ТЭО СО на дизеле

Технико-экономическое обоснование доработки системы охлаждения автомобилей с дизельными двигателем внутреннего сгорания.

Рассмотрим самый распространённый пример системы охлаждения дизельного двигателя внутренного сгорания.

Недостатки штатной системы охлаждения:

1. Вентилятор системы охлаждения установлен через вязкостную муфта на валу двигателя и расходует на свое вращение примерно 6–7 л.с., увеличивая расход топлива.
2. Своим вращением вентилятор постоянно обдувает достаточно большую поверхность двигателя вызывая его охлаждение.

Максимальный эффективный коэффициент полезного действия дизельного двигателя внутреннего сгорания 40…43%. Около 30% виде тепла выбрасывается в атмосферу через систему выпуска и 10–12% через систему охлаждения. Потери на трение 15% тепла произведенного при сгорании топлива
.
В режиме холостого хода двигатель внутреннего сгорания расходует всего несколько киловатт. Предположим, что данный двигатель внутреннего сгорания тратит 5 кВт, тогда система охлаждения должна рассеять 5*0.1=0.5 кВт тепла. Суммарная поверхность двигателя несколько квадратных метров и при хорошей теплопроводности металлических деталей головки и блока цилиндра способна рассеять несколько киловатт тепла без обдува и более 10 кВт с обдувом (Вспомните, что масляный домашний обогреватель при сравнительно небольшой поверхности без обдува рассеивает 400Вт на секцию, секций обычно бывает 4-8). Величина рассеиваемой мощности поверхностью двигателя сильно зависит от температуры окружающей среды и при отрицательных температурах может возрасти в несколько раз по сравнению с +20гр. Получается, что дизельный двигатель при работе с постоянно работающим вентилятором на холостом ходу просто не может выйти на рабочую температуру, а зимой даже остывает после прогрева автономным отопителем.

Машина обычно эксплуатируется в режиме частичных нагрузок в пределах 10–40% мощности двигателя внутреннего сгорания. Тепла в систему охлаждения уходит немного. Даже в таких режимах двигатель долго не может выйти на рабочую температуру.

При работе двигателя внутреннего сгорания на пониженных температурах резко увеличивается износ цилиндро-поршневой группы. Не разогретые детали двигателя работают с большими зазорами, чем было заложено в конструкцию двигателя, ухудшается их смазка. У холодного двигателя ухудшается КПД и увеличивается расход топлива.

Предлагается заменить вязкомуфту одним или двумя электровентиляторами с микропроцессорным управлением и поставить жалюзи с автоматическим приводом перед радиатором. Сложный алгоритм управления оборотами электровентиляторами помогает термостату обеспечивать точное подержание температуры двигателя внутреннего сгорания с минимальными затратами энергии. При превышении заданной, при настройке, максимально допустимой рабочей температуры двигателя электровентилятор начинает плавно вращаться и скоростью вращения (которая нелинейно зависит от роста температуры) не дает увеличить температуру и отключается если температура опустилась ниже порога. В таком щадящем режиме ресурс электровентилятора увеличивается в несколько раз.

Основные узлы были проверены на надежность в тестовом пробеге доработанного автомобиля УАЗ «Патриот» организованным журналом «За Рулем» по Югу России в июле 2008г. Отчет в №10 2008г в статье Экзамен на жаростойкость. За время пробега пройдено более 4000км и температура воздуха достигала более 40гр. Сбоев и отказов электроники не было. Было отмечено снижение расхода топлива в среднем не менее 1 литра на 100км относительно заводских норм. УАЗ «Патриот» комплектуется двигателем ЗМЗ409.10 мощностью 94.1 кВт (128 л.с.).

Производительности сдвоенных электровентиляторов (до 1.2 м3/с) оказалось достаточным для нормальной работы системы охлаждения в самых тяжелых условиях эксплуатации. Так как КПД бензинового двигателя не превышает 30% и в систему охлаждения отводится примерно 20%, то производительности данных электровентиляторов хватит для системы охлаждения дизельного двигателя до 250 л.с.