ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ВОДЫ ВО ВПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ВОЗДУХА Семизоров А.В.,Плахов С.А.,Сидоров В.Н.

Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана


Номер: 7-5
Год: 2016
Страницы: 86-89
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

двигатель внутреннего сгорания, системы впрыска воды во впускной коллектор двигателя, тепловой аккумулятор, сохранение работоспособности при отрицательных температурах, engine, water injection system, heat battery, saving working capacity by minus temperature

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье описана перспективность и проблематика применения системы впрыска воды во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания. Предложен вариант обеспечения работоспособности двигателей, оборудованных данной системой при эксплуатации в период отрицательных температурных значений.

Текст научной статьи

Одним из основных направлений развития современного автомобилестроения остается повышение мощности силовой установки автомобиля при сохранении высокой степени надежности и экономичности. Решение данной задачи возможно следующим образом: для увеличения среднего эффективного давления в камере сгорания, необходимо подать больший объем топлива и воздуха за рабочий цикл. Увеличению объема подаваемого воздуха способствует повышением его плотности за счет снижения температуры. Данное условие обеспечивается охлаждением воздуха за счет впрыска воды во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Первое широкое распространение впрыск воды во впускной коллектор ДВС получил во время Второй мировой войны. В автомобильной промышленности данная система начала применяться с 1970-х годов преимущественно в гоночных автомобилях, обеспечивая прирост мощности до 30% [1]. Принципиальная схема работы данной системы представлена на рисунке 1. Она заключается в следующем: контроллер собирает данные о расходе воздуха и рассчитывает необходимое количество воды, насос по команде увеличивает давление в системе и форсунка впрыскивает воду во впускной коллектор. При этом впрыск воды осуществляется не постоянно, а только при высоких оборотах двигателя, как правило, свыше 3500 об/мин. Рисунок 1 - Схема системы впрыска воды в ДВС При впрыскивании воды во впускной коллектор, она охлаждает его и впускаемый воздух, что способствует лучшему насыщению цилиндров. Попадая в камеру сгорания, вода мгновенно испаряется и превращается в пар, который очищает клапана, поршни и свечи от нагара при этом значительно возрастает давление на днище поршня, так как в процессе испарения воды её объём увеличивается почти в 1700 раз. Пар вступает в реакцию с выхлопными газами, что снижает вредные выбросы [2]. Впрыск воды во впускной коллектор двигателя обеспечивает следующие преимущества: - понижение температуры впускаемого воздуха; - понижение температуры в камере сгорания; - увеличение детонационной стойкости топлива; - уменьшение вредных выбросов в атмосферу на 60-80%; - увеличение мощности двигателя до 30%; - повышение топливной экономичности; - очистку камеры сгорания и свечей зажигания от нагара и отложений. К недостаткам данной системы относят: увеличение стоимости двигателя, необходимость в пополнении системы свежей водой, а также ограниченное использование данной системы при низких температурах. Основной проблемой постоянного применения данной системы в климатических районах с периодическими отрицательными температурами - это возможное замерзание воды, что требует поддержание постоянной положительной температуры в баке с водой. Одним из вариантов решения данной проблемы является установка в систему охлаждения теплового аккумулятора, работающего по принципу «термоса» и обеспечивающего сохранение тепла от предыдущей работы двигателя до 3-х суток [1]. Принципиальная схема установки теплового аккумулятора в систему охлаждения ДВС представлена на рисунке 2. Рисунок 2 - Схема установки теплового аккумулятора 1 - двигатель; 2 - термостат; 3 - радиатор охлаждения; 4 - помпа; 5 - радиатор печки; 6 - перепускной клапан; 7 - тепловой аккумулятор Тепловой аккумулятор (рисунок 3) представляет собой три гильзы помещенные одна в другую. При этом пространство между первой и второй гильзой заполнены парафином с теплотой плавления +70 оС, а полость между второй и третьей гильзой заполнена охлаждающей жидкостью. Третья гильза заполнена водой, которая и питает систему впрыска воды. Поверхность теплового аккумулятора покрыта в 3 слоя теплоизолирующим материалом, для уменьшения теплоотдачи в окружающую среду[3]. Рисунок 3 - Схема теплового аккумулятора Принцип действия совмещенных систем заключается в следующем: при работающем двигателе идет зарядка теплового аккумулятора, т.е. он накапливает тепло за счет охлаждающей жидкости, при этом парафин плавится. При постановке автомобиля на стоянку парафин постепенно затвердевает, отдавая тепло внутренним гильзам, что обеспечивает долгое остывание воды. Применение данной комбинированной системы позволяет эксплуатировать автомобиль при отрицательных температурах и позволяет поддерживать работоспособность системы впрыска воды до 3-х суток без запуска двигателя при температуре до -30 оС. В результате рассмотрения системы впрыска воды во впускной коллектор ДВС совмещенной с тепловым аккумулятором можно сделать вывод, что применение данной системы в современных автомобилях весьма перспективно. Применение её в ДВС способствует повышению их КПД без существенных конструктивных доработок самого двигателя и снижению вредных выбросов в атмосферу. Система способна сохранить свою работоспособность даже при отрицательных температурах. Возможно также применение данной системы для кратковременного увеличения энергонасыщенности ДВС при выполнении тяжелых работ.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.