Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

После проведения испытаний двигателя в режиме прокрутки были проведены моторные испытании, в ходе которых определялись экологических показатели работы двигателя со штатной и модернизированной впускными системами. В ходе испытаний были определены показатели токсичности отработавших газов при работе двигателя со штатной и модернизированной системами впуска.

Для определения экологических показателей двигателя в режиме дросселирования, со штатной системой впуска и с модернизированной системой впуска, выпускная система двигателя была также доработана. В выпускные патрубки цилиндров, а также в общий выпускной трубопровод были врезаны пробоотборные штуцера (рис. 1).

Рис. 1. Дополнительные штуцера.

Рис. 2. Шестипозиционный переключатель.

Штуцера были соединены с шестипозиционным переключателем (рис. 2), к выходу которого был подключен газоанализатор «Инфракар – М», при помощи которого были выполнены замеры токсичности отработавщих газов двигателя, работающего в режиме дросселирования.

Испытания впускной системы двигателя состояли из двух частей. В первой части определялись исходные показатели серийного двигателя. Испытания проводились при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя и при разных углах открытия дроссельной заслонки. Запись параметров производилась при частотах вращения 1000, 2000 и 3000 мин-1 и при углах открытия дроссельной заслонки 15, 30 и 45°.

Методика проведения испытаний заключалась в следующем.

До начала эксперимента шланги, соединяющие выпускные патрубки и общий выпускной трубопровод с газоанализатором, были продуты чистым воздухом и проверены на герметичность, это было сделано для исключения возможности появления подсосов воздуха в пробы уходящих газов и, как результат, появления неверных данных. Газоанализатор включался в работу до начала эксперимента и предварительно калибровался по чистому воздуху. После окончания подготовительных мероприятий установленный на стенде двигатель запускался и по датчику положения устанавливался угол открытия дроссельной заслонки 15°. После этого двигатель выводился на частоту вращения 1000 мин-1. Далее датчик давления присоединялся к штуцеру, врезанному в общий впускной коллектор, а на штуцера, врезанные во впускные патрубки цилиндров, устанавливались специальные заглушки. Специальные заглушки устанавливались для исключения возможности подсоса воздуха в двигатель из атмосферы, помимо ДМРВ. Газоанализатор «Инфракар – М» при помощи шестипозиционного переключателя соединялся с общим выпускным трубопроводом. Далее датчик давления присоединялся к штуцеру, врезанному во впускной патрубок первого цилиндра, при этом на остальные штуцера устанавливались заглушки. Газоанализатор при помощи шестипозиционного переключателя соединялся с выпускным патрубком первого цилиндра. Производилась фиксация параметров для первого цилиндра. Далее выше описанные операции производились для остальных цилиндров ДВС.

После записи параметров для всех четырех цилиндров угол открытия дроссельной заслонки изменялся, газоанализатор присоединялся к общему выпускному трубопроводу, и эксперимент повторялся вновь для каждого цилиндра. После записи данных для углов открытия дроссельной заслонки 15, 30 и 45° частота вращения коленчатого вала изменялась, дроссельная заслонка возвращалась в исходное положение. Таким образом, в результате проведенных экспериментов было получено 45 электронных файлов с данными.

Для дальнейшей работы была разработана специальная форма файла в программе Exсel. Форма представляет собой таблицу с автоматически сортирующимися ячейками.

В спец. форме были определены ячейки, в которые вписываются показания газоанализатора «Инфракар – М». Таким образом, была получена единая форма файла, в которой содержатся все данные проведенного эксперимента. Было получено 45 комплексных файлов с данными для штатной системы.

Вторая часть испытаний проводилась с установленной на двигатель модернизированной впускной системой (рис. 3).

Рис. 3. Общий вид двигателя с установленной модернизированной впускной системой.

Модернизация впускной системы двигателя заключается в установке между дроссельной заслонкой и впускным коллектором дополнительного патрубка. Внутренний диаметр патрубка соответствует диаметру дроссельной заслонки. Такой внутренний  диаметр патрубка выбран из условия обеспечения минимального аэродинамического сопротивления предлагаемой впускной системы. Длина дополнительного патрубка выбрана из условия обеспечения перекрытия зоны высокой турбулентности за дроссельной заслонкой, возникающей при дросселировании воздушного потока. Методика проведения испытаний во второй части эксперимента была аналогична методике первой части.

При проведении испытаний при помощи газоанализатора «Инфракар – М» были определены экологические показатели СО и СН работы двигателя со штатной и модернизированной системами впуска (табл. 1).

Таблица 1 – Экологические показатели работы двигателя со штатной и модернизированной впускными системами

По результатам замеров токсичности уходящих газов были построены графики зависимости СО (рис. 4) и СН (рис. 5) от угла поворота дроссельной заслонки при разных частотах вращения коленчатого вала для штатной и модернизированной систем впуска.

Рис. 4. Зависимость СО от угла открытия дроссельной заслонки при частоте вращения коленчатого вала ДВС 3000 мин-1штатной и модернизированной впускных систем:

а – штатная впускная система; б – модернизированная впускная система (цифрами обозначены номера цилиндров).

Рис. 5. Зависимость СН от угла открытия дроссельной заслонки при частоте вращения коленчатого вала ДВС 3000 мин-1 штатной и модернизированной впускных систем:

а – штатная впускная система; б – модернизированная впускная система (цифрами обозначены номера цилиндров).

Анализ графиков изменения СО и СН показал, что на модернизированной впускной системе уровень СО снижается на 33,3%, а уровень СН на 6,2%.

По цилиндрам сохраняется та же зависимость:

- по первому цилиндру уровень СО падает на 12,16%, СН на 2,38%;

- по второму цилиндру уровень СО падает на 40%, СН на 10%;

- по третьему цилиндру уровень СО падает на 39,58%, СН на 9,09%;

- по четвёртому цилиндру уровень СО падает на 23,17%, СН на 8,33%.

Процент вычислен при открытии дроссельной заслонки 45° и частоты вращения коленчатого вала двигателя 3000мин-1.

В результате установлено, что применение модернизированной системы впуска на двигателе, работающем в режиме дросселирования, приводит к снижению токсичности отработавщих газов ДВС.

Рецензенты:

Гоц Александр Николаевич, д.т.н. профессор кафедры тепловых двигателей и энергетических установок Владимирского государственного университета Министерства образования и науки, г. Владимир.

Кульчицкий Алексей Рэмович, д.т.н., профессор, заместитель главного конструктора ООО «ВМТЗ», г. Владимир.