Полная версия

Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2016, том 3, вып. №2 -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

СЕКЦИЯ 4. СЕРВИС В ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

УДК 621.436 Андриянов С.М.

Аспирант 1 года обучения отделения информационных технологий и энергетических систем Набережночелнин- ского института (филиала) Казанского федерального университета, РФ Хабибуллин Р.Г.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедры сервиса транспортных систем, Набережночелнин- ского института (филиала) Казанского федерального университета, РФ

DOI 10.12737/20716

Andrianov S. М.

Post-graduate student of 1 year of study branch information technologies and energy systems, Naberezhnye Chelny Institute (branch) of Kazan Federal University,

Russia Khabibullin R.G. doctor of technical Sciences, Professor, head of Department of service of transport systems, Naberezhnye Chelny Institute (branch) of Kazan Federal University,

Russia

СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ДИЗЕЛЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

THE CRANKCASE VENTILATION SYSTEM OF A DIESEL ENGINE, DEVELOPMENT PROSPECTS

Ключевые слова: двигатель, система вентиляции картера, дизель, маслоотделитель, охрана окружающей среды.

Keywords: engine, crankcase breathing system, diesel, oil separator, environmental protection.

В данной статье рассматриваются актуальные на сегодняшний момент проблемы связанные с системой вентиляции картера дизельных двигателей. Выделяются и описываются основные проблемы и пути их решения. Значительное внимание уделяется основному элементу системы вентиляции картера дизеля - маслоотделителю. В статье также представлена установка для проведения безмоторных испытаний системы вентиляции картера. Имеются данные по безмоторным и моторным испытаниям запатентованного маслоотделителя.

This article reviews the most important current problems associated with ventilation of the crankcase of diesel engines. Highlights and explains the main problems and their solutions. Considerable attention is paid to the main element of the crankcase ventilation system diesel - oil separator. The article also presents an installation for carrying out non-motorized test the crankcase ventilation system. Data on non-motorized and motorized testing of patented oil separator.

Экологические показатели дизельных двигателей регламентируются в Европе Правилами ЕЭК №49 с соответствующими поправками и дополнениями [8]. Технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации вредных (загрязняющих) веществ» [9] требует выполнение Правил Российскими производителями дизелей, в частности, для большегрузных автомобилей КАМАЗ.

Подобные регламенты и правила влияют на общие характеристики самих дизелей, требуют введения новых конструктивных элементов, реализующих тот или иной способ снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей [2, с 41]. Последнее касается и систем вентиляции картерных газов (КГ).

Система вентиляции картера (СВК) нагружается количеством моторного масла (относительное содержание масла в КГ) забрасываемым в систему СВК. Заброс может быть разным как по общему количеству, так и по структуре заброса (по количеству частиц масла с определённым размером) - в виде крупнодисперсных частиц и отдельных капель, в виде мелкодисперсных частиц (аэрозоли) [4, с 73].

На работоспособность СВК влияет количество образующихся КГ (расход КГ, определяющий их скорость в СВК), а также количество масла в КП на входе в систему, находящегося во взвешенном состоянии в каждый момент времени. Значение давления КГ свидетельствует о гидравлическом сопротивлении СВК (для открытой системы). Увеличение расхода КГ повышает вероятность попадания масла в СВК (в виде мелких частиц - «масляного тумана») и нагруженность СВК, что влияет на маслоотделение в СВК. При работе СВК, масло из взвешенного состояния переходит в осажденное. Масло в осаждённом состоянии должно сливаться через элементы системы в картер двигателя. Температура КГ также влияет на процесс осаждения масла в системе (фактическая температура КГ при работе двигателя на эксплуатационных режимах достигает 125°С, температура кипения масла в двигателе составляет порядка 300°С). Чем выше температура, тем меньше размер частиц масла попадающего в СВК. В СВК необходимо снижение температуры КГ для увеличения эффективности маслоотделения.

Водяные пары приводят к образованию эмульсии и пены в масле, что затрудняет доступ масла к трущимся поверхностям и таким образом снижает смазочные свойства масла. Пары топлива разжижают масло, что также ухудшает его смазочные свойства. В результате воздействия других компонентов КГ в масле образуются также кислоты, осадки и другие примеси, снижающие устойчивость конструктивных элементов двигателя к старению [1, с 53].

Условия образования КГ и достижения ими входа СВК во многом определяют дальнейшие процессы и явления, которые происходят непосредственно в самой системе.

Источники образования КГ (схематично представлены на рис. 1) [10]:

а) прорыв рабочего тела через уплотнение между поршнем и гильзой цилиндра (прорыв первого вида); б) прорыв отработавших газов и свежего заряда через уплотнение и сопряжение клапанов (прорыв второго вида); в) прорыв отработавших газов через уплотнение ротора турбокомпрессора [7, с 102] (прорыв третьего вида).

Процесс образования КГ от прорыва рабочего тела через уплотнение между поршнем и гильзой цилиндра, а также от прорыва отработавших газов и свежего воздуха через уплотнение и сопряжение клапанов носит нестабильный, пульсирующий характер.

Схематичное представление образования и движения КГ

Рисунок 1 - Схематичное представление образования и движения КГ

Основные критерии количественной оценки состояния системы вентиляции картера [3, с 241-242]:

1. Расход подаваемого масла непосредственно в систему вентиляции картера (определяется косвенным методом, как сумма расходов унесенного и осажденного масла в системе):

где: Gy, Go - расход унесенного и осажденного масла в опытном маслоотделителе; шп, то и ту - массы подаваемого (в подаваемой смеси на входе в опытный маслоотделитель), отделенного (сливаемого из опытного маслоотделителя) и унесенного (осевшего в фильтре) масла за фактическое время измерений (mn= mo + my); t - фактическое время измерения.

2. Относительное содержание масла в картерных газах:

где: G - расход картерных газов.

3. Эффективность системы вентиляции картера:

Нужно отметить, что существенную роль в работе системы вентиляции картера играет такой ее элемент, как маслоотделитель. Был разработан опытный маслоотделитель для модернизации, существующей СВК серийных двигателей КАМАЗ. Основной отличительной особенностью разработанного маслоотделителя от хорошо известных импортных аналогов является отсутствие сменных фильтрующих элементов, которые требуют своевременной замены, что позволяет разработать полностью не обслуживаемый маслоотделитель до капитального ремонта двигателя [5, 6]. Небольшие габаритные размеры позволяют упростить компоновочные работы в составе автомобиля. Общий вид опытного маслоотделителя представлен на рис. 2. Отправлена заявка на интеллектуальную собственность опытного маслоотделителя.

Опытный маслоотделитель системы вентиляции картера

Рисунок 2 - Опытный маслоотделитель системы вентиляции картера

Были проведены стендовые моторные испытания опытного маслоотделителя (открытой СВК), с установкой совместно с СВК двигателя КАМАЗ. Объектом испытаний стал двигатель КАМАЗ - 740.50-360, собранный в соответствии с его комплектацией. Условия проведения испытаний - в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

Программа испытаний: испытания СВК двигателя КАМАЗ при горизонтальном положении проводились на режиме номинальной мощности (Ne=294 кВт, п=1900 мин'1): При испытаниях обеспечивались: температура масла в главной масляной магистрали 90-105 °С; температура воды в системе охлаждения двигателя 82-85 °С. Результаты испытаний СВК при работе двигателя КАМАЗ на режиме номинальной мощности приведены в таблице 1. Количество отделенного масла было определено по формуле (1), а эффективность маслоотделителя была рассчитана по формуле (3).

Таблица 1 - Характеристика маслоотделителя при моторных испытаниях по __результатам исследований НТЦ ПАР КАМАЗ _

Расход картерных газов, л/мин

Подача масла в опытный маслоотделитель, г/10 мин

Эффективность

маслоотделителя,

%

Унос масла, г/10 мин

Давление картерных газов, мм вод. ст.

120

0

100

0

20..22

160

0

100

0

30...33

200

2,25

100

0

38...40

250

4,85

100

0

53...54

300

6,9

100

0

73...75

350

8

98,8

0,1

100... 102

400

49,4

100

0

135...145

Выводы. Существенную роль в работе СВК играет такой ее элемент, как маслоотделитель. При этом современные тенденции двигателестроения таковы, что с ростом степени форсирования двигателей, увеличивается доля мелкодисперсных капель моторного масла в КГ, что может привести к необходимости применения маслоотделителей со сменными фильтрующими элементами.

В результате проведённых испытаний установлено, что предел работоспособности опытного маслоотделителя с наименьшей эффективностью (не ниже 98,8 %) определён значениями расхода картерных газов 350 л/мин. При этом расход подаваемого масла за время измерения 10 мин составил 8 г. Максимальное давление картерной полости двигателя при расходе КГ 400 л/мин составило 145 мм вод ст (1,45 кПа).

Библиографический список

  • 1. Mohammad А.Е., Hassan В.Т, Coodarz A., Mohammad S., Mostafa A.M. Investigation of fine droplet generation from hot engine oil by impinging gas jets onto liquid surface // Journal of Aerosol Science. 2013. Vol. 65. P. 49-57.
  • 2. Балашов А.А., Синицин B.A., Герман E.A., Кузьмин А.Г. Снижение аэродинамических потерь в газовоздушном тракте лодочного мотора - важнейший фактор увеличения мощности и улучшения экологических качеств // Ползуновский вестник. 2003. №1-2. С. 38-41.
  • 3. Андриянов С.М., Башегуров С.В. Анализ формирования требований к системам картера дизелей // Вестник СИБАДИ. 2014. № 6. С. 240-247.
  • 4. Волков, М.Ю. Рециркуляция картерных газов во впускной тракт дизеля // Изв. ВУЗов. Серия Машиностроение. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. № 10. С. 73-74.
  • 5. Пат.111582 РФ: F 01 М 13/04: Маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания /Башегуров С.В., Андриянов С.М., Ямаев А.С.; ОАО "КамАЗ".- №2011119675/06; заявл. 16.05.2011, опубл.20.12.2011.
  • 6. Пат.111583 РФ: F 01 М 13/04: Маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания (варианты) /Башегуров С.В., Андриянов С.М., Ямаев А.С., Хусаинов И.Н.; ОАО "КамАЗ"-№2011123340/28; заявл. 08.06.2011, опубл.20.12.2011.
  • 7. Иншаков А. П. Перспективное направление диагностирования подшипникового узла турбокомпрессора / А. П. Иншаков, М. С. Курбакова, Д. С. Мочалин // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. №. 1. С. 101-103. DOI: 10.12737/13861.
  • 8. Правила ЕЭК №49-05. "Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе, и транспортных средств, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на сжиженном нефтяном газе, в отношении выделяемых ими загрязняющих веществ".
  • 9. Технический регламент "О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ". Утвержден Постановлением Правительства Российской Федерации от 12 октября 2005г. №609.
  • 10. Франц К. Мозер. Дизель в 2015 г.: Требования и направления развития технологий дизелей для легковых и грузовых автомобилей // Журн. автомоб. инженеров. 2008. №4 (51).

© Андриянов С.М., Хабибуллин Р.Г., 2016

УДК 630*31

Бредихин М.И.

студент 4 курса механического факультета Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова, РФ

Малюков С.В.

канд. техн. наук, доцент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова, РФ

DOI 10.12737/20479

Bredikhin M.I.

4th year student of mechanical faculty, Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov, Russian Federation

Malyukov S.V.

Ph.D., assistant professor of department of forestry mechanization and machine design, Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov, Russian Federation

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>