RU2020250C1

RU2020250C1 - Method of cold running-in of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2020250C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Линник; В.А. Коляда; Н.Н. Змиевской; Ю.А. Диденко; А.А. Аксенко
Original assignee: Производственное объединение "Харьковский моторостроительный завод "Серп и молот"
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: method includes free running operation and operation under load in succession. Free running operation is implemented with partial recirculation of gas from outlet manifold to inlet manifold at ratio of 0.4-0.8 of total flow rate of gas-air mixture that is fed to cylinders. Speed of rotation of the engine provides 90-150°C temperature at inlet to cylinders. Duration of free running is determined by a temperature of oil in the engine (no less than 60°C). EFFECT: simplified method. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для горячей обкатки двигателей внутреннего сгорания при контрольно-сдаточных испытаниях после их изготовления или ремонта. The invention relates to mechanical engineering and can be used for hot break-in of internal combustion engines during acceptance tests after their manufacture or repair.

Известен способ горячей обкатки двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что запускают двигатель и осуществляют нагружение переменной нагрузкой при неустановившихся режимах разгона и замедления [1]. There is a method of hot run-in of an internal combustion engine, which consists in starting the engine and loading with a variable load under unsteady acceleration and deceleration modes [1].

Недостатком данного способа обкатки является значительная трудоемкость испытаний. The disadvantage of this method of break-in is the significant complexity of the tests.

Известен способ горячей обкатки двигателя внутреннего сгорания, включающий обкатку без нагрузки и последующий период принудительного вращения вала двигателя на обкаточном стенде [2]. A known method of hot running in an internal combustion engine, including running without load and the subsequent period of forced rotation of the engine shaft on the running stand [2].

Недостатком известного способа обкатки является ограниченность его применения, так как его использование требует специальных стендов с электрическими балансирными машинами. A disadvantage of the known method of break-in is the limitation of its application, since its use requires special stands with electric balancing machines.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ горячей обкатки двигателя внутреннего сгорания, включающий последовательную работу двигателя на холостом ходу и под нагрузкой [3]. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of hot run-in of an internal combustion engine, which includes sequential operation of the engine at idle and under load [3].

Известно, что температура масла в двигателе существенно влияет на механические потери и на его топливную экономичность. При известном способе обкатки продолжительность работы двигателя под нагрузкой в несколько (4-6) раз превосходит продолжительность холостого хода, которая определяется временем на регламентные работы (контрольный осмотр и устранение мелких неисправностей). It is known that the temperature of the oil in the engine significantly affects mechanical losses and its fuel efficiency. With the known method of break-in, the duration of the engine under load is several (4-6) times longer than the idle time, which is determined by the time for routine maintenance (inspection and elimination of minor malfunctions).

Температура масла в двигателе, достигаемая при работе его на холостом ходу, составляет 40-45^oC, т.е. намного ниже температуры, при которой стабилизируются механические потери (80-110^oC), указанная температура масла достигается уже при работе двигателя под нагрузкой по истечении 15-30% от продолжительности этого режима. Это существенно повышает расход топлива и количество вредных выбросов при такой обкатке.The temperature of the oil in the engine, achieved when it is idling, is 40-45 ^o C, i.e. much lower than the temperature at which mechanical losses are stabilized (80-110 ^o C), the indicated oil temperature is reached when the engine is running under load after 15-30% of the duration of this mode. This significantly increases fuel consumption and the amount of harmful emissions during such a run-in.

Цель изобретения - снижение расхода топлива и вредных выбросов путем сокращения продолжительности работы под нагрузкой. The purpose of the invention is to reduce fuel consumption and harmful emissions by reducing the duration of work under load.

Поставленная цель достигается тем, что в способе горячей обкатки двигателя внутреннего сгорания, включающем последовательную работу двигателя на холостом ходу и под нагрузкой, работу на холостом ходу осуществляют с частичной рециркуляцией газа из выпускного коллектора во впускной в объеме 0,4-0,8 от общего расхода газовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, и частоте вращения его, обеспечивающей температуру этой смеси на входе в цилиндры 90-150^oC, а продолжительность холостого хода определяют по температуре масла в двигателе не менее 60^oC.This goal is achieved by the fact that in the method of hot run-in of an internal combustion engine, which includes sequential operation of the engine at idle and under load, idling is carried out with partial gas recirculation from the exhaust manifold to the intake manifold in a volume of 0.4-0.8 of the total the flow rate of the gas-air mixture entering the engine cylinders and its rotational speed providing the temperature of this mixture at the cylinder inlet 90-150 ^o C, and the idle time is determined by the temperature of the oil in the engine not m less than 60 ^o C.

Осуществление рециркуляции газа из выпускного коллектора во впускной во время работы двигателя на холостом ходу позволяет использовать тепло отработавших газов, которое ранее безвозвратно выбрасывалось в атмосферу, для ускорения прогрева двигателя с меньшим расходом топлива по сравнению с работой двигателя под нагрузкой. Кроме того, за счет рециркуляции газа сокращается расход воздуха через двигатель и соответственно этому уменьшается объем вредных выбросов. The recirculation of gas from the exhaust manifold to the intake manifold while the engine is idling allows the use of exhaust heat, which was previously irrevocably emitted into the atmosphere, to accelerate engine warming up with lower fuel consumption compared to engine operation under load. In addition, due to gas recirculation, air flow through the engine is reduced and, accordingly, the amount of harmful emissions is reduced.

Рециркуляция газа в количестве 0,4-0,8 от общего расхода газовоздушной смеси через двигатель поддерживает оптимальный коэффициент избытка воздуха в цилиндре, при котором индикаторный коэффициент полезного действия имеет максимальное значение, а расход топлива - минимальный, а также обеспечивает устойчивую работу двигателя, т.е. стабильную частоту его вращения. Recirculation of gas in an amount of 0.4-0.8 of the total flow rate of the gas-air mixture through the engine maintains an optimal coefficient of excess air in the cylinder, at which the indicator efficiency is maximum and fuel consumption is minimal, and it also ensures stable engine operation, t .e. stable rotation frequency.

Установление частоты вращения двигателя, обеспечивающей температуру газовоздушной смеси на входе в цилиндры 90-150^o, позволяет осуществить ускоренный прогрев стенок цилиндров двигателя до этой температуры и соответственно масла. Работа двигателя на холостом ходу до температуры масла не менее 60^oC, т. е. температуре, при которой стабилизируются механические потери, снижает продолжительность работы двигателя под нагрузкой.The establishment of the engine speed, ensuring the temperature of the gas-air mixture at the inlet to the cylinders 90-150 ^o , allows for accelerated heating of the walls of the engine cylinders to this temperature and, accordingly, oil. The engine idling to an oil temperature of at least 60 ^o C, i.e., the temperature at which mechanical losses are stabilized, reduces the duration of the engine under load.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ горячей обкатки двигателя отличается осуществлением частичной рециркуляции газа из выпускного коллектора во впускной при работе двигателя на холостом ходу, установлением соотношения 0,4-0,8 объема перепускного газа от общего расхода газовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а также частоты вращения двигателя, при которой обеспечивается температура этой смеси 90-150^oC, и установлением продолжительности холостого хода по температуре масла в двигателе не менее 60^oC.Comparative analysis with the prototype shows that the proposed method of hot run-in of the engine is characterized by partial gas recirculation from the exhaust manifold to the intake manifold when the engine is idling, setting a ratio of 0.4-0.8 bypass gas volume from the total gas-air flow rate entering the cylinders the engine, as well as the engine speed at which the temperature of this mixture is 90-150 ^o C, and by setting the idle time according to the oil temperature in the engine is not less than 60 ^o C.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа обкатки на двигателе с турбонаддувом; на фиг.2 - диаграммы режимов горячей обкатки двигателя; а) известный способ, б) предлагаемый, N_c - мощность нагружения при обкатке, Т - продолжительность обкатки, Т_хх - время работы на холостом ходу.In FIG. 1 shows a device for implementing a break-in method on a turbocharged engine; figure 2 - diagrams of the modes of hot running of the engine; a) the known method, b) the proposed, N _c is the load power during the run-in, T is the duration of the run-in, T _xx is the idle time.

Двигатель 1 с масляным картером соединен с тормозным стендом 2. Турбокомпрессор 3 подсоединен турбиной 4 к выпускному коллектору 5, а компрессором 6 - к впускному коллектору 7 двигателя 1. Выпускной патрубок 8 турбины 4 сообщен с впускным патрубком 9 компрессора каналом 10 рециркуляции, в котором установлена поворотная заслонка 11. Стенд оборудован также приборами для замера всех рабочих параметров процесса обкатки двигателя: термометрами для замера температуры воды, масла, газовоздушной смеси на входе в цилиндры, тахометром для измерения частоты вращения и др. The engine 1 with the oil sump is connected to the brake stand 2. The turbocharger 3 is connected by the turbine 4 to the exhaust manifold 5, and by the compressor 6 to the intake manifold 7 of the engine 1. The exhaust nozzle 8 of the turbine 4 is connected to the compressor inlet 9 by the recirculation channel 10 in which is installed rotary damper 11. The stand is also equipped with devices for measuring all operating parameters of the engine break-in process: thermometers for measuring the temperature of water, oil, air-gas mixture at the inlet of the cylinders, a tachometer for measuring often s rotation and others.

Перед запуском двигателя заслонку 11 устанавливают в положение, при котором выпускной патрубок 8 турбины 4 разобщен с впускным патрубком 9 компрессора. Затем одним из известных способов (электростартером, пусковым двигателем или от балансирной машины) производят запуск двигателя и устанавливают его в режим холостого хода (без нагрузки). После запуска заслонку 11 в канале 10 рециркуляции переводят в положение, при котором происходит частичная рециркуляция газа из выпускного коллектора 5 во впускной коллектор 7 в объеме 0,4-0,8 от общего расхода газовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Остальная часть газа выбрасывается в атмосферу. Before starting the engine, the shutter 11 is installed in a position in which the exhaust pipe 8 of the turbine 4 is disconnected from the inlet pipe 9 of the compressor. Then, using one of the known methods (electric starter, starting engine or from a balancing machine), the engine is started and set to idle (without load). After starting, the shutter 11 in the recirculation channel 10 is transferred to a position in which partial gas recirculation from the exhaust manifold 5 to the intake manifold 7 takes place in the amount of 0.4-0.8 of the total flow rate of the gas mixture entering the engine cylinders. The rest of the gas is released into the atmosphere.

При работе двигателя на холостом ходу (отрезок Т_хх на фиг.2,б) по тахометру устанавливают такую частоту его вращения, при которой достигается температура газовоздушной смеси на входе в цилиндры 90-150^oC. При этом за счет рециркуляции газа из выпускного коллектора во впускной в количестве 0,4-0,8 от общего расхода газовоздушной смеси через двигатель обеспечивается оптимальный коэффициент избытка воздуха в цилиндре (для дизеля - 2,1-2,3), при котором индикаторный коэффициент полезного действия имеет максимальное значение, а также обеспечивается устойчивая работа двигателя, т.е. стабильная частота его вращения.When the engine is idling (segment T _xx in FIG. 2, b), the rotational speed is set at the tachometer so that the temperature of the gas-air mixture at the inlet to the cylinders is 90-150 ^o C. Moreover, due to gas recirculation from the exhaust manifold in the inlet in the amount of 0.4-0.8 of the total flow rate of the gas-air mixture through the engine, the optimum coefficient of excess air in the cylinder is ensured (for a diesel engine - 2.1-2.3), at which the indicator efficiency is of maximum value, and provided by oychivaya engine operation, i.e. stable speed of rotation.

При содержании отработавшего газа в смеси более 0,8 ее объема двигатель глохнет из-за недостатка кислорода. При содержании отработавшего газа в газовоздушной смеси менее 0,4 ее объема уменьшается температура этой смеси, поступающей в цилиндры, и для ускорения прогрева двигателя на этом режиме необходимо увеличивать частоту его вращения, что повышает расход топлива. When the exhaust gas content in the mixture is more than 0.8 of its volume, the engine stalls due to a lack of oxygen. When the exhaust gas content in the gas-air mixture is less than 0.4 of its volume, the temperature of this mixture entering the cylinders decreases, and to accelerate the engine warm-up in this mode, it is necessary to increase its rotation frequency, which increases fuel consumption.

В процессе работы двигателя на холостом ходу за счет рециркуляции газовоздушной смеси при температуре ее 90-150^oC на входе в цилиндры происходит ускоренный прогрев стенок цилиндра, поршневой группы, воды и масла соответственно. При уменьшении температуры газовоздушной смеси менее 90^oС скорость этого прогрева уменьшается, а следовательно, продолжительность холостого хода увеличивается, что отрицательно сказывается на топливной экономичности обкатки. С увеличением температуры смеси более 150^oС возникает опасность в пригорании кромок поршневых колец и нарушении экономичной работы двигателя в дальнейшем при эксплуатации.In the process of engine idling due to recirculation of the gas-air mixture at a temperature of 90-150 ^o C at the inlet to the cylinders, accelerated heating of the cylinder walls, piston group, water and oil, respectively. When the temperature of the gas-air mixture is reduced to less than 90 ^o C, the speed of this heating decreases, and therefore, the idling time increases, which negatively affects the fuel economy of the break-in. With increasing temperature of the mixture more than 150 ^o With there is a danger in the burning of the edges of the piston rings and the violation of the economical operation of the engine in the future during operation.

За счет приработки трущихся поверхностей и с увеличением температуры масла в двигателе величина механически потерь (момент сил трения на коленчатом валу двигателя) постепенно снижается. Due to the running-in of rubbing surfaces and with an increase in the temperature of the oil in the engine, the value of mechanical losses (the moment of friction on the crankshaft of the engine) is gradually reduced.

Продолжительность холостого хода с рециркуляцией газовоздушной смеси зависит от исходной температуры масла, заправляемого в двигатель, причем режим холостого хода Т_хх осуществляют по достижению температуры нагрева масла не менее 60^oC. Эта температура соответствует началу стабилизации вязкости моторных масел на минимальном уровне. Моменту стабилизации вязкости масел примерно соответствует стабилизация механических потерь, а это дает возможность перевести двигатель с холостого хода на нагрузочные режимы (см. фиг.2,б). Поэтому при достижении указанной температуры масла режим холостого хода с рециркуляцией газа прекращают и последующее нагружение двигателя производят уже при температуре масла, обеспечивающей минимальные механические потери. Это соответственно снижает продолжительность этого периода обкатки, т.е. режима с повышенным расходом топлива и вредных выбросов.The idling time with recirculation of the air-gas mixture depends on the initial temperature of the oil refueling into the engine, and the idling mode T _{xx is} performed when the oil heating temperature reaches at least 60 ^o C. This temperature corresponds to the beginning of stabilization of the viscosity of engine oils at a minimum level. The stabilization of the viscosity of the oils corresponds approximately to the stabilization of mechanical losses, and this makes it possible to transfer the engine from idle to load conditions (see figure 2, b). Therefore, when the specified oil temperature is reached, the idle mode with gas recirculation is stopped and the subsequent engine loading is already carried out at the oil temperature, which ensures minimal mechanical losses. This accordingly reduces the duration of this break-in period, i.e. regime with increased fuel consumption and harmful emissions.

Claims

1. METHOD OF HOT RUNNING OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, consisting in its sequential operation at idle and under load, characterized in that when the engine is idling with the help of bench equipment, gas is partially recirculated from the exhaust manifold to the intake.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas recirculation is carried out in a volume of 0.4-0.8 of the total flow rate of the gas-air mixture entering the cylinders.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that when the engine is idling, the temperature of the gas-air mixture entering the cylinders is maintained within 90-150 ^o C.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that when the engine is idling, the oil temperature is measured and when it reaches at least 60 ^o C, the engine is put into operation under load.