Введение к работе
Актуальность исследования. Эффективные показатели двигателей внутреннего сгорания во многом зависят от газодинамических процессов, протекающих в системах впуска, выпуска, камере сгорания и т.д. Изучение этих процессов дает информацию для совершенствования конструкций газовых трасс и других систем мотора. Исследования условий существования и передачи момента количества движения по системе впуска свидетельствует о сильной зависимости момента от конструктивных и иных факторов. Некоторые из них, относящиеся, прежде всего к системным, конструктивные особенности газопроводов, каналов и пр могут быть учтены при математическом моделировании движения воздуха по трассе впуска. Другие, которые можно обозначить как случайные, поддаются учету весьма сложно. Такими факторами являются, например, отложения на внутренней поверхности коллекторов, каналов и других деталей. Анализ движения воздуха по системе впуска показал, что в двигателях большинства конструкций внутри впускного тракта существует значительное количество масла. В зависимости от конструкции и типа двигателя в системе впуска скапливается до нескольких литров жидкости, содержащей моторное масло, продукты неполного сгорания топлива, износа и пр., как в жидкой, так и в твердой фазе. При изучении этого явления было обнаружены источники и причины попадания масла в систему впуска. Одним из основных источников является система вентиляции картера. В мотор-генераторных установках к ней добавляется система вентиляции объектового масляного бака, подключаемая также к впускным трубопроводам.
Масло, попавшее в систему впуска, способствует уменьшению коэффициента наполнения цилиндров, изменению момента количества движения заряда на впуске и в цилиндре, наблюдается зарастание коллекторов смолообразными веществами, образование на направляющей втулке, штоке и грибке клапана коксовых сталагмитов. В ряде случаев масло может быть заброшено в цилиндр в количестве, вызывающем гидроудар в дизелях. Реально воздушный заряд движется в загрязненном маслом тракте. Изменение режима течения воздуха по впускному тракту из-за наличия там масла в общем случае происходит непредсказуемо. Исходя из этого, был сделан вывод о том, что перед моделированием течения газов необходимо максимально очистить впускной тракт от посторонних включений.
Целью настоящей работы явилось снижение расхода масла в двигателе внутреннего сгорания путем совершенствования системы вентиляции картера.
Метод исследования включал теоретический анализ процессов в системах вентиляции картера двигателей внутреннего сгорания и экспериментальную проверку принятых решений, предложение, многовариантные расчеты и проектирование маслоотделителя системы вентиляции новой конструкции.
Были использованы результаты предварительных физических экспериментов, выполненных как автором, так и без его участия в отделе газовых двигателей и мини-ТЭЦ на двигателях 1Г6, отделе дизелей малых размерностей на двигателях ВАЗ-3411 и ВАЗ-343, испытательных станциях ОАО ХК "Барнаултрансмаш" Заключительные физические эксперименты по определению расхода масла в установке АП100 с опытной системой вентиляции картера были про-
ведены на специализированном стенде ОАО ХК "Барнаултрансмаш".
Научная новизна состоит в следующем:
1. Исследована целесообразность применения метода принудительного центрифугирования для выделения масла из аэрозолей внутрикартерного пространства.
2. Подтверждена применимость теории препятствий для расчета систем вентиляции картера двигателей внутреннего сгорания.
-
Рассмотрена феноменология аэрозолей внутрикартерного пространства, как образования, зависимого от конструктивных, эксплуатационных и режимных параметров двигателя.
-
Исследована эффективность маслоотделителя системы вентиляции картера при работе двигателя по нагрузочной и внешней скоростной характеристикам.
Практическая ценность работы.
Созданы конструкция эффективного маслоотделителя системы вентиляции картера, методика и компьютерная программа его расчета, которые позволяют сократить продолжительность и повысить эффективность проектирования.
Совместно с отделом газовых двигателей и мини-ТЭЦ Центра технического развития ОАО ХК "Барнаултрансмаш" разработана схема системы вентиляции мотор-генераторной установки АП100 и двигателя 1Г6 (64 15/18) и конструкция маслоотделителя этой системы.
Достигнуто уменьшение расхода масла в установке АП100 от 11% до 20% при использовании опытной системы вентиляции.
Переданные ОАО ХК "Барнаултрансмаш" материалы и рекомендации были одобрены и использованы в производстве. В настоящее время рассматривается вопрос об адаптации базовой конструкции маслоотделителя на дизельный двигатель 12ЧН 15/18.
Реализация результатов работы. Результаты работы были использованы при проектировании систем вентиляции двигателя 1Г6 (64 15/18) и мотор-генераторной установки АП100 на его базе.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы было представлено и одобрено на заседании технического совета ОАО ХК "Барнаултрансмаш" в октябре 1999 года, заседании технического совета АО "Алтайдизель" в ноябре 1999 года и международной научно-технической конференции "Совершенствования быстроходных ДВС", в декабре 1999 года в Алтайском государственном техническом университете имени И.И. Ползунова.
Публикации. Содержание диссертационной работы было опубликовано в 14 печатных трудах и 2-х научно-технических отчетах. Получен 1 патент Российской Федерации на изобретение.