Таким образом, овальность в цилиндрах является основным эксплуатационным и технологическим фактором, приводящим к росту выбросов СО и СН. Подрегулировка овальности в процессе эксплуатации предлагаемым нами способом (КО) является существенным резервом снижения количества вредных примесей в ОГ и КГ.
Способ КО.
КО – способ снижения эксплуатационной и монтажной овальности в цилиндрах двигателей с “мокрыми гильзами” с целью снижения количества вредных веществ как в КГ, так и в ОГ, путём снижения величины овальности до уровня, не превышающего допуск на изготовление новых гильз.
Сущность способа КО заключается в обжатии бурта гильзы посредством установки компенсаторов овальности, выполненных в виде пластин, в зазор между цилиндрическими поверхностями бурта гильзы и расточки в блоке под бурт. При этом ось симметрии компенсаторов совпадает с большей осью овала зеркала цилиндра в верхней его части.
По предлагаемому техническому решению уменьшение овальности происходит под действием радиально приложенных сил, сжимающих бурт гильзы при установке компенсаторов с натягом. Под действием сил, сжимающих бурт гильзы, образующие зеркала цилиндра поворачиваются вокруг точек в “нейтральном сечении” цилиндра. “Нейтральное сечение” - это круг, образованный неподвижными точками образующих цилиндра, вокруг которых образующие поворачиваются под действием сил, сжимающих бурт. При этом гильза ведёт себя как тонкостенный цилиндр, сжатый двумя диаметрально противоположными силами, приложенными у одного из торцов. Характер деформации гильзы при этом такой, что большая ось овала над “ нейтральным сечением” перпендикулярна большей оси овала под “нейтральным сечением. Расположение “нейтрального сечения” зависит от соотношения размеров гильзы с её диаметром. Так, например, в цилиндрах двигателей ЯМЗ нейтральное сечение расположено на расстоянии 200- 250 мм. от привалочной плоскости.
Обеспечение компенсации овальности в цилиндрах по всей длине хода компрессионных колец возможно при отношении расстояния от плоскости верхнего компрессионного кольца при положении поршня в нижней мёртвой точке до привалочной плоскости блока к расстоянию от “нейтрального сечения” до привалочной плоскости блока равном единице (Патент № 2052147).
Способ КО является универсальным, т.к. сочетает в себе два пути снижения токсичности двигателей: эксплуатационный и технологический, атак же позволяет снизить токсичность и количество вредных выбросов как в КГ, так и в ОГ.
Способ КО совершенствует систему технического обслуживания двигателей по параметрам токсичности двигателей.
Способ прост в осуществлении, не требует каких-либо изменений конструкции двигателей, выполняется за один час на одном блоке цилиндров при снятых головках блока, а стоимость его немногим более стоимости снятия и установки головок блока.
Для оценки влияния овальности в цилиндрах на расход КГ проводили испытания на 11-ти двигателях ЯМЗ-236.
Ниже в таблице представлены материалы обработки экспериментальных данных овальности и расхода КГ до и после КО с разбивкой по интервалам пробега.
| Диапазон изменения пробега, тыс.км. | До компенсации | После компенсации | ||
| Овальность мкм, | Расход картерных газов, м3 /час | Овальность, мкм. | Расход картерных газов, м3/час | |
| 0…50 | 10…25 | 0,9…1,3 | 10…15 | 0,9…1,3 |
| 50…100 | 10…30 | 1,3…1,8 | 10…20 | 1,3…1,8 |
| 100…150 | 30…40 | 1,8…3,3 | 10…20 | 1,3…1,8 |
| 150…200 | 40…60 | 3,3…4,4 | 10…20 | 1,3…1,8 |
| 200…250 | 60…70 | 4,4…5,3 | 10…20 | 1,3…1,8 |
| 250…300 | 60…80 | 5,3…6 | 10…20 | 1,3…1,8 |
Экспериментально установлено, что при изменении пробега двигателя от 0 до 300 тыс. км. овальность в цилиндрах изменяется в диапазоне 10…80 мкм. При этом расход КГ изменяется соответственно от 0,9…1,3 м3/час до 5,3…6 м3/час. Снижение овальности до 15-25 мкм. позволило снизить количество прорывающихся в картер газов до значений, не превышающих 1,8м3/час независимо от исходных значений (Головатенко А.Г. Повышение технико-экономических и ресурсных показателей автотракторных двигателей путём компенсации овальности цилиндров. Автореферат, 1994 г.).
Способ был опробован на снижение СО, NO2 и гексана на 3-х двигателях КамАз и одном двигателе ЗиЛ-130.
Средние значения максимальной величины овальности и концентрации указанных вредных ингредиентов до и после компенсации овальности приведены в таблице.
| До компенсации овальности | После компенсации овальности | |||
| Величина максимальной овальности в цилиндрах №1-8, мкм. | Концентрация СО, NO2 и гексана, об.% | Величина максимальной овальности в цилиндрах №1-8, мкм. | Концентрация СО, NO2 и гексана, об.% | |
| КамАз-740 | 40, 25, 20, 80, 50, 50, 20, 25 | СО – 0,16 | 10, 25, 20, 15, | СО – 0,13 |
| NO2 –0,010 | 10, 15,20, 25 | NO2-0,006 | ||
| Гекс – 0,033 | Гекс- 0,026 | |||
| 80, 50, 20, 50, | СО – 0,12 | 20, 15, 20, 20, | СО – 0,09 | |
| ----- ----- ----- | 50, 40, 40, 15 | NO2 –0,008 | 20,10, 20, 15 | NO2- 0,007 |
| Гекс-0,0166 | Гекс-0,0125 | |||
| 20, 15, 40, 110 | CO –0,10 | 20, 15, 10, 20, | CO –0,07 | |
| ----- ---- ----- | 20, 20, 15, 20 | NO2- 0,008 | 20, 20, 15, 20 | NO2 – 0,006 |
| Гекс- 0,0286 | Гекc- 0,0218 | |||
| ЗиЛ-130 | 40, 50, 50, 20, | CO- 0,25 | 15, 15, 10, 20 | CO –0,15 |
| 40, 15, 20, 50 | NO2- 0,016 | 15, 15, 20, 10 | NO2 –0,010 | |
| Гекс- 0,0374 | Гекс- 0,0224 | |||
Таким образом, уменьшение средней максимальной овальности в цилиндрах исследуемых двигателей с50…70 мкм. до10…20 мкм. в 4 или 5 цилиндрах позволило обеспечить снижение концентрации CO, NO2 и гексана в выхлопных газах в среднем на 25 –30%.
Возможно предположить, что при овальности в цилиндрах 70-90 мкм. и при овальности во всех цилиндрах, эффективность установки компенсаторов была бы выше..
Бесспорно, что способ КО является целесообразным как экологически, так и экономически, а так же является доказательством тому, что экологические и экономические резервы ДВС далеко не исчерпаны.
Применение способа КО.
В настоящее время нет эффективных и дешёвых методов снижения токсичности и количества выбросов вредных веществ автотракторных двигателей.
Не реально ожидать массового поступления на отечественный рынок автомобилей, соответствующих требованиям Правил ЕЭК ООН, (Евро-2, Евро-3)
Бессмысленно ставить вопрос о постановке нейтрализаторов на все автомобили.
Как уже отмечалось выше, обеспечить поддержание автотракторного парка в экологически чистом состоянии посредством капитальных ремонтов –так же реально не выполнимая задача
Ужесточение технологических допусков на изготовление и сборку ЦПГ- невыполнимая задача в ближайшие годы.
Выполнение комплекса мер, связанных с применением способа КО, в грузовых и автобусных парках является технологически выполнимой задачей. Для этого автопредприятия должны обеспечить контроль и подрегулировку овальности в цилиндрах в процессе эксплуатации двигателей.
Оценку величины овальности и, при необходимости, компенсацию овальности целесообразно приурочить к любому снятию головок блока (например при замене прокладок под головками блока). При этом трудоёмкость способа значительно снижается. Наиболее рационально оценку и подрегулировку овальности в цилиндрах производить через каждые 60 тыс. км. пробега. Этот срок не очень малый, чтобы заметно увеличить трудоёмкость обслуживания и в то же время подрегулировки с такой периодичностью существенно снизят интенсивность выделения вредных примесей в атмосферу.
Дополнительные затраты по организации применения способа КО пренебрежимо малы по сравнению с экономическим эффектом, который можно получить за счёт эффекта по снижению ущерба вследствие ограничения выбросов вредных веществ, а также экономии ГСМ.
Применение способа КО позволит по меньшей мере приблизиться к требованиям стандартов по токсичности и дымности подвижного состава, а также повысить технико-экономические показатели двигателей и увеличить их ресурс.
Возможно предположить, что способ КО целесообразно применять на двигателях европейских и американских моделей.