УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗРАЗБОРНОЙ ОЧИСТКИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПАРОМ

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗРАЗБОРНОЙ ОЧИСТКИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПАРОМ
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к средствам ремонта и технического обслуживания дизельных двигателей, и предназначена для очистки камеры сгорания от нагароотложений.
Главной причиной, ухудшающей показатели экономичности и мощностные характеристики двигателя, является отложение нагара на стенках камеры сгорания, что приводит к ухудшению качества смесеобразования в процессе эксплуатации дизелей, нарушению герметичности внутрицилиндрового пространства с вытекающими отсюда негативными последствиями. Для обеспечения эксплуатационной надежности дизельных двигателей необходимо проводить периодическое удаление нагароотложений из камеры сгорания.
Исследования показали, что нагар на поверхностях головки цилиндра, поршней, клапанов и других элементов представляют собой сравнительно плотные неорганические и углеводородные отложения, являющиеся результатом высокотемпературного химико-термического превращения минеральных и сажистых частиц, смазочных материалов и топлива. К ним следует отнести также продукты изнашивания деталей машин, накипь и т.п.В этой связи к важным задачам высокотемпературной паровой очистки деталей двигателя следует отнести оптимизацию параметров подаваемого пара, характера и уровня его воздействия на данный вид отложений, обладающих высокой адгезией к металлу.
Существует установка для безразборного раскоксовывания распылителей форсунок ДВС, содержащая устройство для приготовления водотопливной эмульсии, связанное с полостью наполнения топливовпрыскивающего насоса, задатчик режимов работы дизеля,
распределительное устройство, размещенное между насосом и устройством для приготовления водотопливной эмульсии, и устройство для автоматического управления установкой (изобретение по авторскому свидетельству SU 1035260, МПК F02B 77/04 от 15.08.1983).
Недостатками данной установки являются низкая производительность, невысокая стабильность водотопливной эмульсии, а также сложность конструкции, снижающая надежность работы устройства.
В качестве прототипа выбрано техническое решение «Установка для очистки от нагара деталей двигателя внутреннего сгорания» в котором очистка деталей дизеля от трудноудаляемых загрязнений осуществляется смесью пара с топливом, которое подают в двигатель с помощью паровой форсунки (полезная модель по патенту РФ 109423, МПК В08В 3/00 от 20.10.2011).
Использование данной установки для очистки деталей двигателей внутреннего сгорания наряду с преимуществами имеет и ряд недостатков, таких, как необходимость демонтажа двигателя, наличие паровой форсунки, штуцера-переходника, отсутствие возможности фильтрации отработавших газов, что приводит к загрязнению выпускной системы двигателя.
Предлагаемая полезная модель установки для периодической очистки от нагара камеры сгорания дизельного двигателя позволяет повысить эффективность очистки и устранить вышеуказанные недостатки.
Достигаемый технический результат заключается в сохранении ресурса и безотказной эксплуатации дизельных двигателей. Оперативное профилактическое обслуживание установкой для безразборной очистки дизельного двигателя обеспечивает качественную очистку камеры сгорания от нагара, что способствует восстановлению рабочих характеристик двигателя.
На фиг. 1 представлена блок-схема процесса очистки камеры сгорания дизельного двигателя паром.
Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются установкой для очистки от нагара деталей дизельного двигателя, включающей средства для подготовки и подачи паровоздушной смеси в камеру сгорания. Установка содержит парогенератор, снабженный электрическим нагревателем, выход которого соединен через тракт подачи водяного пара с впускным коллектором двигателя и имеет обратную связь посредством микроконтроллера с топливным насосом высокого давления; средства для регулирования параметров парогенератора и топливного насоса высокого давления, включающие микроконтроллер, выходы которого связаны с управляющими входами блока питания электрического нагревателя парогенератора и вентилей, а входы микроконтроллера соединены с выходами датчиков температуры и давления водяного пара; фильтр отработавших газов, присоединяющийся к выпускному коллектору двигателя.
Такая компоновка позволяет создать эффективную и сравнительно простую в эксплуатации установку для периодической очистки от нагара камеры сгорания двигателя. Отделение частиц нагара с поверхности деталей в рабочем объеме цилиндра двигателя осуществляется в процессе воздействия пара высокого давления в условиях высоких температур при сгорании топливно-паровоздушной смеси с последующим удалением частиц нагара с выхлопными газами за счет использования специального фильтра, предотвращающего загрязнение выпускного тракта.
Преимуществом предложенной установки является возможность одновременной очистки всех цилиндров двигателя без его демонтажа с машины и обеспечение требуемых режимов очистки деталей двигателя с помощью датчиков для измерения и средств регулирования температуры и давления пара, длительности обработки и подачи топлива.
На фиг. 2 представлена схема предложенной установки для безразборной очистки камеры сгорания дизельного двигателя паром.
Установка содержит парогенератор 2, снабженный электрическим нагревателем 3 со средствами для регулирования параметров водяного пара, воздушный фильтр 1, подсоединенный к входам парогенератора 2, пульт оперативного управления установкой 12, фильтр очистки отработавших газов 17. Выход парогенератора 2 соединен через тракт 10 подачи водяного пара с впускным коллектором 11.
Средства для регулирования параметров водяного пара включают микроконтроллер 6, выходы которого связаны с управляющими входами блока питания 5 электрического нагревателя 3 парогенератора 2, а также вентилей 9, и блоком управления топливным насосом высокого давления (ТНВД) 7. Входы микроконтроллера 6 соединены с выходами датчиков температуры 4 и давления 8 водяного пара. Предварительная очистка воздуха осуществляется штатным воздушным фильтром 1, подсоединенным к входам парогенератора 2.
В двигателе указаны топливная форсунка 18, датчик частоты вращения 14 коленчатого вала 13 двигателя, цилиндр 15 и клапаны 16, 19. Пульт 12 предназначен для оперативного управления установкой, в частности, при необходимости изменения параметров настройки в рабочем режиме. Фильтр очистки отработавших газов 17 предназначен для предохранения выпускной системы от загрязнения частицами нагароотложений.
Установка для безразборной очистки камеры сгорания дизельного двигателя паром подключается следующим образом: от установленного на автотракторной технике двигателя отсоединяют впускной и выпускной патрубки. Выходной тракт фильтра 1 присоединяют к входу парогенератора 2. Выходной патрубок парогенератора 2 присоединяют к впускному коллектору 11. Выпускной коллектор двигателя подсоединяют к фильтру отработавших газов 17. К пульту управления 12 подсоединяются датчики
температуры 4 и давления 8, частоты вращения коленчатого вала двигателя 14 и управляющие выходы ТНВД 7.
После этого с пульта управления 12 оператор производит настройку микроконтроллера 6 установки путем задания требуемых параметров подачи в двигатель пара и топлива с учетом задаваемых, опытных или расчетных данных. Эти параметры по регламенту очистки должны быть функционально связаны с выбором типа обслуживаемого двигателя (мощность, количество цилиндров, параметры подачи воздуха, цикловой расход топлива и т.п.), с ожидаемым характером загрязнений в виде нагара в цилиндрах 15 двигателя (прогнозируемый состав, толщина, уровень адгезии) и с параметрами пара из парогенератора 2. Затем с пульта управления 12 оператор вручную или по автоматической программе осуществляет с помощью микроконтроллера 6 подключение блока питания 5 к электрическому нагревателю 3 парогенератора 2. Параметры генерируемого при этом пара, фиксируемые с помощью датчиков температуры 4 и давления 8, доводятся до регламентируемых для целей очистки показателей в диапазоне 110-140°С и 0,5-5 МПа.
Конкретные параметры пара на выходе парогенератора 2 задаются или рассчитываются для каждого вида двигателей. Соответственно выбираются рабочие характеристики электрического нагревателя 3, парогенератора 2, вентилей 9, имеющих управляющие входы, соединенные с выходами микроконтроллера 6, изменяющих сечение тракта 10 подачи пара и т.п.Указанные средства для интенсификации очистки цилиндров 15 от нагара обеспечивают регламентируемую циклическую подачу пара и топлива в заданные промежутки времени. Под действием избыточного давления и высоких температур в рабочем объеме цилиндров 15 двигателя происходит интенсивное отделение и вывод частиц загрязнений через фильтр 17.
После проведения подготовительных работ включают двигатель. После прогрева двигателя с пульта управления 12 или по программе микроконтроллера 6 подается пар с
указанными параметрами из парогенератора 2 через блокирующий вентиль 9 в цилиндры 15 синхронно с подачей топлива от ТНВД 7 через топливные форсунки 18.
По окончанию работы двигателя в режиме очистки в диапазоне 0,5-1 час происходит автоматическое отключение подачи пара с помощью блокирующего вентиля 9 для осушения впускного тракта. Циклическое переключение указанных агрегатов установки осуществляется в автоматическом режиме в течение всего периода очистки внутренних полостей цилиндров 15 двигателя. Достижение необходимого уровня очистки цилиндров двигателя оценивается оператором посредством фиксирующей аппаратуры (не показана) на пульте управления 12 установки по основным значениям регламентируемых параметров холостого хода двигателя.