Реферат рисунки

конденсация паров в картере

HYPERLINK «http://www.1filtr.ru» www.1filtr.ru

HYPERLINK «http://www.1filtr.ru/MotosummarRU.htm»РЕФЕРАТ HYPERLINK «http://www.1filtr.ru/MotoDrawRU.PDF»РИСУНКИ

МПК F01M 13/00

Устройство для уменьшения конденсации паров в картере двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в моторостроении.

Система вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания служит для удаления из картера двигателя газов, поступающих в него при работе двигателя по зазорам между поршнем и цилиндром (Crankcase ventilation system, Wikipedia). Удаление картерных газов необходимо не только для обеспечения нормального давления в картере двигателя, но и для удаления из него продуктов, оказывающих негативное воздействие на металлические части и масло. Картерные газы при рабочей температуре картера (около 1000С) представляют собой смесь газообразных продуктов сгорания топлива, паров воды, фрагментов несгоревшего топлива и небольших количеств побочных продуктов сгорания и термического разложения топлива и масла.

Известны два типа систем вентиляции картера: открытая и закрытая. В открытой системе картерные газы отводятся в атмосферу, в закрытой — отсасываются во впускной коллектор двигателя и поступают со свежей порцией топлива на дожигание. Поскольку при использовании открытой системы происходит загрязнение окружающей среды вредными примесями, в настоящее время предпочтительны закрытые системы вентиляции картера. Канал для подачи картерных газов из картера во впускной коллектор двигателя включает трубопровод, оснащенный клапаном вентиляции картера с установленным перед ним по ходу картерных газов маслоулавливающим устройством. Клапан вентиляции картера открывается под действием перепада давления между газовым пространством картера и впускным коллектором двигателя и пропускает картерные газы по каналу для подачи картерных газов из картера во впускной коллектор двигателя. При этом частицы масла, содержащиеся в картерных газах, удаляются из них при проходе через маслоулавливающее устройство.

При прогретом работающем двигателе (температура картерных газов 100-1100С) вода и несгоревшее топливо в картерных газах находятся в газовой фазе.

При остановке двигателя вентиляция картера прекращается, двигатель начинает остывать. Когда температура в картере снижается до температуры точки росы (по воде и/или топливу), пары воды и/или топлива начинают конденсироваться в картере на поверхности стенок и масла.

При запуске и прогреве холодного двигателя горячие газы прорываются через зазоры колец поршней в холодный картер, где быстро остывают, смешиваясь с холодными газами и маслом, заполняющими картер, и пары конденсируются. Процесс конденсации продолжается до тех пор, пока температура в картере не повысится до температуры точки росы картерных газов, выше которой конденсация паров невозможна.

Конденсат топлива разжижает масло, а вода при работе двигателя образует с маслом эмульсию. И то, и другое ухудшает смазочные свойства масла и приводит к повышенному износу двигателя. Считается, что не менее 25% износа двигателя происходит при его запуске и прогревании. Особенно эта проблема актуальна в местностях с низкими температурами. Кроме того, при рабочей температуре картера (около 1000С) в присутствии воды качество масла быстро ухудшается из-за гидролиза присадок (Колунин А.В. «Влияние низких температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин», дисс., Омск, 2006). Проблема конденсации паров в картере двигателя внутреннего сгорания обостряется ещё больше при эксплуатации двигателя в режиме т.н. «коротких поездок», когда цикл остывания-прогрева часто повторяется, причём без полного прогрева двигателя, сопровождаясь, каждый раз конденсацией паров, что приводит к накоплению в масле воды и топлива.

Известны несколько способов уменьшения конденсации паров в картере двигателя внутреннего сгорания. Это отапливаемый гараж, обогреваемый водой из системы охлаждения двигателя картер(пат.20070245983 US), предстартовый подогрев картера горячим воздухом (пат. 5196673 US), электрический подогрев картера (пат. 5017758 US), система рециркуляции масла на стоянке через подогреватель и масляную систему двигателя (пат. 4245593 US), подогрев масла вне двигателя и заливка его в картер перед запуском двигателя (Колунин А.В. «Влияние низких температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин», дисс., Омск, 2006). Для решения этой задачи предлагается даже компьютерная система подготовки двигателя к запуску путем подогрева разных его частей отдельными нагревателями, управляемыми компьютером на основании показаний датчиков температуры и даже содержания воды в масле и вязкости последнего (2009/0283364 US). Для предотвращения конденсации паров в картере двигателя спортивных самолетов после его остановки известен способ, состоящий в продувке картера после остановки двигателя осушенным продувкой через патрон с силикагелем воздухом ( HYPERLINK «http://www.aircraftspruce.com/catalog/eppages/engsaver.php» http://www.aircraftspruce.com/catalog/eppages/engsaver.php , HYPERLINK «http://www.barkeraircraft.com/files/Engine_Dryer_Sport_Avi.pdf» http://www.barkeraircraft.com/files/Engine_Dryer_Sport_Avi.pdf, пат. 6155213 US). Все эти способы по их сути относятся к техническому обслуживанию, очевидно, что они не универсальны, трудоемки, и малоэффективны.

Наиболее близким техническим решением по принципу действия и достигаемому техническому результату к предлагаемому является известная принудительная приточно-вытяжная вентиляция картера ( HYPERLINK «http://azbukadvs.ru/tehinfo/101-ventiliaciakartera.html» http://azbukadvs.ru/tehinfo/101-ventiliaciakartera.html). Это решение состоит в конструкции двигателя, позволяющей продувать картер наружным воздухом. Наружный воздух поступает в картер, например, через специальное отверстие, снабженное фильтром, в заливочной горловине для масла, под действием разрежения в картере, создаваемого за счёт отсоса через канал для подачи картерных газов во впускной коллектор двигателя. Поскольку температура точки росы наружного воздуха значительно ниже температуры точки росы картерных газов (соответственно концентрация воды в наружном воздухе значительно ниже, чем в картерных газах), последние разбавляются воздухом с образованием смеси с температурой точки росы (и соответственно концентрации воды в картерных газах) ниже температуры точки росы (и соответственно концентрации) картерных газов без такого разбавления; в результате конденсация паров в картере уменьшается. Недостаток этой системы вентиляции заключается в том, что при остановке двигателя вентиляция картера прекращается и при остывании двигателя пары конденсируются, а при запуске и прогреве двигателя, когда происходит наибольшая конденсация паров в картере, и требуется наиболее интенсивная вентиляция для их удаления, она минимальна или отсутствует вследствие зависимости интенсивности продувки картера от оборотов двигателя: при холостом ходе она минимальна или отсутствует. Главной особенностью системы приточно-вытяжной системы вентиляции картера, обусловливающей невысокую эффективность снижения конденсации паров во время запуска и прогрева двигателя, является её функциональная связь с топливно-воздушной системой двигателя, условия нормальной работы которой ограничивают допустимое отношение объемной скорости воздуха через картер к расходу картерных газов величиной около 1 (Crankcase Ventilation, Systems Application and Installation Guide, 2009 Caterpillar®, HYPERLINK «http://blanchardmachinery.com/public/files/docs/PowerAdvisoryLibrary/CatAppInstGuide/Crankcase%20Ventilation.pdf» http://blanchardmachinery.com/public/files/docs/PowerAdvisoryLibrary/CatAppInstGuide/Crankcase%20Ventilation.pdf ). Это ограничение потока воздуха через картер связано и с процессом приготовления топливно-воздушной смеси (бензиновые двигатели), и с недопустимостью уноса масла во впускной коллектор двигателя, которое увеличивается с увеличением скорости потока газов через картер. Ограничение потока воздуха через картер делает невозможным необходимое для эффективного уменьшения вплоть до предотвращения конденсации паров разбавление наружным воздухом картерных газов при запуске и прогреве, особенно при низких температурах (см. пример 2).

Специального устройства для уменьшения конденсации паров в картере двигателя внутреннего сгорания, достаточно близкого по конструкции и достигаемому техническому результату для того, чтобы взять его за прототип данного предложения, неизвестно.

Целью данного предложения является создание устройства для уменьшения конденсации в картере двигателя внутреннего сгорания паров воды и топлива и при остановке и остывании двигателя, и при его запуске и прогреве.

Технический результат, достигаемый при помощи предлагаемого устройства, состоит в уменьшении конденсации в картере двигателя внутреннего сгорания паров воды и топлива и при остановке и остывании двигателя, и при его запуске и прогреве.

Указанный технический результат достигается тем, что на картере двигателя внутреннего сгорания устанавливается предлагаемое устройство (далее Устройство), включающее в себя холодильник- ловушку для охлаждения проходящих через него картерных газов, конденсации из них упомянутых паров и сбора их конденсата, представляющий собой охлаждаемую окружающим воздухом проточную для картерных газов емкость, подсоединенную к верху картера входным каналом для подачи в неё нагретых картерных газов и выходным каналом для возврата из неё охлажденных и осушенных газов в картер.

На фиг.1 представлена базовая принципиальная схема Устройства.

На фиг.2 представлена принципиальная схема Устройства, дополнительно включающего маслоулавливающее устройство, канальный вентилятор и испаритель конденсата, с теплоизолированным и обогреваемым каналом для подачи картерных газов в холодильник-ловушку.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема Устройства с каналом для подачи картерных газов в холодильник-ловушку, размещенным внутри блока цилиндров, и дополнительно включающего накопитель конденсата.

На фиг.4 представлены графики остывания при температуре окружающего воздуха

-200С картера двигателя ЯМЗ-238 и холодильника-ловушки, расположенного в подкапотном пространстве.

На фиг.5 представлена схема потоков картерных газов через Устройство при остывании двигателя после его остановки.

На фиг.6 представлены зависимости объемной скорости самотяги картерных газов через Устройство от времени остывания двигателя ЯМЗ-238 при температуре окружающего воздуха -200С при расположении холодильника-ловушки в подкапотном пространстве и вне его.

На фиг.7 представлена зависимость температуры точки росы от концентрации паров воды в картерных газах.

На фиг.8 представлены изменения реальных концентраций паров воды в картерных газах в первые минуты после остановки двигателя ЯМЗ-238, снабженного Устройством, при температуре окружающего воздуха -20 0С при расположении холодильника-ловушки в подкапотном пространстве и вне его.

На фиг.9 представлены изменения реальных концентраций паров воды в картерных газах во время остывания при температуре окружающего воздуха -200С после остановки двигателя ЯМЗ-238 без Устройства, и снабженного Устройством, с расположением холодильника – ловушки в подкапотном пространстве.

На фиг.10 представлена схема потоков картерных газов при прогреве после запуска двигателя, снабженного Устройством.

На фиг.11 представлены изменение реальной концентрации насыщенных паров воды в картерных газах двигателя ЯМЗ-238 без Устройства и концентраций (виртуальных и реальных) паров воды в картерных газах двигателя ЯМЗ-238, снабженного Устройством, при разных кратностях циркуляции картерных газов через Устройство в процессе прогрева при температуре окружающего воздуха -250С .

На фиг.12 представлена зависимость температуры точки росы (по воде) картерных газов от кратности их циркуляции через Устройство в процессе прогрева двигателя ЯМЗ-238 после запуска при -250С.

На фиг.13 иллюстрируется процедура графического определения количества конденсата, выпавшего в картере и в холодильнике-ловушке при разных кратностях циркуляции картерных газов через Устройство за время прогрева двигателя ЯМЗ-238 от -250С до температуры точки росы картерных газов, соответствующей кратности циркуляции.

На фиг.14 показаны зависимости количеств конденсата, выпавших в картере двигателя ЯМЗ-238 и в холодильнике-ловушке за время прогрева двигателя от -250С до температур точки росы картерных газов при разных кратностях их циркуляции через Устройство.

На фиг.15 показано изменение концентраций (реальных и виртуальных) воды в картерных газах в процессе прогрева двигателя ЯМЗ-238 от 00С при разных кратностях их циркуляции через Устройство.

На фиг.16 показано изменение концентраций (реальных и виртуальных) воды в картерных газах в процессе прогрева двигателя ЯМЗ-238 от +200С при разных кратностях их циркуляции через Устройство.

На фиг.17 приведена зависимость объемной скорости самотяги картерных газов через Устройство от внешней температуры при температуре внутри канала для подачи газов в холодильник-ловушку +2000С.

На фиг.18 показана произвольно нарисованная зависимость температуры точки росы от концентрации в картерных газах виртуального вещества.

На фиг.19 показаны изменения концентраций (виртуальных и реальных) в картерных газах виртуального вещества при разных кратностях циркуляции картерных газов через Устройство в процессе прогрева двигателя ЯМЗ-238 от -250С

На фиг.20 показана в качестве примера схема конкретного воздушного холодильника-ловушки.

На фиг.21 показаны для конкретного воздушного холодильника (см. фиг.20)

изменения во времени реальной насыщенной концентрации воды

в картерных газах при прогреве двигателя ЯМЗ-238 от -250С без Устройства и «критическая» для кратности циркуляции 32 концентрация воды (см. таб.2) после холодильника-ловушки в случае двигателя с Устройством.

На фиг.22 показаны текущие значения температуры картерных газов на выходе из

холодильника-ловушки конкретной конфигурации (см. фиг.20) при разных кратностях циркуляции, текущие значения температуры картера и текущие значения «критической» для кратности циркуляции n=32 температуры в процессе прогрева двигателя ЯМЗ-238 при температуре воздуха -250С.

На фиг.23 показаны изменения текущей концентрации насыщенных паров воды в

картерных газах без Устройства и концентрации воды в картерных газах с Устройством, включающем конкретный холодильник-ловушку (см. фиг.20) с кратностью циркуляции картерных газов 32, во время прогрева двигателя ЯМЗ-238 при температуре воздуха -250С.

Примечание: на фиг.1-3 и 20 представлены принципиальные схемы Устройства, т.е. масштаб, пропорции и пространственное взаимное расположение элементов не соблюдаются.

Базовая принципиальная схема Устройства представлена на фиг.1. Штрихпунктирными линиями (здесь и на фиг. 2,3) условно изображены элементы двигателя внутреннего сгорания, к которым присоединено Устройство. Это картер 1, стенка которого 1А схематически изображена отдельно, блок цилиндров 2, впускной коллектор двигателя 3, канал 4 для подачи картерных газов KG во впускной коллектор 3. Канал 4 присоединен к картеру через клапан вентиляции картера 5 и маслоулавливающее устройство 6.

Холодильник-ловушка 7 присоединен к верхней стенке картера 1А при помощи входного канала 8 для подачи нагретых картерных газов KG в холодильник-ловушку 7, и при помощи выходного канала 9 – для возврата охлажденных и осушенных картерных газов KGD обратно в картер 1. «Пустыми» стрелками показан поток всасываемого двигателем через впускной коллектор 3 воздуха, «залитыми» стрелками показаны потоки картерных газов KG из картера 1 через канал 4, маслоулавливающее устройство 6 и клапан вентиляции картера 5 во впускной коллектор 3 и из картера 1 через Устройство: входной канал 8 для подачи нагретых картерных газов KG в холодильник-ловушку 7, холодильник-ловушку 7 и через выходной канал 9 для возврата охлажденных и осушенных картерных газов KGD в картер 1.

Работает устройство следующим образом.

Горячие картерные газы KG по входному каналу 8 поступают в холодильник-ловушку 7, где остывают, плотность их увеличивается, из них выпадает конденсат, собирающийся в холодильнике-ловушке 7, остывшие и осушенные картерные газы KGD возвращаются по выходному каналу 9 в картер 1, где разбавляют картерные газы KG, снижая в них концентрацию паров, тем самым их температуру точки росы и, соответственно, уменьшая их конденсацию.

Движение картерных газов через Устройство может обеспечиваться самотягой, возникающей в термоциркуляционном контуре:

картер 1 – входной канал 8 –холодильник-ловушка 7 –выходной канал 9 – картер 1 благодаря разности плотностей нагретых картерных газов KG и осушенных и остуженных газов KGD в горячем (входной канал 8) и холодном (холодильник-ловушка 7 и выходной канал 9), соответственно, коленах указанного контура. Благодаря самотяге, картерные газы KG циркулируют по этому контуру, охлаждаясь и теряя конденсат в холодильнике-ловушке 7, как самом холодном месте указанного контура, а не в картере 1, чем достигается указанный технический результат – уменьшение конденсации паров в картере.

Для достижения максимального технического результата – предотвращения конденсации паров в картере — целесообразно внести в конструкцию Устройства следующие дополнения.

Картерные газы представляют собой масляный туман, который не препятствует указанной термоциркуляции и конденсации паров в холодильнике-ловушке 7, однако, он может снижать полноту задерживания конденсированной фазы в холодильнике-ловушке за счёт частичного проскока через него в картер капелек масла с конденсатом, осевшим на их поверхности при конденсации. Поэтому, целесообразно входной канал 8, соединяющий холодильник ловушку 7 с картером 1 присоединить к стенке картера 1А через известное маслоулавливающее устройство 10 (см. фиг.2,3) , например, центрифугу, циклон, или коалесцентный фильтр.

Объемная скорость газов при самотяге зависит от разности температур в горячем и холодном коленах указанного термоциркуляционного контура (строка 260) и от высоты hc (фиг.1) этого контура (см. формулу 3а в примере 1, строка 502). Для поддержания во входном канале 8 повышенной температуры картерных газов KG, обеспечивающей более интенсивную термоциркуляцию картерных газов через Устройство, предотвращающую преждевременную конденсацию паров во входном канале 8 и стекание конденсата обратно в картер 1, целесообразно входной канал 8 покрыть теплоизоляцией 11, можно также дополнительно снабдить нагревательным элементом 12 (см. фиг.2), например, нихромовой спиралью с электропитанием от бортовой системы электропитания (на фиг.2 не показана).

Для поддержания во входном канале 8 повышенной температуры он также может быть выполнен внутри блока цилиндров 2, как показано на фиг.3. Эта схема с размещением канала 8 для подачи нагретых картерных газов KG в холодильник-ловушку 7 в блоке цилиндров 2 имеет то ограничение, что её реализация возможна только при разработке нового двигателя, поскольку требует специальных конструктивных и технологических решений. В то время как для реализации схемы с размещением канала 8 снаружи блока цилиндров 2, показанной на фиг.2, требуется всего сделать два дополнительных отверстия в верхней стенке 1А картера существующего двигателя для подсоединения канала 8 и канала 9 (см. фиг.1,2).

Объемная скорость газов при самотяге тем больше, чем больше высота термоциркуляционного контура hc (см. формулу 3а в примере 1, строка 507), поэтому, для более интенсивного движения картерных газов через Устройство, целесообразно вход канала 8 в холодильник-ловушку 7 располагать сверху последнего на максимально возможной по условиям компоновки двигателя высоте от верха картера 1 hc, а выход канала 9 для возврата охлажденных и осушенных газов в картер — снизу холодильника-ловушки 7 (см. фиг. 1,2,3).

Холодильник-ловушка 7 предназначен для охлаждения картерных газов KG до температуры ниже их температуры точки росы, что вызывает выпадение из них конденсата 13 в холодильнике- ловушке 7, а не в картере 1. Возможно принудительное охлаждение холодильника-ловушки 7 любым известным способом, например, при помощи элементов Пельтье с питанием от бортовой системы электропитания. Однако, предпочтительно охлаждение наружным воздухом, поскольку температура наружного воздуха ниже, чем температура картера 1(под температурой картера здесь и далее мы будем понимать температуру картерных газов и масла, принимая их равными), и он может служить естественным хладоагентом. Целесообразно использовать причину конденсации для уменьшения последней. Поэтому, целесообразно, чтобы холодильник-ловушка 7 был эффективным теплообменником между картерными газами KG и окружающим воздухом. Для этого целесообразно выполнить его в виде сосуда с развитой поверхностью теплообмена из хорошо теплопроводящего материала, с минимально возможной, по условиям давления, толщиной стенок. Например, такой холодильник-ловушка 7 может быть выполнен из медного сплава (томпак или полутомпак) в виде тонкостенного сильфона как на фиг.2,3,20 или круглого, или прямоугольного поперечного сечения. Прямоугольное сечение может быть предпочтительнее, поскольку при одинаковых габаритных размерах площадь поверхности теплообмена больше, чем при круглом сечении.

Для выполнения функции ловушки, т.е. сбора конденсата, холодильник-ловушка должен иметь в своей нижней части достаточный объем для вмещения конденсата паров 13 (собственно ловушку). Этот достаточный объем обеспечивается, как показано на фиг.2,3 тем, что начало выходного из холодильника-ловушки канала 9 располагается внутри сильфона на некотором расстоянии h1 от дна сильфона, обеспечивающем в совокупности с площадью поперечного сечения сильфона объем, достаточный для вмещения конденсата паров 13.

Поскольку, для обеспечения более эффективной теплопередачи стенки сильфона выполняются тонкими, целесообразно сильфон армировать проволочными кольцами 14 как показано на фиг.2 для предотвращения возможности разрыва сильфона избыточным давлением в случае часто встречающейся неисправности клапана вентиляции 5 картера 1.

Для улучшения теплопередачи от картерных газов KG к стенкам сильфона 7 и для выполнения функции маслоулавливающего устройство (в частном случае выполнения) целесообразно установить при входе газов KG в сильфон газораспределительное устройство 15, направляющее поток газов вдоль стенок сильфона. Например, или в виде зонтика, как показано на фиг. 2, или лопастного распределителя, или винта Архимеда, дополнительно закручивающих поток газов вокруг оси сильфона.

Для усиления циркуляции картерных газов KG через Устройство при холодном запуске двигателя, в начале которого термоциркуляция очень незначительна вследствие близости температур газов в картере 1 и холодильнике-ловушке 7, целесообразно дополнительно снабдить Устройство канальным вентилятором 16 (см. фиг.2) для принудительной циркуляции картерных газов KG через холодильник-ловушку 7, установленным в канал 9, предпочтительно (меньшая температура газов), между холодильником ловушкой 7 и стенкой картера 1А, и подающим поток газов от холодильника-ловушки 7 в картер 1. Канальный вентилятор 16 работает от бортовой системы электропитания (на фиг. не показана), включается при запуске двигателя и отключается после прогрева двигателя до заданной температуры выше точки росы картерных газов или бортовым компьютером, или от датчика температуры масла (на фиг. 2,3 не показаны), поскольку после превышения температуры точки росы картерных газов работа устройства становится ненужной.

При холодном запуске двигателя для усиления циркуляции картерных газов через устройство за счёт самотяги можно также предварительно прогревать канал 8 при помощи нагревательного элемента 12, однако этот вариант может быть эффективен, как будет показано в примере 5 реализации Устройства, только при запуске двигателя при окружающей температуре выше 00С.

Конденсат, собирающийся в холодильнике-ловушке 7, целесообразно утилизировать надлежащим образом, освобождая от него холодильник-ловушку 7 (см. фиг.2) после остановки двигателя, т.к. в зимнее время конденсат может замерзать при стоянке и медленно оттаивать при работе двигателя в последующем, что может привести к нарушению работы Устройства. Для этого в частном случае Устройство дополнительно может быть снабжено испарителем конденсата 17 (см. фиг.2) для испарения конденсата 13 за счёт тепла отводимых картерных газов KG и подачи паров в составе последних через канал 4 во впускной коллектор 3 с целью дожигания их в двигателе. Испаритель конденсата 17 выполнен в виде емкости, подсоединенной к дну холодильника-ловушки 7 трубкой 18, по которой конденсат 13 из холодильника-ловушки 7 стекает в испаритель конденсата 17. Испаритель конденсата 17 встроен в канал 4 для подачи картерных газов KG во впускной коллектор 3 между маслоулавливающим устройством 6 и клапаном вентиляции картера 5 (см. фиг.2). Вход канала 4 в испаритель конденсата 17 выполнен в виде патрубка 19 из теплопроводящего материала, конец которого располагается внутри испарителя конденсата 17 на расстоянии от его дна h2 (см. фиг.2), достаточном в совокупности с площадью поперечного сечения испарителя конденсата 17 для образования на дне последнего объема для вмещения конденсата 13. Целесообразно для улучшения испарения конденсата 13 над концом патрубка 19 установить отражатель 20 в виде, например, зонтика для направления потока горячих картерных газов KG на поверхность конденсата 13. Для улучшения испарения конденсата 13 целесообразно, особенно для низких температур окружающего воздуха, покрыть испаритель конденсата 17 теплоизоляцией 11, причем заодно и теплоизолировать клапан вентиляции картера 5, поскольку «примерзание» последнего является частой причиной неисправности двигателя при низких температурах.

В частном случае (см. фиг.3) для утилизации конденсата 13 нижняя часть холодильника-ловушки 7, где собирается конденсат 13, может быть соединена трубкой 18 с накопителем конденсата 21, представляющим собой емкость, расположенную на верхней стенке 1А картера 1 и соединённую с внутрикартерным пространством через клапан 22, открываемый от датчика температуры (на схеме не показан) в картере при достижении ею рабочего значения, после чего конденсат 13 поступает в прогретый картер 1, испаряется там, и пары поступают с картерными газами KG по каналу 4 во впускной коллектор 3 и далее по нему в цилиндры двигателя для дожигания. Клапан 22 приводится в действие известными способами. Это может быть соленоидный клапан, срабатывающий от сигнала с датчика температуры масла (возможно через бортовой компьютер), или от термовыключателя, установленного на стенке картера 1А. Клапан 22 также может быть выполнен термомеханическим, например, срабатывающим от биметаллической пластины. Для более быстрого оттаивания (при прогреве двигателя) конденсата 13 в накопителе конденсата 21 целесообразно последний закреплять на стенке картера 1А теплопроводящим соединением (на фиг.3 не показано), а сверху покрыть теплоизоляцией 11.Этот вариант выполнения Устройства с накопителем конденсата 21 (фиг.3) по сравнению с испарителем конденсата 17 (фиг.2) может иметь предпочтение. Холодильник-ловушка 7 благодаря его описанной конструкции в виде сильфона с ребреной внутренней поверхностью и наличию распределителя потока газа 15, направляющего поток газов по этой ребреной поверхности, может служить маслоулавливающим устройством. Тогда, унесённое циркулирующими картерными газами масло оседает на ребреной поверхности холодильника-ловушки, стекает в нижнюю часть последнего, откуда по трубке 18 через накопитель конденсата 21 и клапан 22 стекает обратно в картер 1. В этом частном случае возможно выполнение Устройства без маслоулавливающего устройства 10, что не только упрощает Устройство, но и уменьшает аэродинамическое сопротивление циркуляционного контура: картер 1-канал 8 –холодильник-ловушка 7 –канальный вентилятор 16- канал 9-картер 1.

Примеры реализации Устройства приводятся для двигателя ЯМЗ-238 со следующими характеристиками, приведенными в таб.1

Таб.1 Характеристики двигателя ЯМЗ-238 (далее Двигателя), не снабженного Устройством.

Характеристика

Значение

Тип двигателя

Дизель

Мощность

176 кВт

Число цилиндров/расположение

8/двухрядный

Масса, кг

1075

Габариты, мм

Длина

Ширина

высота

1220

1005

1220

Объем/масса масла в картере*, л/кг

33/30

Объем газа в картерном пространстве*, м3 , (Vo)

0.070

Расход картерных газов* или (v) м3/мин, или (G) кг/мин

0.070

Температура прорывающихся в картер газов (KGB)*

2000С

Температура картерных газов (KG) и масла в картере прогретого двигателя*

1000С

Температура точки росы (по воде) картерных газов KG в картере прогретого двигателя, или в прорывающихся газах KGB

+450С

Концентрация паров воды в картерных газах KG прогретого двигателя, или в прорывающихся газах KGB, г/м3

64

*примерно.

Таб.2 Сводная таблица терминов и обозначений, употребляемых в описании нижеследующих примеров реализации Устройства. Приводится для удобства чтения.

Обозначение,

термин

Значение

Примечание: курсивом выделены термины, для которых даются пояснения в этой же таблице.

Размерность

C

Текущее значение или реальной (при рассмотрении частного случая остывания двигателя), или виртуальной и реальной (при рассмотрении частных случаев прогрева двигателя) концентрации паров в картерных газах KG в общем случае, в частности, в исходных формулах

г/м3

C0

Реальное значение концентрации паров в картерных газах KG в начальных условиях (в начале остывания или прогрева двигателя) в общем случае, числовые значения даются в примерах.

г/м3

C0,C1,C2,С4,C8,

C16,C32.

Текущие виртуальные и реальные значения концентрации паров воды в картерных газах при кратностях их циркуляции n=0,1,2,4,8,16,32 (соответственно) через Устройство в частном случае при прогреве Двигателя от -250С (см. фиг. 11,13).

г/м3

C00,C10,C20,C40

Текущие виртуальные и реальные значения концентрации паров воды в картерных газах KG при кратностях их циркуляции через Устройство n=0,1,2,4 (соответственно) в частном случае при прогреве Двигателя при температуре окружающего воздуха 00С (см. фиг.15).

г/м3

C020-С120-C220

Текущие виртуальные и реальные значения концентрации паров воды в картерных газах KG при кратностях их циркуляции через Устройство n=0,1,2 (соответственно) в частном случае при прогреве Двигателя от +200С (см. фиг.16).

г/м3

C1

Концентрация паров в прорывных картерных газах KGB, или, что то же, в картерных газах KG Двигателя без Устройства при их температуре равной и выше температуры их точки росы (+450С)

65 г/м3

Ccst

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах KG в частном случае, в первые минуты после остановки Двигателя (температура принимается постоянной в этом периоде), снабженного Устройством, размещенным вне подкапотного пространства при температуре окружающего воздуха -200С (см. фиг.8)

г/м3

Ccst1

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах KG в частном случае, в первые минуты после остановки Двигателя (температура принимается постоянной в этом периоде), снабженного Устройством, размещенным в подкапотном пространстве при температуре окружающего воздуха -200С, а температура подкапотного пространства +200С (см. фиг.8).

г/м3

Cdp

Концентрация паров воды в газах в общем случае при температуре точки росы Tdp (см. фиг.7).

г/м3

Cdpvir

Концентрация виртуального вещества в газах при температуре его точки росы Tdpvir (см. фиг.18).

г/м3

Ctr

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах в частном случае при прогреве Двигателя без Устройства при температуре окружающего воздуха -250С (см. фиг.11,13).

г/м3

Ctr0

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах в частном случае при прогреве Двигателя без Устройства от 00С (см. фиг.15).

г/м3

Ctr19

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах при остывании Двигателя (по Tkg19) без Устройства в частном случае при наружной температуре -200С (см. фиг.9)

г/м3

Ctr20

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах в частном случае при прогреве Двигателя без Устройства от +200С (см. фиг.16).

г/м3

Ctrv

Текущие «реальные» значения концентрации виртуального вещества в картерных газах при прогреве Двигателя без Устройства от -250С (см. фиг.19).

г/м3

Cv0-Cv32

Текущие виртуальные и «реальные» значения концентрации виртуального вещества в картерных газах при кратности циркуляции n=0,1,2,4,8,16,32 (соответственно) при прогреве Двигателя без Устройства (n=0) и с Устройством, при температуре окружающего воздуха -250С (см. фиг.19)

г/м3

Cx

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах (KGD) после холодильника-ловушки в общем случае (исходных формулах) (см. фиг.5,10).

г/м3

Cx19

Реальные текущие значения концентрации воды в картерных газах KGD после холодильника-ловушки в частном случае его расположения в подкапотном пространстве и остывании Двигателя при температуре внешнего окружающего воздуха -200С. (см. фиг.9)

г/м3

Cx19(t19)

Аппроксимированные текущие значения концентрации воды в картерных газах KGD после холодильника-ловушки в частном случае его расположения в подкапотном пространстве и остывании Двигателя при температуре внешнего окружающего воздуха -200С. (см. фиг.9)

Cx32r

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах после холодильника-ловушки при кратности циркуляции картерных газов n=32 в частном случае примера 8 для конкретного холодильника-ловушки (см. строки 1257-1259).

г/м3

С32r

Текущие реальные значения концентрации воды в картерных газах KG в конкретном случае примера 8 (см. фиг.23).

Cxcr

Текущие значения критической концентрации (максимальная концентрация воды в картерных газах KGD после холодильника-ловушки ниже которой возможно достижение максимального технического результата)паров воды в картерных газах KGD после холодильника-ловушки в частном случае прогрева Двигателя, снабженного Устройством, при температуре окружающего воздуха -250С и кратности циркуляции n=32 (см. фиг.21 и таб.3)

г/м3

dp

Обозначение на графиках положения точки росы (по температуре +450С, или концентрации 65г/м3соответственно) прорывных картерных газов KGB, или, что то же, картерных газов KG при прогретом выше температуры точки росы Двигателе без Устройства (фиг.4,9).

F

Площадь теплопередачи холодильника-ловушки

м2

G

Минутный массовый расход картерных газов .

0.07

кг/мин

gc

Количества конденсата, выпавшие в холодильнике-ловушке за время прогрева картера от -250С до температур точек росы картерных газов KG при разных кратностях их циркуляции n (см. фиг.14).

г



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст