Полная версия

Главная arrow Техника arrow Исследование охлаждения надувочного воздуха автомобильного двигателя на безмоторном стенде

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Обзор способов определения тепловых и гидравлических характеристик ОНВ

Влияние ОНВ на показатели работы комбинированного дизеля

В процессе предварительного сжатия воздуха в компрессоре его давление и температура повышаются, повышается плотность. Поскольку рабочий объём конкретного поршневого ДВС ограничен, масса воздуха, размещенная в нём, зависит от плотности воздуха. Повысить плотность на входе в цилиндры двигателя можно не только в компрессоре, но и за счёт его охлаждения после компрессора. Для этих целей и применяют охладитель надувочного воздуха [1, 5, 7, 16, 20, 21, 28, 31].

Вопросам исследования процессов теплообмена и гидродинамики посвящены работы авторов М.А.Михеева, В.П.Исаченко, Жукаускаса А.А., Лыкова А.А., Леонтьева А.И., Щукина В.К., Гортышева Ю.А., Идельчика И.Е., Кутателадзе С.С., Луканина В.Н., Кейса В.М., Лондона А.Л. и др.

Повышение массового наполнения цилиндров при постоянных параметрах подачи (впрыска) топлива влияет на значение индикаторного к.п.д. (i) цикла реального двигателя [9, 11, 15].

Для промежуточного охлаждения наддувочного воздуха применяют специальные устройства, которые получили название охладители наддувочного воздуха - ОНВ. Применение ОНВ влияет на такие интегральные показатели работы ДВС, как мощность и экономичность. Реализация циклов с предварительным охлаждением рабочего тела влияет также на экологические показатели и на напряженно-деформированное состояние деталей цилиндропоршневой группы ДВС [8, 32].

По принципу действия теплообменники можно разделить на рекуперативные, регенеративные и смесительные [12, 19].

Рекуперативные теплообменные аппараты представляют собой устройство, в котором два теплоносителя с различными температурами, разделены непроницаемой (твёрдой) стенкой. Процесс передачи теплоты происходит за счёт конвекции и теплопроводности стенки. В случае, если один из теплоносителей обладает излучательными свойствами, то и за счет излучения.

Регенеративные теплообменники - устройство, в котором одна и та же теплообменная поверхность омывается то горячей, то холодной средой. Примером могут служить теплообменники автомобильных ГТД. В них аккумулирующие элементы нагреваются в среде горячих газов, отходящих от турбины, и подогревают воздух на входе в камеру сгорания.

В смесительных теплообменниках теплопередача осуществляется при контакте и смешении горячего и холодного теплоносителей.

Приведённая классификация теплообменников укрупнённая. Далее будут рассмотрены теплообменники, классифицированные по типу теплоносителей, теплообменным поверхностям и т.д.

Наиболее часто в ДВС применяют рекуперативные (поверхностные) охладители, в которых теплота от воздуха в охлаждающую его среду происходит через разделяющую их поверхность. Охлаждающим телом может быть воздух, фреон, вода и т.п.

Рассмотрим 2 типа охладителей: водовоздушный и воздухо-воздушный.

Водовоздушные охладители, в которых используется вода из системы охлаждения двигателя, применяют лишь при большом давлении наддува, так как температура воздуха после компрессора значительно превышает температуру охлаждающей жидкости. Поэтому на автомобильных КДВС такую систему применяют исключительно редко, в в иду частой работы двигателя в режиме частичных нагрузок. Также стоит отметить конструктивный недостаток подобных охладителей - непосредственное соприкосновение с жидкостью, которая в случае течи может попасть во впускной коллектор, а далее в сам двигатель, что может привести к гидроудару и выходу двигателя из строя.

К положительным качествам можно отнести габариты подобных охладителей, которые значительно меньше, чем у воздухо-воздушных.

Воздухо-воздушный охладитель не усложняет конструкцию двигателя (отсутствует дополнительный водяной насос и его привод), позволяет осуществить более глубокое охлаждение (благодаря большему температурному напору в охладителе), более надежен, чем водовоздушный. В то же время вследствие меньшей теплоемкости воздуха габаритные размеры такого охладителя больше, чем водовоздушного, кроме того усложняется конструкция воздушных трубопроводов.

Исходя из вышеизложенного можно сказать, что на современных комбинированных двигателях целесообразно применять именно воздухо-воздушные охладители, то есть ОНВ типа «воздух-воздух».

Чем выше температура на впуске и больше степень сжатия, тем вше температура в конце такта впуска и, соответственно, в конце сгорания. Чем выше эти температуры, тем выше теплонапряженное состояние деталей ДВС (поршень, головка цилиндров). Современные тенденции двигателестроения идут на пути увеличения давления наддува (применение в том числе систем двуступенчатого наддува) и степени сжатия (даже на бензиновых ДВС - применение непосредственного впрыска топлива в цилиндр), следовательно роль ОНВ также возрастает.

Также стоит отметить влияние температуры воздуха на впуске на экологические параметры двигателя. Как известно, чем выше температура - тем выше выбросы окислов азота (NOx), поэтому применение ОНВ также необходимо и сточки зрения экологии.

Ниже приведены названия нормативных и регулирующих документов, связанных выбросами вредных (загрязняющих) веществ автомобильной техникой.

Постановление Правительства РФ от 12.10.2005 N 609 (ред. от 20.01.2012) "Об утверждении технического регламента "О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ"

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>