Технология безразборной очистки деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов от нагароотложений в тракторных двигателях

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина

Военный учебно-научный центр

Кафедра автомобильной подготовки

Север А.В., адъюнкт

Ломовских А.Е., к.т.н., доцент

г. Воронеж, Россия

Аннотация

В работе представлено описание технологии безразборной очистки деталей двигателя внутреннего сгорания для очистки и предотвращения образования нагароотложений. Процесс очистки может быть применен на многих образцах и моделях автомобильной техники. При помощи эконометрических инструментов спрогнозированы тренды развития фактора в модели, на основании чего осуществлен прогноз загрязнения атмосферного воздуха.

Ключевые слова: безразборная очистка, нагароотложения, механизм, двигатель внутреннего сгорания, камера сгорания.

Abstract

Sever A.V., Lomovskih A.E., Military Educational and Scientific Center of Air Force Academy named after N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin (Voronezh, Russia)

The paper describes the technology of non-selective cleaning of internal combustion engine parts for cleaning and preventing the formation of carbon deposits. The cleaning process can be applied on many samples and models of automotive equipment. With the help of econometric tools, trends in the development of the factor in the model are predicted, on the basis of which the forecast of atmospheric air pollution is carried out.

Keywords: non-selective cleaning, carbon deposits, mechanism, internal combustion engine, combustion chamber.

В процессе повседневной эксплуатации детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) подвергаются влиянию множества факторов (низкое качество топлива и масел, меняющиеся режимы работы, окисление смазывающего масла и др.). Данные факторы, в конечном итоге приводят к появлению нагара и отложений на поверхности поршней, распределительных валов и других деталей, как следствие, происходит снижение мощности и увеличение расхода топлива, появление детонации, нарушению оптимального теплового режима. Вместе с этим растёт необходимость применения и разработки технологий, позволяющих снизить вероятность появления нагара и отложений на деталях ДВС.

Технология безразборной очистки деталей ГРМ и КШМ от нагароотложений включает в себя использование микроволновой очистки для удаления загрязнений с поверхностей деталей.

Технология основана на воздействии кинетической энергии молекул водяного пара на загрязненные поверхности деталей при повышенном давлении и температуре кавитационных пузырьков в камере сгорания ДВС, при использовании водно-топливной смеси (ВТС). Эта технология позволяет проводить очистку деталей без необходимости разборки механизмов.

В ходе работы ДВС на ВТС, нагароотложения на поверхностях камеры сгорания, форсунках, поршнях и головке цилиндров удаляются за счет повышенной кинетической энергии молекул воды (пара), которая создается за счет локальных знакопеременных изгибных усилий. Эти усилия создают локальные давления, которые нарушают структуру нагароотложений и вызывают волновые процессы. При распространении продольной волны, вызываемой тактами сжатия и разрежения водяного пара, образуется переменное электрическое поле, которое способствует разрушению нагароотложений. Механические воздействия на отложения создаются поперечными волнами.

Катализатором процесса удаления нагароотложений является повышенная температура поверхностей камеры сгорания и других деталей, которая достигается за счет перегретых паров воды. Это также позволяет снизить потери энергии на нагрев тепловоздушной смеси и облегчает удаление высокотемпературных нагароотложений. Одним из основных преимуществ использования воды для очистки деталей ДВС является ее высокий коэффициент теплопроводности по сравнению с дизельным топливом. безразборный очистка двигатель внутренний сгорание

При впрыскивании капель воды в камеру сгорания, их температура может превысить равновесную температуру кипения при данном давлении. Это приводит к появлению условий для спонтанного вскипания воды, даже при сниженном количестве центров парообразования. Спонтанное вскипание происходит в виде "микроударов" капель, которые оказывают локальное воздействие на поверхности нагароотложений.

В топливной оболочке под давлением паров воды возникают растягивающие напряжения. Силы поверхностного натяжения топлива удерживают оболочку, предотвращая ее разрыв. На поверхности капли возникают напряжения сжатия благодаря этим силам. По мере нагрева капли ВТС, давление паров воды увеличивается, что приводит к росту растягивающих напряжений в топливной оболочке. Капля расширяется, а напряжения сжатия, создаваемые силами поверхностного натяжения, уменьшаются. При дальнейшем нагреве происходит разрушение наружной пленки топлива, состоящей из тяжелых фракций углеводородов. Этот процесс сопровождается "микровзрывами". Добавление дисперсной водной фазы в топливо приводит к снижению скорости испарения капли и влияет на само топливо из-за его большей теплоемкости по сравнению с обычным дизельным топливом.

Процесс испарения капли ВТС можно разделить на две части: нагрев капли до температуры перегрева воды и "микровзрывы". После каждого "микровзрыва" капля остывает до температуры насыщения и снова начинает увеличиваться в размерах до критического значения, после чего происходит новый "микровзрыв". Этот процесс продолжается до тех пор, пока в капле не останется топлива.

Уменьшение размеров капли эмульгированного топлива приводит к сокращению времени тепломассообмена. Количество "микровзрывов" также уменьшается. Увеличение давления среды сокращает продолжительность существования капли ВТС, несмотря на повышение температуры перегрева воды. Это связано с увеличением теплопроводности газов, что приводит к быстрому прогреву капли.

Снижение давления в потоке жидкости до критического состояния приводит к образованию пузырька воздуха, который движется в направлении загрязненной поверхности. Возмущение пузырька и образование микроструек жидкости происходят из-за градиента давления вблизи стенок пузырька.

Микроструйки "прошивают" пузырек, разрушая поверхность загрязнения. При соударении струйки с поверхностью нагара возникает давление, которое должно преодолеть прочность частицы и ее силы инерции. Внедрение струйки в нагар приводит к давлению на контактной поверхности, что изменяет размер струйки. Газосодержание водной фазы ВТС влияет на продолжительность процесса тепломассообмена. Повышение газосодержания снижает температуру перегрева воды и сокращает продолжительность существования капли ВТС. Для увеличения газосодержания необходимо подавать воду в цилиндры ДВС в парообразном состоянии.

Термодинамический анализ процесса работы ДВС на ВТС базируется на предположении, что тепло, выделяющееся при испарении жидкости, отводится на каждом участке термодинамического процесса. После этого, пар, образующийся в результате испарения капель воды, нагревается и создает условия для "микро-ударов".

Итак, технология безразборной очистки деталей КШМ и ГРМ от нагароотложений и предотвращения их образования основана на использовании микроволновой очистки, которая позволяет удалить загрязнения с поверхностей деталей без разборки механизмов. Этот процесс осуществляется путем воздействия кинетической энергии молекул водяного пара на загрязненные поверхности деталей при повышенных давлении и температуре кавитационных пузырьков в камере сгорания ДВС. Нагароотложения удаляются за счет локальных давлений и переменного электрического поля, а повышенная температура поверхностей камеры сгорания способствует удалению нагара. Кроме того, применение водяного пара для удаления нагароотложений позволяет снизить потери энергии при нагреве тепловоздушной смеси. Эта технология представляет собой эффективный и экологически чистый способ обслуживания и улучшения работы ДВС.

Список литературы

1. Катаев Ю.В. Технология очистки двигателя от нагароотложений // Диссертационное исследование. Москва - 2013. С. 8-9;

2. Бережан, С.Л. Химическая технология очистки деталей двигателей внутреннего сгорания [Текст] / С.Л. Бережан. - М.: Транспорт, 1967. - 256 с.

Размещено на Allbest.Ru