Eng
Главная Двигатели Стендовые моторные испытания на дизель-генераторе Э16МАЗ (выдержки из техн.отчет...
Последний документ


Патент № 2415176


Научное руководство



Зуев Валерий Владимирович

Доктор геол.-минер. наук, академик РАЕН, автор четырех научных открытий, в которых выявлены новые энергетические подходы к объяснению и предсказанию физико-химических свойств минеральных и других кристаллических веществ

Рекомендательное письмо...


Кто на сайте
Сейчас 47 гостей онлайн
Стендовые моторные испытания на дизель-генераторе Э16МАЗ (выдержки из техн.отчета) (ООО «ЦНИДИ», 2007)

Стендовые моторные испытания на дизель-генераторе Э16МАЗ

(выдержки из технического отчета ООО «ЦНИДИ», 2007)

1. Методика проведения антифрикционных испытаний

Оценка эффективности применения антифрикционной ТСК-СМ-технологии в дизельном двигателе проводились по следующим параметрам:

  • – износ деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ);
  • – нагаро- и лакообразование на поршнях дизеля;
  • – изменение качества работающего моторного масла;
  • – расход топлива;
  • – расход масла на угар;
  • – потери мощности на трение;
  • – содержание вредных выбросов в выхлопных газах;
  • – расход картерных газов;
  • – изменение компрессии в цилиндрах дизеля.

Для выполнения работ при участии специалистов ООО «НЭСК» была разработана и согласована с ООО «АВТОМИР» программа испытаний ТСК-СМ-материала, представленная в Приложении 1. Программа базируется на основных положениях ОСТ 24.060.09-79 «Методика оценки моторных и физико-химических свойств масел при их стендовых испытаниях».

Моторный стенд, на котором проводились испытания, представляет собой дизель-электрический агрегат Э16МАЗ производства Рижского дизелестроительного завода, состоящий из дизеля типа 4Ч 9,5/11 и трёхфазного генератора 4ГМ-20. Основные характеристики экспериментальной установки приведены в таблице 2.1. Нагрузка дизель-генератора осуществлялась с помощью реостатных сопротивлений по следующим дискретным значениям: 4,7; 14,2 и 19,6 кВт. Для контроля параметров нагрузки стенд был дооборудован электроизмерительными приборами (амперметрами, вольтметром и частотомером). Замер частоты вращения коленчатого вала производился с помощью электронного тахометра марки «ТЭСА». Для замера температуры выхлопных газов на каждом цилиндре была установлена термопара ТХА-0515, сигнал от которой по компенсационным проводам (хромель - алюмель) поступал на милливольтметр типа Ш4500. Для ужесточения работы дизеля из системы смазки был исключён частично-поточный фильтр тонкой очистки масла.

Таблица 2.1. Основные технические данные дизель-электрического агрегата Э16МАЗ

Измерения потерь мощности на трение осуществлялись методом двойного выбега. Сущность метода заключается в записи тахограмм остановки дизеля под нагрузкой и последующей её обработки. Для получения тахограммы была использована методика «измерений мгновенных значений частоты вращения коленчатого вала дизеля» с применением персонального компьютера. Для формирования электрического сигнала использовался индукционный датчик скорости ДС-1, установленный на кожухе над зубчатым венцом маховика дизеля. Данные измерений после обработки по специальным программам распечатывались в виде графика, удобного для последующей обработки и расчётов.

На рис. 2.1 показан пример расчёта механического КПД по тахограмме двойного выбега при работе дизеля на масле М-14В2 с ТСК-СМ-продуктом при Ne = 14,2 кВт. По графику определялся угол наклона тахограммы к оси абсцисс при нагруженном (ан) и ненагруженном (ао) дизеле.

Потери мощности на трение при этом определялись из следующего соотношения:

Где:
ан и ао – соответственно углы наклона тахограмм нагруженного и ненагруженного дизеля;
ηм – механический КПД дизеля.

Для устранения влияния изменения компрессии в цилиндропоршневых группах дизеля тахограммы фиксировались с включённым декомпрессором.

Измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизеля проводились специалистами лаборатории «ЦНИДИ-Экосервис». Для контроля состава отработавших газов по компонентам NOx, СО, СН использовалась комплексная газоаналитическая система ТЕСТ-1КП. Замер дымности отработавших газов (дымовое число фильтра FSN) проводился фильтрационным методом с помощью прибора марки «BOSCH». Испытания по оценке вредных выбросов велись по дизель-генераторному циклу в соответствии с ГОСТ Р 51249-99 с последующим расчётом удельных средневзвешенных значений по каждому контролируемому параметру.

Расход газов, прорывающихся через ЦПГ дизеля, измерялся газовым счётчиком типа ГСБ-400.

Испытания дизеля проводились на моторном масле М-14В2 ГОСТ 12337-84 производства Ново-Уфимского нефтеперерабатывающего завода и дизельном топливе ТУ 0251-002-48978376-99 марки Л-02-62 «ЕВРО» (поставщик «Петербургская топливная компания»). Копии паспортов на вышеуказанные нефтепродукты представлены в Приложениях 2 и 3.

В процессе 2-го опытного этапа испытаний 154 моточаса дизель работал на масле М-14В2 с ТСК-СМ: смеси продуктов двух видов фракций: средней дисперсии – с размером частиц 20-25 мкм и тонкой – с размером частиц менее 5 нкм. Обработка двигателя осуществлялась при участии специалистов ООО «НЭСК».

В соответствии с программой работ в процессе испытаний из системы смазки дизеля периодически производился отбор проб работающего моторного масла для их физико-химического анализа в лаборатории. Контроль процесса старения масла при проведении базового и опытного этапов антифрикционных испытаний осуществлялся по следующим показателям:

  • – вязкость кинематическая;
  • – фотометрический коэффициент загрязнённости;
  • – водородный показатель рН;
  • – щелочное число;
  • – диспергирующая способность;
  • – сульфатная зольность.

Возможность возникновения аварийной ситуации в дизеле (попадание топлива и воды в систему смазки) контролировалась параметрами: температура вспышки и содержание воды в масле.

Износ деталей цилиндропоршневой группы оценивался изменением веса поршневых колец и вкладышей подшипников, обмером цилиндровых втулок и зазоров в замках колец в начале и в конце каждого этапа испытаний.

Оценка нагаро- и лакообразования на поршнях и клапанах производилась по отрицательной системе (0 баллов – чистый элемент поршня, 10 баллов – на 100% заполненный отложениями) согласно ОСТ 24.060.09-79.

В ходе испытаний замерялся расход топлива на номинальном режиме и по нагрузочной характеристике работы дизель-генератора. Компрессия по цилиндрам замерялась на прогретом двигателе сразу после его остановки.

Расход масла на угар фиксировался в конце каждого этапа с учётом долива и отобранных для анализа проб.

4. Заключение

В соответствий с договором от 01.03.2007 № 48 между ООО «ЦНИДИ» и ООО «АВТОМИР» на дизель-электрическом агрегате Э16МАЗ были проведены испытания минерального модификатора трения – антифрикционной твёрдосмазочной композиции ТСК-СМ производства ООО «НЭСК». Оценка эффективности обработки дизельного двигателя композицией ТСК-СМ осуществлялась с использованием товарного моторного масла М-14В2 ГОСТ 12337-84. В процессе испытаний было установлено, что ТСК-технология за счёт повышения газоплотности поршня снижает уровень загрязнённости работающего масла и не оказывает отрицательного влияния на его пакет присадок.

На основе данных по увеличению компрессии в цилиндрах дизеля и микрометража деталей ЦПГ при использований в масле ТСК-СМ-продукта была выдвинута гипотеза образования на трущихся поверхностях металлокерамического покрытия, имеющего низкий коэффициент трения. Подтверждением гипотезы образования антифрикционного покрытия могут служить результаты, которые были зафиксированы при проведении моторных испытаний:

  • повышение механического КПД на 4-5% в зависимости от нагрузки дизеля;
  • снижение удельного расхода топлива в среднем на 4,9%;
  • снижение загрязнённости поршней на 42%;
  • уменьшение износа компрессионных колец на 49%, вкладышей шатунных подшипни­ков на 39,5%;
  • снижение выбросов вредных веществ оксидов углерода на 18%, углеводородов на 38%, дымового числа на 42% и повышение содержания оксидов азота на 4%.

Для повышения эффективности минеральных модификаторов трения в ДВС целесообразно откорректировать технологию их обработки с учётом размерности двигателя, типа и объёма масляной системы. В эксплуатации, вероятно, необходимо учитывать наработку двигателя и степень его изношенности.

Таким образом, на основе полученных результатов моторных испытаний твёрдосмазочная композиция ТСК-СМ может быть рекомендована к применению в дизельных двигателях для повышения их экономических и экологических параметров, моторесурса, а также снижения затрат в эксплуатации.