автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Совершенствование системы вентиляции картера двухцилиндрового дизеля

На правах рукописи

Волков Михаил Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ДВУХЦИЛИНДРОВОГО ДИЗЕЛЯ

Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2008

003457285

Работа выполнена на кафедре «Тепловые двигатели и энергетические установки» Владимирского государственного университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гаврилов Александр Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Фомин Валерий Михайлович

кандидат технических наук Руссинковский Сергей Юрьевич

Ведущее организация:

ОАО «НИКТИД»

Защита диссертации состоится 2008 г. в

часов на заседа-

нии диссертационного совета Д212.025.02 при ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет» по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, 1 корп., аудитория №211.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба высылать по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, каф.

ТД и ЭУ.

Автореферат разослан НС- 008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор

Баженов Ю.В.

Актуальность проблемы. В целях защиты окружающей среды от загрязнения продуктами сгорания во многих странах действуют как национальные, так и международные стандарты, ограничивающие предельно допустимое содержание вредных веществ в отработавших газах (ОГ) дизелей. Однако, в процессе сгорания топлива в двигателе, часть продуктов сгорания просачивается через зазор между поршнем и цилиндром и попадает в картер двигателя, где смешивается с масляной аэрозолью, превращаясь в картерные газы (КГ). Во избежание возникновения в картерном пространстве значительного избыточного давления, отрицательно влияющего на герметичность уплотнений в двигателе, КГ эвакуируются в атмосферу через сапун, что делает их практически неучтенным загрязнителем окружающей среды.

В 1990-х выбросы вредных веществ с отработавшими газами дизелей были существенно уменьшены за счет совершенствования рабочего процесса, использования каталитических нейтрализаторов ОГ и систем рециркуляции ОГ, применения противосажевых фильтров, а уровень выброса КГ в дизелях остался относительно постоянным. Поэтому доля выбросов из картера стала более весомой и может составлять от 10% до 25% всех выбросов из двигателя, в зависимости от его состояния и режима работы.

Это обусловило в настоящее время в США и ряде стран Европы, а также Азии применять закрытые системы вентиляции картера (ЗСВК), которые обеспечивают возврат КГ в цилиндры дизелей внедорожной техники, большегрузных автомобилей, автобусов, морского транспорта и дизель-генераторных установок. Однако проблемы, возникающие в процессе их эксплуатации, связаны с рядом особенностей, имеющих место при функционировании подобных систем. Так, давление в картере, которое могут обеспечивать устанавливаемые сегодня на дизелях клапанные ЗСВК находится в диапазоне ±100 мм вод.ст. Это способствует интенсивному уносу масла из двигателя в случае избыточного положительного давления в картере и попаданию в него пыли и других твердых частиц через всевозможные уплотнения при значительного разрежения, что приводит к быстрому износу деталей двигателя и загрязнению картерного масла. Таким образом, все попытки повысить ресурс двигателя за счет улучшения фильтрации масла и воздуха, поступающего в двигатель, становятся малоэффективными.

В этой связи проблема разработки эффективной ЗСВК дизеля, обеспечивающей диапазон изменения давления в картере ±10 мм вод.ст., и исследования ее влияния на выбросы вредных веществ с ОГ является актуальной.

Цель и задачи работы. Основная цель работы - определение параметров функционирования ЗСВК в составе быстроходного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров (1-2-0-0), с рециркуляцией КГ во впускную систему при поддержании давления в картере ±10 мм вод.ст. и оценка влияния перепуска КГ во впускную систему на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Для достижения поставленных целей необходимо решение следующих задач:

1. Разработка математической модели теоретического цикла двухцилиндрового дизеля с ЗСВК и методики расчетно-экспериментальных исследований;

!

2. Формирование удельного показателя, позволяющего оценивать степень загрязнения окружающей среды КГ при работе дизеля на различных режимах;

3. Проведение исследования функционирования ЗСВК и определение значений геометрических параметров ее элементов, обеспечивающих эффективность удаления КГ во впускной трубопровод двигателя и поддержание диапазона изменения давления в картерном пространстве ±10 мм вод.ст.;

4. Выполнение экспериментальных исследований влияния перепуска КГ во впускной трубопровод на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель и программа расчета теоретического цикла четырехтактного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров и закрытой бесклапанной системой вентиляции картера, позволяющая с удовлетворительной степенью точности определять рациональные параметры воздуха и картерных газов при их рециркуляции во впускную систему дизеля в зависимости от заданных геометрических параметров элементов ЗСВК, а также от начальных и предельных условий ее функционирования;

2. Установлена зависимость эффективного функционирования ЗСВК на двухцилиндровом дизеле с неравномерным порядком работы цилиндров от сопротивления основного и дополнительного воздухоочистителей;

3. Предложен удельный показатель, позволяющий сравнивать степень загрязнения окружающей среды КГ при работе двигателя на различных режимах;

4. Определено, что изменение выбросов вредных веществ с ОГ при рециркуляции КГ во впускной трубопровод дизеля не превышает 6%.

Практическая ценность. Разработанная математическая модель и программа расчета теоретического цикла двухцилиндрового дизеля с ЗСВК позволяет с необходимой практической степенью точности определять показатели работы системы с учетом заданных условий функционирования ЗСВК. Результаты научной работы по исследованию ЗСВК переданы ООО «ВМТЗ» для использования при освоении производства и установки на серийных дизелях воздушного и жидкостного охлаждения. Они применяются в учебном процессе на кафедре «Тепловые двигатели и энергетические установки» (ТД и ЭУ) Владимирского государственного университета (ВлГУ).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Расчетная схема двухцилиндрового дизеля с ЗСВК и разработанная в соответствии с ней математическая модель теоретического цикла дизеля, учитывающая рециркуляцию КГ во впускной трубопровод;

2. Методика расчетно-экспериментальных исследований ЗСВК;

3. Результаты расчетно-экспериментальных и эксплуатационных исследований ЗСВК;

4. Результаты экспериментальных исследований влияния перепуска КГ во впускной трубопровод на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Апробация работы. Диссертационная работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Тепловые двигатели и энергетические установки» ВлГУ (июнь 2008 г.). Ее отдельные разделы докладывались на XI Международной научно-технической конференции в ВлГУ (май 2008 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 работ. Объем работы. Диссертация содержит 105 страниц основного текста с 32 рисунками и 20 таблицами, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 70 наименований (50% на иностранном языке) и 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении раскрывается актуальность темы, дается общая характеристика и кратко рассматривается содержание работы.

В первой главе диссертации представлен обзор научно-технической и патентной литературы, анализируются экспериментальные и теоретические работы по исследованию причин появления газов в картере двигателя и степени влияния вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу с КГ, на общую токсичность дизелей. Показаны способы борьбы с негативным воздействием КГ, главными из которых являются: фильтрация КГ и использование на двигателях ЗСВК. Приводится классификация известных систем вентиляций картера и отмечаются основные преимущества ЗСВК перед открытыми. Рассматриваются причины сложности поддержания в картере дизеля давления близкого к атмосферному с помощью существующих ЗСВК, и как следствие - возникновение проблемы негативного воздействия как избыточного положительного, так и отрицательного давления в картере на состояние и показатели двигателя. Определены конкретные задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию процессов, происходящих в ЗСВК двигателя. Расчетная схема двухцилиндрового дизеля с бесклапанной ЗСВК представлена на рис.1.

Схема включает следующие объекты и обозначения: 1 - цилиндры двигателя; 2 - впускной коллектор; 3 - выпускной коллектор; 4 - основной воздухоочиститель; 5 - дополнительный воздухоочиститель; 6 -трубопровод, связывающий дополнительный воздухоочиститель и впускной коллектор; 7 - картер двигателя; 8 - трубопровод, связывающий картер с дополнительным воздухоочистителем.

На схеме и при последующем описании процессов, про-

„ , „ текающих в объектах двигате-

Рис.1. Расчетная схема двухцилиндрового _

дизеля с ЗСВК. ля' приняты следующие обо-

значения: М - масса рабочего тела; G,G' расходы свежего заряда и отработавших газов через органы газораспределения; p,T,V - текущие значения давления, температуры и объема; р - коэффициент расхода; индексы: р, s — выпускной и впускной трубопровод; с - цилиндр двигателя; о - окружающая среда; г - картер двигателя; d- дополнительный объем;/- дополнительный воздухоочиститель; j - номер цилиндра. Двойной индекс обозначает перетекание газа из одного объема в другой. Например, рс - перетекание газа из выпускного трубопровода в цилиндр.

В соответствии с расчетной схемой была разработана математическая модель теоретического цикла двухцилиндрового дизеля с ЗСВК, в основу которой была положена модель, разработанная A.A. Гавриловым.

Принятие допущения о мгновенном выравнивании параметров газа по объемам ресиверов обуславливает возможность применения квазистационарного метода решения системы дифференциальных уравнений, описывающих термодинамические процессы в двигателе и ЗСВК.

Для описания термодинамических процессов, происходящих в каждом объекте двигателя, использовались уравнения сохранения массы, баланса энергии и состояния. Температуры вычисляются по уравнению состояния Т = pV/(RM). Поэтому в приведенном ниже описании процессов, протекающих в системах двигателя, уравнения для вычисления температур не приводятся.

При модернизации математическая модель была дополнена параметрами, учитывающими перепуск картерных газов во впускной трубопровод и в цилиндры двигателя, в частности, расходом КГ G'r.

Системы дифференциальных уравнений имеют вид:

- в цилиндре

dMc / d<p = [-G; + G; - Gl + Gl + Gx + Gl - (G„ + G'a)] / (6«);

7J. +—G'JP-GlTc + C-*-{Gl+Gx +Gl)T-с *

в выпускном трубопроводе

dMpld<p = {£Gce,-Gpo)l{bn)-, dprld^Rl^nV^GJ.-GJ^

- во впускном трубопроводе

dM, Idcp = (G„ + Gd, +G'„ -£G,)/(6/i); dp,ldcp = RI{6nV,)[GJ, +(Gd, +Gl)Td-j^GJ^,

Шл и<р={С„ +Оп,-&„)/( бп);

с!р,1с1ср = Ю{бпУ,)(ц,Тг+0<Т.

Расходы газов через отверстия (клапаны) вычисляются по уравнению

где у/ - функция, зависящая от отношения давлений до и после отверстия, через

которое идет истечение; F - текущее проходное сечение отверстия.

При моделировании процесса сгорания использовалась методика И.И. Вибе.

Описанная математическая модель положена в основу программы расчета цикла двухцилиндрового дизеля 2410,5/12 с перепуском КГ во впускной трубопровод. Программа позволяет определять текущие показатели, средние за цикл и в выбранный промежуток времени как в массовых, так и в объемных единицах измерения.

Разработана методика учета различной степени запыленности воздухоочистителей при расчете цикла дизеля с ЗСВК.

Согласно методике, суммарный объемный расход воздуха и КГ, поступающий в двигатель, делится на две части

Чтобы все КГ отводились в дополнительный воздухоочиститель, необходимо выполнение условия

Средний за период эксплуатации двигателя расход КГ ()', на режиме номинальной мощности N. по статистическим данным составляет 1...2% от расхода воздуха.

Поскольку наименьший расход воздуха двигателем имеет место на режиме минимальных оборотов холостого хода, то именно на этом режиме необходимо изначально обеспечить удаление всех КГ через дополнительный воздухоочиститель, что обеспечивается при условии

где (0<>+2'г.)" - суммарный расход воздуха и КГ через дополнительный воздухоочиститель на режиме минимальных оборотов холостого хода.

Точное значение отношения расходов должно выбираться с

учетом получения необходимого расхода (£>*+£>'■,)" ■ Принимается значение отношения (<2* +(У")"'/(У' от 4 до б, что гарантированно обеспечивает удаление всех КГ во впускной трубопровод при небольших габаритах дополнительного воздухоочистителя.

Для исследуемого двухцилиндрового дизеля с объемным расходом воздуха на номинальном режиме 105±2 м3/ч расход (У,, согласно статистическим дан-

ным, будет 1...2 м3/ч. Тогда, с учетом принятия отношения {Q^+Q»)""IQr = 4,5, наиболее рациональным с точки зрения удаления всех КГ будет диапазон расхода (Q*+Q'*.)" = 4,5 Q', или 4,5...9 м3/ч.

Необходимо отметить, что при совместной работе двух воздухоочистителей в системе вентиляции картера, возможны разные варианты нарастания их сопротивлений от времени работы до достижения предельного сопротивления одним из воздухоочистителей. Поэтому увеличение гидравлических сопротивлений газовым потокам обоих воздухоочистителей от начальных значений до предельных будет также неравномерным, что приведет к изменению расхода (Q* + Q'n)" в процессе эксплуатации ЗСВК и может отрицательно повлиять на эффективность работы обоих воздухоочистителей. Таким образом, определение текущего сопротивления дополнительного воздухоочистителя A/\«v., при котором в момент достижения предельного сопротивления основным воздухоочистителем Д/V>„, в ЗСВК обеспечивается постоянство расхода (Q^+Q'»)", является необходимым условием для последующего подбора фильтрующих материалов воздухоочистителей. При этом необходимо учитывать следующие требования для обеспечения эффективной работы ЗСВК

где (АРо™|"...Д/>о™"),(ЛРо™...ЛРо™х) - допустимые диапазоны варьирования начальных значений сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей при производстве; тРош, rv. - время работы основного и дополнительного воздухоочистителей до достижения предельного сопротивления. Поскольку при массовом производстве воздухоочистителя неизбежен разброс значения его начального сопротивления в допустимом диапазоне, то вследствие такого разброса начальных значений сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей, возникает область с диапазоном возможных значений расхода (0*+ £)'„)". Область ограничивается функциями Q-/(Д/\,,,ДРо™) и Q = /(A/\,,A/V"), а также минимальным ДЛ™ и максимальным ЛР<>™ значением начального сопротивления дополнительного воздухоочистителя. В указанных функциях АР<Г, ДР<Г" - минимальное и максимальное значения начального

сопротивления основного воздухоочистителя.

Важной задачей является определение значения проходного сечения ndFd,

при котором обеспечивается диапазон (область) расхода (Qj,+Q'n)", соответствующий рациональному диапазону для исследуемого двигателя. Для этого необходимо провести исследования ЗСВК с разными комбинациями минимально и максимально допустимых значений начальных сопротивлений ДЛГ", АР а™, ДА", Д/V'" из допустимого диапазона для каждого воздухоочистителя. Начальное сопротивление основного воздухоочистителя, согласно техническим требованиям для серийно выпускаемого, варьируется от -150 до -180 мм вод.ст., а предельное Д/V»,, составляет -300 мм вод.ст. Для дополнительного воздухо-

очистителя начальное сопротивление принимается равным -100...-120 мм вод.ст, что меньше, чем на основном воздухоочистителе и, как предполагается, позволит компенсировать завышенную скорость нарастания сопротивления на дополнительном воздухоочистителе относительно основного, вследствие введения КГ.

Также, в расчетных исследованиях принимается проходное сечение: /j„F0 равным fjsFs; ¡urFr - равным проходному сечению газоотводной трубки штатной ОСВК; ndFd из диапазона 140...275 мм2 (с учетом принятой величины расходного коэффициента цл = 0,8 геометрическое значение исследуемого диапазона составит Fd = 175...345 мм2).

Исследования проводятся на режиме номинальной мощности с имитацией различных комбинаций начальных, предельных и текущих значений сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей. Для этого в исходных данных программы расчета теоретического цикла дизеля 2410,5/12 с ЗСВК вводятся расходные коэффициенты эффективных проходных сечений /xfFf и ¡jsFs такие, чтобы за цикл средние давления в объемах Vd и Vs соответствовали заданной комбинации сопротивлений дополнительного и основного воздухоочистителя.

В процессе расчетных исследований для определения расхода (Q*+Q' использовалась зависимость

где (Qj, + Q'r,)"" - суммарный расход воздуха и КГ через дополнительный воздухоочиститель на режиме номинальной мощности; и™, птм - частота вращения коленчатого вала на режиме минимальных оборотов холостого хода и номинальной мощности; t]'",t- коэффициент наполнения двигателя на режиме минимальных оборотов холостого хода и номинальной мощности. Значения принимаются по расчетным и экспериментальным данным в зависимости от режима работы двигателя.

Расчетные исследования по разработанной математической модели подтвердили способность функционирования предложенной ЗСВК и позволили определить наиболее эффективное значение сечения ndFd, обеспечивающее эксплуатационный диапазон расхода (Q*+Q'")" для исследуемого двигателя.

На рис.3, представлены графики зависимости расходов газовоздушной смеси через основной, дополнительный воздухоочистители и клапаны от угла поворота коленчатого вала. Приведены изменения давления после основного и дополнительного воздухоочистителей за цикл, и их средние значения. Графики построены для варианта имитации начальных сопротивлений -150 и -100 мм вод.ст. основного и дополнительного воздухоочистителей при ndFd = 180 мм2.

О 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720

ф, "п.к.в.

Рис.3. Графики зависимости (Q*+Q'r,),Q0„Qx и P,,Pä от угла поворота коленчатого вала.

Согласно результатам проведенных расчетных исследований установлено, что наиболее эффективным из принятых для исследования проходных сечений fidFj = 140, 180, 225, 275 мм2 является диапазон сечений от 180 до 225 мм2, при котором на режиме номинальной нагрузки с имитацией начальных сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей, расход (Qb+Q'«)""" может находиться в интервале 10...20 м3/ч, а для режима минимальных оборотов холостого хода (gj,+ ()'„)" - 4...8 м3/ч. Зависимость расхода ({?<«• + £>'„)*" от HdFj представлена на рис.4.

В ходе расчетных исследований отмечались выбросы КГ в атмосферу из объема Vf дополнительного воздухоочистителя, что связано с неравномерным порядком работы цилиндров двигателя. Количество прорывающихся в атмосферу КГ главным образом зависит от расхода КГ. Так, при Q'r = 1 м3/ч масса КГ, выходящих в атмосферу, составляет 1...5% от об-

12 . 10 I

О +

о

j \ 1_ЕЕ —

; t" 1

' -t , -■• у

¡Ü tv

! i . : !

225 2

275

140 180

Рис.4. Зависимость (Qa + Q'*,)"от pdFd.

: 2 м /ч не пре-

щей массы, а при Q, вышает 12%.

Имитация предельной запыленности основного воздухоочистителя до сопротивления -300 мм вод.ст. и текущей запыленности дополнительного воздухоочистителя до сопротивления -110, -215 и -280 мм вод.ст. показала, что чем выше разница между Д/Vv. и Дтем значительнее отличается расход

((+ 6'-.)"°" от своего значения при начальном сопротивлении АРоол. Наилучшим, с точки зрения обеспечения расхода (<2* +О!'?)"" в интервале 10...20 м3/ч в период эксплуатации ЗСВК, является конечное соотношение сопротивлений воздухоочистителей, когда в момент достижения основным воздухоочистителем придельного сопротивления АР,,р*ог= -300 мм вод.ст., текущее сопротивление дополнительного воздухоочистителя = -200...-250 мм вод.ст. (рис.5).

О -20 -40 -60 -80 -100-120 -140 -160-180-200-220 -240-260 -280 -300

АРДВ, мм вод.ст. ' а)

О -20 -40 -60 -80 -100 -120-140 -160-180-200 -220 -240-260-280-300 ЛРд мм вод.ст.

б)

Рис.5. Расчетные зависимости (0л + j ' ' от сопротивлений дополнительного и основного воздухоочистителей при: а) // ,F, = 180 мм2; б) ur,Fd =225 мм2.

В третьей главе приведено описание стенда для безмоторных исследований ЗСВК (рис.6), методика проведения и результаты безмоторных испытаний.

Рис.6. Схема установки для исследования ЗСВК.

Безмоторный стенд включает в себя вакуум-насос 19 с приводом от электродвигателя, мощность которого регулируется с пульта управления 1. С помощью заслонки 17 и вентилей 16,18 в трубопроводе 20 устанавливается расход воздуха соответствующий режиму, на котором работает двигатель. Контроль за расходом воздуха осуществляется по перепаду давления на мерной диафрагме 15 с помощью пьезометра 2.

Имитация изменения сопротивления основного и дополнительного воздухоочистителей в безмоторной установке осуществлялась с помощью вентилей 4 и 5. Для установки необходимого значения проходного сечения (согласно расчетной схеме) в ЗСВК предусмотрен вентиль 6. Для имитации расхода КГ, с дальнейшей рециркуляцией их во впускной трубопровод 20, в безмоторной установке предусмотрен подвод в ЗСВК воздуха из ресивера 11 (картера двигателя). В ресивер И воздух поступает из пневмокомпрессора 7 через вентиль 14, успокоительный ресивер 13 и расходомер воздуха 12 ротаметрического типа (ротаметра). Регулирование значения расхода подаваемого воздуха осуществляется вентилем 14 по показаниям расходомера 12. Подводится воздух из ресивера 11 в ЗСВК после расходомера воздуха 8, по которому определяется расход воздуха, поступающего непосредственно из атмосферы, независимо от количества подаваемого воздуха из ресивера 11.

В ходе исследований ЗСВК на безмоторной установке устанавливались:

- вентилями 4 и 5 по показаниям пьезометров 3 и 9 комбинации начальных, предельного и текущих значений сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей, аналогичные расчетным исследованиям;

- вентилем 6 принятые для исследования значения проходного сечения из исследуемого диапазона 175...345 мм2.

В трубопроводе 20 обеспечивался расход воздуха, соответствующего расходу воздуха двигателем 2410,5/12 на режиме номинальной мощности. Он выбирался по экспериментальным данным в зависимости от сопротивления воздухоочистителя. Также в ЗСВК подавался воздух из ресивера 11 в количестве 1 и 2 м3/ч для

имитации расхода КГ, что позволило оценить способность исследуемой ЗСВК выполнять свою функцию по удалению КГ.

Согласно результатам испытаний, независимо от количества подаваемого воздуха из ресивера 11, суммарные расходы воздуха через вентиль 6 отличаются незначительно. Это подтверждает на практике способность ЗСВК выполнять свою функцию, когда увеличение количества картерных газов компенсируется снижением количества воздуха, поступающего из атмосферы.

В ходе экспериментальных исследований ЗСВК установлено, что наиболее эффективным, также как и в расчетных исследования, является диапазон сечений /\ = 225...280 мм2, при котором через дополнительный воздухоочиститель с заданным диапазоном начального сопротивления ДРо^ =

-100...-120 мм вод.ст. может обеспечиваться расход в пределах 11 ...23 м3/ч, а на режиме минимальных оборотов холостого хода (£?<*+б'»)" = 4...9 м"7ч (рис.7). Отмечается вполне удовлетворительное совпадение результатов по расходам ((?*+£?'")> полученных расчетным путем и на безмоторной установке, однако по некоторым значениям отличие может достигать 25%.

Таким образом, проведенные эксперименты подтвердили результаты расчетных исследований с помощью математической модели и установили, что поддержание расхода (б*+2'»)""" в диапазоне 11...23 м3/ч в период эксплуатации ЗСВК может обеспечиваться, если в момент достижения основным воздухоочистителем предельного сопротивления -300 мм вод.ст. значение текущего сопротивления дополнительного воздухоочистителя находится в интервале -240...-280 мм вод.ст., при этом давление Рг в имитаторе картера 11 может варьироваться от -7 до -16 мм вод.ст.

В четвертой главе описаны методика и результаты экспериментального исследования ЗСВК на моторной установке с целью определения показателей ЗСВК в составе дизеля 2410,5/12. Приведены зависимости изменения величины расхода картерных газов от нагрузки при п = 1500 и 2000 мин"1 и оценена степень влияния перепуска картерных газов во впускной трубопровод на изменение выбросов вредных веществ с ОГ двигателя на скоростных режимах.

В процессе проведения моторных исследований ЗСВК в системе устанавливалось:

- диапазон проходных сечений -- 225...280 мм2, который по результатам расчетных исследований и подтвержденных при исследованиях ЗСВК на безмоторном стенде является наиболее рациональным с точки зрения обеспечения необходимого расхода газовоздушной смеси через дополнительный воздухоочиститель;

/ V

X У У) 77

¿с Х> ' V'4 V V -V Л .

- > , X «йя1 А. У

г У ' о< V У ; х' ' X Г-' X' ^

175 225 280 345

Я,,, мм2

Рис.7. Зависимость + ()'„)" от Г<1.

- комбинации начальных и предельных значений сопротивлений основного ЛР„, и дополнительного АР,, воздухоочистителей аналогичные расчетным исследованиям и исследованиям на безмоторном стенде.

Исследование дизеля 2410,5/12 с ЗСВК на режиме номинальной мощности и минимальных оборотов холостого хода показало, что давление в картере Рг независимо от сопротивлений основного и дополнительного воздухоочистителей незначительно отличается от атмосферного. В табл.2 представлены результаты моторных испытаний ЗСВК, которые позволяют оценить изменения расхода (£?<<«+ £?'") и давления Рг в зависимости от сопротивлений воздухоочистителей.

Таблица 2

Влияния степени запыленности воздухоочистителей на + и Рг

на режиме номинальной мощности и минимальных оборотов холостого хода

Р.

АР. АР„ 225 | 280 | 225 | 280 225 | 280 | 225 | 280

мм2 мм2

ржш г рх.х (б

мм вод.ст. /ч

-150 -100 0 -4 0 -1 13,59 19,09 6,19 9,14

-150 -120 0 -4 0 -1 12,21 16,50 5,44 6,45

-180 -100 0 -4 0 -2 15,12 21,53 6,75 9,87

-180 -120 0 -3 0 -1 13,55 19,81 6,17 8,51

-300 -110 -7 -12 -2 -5 24,92 36,81 10,13 15,64

-300 -215 -4 -7 0 -3 18,94 27,16 8,07 10,11

-300 -280 -1 -6 0 -2 12,63 20,18 5,47 6,12

Полученные результаты моторных исследований ЗСВК подтвердили расчетные рекомендации и результаты безмоторных испытаний ЗСВК, что наиболее эффективным является диапазон сечений /•", = 225...280 мм2, при котором обеспечивается на режиме номинальной мощности при заданном диапазоне начального сопротивления дополнительного воздухоочистителя -100...-120 мм вод.ст. расход + 0'")"°" = 12...21 м3/ч и давление в картере Р""" от 0 до -12 мм вод.ст., а на режиме минимальных оборотов холостого хода расход + 2 я)" = 5...10 м3/ч. С целью обеспечения расхода ((Эл+О'™)"™ в интервале 12...21 мэ/ч в период эксплуатации ЗСВК, необходимо чтобы в момент достижения основным воздухоочистителем предельного сопротивления -300 мм вод.ст. значение текущего сопротивления дополнительного воздухоочистителя находилось в диапазоне -260...-280 мм вод.ст.

Эксплуатационные испытания ЗСВК двигателя 2410,5/12 с реальными воздухоочистителями, которые имели начальные сопротивления, входящие в допустимый диапазон для каждого воздухоочистителя, с достаточной степенью точно-

сти подтвердили результаты расчетных исследований, безмоторных и моторных испытаний ЗСВК, а также установили, что на режиме минимальных оборотов холостого хода через дополнительный воздухоочиститель обеспечивается расход (Q*+Q'")'" = 5 м3/ч. На режиме номинальной мощности давление в картере не превышает -4 мм вод.ст., а на режиме минимальных оборотов холостого хода соответствует атмосферному давлению. Выбросы КГ из дополнительного воздухоочистителя замечены не были.

В ходе исследования на моторном стенде было установлено, что максимальный расход КГ имеет место на средних нагрузках при 2ООО мин"1 и 1500 мин"1 и составляет 1,5... 1,55 м3/ч. На режиме минимальных оборотов холостого хода расход КГ составил 1,13 м3/ч.

Если полученный расход КГ отнести к индикаторной мощности qr = (У, / N, (для режима минимальных оборотов холостого хода № = Nm ), то полученный удельный показатель qr, м3/(кВт-ч) можно использовать для сравнительной оценки загрязнения окружающей среды КГ при работе двигателя на различных режимах или различных двигателях.

Сравнительная оценка загрязнения окружающей среды картерными газами с помощью удельного показателя qnj при работе исследуемого дизеля со штатной ОСВК показала, что qt, на режимах номинальной мощности равен 0,05 м3/(кВт-ч), максимального крутящего момента 0,06 м3/(кВт-ч), минимальных оборотов холостого хода 0,17 м3/(кВг-ч). Приведенные данные свидетельствуют о более существенном вкладе КГ в загрязнение окружающей среды при длительной работе двигателя на режиме минимальных оборотов холостого хода.

ЗСВК позволяет снизить загрязнение окружающей среды КГ. Однако ввод КГ во впускную систему может сказаться на рабочем процессе двигателя и, соответственно, на выбросах вредных веществ с ОГ.

Для оценки влияния ЗСВК на выбросы вредных веществ с отработавшими газами двухцилиндрового дизеля были проведены стендовые испытания, где в качестве основного метода исследования выбран метод сравнительного анализа результатов измерения выбросов вредных веществ из выпускного трубопровода дизеля со штатной (открытой) системой вентиляции картера и с опытной ЗСВК. Концентрации вредных веществ и дымность ОГ определялись с помощью газоанализатора AVL DiCom 4000 NOx и дымомера AVL Smokemeter 415 S с погрешностями измерения 5% и 1% соответственно. Показатели токсичности измерялись при различных нагрузках на двух скоростных режимах: номинальной частоте вращения коленчатого вала (2000 мин"1) и максимального крутящего момента (1500 мин"1). С увеличением нагрузки отмечено влияние рециркуляции КГ на изменение выбросов вредных веществ из выпускного трубопровода двигателя. В частности, дымность ОГ снижается с 9% до 5% и с 19% до 15% при максимальных нагрузках 110 и 120 Н-м соответствующих частотам 2000 и 1500 мин"1. При этом концентрация оксидов азота NOx на режиме номинальной мощности и максимального крутящего момента изменилась на 4...6%. По отношению к количеству NOx доля выбросов СО и СН составляет менее 10%. Зафикси-

ровано снижение концентрации СО и увеличение концентрации СН в ОГ в пределах 2...5%.

Таким образом, рециркуляция КГ во впускной тракт оказывает определенное воздействие на изменение выбросов вредных веществ с ОГ исследуемого дизеля. Согласно полученным результатам экспериментальных исследований, это влияние несущественно и может находиться в пределах погрешности измерительной аппаратуры. Применение на исследуемом двигателе 2410,5/12 ЗСВК вместо штатной ОСВК целесообразно, несмотря на кажущуюся незначительность изменения экологических показателей ОГ, т.к. снижает общее экологическое воздействие двигателя на окружающую среду в целом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Необходимость применения закрытых систем вентиляции картера на дизелях обусловлена тем, что при существенном снижении выбросов вредных веществ с отработавшими газами, доля вредных веществ поступающих с кар-терными газами в атмосферу через сапун стала достигать 10...25% от всех выбросов из двигателя.

2. Разработана математическая модель и программа расчета теоретического цикла четырехтактного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров и закрытой бесклапанной системой вентиляции картера, позволяющая определять рациональные параметры воздуха и картерных газов при их рециркуляции во впускную систему дизеля.

3. Разработанная методика и проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили установить значения скоростей в элементах системы вентиляции картера при перетекании газов из картера во впускной трубопровод и определить диапазон наивыгоднейших проходных сечений. Установлено, что для удаления всех картерных газов во впускной трубопровод на режиме минимальных оборотов холостого хода необходим расход газовоздушной смеси 4,5...9 м3/ч через систему вентиляции картера, который обеспечивается диапазоном геометрических проходных сечений 180...225 мм2.

4. Экспериментальные исследования на моторном стенде дизеля 2410,5/12 подтвердили, что закрытая система вентиляции картера с проходным сечением на входе во впускной трубопровод в диапазоне 180...225 мм2 обеспечивает на всех режимах работы двигателя полную рециркуляцию картерных газов во впускную систему и поддерживает в картере давление в пределах 0...-12 мм вод.ст.

5. Сравнительная оценка с помощью удельного показателя загрязнения окружающей среды картерными газами <7,г показала, что при работе дизеля 2410,5/12 с открытой системой вентиляции картера наибольший вклад в загрязнение окружающей среды картерные газы вносят на режиме минимальных оборотов холостого хода, где составляет 0,17 м3/(кВт-ч), что в 2,5...3 раза больше, чем на других режимах.

6. С помощью метода сравнительного анализа результатов измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизеля со штатной открытой системой вентиляции картера и с опытной закрытой установлено, что рецирку-

ляция картерных газов во впускной тракт оказывает определенное воздействие на изменение выбросов вредных веществ из выпускной системы дизеля 2410,5/12. Так, дымность отработавших газов снижается с 9% до 5% и с 19% до 15% при максимальных нагрузках 110 и 120 Н-м соответствующих частотам 2000 и 1500 мин"1. При этом концентрация оксидов азота NOx на режиме номинальной нагрузки и максимального крутящего момента изменяется на 4...6%. Зафиксировано снижение концентрации СО и увеличение концентрации СН в отработавших газах в пределах 2...5%.

7. Применение на дизеле 2410,5/12 закрытой системы вентиляции картера вместо штатной открытой целесообразно, несмотря на кажущуюся незначительность изменения выбросов вредных веществ с отработавшими газами, т.к. снижает общее экологическое воздействие двигателя на окружающую среду в целом.

8. Предложенная математическая модель и программа расчета теоретического цикла дизеля с закрытой системой вентиляции картера могут быть рекомендованы для практического использования при разработке систем рециркуляции картерных газов во впускной трубопровод двигателя с неравномерным порядком работы цилиндров.

9. Дальнейшие работы по исследованию предложенной закрытой системы вентиляции картера должны быть направлены на изучение эффективности фильтрации смеси картерных газов и воздуха в дополнительном инерционно-масляном воздухоочистителе полусухого типа при использовании различных фильтрующих материалов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. М.Ю. Волков. О системах вентиляции картера дизелей для легковых автомобилей и внедорожной техники. Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. [Адрес ресурса в сети интернет: http://www.lomonosov-msu.ru/2008/.] ISBN 978-5-91579-003-1.

2. М.Ю. Волков, A.A. Гаврилов, Ю.И. Глушков. Проблемы развития систем вентиляции картера дизелей для большегрузных автомобилей, генераторных установок и внедорожной техники//Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию заслуженного деятеля науки РФ, д.т.н., профессора И.И. Аринина. - Владимир, 2007.-С. 200-203.

3. М.Ю. Волков, A.A. Гаврилов. Расход картерных газов быстроходных дизелей//Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы XI Международной научно-практической конференции. - Владимир, 2008. - С. 220-222.

4. М.Ю. Волков. Влияние перепуска картерных газов во впускной тракт на экологические показатели дизеля//Фундаментальные и прикладные

проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы XI Международной научно-практической конференции. - Владимир, 2008. -С. 220-222.

5. М.Ю. Волков. Рециркуляция картерных газов во впускной тракт дизеля // Известия ВУЗов. Серия Машиностроение. - 2008. -№10.

Подписано в печать 21.11.08. Формат 60x84/16. Усл. печ. л.0,93. Тираж 100 экз.

Заказ ¿9/-0&П Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

1.1. Влияние вентиляции картера на работу системы смазки и токсичность поршневых двигателей.

1.2. Классификация систем вентиляций картера двигателей.

1.3. Способы фильтрования картерных газов.

1.4. Предельные давления газов в картере двигателя.

1.5. Выводы по главе и постановка задач исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА В ДВУХЦИЛИНДРОВОМ ДИЗЕЛЕ.

2.1. Математическая модель газообмена дизеля с закрытой системой вентиляции картера.

2.2. Методика расчетных исследований.

2.3. Результаты расчетных исследований.

2.4. Выводы по главе.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА НА БЕЗМОТОРНОЙ УСТАНОВКЕ.

3.1. Безмоторная установка для исследования закрытой системы вентиляции картера.

3.2. Методика проведения безмоторных испытаний.

3.3. Результаты экспериментальных исследований.

3.4. Выводы по главе.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА В СОСТАВЕ ДИЗЕЛЯ

2410,5/12.

4.1. Объект исследования, оборудование и погрешности.

4.2. Исходные показатели дизеля 2410,5/12.

4.3. Определение показателей закрытой системы вентиляции картера в составе дизеля 2410,5/12.

4.3.1. Методика проведения испытаний.

4.3.2. Результаты моторных испытаний.

4.3.3. Результаты эксплуатационных испытаний.

4.4. Исследование влияния перепуска картерных газов во впускной трубопровод дизеля 2410,5/12 на изменение выбросов вредных веществ с отработавшими газами.

4.3.1. Методика проведения испытаний.

4.3.2. Результаты испытаний.

4.5. Выводы по главе.

Актуальность проблемы. В целях защиты окружающей среды от загрязнения продуктами сгорания во многих странах действуют как национальные, так и международные стандарты, ограничивающие предельно допустимое содержание вредных веществ в отработавших газах (ОГ) дизелей. Однако, в процессе сгорания топлива в двигателе, часть продуктов сгорания просачивается через зазор между поршнем и цилиндром и попадает в картер двигателя, где смешивается с масляной аэрозолью, превращаясь в картерные газы. Во избежание возникновения в картерном пространстве значительного избыточного давления, отрицательно влияющего на герметичность уплотнений в двигателе, картерные газы эвакуируются в атмосферу через сапун, что делает их практически неучтенным загрязнителем окружающей среды.

В 1990-х выбросы вредных веществ с отработавшими газами дизелей были существенно уменьшены за счет использования каталитических нейтрализаторов ОГ и систем рециркуляции ОГ, совершенствования рабочего процесса, применения противосажевых фильтров, а уровень выброса картерных газов в дизельных двигателях остался относительно постоянным. Поэтому доля выбросов из картера стала более весомой и может составлять от 10% до 25% всех выбросов из двигателя, в зависимости от его состояния и режима работы.

Это обусловило в настоящее время в США и ряде стран Европы, а также Азии применяются закрытые системы вентиляции картера (ЗСВК), которые обеспечивают возврат картерных газов в цилиндры дизелей внедорожной техники, большегрузных автомобилей, автобусов, морского транспорта и дизель-генераторных установок. Однако проблемы, возникающие в процессе их эксплуатации, связаны с рядом особенностей, имеющих место при функционировании подобных систем. Так, давление в картере, которое могут обеспечивать устанавливаемые сегодня на дизелях клапанные ЗСВК находится в диапазоне ±100 мм вод.ст. Это способствует интенсивному уносу масла из двигателя в случае избыточного положительного давления в картере и попаданию в него пыли и других твердых частиц через всевозможные уплотнения в случае значительного разрежения, что приводит к быстрому износу деталей двигателя и загрязнению картерного масла. Таким образом, все попытки повысить ресурс двигателя за счет улучшения фильтрации масла и воздуха, поступающего в двигатель, становятся малоэффективными.

В этой связи проблема разработки эффективной ЗСВК дизеля, обеспечивающей диапазон изменения давления в картере ±10 мм вод.ст., и исследования ее влияния на выбросы вредных веществ с ОГ является актуальной.

Цель и задачи работы. Основная цель работы - определение параметров функционирования ЗСВК в составе быстроходного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров (1-2-0-0), с рециркуляцией картерных газов во впускную систему при поддержании давления в картере близкого к атмосферному и оценка влияния перепуска КГ во впускную систему на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработка математической модели процессов газообмена двухцилиндрового дизеля с ЗСВК и методики расчетно-экспериментальных исследований;

2. Формирование удельного показателя, позволяющего оценивать степень загрязнения окружающей среды картерными газами при работе дизеля на различных режимах;

3. Проведение исследования функционирования ЗСВК и определение значений геометрических параметров ее элементов, обеспечивающих эффективность удаления картерных газов во впускной трубопровод двигателя и поддержание диапазона изменения давления в картерном пространстве ±10 мм вод.ст.;

4. Выполнение экспериментальных исследований влияния перепуска картерных газов во впускной трубопровод на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель и программа расчета газообмена четырехтактного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров и закрытой бесклапанной системой вентиляции картера, позволяющая с удовлетворительной степенью точности определять рациональные параметры воздуха и картерных газов при их рециркуляции во впускную систему дизеля в зависимости от заданных геометрических параметров элементов ЗСВК, а также от начальных и предельных условий ее функционирования;

2. Установлена зависимость эффективного функционирования ЗСВК на двухцилиндровом дизеле с неравномерным порядком работы цилиндров от сопротивления основного и дополнительного воздухоочистителей;

3. Предложен удельный показатель, позволяющий сравнивать степень загрязнения окружающей среды картерными газами при работе двигателя на различных режимах;

4. Определено, что изменение выбросов вредных веществ с ОГ при рециркуляции картерных газов во впускной трубопровод дизеля не превышает 6%.

Практическая ценность. Разработанная математическая модель и программа расчета газообмена двухцилиндрового дизеля с ЗСВК позволяет с необходимой практической степенью точности определять показатели работы системы с учетом заданных условий функционирования ЗСВК. Результаты научной работы по исследованию ЗСВК переданы ООО «ВМТЗ» для использования при освоении производства и установки на серийных дизелях воздушного и жидкостного охлаждения. Они применяются в учебном процессе на кафедре «Тепловые двигатели и энергетические установки» (ТД и ЭУ) Владимирского государственного университета (ВлГУ).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Расчетная схема двухцилиндрового дизеля с ЗСВК и разработанная в соответствии с ней математическая модель газообмена дизеля, учитывающая рециркуляцию картерных газов во впускной трубопровод;

2. Методика расчетно-экспериментальных исследований ЗСВК;

3. Результаты расчетно-экспериментальных и эксплуатационных исследований ЗСВК;

4. Результаты экспериментальных исследований влияния перепуска картерных газов во впускной трубопровод на изменение выбросов вредных веществ с ОГ дизеля.

Апробация работы. Диссертационная работа доложена и одобрена на заседании кафедры «Тепловые двигатели и энергетические установки» ВлГУ (июнь 2008 г.). Ее отдельные разделы докладывались на XI Международной научно-технической конференции в ВлГУ (май 2008 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 работ.

Объем работы. Диссертация содержит 105 страниц основного текста с 32 рисунками и 20 таблицами, состоит из введения, 4 глав, заключения,

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Необходимость применения закрытых систем вентиляции картера на дизелях обусловлена тем, что при существенном снижении выбросов вредных веществ с отработавшими газами, доля вредных веществ поступающих с картерными газами в атмосферу через сапун стала достигать 10. .25% от всех выбросов из двигателя.

2. Разработана математическая модель и программа расчета газообмена четырехтактного двухцилиндрового дизеля с неравномерным порядком работы цилиндров и закрытой бесклапанной системой вентиляции картера, позволяющая определять рациональные параметры воздуха и картерных газов при их рециркуляции, во впускную систему дизеля.

3. Разработанная методика и проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили установить значения скоростей в элементах системы вентиляции картера при перетекании газов из картера во впускной трубопровод и определить диапазон наивыгоднейших проходных сечений. Установлено, что для удаления всех картерных газов во впускной трубопровод на режиме минимальных оборотов холостого хода необходим расход газовоздушной смеси 4,5.9 м3/ч через систему вентиляции картера, который обеспечивается диапазоном геометрических проходных сечений 225.280 мм2.

4. Экспериментальные исследования на моторном стенде дизеля 2410,5/12 подтвердили, что закрытая система вентиляции картера с проходным сечением на входе во впускной трубопровод в диапазоне 225.280 мм2 обеспечивает на всех режимах работы двигателя полную рециркуляцию картерных газов во впускную систему и поддерживает в картере давление в пределах 0.-12 мм вод.ст.

5. Сравнительная оценка с помощью удельного показателя загрязнения окружающей среды картерными газами qKi показала, что при работе дизеля 2410,5/12 с открытой системой вентиляции картера наибольший вклад в загрязнение окружающей среды картерные газы вносят на режиме минимальных оборотов холостого хода, где дкг составляет 0,17 м /(кВт-ч), что в 2,5.3 раза больше, чем на других режимах.

6. С помощью метода сравнительного анализа результатов измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизеля со штатной открытой системой вентиляции картера и с опытной закрытой установлено, что рециркуляция картерных газов во впускной тракт оказывает определенное воздействие на изменение выбросов вредных веществ из выпускной системы дизеля 2410,5/12. Так, дымность отработавших газов снижается с 9% до 5% и с 19% до 15% при максимальных нагрузках 110 и 120 Н-м соответствующих частотам 2000 и 1500 мин"1. При этом концентрация оксидов азота NOx на режиме номинальной нагрузки и максимального крутящего момента изменяется на 4.6%. Зафиксировано снижение концентрации СО и увеличение концентрации СН в отработавших газах в пределах 2. .5%.

7. Применение на дизеле 2410,5/12 закрытой системы вентиляции картера вместо штатной открытой целесообразно, несмотря на кажущуюся незначительность изменения выбросов вредных веществ с отработавшими газами, т.к. снижает общее экологическое воздействие двигателя на окружающую среду в целом.

8. Предложенная математическая модель и программа расчета теоретического цикла дизеля с закрытой системой вентиляции картера могут быть рекомендованы для практического использования при разработке систем рециркуляции картерных газов во впускной трубопровод двигателя с неравномерным порядком работы цилиндров.

9. Дальнейшие работы по исследованию предложенной закрытой системы вентиляции картера должны быть направлены на изучение эффективности фильтрации смеси картерных газов и воздуха в дополнительном инерционно-масляном воздухоочистителе полусухого типа при использовании различных фильтрующих материалов.

1. Автомобильный справочник Текст.: перевод с англ. Г.С. Дугин, Е.И. Комаров, Ю.В. Онуфрийчук. М.: ЗАО КЖИ «За рулем». - 2002. - 896 с.

2. Актуальные вопросы создания топливоподающих систем транспортных дизелей Текст.: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию ЯЗДА. Ярославль: Издательство ЯГТУ, 2002. - С.19 -33.

3. Ананьев, И.Г. Вентиляция картера двигателей внутреннего сгорания (Обзор) Текст. М.: ЦИНТИМАШ, 1961 г. - 38 с.

4. Архангельский, В.М. Автомобильные двигатели Текст. / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов; под ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.-591 с.

5. Байков, Б.П. Дизели Текст.: справочник / Б.П. Байков, В.А. Ваншейдт, И.П.Воронов и др.; под общей редакцией В.А. Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, JI.K. Коллерова. Л.: Машиностроение, 1977. - 480 с.

6. Блинов, А.Д. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков Текст. / А.Д. Блинов, П.А. Голубев, Ю.Е. Драган и др.; под ред. B.C. Папонова, И.М. Минеева. М.: НИЦ «Инженер», 2000. - 332 с.

7. Браневская, И.М. Исследование влияния вентиляции картера на эксплуатационные показатели тракторного дизеля Текст.автореферат дис. . кан.тех.наук / С.В. Венцель. Харьков, 1972. - 22 с.

8. Бурьянов, Р.В. Методика расчета инерционно-масляного воздухоочистителя Текст. М:. ВЗМИ, 1966. 35 с.

9. Варшавский, И. Л. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля Текст. / Р. В. Малов. М.: Издательство «Транспорт», 1968. - 128 с.

10. Венцель, С.В. Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания Текст. -М.: Химия, 1979. -240 с.

11. Венцель, С.В. Смазка двигателей внутреннего сгорания Текст. — М:, МАШГИЗ, 1963.- 179 с.

12. Взоров, Б.А. Тракторные дизели Текст.: справочник / Б.А. Взоров, А.В. Адамович, С.Г. Арабян и др.; под общ. ред. Б.А. Взорова. М.: Машиностроение, 1981. - 535 с.

13. Влияние на функции и срок использования радиальных сальников Текст. Гетце АО, 5093 Буршейд, ФРГ.

14. Волков, М.Ю. Расход картерных газов быстроходных дизелей Текст./

15. A.А. Гаврилов // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы XI Международной научно-практической конференции. Владимир, 2008. - С. 220-222.

16. Волков, М.Ю. Рециркуляция картерных газов во впускной тракт дизеля // Известия ВУЗов. Серия Машиностроение. 2008. -№10.

17. Вырубов, Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей Текст. / Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко,

18. B.И. Ивин; под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983.-372 с.

19. Гальговский, В.Р. Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей Текст.: автореферат дис. . докт. техн. наук / В.Р. Гальговский. М.: МГТУ им. Баумана, 1991. - 64 с.

20. Гальговский, В.Р. Развитие нормативов ЕЭК ООН по экологии и формирование высокоэффективного транспортного дизеля Текст. / В.Р. Гальговский, В.А. Долецкий, Б.М. Малков. Ярославль: Издательство ЯГТУ, 1996.- 171 с.

21. Дурст, М. Фильтрация в автомобилях Текст. / Г.-М. Кляйн, Н. Мозер -Мюнхен, 2005. 95 с.

22. Дьяков. Р.А. Воздухоочистка в дизелях Текст. Л.: «Машиностроение» (Ленингр. отделение), 1975. - 152 с.

23. Дьяченко, Н.Х. Теория двигателей внутреннего сгорания Текст. / Н.Х. Дьяченко, А.К. Костин, Б.П. Пугачев, Р.В. Русинов, Г.В. Мельников; под ред. Н.Х. Дьяченко. Л.: Машиностроение, 1974. - 552 с.

24. Звонов, В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания Текст. / В.А. Звонов. М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

25. Зельдович, Я.Б. Окисление азота при горении Текст. / Я.Б. Зельдович, П.Я. Садовников, Д.А. Франк-Каменецкий. М-Л.: АН СССР, 1947.- 148 с.

26. Исследование, расчет и эксплуатационные характеристики многоступенчатых воздухоочистителей тракторных двигателей Текст. // Сб. науч. тр. НАТИ. — М.гНАТИ. 1977. - №250 - 81 с.

27. Исследования фильтрации воздуха, топлива и масла для форсированных тракторных дизелей Текст. // Сб. науч. тр. НАТИ. -М.: НАТИ, 1981.-79 с.

28. Кульчицкий, А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей Текст. / А.Р. Кульчицкий. Владимир: Издательство ВлГУ, 2000. - 256 с.

29. Кутенев, В.Ф. Проблемы экологии автотранспорта в России Текст. / В.Ф. Кутенев, В.А. Звонов, Г.С. Корнилов // Экология двигателя и автомобиля: Сб. науч. тр. НАМИ. М., 1998. - С. 3-11.

30. Лиханов, В.А. Снижение токсичности автотракторных дизелей Текст. / В.А. Лиханов, A.M. Сайкин. -М.: Колос, 1994. 224 с.

31. Маев, В.Е. Воздухоочистители автомобильных и тракторных двигателей Текст. / Н.Н. Пономарев. -М.: Машиностроение, 1971. 175с.

32. Марков, В.А. Токсичность отработавших газов дизелей Текст. / В.А. Марков, P.M. Баширов, И.И. Габитов. М.: Издательство МГТУ им. Баумана, 2002. - 376 с.

33. Некоторые вопросы очистки воздуха у тракторных двигателей Текст. // Сб. науч. тр. НАТИ. -М.: МАШГИЗ, 1958. -№17. 108 с.

34. Озимов, П.Л. Развитие конструкции дизелей с учетом требований экологии Текст. / П.Л. Озимов, В.К. Ванин // Автомобильная промышленность, 1998.-№11.-С.31-32.

35. Очистка воздуха от пыли Текст. М.: Стройиздат, 1966. - №19. - 164 с.

36. Поршневые и газотурбинные двигатели Текст. // Экспресс информация. -М.: 1964. - №45 - С. 321.

37. Смайлис, В.И. Малотоксичные дизели Текст. / В.И. Смайлис. Л.: Машиностроение, 1974. - 126 с.

38. Совершенствование работы систем воздухоочистки, смазки и охлаждения тракторных дизелей Текст. // Реферативный сборник. Серия «Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы». М.: ЦНИИТЭИтрак-торосельхозмаш, 1974. - 30 с.

39. Современные автомобильные воздухоочистители Текст. // НАМИ. М.:, «НИИНАВТОПРОМ», 1972. - 65 с.

40. Чарный, И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах Текст. / И.А. Чарный. 2-е изд. - М.: Недра, 1975. - 292 с.

41. DVERT. DEUTZ Variable Emission Reduction Technology Текст. / DEUTZ AG, Deutz. Mulheimer Str.147-149, Order № 0031 2104/VM-V/02/2005, 2005.-16 s.

42. Fairbanks, J. The Importance of Diesel in Today's Economy Текст. / J. Fairbanks // Symposium Summary. The Future of Diesel: Scientific Issues 2000 Air Pollution Symposium. Massachusetts, Energy Laboratory Publication № EL 00-007, 2000. - P. 1.

43. Hare Charles, T. Characterization of Diesel Crankcase Emission Текст. // Baines Thomas M. SAE PREPRE, 1977. - №770719. - 14 pp.

44. Hill, S. Systems Approach to Oil Consumption Текст. // Systsma S. SAE-Paper 910743.

45. Parker, K. (Ed.): Applied Electrostation Текст. London, Blackie Academic1. Professional, 1997.

46. Trautmann, P. Messung und Abscheidung von Olnebelaerosolen aus der Kurbelgehauseentliiftung von Verbrennungsmotoren Текст. // Sauter, H. -Teil 1, MTZ (61), 12/2000, Teil 2, MTZ Motortechnische Zeitschrift (62), 1/2001.

47. Двигатель Система принудительной вентиляции картера // Almeraman.ru - Инструкции и советы, мануал по ремонту Nissan Almera. -http://www.almeraman.ru/pl 11.html.

48. Alfa Laval announces high-capacity air separator for crankcase gas cleaning / M. Englund // High-capacity air separator for crankcase gas cleaning. — http://www.alfaIaval.com/ecoreJava/WebObiects/ecoreJava.woa/wa/ /showNod7.htm.

49. Clearing the fog: An introduction to crankcase ventilation // Cummins Filtration. http://www.cumminsfiltration.com/pdfs/product litamericas brochures/ /LT36037b.pdf.

50. Closed crankcase ventilation (CCV) emission controls // Wrap offroad diesel retrofit guidance document.http://www.wrapair.org/forums/msf/proiects/offi-oaddiesel retrofit/Vl-S6 Final ll-18-05.pdf.

51. Closed crankcase ventilation (CCV) emission controls // Wrap offroad diesel retrofit guidance document. — http://www.wrapair.org/forums/msf/proiects/ /offroad diesel retrofit/Vl-S8 Final ll-18-05.pdf.

52. Closed crankcase filtration:The next step in diesel engine emissions reduction / M. Barris // Feature Article. http://www.meca.org/csroot/resources/ /featurearticle.htm.

53. Closed crankcase ventilation filtration systems. Technical information // Parker Hannifin Corporation. Racor division. www.parker.com/racor/Prodbul/Air/ /7678-CCVTechnicalBrochure.pdf.

54. Closed crankcase ventilation system / US Patent // PatentStorm LLC. -http://www.patentstorm.com/uspatents/5669366-fulItext.html.

55. Crankcase ventilation filters / T. Johnson // BOATKEEPER.www.seagrant.ua/f.edubookstore/boatkeeper/crankcase-filters.pdf.

56. Crankcase ventilation filtration systems for diesel engines // Filter manufacturers council. Technical service bulletin 05-1. http://www.baldwinfilter.com/ /engineer/pd!705-1 .pdf.

57. Crankcase ventilation filter systems // Parker-Hannifin Corporation. Racor division. — http://www.parker.com/racor/Prodbul/Air/55021 -CCVSeries.pdf.

58. Crankcase ventilation filter systems. How its works // Mid-Atlantic Engine Supply Corp. http://www.maesco.com/products/racor/r ccv introrccvprodrccvprod.html.

59. Diesel vehicles crankcase emissions fact sheet // Clean air news.http ://www.greendieseltechnology.com/News.asp?ID=3 6 l&link=\View News.htm.

60. Diesel engine crankcase ventilation filter / US Patent // PatentStorm LLC. -http://www.patentstoi-m.com/uspatents/6247463-fulltext.html.

61. Electric Power Application and Installation Guide. Crankcase Ventilation // Caterpillar. http://www.bmcoi.com/CatLit/Power/APPLICATION/ /CRANKCASEVENTILATION LEBX0029.

62. Eliminate crankcase emissions and improve in-cab air quality // Donaldson Spiracle™.A Crankcase filtration system (CFS). http://www.donaldson.com/ /enexhaust/support/datalibrary/Fll 1122.pdf.

63. How to select your retrofit Spiracle™ crankcase filtration system (CFS) // Donaldson Company, Inc. http://www.donaldson.com/en/exhaust/support/ /datalibrary/044904.pdf.

64. ProVent® MANN+HUMMEL oil separator for closed and open crankcase ventilation // MANN+HUMMEL GMBH. - http://www.republicsales.com/ /MANN/Provent Brochure.pdf.

65. REAL Performance. Clearing the fog with crankcase ventilation // Cummins Filtration. http://www.cumminsfiltration.com/en/products/en/prod/inn enviroguard.shtml.

66. РАСЧЕТ теоретического цикла (инструкция в конце файла) Файл (c2mvus.for) (c2mvus.dat). 10.10.2008г.

67. Двигатель Д120 с рециркуляцией картерных газов ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

68. ЗАДАНО: эффективная мощность, кВт. HNE= 22.1частота вращения вала, мин-1. ов=2000.0часовой расход топлива, кг/ч . RTI= 5.34принято:

69. РО= .1000 мпа ТО=298.0 К Состав топлива С= .870 Н= .126 0= .004

70. Число цилиндров и чередование вспышек. КС=2 1С=180

71. Диаметр цилиндра и ход поршня, м. D= .105 SP= .120

72. Отношение rk/luj и дезаксаж, м . 0rl= .279 al= .002

73. Степень сжатия и коэффициент избытка воздуха. e=16.5 al=1.500 Степ.повыш.давл. в компр. и пониж. в турбине р1к=1.000 Р1Т=1.000 Коэф. испол. теплоты в точ. z и темп.ог,к. fiz= .800 tog= 773.0

74. Коэффициент потерь на трение и привод механизиов.АМТ= .8240

75. Продолжительность сгорания, гр. пкв.'. KSG=50

76. Угол начала впрыска топлива, гр. пкв до ВМТ. LTETA=22

77. Показатель характера сгорания . PXSM= .25

78. Поправки показателей сжатия и расширения.РОР1=1.0000 РОР2= .9400 тракты: выпускной впускной

79. Обьем трубопровода, мЗ. vp= .001200 VS= .001800

80. Минимальное сечение канала, м2 . fb=1.000000 fa=1.000750

81. Расходные сечения, м2. FT= .000608 FS= .000931

82. Расходные коэффициенты трубопроводов. MUT= .9800 MUS= .88001. MUF= .6700 MUD= .8000

83. Коэффициенты сопротивления. С2=1.02 С2= .9800

84. Диаметр горловины клапана, мм. dt=32.50 dk=38.50

85. Максимальный ход толкателя, мм. НТ= 7.50 НК= 7.50параметр сопротивления клапана. zl=48.00 Xl=48.001. НОМЕР ЦИЛИНДРА 1 2

86. ФАЗЫ: выпуск:начало, гр. пкв до НМТ. КВ=56 56конец, гр. пкв после вмт . KR=16 16впуск: начало, гр. пкв до ВМТ . ки=16 16конец, гр. пкв после нмт. КА=40 40

87. Радиус начальной окружности, мм . RO=17.00

88. Отношение плеч коромысел клапанов. z=1.544

89. Угол фаски у клапанов, град. YK=45.0

90. Давление, мпа при начале выпуска гр. пкв до НМТ. pbi= .5418 YB=56

91. Теплообмен (0-не учитывается, 1-учитывается).JQ=0 ND= 7

92. Ср. температуры стенок,к (при расчете с учетом теплообмена):цилиндра=473.0 поршня=573.0 головок цилиндра=553.0

93. Объем газов в картере,дмЗ . vkr=18.0объем дополнительного фильтра, дмЗ . vf= 1.5

94. Обьем печати . MP 20000000параметры автоматизации да-1 / нет-0 . кир=0

95. УДЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ. РАСХОД ТОПЛИВА, г/(кВт.ч) МЕХАНИЧЕСКИЙ КПД

96. ПОКАЗАТЕЛИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ

97. Давления,мпа: в дополнительном фильтре.100000в дополнительном объеме.099002

98. Сек.(м3/с) и час.СмЗ/ч) расходы картер, газов . 3265Е-Сек. и час. расходы воздуха среда-фильтр . 3309Е