Термогравиметрическое исследование состава картерных газов

Введение (постановка задачи и актуальность). В статье приведены результаты экспериментов по изучению конденсата картерных газов (КГ). Конденсат был получен при испытаниях двигателя по специальному ездовому циклу. После выдержки в покое в течение 24 ч конденсат расслоился на три части: нижняя «A» примерно 12%vol - вода; средняя «B» около 6%vol - водомасляная эмульсия; верхняя «C» около 82%vol - смесь сконденсированных паров углеводородов и твёрдых частиц.

Цель исследований - в определении весового соотношения топливных и масляных компонентов в КГ.

Методология и методы. В работе использован термогравиметрический метод исследования (TGA -Thermogravimetric analysis), суть которого заключается в определении изменения массы исследуемой пробы в зависимости от температуры и времени. Выпаривание конденсата проводилось при T = 200°С, при этой температуре все топливные фракции, включая хвостовые, полностью испаряются, но масло, если оно присутствует в конденсате, испаряется в крайне незначительном количестве.

Результаты и научная новизна. Результаты разгонки (выпаривания) верхней части «С» показали, что при удачно спроектированной и исправно работающей системе вентиляции картера (СВК) в составе КГ содержатся преимущественно тяжёлые фракции топлива. В исследованной части «С» на топливные фракции приходится 96,3%wt, остальное 3,7%wt составляет густой пастообразный осадок чёрного цвета со специфическим запахом ароматических углеводородов. TGA для исследования состава КГ применён впервые, в работе представлены данные о его высокой точности.

Практическая значимость. На базе TGA разработана методика валидационных испытаний СВК. Отсутствие или малое содержание масла в составе остатка является критерием положительной оценки функциональности СВК. TGA позволяет также провести количественную оценку влияния СВК на расход масла. Выделенный в ходе исследований остаток - строительный материал для образования так называемой «сажевой шубы» на тарелке и стержне впускных клапанов со стороны впускного канала.

1. Berthome V., Chalet D., Hetet J.-F. Impact of Blow-By Gas and Endgap Ring Position on the Variations of Particle Emissions in Gasoline Engines // Energies. - 2021. - V. 14. - 7492. https://doi.org/10.3390/en14227492.

2. Johnson B.T. Experimental Analysis of Crankcase Oil Aerosol Generation and Control. URL: https://hdl.handle.net/2134/10968 (дата обращения: 04.04.2022).

3. Esaki Y., Ishiguro T., Suzuki N., Nakada M. Mechanism of Intake-Valve Deposit Formation Part 1: Characterization of Deposits // SAE Technical Paper. -1990. - No. 900151. https://doi.org/10.4271/900151.

4. Nomura Y., Ohsawa K., Ishiguro T., Nakada M. Mechanism of Intake-Valve Deposit Formation Part 2: Simulation Tests // SAE Technical Paper. - 1990. - No. 900152. https://doi.org/10.4271/900152.

5. Miura Y., Sasaki S., Kashio T., Takahashi A. Investigation of the Intake Valve Deposit Formation Tendency Affected by Engine Surrounding Conditions // SAE Technical Paper. - 2015. - No. 2015-01-1943. https://doi.org/10.4271/2015-01-1943.