Термодинамический анализ эффективных показателей рабочего процесса дизельного двигателя с открытой и закрытой системой вентиляции картера

Введение (постановка задачи и актуальность). В данной статье представлена актуальная информация анализа влияния перепуска картерных газов из системы вентиляции картерного пространства во впуск двигателя с воспламенением от сжатия. Изложена информация о вариантах исполнения систем вентиляции картера современных двигателей. В статье показана необходимость анализа рабочего процесса двигателя при проектировании и разработке закрытой системы вентиляции картерного пространства. Указаны законодательные требования к исполнению системы вентиляции для обеспечения экологических показателей.

Цель исследования – оценить влияние открытой и закрытой системы вентиляции картерного пространства высокофорсированного автомобильного двигателя с воспламенением от сжатия на эффективные показатели двигателя, в частности топливную экономичность.

Методология и методы. Расчётные исследования проводились с использованием термодинамики (1D постановка) и методов стендовых моторных испытаний. Проверка достоверности расчётов проводилась путём сравнения данных моделирования и результатов экспериментальных исследований двигателя внутреннего сгорания.

Результаты и научная новизна. Разработана термодинамическая модель высокофорсированного автомобильного двигателя V8 ЧН 12/13 с воспламенением от сжатия, с открытой и закрытой системой вентиляции картерного пространства. Модели позволяют на этапе разработки и модернизации имеющихся прототипов двигателей оценивать влияние перепуска картерных газов обратно на впуск в цилиндры, в частности влияние на один из основных эффективных показателей рабочего процесса двигателя – топливную экономичность.

Практическая значимость. Разработанные термодинамические модели подтвердили несущественное влияние на рабочий процесс двигателя V8 ЧН 12/13 перепуска картерных газов обратно на впуск в цилиндры, что подтверждает необходимость применения закрытой системы вентиляции картера для исключения выброса картерных газов в окружающую среду и последующего негативного влияния на экологию.

1. Гаврилов А.А., Морозов В.В., Сысоев С.Н. О расходе картерных газов быстроходных дизелей // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 4. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=6486 (дата обращения: 04.11.2021).

2. Азаров В.К. Разработка комплексной методики исследований и оценки экологической безопасности и энергоэффективности автомобилей: дисс. … кандидат технических наук. – М.: ФГУП «НАМИ», 2014. – 137 с.

3. Гальговский В.Р. Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей: автореферат дисс. ... д-ра техн. наук. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991. – 64 с.

4. Козликин В.И., Ловцов И.А. Повышение экологичности автомобильного транспорта / Будущее науки – 2015: сб. научных статей 3-й Международной молодёжной научной конференции, 23–25 апреля 2015 г.; в 2-х т.; Т. 2. – Курск: ЗАО «Университетская книга», 2015. – С. 264–268.

5. Johnson T. Crankcase ventilation filters: Boatkeeper. URL: http://www.seagrant.ua/f.edubookstore/boatkeeper/crankcase:-filters.pdf. (дата обращения: 03.11.2021).

6. Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов: учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. – 344 с.

7. Волков М.Ю. Совершенствование системы вентиляции картера двухцилиндрового дизеля: автореф. дисс. … кандидат технических наук. – Владимир: ВГУ, 2008. – 17 с.

8. Edelbauer W., Diemath А., Kratochwill Н. Simulation of the ventilation losses in the crankcase of an internal combustion engine // Progress in Computational Fluid Dynamics. – 2010. – V. 10, No. 1.

9. Валеев Д.Х., Кадышев В.Г., Лущеко В.А. Тепловой расчёт поршневых двигателей в программном обеспечении AVL BOOST. Учебное пособие. – Набережные Челны: Изд-во НЧИ КФУ, 2019. – 157 с.

10. Луканин В.Н., Морозов К.А., Хачиян А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: учебник для вузов; Под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова; 4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2010. – 479 с.

11. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 720 с.

12. Tatschl R., Edelbauer W., Kratochwill Н., Brenn G. Basics of the Numerical Simulation of Oil Droplet Formation in the Crankcase of an IC Engine / CMFF’06 – Conference on Modelling Fluid Flow, September 6-9, 2006. – Hungary, Budapest.

13. AVL BOOST. Theory. AVL List GmbH Graz, Austria, 2019.

14. AVL BOOST. User Guide. AVL List GmbH Graz, Austria, 2019.

15. Никишин В.Н. Формирование и обеспечение качества автомобильного дизеля. Часть I. – Набережные Челны: Изд-во Камской госуд. инж.-экон. акад., 2006. – 456 с.

16. Николаев Е.В. Совершенствование технологии диагностирования цилиндропоршневой группы дизельного двигателя по параметрам картерных газов: автореф. дисс. … кандидат технических наук. – М., 2013. – 17 с.