КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ дорожні, меліоративні машини та обладнання

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА

І АРХІТЕКТУРИ

 

 

КАФЕДРА «АВТОМОБІЛІ ТА АВТОМОБІЛЬНЕ

ГОСПОДАРСТВО»

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З ДИСЦИПЛІНИ

 

 

Quot;ДВИГУНИ ВНУТРІШНЬОГО

ЗГОРЯННЯ"

 

 

(для спеціальності «Підйомно-транспортні, будівельні,

дорожні, меліоративні машини та обладнання»)

Коду 2818

 

Склав: ас. ЧУХАРКІН А.В.

 

 

Затверджено на засіданні кафедри

Quot;Автомобілі та автомобільне

господарство"

ПРОТОКОЛ №13 від 13.06.2007 р.

Зав. кафедри д.т.н. проф. Горожанкін С.А.

 

Макіївка, 2007 р.

Модуль 1. Основи теорії ДВЗ    

ТЕМА 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ДВЗ. ЗАГАЛЬНА БУДОВА

ДВИГУНІВ

Ключові слова і поняття: Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) (1.1) – сукупність механізмів та систем,… перетворює теплоту газів, які згоряють у його циліндрах, у механічну енергію.

Зміст теми

 

Вступ

Коротка історія розвитку ДВЗ

Області застосування ДВЗ

Класифікація ДВЗ

Основні визначення та параметри двигуна

Робочі цикли ДВЗ

Робочий цикл чотиритактного двигуна з примусовим запалюванням

Робочий цикл чотиритактного дизеля

Робочий цикл двотактного двигуна з примусовим запалюванням

Робочий цикл двотактного дизеля

Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними

Основні механізми та системи двигунів

Компонувальні схеми двигунів

Однорядні ДВЗ

V-подібні ДВЗ

Інші конструктивні схеми ДВЗ

 

 

Вступ

 

Двигунивнутрішньогозгоряння (ДВЗ)(1.1) у даний час є найбільш розповсюдженими

тепловими машинами. У цих двигунах паливо згоряє безпосередньо усередині робочого органа –

циліндра (у поршневихдвигунах (1.2)) чи в порожнині, що утворена ротором і корпусом (у

роторнихдвигунах (1.3)). Основною перевагою ДВЗ є безпосередній вплив продуктів згоряння

палива на поршень. Це дає можливість домогтися порівняно високих значень термічного

коефіцієнта корисної дії (ТККД).

Деякі автори відносять також до ДВЗ газотурбінні (ГТД) і ракетні двигуни. Застосування

ГТД в автотракторному транспорті стає доцільним лише при потужностях більш ~1000 кВт. Їх

ККД навіть на номінальному режимі, як правило, нижче, ніж у поршневих ДВЗ. Крім того, такі

двигуни більш складні в регулюванні, а при роботі в режимі часткових навантажень ККД різко

зменшується.

Висока (порівняно з іншими типами теплових двигунів) економічність ДВЗ, можливість

побудови їх у великому діапазоні потужностей, досить швидкий пуск, невеликі маса і розміри,

порівняно невисока вартість, великий ресурс обумовили їхнє найширше поширення в різних

сферах діяльності. ДВЗ у даний час є найбільш розповсюдженим типом двигунів у якості

силових агрегатів автомобілів, тракторів, сільськогосподарської техніки, дорожніх, будівельних

машин. Суднові, локомотивні й авіаційні силові установки малої потужності теж найчастіше

представлені двигунами внутрішнього згоряння всіляких типів.

 

 

Коротка історія розвитку ДВЗ

Перший діючий ДВЗ був побудований у Франції Жаном Етьєном Ленуаром у 1860 р. Паливом був світильний газ, попередній стиск суміші не здійснювався, тому… дії був відносно низький. Поршень засмоктував суміш газу з повітрям, і у середині ходу поршня

Ніколаус Август ОТТО

(1832-1891 рр.)

винахідник-самоучка,

 

творець

 

 

Рудольф Крістіан Карл ДИЗЕЛЬ

Народився у Парижі. Вже у 14 років Дизель вирішив працездатного двигуна внутрішнього згоряння. Народився 10 липня 1832 р. у місті Хольцхаузен.

Густав Васильович ТРІНКЛЕР

(1876-1957 рр.)

двигун було встановлено у 1908 р., але завоювання цим

двигуном миру легкових автомобілів зайняло

десятиріччя. Тільки у 1936 р. дизель був серійно

встановлений на автомобілі моделі Mercedes 260 D. У

наші дні дизельні двигуни вдосконалені настільки, що

на ринку перебувають у зовсім рівних умовах із

двигунами з іскровим запалюванням.

Завдяки високому КПД свого двигуна, Дизель вніс

істотний вклад у створення економічних ДВС. За

рахунок видачі ліцензій на виробництво своїх двигунів

Дизель зміг вийти на міжнародний ринок, але при житті

так і не одержав гідного визнання.

 

Жан Етьен ЛЕНУАР

    Закінчивши зі срібною медаллю гімназію, він

Області застосування ДВЗ

 

Поршневі і комбіновані (1.18) двигуни в залежності від їхнього призначення

виготовляються з потужністю від кількох сотень Вт до 80000 кВт. Основні області їхнього

застосування:

1. Автомобільний транспорт, трактори, сільгоспмашини та ін.

2. Залізничний транспорт, у т.ч. енергопоїзда.

3. Морський і річковий флот, катери.

4. Легкомоторна авіація.

5. Будівельна, дорожня техніка (екскаватори, бульдозери, скрепери, грейдери, самохідні

крани, компресори, пересувні електростанції й ін.).

6. Стаціонарна електроенергетика.

 

 

7. Привод компресорів, насосів на трубопроводах, у бурильних установках.

8. Моделі і модельні установки.

9. Військова і спеціальна техніка.

 

 

Класифікація ДВЗ

Ознаки класифікації ДВЗ можуть бути різними і визначаються як призначенням, особливостями практичного застосування, так і принципами побудови, елементами… й ін. Тому при деякій умовності все-таки слід зазначити наступні загальноприйняті принципи й

І двигуни з самозапалюванням від стиску (1.14) та з запалюванням від запальної дози

6. За способом регулювання потужності: з якісним (дизелі, газодизелі), кількісним (бензинові та газові) та змішаним регулюванням. У ДВЗ з якісним регулюванням змінюється величина циклової подачі палива при

Робочий цикл чотиритактного двигуна з примусовим запалюванням

Рисунок 1.3. Схема робочого процесу чотиритактного двигуна з примусовим запалюванням а – впуск, б – стиск, в – робочий хід, г – випуск  

Робочий цикл чотиритактного дизеля

Рисунок 1.4. Схема робочого процесу чотиритактного дизеля а – впуск, б – стиск, в – робочий хід, г – випуск. 1 – паливний насос, 2 – поршень, 3 – форсунка, 4 – повітряний фільтр, 5 – впускний

Робочий цикл двотактного двигуна з примусовим запалюванням

  Рисунок 1.5. Схема робочого процесу двотактного двигуна з примусовим… а – впуск та стиск, б – робочий хід, в – стиск суміші у кривошипній камері, г – продувка.

Робочий цикл двотактного дизеля

  Рисунок 1.7. Схема робочого процесу двотактного дизеля а – робочий хід, б – випуск, в – продувка.

Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними

Переваги чотиритактних двигунів у порівнянні з двотактними: - більший ККД, особливо при часткових навантаженнях; - менша теплова напруженість деталей;

Основні механізми та системи двигунів

Для забезпечення нормальної роботи, зручності монтажу сучасні двигуни внутрішнього згоряння зібрані з окремих механізмів, систем, вузлів і агрегатів, кожний з… призначення. Основними з них є:

Компонувальні схеми двигунів

Різноманіття областей застосування ДВЗ і вимог до їхніх конструкцій обумовлюють складність їхньої класифікації за конструктивними ознаками. Конструкції… взаємного розташування механізмів і агрегатів. Розміри і маса двигуна також залежать від його

V-подібні ДВЗ

V-подібні двигуни розрізняються за кутом розвалу β (рис. 1.16). Якщо він дорівнює 180є, такий двигун називають опозитним (1.43). У інших випадках кут розвалу… правило, кількістю циліндрів та конструктивними міркуваннями.

Інші конструктивні схеми ДВЗ

W-подібними називають двигуни, які мають три ряди циліндрів. Але „з легкої руки” концерну Volkswagen AG зараз так часто називають чотирирядні ДВЗ. W8. ДВЗ, який розроблено Volkswagen Group під назвою W8 (рис.1.26), насправді

ТЕМА 2. ПАЛИВО ДЛЯ ДВЗ ТА ПРОЦЕСИ ЙОГО ЗГОРЯННЯ

Ключові слова і поняття: Бензин (2.1) – суміш нафтових дистилятів (продуктів перегонки), що википає… температурах 25ч215єС.

Зміст теми

 

Палива для ДВЗ

Вимоги до палив

Бензини

Дизельні палива

Газоподібні палива

Альтернативні палива

Хімічні реакції при згорянні палива

Теплота згоряння палива

 

 

Палива для ДВЗ

 

Вимоги до палив

Теплота, яка потрібна для виконання роботи, у ДВЗ утворюється при згорянні палива у циліндрі. На сьогодні основними видами палив для ДВЗ є бензини та дизельні… утворюються при прямій перегонці нафти, при її каталітичному риформінгу, крекінг-процесі та

Бензини

С 0,855 0,870

Дизельні палива

Дизельне паливо (ДП) за технологією виробляти простіше, але його сировинна база обмеженіша – його одержують прямою перегонкою нафти та каталітичним… нафтопродуктів.

Газоподібні палива

Перші ДВЗ на газовому паливі працювали ще у середині ХІХ сторіччя. Але на сьогодні вони менш популярні, ніж бензин та дизельне паливо. Переваги газоподібних палив перед рідкими нафтовими:

Альтернативні палива

Швидке зменшення світових запасів нафти вимагає пошуку та розвитку альтернативних   У якості альтернативних видів палива можуть використовуватися спирти (насамперед,

Показники

Щільність, кг/м³при t = 20 єС

Цетанове число, не менш

Температура запалення, єС, не менш

Зміст сірки, %

Дизельне паливо

0,2

Біодизельне паливо

    Водень Н2є найбільш перспективною альтернативою вуглеводневим типам палив. Крім

Хімічні реакції при згорянні палива

Для повного згоряння палива необхідно визначити кількість повітря, що називається теоретично необхідною і визначається за елементарним складом палива. Кількість повітря, що теоретично необхідна для згоряння 1 кг рідкого палива l0, кг/кг, і L0,

ТЕМА 3. РОЗРАХУНОК ПРОЦЕСІВ ДІЙСНИХ ЦИКЛІВ ДВЗ

 

Ключові слова і поняття:

Ступіньнаддуву (3.1) – відношення тиску, що утворює компресор, до атмосферного

тиску.

Коефіцієнтнаповненняηv(3.2) – відношення дійсної маси свіжого заряду до тієї

кількості, що могла бути у циліндрі при тиску і температурі середовища, з якого надходить цей

заряд.

 

 

Зміст теми

 

Порівняння ідеальних циклів з реальними

Процес впуску

Процес стиску

Процес згоряння

Процес розширення

Процес випуску

 

 

Порівняння ідеальних циклів з реальними

Згадаємо, що до замкнутих теоретичних (ідеальних) ДВЗ належать цикли (рис. 3.1): Отто (з ізохорним підведенням теплоти), Дизеля (з ізобарним підведенням теплоти) та… же – цикл Сабате, він же – цикл Трінклера-Сабате, він же – цикл Сабате-Трінклера, він же – цикл

Процес впуску

Процесом впуску звичайно називають процес наповнення циліндра двигуна свіжим зарядом. Цей процес трохи відрізняється для двигунів без наддуву і з…  

Процес стиску

ηv = 0,8ч0,97; ηv = 0,75ч0,8.  

Процес згоряння

Процеси сумішоутворення та згоряння у ДВЗ будуть ще розглянуті окремими темами, а у цьому підрозділі розглянемо розрахунок процесу згоряння (c-z на рис. 3.2). Ціль розрахунку – визначення температури і тиску наприкінці згоряння, а також об`єму Vz

Процес розширення

Тz= 1800ч2300 К Тz = 2200ч2500 К Тz= 2000ч2300 К

Процес випуску

Відкриття випускного клапана в ДВЗ здійснюється за 40ч80є за кутом повороту колінчастого вала до приходу поршня в НМТ (точка 3 на рисунках 3.3). При цьому… знижується робота розширення, зате поліпшується очищення циліндра і знижується робота з

ТЕМА 4. ПОКАЗНИКИ РОБОЧОГО ЦИКЛУ ДВИГУНА. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВЗ

Ключові слова і поняття: Середній індикаторний тиск (4.1) – розрахункова робота газів, віднесена до… поршня.

Коефіцієнт пристосовності двигуна до зовнішнього навантаження за крутним

моментом(4.14) – відношення максимального крутного моменту до крутного моменту на

номінальному режимі при роботі двигуна за ЗШХ.

Коефіцієнт пристосовності двигуна до зовнішнього навантаження за частотою

обертання (4.15) – відношення номінальної частоти обертання колінчастого вала до частоти

обертання при максимальному крутному моменті при роботі двигуна за ЗШХ.

Швидкіснийкоефіцієнт (4.16) – відношення частоти обертання колінчастого вала при

максимальному крутному моменті до номінальної частоти при роботі двигуна за ЗШХ.

Навантажувальнахарактеристика (4.17) – залежність зміни величини питомої або

годинної витрати палива, а також інших параметрів від навантаження на двигун (потужність,

середній ефективний тиск або крутний момент) при постійній частоті обертання вала.

Регулювальнахарактеристика (4.18) – залежність зміни показників роботи двигуна від

будь-якого фактора, що піддається регулюванню.

Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за складом

від якісного складу суміші, що обумовлений коефіцієнтом надлишку повітря, або від масової годинної витрати палива при повністю відкритій дросельній заслінці, постійній… обертання вала й оптимальному куті випередження запалювання.

Зміст теми

 

Індикаторні параметри робочого циклу

Ефективні показники двигуна

Характеристики ДВЗ

Поняття про характеристики

Швидкісні характеристики

Навантажувальні характеристики

Регулювальні характеристики

Регуляторні характеристики

Навантажувально-швидкісні характеристики

 

 

Індикаторні параметри робочого циклу

Робочий цикл (1.22) характеризується індикаторними показниками. Ці показники стосуються процесів, що відбуваються усередині циліндра двигуна, та… досконалість циклу за тепловикористанням.

Ефективні показники двигуна

Індикаторні показники достатньою мірою відображають якісні сторони перетворення тепла в роботу в двигуні, але не враховують втрати енергії на тертя, привод… механізмів, процеси впуску і випуску.

Характеристики ДВЗ

 

Поняття про характеристики

Призначення двигуна – виробляти механічну енергію, яка може бути використана для привода в дію будь-якої машини, агрегату або вузла. Таким чином, машина або… що приводиться двигуном у дію, споживає механічну енергію, і вона є споживачем механічної

Швидкісні характеристики

Розрізняють зовнішню і часткові швидкісні характеристики (4.11). Зовнішню швидкісну характеристику (ЗШХ) (4.12) одержують при повному… дросельної заслінки у бензинових ДВЗ чи при положенні рейки паливного насоса дизеля, що

Регулювальні характеристики

 

Регулювальніхарактеристики (4.18) дозволяють уточнити вплив окремих елементів

регулювання і параметрів режиму роботи двигуна на потужність і питому витрату палива. За

регулювальними характеристиками визначають, зокрема, вплив кута випередження запалювання

чи впорскування палива, складу суміші (чи коефіцієнта надлишку повітря), тиску чи тривалості

впорскування і т.п. на потужність і економічність двигуна.

Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за складом

якісного складу суміші, що обумовлений коефіцієнтом надлишку повітря, або від масової годинної витрати палива при повністю відкритій дросельній заслінці, постійній… обертання вала й оптимальному куті випередження запалювання називається регулювальною

Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за кутом

Випередження запалювання (4.20).

Залежність потужності, питомої витрати палива й інших параметрів від кута

випередження запалювання при постійній частоті обертання, незмінному положенні дросельної

заслінки й незмінному якісному складі пальної суміші називається регулювальною

характеристикою за кутом випередження запалювання – рис. 4.11. Годинна витрата палива GП

при цьому залишаються постійною, тому екстремальні значення потужності й питомої витрати

палива досягаються при тому самому куті випередження запалювання Θопт^,який називається

оптимальним.

 

 

 

Рисунок 4.11. Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за

кутом випередження запалювання

 

 

Регулювальна характеристика дизеля за кутом випередження подачі палива (4.21).

положенні рейки паливного насоса й незмінній частоті обертання вала називається регулювальною характеристикою дизеля за кутом випередження подачі палива –… Кут випередження подачі палива ΘП.П. містить у собі період затримки впорскування

Регуляторні характеристики

Умови роботи двигуна можуть характеризуватися необхідністю збереження частоти обертання вала при змінному навантаженні (робота на генератор електричної… тракторах, комбайнах і т.д.).

Навантажувально-швидкісні характеристики

Навантажувально-швидкісна характеристика (4.23) поєднує (синтезує) швидкісні й навантажувальні характеристики – див. рис. 4.16. Як правило, такі… підставі результатів обробки серії навантажувальних характеристик, що відповідають різним

ЗАПАЛЮВАННЯМ

Ключові слова і поняття: Сумішоутворення (5.1) – комплекс взаємозалежних процесів дозування палива й… розпилювання й випарювання палива, а також перемішування палива з повітрям.

Зміст теми

 

Процес сумішоутворення

Загальна характеристика процесу

Утворення гомогенних сумішей

Утворення гетерогенних сумішей

Процес згоряння

Порушення процесу згоряння

Детонація

Передчасне запалення

Подальше жарове запалення

Запалення від стиску при виключеному запалюванні

 

 

Процес сумішоутворення

 

Загальна характеристика процесу

Основними ознаками робочого циклу двигунів з примусовим запалюванням (1.13) є: 1. Відносно низький ступінь стиску (1.28) свіжого заряду (ε = 7ч11 і… 2. Приготування пальної суміші (1.30) з легкого палива та повітря, як правило, поза

Утворення гомогенних сумішей

Змішення компонентів суміші відбувається в результаті молекулярної дифузії одного газу в іншій. У сучасних двигунах тривалість процесу сумішоутворення складає… Інтенсифікації дифузійних процесів можливо досягти підвищенням температури компонентів,

Утворення гетерогенних сумішей

Безпосереднє впорскування палива. Метою внутрішнього приготування неоднорідної робочої суміші є забезпечення роботи ДВЗ на усіх його режимах без дросельного…  

Процес згоряння

При згорянні однорідних вуглеводневих палив максимальна швидкість полум'я Uнмах досягається при трохи збагачених пальних сумішах. У випадку, коли Uнмin=0,1… Збагачення суміші, при якому полум'я гасне, називається верхньою концентраційною

СО2=2С+О2; 2Н2О=2Н2+О2.

При дисоціації частина тепла від згоряння губиться, внаслідок чого корисна робота і ККД

циклу зменшується (до 10%).

У періоді θ″₁₁₁відбувається зворотна реакція асоціації з виділенням тепла: С+О₂=СО₂. Це

приводить в основному до підвищення температури відпрацьованих газів.

 

Вплив різних факторів на процес згоряння.

найкращі показники двигуна. Такий кут називається оптимальним φв.з.опт. При цьому основна фаза процесу згоряння θ11 розташовується однаково по обидві сторони від… запалювання забезпечує автоматичну зміну φв.з. залежно від режиму його роботи й

Детонація

 

 

Порушення процесу згоряння

В міру поширення фронту полум'я від іскри незгоріла суміш буде нагріватися і стискуватися внаслідок росту тиску при згорянні. У цій частині свіжої суміші… умови для ініціювання хімічних реакцій, тобто виникнення фронту самозапалювання.

Зовнішні ознаки детонації.

1. Крива тиску на індикаторній діаграмі наприкінці процесу згоряння має пилкоподібний

вигляд (рис.5.14, а, б).

2. Характерний металевий звук.

3. Перегрів двигуна, у результаті різко знижується його економічність.

4. Падіння потужності двигуна.

5. Чорний дим на вихлопі. В ударній хвилі при високої температури йдуть реакції

дисоціації з утворенням вільного вуглецю С (сажі). Відпрацьовані гази мають колір чорного

диму.

СО2→С+О2.

  Рисунок 5.14. Індикаторні діаграми при порушеннях процесу згоряння у ДВЗ з… запалюванням: а – слабка детонація, б – сильна детонація, в – передчасне запалювання.

Фактори, що впливають на виникнення детонації.

а) груповий склад палива – парафіни, олефіни, ароматичні вуглеводні; парафіни детонують більше, ніж олефіни; олефіни більше, ніж нафтени і т.д. б) молекулярна маса. Палива з більшою молекулярною масою детонують сильніше.

Передчасне запалення

Передчасне (жарове) запалення (ЖЗ) виникає під час процесу стиску (до моменту появи іскри) від нагрітих (вище 700ч800°С) зон центрального електрода свічі, головки… клапана, тліючих часток нагару. При цьому зростають температура й тиск циклу, відбувається

Подальше жарове запалення

 

Джерелом подальшого жарового запалення є розпечені (тліючі) частки нагару. При роботі

двигуна на режимах малих навантажень у камері згоряння (в основному на днищі поршня)

утворюється нагар. У випадку, коли двигун переходить на режим великих навантажень, цей

нагар розтріскується, відшаровується від поверхні і попадає в об`єм камери згоряння у вигляді

розпечених часток розміром 0,3ч0,5 мм. Ці частки викликають запалення робочої суміші. При

подальшому жаровому запаленні на індикаторній діаграмі з'являються гострі піки і різко

зростають p_zі dp/dφ (рис. 5.16,б). Робота двигуна супроводжується характерним для цього виду

порушення згоряння рокотом („rumble”, глухими стуками).

 

 

Запалення від стиску при виключеному запалюванні

Таке запалення спостерігається в двигунах з ε > 8,5. При переході двигуна від режиму максимальної потужності до режиму холостого ходу після вимикання запалювання… продовжує працювати ще якийсь час. Це зв'язано з тим, що при холостому ході в нормально

Зміст теми

 

Процес сумішоутворення

Загальна характеристика процесу

Впорскування й розпилювання палива

Сумішоутворення

Процес згоряння

 

 

Процес сумішоутворення

 

Загальна характеристика процесу

Основними ознаками робочого циклу двигуна із внутрішнім сумішоутворенням (1.11) є: 1. Висока ступінь стиску (1.28) повітряного заряду (ε = 14ч24); 2. Впорскування важкого палива усередину циліндра двигуна наприкінці процесу стиску;

Впорскування й розпилювання палива

Процес подачі палива у дизеля починається наприкінці процесу стиску до приходу поршня у ВМТ (1.19). Впорскування палива в циліндр здійснюється з розпилювача…  

Сумішоутворення

Загальні вимоги до процесу сумішоутворення й згоряння Процес сумішоутворення й згоряння в дизелях повинен відповідати наступним… вимогам:

Процес згоряння

Згоряння є складним фізико-хімічним процесом. Воно визначає енергетичні, економічні й екологічні показники циклу, динамічні навантаження на деталі двигуна. Процес… завжди протікає в газовій фазі. Гарні показники роботи дизеля на номінальному режимі

ТЕМА 7. КРИВОШИПНО-ШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ

Ключові слова і поняття: Циліндр (7.1) – напрямний елемент для поршня. Блок циліндрів (7.2) – єдиний елемент (відливка), що поєднує усі циліндри (або ряд

Зміст теми

 

Загальна конструкція КШМ

Нерухомі деталі КШМ

Циліндр

Картер

Головка циліндрів

Рухомі деталі КШМ

Поршень

 

 

Поршневі кільця

Поршневий палець

Шатун

Колінчастий вал

Підшипники колінчастого вала

Маховик

Балансування ДВЗ

Тенденції розвитку КШМ

 

 

Загальна конструкція КШМ

 

Кривошипно-шатунний механізм (КШМ) (1.33) призначений для перетворення зворотно-

поступового руху поршнів у обертальний рух колінчастого вала.

КШМ визначає тип ДВЗ за розташуванням циліндрів (рядний, V-подібний – див. тему

„ДВЗ-1”).

КШМ складається з нерухомих деталей – циліндрів, картера, головки циліндрів та

рухомих – поршневої групи, шатунної групи, колінчастого вала, маховика.

Поршнева група включає поршень, поршневі кільця (компресійні та маслознімні),

поршневий палець, стопорні кільця (для пальців плаваючого типу). У шатунну групу входять

шатун, шатунні вкладиші, шатунні болти (шпильки) з гайками.

Більш детально будову зображено на рис. 7.1.

 

 

Нерухомі деталі КШМ

 

Циліндр

Циліндр (7.1) є напрямним елементом для поршня. У ДВЗ з рідинним охолодженням, як правило, усі циліндри з’єднані у єдиний елемент – блок циліндрів (7.2) 11… циліндрів, у свою чергу, для забезпечення жорсткості відливають як одне ціле з картером (7.3)

Головка циліндрів

Головки циліндрів (7.10) (рис. 7.13) закривають циліндри зверху і служать для розміщення камери згоряння. Вимоги до головок циліндрів:

Поршень

 

Рисунок 7.15. Типи прокладок головки циліндрів

 

 

Рухомі деталі КШМ

Поршень (7.12) являє собою металевий стакан, що розташований днищем до головки циліндра. Він сприймає тиск газів при робочому ході і передає силу цього тиску… поршневий палець і шатун на колінчастий вал.

Поршневі кільця

За призначенням і функціями відрізняють поршневі кільця: - компресійні кільця (7.13); - маслознімні кільця (7.14).

Поршневий палець

Поршневий палець (7.15) служить для з'єднання поршня із шатуном і являє собою коротку трубку. У залежності від способу кріплення розрізняють два типи поршневих пальців – затиснені

Шатун

 

Рисунок 7.39. Основні типи поршневих пальців

 

У шатунну групу входять: шатун, шатунні вкладиші, шатунні болти (або шпильки),

елементи фіксації болтів (рис. 7.40).

Шатун (7.16) передає зусилля від поршня до колінчастого вала при робочому ході й у

зворотному напрямку – при допоміжних тактах. Шатун складається з поршневої (верхньої)

головки, стержня та кривошипної (нижньої) головки зі знімною кришкою.

Вимоги до деталей шатунної групи:

- висока жорсткість вкладишів та болтів;

- мінімальні габаритні розміри та маса;

- висока міцність утомлення;

- можливість проходження кривошипної головки через циліндр при монтажі.

Шатун і його кришку виготовляють з вуглецевої (45, 45Г2, 40Г, 40Х, 40ХН, 40Н) чи

легованої (18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА, 40ХН3А) – у дизелях – сталі ковкою у штампах з наступною

термо- та механічною обробкою. У ДВЗ з примусовим запалюванням можливо використання

ковкого перлітного або високоміцного чавуна, а також високоміцних титанових сплавів або

композитних матеріалів.

У автотракторних ДВЗ найбільше поширення отримали одинарні шатуни. У V-подібних

ДВЗ кривошипні головки двох протилежачих циліндрів, як правило, розташовують послідовно

на одній шатунній шийці колінчастого вала. Це призводить до зміщення осей лівих та правих

циліндрів вздовж осі ДВЗ.

 

 

 

 

Рисунок 7.40. Конструкція шатуна:

1 – верхня головка, 2 – бронзова втулка, 3 – стержень, 4 – шатунний болт, 5 – нижня головка, 6 –

знімна кришка, 7 – вусики, 8 – верхній вкладиш, 9 – нижній вкладиш

 

 

Поршнева головка (рис. 7.41) має геометричну форму та розміри, що визначаються

типом її з’єднання з поршневим пальцем (плаваючим або затисненим).

Плаваючий палець встановлюється у верхню головку шатуна, яка має тонкостінну

бронзову втулку товщиною 0,8ч2,5 мм (іноді без втулки).

Затиснений палець фіксують за допомогою гарантованого температурного натягу 20ч40

мкм при збірці.

Іноді верхня головка може бути рознімною з болтовим з’єднанням для затягування.

 

Рисунок 7.41. Поршневі головки шатунів бензинових ДВЗ (а-в) та дизелів (г-ж)

 

 

Стержень шатуна виконують, як правило, двотаврового перетину, яке симетричне

відносно поздовжньої осі кривошипної головки, для забезпечення високої жорсткості. Для

підведення масла від кривошипної головки до поршневої у деяких шатунах може бути виконано

канал (рис. 7.42,а).

 

 

 

Рисунок 7.42. Масляні канали у шатуні:

а – для змащення поршневого пальця, б – для змащення дзеркала циліндрів (традиційна

конструкція), в – для змащення дзеркала циліндрів (конструкція Fiat)

 

 

Кривошипну головку, як правило, виконують рознімною. Найбільш поширені шатуни з

прямим розніманням (рис. 7.40, 7.42), у якого площина розрізу перпендикулярна осі стержня.

Якщо діаметр шатунної шийки більше, ніж діаметр циліндра (як правило, у дизелів), для

забезпечення можливості монтажу рознімання роблять косим під кутом (рис. 7.43,а). У такому

випадку кришки фіксують від зсуву (рис. 7.43, б-д). Іноді такий метод використовують і на

шатунах з прямим розніманням. У верхній частині головки, як правило, мається отвір для

впорскування масла на поверхню дзеркала циліндра (рис. 7.42, б-в) при його з’єднанні з

відповідним каналом шатунної шийки при роботі ДВЗ.

Обробка внутрішніх поверхонь головок шатунів і кришок звичайно здійснюється в

зібраному стані, тому кришки не взаємозамінні. У останній час отримали поширення шатуни, що

виготовлені методом спікання порошкового металу з „колотим” розніманням кривошипної

 

 

головки, у яких площина рознімання являє собою крихкий злам (рис. 7.44). Такий метод

забезпечує практично ідеальну окружність у отворі головки без спеціального центрування.

 

 

Рисунок 7.43. Шатун з косим розніманням (а) та способи фіксації кришки: трикутними

шлицями (б), прямокутними шлицями (в), буртиками (г), штифтами (д)

 

 

Рисунок 7.44. Шатун з „колотим” розніманням кривошипної головки

 

 

Шатунні болти (шпильки) виконують зі сталей 30Х, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХНМА

штампуванням з наступною накаткою різьби та термічною обробкою. Болти, як правило, мають

поясок центрування для фіксації положення кришки. Для фіксації болта у шатуні головку

можуть виконувати овальною, з вертикальними зрізами або виступами. Болти можуть бути як з

гайками, так і без них (рис. 7.45).

У осьовому напрямку від зсуву шатун утримується, як правило, щоками колінчастого

валу, іноді (Volvo, Mercedes-Benz) – у верхній головці бобишками.

 

 

Рисунок 7.45. Варіанти виконання шатунних болтів

 

 

 

У деяких конструкціях V-подібних ДВЗ для забезпечення розміщення осей циліндрів

сусідніх рядів у одній площині використовують шатуни з центральним сполученням (рис. 7.46,а)

та причіпні шатуни (двигуни Д-12А (МАЗ-525), МАЗ-530 – рис. 7.46,б).

 

Рисунок 7.46. Шатуни з центральним сполученням (а) та причіпний (б):

1 – внутрішній шатун, 2 – вильчастий шатун, 3 – головний шатун, 4 – причіпний шатун

 

 

Колінчастий вал

У групу колінчастого вала (7.17) входять: колінчастий вал, противаги, маховик, елементи приводу ГРМ та інших механізмів, вузол осьової фіксації та деталі… маслоущільнення.

Підшипники колінчастого вала

В основному у сучасних ДВЗ використовують підшипники ковзання, у важких ДВЗ можуть використовуватися й підшипники кочення (у якості корінних, при цьому… є збірної конструкції).

Балансування ДВЗ

Сили і моменти, що виникають при здійсненні деталями КШМ зворотно-поступальних й обертальних рухів, утворюють вібрації, які передаються через опори двигуна на… Зрівноваженим вважається двигун, на опори якого при сталому режимі роботи

Тенденції розвитку КШМ

1. Подальше зменшення маси блоку циліндрів використанням алюмінієвих блоків без гільз. У поверхні циліндрів електролітичним шляхом утворюється підвищений… після чого циліндри піддають хімічному травленню для утворення на поверхні зносостійкої

Зміст теми

 

Загальна конструкція ГРМ

Класифікація ГРМ

Привод розподільного вала

Розподільний вал

Деталі передачі

Клапанний вузол

Десмодромні ГРМ

Механізми відключення циліндрів

Фази газорозподілу

Тенденції розвитку ГРМ

 

Загальна конструкція ГРМ

Газорозподільний механізм (ГРМ) (1.34) призначений для забезпечення періодичної зміни робочого тіла у циліндрах (7.1) ДВЗ при реалізації дійсного циклу. Зміна… передбачає наповнення циліндра свіжим зарядом та його очищення від відпрацьованих газів.

Класифікація ГРМ

Класифікаційних ознак ГРМ багато. Розглянемо основні: 1) за взаємним розташуванням розподільного вала та клапанів: - SV (8.4) (Side Valves) – з нижнім (у картері) розташуванням розподільного вала та

Розподільний вал

Розподільний вал (8.9) призначений для керування клапанами за допомогою кулачків, які розташовані на ньому. У ДВЗ з примусовим запалюванням він може також… для привода розподільника запалювання, масляного та паливного насосів.

Деталі передачі

При нижньому розташуванні розподільного вала та верхньому розташуванні клапанів у деталі передачі входять (рис 8.36): - штовхач 2, який служить для передачі зусилля від кулачка до штанги. Виготовляють їх

Клапанний вузол

Вимоги до клапанного вузла: - забезпечення наповнення циліндра та його герметизація; - мінімальна маса;

Фази газорозподілу

Фази газорозподілу (8.11) звичайно зображують у виді кругової діаграми, яку називають діаграмою фаз газорозподілу (рис. 8.58). Фази підбирають в залежності від швидкохідності двигуна і конструкції його впускної і

Тенденції розвитку ГРМ

1. Виконання перспективних екологічних вимог, а також економії палива вимагає все частішого використання систем змінення фаз газорозподілу, причому, як… випускних клапанів (для керування кількістю газів, що відводиться у систему рециркуляції).

ТЕМА 9. СИСТЕМИ ЗМАЩЕННЯ ДВЗ

Ключові слова і поняття: Система змащення з мокрим картером (9.1) – система, у якій запас масла… піддоні картера.

Зміст теми

 

Загальна конструкція системи змащення

Умови змащування

Класифікація систем змащення двигунів

Вузли та агрегати систем

Класифікація та властивості моторних масел

 

 

Загальна конструкція системи змащення

Основне призначення систем змащення (1.35) ДВЗ – забезпечення працездатності двигунів, у тому числі: - забезпечення масляного шару між усіма поверхнями тертя;

Умови змащування

У ДВЗ переважає тертя ковзання, яке буває сухим, напівсухим, напіврідинним, рідинним. Умови змащення для окремих вузлів і деталей двигуна вибирають у… навантаження на поверхні тертя, швидкості взаємного переміщення цих поверхонь,

Вузли та агрегати систем

Резервуаром для зберігання запасу масла у ДВЗ з мокрим картером, якими є більшість двигунів, є піддон картера (масляний піддон, нижній картер) (7.9) (рис. 9.3,… Піддони мокрих картерів мають заспокоювачі масла (екрани) у виді сіток (рис. 9.3) чи

Класифікація та властивості моторних масел

Масла, що застосовують для змащування поршневих ДВЗ, називають моторними. Залежно від призначення, їх підрозділяють на масла для дизелів, масла для… й універсальні моторні масла, які призначені для змащування двигунів обох типів. Всі сучасні

Властивості масел і методи їхньої оцінки.

схильність масла до утворення низькотемпературних відкладень і швидкість забруднення фільтрів тонкого очищення масла. При роботі двигунів на паливах з підвищеним… миючі присадки, що надають маслу лужність, перешкоджають утворенню відкладень на деталях

Клас в'язкості

Кінематична в'язкість, мм2/с, при температурі

С -18°С, не більше

З

З

З

З

З/8

4З^/6

З/8

4З^/10

З/10

5З^/12

5З^/14

6З^/10

6З^/14

З/16

 

 

Приклади маркування:

13,8

14,1

15,6

15,6

Від 5,6 до 7,0 включно

7,0 до 9,3

9,3 до11,5

11,5 до 12,5

12,5 до 14,5

14,5 до 16,3

16,3 до 21,9

21,9 до 26,1

7,0 до 9,3

5,6 до 7,0

7,0 до 9,3

9,3 до 11,5

9,3 до 11,5

11,5 до 12,5

12,5 до 14,5

9,3 до 11,5

12,5 до 14,5

14,5 до 16,3

-

-

-

-

-

-

-

-

- М-6З^/10В вказує, що це моторне масло всесезонне, універсальне для

середньофорсованих дизелів і бензинових двигунів (група В), у чисельнику – в'язкість масла при

-18 °С, у знаменнику – в'язкість при +100 °С, З – присадки для загущення;

- М-4З^/8-В₂Г₁ – моторне масло всесезонне, універсальне для середньофорсованих дизелів

(група В₂) і високофорсованих бензинових двигунів (група Г₁);

 

- М-14Г₂(цс) – моторне масло класу в'язкості 14, призначене для високофорсованих

дизелів без наддуву або з помірним наддувом. У цьому випадку після основного позначення в

дужках зазначена додаткова характеристика області застосування (“цс” означає циркуляційне

суднове);

- аналогічно М-14Д(цл20) – моторне масло для високофорсованих дизелів з наддувом, що

працюють у важких експлуатаційних умовах, (цл20) – для застосування у циркуляційних та

лубрикаторних мастильних системах і лужне число, що дорівнює 20 мг КОН/г.

 

 

Таблиця 9.2. Групи моторних масел за призначенням й експлуатаційними властивостями (ГОСТ

17479.1–85)

Група

А

Рекомендована область застосування

  Б Б1Малофорсовані бензинові двигуни, що працюють в умовах, які сприяють

Категорія S

SA

SB

SC

SD

SE

SF

SG

SH

SJ

SL

 

 

SM

 

 

Категорія С

CA

CB

CC

CD

 

CD-II

CE

 

CF

CF-4

CF-2

CG-4

 

CН-4

 

 

CI-4

Область застосування

Бензинові двигуни

Двигуни, що працюють при помірних навантаженнях Двигуни, що працюють із підвищеними навантаженнями (моделі випуску до 1964… Двигуни, що працюють у тяжких умовах (моделі випуску до 1968 р.)

Дизельні двигуни

Двигуни без наддуву, що працюють при підвищених навантаженнях на сірчастому паливі Двигуни (у тому числі з наддувом низького тиску), що працюють у тяжких… Двигуни з наддувом високого тиску, що працюють у тяжких умовах на високосірчастому

Клас в'язкості

 

 

 

 

А

Б

 

 

В

 

 

Г

За ГОСТ 17479.1–85

3З

4З

5З

6З

 

 

3З^/8

4З^/6

4З^/8

4З/10

5З^/10

5З/12

6З^/10

6З/14

6З^/16

 

За ГОСТ 17479.1–85

 

 

Б₁

Б2

 

В1

В₂

 

Г₁

Г2

Д₁

Д₂

Е1

Е₂

 

5W

10W

15W

20W

5W-20

10W-20

10W-20

10W-30

15W-30

15W-30

20W-30

20W-40

20W-40

Група масла

 

SB

SC/CA

SC

CA

SD/CB

SD

CB

SE/CC

SE

CC

SF

CD

SG

CF-4

За SAE

 

За АРІ

* Ці класи АРІ не мають аналогів у

вітчизняній класифікації

SH*

SJ*

CG-4*

 

 

Європейська класифікація моторних масел за експлуатаційними властивостями

істотно відрізняється від класифікації за API, зокрема, більш високими вимогами до антиокисних

та протизношувальних властивостей масел. У європейських країнах у парку легкових

автомобілів, мікроавтобусів і вантажівок малої вантажопідйомності значно більше частка машин

з дизелями. Слід також зазначити, що умови експлуатації та конструкції двигунів європейських

автомобілів істотно відрізняються від північноамериканських наступним: більш високим

ступенем форсування й максимальних обертів; меншою масою двигуна; більшою питомою

потужністю; більшими припустимими швидкостями руху; меншим об’ємом моторного масла на

одиницю питомої потужності.

У зв'язку із цим, європейські автовиробники не рекомендують використати моторні масла

північноамериканського виробництва без необхідних європейських допусків. Дизель з малим

робочим об’ємом необхідно змащувати маслами з високими диспергуючими й

протизношувальними якостями, які зберігаються при значному нагромадженні в маслі коксу

після неповного згоряння дизельного палива. Комітет виготовлювачів автомобілів країн

Загального ринку CCMC (Comite des Constructeurs d’Automobiles du Marche Commum)

підрозділяє моторні масла на дизельні й бензинові. Масла для бензинових двигунів

позначаються буквою G, для дизельних – D (таблиця 9.5). В 1996 році класифікацію CCMC

змінила класифікація Асоціації європейських виготовлювачів автомобілів ACEA (Association des

Constructeurs Europeans d`Automobiles). У склад асоціації АСЕА входять такі фірми: BMW, DAF,

Fiat, Ford of Europe, General Motors Europe, MAN, Mercedes-Benz, Peugeot, Porsche, Renault,

Rolls-Royce, Rover, Saab-Scania, Volkswagen, Volvo. Класифікація ACEA повніше характеризує

області застосування моторних масел.

 

 

Таблиця 9.5. Класифікація моторних масел за CCMC

Клас масла за

CCMC

G

G1

G2

G3

 

G4

G5

 

 

D

D1

D2

D3

PD1

D4

D5

 

PD2

Область застосування

Бензинові двигуни

Двигуни, що працюють у звичайних умовах

Двигуни сучасних легкових автомобілів, що працюють у жорстких умовах

Двигуни сучасних і перспективних автомобілів, що пред'являють високі

вимоги до в'язкості й протиокислювальних властивостей масла

Двигуни сучасних і перспективних автомобілів для швидкісних автострад

Двигуни спортивних швидкісних автомобілів, що пред'являють особливі

вимоги до протиокислювальних, в’язкісних і протизношувальних

властивостей масла

Дизельні двигуни

Двигуни без наддуву для тяжких умов або з наддувом для помірних умов Двигуни з наддувом для особливо тяжких умов Двигуни легкових автомобілів

Клас

Масла

 

A

 

 

В

 

 

Е

Категорія

Масла

 

A1-02

 

А2-96

випуск 3

А3-02

 

А4-хх

 

А5-02

 

В1-02

 

В2-98

випуск 2

В3-98

випуск 2

 

 

В4-02

 

В5-02

 

Е2-96

випуск 4

Е3-96

випуск 4

 

Е4-99

випуск 2

 

Е5-02

Область застосування й властивості масла

Двигуни, конструкція яких допускає застосування енергозберігаючих масел, що знижують тертя, малов’язких при високій температурі (150°С) і великої… зрушення (2,6ч3,5 мПа·с). Можуть бути непридатні для деяких моделей двигунів, тому

Клас

 

A1/B1

 

 

A3/B3

 

 

A3/B4

 

 

A5/B5

 

C1

 

 

C2

 

C3

 

E2

 

E4

 

E6

 

 

E7

А/В: масла для бензинових і дизельних двигунів легкових автомобілів

допускають застосування масел, які мають знижену в'язкість при високих температурах і швидкостях зрушення Масла з високою стабільністю властивостей, що призначені для застосування у високопродуктивних

С: масла, що сумісні з каталітичними нейтралізаторами відпрацьованих газів

високопродуктивних бензинових і дизельних двигунах з DPF та TWC легкових автомобілів і фургонів, що допускають застосування масла з низькою в'язкістю при високих температурах… Збільшують ресурс каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів типу TWC і фільтра DPF і

Е: масла для потужних дизельних двигунів вантажних автомобілів, автобусів

автомобілів, що працюють у середніх і тяжких умовах і з нормальним інтервалом заміни. Масло категорії якості SHPD, відповідає вимогам MB 228.1, MAN 271 Масла з високою стабільністю властивостей, що забезпечують відмінну чистоту поршнів, ефективно

Класифікація моторних масел для високошвидкісних чотиритактних потужних

Дизельних двигунів великовантажних автомобілів.

розроблялися з урахуванням вимог регіональних ринків: у Європі – специфікації АСЕА, у Японії – JASO DH, і у США – API. Однак з лютого 2001 року почала діяти Глобальна… специфікація Global DHD-1, що об'єднала у собі три вищевказані специфікації. Вона визначає

Класифікація моторних масел для високошвидкісних чотиритактних малопотужних

Дизельних двигунів легкових автомобілів і легких комерційних вантажівок.

компаній-виготовлювачів двигунів США (EMA) і Японською асоціацією виготовлювачів автомобілів (JAMA). Вони являють собою специфікації на моторні масла для… чотиритактних малопотужних дизельних двигунів легкових автомобілів і легких комерційних

Специфікації виробників оригінального устаткування (ОЕМ).

Автовиробники можуть пред'являти не тільки додаткові, але й більш високі вимоги до

масел, що призначені для двигунів новітніх конструкцій. Оригінальні вимоги згодом

враховуються у нових міжнародних специфікаціях. Тільки при використанні масел, що

враховують всі вимоги виробників, гарантується довгострокова служба двигуна. У випадку

підтвердження відповідності оригінальним вимогам, постачальники масел мають право наносити

на етикетку своїх продуктів номера відповідних специфікацій автовиробників. Зі своєї сторони,

автовиробники становлять і періодично публікують списки апробованих і допущених до

використання продуктів. Нижче приводяться вимоги виробників автомобілів (ОЕМ) до якості

масла, що найчастіше зустрічаються.

BMW

У цей час BMW виробляє нові бензинові двигуни з подовженим інтервалом заміни масла.

Для цих двигунів необхідно застосовувати тільки масла, що апробовані за специфікацією BMW

"Longlife engine oils".

BMW Longlife Engine Oils.

Припустимі ступені в'язкості: 0W-30/40, 5W-30/40, 10W-30/40.

Базові вимоги: ACEA А3-02 й В3-02 (одночасно).

 

Додаткові вимоги: Випробування на стендовому повнорозмірному двигуні BMW М44,

після якого проводять лабораторний аналіз відпрацьованого масла (зміст палива, TBN, зміна

в'язкості, аналіз часток зношування заліза в маслі) і оцінку чистоти деталей двигуна.

BMW Special Engine Oils (застаріла) допускається для застосування в моделях, що

випускалися раніше.

BMW Дизельні двигуни (включаючи двигуни з безпосереднім впорскуванням). До

застосування допускаються всі масла, що відповідають вимогам специфікацій ACEA А3-02 й

ACEA В3-02 (одночасно).

MAN

Додатково до випробувань класів API, специфікацій MIL і ССМС, потрібне виконання

випробувань у двигуні MWM-В, а для масел SHPD – у двигуні MAN D 2866. Основні

специфікації:

MAN 269, визначає мінімальні вимоги лабораторних і стендових випробувань для

дизельних двигунів конструкції Nuremberg й Brunswick зі звичайною подачею палива. Рівень

якості масла відповідає специфікації MIL-L-46152А и охоплює масла SAE 20W-20, 20W-30 та

SAE 30, без модифікаторів індексу в'язкості;

MAN 270, визначає мінімальні вимоги лабораторних і стендових випробувань для

дизельних двигунів конструкції Nuremberg з турбонаддувом і без. Рівень якості масла відповідає

вимогам MIL-L-2104C/MIL-L-46152A, ACEA Е2, API CD/SЕ й охоплює масла ступенів SAE 20W-

20, 20W-30 й SAE 30, без модифікаторів індексу в'язкості;

MAN 271, визначає мінімальні вимоги лабораторних і стендових випробувань для

дизельних двигунів конструкції Nuremberg з турбонаддувом і без. Рівень якості відповідає

вимогам MIL-L-2104C/MIL-L-46152A, ACEA Е2, API CD/SЕ й охоплює масла ступенів SAE 10W-

40, 15W-40 й 20W-50. Інтервали заміни масла – залежно від типу двигуна – від 20 000 до 45 000

км;

MAN 3271, специфікація, що пред'являє вимоги до моторних масел для газових двигунів.

Мінімальний рівень вимог – API CD, CE/SF, SG. Масла повинні відповідати прохідним

параметрам моторного випробування ОМ364А за ACEA. Інтервал заміни масла – до 30 000 км.

MAN 3275 (QC 13-017), особливо високоякісні масла для дизельних двигунів (SHPD). За

вимогами інструкції "MAN" М 3275, рівень якості цих масел значно перевершує якість масел, що

відповідають стандартам MAN 270 та MAN 271. Масла SHPD проявляють значно кращі

властивості відносно чистоти поршнів, зменшення зношування деталей і резерву потужності у

двигунах з турбонаддувом і призначаються для нових дизельних двигунів – Euro 1 та Euro 2.

Допускається застосування цих масел без турбонаддуву. Мінімальний рівень вимог – ACEA Е3.

MAN 3277, нова специфікація масел дизельних двигунів від 18.09.96. Відповідає вимогам

МВ 228.5. Ставиться мета досягнення заміни масла через 80 000 км пробігу, при магістральних

режимах або 45000ч60000 км при відсутності спеціального проміжного фільтра масла.

Мінімальний рівень вимог – вище, ніж ACEA Е3.

Mercedes-Benz (MB)

Ця фірма видала свої "Розпорядження щодо експлуатаційних матеріалів"

(Betriebsstoffvorschriften). У число цих матеріалів входять моторні масла, трансмісійні масла,

консистентні змащення й ін. Апробовані моторні масла повинні відповідати вимогам

специфікацій (що називають аркушами – нім. Blatt, англ. Sheet) і заносяться в списки тих, що

допущені до застосування.

Існуючі специфікації:

МВ Аркуш 226.0/1, сезонні/всесезонні моторні масла для дизелів двигунів легкових

автомобілів і для дизелів більш старих транспортних засобів без наддуву; короткий інтервал

заміни масла; масло повинне відповідати ССМС PD1; додатково перевіряється сумісність із

еластомерними прокладками;

МВ Аркуш 226.5, всесезонні моторні масла для бензинових двигунів і для дизельних

двигунів за аркушем 226.1;

 

 

МВ Аркуш 227.0/1, сезонні/всесезонні моторні масла для усіх дизельних двигунів;

подовжений інтервал заміни масла для дизельних двигунів більш старих транспортних засобів

без турбонаддуву; базові вимоги - ACEA Е1-96;

МВ Аркуш 227.5., вимоги такі ж, як й у аркуші 227.1, але масла можуть використатися й

у бензинових двигунах; перевірена сумісність із еластомерними прокладками;

МВ Аркуш 228.0/1, сезонні/всесезонні моторні масла SHPD для усіх дизельних двигунів

"Mercedes-Benz". Подовжено інтервал заміни масла для двигунів вантажних автомобілів з

турбонаддувом; базові вимоги – ACEA Е2; повинна бути перевірена сумісність з еластомерними

прокладками;

МВ Аркуш 228.2/3, сезонні/всесезонні моторні масла SHPD для дизелів, як й у аркуші

228.1. Крім того, подовжений інтервал заміни масла; застосовується для дизельних двигунів

вантажних автомобілів, що виготовлені після вересня 1988 року; базові вимоги – ACEA Е3,

додаткові вимоги – проведені випробування у двигунах "Mercedes-Benz" і тривалі дорожні

випробування; повинна бути перевірена сумісність із еластомерними прокладками;

МВ Аркуш 228.5, набув чинності з 1996 року. Масла EHPD для двигунів Euro 2 й Euro 3

з турбонаддувом і безпосереднім впорскуванням палива; базові вимоги – ACEA Е4;

MB 228.51 – масла для комерційного транспорту, всесезонні низькозольні масла LA «low

ash Oil» з обмеженнями за вмістом S < 0,2%, Cl < 0,005%, P < 0,08%, а також сульфатної

зольності <1,0% і лужного запасу TBN< 6. Установлений інтервал заміни масла 25ч50 тис. км

(1ч3 роки).

Масла відповідають базовим вимогам ACEA B2 або E4.

МВ Аркуш 229.1, включає вимоги до масел для бензинових і дизельних двигунів

легкових автомобілів, що випущені до вересня 1999 року, призначені для бензинових двигунів

серії BR 100 і дизельних двигунів серії BR 600, базові вимоги – ACEA А2 або А3 плюс В2 або В3;

в'язкості SAE XW-30 й SAE 0W-40 для ACEA А3 плюс В3;

МВ Аркуш 229.3., включає вимоги до масел для нових бензинових і дизельних двигунів

легкових автомобілів, що випускають із жовтня 1999 р.

MB 229.5 – масла даної специфікації сприяють економії палива більше 1,7%. Мають

обмеження за вмістом S<0,5%, Cl<0,005%, P<0,11%, а також сульфатної зольності <1,5%.

Установлений інтервал заміни масла 25ч50 тис. км (1ч3 роки).

Масла відповідають базовим вимогам ACEA A3, B3 або B4-02

MB 229.31 поєднує всесезонні низькозольні масла LA «low ash Oil», при їхньому

використанні досягається економія палива більше 1,0%. Уведені обмеження за вмістом у складі

масла таких компонентів, як S<0,2 %, C<0,005 %, P<0,08, а також сульфатної зольності <0,8 % і

лужному запасу TBN < 6.

Установлений інтервал заміни масла 25ч50 тис. км (1ч3 роки).

Масла відповідають базовим вимогам ACEA A3, B3 або B4-02

Volvo Truck

моторних масел, що застосовують у дизельних двигунах з турбонаддувом. Базові вимоги: - в'язкості SAE 15W-40 або 10W-30;

VDS-2

Специфікація на моторні масла, що застосовують у всіх дизельних двигунах Euro 2

вантажних автомобілів Volvo, які відповідають європейським вимогам 1996 року за токсичністю

відпрацьованих газів.

Базові вимоги:

- в'язкості SAE 5W-30, 5W-40, 10W-30, 10W-40 або 15W-40 (інші в'язкості вимагають

додаткової угоди з Volvo Truck Corporation);

- якість не нижче ACEA Е1-96;

Дорожні випробування:

Для проведення дорожніх випробувань (VDS-2 Field Тrial) використаються три вантажних

автомобілі Volvo з 12-тилітровими двигунами TD123 або D12. Дистанція тестового пробігу не

менш 300000 км, з інтервалами заміни масла через кожні 60000 км. Протягом усього тесту

контролюється витрата масла й палива й беруться проби масла через 15000, 30000, 45000 й 60000

км протягом інтервалів заміни. За результатами лабораторних випробувань проб масла не

допускається:

- зміна в'язкості при 100°С (V) понад діапазон:

9<V<140% від нового масла (для SAE XW-30)

12<V<140% від нового масла (для SAE XW-40);

- зменшення загального лужного числа не менш 4 мгКОН/г або менш половини

початкового значення;

а також проводиться контроль вмісту металевих часток зношування й елементів присадок.

По закінченні пробігу проводиться оцінка стану двигуна, при якій лімітуються наступні

параметри:

- чистота поршнів (СЕС МО2 А78);

- зношування поршневих кілець;

- ступінь полірування стінок циліндрів;

- радіальний хід клапана;

- зношування й корозія підшипників.

У випадку відповідності всім вимогам специфікації, після узгодження з Volvo Truck

Corporation, компанія-постачальник масла має право представляти продукт як "VDS-2 Oil".

VDS-3, специфікація на масла, що використовують у всіх двигунах Volvo Truck Euro3.

VW/Audi

або 10W-40, що призначені для застосування у бензинових двигунах. Базові вимоги: відповідають вимогам ACEA А3-96. VW 501.01, універсальне масло для бензинових і дизельних двигунів з безпосереднім

ТЕМА 10. СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ДВЗ

 

Ключові слова і поняття:

Рідиннасистемаохолодження (10.1) – система охолодження, у якої відведення теплоти

від нагрітих деталей у навколишнє середовище здійснюється через проміжне середовище –

охолодну рідину.

Повітрянасистемаохолодження (10.2) – система охолодження, у якої відведення

теплоти від нагрітих деталей здійснюється безпосередньо у навколишнє середовище.

Радіатор (10.3) – теплообмінник системи охолодження, у якому здійснюється передача

тепла від охолодної рідини до навколишнього середовища.

Термостат (10.4) – елемент системи охолодження, який призначено для швидкого

прогріву ДВЗ та регулювання кількості рідини, що проходить через радіатор.

Антифриз (10.5) – охолодна рідина з низькою температурою застигання.

 

 

Зміст теми

 

Способи охолодження ДВЗ

Рідинні системи охолодження

Повітряні системи охолодження

Класифікація та властивості охолодних рідин

 

 

Способи охолодження ДВЗ

При роботі двигунів їхні деталі нагріваються в результаті контакту з гарячими газами і тертя. Інтенсивність нагрівання залежить від режиму роботи двигуна, тому при… навантаженнях температури можуть бути навіть нижче оптимальних. Тому пристрої двигуна

Рідинні системи охолодження

При рідинному охолодженні тепло від стінок і головок циліндрів передається рідині. Нагріта в такий спосіб рідина надходить у радіатор, що продувається повітрям,… рідини передається повітрю. За способом здійснення циркуляції рідини біля поверхонь

Повітряні системи охолодження

При повітряному охолодженні тепло від стінок циліндра і головки циліндра передається безпосередньо повітрю. Для збільшення поверхні охолодження циліндр і головки… двигуна роблять з ребрами (рис. 10.16), а повітря приводиться в рух вентилятором. Інтенсивність

Найменування показника

1. Зовнішній вигляд

 

2. Щільність, г/см³, при 20°С, у межах1,065ч1,085

3. Температура початку кристалізації, °С, не вище

4. Фракційні дані:

- температура початку перегонки, °С, не нижче

- масова частка рідини, що переганяє до досягнення

температури 150°С, %, не більше

Норма за ГОСТ 28084-89

без механічних домішок   мінус 40

ТЕМА 11. СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНІВ

Ключові слова і поняття: Карбюраторні ДВЗ (11.1) – бензинові ДВЗ, у яких приготування пальної суміші … відбувається у спеціальному приладі – карбюраторі.

Зміст теми

 

Класифікація та вимоги до систем живлення бензинових ДВЗ

Карбюраторна система живлення

Загальна будова системи

Конструкція елементів системи

Карбюратори

Системи живлення з впорскуванням палива

Класифікація систем впорскування

Системи центрального впорскування

Системи розподіленого впорскування

Системи безпосереднього впорскування

Конструкція елементів систем

Тенденції розвитку систем живлення

 

Класифікація та вимоги до систем живлення бензинових ДВЗ

Система живлення (1.37) призначена для приготування пальної суміші (1.30), яка потрібна для роботи ДВЗ. Згадаємо, що фактично ДВЗ працюють на робочій суміші (1.31), яка утворюється

Карбюраторна система живлення

 

Загальна будова системи

Паливні системи карбюраторних двигунів включають звичайно наступні основні вузли й елементи (рис. 11.1): 1. Паливний бак з датчиком та покажчиком рівня палива.

Конструкція елементів системи

Паливний бак (рис. 11.2) виготовляють штампуванням зі сталі зі свинцевим покриттям для попередження корозії або з пластмаси. Усередині часто для збільшення… попередження коливань палива встановлюють спеціальні перегородки. У нижній частині мається

Допоміжні пристрої карбюратора.

при пуску холодного двигуна, тому що в цих умовах відбувається погане розпилювання палива (мале число обертів) і погіршується його випаровуваність через відсутність… Він найчастіше являє собою повітряну заслінку, що встановлена у приймальному патрубку

Пристрої збагачення суміші при максимальному навантаженні.

великих навантаженнях двигуна. Дія збагачувача обумовлена зміною опору паливної системи за допомогою особливого клапана (голки). Привод економайзера може бути механічним… пневматичним. Економайзер з механічним приводом від дросельної заслінки (рис. 11.18)

Карбюратори зі змінним перетином дифузорів.

- зі змінним перетином дифузора, що виконує роль дроселя; - з регулюванням кількості суміші дросельною заслінкою та золотником або… Карбюратори першого типу використовують у двигунах мотоциклів (рис. 11.29),

Карбюратори з електронним керуванням.

у відпрацьованих газах. Ефективна робота трикомпонентних каталітичних нейтралізаторів вимагає підтримання на більшості сталих режимів стехіометричного складу… неможливо без електронного керування.

Класифікація систем впорскування

У системах з впорскуванням палива внаслідок відсутності карбюратора знижується опір впускної системи, підвищується рівномірність розподілу палива по циліндрах і… неоднорідність паливоповітряної суміші. Це дозволяє підвищити ступінь стиску і, відповідно,

Паливні системи фірми BOSCH.

році. У результаті численних експериментів (1923ч1928 рр.) було створено першу… бензинового впорскування, що знайшла своє застосування на авіаційних двигунах. Ця система

Паливні системи фірми SIEMENS.

Fenix 3B (багатоточкове впорскування).

Паливо безперервно поступає до форсунок, час відкриття яких визначається положенням

дросельної заслінки, частотою обертання колінчастого вала та тиском у впускному

трубопроводі. Форсунки впорскують паливо одночасно один раз за один оберт колінчастого

вала. Тиск впорскування – 0,35 МПа.

Fenix 3B (одноточкове впорскування). Аналогічна попередній за винятком кількості

форсунок.

 

Комплексна система керування двигуном "Digifant" фірми VOLKSWAGEN

випередження запалювання. Робота всіх підсистем управляється електронним контролером, що є спеціалізованим мікрокомп'ютером. Підсистема керування впорскуванням палива відповідає за підготовку паливної суміші і її

Системи розподіленого впорскування

Система (рис. 11.35) забезпечує подачу палива електромагнітними форсунками у зону впускних клапанів. До її переваг відносяться краща економічність та потужність… якість сумішоутворення, наповнення циліндрів та керування процесами робочого циклу; кращі

Технології безпосереднього впорскування (БВ).

 

Фірма Mitsubishi першою створила серійний зразок 4-тактного двигуна з БВ – ДВЗ з

абревіатурою GDI (Gasoline Direct Injection). Конструктивні особливості:

- механічний паливний насос високого тиску розвиває тиск у 50 бар;

- форсунки з вихровими розпилювачами створюють різну форму паливного факела: на

режимі максимальної потужності – конічний, у режимі згоряння бідної суміші – вузький факел,

що за допомогою поршня направляється до свічі запалювання. Напрямок факела обраний так,

щоб рідка фаза бензину не попадала на стінки циліндра або головку поршня;

- у днищі поршня особливої форми зроблено виїмку, за допомогою якої паливоповітряна

суміш направляється у район свічі запалювання;

- застосовано вертикальні впускні канали, які забезпечують формування в циліндрі

"зворотного вихру", направляючи паливоповітряну суміш до свічі й поліпшуючи наповнення

циліндрів повітрям (у звичайного двигуна вихор у циліндрі закручений у протилежну сторону);

- дросельна заслінка з електронним керуванням.

 

Концерн PSA (Peugeot – Citroen) не є піонером впровадження БВ у Європі, але

впорскування у циліндри вперше з'явилося саме на його автомобілях.

Безпосереднє впорскування (HPi – Injection a Haute Pression або High Pressure Injection) в

PSA з'явилося навесні 2000 року на двигуні EW10 HPi 16 (2.0). Завдяки цьому, за заявами

виробника, вдалося домогтися зниження витрати палива на 19% у порівнянні з попереднім

поколінням двигунів (XU) і на 10% − у порівнянні з раннім звичайним EW. Трохи зріс крутний

момент на низьких обертах, покращилася динаміка, а екологічні показники в цілому ввійшли у

відповідність стандартам Euro IV.

Збільшення показників потужності пояснюється власне безпосереднім впорскуванням

(оптимізацією процесу сумішоутворення й згоряння), наявністю системи VVT (зміни фаз

газорозподілу) і ступенем стиску, що збільшено до 11,4.

 

Найактивнішими апологетами безпосереднього впорскування в Європі є підрозділи VAG,

у першу чергу – Volkswagen й Audi. Двигуни із БВ (FSI – Fuel Stratified Injection) запущені у

серію влітку 2001 року, і вже значною мірою витиснули традиційні бензинові мотори.

Перелічимо конструктивні особливості двигунів FSI:

- одноплунжерний паливний насос високого тиску, тиск впорскування до 110 бар;

- форсунка розташована практично горизонтально, і факел палива досягає свічі

запалювання майже без торкання поршня;

 

 

- головка блоку циліндрів з 4 клапанами на циліндр;

- система зміни геометрії впускного тракту (з довгим і коротким каналами);

- система EGR, що повертає на впуск до 30% відпрацьованих газів;

- звичайний трикомпонентний каталітичний нейтралізатор на виході з випускного

колектора і накопичувальний NO-нейтралізатор (на барієвій основі) під днищем, датчик вмісту

NOx у випускному тракті;

- система VVT (зміни фаз газорозподілу) безперервного типу;

- ступінь стиску збільшений до 12,1 проти 11,5 у стандартного двигуна;

- двигун оптимізовано під окремий вид низькосірчистого бензину (у цьому випадку –

Shell Optimax gasoline);

- заявлене зниження витрати палива - до 15%.

 

Європейське відділення Ford-Werke AG також представило у 2002 році свою систему БВ

– DISI (з орієнтацією на перспективний «Fusion»), декларуючи зниження витрати палива до 14%.

Наприкінці 2003 року безпосереднє впорскування SCi (Smart Charge injection) з'явилося на

моделі «Mondeo» (двигун 1.8 16V Duratec). Реалізований за стандартною схемою, що описана

вище. Насос одноплунжерний, тиск впорскування 120 бар. Заявлене зниження витрати палива –

15ч20%.

 

DaimlerChrysler розробив CGI (Stratified Charged Gasoline Injection). Конструктивні

особливості:

- двигун із примусовим наддувом (Roots) і охолодником повітря;

- балансирний механізм при робочому об’ємі менш 2 літрів;

- система VVT;

- форсунка встановлена в циліндрі під досить великим кутом (42°);

- тиск впорскування 50ч120 бар;

- потужність 163 к.с., крутний момент – 250 Н·м (при 3000ч4500 хв^-1), при цьому 75%

моменту досягаються вже при 1500 хв^-1;

- заявлено зниження витрати палива на 19% (до 7,9 л/100 км).

Компанія Renault стала першим європейським виробником двигунів із БВ, на початку

1999 року представивши 2-літровий F7R. При цьому схема відрізняється від тих, що описано

раніше.

Для рішення проблеми підвищеного вмісту NO_xу газах активно використається система

EGR (з перепуском до 25% газів). За рахунок відпрацьованих газів знижується розрідження у

впускному колекторі й зменшуються насосні втрати при низькому навантаженні. Схема

дозволила використати стандартні нейтралізатори. Конструктивні особливості:

- застосовуються три режими подачі палива: пошарове сумішоутворення, бідна суміш і

збагачена суміш,

- паливна апаратура «Siemens AG», тиск впорскування до 100 бар;

- форсунка розташована у верхній частині камери згоряння й направляє паливний факел

безпосередньо до свічі запалювання;

- ступінь стиску 11,5;

- потужність 140 к.с, крутний момент 201 Н·м (потужність стандартного двигуна F5R –

близько 150 к.с.)

SAAB використовує досить екзотичну схему SCC, що розроблена австралійською фірмою

Orbital. У циліндри наприкінці такту впуску впорскується бензоповітряна суміш під відносно

низьким тиском (6ч7 бар) через свічу-форсунку. Додаткова подача повітря через форсунку

здійснюється також і на такті стиску.

Оригінально влаштоване й запалювання: при низькому навантаженні і частоті обертання

збіднена суміш підпалюється іскрою, що виникає між центральним і бічним електродами у

великому проміжку (3,5 мм), а при високій частоті обертання й звичайній суміші – іскрою між

 

 

свічею й виступом поршня через зазор у 1 мм. Економія здійснюється за рахунок зниження

насосних втрат у результаті перепуску відпрацьованих газів. Декларується зниження витрати

палива до 10%, викиди NOx – на 75%.

Система безпосереднього впорскування Toyota (D-4) була анонсована на початку 1996

року. У серію такий двигун (3S-FSE) був запущений з 1997 року на моделі Corona (Premio T210),

з 1998 – Vista та Vista Ardeo. Конструктивні особливості:

-ступінь стиску – 10;

-паливна апаратура Denso;

-тиск упорскування - 120 бар;

-впуск повітря - через горизонтальні "вихрові" канали;

-система зміни фаз газорозподілу VVT-i;

-система EGR забезпечує подачу на впуск до 40% газів у режимі пошарового

сумішоутворення;

-каталітичний нейтралізатор накопичувального типу;

-заявлені поліпшення: приріст крутного моменту на низьких і середніх обертах – до 10%,

економія палива до 30%.

 

 

Конструкція елементів систем

Паливні насоси. У системах впорскування робочий тиск у паливній магістралі форсунок треба забезпечити безпосередньо перед моментом запуску двигуна, тому… діафрагмового типу від карбюраторних двигунів, який має продуктивність і робочий тиск у

Форсунки.

тиску та дросельною заслінкою (рис. 11.52). Форсунка (рис. 11.53) електромагнітна, у виключеному стані голка притиснена до сідла пружиною; при збудженні обмотки… підіймається на висоту ≈0,06 мм, і паливо впорскується крізь зазор. Розпилювання палива

ТЕМА 12. СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ДИЗЕЛІВ

Ключові слова і поняття: Рядний багатоплунжерний ПНВТ (12.1) – паливний насос високого тиску, у якого … кількість секцій дорівнює кількості циліндрів ДВЗ.

Зміст теми

 

Основні схеми систем живлення дизелів

Елементи системи

Паливні насоси (ПНВТ) багатоплунжерні та розподільного типу

Рядні багатоплунжерні ПНВТ

Розподільні ПНВТ

Форсунки

Насос-форсунки

Індивідуальні ПНВТ

Акумуляторні паливні системи

Тенденції розвитку систем живлення дизелів

 

 

Основні схеми систем живлення дизелів

Паливна система дизеля забезпечує збереження, підготовку і подачу палива у визначений період робочого циклу і його розподіл у камері згоряння. Система також… палива при його подачі в циліндри.

Елементи системи

Паливні баки мають витримувати подвійний робочий тиск контуру низького тиску. Надлишковий тиск стравлюється крізь отвори або клапани. Паливні фільтри охороняють паливну систему від забруднення. За призначенням

Паливні насоси (ПНВТ) багатоплунжерні та розподільного типу

 

Рядні багатоплунжерні ПНВТ

Схема системи живлення зі стандартним рядним багатоплунжерним ПНВТ (12.1) наведена на рис. 12.10. Прийняття більш жорстких екологічних норм привело до… конструкції їх і до появи ПНВТ з додатковою втулкою та електронним керуванням (рис. 12.11).

Насос-форсунки

Для оптимізації систем впорскування, збільшення тиску впорскування та скорочення шляху, який проходить паливо під високим тиском, використовують індивідуальні… впорскування. До них належать насос-форсунки та індивідуальні ПНВТ.

Індивідуальні ПНВТ

Індивідуальний ПНВТ (12.5) (англ. UPS – Unit Pump System) схожі з насос-форсунками, але у них ці елементи відокремлені та поєднані через короткий паливопровід… (рис. 12.42).

Акумуляторні паливні системи

Акумуляторні паливні системи (12.6) почали використовуватися з 1910 р. до 1950-х рр. на суднових дизелях. Припинення їх використання пов’язано з недоліками… металоємністю, розгалуженістю паливопроводів високого тиску, необхідністю зарядження

Тенденції розвитку систем живлення дизелів

Усі нові моделі дизелів мають нерозділені камери згоряння. Для нових моделей характерний осесиметричний процес сумішоутворення, 4-клапанний газорозподіл,… (часто керований) із проміжним охолодженням повітря. Типовими рисами паливних систем

ТЕМА 13. СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ГАЗОВИХ ДВИГУНІВ

 

Ключові слова і поняття:

Газовийредуктор (13.1) – агрегат газової системи живлення, який зменшує тиск газу, що

надходить із балона, до атмосферного.

 

 

Зміст теми

 

Класифікація систем живлення газових ДВЗ

Системи живлення скрапленим нафтовим газом

Системи живлення компримованим природним газом

Системи живлення скрапленим природним газом

Водневі системи живлення

Тенденції розвитку систем живлення

 

 

Класифікація систем живлення газових ДВЗ

Основною метою використання газових палив є економія нафтових ресурсів, а також екологічні міркування. До газових палив відносяться пропан-бутанові суміші та… (метанові) гази. Перші використовуються у скрапленому, другі – у скрапленому та стисненому

Системи живлення скрапленим нафтовим газом

Скраплені вуглеводневі гази (пропан-бутан) (СНГ або LPG) застосовуються як паливо давно. Розвиток газових систем відбувався повільніше за бензинові системи. Зараз розрізняють п'ять поколінь газових систем для автомобілів.

Фірма-виробник

AG Autogas systems (TeleflexGFI Europe BV)

Koltec-Necam

Vialle

BRC

Stargas

Bigas

Назва газової системи живлення

GSI (Gaseous Sequential Injection) LPI (Liquid Propane Injection) «Sequent»

Системи живлення компримованим природним газом

Природний газ як моторне паливо на автомобільному транспорті використовується і може бути використаний для таких типів двигунів і транспортних силових агрегатів: … 1.Для бензинових двигунів з іскровим запалюванням, які дообладнані додатковою

Системи живлення скрапленим природним газом

Система включає (рис. 13.9): бак для зберігання СПГ, газифікатор, запірну і розподільну арматури, систему забезпечення безпеки, систему вимірів параметрів рідкої і… заправний і зливальний штуцери, штуцер видачі газу, трубопроводи технологічної обв'язки,

Водневі системи живлення

Прагнення знизити токсичність відпрацьованих газів обумовило інтерес до водневих ДВЗ. При згорянні водню практично не утворюються СО і СН, оскільки у паливі… Водневий ДВЗ з примусовим запалюванням має широкі межи регулювання коефіцієнта

Тенденції розвитку систем живлення

Історія розвитку газомоторного палива показує, що застосування його, а також того або іншого газу у двигунах внутрішнього згоряння залежить від наступних основних… технічного прогресу; дефіциту нафтових моторних палив; погіршення екології міст, викликане

ТЕМА 14. СИСТЕМИ ВПУСКУ, НАДДУВУ, ВИПУСКУ. ЕКОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ

ДВЗ

 

Ключові слова і поняття:

Динамічнийнаддув (14.1) – система наддуву, у якій підвищення тиску досягається

використанням хвильових властивостей газів.

Механічнийнаддув (14.2) – система наддуву, у якій підвищення тиску досягається

нагнітачем, що має механічний привод.

Турбонаддув (14.3) – система наддуву, у якій підвищення тиску досягається нагнітачем,

що працює від енергії відпрацьованих газів

Проміжнийохолодникнаддувногоповітря (14.4) – радіатор системи наддуву, що

здійснює проміжне охолодження повітря між компресором і впускним трубопроводом двигуна.

Глушникшуму (14.5) – агрегат системи випуску, що призначений для глушіння шуму на

впуску і випуску.

Нейтралізаторвідпрацьованихгазів(14.6) – агрегат системи випуску, що призначений

для нейтралізації шкідливих компонентів відпрацьованих газів.

Термічнийнейтралізатор (14.7) – нейтралізатор відпрацьованих газів, що зменшує

концентрацію токсичних речовин допалюванням продуктів неповного згоряння палива.

Каталітичнийнейтралізатор (14.8) – нейтралізатор відпрацьованих газів, що зменшує

концентрацію токсичних речовин за допомогою окислювальних і відновлювальних реакцій.

Системарециркуляціївідпрацьованихгазів (14.9) – система, що примусово повертає

частину ВГ у циліндри ДВЗ для зменшення викидів окислів азоту.

 

 

Зміст теми

 

Системи впуску

Загальна будова системи

Елементи системи

Системи наддуву

Типи систем

Динамічний наддув

Механічний наддув

Турбонаддув

Охолодження повітря

Нетрадиційні схеми наддуву

Системи випуску. Екологічні показники ДВЗ

Загальна будова системи

Акустичні показники ДВЗ. Глушники шуму

Утворення токсичних речовин у двигунах

Засоби і системи зниження токсичності

Нейтралізатори відпрацьованих газів

Системи рециркуляції відпрацьованих газів

Нормативні вимоги щодо викидів токсичних речовин

 

 

 

Загальна будова системи

Системи впуску

Система впуску (1.40) призначена для підведення свіжого заряду у циліндри ДВЗ, очищення повітря та його підігріву. У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням… впускній системі відбувається також сумішоутворення (5.1).

Типи систем

Системи наддуву

 

Система наддуву (1.42) призначена для підвищення потужності двигуна шляхом

збільшення масового наповнення циліндрів повітрям.

Для збільшення кількості повітря, що потрапляє у циліндри, його подають примусово

нагнітачем. За типом систем розрізняють:

- динамічнийнаддув (14.1), у яких підвищення тиску досягають використанням

хвильових властивостей газів;

- механічнийнаддув (14.2) з нагнітачем, що має механічний привод;

- турбонаддув (14.3) з нагнітачем, що працює від енергії відпрацьованих газів.

 

 

Динамічний наддув

У цій системі нагнітача як такого немає. Для підвищення наповнення використовують хвильові явища, що виникають у впускній системі внаслідок періодичного… клапанів. Періодичність руху поршня і відкриття клапанів породжують у впускному

Механічний наддув

При механічному наддуві нагнітач (Supercharger, Kompressor) приводиться у дію від ДВЗ. Нагнітачі можуть бути об’ємними або відцентровими. Керування тиском наддуву може бути здійсненим за допомогою байпасного клапана, який

Турбонаддув

  Рисунок 14.29. Турбокомпресор у розрізі (кольором показано розподіл температур при роботі)

Охолодження повітря

На багатьох ДВЗ з наддувом установлюється проміжний охолодник наддувного повітря (14.4) (intercooler, aftercooler). При наддуві температура повітря за… тому при середньому і високому наддуві здійснюють проміжне охолодження повітря між

Нетрадиційні схеми наддуву

Система Maxidyne. Сутність цієї системи з газотурбінним наддувом полягає у тому, що оптимальних умов входу газу на лопати турбіни домагаються на понижених… Тоді на часткових навантаженнях приріст потужності буде великий (до 40% порівняно з

Системи випуску. Екологічні показники ДВЗ

 

Загальна будова системи

Система випуску (1.41) призначена для: - зниження концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах, - випуску відпрацьованих газів з припустимим рівнем шуму і мінімальними втратами

Акустичні показники ДВЗ. Глушники шуму

ДВЗ є джерелом дуже сильного акустичного шуму. Весь звуковий діапазон коливань від 16 Гц до 20 кГц поділяють на низькочастотний – до 400 Гц, середньочастотний –… високочастотний – більше 1000 Гц. Найбільш розповсюдженими характеристиками звукових

Утворення токсичних речовин у двигунах

Джерелами викидів шкідливих речовин є вихлопні, картерні гази і пари палива. До складу відпрацьованих газів (ВГ) входять близько 200 компонентів. Усі ці… подібні по характеру впливу на організм людини чи близькі за хімічною структурою і

Засоби і системи зниження токсичності

Повністю уникнути вмісту шкідливих речовин у ВГ неможливо. Тому для зменшення викидів застосовують спеціальні заходи: 1. Шкідливі компоненти ВГ у випускній системі двигуна нейтралізують спеціальними

Нейтралізатори відпрацьованих газів

У термічних і каталітичних нейтралізаторах відпрацьованих газів (14.6) відбуваються хімічні реакції, у результаті чого зменшується концентрація газових… речовин. Механічні і водяні очисники застосовують для очищення випускних газів від

Системи рециркуляції відпрацьованих газів

Система рециркуляції відпрацьованих газів (14.8) (EGR – Exhaust Gas Recirculation) (рис. 14.57) примусово повертає частину ВГ у циліндри ДВЗ. При цьому… концентрація NOx за рахунок трьох процесів:

Нормативні вимоги щодо викидів токсичних речовин

Автопромисловість США щорічно витрачає 18,4 млрд. доларів на дослідження і розробку нових технологій для створення більш паливноекономічних та екологічно чистих… автомобілів. Реалізація будь-яких розробок і нормативів вимагає значних додаткових інвестицій

ТЕМА 15. СИСТЕМИ ЗАПАЛЮВАННЯ

 

Ключові слова і поняття:

Генератор (15.1) – агрегат електрообладнання ДВЗ, що перетворює механічну енергію

обертання у електричну.

Акумуляторнабатарея (АКБ) (15.2) – агрегат електрообладнання ДВЗ, що перетворює

хімічну енергію обертання у електричну.

Котушказапалювання (15.3) – елемент системи запалювання ДВЗ, який виконує роль

трансформатора напруги.

Свічазапалювання (15.4) – елемент системи запалювання ДВЗ, який забезпечує

виникнення іскрового заряду на її електродах при подаванні на них високої напруги.

 

 

Зміст теми

 

Загальна характеристика систем запалювання

Джерела струму

Контактна система запалювання

Контактно-транзисторна система запалювання

Електронні системи запалювання

Тенденції розвитку систем запалювання

 

 

Загальна характеристика систем запалювання

Система запалювання (1.39) призначена для формування імпульсів високої напруги, які забезпечують надійне іскроутворення у свічі та запалювання робочої суміші… входить комплекс приладів, що забезпечує генерацію імпульсів та їх розподілення по циліндрах

Джерела струму

У якості джерел електричного струму звичайно використовують генератор і акумуляторну батарею (АКБ). Робочою напругою найчастіше є 12 В. Генератор (15.1) приводиться у обертання від вала ДВЗ, перетворює механічну енергію у

Контактно-транзисторна система запалювання

  Рисунок 15.5. Схема контактно- транзисторної системи запалювання:

Електронні системи запалювання

У електронних системах запалюваннях контактний переривник замінено на безконтактні датчики (рис. 15.6). У якості датчиків використовують найчастіше… датчики Холла.

ТЕМА 16. СИСТЕМИ ПУСКУ ДВИГУНІВ

 

Ключові слова і поняття:

Стартер (16.1) – агрегат системи пуску, який забезпечує примусове обертання

колінчастого вала до досягнення мінімальної пускової частоти обертання.

Свічарозжарювання (16.2) – агрегат системи пуску дизелів, який забезпечує кращий

пуск ДВЗ шляхом підігріву палива.

Передпусковийпідігрівник (16.3) – допоміжний агрегат системи пуску дизелів, який

забезпечує підігрів ДВЗ перед пуском у зимовий період експлуатації.

 

 

Зміст теми

 

Способи пуску ДВЗ

Загальна будова електричної системи пуску та її елементи

Особливості пуску бензинових ДВЗ

Особливості пуску дизелів

Пуск ДВЗ у зимових умовах

Допоміжні способи пуску ДВЗ

 

 

Способи пуску ДВЗ

Пуск двигуна можливий тільки в тому випадку, коли колінчастий вал приводиться в обертання допоміжним пристроєм. Провертання колінчастого вала від стороннього… енергії – необхідна умова пуску двигуна. Джерело енергії і пусковий пристрій складають

Загальна будова електричної системи пуску та її елементи

  Рисунок 16.3. Схема електростартерного пуску ДВЗ: 1 – стартер у зборі; 2 – акумуляторна батарея; 3 – вимикач; 4 – електродвигун; 5 – тягове реле; 6

Особливості пуску бензинових ДВЗ

У карбюраторних ДВЗ для полегшення пуску у вхідному каналі карбюратора встановлюється повітряна заслінка, що забезпечує збагачення суміші в період… заслінка при цьому частково відкривається. В міру прогріву двигуна повітряна заслінка вручну

Пуск ДВЗ у зимових умовах

Зимовим періодом експлуатації називається такий, коли температура навколишнього повітря встановлюється нижче +5°С. Низька температура повітря утрудняє пуск… впливає на роботу всіх його систем і підтримку нормального теплового режиму. Значно

Допоміжні способи пуску ДВЗ

Пуск двигуна буксируванням, тобто розкручуванням колінчастого вала ведучими колесами транспортного засобу. Такий метод пуску двигуна допустимо… виняткових випадках, тому що при цьому ходова частина, трансмісія і двигун сприймають

ТЕМА 17. ДВИГУНИ ІЗ ЗОВНІШНІМ ПІДВОДОМ ТЕПЛОТИ. ІНШІ ТИПИ ДВЗ

 

Ключові слова і поняття:

ДвигунСтірлінга (17.1) – теплова машина зовнішнього згоряння, що працює за

замкнутим термодинамічним циклом, у якому ізотермічні процеси стиску і розширення

відбуваються при різних рівнях температур, а керування переносом робочого тіла у робочих

порожнинах здійснюється шляхом зміни його об`єму.

Адіабатнийдвигун (17.2) – ДВЗ, у якого процеси у камері згоряння проходять з

обмеженим теплообміном з охолодним середовищем.

 

 

Зміст теми

 

Газотурбінні двигуни

Двигуни Стірлінга

Роторно-поршневі двигуни

Адіабатні двигуни

Парові двигуни

Інерційні двигуни

Електричні двигуни

Гібридні двигуни

 

 

Газотурбінні двигуни

Бурхливий розвиток авіаційних газотурбінних двигунів у 40-х роках ХХ століття сприяв розгортанню робіт зі створення суднових, локомотивних і автомобільних… застосування ГТД в автотракторному транспорті практично обмежено великовантажними

Двигуни Стірлінга

Двигун Стірлінга (17.1) – теплова машина, що працює за замкнутим термодинамічним циклом, у якому ізотермічні процеси стиску і розширення відбуваються при… температур, а керування переносом робочого тіла у робочих порожнинах здійснюється шляхом

Роторно-поршневі двигуни

Рисунок 17.4. Роторно-поршневий ДВЗ (Mazda Renesis, кращий двигун 2003 р.)   У роторних (1.3) (роторно-поршневих) двигунах (рис. 17.4) усунено зворотно-

Адіабатні двигуни

Досить перспективним напрямом розвитку двигунів у майбутньому є застосування дизелів з обмеженим відведенням теплоти в охолодне середовище, тобто… що відбуваються в камерах згоряння, до адіабатних – так званих “адіабатних дизелів”. Назва

Парові двигуни

Парові двигуни широко використовувалися на перших автомобілях, однак через ряд недоліків (великі маса і габарити, складності пуску, велика витрата води) їх… поршневі ДВЗ.

Інерційні двигуни

 

Інерційні двигуни являють собою акумулятори механічної енергії, найчастіше це –

„супермаховики”. Теоретично силові агрегати з супермаховиками при розробці досконалих опор

можуть забезпечувати достатній пробіг, але мала кількість дослідних даних обмежують їх

широке розповсюдження. Такі двигуни вимагають розробки принципово іншої трансмісії.

 

 

Електричні двигуни

Перші транспортні засоби з електричною тягою були побудовані у середині ХІХ століття. Широке застосування електричних двигунів обмежується недостатнім рівнем… електроенергії, які б забезпечували достатній пробіг. Іншою проблемою є відсутність відповідної

Гібридні двигуни

  Рисунок 17.11. Toyota Prius з гібридною силовою установкою: 1 – поршневий ДВЗ; 2 – блок перетворювачів енергії; 3 – електромотор

ТЕМА 18. ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ТА ВИБІР ДВЗ ДЛЯ БУДІВЕЛЬНИХ І ДОРОЖНІХ

МАШИН. ВИСНОВКИ

 

 

Зміст теми

 

Умови експлуатації двигунів

Передачі будівельних і дорожніх машин

Післямова

 

 

Умови експлуатації двигунів

 

У зв'язку зі специфікою умов експлуатації будівельних і дорожніх машинах до їхніх

двигунів пред'являють ряд додаткових вимог. До числа особливостей експлуатації, що

впливають на умови роботи двигунів, відносяться:

Висока запиленість повітря.

Робота будівельних і дорожніх машин сполучена, як правило, з роздрібненням чи

переміщенням ґрунту. Запиленість повітря, влучення часток пилу у циліндри двигунів приводить

до забруднення масла і палива, що викликає інтенсивний абразивний знос тертьових поверхонь.

При цьому зменшується строк служби, знижуються показники потужності, паливної

економічності, зростає витрата масла. Крім того, здорожуються роботи з технічного

обслуговування двигунів.

Концентрація пилу біля повітрязабірника двигуна може досягати 2 г/м³. При роботі

сільськогосподарських тракторів максимальна концентрація пилу в повітрі не перевищує 1,2

г/м³, а для вантажних автомобілів при їзді по ґрунтових дорогах – 0,3 г/м³.

Широкий діапазон зміни температури повітря.

кліматичних умовах. В умовах Крайньої Півночі температура узимку досягає –60°С, у місцевостях з сухим повітрям – +55°С, вологим – +45°С при відносній вологості… умови експлуатації утрудняють можливість підтримки нормального теплового режиму двигунів,

Робота двигунів будівельних і дорожніх машин у високогірних умовах і на

Пересіченій місцевості.

Це приводить до збільшення періоду затримки запалення і підвищенню «жорсткості» роботи, особливо дизелів. У зв'язку зі зменшенням тиску і щільності повітря… наповнення циліндрів свіжим зарядом, що спричиняє зниження потужності та економічності

Велика частка часу роботи під навантаженням двигунів будівельних і дорожніх

Машин.

Робота під навантаженням складає 60ч75% від загального терміну служби. Для

будівельних і дорожніх машин велике число включень в одиницю часу основних механізмів

(муфти зчеплення, коробки передач, фрикціонів механізму повороту, гідросистеми робочого

обладнання) впливає на завантаження двигуна і характер її зміни. Так, при роботі

навантажувачів число включень у годину досягає 900, скреперів – 1200, бульдозерів – 1500. Для

трелювальних тракторів, наприклад, ця величина не перевищує 200, а для вантажних автомобілів

– 150. Таким чином, режими роботи двигунів розглянутих машин дуже напружені.

Перемінний характер зовнішнього навантаження.

Найбільш широке застосування на будівельних і дорожніх машинах, особливо тих, що

оснащені двигунами малої і середньої потужності (до 150 кВт), у даний час мають механічні

передачі.

Значення моменту опору обертанню колінчастого вала для багатьох типів машин з

механічними передачами змінюється в широких межах: від значень, близьких до нуля, до

значень, що істотно (до 60%) перевищують максимальний крутний момент двигуна.

Зміна моменту опору викликає значні коливання частоти обертання двигуна. При цьому

тривале і велике за величиною перевантаження двигуна може привести до його зупинки (при

короткочасних перевантаженнях двигун не зупиняється за рахунок енергії обертальних і

поступально рухомих мас деталей двигуна і машини).

 

 

Передачі будівельних і дорожніх машин

У процесі роботи більшості типів будівельних і дорожніх машин практично безупинно змінюються частоти обертання двигунів, що працюють то за зовнішньою… регуляторною гілкою характеристики.

Післямова

Розвиток двигунів дорожніх машин спрямований на забезпечення росту продуктивності, скорочення енерговитрат; зменшення витрат праці на виготовлення, технічне… ремонт двигуна, зниження витрати металу, експлуатаційних матеріалів; полегшення умов праці;

ЛІТЕРАТУРА

  1. Двигатели внутреннего сгорания / Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и… Высш.шк., 1985. – 311 с.

МЕТОДИЧНІ ПОСІБНИКИ

1. Методичні вказівки до виконання теплового розрахунку ДВЗ у курсових і дипломних проектах та роботах (для студентів спеціальностей «Автомобілі та автомобільне… «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» усіх форм