Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Эйдель Павел Игоревич

• Эйдель Павел Игоревич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Эйдель Павел Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТЕМ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Тенденции развития систем жидкостного охлаждения двигателей

1.2. Неисправности в системах жидкостного охлаждения и их влияние на работу двигателя

1.3. Загрязнения ОЖ и их источники

1.3.1. Химическая коррозия

1.3.2. Кавитационная эрозия

1.3.3. Образование загрязнений и отложений

1.4. Охлаждающие жидкости и их свойства

1.4.1. Типы охлаждающих жидкостей

1.4.2. Антифризы для тяжело нагруженных двигателей

1.4.3. Разложение антифриза

1.5. Фильтры ОЖ

1.6. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ФИЛЬТРА ОЖ

2.1. Обоснование необходимой и достаточной тонкости фильтрации

2.2. Анализ патентной информации

2.3. Современные устройства фильтрации жидкости и их анализ

2.4. Формирование требований к перспективному фильтру ОЖ

2.5. Разработка перспективной конструкции ФОЖ

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ГИДРОЦИКЛОННОГО ФИЛЬТРА-СЕПАРАТОРА И ПОИСК ЕГО РАЦИОНАЛЬНЫХ

КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ

3.1. Используемая математическая модель

3.1.1. Расчет течения

3.1.2. Расчет движения частиц

3.1.3. Создание трехмерной геометрии

Выбор граничных условий, задание сетки

3.1.4. Определение критериев сходимости и адаптация расчетной сетки

3.2. План расчетного эксперимента

3.3. Результаты расчета

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРОВ ОЖ

4.1. Задачи лабораторных исследований

4.2. Объекты исследования

4.3. Лабораторная установка для проведения исследований и применяемое оборудование

4.4. Методика экспериментальных исследований

4.5. Определение гидравлического сопротивления фильтров

4.6. Результаты исследований зарубежных образцов фильтров ОЖ

4.7. Результаты исследований разработанного гидроциклонного фильтра-сепаратора и их сравнение с зарубежными аналогами

4.8. Результаты лабораторных испытаний серийных образцов ГФС

4.9. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ И ХАРАКТЕРИСТИК ЕЁ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

5.1. Исследование состояния антифризов в эксплуатации

5.1.1. Определение температуры кристаллизации, содержания этиленгликоля и величины рН антифризов в эксплуатации

5.1.2. Лабораторный хроматографический анализ антифризов в эксплуатации

5.2. Исследование и анализ загрязнений СЖО двигателей в эксплуатации

5.2.1. Используемые приборы и оборудование

5.2.2. Результаты визуального исследования

5.3. Оценка изменения гидравлического сопротивления радиаторов при образовании загрязнений

5.4. Исследования химического и фракционного состава загрязнений, задержанных фильтрами ОЖ в процессе эксплуатации двигателей

5.4.1. Методика исследования и применяемое оборудование

5.4.2. Исследования загрязнений, задержанных зарубежными ФОЖ в процессе эксплуатации

5.4.3. Загрязнения, задержанные разработанным ГФС в процессе эксплуатации

5.4.4. Загрязнений, задержанные разработанным ГФС в СЖО новых двигателей, испытываемых на заводе-изготовителе

5.4.5. Результаты лабораторных исследований химического и фракционного состава загрязнений

5.5. Испытания разработанного гидроциклонного фильтра-сепаратора в условиях эксплуатации

5.5.1. Испытания разработанного гидроциклонного фильтра-сепаратора на ВАТ в условиях проведения СВО

5.5.2. Практические результаты использования ГФС в компании «АДМ» (г. Владимир) в 2018-2019 гг

5.6. Исследование основных характеристик разработанного гидроциклонного фильтра-сепаратора на моторном стенде

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Акты внедрения результатов диссертационной работы

Акт испытания результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости»

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена созданию на основе научных исследований высокоэффективного инновационного фильтра охлаждающей жидкости, превосходящего по своим рабочим показателям зарубежные аналоги, предназначенного для повышения технического уровня автотранспортных поршневых двигателей.

Актуальность работы. Развитие автотранспортных поршневых двигателей связано с непрерывным их совершенствованием для повышения надежности, улучшения показателей топливной экономичности и токсичности. При этом предъявляются все более высокие требования к отдельным узлам и агрегатам двигателей, в том числе и к компонентам систем жидкостного охлаждения (СЖО).

Анализ современных СЖО автотранспортных двигателей показывает, что их функциональная, конструктивная и технологическая сложность в последние годы значительно возросла. Это является естественным следствием постоянно растущих требований к повышению эффективности систем охлаждения на фоне непрерывного повышения уровня форсирования этих двигателей.

Внедрение в автомобильном и тракторном двигателестроении наддува с промежуточным охлаждением воздуха (типа «воздух/жидкость»), термостатов с электронным управлением, жидкостных насосов с электроприводом, высокоэффективных теплообменников (радиаторов) и др., а также повышение требований к надежности и эффективности систем охлаждения приводит к необходимости обеспечения высокой чистоты охлаждающей жидкости (ОЖ) в процессе эксплуатации автомобильных и тракторных двигателей.

Данные эксплуатации автомобильной и тракторной техники показывают, что от 25 до 40% неисправностей и отказов двигателей приходится на их СЖО, причем возникающие проблемы в системах охлаждения при эксплуатации автомобильных и тракторных двигателей в значительной степени обусловлены наличием в ОЖ загрязнений различной природы.

Очистка (фильтрация) ОЖ обеспечивает удаление из неё механических загрязнений, что уменьшает изнашивание и коррозию деталей, предотвращает от-

ложения на стенке каналов и способствует эффективной передаче тепла от нагретых поверхностей к жидкости. При этом повышается долговечность крыльчаток и уплотнений жидкостного насоса, термостата, радиатора и других элементов СЖО, снижается риск перегрева двигателя и полного выхода его из строя. Очистка ОЖ является перспективным направлением совершенствования систем охлаждения автомобильных и тракторных двигателей.

За рубежом с 60-х годов прошлого века применяются фильтры охлаждающей жидкости (ФОЖ) на двигателях грузовых автомобилей и магистральных тягачей, промышленных и сельскохозяйственных тракторов, лесотехнических машин и др. Ведущие двигателестроительные фирмы мира устанавливают на свои двигатели неразборные ФОЖ типа spin-on, производимые зарубежными компаниями Baldwin, Fleetquard, Donaldson, Hengst, WIX и др. В нашей стране подобные ФОЖ до сих пор не разрабатывались и не производились. Собственные конструкций ФОЖ в нашей стране до последнего времени также отсутствовали.

В настоящее время, на фоне турбулентности и обострения международной обстановки, наша страна вынуждена принимать меры для обеспечения суверенитета в области промышленных технологий. В автомобильной промышленности сформирован план мероприятий по импортозамещению автокомпонентов в соответствии с Приказом Министерства промышленности и торговли РФ №2468 от 06.07.2021г. В частности, для всех видов автомобильной техники (легковые автомобили, легкие коммерческие и грузовые автомобили, автобусы) критически важным является импортозамещение зарубежных автокомпонентов, включающих (кроме прочих) фильтры различных типов.

Изложенное указывает на актуальность создания и исследования отечественных устройств для очистки ОЖ и в целом систем охлаждения автотранспортных двигателей. В данной работе представлена разработка и исследование инновационного гидроциклонного фильтра-сепаратора (ГФС) для СЖО автотранспортных двигателей. Данное направление работ по совершенствованию систем охлаждения двигателей соответствует тенденциям развития современного мирового двигателестроения.

Степень разработанности темы. Зарубежные разработки в области очистки ОЖ связаны с отсутствием инновационных подходов к решению этой сложной задачи и базируются на традиционных технологиях фильтрации жидкости через пористые материалы (микропористый картон, химические волокна) или металлические сетки, которые нельзя считать перспективными. Это объясняется тем, что в процессе очистки ОЖ фильтрующие элементы подобного типа быстро засоряются и существенно уменьшают количество пропускаемой жидкости, создавая при этом значительное гидравлическое сопротивление. В предельном случае они вообще перестают пропускать ОЖ. В научном плане известны немногочисленные зарубежные статьи по этой тематике, действительно обладающие научной ценностью (Hudgens R.D., Hercamp R.D., Eaton E.R., Duvnjak E.). Остальные зарубежные материалы носят неглубокий информационно-описательный, либо рекламно-ознакомительный характер.

В нашей стране научные публикации по этой тематике до последнего времени практически отсутствовали и научно-исследовательские работы не проводились, за исключением нескольких эпизодических исследований, которые не привели к созданию перспективного фильтра ОЖ.

К сожалению, это не свидетельствует об отсутствии проблемы очистки ОЖ, а говорит лишь о ее сложности и нерешенности в современной науке и практике двигателестроения. В связи с этим данную диссертационную работу обоснованно можно считать первой в этой области, позволившей создать и исследовать высокоэффективный инновационный фильтр ОЖ.

Цель и задачи работы. Целью работы является научное обоснование необходимости фильтрации ОЖ и создание на основе исследований технологии и устройств очистки охлаждающей жидкости для повышения технического уровня автотранспортных поршневых двигателей.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ проблем загрязнения и очистки ОЖ и СЖО в целом, оценить степень целесообразности применения фильтров охлаждающей жидкости на автотранспортных поршневых двигателях;

- разработать и изготовить лабораторную установку для исследования автомобильных устройств очистки ОЖ различных конструкций и принципов действия;

- провести комплексные исследования зарубежных образцов фильтров

ОЖ;

- создать методики исследования фильтров ОЖ, а также фракционного и химического анализа загрязнений охлаждающей жидкости;

- сформировать комплекс требований к перспективному устройству очистки ОЖ на основе опыта эксплуатации автотранспортной техники;

- создать эффективное устройство очистки ОЖ и провести его лабораторные исследования и эксплуатационные испытания;

- разработать компьютерную модель создаваемого устройства очистки ОЖ и выявить гидродинамическую картину течений жидкости в его проточной части;

- создать методику предварительного гидравлического расчета разрабатываемого устройства очистки ОЖ;

- выявить закономерности количественного и качественного состава загрязнений ОЖ, образующихся в СЖО в реальных условиях эксплуатации;

- оценить необходимую и достаточную тонкость фильтрации (очистки) ОЖ и дать рекомендации по применению устройств очистки ОЖ на автотранспортных двигателях.

Объекты исследования: СЖО автотранспортных поршневых двигателей, устройства для очистки ОЖ в процессе эксплуатации двигателей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- на основе анализа процессов производства и эксплуатации автотранспортных двигателей выявлены источники образования и появления загрязнений в СЖО двигателей;

- определен химический и фракционный состав загрязнений, образующихся в СЖО двигателя, выявлены его закономерности;

- предложен модифицированный принцип гидроциклона для очистки ОЖ двигателя;

- создана методика предварительного гидравлического расчета гидроциклонного устройства очистки ОЖ;

- выполнена оценка необходимой и достаточной тонкости фильтрации ОЖ двигателя;

- установлена степень очистки жидкости от загрязнений в зависимости от величины расхода жидкости и размеров твердых частиц загрязнений в перспективном устройстве очистки ОЖ.

Теоретическая и практическая ценность полученных результатов

Основным результатом выполненной работы является создание высокоэффективного инновационного гидроциклонного фильтра-сепаратора (защищен патентом РФ на изобретение № 2 625 891) для очистки от твердых частиц загрязнений ОЖ поршневых двигателей различного назначения - автомобильных, автобусных, тракторных, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин, военной и специальной техники и др. Кроме этого:

- разработана и успешно опробована комплексная лабораторная установка, позволяющая исследовать устройства очистки ОЖ различных конструкций и принципов действия;

- созданы опытные образцы ГФС, успешно прошедшие апробацию в условиях эксплуатации автомобильной техники и освоенные в серийном производстве ООО «НТЦ «АвтоСфера» при Владимирском государственном университете имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ООО «НТЦ «АвтоСфера» при ВлГУ»);

- установлены причины загрязнений СЖО автотранспортных двигателей в процессе эксплуатации;

- разработана методика предварительного гидравлического расчета созданного ГФС;

- предложены и успешно опробованы методики исследования устройств очистки ОЖ, а также подготовки и последующего анализа частиц загрязнений ОЖ на химический и фракционный состав.

Применение созданного гидроциклонного устройства очистки ОЖ позволит повысить эффективность и надежность систем охлаждения автотранспортных поршневых двигателей различного назначения.

Методология и методы исследования. В процессе выполнения диссертации использованы: апробированные методы моделирования процессов течения жидкости и очистки жидкостей от твердых частиц, методы математической статистики, компьютерное моделирование, инженерный эксперимент, химический и фракционный анализ.

Положения, выносимые на защиту:

- разработанный модифицированный принцип гидроциклона, положенный в основу создания высокоэффективного фильтра-сепаратора для очистки ОЖ двигателя (защищен патентом РФ на изобретение № 2 625 891);

- оценка необходимой и достаточной тонкости фильтрации ОЖ автотранспортного двигателя;

- найденная зависимость степени очистки ОЖ от величины расхода жидкости и размеров твердых частиц загрязнений в созданном ГФС;

- разработанная методика предварительного гидравлического расчета гидроциклонного фильтра-сепаратора;

- выявленные источники образования загрязнений ОЖ и системы охлаждения двигателя в целом;

- разработанные методики исследования устройств очистки (фильтров) ОЖ, а также подготовки и последующего химического и фракционного анализа задержанных гидроциклонным фильтром-сепаратором частиц загрязнений;

- выявленный химический и фракционный состав частиц загрязнений, образующихся в СЖО двигателя.

Реализация результатов работы. На основе результатов проведенных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ было создано несколько модификаций ГФС и освоено их серийное производство (ТУ 28.29.12001-31706395-2018) на базе созданного в 2018г. малого инновационного предприятия - ООО «НТЦ «АвтоСфера» при ВлГУ». Ряд образцов ГФС был установлен в

2016-2017 гг. на городские автобусы MAN и Mercedes в автотранспортном предприятии г. Владимира - ООО «БигАвто-Транс» (группа компаний). Созданные модификации ГФС применяются с 2018г. в автотранспортном предприятии г. Владимира - ООО «АДМ» на автобусах Волгабас, ЛиАЗ, MAN. В Санкт-Петербургском ГУП «Пассажиравтотранс» партия ГФС установлена в 2021 г. на городские автобусы НЕФАЗ, ЛиАЗ, Волгабас. В АО «Ковровский электромеханический завод» (Владимирская обл.) проводятся эксплуатационные испытания и подготовительные работы по установке модификации ГФС на серийно выпускаемую тракторную и погрузочную технику. На основании указания Председателя Научно-технического комитета (развития вооружений) от 28.02.2023 г. и указаний заместителя начальника Главного автобронетанкового управления Министерства обороны РФ в апреле-мае 2023г. специалистами «21 Научно-исследовательского испытательного института военной автомобильной тех-ники Министерства обороны РФ» были успешно проведены испытания образцов ГФС, установленных на автомобиль специального назначения «Буран» и армейский автомобиль КАМАЗ-4310 в зоне специальной военной операции. ООО «НТЦ «АвтоСфера» при ВлГУ» серийно производит и поставляет созданные ГФС 4-х модификаций различным потребителям в разных регионах страны, а также в Беларусь и Казахстан.

Достоверность результатов работы подтверждается сопоставлением результатов выполненных теоретических расчетов и экспериментальных исследований при их многократной проверке, устойчивой воспроизводимо-стью экспериментов при заданных погрешностях измерений, а также результатами реальной эксплуатации созданных гидроциклонных фильтров-сепараторов на автотранспортной технике. В процессе исследований применялась стандартная и поверенная измерительная техника и приборы. При химическом анализе частиц загрязнений использовался рентгенофлуоресцентный спектрометр последовательного анализа ARL ADVANT'X (производитель Thermo Scientific (США), № 38436-08 в Государственном реестре средств измерений). Для визуального изучения реальных загрязнений СЖО использовался технический управляемый видеоэндоскоп

высокого разрешения jProbe FX (Япония) и USB-микроскоп «Микрон-500» (Россия).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и форумах:

- Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы автомобильного транспорта» Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, в 2014 - 2020 гг., г. Владимир;

- Третья Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики», 13-14 февраля 2014 г., г. Санкт-Петербург;

- XIV Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи "НТТМ-2014" 24-27 июня 2014 г., г. Москва, ВДНХ;

- II Экономический форум «Владимирская область - территория динамичного развития», июнь 2014 г., г. Владимир;

- Международная научно-практическая конференция «Разработка и производство двигателей и других агрегатов и систем транспортных средств с применением информационных технологий», июнь 2015г., г. Протвино МО;

- 6-я Российская научно-практическая конференция «Автобусострое-ние-2015», октябрь 2015 г., г. Москва, АСМ-Холдинг;

- 7-я Российская конференция по рынку грузового и пассажирского автотранспорта «Коммерческий транспорт 2016», март 2016 г., г. Москва, АСМ-Холдинг;

- IX Международная научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве», 2016 и 2017 гг., г. Протвино МО;

- Международный военно-технический форум «АРМИЯ-2017», 26 августа 2017 г., г. Кубинка МО;

- МНТК 8-е и 9-е Луканинские чтения. «Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса», 2019 и 2021 гг., г. Москва, МГТУ «МАДИ»;

- Петербургский международный автомобильный салон «ПМАС-2021», 8 -10 апреля 2021 г., г. Санкт-Петербург, КВЦ «Экспофорум»;

- Комиссия Министерства обороны Российской Федерации по инновационным проектам и технологиям, 21 февраля 2023г., г. Кубинка МО;

- Всероссийская научно-теоретическая конференция «Актуальные проблемные вопросы функционирования и направления дальнейшего раз-вития системы автотехнического обеспечения Вооруженных сил Российской Федерации», 24 марта 2023г., 21 НИИ ВАТ Минобороны РФ, г. Бронницы МО;

- Форум «День передовых технологий» Войск национальной гвардии РФ -Круглый стол «Перспективы развития вооружения, военной и специальной техники войск национальной гвардии РФ», 7-8 июля 2023г., Экспоцентр на Красной Пресне, г. Москва.

Связь работы с научными и инновационными программами. Часть диссертационной работы была выполнена в рамках Проектов Фонда содействия инновациям УМНИК (2013-2015гг., исполнитель Эйдель П.И.) и СТАРТ-1 (20192020 гг., договор №2914ГС1/45450 от 29.03.2019, соисполнитель Эйдель П.И.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе 2 публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 публикации в зарубежных журналах, получено 2 патента РФ на изобретения.

Личный вклад. Автор непосредственно принял активное участие в создании оригинального ГФС для очистки от твердых частиц загрязнений ОЖ в системах охлаждения различных автотранспортных поршневых двигателей, в разработке лабораторной установки, создании опытных образцов ГФС, а также в проведении всех экспериментальных и теоретических исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка используемых источников, 2-х приложений. Работа содержит 174 страницы печатного текста, 19 таблиц, 141 рисунок и 111 наименований списка литературы.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТЕМ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Тенденции развития систем жидкостного охлаждения двигателей

Высокие энергетические, экологические и другие показатели современных автомобильных двигателей были бы недостижимы без эффективных СЖО [1,2].

До начала XX века применялась система воздушного охлаждения двигателя (встречным потоком воздуха или с помощью вентилятора), при котором излишняя теплота отдается окружающему воздуху непосредственно. Для улучшения отвода тепла от цилиндров и головок они отливаются из легких сплавов и снабжаются оребрением, увеличивающим площадь контакта с набегающим воздухом.

Начиная с 1 910 года применялась термосифонная система охлаждения, в которой блок цилиндров двигателя и его головка выполнялась с каналами, заполненными охлаждающей жидкостью (ОЖ). При работе двигателя вода нагревалась, а плотность ее уменьшалась, и она поднималась по водосборной трубе в верхнюю часть радиатора, где остывая, возвращалась обратно в блок двигателя. В это время для обдува радиатора применялся вентилятор, а позже в систему был добавлен водяной насос, для улучшения циркуляции ОЖ в системе. После 1922 года в данную систему впервые добавили термостат [3,4,5].

Постепенно мощность двигателей возрастала, а СЖО усложнялась. К середине второй половины XX века стала широко применяться закрытая принудительная система охлаждения, в которой устаревший термостат сифонного типа был заменен на термостат с термосиловым элементом с твердым наполнителем, а вместо воды применялась ее смесь с низкотемпературным концентратом (антифриз). В такую систему стал входить расширительный бачок, датчик температуры, насос ОЖ, термостат, радиатор, теплообменник отопителя салона, масляный радиатор двигателя.

На сегодняшний день воздушное охлаждение двигателей легковых автомобилей практически не применяется из-за очевидных недостатков этого способа охлаждения [3-7]. Поэтому в настоящее время все усилия разработчиков и производителей автомобильных двигателей направлены на повышение эффективности СЖО.

Современная СЖО значительно усложнилась [1-5,8,9], по сравнению с системами прошлого века (рисунок 1.1).

8

1

Рисунок 1.1 - Устройство типичной СЖО современных двигателей [3]: 1 - радиатор охлаждения двигателя; 2 - термостат; 3 - насос ОЖ; 4 - масляный радиатор; 5 - радиатор системы рециркуляции отработавших газов; 6 - датчик температуры ОЖ терморегулирования ДВС; 7 - датчик температуры ОЖ; 8 - теплообменник отопителя; 9 -расширительный бачок; 10 - дополнительный насос ОЖ

Также в подобную систему, кроме собственно радиатора охлаждения двигателя, могут входить устройства кондиционирования, охладители наддувочного воздуха и рециркулируемых ОГ и т.п. На современных автомобилях система

охлаждения, помимо основной функции (охлаждение двигателя), выполняет ряд дополнительных [3-9]:

• нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;

• охлаждение масла в системе смазки;

• охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции ОГ;

• охлаждение воздуха в системе турбонаддува и ее компонентов;

• охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

Однако в традиционных СЖО с традиционным термомеханическим термостатом, насосом с механическим приводом и вентилятором, оптимизировать тепловое состояние двигателя практически невозможно из-за отсутствия управляющих взаимосвязей между этими тремя важнейшими узлами системы.

До последнего времени СЖО оставалась, пожалуй, единственной из систем двигателя, не связанной с применением электроники.

В связи с этим в современных двигателях системы жидкостного охлаждения имеют значительные отличия от традиционных конструкций.

Вентилятор радиатора

В современных СЖО наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Вентиляторы радиаторов с электроприводом фирмы Delphi для современных СЖО [10]

Термостат

В настоящее время в СЖО начали использоваться термостаты нового поколения с пропорциональным электроуправляемым клапаном и встроенной диагностикой. При использовании такого термостата принципиально изменяются и расширяются возможности управления потоками теплоносителя в СЖО, осуществляется гибкое регулирование температуры в зависимости от режимных параметров двигателя, температуры в любой зоне гидравлического тракта СЖО, температуры деталей двигателя и окружающего воздуха и др. [13,14,15,16].

Помимо прочих, применяется конструкция термостата с электрическим подогревом воскового элемента, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры ОЖ [3,4,5].

В термостате с электронным управлением фирмы Behr Thermot-tronic GmbH используются электрические подключения с интегрированным в восковой элемент нагреваемым сопротивлением, что позволяет принудительно расширять наполнитель (воск) и непосредственно регулировать температурный диапазон двигателя до оптимальной температуры (рисунок 1.3) [17].

I_I

разъем; 3 - возвратная пружина; 4 -входной патрубок; 5 - байпасный патрубок; 6 - корпус термостата; 7 -

Рисунок 1.3 - Термостат с электронным управлением фирмы Behr

Thermot-tronic GmbH [17]: 1 - выходной патрубок; 2 - электрический

термоэлемент

5

Насосы ОЖ также претерпели значительные изменения в конструкции. В современных СЖО все чаще применяются жидкостные насосы с электроприводом (рисунок 1.4) [18].

Рисунок 1.4 - Электрический жидкостный насос фирмы Р1егЬы^ для ВМЖ Ъ-зепез (Е90) [18]: 1 - крыльчатка; 2 - электродвигатель со статором, защищенным от воздействия жидкости; 3 - электронная исполнительная система

Применение электрического насоса (по сравнению с обычным механическим) и использование электроуправляемых термостатов позволяет достигать более гибкого управления потоками теплоносителя и обеспечить снижение потерь на перемещение ОЖ. Электрический насос позволяет обеспечивать требуемые потоки ОЖ без зависимости от частоты вращения коленчатого вала, что характерно для механических насосов [11,19].

Прокладка головки блока цилиндров двигателя

Прокладки ГБЦ современных двигателей включают в себя датчики температуры, давления и расхода жидкости [24,25]. Использование информации, получаемой от этих датчиков, позволяет оптимизировать работу СЖО и двигателя в целом (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Прокладка головки блока цилиндров с датчиками температуры, давления и расхода жидкости и схема расположения чувствительных элементов датчиков в прокладке [25]: 1 - защитное покрытие; 2 - чувствительный элемент датчика; 3 - то-копроводы

Радиатор системы охлаждения

Конструкция и технология изготовления радиаторов СЖО в последние годы также претерпевают изменения. Достижения в области твердой пайки легированными припоями без применения флюсов и развитие методов лазерной сварки позволили создать конструкции из медных сплавов с высокой механической прочностью при значительном снижении массы радиатора и его габаритов.

Помимо этого, современный радиатор отличают от устаревших конструкций величина проходного сечения трубок, которые стараются максимально уменьшить, для достижения компактности радиатора и повышения эффективности его теплоотдачи [6,7,10].

Фильтр ОЖ (ФОЖ) не является обязательным компонентом системы охлаждения, несмотря на то, что он предохраняет СЖО от частиц накипи и коррозии, особенно когда СЖО заправляется водой из различных источников. Накипь на наружных поверхностях гильзы цилиндров, полостях головки образуется вследствие химической коррозии при заправке системы водой. Накипь и ржавчина переносятся в полости трубок радиатора, что также снижает теплоотдачу от его поверхностей. ФОЖ улавливают частицы загрязнений в ОЖ, защищая СЖО [6,7, 6, 27]. За рубежом фильтры ОЖ устанавливаются с 60-х годов прошлого века на некоторые модели двигателей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (карьерные самосвалы, магистральные тягачи, строительно-дорожные машины и т.п.). В последние годы их применение расширяется и для других автомобилей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Эйдель Павел Игоревич, 2023 год

- 8 с.

18. Pierburg Water Pumps - MS Motor Service International GmbH. - 2012. - 206 pp.

19. Fisher E.N., Marshall R.A., Haigh J. Energy savings in hydraulic coolant circuits // 2nt Int. Conf. New Dev. Powertrain and Chassis Eng. / Bury St. Edmunds, 1989. - pp. 471 - 477.

20. B. Jaward, K. Zellner and C. Riedel. SAE Technical Paper Series. Small Engine Cooling and the Electric Water Pump/Lawrence Technological University - 2004. - № 2004-32-0084 - 9 pp.

21. H. Cho, D. Jung, Z.S. Filipi and D.N. Assanis. 2004 ASME International Mechanical Engineering Congress. Application of Controllable Electric Coolant Pump for Fuel Economy and Cooling Performance Improvement/The University of Michigan Mechanical Engineering - 2004. - 8 pp.

22. Водяные насосы с механическим приводом. - Проспект фирмы MS Motor Service International GmbH. - 2012. - 28c.

23. Руководство для специалистов по водяным насосам и системам охлаждения.

- Каталог фирмы SKF. - 2004. - 32 с.

24. Прокладки головки блока цилиндров (ГБЦ). - Проспект фирмы Elring Klinger AG. - 2013. - 28 с.

25. T. Brtickle. Development of an Intelligent Cylinder Head Gasket for Automobile Engines - Sensori CS/REINZ - Dichtungs- GmbH - 4 pp.

26. Хрулев, А.Э. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей / Хрулев А.Э. -М. : Изд-во «За рулем», 1998. - 480 с.

27. R.D. Hudgens, Hercamp R.D. Filtration of Coolants for Heavy Duty Engines. -SAE Techn. Pap. Ser. № 881270. - 24рр.

28. R.D. Hudgens, Hercamp R.D. An Overview of Onboard Coolant Filtration for Heavy Duty Diesel Engines. - SAE Techn. Pap. Ser. № 2005-01-2014. - 16рр.

29. The Intelligent Coolant Protection ES Water Filters. - Fleetguard Inc. - 2007. - 2 pp.

30. E.R. Eato, E. Duvnjak. Examinations of Extended Life Heavy Duty Engine Coolant Filters. - SAE Techn. Pap. Ser. №2004-01-0157. - 10 рр.

31. Охлаждающие жидкости нового поколения [Электронный ресурс] /ОАО «Мир Смазок» - Режим доступа: http://www.mirsmazok.ru/press/548.html

32. J.R. Wagner, M.C. Ghone and D.W. Dawson. Coolant Flow Control Strategies for Automotive Thermal Management Systems/Clemson University. - SAE Techn. Pap. Ser. № 2002-01-0713. - 2002. - 13 pp.

33. Netzel J. Improving Engine Coolant System Performance With the Science of Sealing Technology/John Crane Inc. - SAE Techn. Pap. Ser. № 2003-01-0616. - 2003. - 10 pp.

34. R.D. Chalgren Jr. Thermal Comfort and Engine Warm-Up Optimization of a Low-Flow Advanced Thermal Management Systems /Engineered Machined Products. -SAE Techn. Pap. Ser. № 2004-01-0047. - 2004. - 9 pp.

35. N. Srun and M. Tarquis. Innovative Engine Cooling Systems Comparison/Valeo Engine Cooling. - SAE Techn. Pap. Ser. № 2005-01-1378. - 2005. - 12 pp.

36. D. Simic, H. Lacher, C. Kral, F. Pirker. Evaluation of the Smart Cooling (SC) Library for the Simulation of the Thermal Management of an Internal Combustion Engine/Arsental Research, Austria. - SAE Techn. Pap. Ser. № 2007-01-0541. - 2007. - 11 pp.

37. J. Picone. Electronic Coolant System/Mississippi State University - 2003. - 23 pp.

38. M. H. Salah, T. H. Mitchell, J. R. Wagner, D. M. Dawson. IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 57, NO. 1. Nonlinear-Control Strategy for Advanced Vehicle Thermal - Management Systems - 2008. - 11 pp.

39. H.H. Pang, C.J. Brace. Review of Engine Cooling Technologies for Modern Engine/Department of Mechanical Engineering, University of Bath, Bath, UK - 2004. - 7 pp.

40. K. Bennion, M. Thornton. Integrated Vehicle Thermal Management for Advanced Vehicle Propulsion Technologies/University of Nevada, Las Vegas - 2010. - 19pp.

41. J. Vetrovec. Engine Cooling System with a Heat Load Averaging Capability /Aqwest, LLC. - SAE Techn. Pap. Ser. № 08HX-22.- 2008. - 6 pp.

42. Антифризы Chevron. - Проспект фирмы Chevron company, USA. - 2012. - 44c.

43. Вопросы практического использования антифризов в автомобильной технике [Электронный ресурс] /Гольтяев О.М. - Режим доступа: http://www.cool-stream.ru/pravda ozh

44. Семенова, И.В., Флорианович, Г.М., Хорошилов, А.В. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В. Семеновой. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2010. - 416 с.

45. Неверов, А.С., Родченко, Д.А., Цырлин, М.И. Коррозия и защита материалов / А.С. Неверов, Д.А. Родченко, М.И. Цырлин. - М.: ИНФРА-М, 2015 - 224 с.

46. Ангал, Р. Коррозия и защита от коррозии. Пер. с англ.: Учебное пособие / Р. Ангал - 2-е изд. - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2014. - 334 с.

47. Возницкий, И.В. Повреждения и поломки дизелей. Примеры и анализ причин / И.В. Возницкий - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.:, 2006. - 138 с.

48. Brennen, C.E. Cavitation and bubble dynamics / C.E. Brennen - Oxford University Press, 1995. - 35 pp.

49. Системы охлаждения. Экстремальная среда и чрезвычайные требования.-Fleetguard Inc. - 2007. - 29 c.

50. Caterpillar Commercial Diesel Engine Fluids Recommendations // Caterpillar. -2004. - 54 pp.

51. Иванов И.Е. Системы охлаждения поршневых ДВС / И.Е. Иванов, М.Г. Шатров, Т.Ю. Кричевская. - М.: МАДИ, 2015. — 168 с. — ISBN 978-5-7962-0173-2.

52. Чистка радиаторов [Электронный ресурс] / «Харьков-радиатор» - Режим доступа: http://kharkov-radiator.narod.ru/index/0-18

53. Безюков, О.К. Охлаждение транспортных двигателей внутреннего сгорания: монография / О.К. Безюков, В.А. Жуков, В.Н. Тимофеев. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2015 - 272 с.: ил.

54. Безюков, О.К. Формализация процессов старения охлаждающих жидкостей ДВС / О.К. Безюков, В.А. Жуков, О.В. Жукова //Двигатели внутреннего сгорания : науч.-техн. журнал. - Харьков : НТУ «ХПИ».- 1989. - №2. - С. 105 - 109.

55. Яковлев Б.П. О коррозии и накипи в системах охлаждения тракторных двигателей / Б.П. Яковлев // Тракторы и сельхозмашины. - 1973. - №2. - С.17-19.

56. Волков, В.П., Наглюк, М.И. Оценка свойств антифризов при эксплуатации легковых автомобилей / В.П. Волков, М.И. Наглюк / Вестник НТУ «ХПИ» - Харьков : НТУ «ХПИ».- 2014. - №10. - С. 63 - 66.

57. ГОСТ Р 53832 - 2010 Автомобильные транспортные средства. Теплообменники и термостаты. Технические требования и методы испытаний. - М.: Стандар-тинформ, 2011. - 23 с.

58. ГОСТ 28084 - 89 Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия.- М.: Стандартинформ, 2011. - 16 с.

59. Джерихов, В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы. Ч. III. Охлаждающие жидкости: учеб. пособие / В. Б. Джерихов; СПб.гос. архит.-строит. ун-т. - СПб., 2010. - 128 с.

60. Ермачков, А.С. Разработка и исследования экологически безопасного теплоносителя (антифриза) на основе этилового эфира диэтиленгликоля: дис. ... канд. хим. наук : 11.00.11 / Ермачков Александр Сергеевич. -М.:, 2000. - 132 c.

61. Cummins Heavy - Duty Coolant // Cummins Westport Inc. - 2006. - 2 pp.

62. Протасов, С. Антифриз. Свойства охлаждающих жидкостей разных типов для тяжелой техники / С. Протасов / Журнал «Основные Средства» - 2011. - №2.

63. EvansCoolants - Безводная охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www. эванс-антифриз.рф.

64. Методы тестирования охлаждающих жидкостей [Электронный ресурс] /Гольтяев О.М. - Режим доступа: http://www.cool-stream.ru/metodi test .

65. Fleetguard. The Intelligent Coolant Protection ES Water Filters // Cummins Filtration - 2007. - 10 pp.

66. Fleetguard DCA4 maintenance requirements of cooling systems supplemental

cooling additives (sca 's)for water only systems // Cummins Filtration - 2007. - 8 pp.

67. BALDWIN Controlled Release Coolant Filters // Baldwin Filters inc. - 2011. - 3 pp.

68. Coolant Filters [Электронный ресурс] / Gano Filter Company - Режим доступа: http://www.jag-lovers.org/xj-s/book/CoolantFilters. html.

69. Несиоловский О.Г., Панов С.В., Смирнов А.Д. Способ защиты радиаторов системы охлаждения двигателя от отложений продуктов коррозии и накипи. -Mеждународный технико-экономический журнал, 2010, №4. - с.70-72.

70. Гаврилов А.К. Фильтрация жидкости в охлаждающей системе дизеля / А.К. Гаврилов // Двигателестроение. - 1985. - №7. - С.54-56.

71. Смородов Е.А. и др. Физика и химия кавитации / Е.А Смородов., Р.Н. Га-лиахметов, M.A. Ильгамов//- M.: Наука, 2008. — 208 с.

72. А. Васильченко, А. Шекунов - Журнал "Основные средства"№1/ 2007, "Выбор и применение фильтров". - 17 с.

73. ARGO - Руководство (Советы и информация по выбору оптимального гидравлического фильтра). FSP Fluid System Partners Gmbh. Filtration division. 9107115.е/03.02/4.0. - 22 с.

74. ГОСТ Р 14066-68. Фильтры объемных гидроприводов и смазочных систем. Ряды основных параметров. - M.: Издательство стандартов, 1994. - 52 с.

75. ISO 16889:2008. Приводы гидравлические. Фильтры. Mногоходовый метод для оценки эффективности фильтрации фильтрующего элемента. - M.: Стандар-тинформ, 2008. - 41 с.

76. ГОСТ 17216-2001. Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей. -M.: ИПК Издательство стандартов, 2002. - 16 с.

77. Барышев В.И., Mосин А.И., Арташин А.С. Классификация и кодирование промышленной чистоты// Стандарты и качество. - 1989. - № 5. - С. 17-19.

78. Subaru Legacy/Outback 200Я-2012 2.5 Liter, CVT, AWD / Factory Service and Repair Manual / Subaru of America. - 2011 - 3351 pp.

79. WIX Filters [Электронный ресурс] / Фильтры WIX - Режим доступа: http://www.wixfilter.ru/

80. Parker Racor [Электронный ресурс] / Spin-On Coolant Filters - Режим доступа: www. bollandmachine. com

81. Donaldson / Hydraulic Filtration Product Guide / Donaldson Company Inc. -2013 - 328 pp.

82. Кондиционеры рабочей жидкости [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://firing-hydra.ru/index.php?request=full&id=513

83. Coolant Filters/Conditioners as used in cooling systems of automotive trucks and off-highway equipment/ FRAMInc. - 2009 - 19 pp.

84. Пат. 5094745 США, МПК5 B 01 D 35/06. Фильтр для очистки жидкости / Du Wayne E. Tich/Allied - Signal - 5 c.

85. Пат. 5050549 США, МПК5 F 02B77/00. Фильтр для очистки ОЖ / George R. Sturmor- 6 c.

86. Пат. 4782891 Канада. Фильтр с ингибитором коррозии / Long Manufacturing Ltd. - 10c.

87. Пат. US 005094745AСША. Фильтр для очистки ОЖ с пакетом ингибиторов / Allied-Signal Inc.- 5c.

88. Пат. US005948248AСША. Фильтр для очистки ОЖ с пакетом присадок повышающих качество ОЖ / Baldwin Filters Inc.- 12c.

89. Пат. US006126823AСША. Сменный фильтр для очистки охлаждающей жидкости / Donaldson Company Inc. -14c.

90. Пат. 67952/81 Австралия, МПК5 B 01 D 35/02, 29/01. Фильтр охлаждающей жидкости ДВС / Jonh Gordon Richardson -11 с.

91. Пат. 5281331 США, МПК5 B 01 D 35/02. Фильтр для очистки ОЖ / Facet Interprises.- 8c.

92. Пат. 0080541A1Франция, МПК5 B 01 D 35/02, 29/06. Фильтр охлаждающей жидкости ДВС / Haseltine Lake&Co-7 с.

93. Пат. US3941697 США. Фильтр охлаждающей жидкости для автомобилей / Louis B. Johnson-4 с.

94. Пат. 4743369 Австралия, МПК5 B 01 D 29/04. Фильтр системы охлаждения /

Theodore C. Geermans-4 с.

95. Пат. US 00566279^США, МПК5 B 01 D35/02. Фильтр для радиатора системы охлаждения/ John P. Hurst- 4 c.

96. Пат. 4783266 США, МПК5 B 01 D 35/06. Фильтр для очистки жидкости /

David F. McCreagy - 5 c.

97. Пат. US6264833B1 США. Фильтр для очистки ОЖ / Allied-Signal Inc.- 12c.

98. Пат. US 7070637 B1 США. Фильтр для очистки ОЖ / Yuanhui Zang - 25c.

99. Пат. 4949682 США, МПК5 F 01P5/14. Фильтр для очистки ОЖ / Michel E. Klein. - 8c.

100. Пат. 4379052 США, МПК5 B 01 D 29/04. Фильтр для очистки ОЖ / Earl J. Stearnce. - 8c.

101. Пат. US20080083669A1 США, МПК5 B 01 D 35/30. Фильтрующая система для автомобильных двигателей / Jason H. Anderson- 6c.

102. Пат. US201600177809A1 США, МПК5 F 01 P 7/16. Термостат с интегрированным фильтром ОЖ / Jarry P. Harkey- 8c.

103. Пат. 008701434B2 Германия, МПК5 F25D 17/04. Устройство для охлаждения жидкости с фильтром / Hydac Fluidtechnic GmbH-6 с.

104. Пат. RU 2552547 Россия, МПК7B01D35/16. Устройство для очистки потока жидкости от твердых частиц загрязнений - 3 с.

105. Пат. RU2625891 Россия, МПК7B04C 5/107. «Гидроциклонное устройство для очистки от твердых частиц загрязнений охлаждающей жидкости поршневых двигателей» (авторы Драгомиров С.Г., Драгомиров М.С., Эйдель П.И., Журавлев С.А., Гамаюнов А.Ю., Селиванов Н.М.). - 12 с.

106. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. - М.: Горная промышленность, 2004. - 359 с.: ил.

107. Башаров М.М., Сергеева О.А. Устройство и расчет гидроциклонов. - Казань: Вестфалика, 2012. - 92 с.: ил.

108. SolidWorks. Компьютерные моделирование в инженерной практике/ Авторы: Алямовский А. А., Собачкин А. А., Одинцов Е. В., Харитонович А. И., Пона-марев Н. Б. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 800с.: ил.

109. Алямовский А. А Solid Works Simulation. Инженерный анализ для профессионалов: задачи, методы, рекомендации. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 562 с.:ил.

110. Алямовский А. А. Solid Works Simulation. Как решать практические задачи. — СПб.: БХВ-Петербург,2012. — 448 с.: ил.

111. Бродский Г.С. Деградация гидравлических насосов и моторов при абразивном износе полидисперсного загрязнителя - Горный информационно-аналитический бюллетень, 2006, №2, с. 51-57.

ПРИЛОЖЕНИЕ Акты внедрения результатов диссертационной работы

«УТВЕРЖДАЮ»

И.О. Главного инженера : АвтобуейсжЬ) парка №2

ШК-Л. Елизаров шщ\ 2023 г.

Использования результатов диссертационной работы Эйделя Павла Игоревича «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук (специальность 2.4.7 - «Турбомашины и поршневые двигатели»)

Настоящим актом подтверждается использование в СПб ГУП «Пасса-жиравтотранс филиал Автобусный парк №2 практических результатов диссертационной работы Эйделя П. И. «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости».

В 2019-2020 гг. на несколько автобусов нашего предприятия были установлены образцы фильтров охлаждающей жидкости, успешно прошедшие предварительные испытания. На основе заслушивания и обсуждения информации по фильтрации охлаждающей жидкости на Научно-техническом совете Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс» было принято решение установить партию фильтров (20 шт.) для более углубленной проверки этих фильтров в эксплуатации в различных климатических условиях в течение года (протокол НТС №01-01-14 от 14.07.2021г.).

В настоящее время фильтры проходят испытания, по результатам которых будет рассматриваться вопрос об их использовании на автобусах нашего предприятия, находящихся в эксплуатации, а также о включении требований по установке фильтров охлаждающей жидкости на вновь закупаемую технику.

В целом считаем, что разработанный Эйделем П.И. фильтр охлаждающей жидкости имеет ряд несомненных достоинств и его применение целесообразно на различной автомобильной технике.

Начальник ПТО АП

Попов А.Б.

«УТВЕРЖДАЮ»

И.о. проректора ца>о6рааддательной^еят0льности ФГБОУ BQ «Владимирский государственный университет имени Алекашд{(а Григорьевича и Николая Григ^рье^ч^СГоле.товых», к.т.н.

_-—/A.A. Панфилов

2023г.

. "V *t '>■ V* о

МД

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Эйделя Павла Игоревича «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости» (специальность 2.4.7 - «Турбомашины и поршневые двигатели») на кафедре «Тепловые двигатели и энергетические установки»

Настоящим актом подтверждается использование в ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» результатов диссертационной работы Эйделя П.И. при обучении студентов по направлениям 13.03.03 (бакалавриат) и 13.04.03 (магистратура) «Энергетическое машиностроение».

Результаты научно-исследовательской работы Эйделя П.И. используются па кафедре «Тепловые двигатели и энергетические установки» при чтении курсов «Устройство и работа силовых агрегатов транспортных машин», «Системы двигателей», «Современные проблемы науки и производства в энергетическом машиностроении» и др. Материалы диссертационной работы Эйделя П.И. находят использование в курсовом и дипломном проектировании.

Созданная им лабораторная установка для исследования компонентов системы жидкостного охлаждения двигателей (включающая программу для регистрации экспериментальных данных, подготовленную в среде ЬаЬУ1ЕЩ, применяется при проведении лабораторных работ по курсу «Системы двигателей» и в экспериментальных исследованиях магистрантов при подготовке ими выпускных квалификационных работ. Отдельные материалы его диссертации используются магистрантами при проведении исследований по совершенствованию систем жидкостного охлаждения автотранспортных поршневых двигателей.

Директор Института машиностроения и автомобильного транспорта, к.т.н.

Заведующий кафедрой «Тепловые двигатели и энергетические установки», к.т.н.

А.И. Елкин

А.Ю. Абаляев

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический центр «АвтоСфера» при Владимирском государственном университете

им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»

ООО «НТЦ «АвтоСфера» при ВлГУ» ИНН 3329094030; КПП 332901001 600031, Владимирская область, Г.Владимир, ул. Юбилейная, дом 9, кВ.36 ОКВЭД 72.19; ОГРН.11183328009347; ПАО Сбербанк Офис №8611/0160 ; БИК 041708602; К/С 30101810000000000602; Р/С 40702810110000008015

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы Эйделя Павла Игоревича «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости» (специальность 2.4.7 - «Турбомашины и поршневые двигатели»)

Эйдель П.И. начал заниматься вопросами очистки охлаждающей жидкости автотранспортных двигателей от твердых частиц загрязнений в 2014 г. За несколько лет исследований и разработок он получил интересные научные и практически значимые результаты. На основе этих результатов в 2018г. было создано малое инновационное предприятие ООО «Научно-технический центр «АвтоСфера» при Владимирском государственном университете им. А.Г. и Н.Г.Столетовых» (сайт - www.avtosfera.pro), Эйдель Г1.И. является одним из его учредителей. Область деятельности предприятия - научные исследования и производство инновационных устройств для очистки охлаждающей жидкости транспортных двигателей. В настоящее время предприятие успешно работает и развивается.

Созданный на базе исследований Эйделя П.И. и производимый нашим предприятием оригинальный гидроциклонный фильтр-сепаратор (пат. РФ № 2 625 891) является принципиально новым автокомпонентом на автомобильном рынке и служит для очистки от твердых частиц загрязнений охлаждающей жидкости поршневых двигателей различного назначения - автомобильных, автобусных, тракторных, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин, военной и специальной техники и др.

В процессе исследований Эйделем П.И. установлено, что загрязнения систем охлаждения практически неизбежны как в ходе производственно-технологических процессов, так и при эксплуатации поршневых двигателей. Актуальность и значимость этой проблемы подтверждается опытом эксплуатации двигателей в составе различных автотранспортных средств.

За период работы предприятия организовано производство типоразмерного ряда гидроциклонных фильтров-сепараторов (ТУ 28.29.12-001-31706395-2018), включающего 4 модификации фильтра для автобусов, тяжелых грузовиков и магистральных тягачей, легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков.

В последние годы гидроциклонные фильтры-сепараторы охлаждающей жидкости, производимые нашим предприятием, устанавливались на самую разнообразную автомобильную и тракторную технику:

- на городские автобусы MAN, Mercedes, Scania, ВОЛГАБАС и др. в ООО «БИГАВТОТ-РАНС», ООО «АДМ» (г.Владимир), в ГУП «ПАССАЖИРАВТОТРАНС» (г. Санкт-Петербург) и в ГП «ПСКОВПАССАЖИРАВТОТРАНС» (г. Псков);

- на тракторную технику производства АО «Камешковский механический завод» и АО «Ковровский электромеханический завод» (Владимирская обл.);

- на магистральные тягачи Scania, различные легковые автомобили (Toyota, VW, Peugeot, ГАЗ и др.), тракторы МТЗ и др. в России, Белоруссии, Казахстане.

В процессе эксплуатации подтверждена высокая эффективность, надежность и практическая ценность созданных фильтров. Потребительский спрос на них неуклонно растет.

Созданный на основе исследований и разработок Эйделя П.И. гидроциклонный фильтр-сепаратор охлаждающей жидкостиимеет ряд значительных конкурентных преимуществ в сравнении с известными зарубе^й^^ айк^гами и может найти широкое применение на современной автомобильной и тр

Генеральный доктор техни

/¿,0 7,23

Драгомиров С. Г.

Акт испытания результатов диссертационной работы

«УТВЕРЖДАЮ» Врио нача^вЙЙШНЙБУ «21 НИИИ ВАТ»

^ОССИИ,

IX наук

ПОЛКОВН1#5

В.В. Демик

М.П.

АКТ

о реализации результатов диссертационной работы Эйделя Павла Игоревича «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей жидкости»,

представляемой в диссертационный Совет для защиты по специальности 2.4.7 - «Турбомашины и поршневые двигатели»

Комиссия в составе: председателя - врио заместителя начальника ФГБУ «21 НИИИ ВАТ» Минобороны России по научной работе подполковника Дрофы М.И., членов комиссии - начальника 12 научного отдела ФГБУ «21 НИИИ ВАТ» Минобороны России подполковника Исаева Д.И., старшего научного сотрудника ФГБУ «21 НИИИ ВАТ» Минобороны России Дворцова А.И. свидетельствуют о том, что основные результаты, выводы и рекомендации диссертационной работы Эйделя П.И. находят использование в ходе проведения НИР «Исследование проблемных вопросов управления эксплуатацией военной автомобильной техники в современных условиях развития Вооруженных Сил Российской Федерации» (шифр «Эксплуатант-2025») и проведенные специалистами ФГБУ «21 НИИИ ВАТ» Минобороны России эксплуатационные испытания фильтров-сепараторов охлаждающей жидкости на образцах военной автомобильной технике показали их эффективную и надежную работу.

Реализация научных результатов Эйделя П.И. позволит повысить надежность и эффективность работы систем охлаждения двигателей образцов ВАТ, что в свою очередь обеспечит повышение степени готовности ВАТ к использованию по назначению.

Врио заместителя начальника ФГБУ «21 НИИИ ВАТ» Минобороны России по научной работе, кандидат технических наук, подполковник

Начальник 12 научного отдела, кандидат технических наук, подполковник /^у^Ту

Старший научный сотрудник

М.И. Дрофа

Д.И. Исаев А.И. Дворцов

е.Н. Титов 'Л >>_2023г.

«УТВЕРЖДАЮ»

конструкторского отдела №65

АКТ

использования результатов кандидатской диссертации Павла Игоревича Эйделя «Совершенствование системы охлаждения автотранспортных поршневых двигателей путем разработки и применения гидроциклонного фильтра-сепаратора охлаждающей

жидкости» (специальность 2.4.7 - «Турбомашины и поршневые двигатели»)

Настоящим актом подтверждается использование на АО «Ковровский электромеханический завод» практических результатов диссертационной работы П. И. Эйделя.

На нашем предприятии в июле 2021 г. было проведено испытание фильтра охлаждающей жидкости (ТУ 28.29.12-001-31706395-2018) на двигателе в составе трактора ANT 4135F в объеме ПСИ, выпускаемого нашим предприятием. В результате фильтром были уловлены частицы загрязнений самой различной природы, находящиеся в системе охлаждения двигателя. По результатам проведенных испытаний доказана работоспособность фильтра охлаждающей жидкости (протокол испытания от 19.07.2021 г.).

Для принятия обоснованного решения по установке данного фильтра на серийную продукцию предприятия, с августа 2021г. нами проводятся эксплуатационные испытания фильтра охлаждающей жидкости в различных климатических условиях на двигателе в составе трактора нашего производства. По окончании этих испытаний будет рассмотрен вопрос об использовании разработанного фильтра на серийной тракторной продукции нашего предприятия.

В целом фильтр охлаждающей жидкости, разработанный П.И.Эйделем, имеет оригинальную конструкцию и обладает рядом преимуществ перед аналогами: простоту конструкции, отсутствие фильтрующего элемента как такового, возможность многоразового использования, низкое гидравлическое сопротивление (не изменяется по мере загрязнения грязесборника), высокую степень улавливания загрязнений и низкую стоимость.

Считаем, что указанный фильтр имеет перспективы для применения на двигателях с жидкостной системой охлаждения различной автомобильной и тракторной техники.

Ведущий инженер-конструктор по сельскохозяйственной технике

Начальник КБ по дорожно-строительной и с/х технике

1. Цели испытаний

1.1 Проверка эффективности работы фильтра охлаждающей жидкости "TurboSteam".

1.2. Проверка наличия загрязнений (окалины, песка, стружки и т.п.) в контуре системы охлаждения нового комплекта двигателя и деталей системы охлаждения (радиатор, патрубки, расширительный бачок, блок климата).

2.Условия испытаний

2.1 Испытания проводились с 2.07,2021 г. по 6.07.2021 г. на территории сборочного участка №7 АО «КЭМЗ».

2.2 Испытания проводились комиссией в соответствии с Программой проверки системы охлаждения от 2.07.2021.

2.3 Состав комиссии:

Председатель комиссии - начальник КБ №2 КО №65 Вяльцев Г.М. члены комиссии:

инженер-конструктор Горшков И.В.

3. Методика испытаний

3.1 Подключение фильтра к контуры системы охлаждения в разрыв на участке между помпой системы охлаждения и радиатором системы рециркуляции отработанных газов. При этом входной патрубок фильтра подключен к магистрали от помпы (напорной), выходной (вертикальный) - к патрубку радиатора, Расположение фильтра показано на рис.1.

3.2. Двигатель трактора работал в течение 1 часа, в том числе 40 минут под нагрузкой с частотой от 1500 до 2200 об/мин,

3.3. Испытания проводились на улице при температуре воздуха +28 градусов Цельсия.

3.4. В качестве теплоносителя использовалась охлаждающая жидкость "ТОСОЛ (45) FELIX" ТУ 2422-006-36732629-99.

Рис.1

4 Результат испытаний

4.1 В грязесборнике обнаружены следующие частицы размерами от 0,05 до 0,7мм: -металлическая стружка немагнитная (предположительно алюминиевый сплав); -дробь чугунная; - стружка чугунная; -окалина;

-окислы железа (ржавчина); -соли медного сплава; -частицы краски;

-частицы кремнезёма (песок до 0,55мм).

Присутствие указанных частиц свидетельствует о некачественной очистке скрытых полостей от загрязнений, попавших туда на различных этапах изготовления деталей и сборки. Фотография частиц с увеличением 20х, полученная с помощью микроскопа МБС-2, представлена на рис. 2.