Моделювання роботи автоматизованої системи локального багатоконтурного охолодження деталей автотракторного дизеля

Abstract

Представлені результати проміжного етапу дослідження теплового стану окремих теплонапружених деталей та вузлів форсованого автотракторного дизеля за умов їх локального повітряного охолодження (ЛПО), яке регулюється в автоматичному режимі. Розглядаються і оцінюються можливості практичної реалізації на основі мікропроцесорних систем керування багатоконтурного локального охолодження деталей клапанного випускного вузла, підшипникового вузла турбокомпресора, при необхідності, додаткового охоло-дження повітрям верхньої частини блоків циліндрів в зоні розміщення циліндрових гільз. Перелічені деталі, як засвідчують результати багатьох моторних випробувань, відрізняються значеннями максимальних кри-тичних температур, що в свою чергу залежать від протікання теплообмінних процесів у відповідних спряженнях, вузлах. При цьому, в умовах експлуатації з використанням системи ЛПО на дизелі виникають додаткові проблеми, пов'язані з ускладненням алгоритму керування охолодженням, необхідністю переходу саме до багатоконтурних варіантів зі своїми значеннями критичних температур і необхідними витратами охолоджуючого повітря. На даному етапі дослідження було проведено перевірку в тестовому режимі алгоритму керування подачею і відключенням подачі охолоджувача, відповідних схемних рішень для його реалізації. В безмоторному експерименті були використані раніше спеціально розроблені та препаровані термопарами вузли, які підігрівалися окремо до заданих тестових температур, а також вузол серійного виробництва, який входить до складу газобалонного обладнання (ГБО) 4-го покоління сучасних двигунів. Вузол складається з чотирьох секцій з електромагнітними клапанами, які дозують за заданим алгоритмом подачу газу до форсунок (Valtek Type 30). В вході безмоторного експерименту за допомогою цього вузла здійснювалося включення-відключення подачі стиснутого охолоджуючого повітря по окремим контурам (від 2-х до 4-х). Моменти спрацювання клапанів (відкриття-закриття) відповідали заданим тестовим температурам. Крім динаміки зміни температур в контрольних точках дослідних вузлів в процесі охолодження контролювалися також тиск, температура, витрати охолоджувача по окремим контурам. Проведений безмоторний експеримент підтвердив правильність прийнятих схемних рішень, а також доводить можливість в подальшому застосовувати в системах ЛПО серійні вузли ГБО.

The results present the intermediate stage of the study of the thermal state of individual heat-stressed parts and units of a forced tractor diesel engine in the conditions of their local air cooling (LAC), which is regulated in automatic mode. Possibilities of practical implementation on the basis of microprocessor control systems of multi-circuit local cooling of parts of valve exhaust unit, bearing unit of turbocharger, if necessary, additional air cooling of the upper part of cylinder blocks in the area of cylinder liners are considered and evaluated. The listed parts, as evidenced by the results of many engine tests, differing in the val ues of the maximum critical temperatures, which in turn depend on the course of heat exchange processes in the corresponding interfaces, nodes. At the same time, in the conditions of operation with the use of the LAC system on the diesel engine there are additional problems associated with the complication of the cooling control algorithm, the need to move to multi-circuit options with their critical temperature values and required cooling air costs. At this stage of the study, a test was performed in the test mode of the algorithm for supply control and shutdown of the coolant su pply, the corresponding circuit solutions for its implementation. In the engineless experiment, previously specially designed and thermocoupled units were used, which were heated separately with the set test temperatures, as well as a series-produced unit, which is part of the 4th generation gas cylinder equipment (GCE) of modern engines. The unit consists of four sections with solenoid valves, which dose the gas supply to the injectors according to a given algorithm (Valtek type 30). At the input of the en gineless experiment, this unit was used to turn on and off the supply of compressed cooling air in separate circuits (from 2 to 4). The moments of operation of the valves (opening-closing) corresponded to the set test temperatures. In addition to the dynamics of temperature changes at the control points of the research units during the cooling process, the pressure, temperature, and coolant flow rates on individual circuits were also monitored. The conducted engineless experiment confirmed the correctness of the adopted circuit solutions, and also proves the possibility of further application of serial GCE units in LAC systems.