Подогрев воздуха на впуске дизель, Подогрев воздуха во впускном трубопроводе
Внимательно прочитав статью, вы станете профессионалом в выборе лучший дизельный обогреватель. Вот думаю как теорию подвести под практику. Комплектный дизельный воздушный отопитель представляет собой сборку из множества деталей и узлов. Данная процедура выполняется на заглушенном моторе.
Первые опыты по пуску двигателя с БФП проведены с установленным на дренажном трубопроводе 10 дросселем диаметром 0,8 мм и жиклером диаметром 1,0 мм перед свечами БФП. Давление топлива при этом перед запуском двигателя и после запуска составляло соответственно 0, В начале пуска двигателя образуются мощные факелы, но через Затухание факелов можно объяснить как переохлаждением свечей БФП от избыточного расхода топлива, так и срывом факела впускным воздухом при высоких частотах вращения коленчатого вала двигателя.
С целью снижения расхода топлива через БФП был снят дроссель с дренажного трубопровода, а жиклер диаметром 1,0 мм перед БФП оставлен. Давление топлива перед БФП после этого при работе топливоподкачивающего насоса понизилось до 0,04 МПа, а при работе двигателя и насоса - до 0, Это привело к более стабильному горению факелов БФП, установленных в левом коллекторе, где они горели вплоть до отключения свечей БФП.
В правом впускном коллекторе факелы прекращали гореть практически сразу после разгона двигателя до Выхлопные патрубки правого коллектора так же, как и при пуске. После отключения свечей и прекращения горения БФП в левом коллекторе работа продолжалась, двигатель управлялся рычагом подачи топлива.
Для повышения надежности работы системы БФП необходимо разработать и проверить в климатической камере дополнительные мероприятия по стабильному горению факела в режиме сопровождения с разделенными впускными коллекторами.
ГОСТ Дизели тракторные и комбайновые. Общие технические условия. Топливо дизельное. Технические условия. Малозёмов Андрей Адиевич. Доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные, гусеничные машины и автомобили», Южно-Уральский государственный университет Челябинск , amalozemov mail. Бондарь Владимир Николаевич.
Кукис Владимир Самойлович. Доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные, гусеничные машины и автомобили», Южно-Уральский государственный университет Челябинск , idem37 mail. Романов Дмитрий Викторович. Аспирант кафедры «Двигатели внутреннего сгорания», Алтайский государственный технический университет Барнаул , idem37 mail. GOST Dizeli traktornye i kombajnovye. Obshhie tehnicheskie uslovija [State Standard Diesels tractor and combine.
General specifications]. Moscow, Standartinform Publ.
Tehnicheskie uslovija [State Standard Diesel fuel. CC BY. Вы всегда можете отключить рекламу. Ключевые слова. Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Малозёмов Андрей Адиевич, Бондарь Владимир Николаевич, Кукис Владимир Самойлович, Романов Дмитрий Викторович Стенд для исследования рабочего процесса транспортного дизеля на пусковых режимах.
Во-вторых, относительно медленный нагрев теплоносителя может ограничить время, которое может быть использовано для подогрева впускного воздуха.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных проблем.
Некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены посредством системы нагрева впускного воздуха и охлаждения выхлопных газов, в которой выпускной коллектор с двойной стенкой может быть сконструирован как теплообменник выхлоп-воздух. Когда давление во впускном коллекторе меньше внешнего давления, нагретый впускной воздух может улучшать работу двигателя. При этом свежий воздух для прогревания может быть прокачан через межстеночное пространство выпускного коллектора с двойной стенкой, после чего нагретый воздух может быть направлен во впускной патрубок.
Нагретый воздух поступает во впускной патрубок, улучшая ход всасывания насоса. Так, увеличивая подогрев воздуха за счет более теплых, чем теплоноситель, поверхностей выпускного коллектора, дополнительно достигается преимущество экономии топлива.
Более того, выделение достаточного количества тепловой энергии обычно происходит менее чем через минуту после запуска двигателя, в отличие от трех минут или более в случае нагрева теплоносителем. Кроме того, авторы данного изобретения обнаружили, что выпускной коллектор с двойной стенкой может также служить в качестве охладителя выпускного коллектора, направляя избыточный наддувочный воздух через межстеночное воздушное пространство для охлаждения выпускного коллектора при повышенной нагрузке двигателя.
Таким образом, использование встроенного выпускного коллектора позволяет избежать жидкостного охлаждения. Такое охлаждение может иметь преимущество, когда давление впускного коллектора превышает внешнее давление, а температура выхлопных газов близка к предельным значениям, влияющим на долговечность системы.
Таким образом, охлаждая выпускной коллектор избыточным наддувочным воздухом, можно уменьшить расход топлива и выбросы выхлопных газов путем обогащения топлива. Способ функционирования двигателя согласно настоящему изобретению включает в себя:.
Первое условие может заключаться в сгорании топлива в двигателе, а второе условие отлично от первого. Кроме того, первое условие может заключаться в том, что давление впускного коллектора ниже, чем внешнее давление, а второе условие может заключаться в том, что давление впускного коллектора выше, чем внешнее давление.
Первое условие также может заключаться в том, что в двигателе исключена детонация. Функционирование системы также может включать в себя направление нагретого воздуха при первом условии во впускной коллектор в первом направлении через трубку, содержащую регулирующий клапан. Функционирование системы также может включать в себя при втором условии перекачивание нагретого воздуха из впускного коллектора в межстеночное пространство через трубку в направлении, противоположном первому направлению.
Выхлопная система с двойной стенкой дополнительно может содержать выпускной воздуховод, через который проходит выхлопной газ, и который отделен от межстеночного пространства. Функционирование системы также может включать в себя при втором условии регулирование по меньшей мере одной из систем, выбранных из систем впрыска топлива, дросселя, перепускной заслонки, компрессорного обвода, для восполнения потери впускного воздуха при его перекачке от впускного коллектора.
Первое условие дополнительно может включать в себя определение, является ли температура впускного воздуха меньшей, чем пороговая температура. Второе условие дополнительно может включать в себя определение, является ли температура выхлопа большей, чем пороговая температура. Система двигателя согласно настоящему изобретению содержит следующие элементы:. Межстеночное пространство двойных стенок выхлопной системы выполняет функцию теплообменника между выхлопом и воздухом. Система может дополнительно содержать регулятор контроллер , сконструированный таким образом, чтобы осуществлять следующие операции:.
Регулятор может быть выполнен с возможностью дополнительно осуществить при втором условии регулирование по меньшей мере одной системы, выбранной из систем впрыска топлива, дросселя, перепускной заслонки и компрессорного обвода, для восполнения потери воздуха на впуске при его перекачке от впускного коллектора.
При этом первое условие может включать в себя отсутствие наддува и детонации, а второе условие включает в себя наличие наддува.
Дополнительно, первое условие может заключаться в том, чтобы температура воздуха на впуске была ниже пороговой температуры, а второе условие может заключаться в том, что температура выхлопа выше определенных заранее пороговых значений. Система по изобретению может дополнительно содержать один или более соединенных с трубкой эжекторов, для создания вакуума в по меньшей мере одной из систем принудительной вентиляции картера, продува паров топлива и активации вакуумного усилителя.
Выхлопная система представленного устройства включает в себя выпускной воздуховод, через который проходит выхлопной газ и который отличен от межстеночного пространства.
Функционирование двигателя по изобретению включает в себя:. Таким образом, выпускной коллектор с двойной стенкой, описанный в данном изобретении, обеспечивает эффект синергии функциональности, при котором впускной воздух поступает именно тогда, когда желателен подогрев на впуске, а избыточный наддув может направить воздух точно тогда, когда необходимо охлаждение выхлопных газов.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения.
Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными воплощениями, которые решают некоторые из проблем, описанных выше, или какой-либо частью данного описания.
На Фиг. В данном описании изложены варианты осуществления подогрева воздуха на впуске и охлаждения выхлопных газов. Технология заключается в использовании межстеночного пространства выпускного коллектора с двойной стенкой для подогрева воздуха на впуске при давлении впускного коллектора ниже внешнего давления, и для охлаждения выхлопных газов при давлении впускного коллектора выше внешнего давления, что будет более детально описано далее.
Двигатель 10 частично может регулироваться системой контроля, включающей регулятор 12, и входными сигналами, подаваемыми водителем при помощи устройства ввода В данном примере устройство ввода включает в себя педаль акселератора и датчик положения педали для подачи пропорционального сигнала о положении педали PP.
Камера сгорания то есть цилиндр 30 двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры с установленным на них поршнем Поршень 36 может присоединяться к коленвалу 40 таким образом, что возвратно-поступательное движение поршня транслируется во вращательное движение коленвала.
Коленвал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля через промежуточную систему коробки передач. Кроме того, для запуска двигателя 10 пусковой двигатель может быть присоединен к коленвалу 40 посредством маховика.
В камеру сгорания 30 может поступать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, а отработанные продукты сгорания могут выходить через выхлопной канал Впускной коллектор 44 и выхлопной канал 48 например, коллектор могут селективно соединяться с камерой сгорания 30 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан В данном примере контроль впускного клапана 52 и выпускных клапанов 54 может осуществляться за счет срабатывания кулачкового привода соответствующих кулачковых систем 51 и Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно.
Топливный инжектор 66 напрямую присоединяется к камере сгорания 30, обеспечивая впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания пропорционально ширине импульса сигнала FPW, поступающего от регулятора 12 через электронный привод Таким образом, топливный инжектор обеспечивает так называемое прямое впрыскивание топлива в камеру сгорания Топливный инжектор может быть вмонтирован, например, сбоку или в верхней части камеры сгорания.
Топливо может подаваться в топливный инжектор 66 посредством системы подачи топлива не показана на рисунке , состоящей из топливного бака, бензонасоса и топливной рампы. В некоторых вариантах исполнения изобретения камера сгорания 30 может в качестве альтернативы или дополнительно содержать топливный инжектор во впускном коллекторе 44, осуществляющий так называемые впрыски топлива во впускные каналы через впускные отверстия на входе камеры сгорания Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62 с дроссельной заслонкой При этом положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться регулятором 12 посредством подачи сигнала, поступающего в электродвигатель или силовой привод с дросселем Такую конфигурацию часто называют электронным контролем дросселя ETC.
Таким образом, дроссель 62 может использоваться для распределения воздуха на впуске в камеру сгорания 30 между другими цилиндрами двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может быть зафиксировано в регуляторе 12 посредством сигнала ТР. Система зажигания 88 обеспечивает зажигание искры в камере сгорания 30 при помощи свечи зажигания 92 в ответ на сигнал об опережении зажигания ОЗ , поступающего от регулятора 12 в соответствии с выбранными режимами работы. Помимо представленных на рисунке компонентов электрозажигания, в некоторых вариантах исполнения изобретения камера сгорания 30 или другие камеры сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламененного сжатия с или без использования искры зажигания.
Датчик выхлопных газов, как видно из рисунка, соединен с выхлопным каналом 48 до устройства 70 регулирования выхлопа. Устройство 70 регулирования выхлопа, как показано на рисунке, установлено вдоль выпускного канала 48 после датчика выхлопных газов. В качестве устройства 70 может быть использован тройной катализатор TWC , заслонка датчика NOx и другие устройства регулирования выхлопа, или комбинации вышеуказанных устройств.
Регулятор 12 показан на Фиг. В регулятор 12 могут поступать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, помимо ранее упомянутых сигналов о массе расхода воздуха на впуске MAF , поступающих с датчика массового расхода воздуха, температуре теплоносителя двигателя ЕСТ с датчика температуры, соединенного с охлаждающей муфтой , выходного сигнала о профильном зажигании PIP с датчика Холла или иного датчика , соединенного с коленвалом 40, сигнала о положении дросселя ТР с датчика положения дросселя и сигнала об абсолютном давлении коллектора MAP с датчика Сигнал давления коллектора MAP, поступающий с датчика давления коллектора, может быть использован для определения степени разрежения или давления во впускном коллекторе.
Следует отметить, что можно использовать различные сочетания вышеописанных датчиков, например, датчик MAF можно использовать без датчика MAP. Во время проведения стехиометрических операций датчик MAP может давать показания, соответствующие вращающему моменту двигателя.
Более того, этот датчик наряду с показаниями частоты вращения двигателя, может определить и расход воздуха, всасываемого цилиндром. Например, датчик , который также используется как датчик оборотов двигателя, может производить заданное число равномерных импульсов во время каждого оборота коленвала. Носитель данных ROM можно запрограммировать на выполнение действий процессором по осуществлению описанных далее методов, а также иных возможных, но не представленных в данном описании способов осуществления изобретения.
Двигатель 10 может также включать в себя компрессорное устройство, такое как турбокомпрессор или нагнетатель, по меньшей мере компрессор , установленный вдоль впускного коллектора Для турбокомпрессора, компрессор может, по меньшей мере частично приводиться в действие при помощи турбины например, при помощи вала , установленной вдоль выпускного канала Таким образом, степень сжатия в одном или более цилиндрах двигателя посредством турбокомпрессора или нагнетателя может регулироваться регулятором Межстеночное пространство может быть аналогично жидкостному пространству.
В случаях, когда давление коллектора меньше внешнего давления, наружный воздух, всасываемый через воздуховод , может проходить через межстеночное пространство , в результате чего он будет нагреваться и поступать во впускной коллектор 44 через трубку Если давление впускного коллектора превышает внешнее давление, впускной воздух может быть прокачан от впускного коллектора 44 через трубку к межстеночному пространству Затем воздух проходит через межстеночное пространство и охлаждает выхлопной газ.
В данном случае выпускной коллектор с двойной стенкой 48 служит в качестве теплообменника выхлоп воздух, прокачивающего горячий воздух во впускной коллектор 44, что способствует ходу всасывания насоса и прогреву, а также охлаждению выпускного коллектора 48 при повышенной нагрузке двигателя во время направления избытка наддувочного воздуха через межстеночное пространство При этом в результате нагревания воздуха на впуске, можно снизить затраты энергии, связанные с ходом всасывания насоса, улучшить процесс прогрева двигателя и уменьшить расход топлива.
К тому же можно использовать материалы, подвергающиеся обработке при низкой температуре и требующие меньших затрат. Данный процесс подогрева воздуха на впуске и охлаждения отработанного воздуха более подробно будет описан далее. Форсированный двигатель может давать более высокие температуры горения и выхлопа, чем двигатель без наддува аналогичной результирующей мощности.
Такие высокие температуры могут привести к увеличению выброса оксидов азота NOx из двигателя и ускорить износ материалов, включая катализатор последующей обработки выхлопов. Одним из процессов, способных уменьшить износ, является рециркуляция выхлопного газа EGR , в результате которой происходит смешивание заряда входящего воздуха с выхлопным газом, в связи с чем уменьшается содержание кислорода в нем.
При использовании полученной смеси воздуха и выхлопа вместо обычного воздуха для поддержки горения в двигателе, снижается температура горения и выхлопа. EGR также может способствовать уменьшению расхода топлива в карбюраторном двигателе за счет уменьшения потерь на дросселирование и теплоотдачу. В системах форсированных двигателей, оборудованных компрессором турбонагнетателя, механически присоединенного к турбине, отработанный воздух может проходить через петлю EGR высокого давления или петлю EGR низкого давления.
Отработанный воздух поступает в петлю EGR высокого давления от входа турбины и смешивается с воздухом на выходе компрессора Отработанный газ поступает в петлю EGR низкого давления с выхода турбины и смешивается с входящим воздухом на входе компрессора Стратегии высокого и низкого давления EGR способствуют оптимальной эффективности частоты вращения двигателя под нагрузкой. Например, на форсированных карбюраторных двигателях, вырабатывающих стехиометрическое количество состава горючей смеси, необходимо, чтобы EGR низкого давления проходила при пониженной нагрузке, где разрежение на впуске обеспечивает достаточный фильтрационный потенциал, а EGR высокого давления - при повышенной нагрузке, где петля EGR низкого давления обеспечивает больший фильтрационный потенциал.
Поэтому в некоторых вариантах осуществления изобретения регулирующий клапан в трубке может быть открыт, когда система получает преимущество от теплого, несмешанного воздуха вместо воздуха, разбавленного рециркуляцией EGR, который может присутствовать во впускном устройстве в результате проведенных ранее операций.
Например, когда давление впускного коллектора больше внешнего, регулирующий клапан внутри трубки может быть открыт для выпуска наддувочного воздуха из впускного коллектора, что позволяет снизить давление впускного коллектора до значений ниже внешнего давления, и, таким образом, теплый наружный воздух может прокачиваться с двойной стенки выпускного коллектора через трубку, заменяя воздух, разбавленный рециркуляцией EGR.
Более того, при условии TIP-out, когда нагрузка двигателя внезапно начинает снижаться, значительное количество нежелательного сжатого входящего воздуха может остановиться на входе дросселя В этом случае открытие регулирующего клапана в трубке может способствовать сбросу воздуха в компрессоре Вследствие чего избыточное давление наддува может быть направлено при закрытом клапане EGR обратно к впуску компрессора.
Как было описано выше, на Фиг. Нужно отметить, что межстеночное пространство отличается от внутренней полости выпускного коллектора , через который может прокачиваться отработанный газ.
Данный двигатель может представлять собой форсированный двигатель, который был описан выше см. Первоначально регулирующий клапан в трубке, соединяющий межстеночное пространство с впускным коллектором на выпуске турбокомпрессора может находиться в закрытом положении, вследствие чего воздух не сможет проходить между впускным коллектором и межстеночным пространством выпускного коллектора.
На этапе метод включает в себя в определении давления впускного коллектора.
