CC BY
34УДК 62-733
Карачурин А.К.
магистрант кафедры автомобилей и машинно-тракторных комплексов Башкирский государственный аграрный университет
(Россия, г. Уфа)
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАСОРЕННОСТИ ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Аннотация: рассмотрены вопросы по определению степени влияния засоренности воздушного фильтра на основные показатели работы двигателя.
Ключевые слова: фильтр воздушный, степень засоренности, двигатель дизельный.
Введение. На современных мобильных и стационарных машинах используется большое количество средств фильтрации - в системах питания, охлаждения, смазки и т.д. Такое количество фильтров подтверждает важность их применения для повышения ресурса узлов и агрегатов и других их эксплуатационных характеристик.
Загрязнение происходить в процессе эксплуатации машин. Имеются различные источники загрязнения, основным из которых является минеральная пыль, поступающая с засасываемым воздухом или другими путями. Наибольшую роль в задержании этих частиц играет воздушный фильтр [1,2]. По мере эксплуатации воздушный фильтр засоряется и возрастает его сопротивление и, как следствие, снижается коэффициент наполнения цилиндров двигателя воздухом и ухудшаются мощностные и экономические показатели его работы.
Рабочие характеристики фильтров оценивают испытаниями, которые регламентированы стандартами. Основным показателем работы фильтра является эффективность очистки, оцениваемая по коэффициенту очистки, равному отношению массы задержанных частиц к массе всех поступивших частиц на фильтрацию.
Исследования показывают, что у нового воздушного фильтра коэффициент очистки поначалу начинает увеличиваться, из-за засорения крупных пор частицами пыли и достигая максимума, начинает уменьшаться вследствие засорения. В связи с этим, в технических характеристиках воздушных фильтров приводится среднее значение коэффициента очистки.
Еще одним показателем работы фильтров является перепад давлений на его входе и выходе. Максимальный перепад может достигать 700 мм.вд.ст.
Для эксплуатационников важным критерием работы фильтров является срок их службы до замены. Современные машины обычно оснащаются индикаторами загрязненности фильтров, сигнализирующих о необходимости замены.
Материалы и методы исследований. Для оценки показателей работы фильтров разного назначения используются безмоторные стендовые испытания. Конечно, эти испытания являются условными и не отражают реальные условия эксплуатации фильтров в машинах, но они позволяют сравнивать показатели работы различных фильтров. Практически все изготовители фильтров используют международные стандарты ISO или SAE для оценки их работы.
В России также имеются разработанные стандарты и методы стендовых испытаний фильтров (к примеру ГОСТ 14146-88, ГОСТ Р 50554-93, ОСТ 37.001.417-90, ОСТ 37.001.226-93). Указанные стандарты не в полной мере отражают современные мировые достижения в области фильтрации.
Зарубежные стандарты объединяет применение одних и тех же видов испытательной пыли (регламентируется стандартом SAE J726), что обеспечивает возможность дальнейшего сопоставления результатов испытаний. Виды испытательной пыли, регламентированные российскими стандартами, отличаются от зарубежных по минералогическому составу и дисперсному.
Результаты собственных исследований. Нами проанализирована работа автомашины КамАЗ-6520 с двигателем КамАЗ-740.735-400 на принятом маятниковом маршруте. Автомашина оснащена системой спутникового мониторинга АвтоГРАФ с установленными необходимыми датчиками [3,4].
Влияние засоренности воздушного фильтра на показатели работы двигателя выявили в следующей последовательности:
- на определенном участке дороги при номинальной загрузке автомашины при полной подаче топлива установили номинальную частоту вращения коленчатого вала двигателя;
- первый эксперимент провели при новых чистых воздушных фильтрах и после стабилизации скоростного режима (при движении автомашины) сняли показания;
- следующие эксперименты провели, умышленно засоряя воздушные фильтра;
- для повышения достоверности результатов испытаний провели ещё раз в обратном порядке (продувая засоренные фильтра).
- обработали полученные результаты.
Из-за невозможности определения мощности двигателя в целях допущения приняли её равной паспортной. Частота вращения коленчатого вала двигателя определялась по штатному тахометру. Результаты измерений в таблице 1.
Таблица 1 Результаты измерений
Измеряемая величина Разряжение воздуха рк, кПа
-0,52 -1,29 -2,12 -4,36 -6,28
Частота вращения дизеля и, мин'1 1900 1900 1900 1900 1900
Эффективная мощность дизеля Ые, кВт 294 294 294 294 294
Расход топлива ДОт, см3 5000 5000 5000 5000 5000
Продолжительность опыта тт, с 225 224 222 211 202
Диаметр впускного окна корпуса воздушного фильтра м 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17
Скорость потока воздуха во впускном окне воздушного фильтра V, м/с 17,0 15,9 14,9 14,0 12,6
Используя необходимые формулы, определим соответствующие показатели работы двигателя, представленные в таблице 2.
Таблица 2 Результаты вычислений
Вычисленная величина Разряжение воздуха рк, кПа
-0,52 -1,29 -2,12 -4,36 -6,28
Часовой расход топлива От, кг/ч 66,4 66,7 67,2 70,9 74,1
Удельный эффективный расход топлива г/кВт ч 226 227 230 241 252
Часовой расход воздуха Ов, кг/ч 1791 1673 1570 1470 1332
Коэффициент избытка воздуха а 1,86 1,73 1,61 1,43 1,24
На основе указанных в таблице 2 данных построили график зависимости удельного эффективного расхода топлива от разряжения воздуха во впускном трубопроводе (рисунок 1).
Рисунок 1 Зависимость удельного эффективного расхода топлива двигателя от разряжения воздуха во впускном трубопроводе
Для определения удельного эффективного расхода топлива (в г/кВтч) в зависимости от разряжения воздуха во впускном трубопроводе получили уравнение полиномиальной регрессии используя программный комплекс Excel следующего вида
Se = 0,39.р2к -1,986.Рк+ 224,3. (1)
Выражение позволяет получить значение удельного расхода топлива в зависимости от разряжения воздуха во впускном трубопроводе.
Выводы. Важнейшим вопросом, возникающим при работе двигателя, является повышение его долговечности. Одним из резервов дальнейшего увеличения долговечности является улучшение защиты трущихся деталей двигателя от абразивного изнашивания, в частности, повышение эффективности и надежности работы воздухоочистителей. На основе экспериментальных исследований получена теоретическая зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени засоренности воздушного фильтра.
Список литературы:
Баширов, Р.М. Нормативно-справочные материалы по эксплуатации машинно-тракторного парка и транспортных средств [Текст] / Р.М. Баширов. - Уфа: БГАУ, 2009.-208 с.
Гафуров, И.Д. Нормирование расхода топлива МТА по данным спутникового мониторинга [Текст] / И.Д. Гафуров, ИМ. Ахмадуллин - С-П: Известия МААО. 2013. № 17. С. 164-168. Группа компаний ТехноКом [Электронный ресурс]. URL: http://www.tk-nav.ru (дата обращения 20.02.2020).
Гафуров, И.Д. Оценка эффективности контроля расхода топлива посредством систем спутникового мониторинга: Материалы международной научно- практической конференции в рамках XXVII Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2017» [Текст] / И.Д. Гафуров, И.М. Ахмадуллин, Р.Р. Валиуллин. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2017.-472 с.
