Дослідження та удосконалення процесу функціонування системи охолодження автотранспортних поршневих двигунів

Abstract

Магістерська робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми підвищення надійності та довговічності автотранспортних поршневих двигунів шляхом удосконалення системи очищення охолоджувальної рідини. У роботі обґрунтовано необхідність застосування ефективних пристроїв очищення охолоджувальної рідини в умовах ускладнення конструкції сучасних систем рідинного охолодження та підвищення вимог до їх експлуатаційної надійності. Проаналізовано причини утворення забруднень у системах охолодження, зумовлені фізико-хімічною взаємодією антифризу з елементами та матеріалами системи, а також вплив експлуатаційних факторів. Доведено неможливість забезпечення абсолютної чистоти охолоджувальної рідини в реальних умовах експлуатації, що підтверджує доцільність використання спеціальних пристроїв її очищення. Розроблено, виготовлено та експериментально випробувано комплексну лабораторну установку для дослідження автомобільних фільтрів охолоджувальної рідини різних конструкцій і принципів дії, а також створено й апробовано методику їх експериментальних досліджень. Проведено конструктивний аналіз зарубіжних зразків фільтрів, який показав їх невідповідність вимогам сучасної автомобільної техніки через наявність суттєвих експлуатаційних і конструктивних недоліків. На основі узагальнення експлуатаційного досвіду сформовано комплекс вимог до перспективного пристрою очищення охолоджувальної рідини автотранспортних двигунів. За результатами досліджень і дослідно-конструкторських робіт розроблено інноваційний високоефективний гідроциклонний фільтр-сепаратор, який забезпечує підвищення ефективності очищення охолоджувальної рідини та сприяє зростанню надійності системи охолодження двигуна в цілому.

The master’s thesis is devoted to solving an urgent scientific and applied problem of increasing the reliability and durability of automotive piston engines by improving the cooling fluid purification system. The study substantiates the necessity of using efficient cooling fluid purification devices under conditions of increasing structural complexity of modern liquid cooling systems and higher requirements for their operational reliability. The causes of contamination formation in cooling systems, resulting from the physicochemical interaction of antifreeze with system components and materials, as well as the influence of operational factors, are analyzed. The impossibility of ensuring absolute purity of the cooling fluid under real operating conditions is proven, which confirms the expediency of using specialized devices for its purification. A comprehensive laboratory test bench for studying automotive cooling fluid filters of various designs and operating principles has been developed, manufactured, and experimentally tested. A methodology for experimental investigation of cooling fluid filters has also been developed and validated. A structural analysis of foreign filter designs has been carried out, showing their non-compliance with the requirements of modern automotive engineering due to significant operational and design shortcomings. Based on the generalization of operational experience, a set of requirements for a promising cooling fluid purification device for automotive engines has been formulated. As a result of the conducted research and design work, an innovative high-efficiency hydrocyclone filter–separator has been developed, which improves the efficiency of cooling fluid purification and contributes to increasing the overall reliability of the engine cooling system.