Метод и результаты исследования механических потерь в поршневом двигателе при использовании энергосберегающих моторных масел

• Автор: Синюгин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
И ПРИСАДОК

1.1. Особенности режимов трения в поршневом ДВС

1.2. Принципы и способы снижения механических потерь

1.3. Понятия энергосберегающего моторного масла и антифрикционной присадки и проблема тестирования их антифрикционных свойств

1.4. Стандартизованные методы лабораторных испытаний

1.5. В нестандартные лабораторные методы

1.6. Стандартизованные стендовые моторные методы испытаний

1.7. В нестандартные моторные методы

1.8. Выводы, постановка цели и задач исследования

2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА

2.1. Постановка задачи
2.2. Анализ и установление взаимосвязи между изменением
механических потерь и скоростного режима ДВС
2.3. Обоснование и вывод зависимостей для оценки тепловыделения
и температуры трения в ЦПГ
2.4. Адаптация диаграммы Штрибека для уточненного расчета сил и
моментов трения смазываемых узлов ДВС
2.5. Прогнозирование изменения топливной экономичности по изменению
механических потерь ДВС
2.6. Выводы

3. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
3.1. Описание расчетной модели и программы
3.2. Цель, задачи и объекты численного эксперимента
3.3. Анализ результатов расчета
3.4. Выводы
4. ОПИСАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ И ПРИСАДОК
4.1. Цель и задачи экспериментов
4.2. Объекты исследования
4.3. Концепция и описание комплексной методики
4.3.1. Этап 1. Машина трения
4.3.2. Этап 2. Поршневой трибометр
4.3.3. Этап 3. Поршневой ДВС
4.4. Результаты применения методики
4.5. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Механические потери, рассматриваемые в теории ДВС как невосполнимая часть подводимой при сгорании топлива энергии, теряемая на преодоление внутреннего и внешнего трения в движущихся сопряжениях, механизмах и смазочном материале, традиционно составляют значительную долю в тепловом балансе двигателя. Так, механический КПД у большинства серийно выпускаемых двигателей автотракторного типа редко превышает значение 0,8 на номинальном режиме работы, на частичных же режимах величина этого показателя падает до 0,3...0,5. Эмпирически известна связь механических потерь с показателем удельного эффективного расхода топлива, а именно: при увеличении механических потерь расход топлива возрастает, и наоборот.
Одним из наиболее просто реализуемых на практике путей повышения топливной экономичности активно выступает в последнее время использование смазочных материалов, позволяющих снизить (в целом, правда, не более чем на 5...7%) потери на энергопотребление ДВС за счет сокращения потерь по трение. Такие смазочные материалы, в частности моторные масла, получают при сертификации признак «энергосберегающие». Эффект энергосбережения, фиксируемый в виде снижения расхода топлива, достигается, как правило, снижением исходной вязкости или оптимизацией вязкостно-температурной характеристики масла, а также введением в состав масел специальных, снижающих граничное трение соединений. Кроме того, в практике эксплуатации ДВС в ряде случаев получили применение (отдельно производимые или распространяемые) препараты, предназначаемые для введения в готовые товарные формы моторного масла с целью усиления или восстановления трибологических, чаще всего антифрикционных и противоизносных, свойств последнего.
Особенность сложившейся ситуации с притоком на отечественный рынок моторных масел и сопутствующих продуктов автохимии состоит в том, что в отличие от основных физико-химических показателей моторного масла, вхо-

а(Т0-Тг)
ГгГ,+-.;;~л- (2.31)
Я + а(п-п0)
Оценим достоверность вычислений температуры трения по формулам (2.27)-(2.29) и величину абсолютной погрешности замера температуры, вызванной наличием расстояния между датчиком в стенке цилиндра и зеркалом цилиндра - формула (2.31).
В работе [67] приведены экспериментальные данные по замеру полей температур трения дизеля 84 11/11,5 (ЗИЛ-645) и есть результаты определения мощности трения в ЦПГ, которыми можно воспользоваться для проверки. Входные данные:
-длина поршня 1=120мм;
-радиус кривошипа Д=57,5мм;
-координата точки замера температуры уо=118мм;
-мощность трения в ЦПГ (на частоте 1200 об/мин) 1Г=1,27кВт; -температура трения в точке замера 7,0=145°С;
-температура воздуха в боксе Г2-20°С;
-толщина стенки цилиндра й=8мм;
-расстояние от зеркала цилиндра до датчика (спая термопары) /г0=3мм; -коэффициент теплопроводности чугуна А=87Вт/м-К;
-коэффициент теплоотдачи а=120Вт/м2-К;
доля тепла трения, передаваемая от поршня к цилиндру <4=0,5.
Так как для этого двигателя выполняются соотношения 2R 1 0,00841
ДГ = 0,5- 12/0
2-3,14-0,055-0,120
= 123° С.
|(120 87 )
Экспериментальное значение приращения температуры трения при этом составило ДТ=145-20=125°С. Таким образом, относительная погрешность расчета температуры трения по формуле (2.29) может быть оценена в 1,6%.