных сил в кольцах. Напротив, положительный угол закручивания компрессионных колец снижал утечку газов сгорания на 7,33 × 10−5 г/цикл. Кроме того, совместное уменьшение зазоров в замках обоих компрессионных колец снижало потоки утечки на 37%. В заключение следует отметить, что предложенная модель представляет собой надежный инструмент для оценки влияния различных параметров на герметизирующую способность камеры сгорания и выявления мер, способствующих сокращению глобальных выбросов. Движение поршня второго порядка и деформация колец представляют собой перспективные направления для дальнейших исследований.