Дизельні палива - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ дорожні, меліоративні машини та обладнання
Дизельне Паливо (Дп) За Технологією Виробляти Простіше, Але Й...
Дизельне паливо (ДП) за технологією виробляти простіше, але його сировинна база
обмеженіша – його одержують прямою перегонкою нафти та каталітичним крекінгом
нафтопродуктів.
Важливими властивостями дизельного палива є випаровуваність, займистість,
низькотемпературна плинність, в'язкість, вміст сірки й стабільність при зберіганні.
Випаровуваність і теплотворність дизельного палива різних марок варіюється у вузьких
межах, визначається щільністю, фракційним складом (температурою википання 50% й 90%
об'єму при перегонці) і слабко впливають на роботу дизеля.
Займистість впливає на легкість пуску, тривалість "білого димлення" після пуску,
приймистість до прогріву та інтенсивність "дизельного стукоту" (твердість роботи) на холостому
ході. Займистість прямо визначає вміст шкідливих складових (СО та СН) у відпрацьованих газах
двигуна. Зі зменшенням затримки запалювання процес згоряння починається раніше і вміст
шкідливих складових ВГ знижується.
Затримка запалювання характеризується цетановимчислом(2.4) (ЦЧ, англ. CN), яке
вимірюється при випробуванні на одноциліндровому двигуні з регульованим ступенем стиску,
що аналогічний двигуну для визначення октанового числа бензину.
Затримку запалення вимірюють при фіксованому ступені стиску, і результати зіставляють
зі стандартним еталонним паливом, що складається з суміші нормального цетану та
альфаметилнафталіну (у ряді країн – гептаметилноанолу).
Цей показник залежить від октанового числа, що виражається емпіричною формулою:
ЦЧ = 60 - ОЧ/2.
Дизельні двигуни широко різняться за вимогами до ЦЧ, і немає загальновизнаних шляхів
визначення цих вимог.
Вимоги дизелів до якості палива залежать від їхньої швидкохідності. Швидкохідні дизелі
із середньою швидкістю поршня більше 10 м/с мають більш високі вимоги до ЦЧ, ніж дизелі з
середньою швидкістю поршня менше 10 м/с. У загальному випадку, у двигунах з меншим
номінальним числом обертів використовується паливо з меншим цетановим числом. Великі
суднові дизелі нормально працюють на паливі з ЦЧ до 20, тоді як виробники сучасних
високошвидкісних дизелів легкових автомобілів вимагають паливо з ЦЧ не менше 55. Більшість
виробників дизелів для вантажних автомобілів вимагають мінімальне ЦЧ≈40ч45.
Чим вище цетанове число, тим нижче швидкість наростання тиску і тем менш жорстко
працює двигун. Однак, з підвищенням ЦЧ над оптимальним трохи зменшується економічність
двигунів і підвищується димність відпрацьованих газів. Для вітчизняних швидкохідних дизелів
оптимальним ЦЧ є 40ч50. У літню пору року можуть успішно застосовуватися палива з ЦЧ не
менше 40. Для забезпечення гарантованого зимового пуску двигуна ЦЧ повинне бути не менше
45.
Найбільш високі цетанові числа мають парафінові вуглеводні нормальної структури.
Найнижчі ЦЧ – у ароматичних вуглеводнів, що не мають бічних ланцюгів. Для підвищення (на
2ч7) одиниць ЦЧ можуть використовуватися відповідні присадки (ізопропіл або
циклогексилнітрати). Однак їхнє застосування носить обмежений характер, тому що призводить
до зниження температури спалахування й підвищення коксівності палива.
За кордоном для оцінки займистості дизельних палив поряд із ЦЧ використовують
розрахунковий дизельний індекс ДІ (Diesel Index). ДІ для конкретного палива визначається за
значеннями густини при 15°С і температурі анілінової точки. Цей показник нормується і для
вітчизняного палива при його постачанні на експорт. У США прийнято цетановий індекс ЦІ
(Cetane Index), який розраховується на основі густини при 15°С і температури перегону. Варто
мати на увазі, що всі розрахункові методи не дадуть правильних результатів для палив із
присадками, що підвищують ЦЧ.
Характер процесу горіння в камері згоряння двигуна багато в чому визначається
фракційним складом палива, що характеризує його випаровуваність. На згоряння палива більш
легкого фракційного складу потрібно менше повітря, за рахунок зменшення часу, необхідного
для утворення паливно-повітряної суміші. При цьому процеси сумішоутворення протікає більш
повно. Вплив фракційного складу палива на роботу двигунів з різним сумішоутворенням не є
однаковим. Двигуни з передкамерним та вихровим сумішоутворенням менш чутливі до
фракційного складу в порівнянні з двигунами з безпосереднім впорскуванням. Наявність
нагрітих до високих температур стінок передкамери забезпечує більш сприятливі умови для
сумішоутворення. Надмірне полегшення фракційного складу може призвести до підвищення
жорсткості роботи двигуна.
В'язкість і густина палива багато в чому визначають процеси випаровування та
сумішоутворення в дизелях. З їх збільшенням росте діаметр крапель і погіршуються умови
згоряння, внаслідок чого збільшуються втрати палива та димність відпрацьованих газів.
В'язкість палива впливає на наповнення і витікання палива через зазори плунжерних пар.
При роботі на малов'язкому паливі збільшується знос деталей паливних насосів, що вимагає
застосування в їхньому складі протизносних присадок. В'язкість палива залежить від його
вуглеводневого складу, у зв'язку з чим варіюється в широких межах. У цілому густина ДП при
15єС ρ = 820ч860 кг/м3; кінематична в’язкість при 40єС ν = 2ч4,5·106м2/с.
Молярна маса ДП μ = 180ч200 кг/кмоль.
Низькотемпературні властивості палива оцінюються показниками температури
застигання, помутніння та граничної температури фільтрівності.
Температурою застигання визначають умови складського зберігання палива. Температури
помутніння та межі фільтрованості визначають умови застосування палива у технічних виробах.
Ступінь чистоти дизельного палива визначає ефективність і надійність роботи паливної
апаратури. Частки розміром більш 4 мкм викликають підвищений знос плунжерних пар.
Чистоту палива оцінюють коефіцієнтом фільтрованості, що представляє собою
відношення часу фільтрування через фільтр при атмосферному тиску десятої порції палива, що
фільтрується, до першої. На фільтрованість палива впливає наявність води, механічних домішок,
смолистих речовин, мила нафтенових кислот.
Сірчисті з'єднання, неграничні вуглеводні та метали (ванадій, натрій) впливають на
процеси нагароутворення в дизелях, що є причиною підвищеного зносу та корозії. Їхній вміст у
паливі регламентовано. Вміст сірки прямо визначає рівень шкідливих складових у ВГ двигуна. Зі
зменшенням вмісту сірки до рівня 0,035% і нижче (екологічно чисті дизельні палива)
змащувальні властивості палива знижуються, а їхній рівень регламентується показником "пляма
зносу" на машині тертя. Тому в малосірчисте паливо вводяться протизносні присадки. У країнах
ЄС з 1 січня 2005 р. заборонено використання ДП зі змістом сірки більше 0,001%.
Ступінь пожежної безпеки визначається температурою спалахування палива. У
пожежонебезпечних умовах, коли двигун встановлений у закритому приміщенні, застосовуються
палива з підвищеною температурою спалахування.
ГОСТ 305-82 передбачає виробництво палива для дизелів загального призначення з
температурою спалахування не нижче 40°С, для суднових і тепловозних двигунів, гірських
машин із температурою спалахування не нижче 62°С, що досягається підвищенням температури
початку кипіння палива. Таке підвищення температури початку кипіння є причиною зниження
виходу дизельного палива при тій самій кількості сировини. Тому паливо з підвищеною
температурою спалахування повинне застосовуватися строго за призначенням.
Нафтові компанії Росії виробляють дизельне паливо за ГОСТ 305-82 та ТУ підприємств
(таблиця 2.4). За ГОСТ 305-82 виробляється три марки дизельного палива: Л – літнє, для
застосування при температурах навколишнього повітря вище 0°С (ЦЧ=47ч51), З – зимове двох
видів, для застосування відповідно при температурах до мінус 20°С (температура застигання
мінус 25єС) (ЦЧ=47ч51) та мінус 30°С (температура застигання мінус 35°С) (ЦЧ=40ч42) і марки
А – арктичне, для застосування при температурах до мінус 50єС (ЦЧ=38ч40). Вміст сірки в
дизельному паливі марок Л и З не перевищує 0,2% (вид 1) і 0,5% (вид 2), а в арктичному – 0,2 і
0,4%.
Відповідно до ГОСТ 305-82, прийняте наступне умовне позначення дизельного палива:
літнє паливо замовляють з урахуванням вмісту сірки і температури спалаху (Л-0,2-62), зимове - з
урахуванням вмісту сірки і температури застигання (3-0,2-мінус 35). В умовне позначення
арктичного палива входить тільки вміст сірки: А-0,2.
Дизельне експортне паливо (ТУ 38.401-58-110-94) – виробляють для поставок на експорт.
Для оцінки його якості на вимогу замовників визначають дизельний індекс (а не цетанове
число). Крім того, замість визначення змісту води й коефіцієнта фільтрованості експрес-методом
установлюють прозорість палива при температурі 10°С.
Зимові дизельні палива з депресорними присадками марки ДЗп за ТУ 38.101889-81
виробляють з 1981 р. Для застосування в районах з холодним кліматом при температурах -25ч-
45 °С виробляють палива за ТУ 38.401-58-36-92. Відповідно до технічних умов одержують дві
марки палива: ДЗп-15/-25 (базове дизельне паливо з температурою помутніння -15 °С, товарне -
із граничною температурою фільтрованості -25 °С) і арктичне дизельне паливо ДАп-35/-45
(базове паливо з температурою помутніння -35 °С, товарне – із граничною температурою
фільтрованості -45 °С).
Екологічно чисте дизельне паливо випускають за ТУ 38.1011348-03. Технічні умови
передбачають випуск літнього (ДЛЭЧ) і зимового (ДЗЭЧ) дизельного палива. Екологічно чисті
палива виробляють гідроочищенням дизельного палива, допускається використання в сировину
гідроочищення дистилятних фракцій вторинних процесів.
Міське дизельне паливо (ТУ 38.401-58-170-96) призначено для використання у м. Москва.
Основна відмінність міського дизельного палива від екологічно чистого – поліпшена якість
завдяки використанню присадок (влітку – антидимної, взимку – антидимної й депресорної).
Добавка присадок у міське дизельне паливо знижує димність і токсичність відпрацьованих газів
дизелів на 30-50 %. Депресорні присадки, що поліпшують низькотемпературні властивості
палива, являють собою, в основному, сополімери етилену з вінілацетатом закордонного
виробництва.
В Україні дизельне паливо виробляють за ДСТУ 3868-99. Європейський стандарт EN 590
діє у країнах Європейського економічного співтовариства з 1996 р. Стандарт передбачає випуск
дизельних палив для різних кліматичних регіонів. Загальними для дизельних палив є вимоги
стосовно температури спалаху – не нижче 55 °С, коксованості 10%-ного залишку – не більше
0,30 %, зольності – не більше 0,01 %, змісту води – не більше 200 ррm, механічних домішок – не
більше 24 ррm, корозії мідної пластинки – клас 1, стійкості до окислювання – не більше 25 м
осаду/м3. У Росії з 2006 року вводиться у дію ГОСТ Р 52368-2005, що є повним аналогом
стандарту EN-590:2004. У США діє стандарт ASTM D975.
Таблиця 2.4. Європейські та російські вимоги до дизельних палив
ТУ 0251-
ТУ 38.
018-
Найменування
EN 590
ГОСТ 305-82 ТУ 38.1011348- 101889- ТУ 38.401-58-36-92 00044434-
показників
ЛУКОЙЛ
EN 590
2000 р. 2005 р.
(Euro3) (Euro4) 2010 р. Л З
А ДЛЭЧ-В ЛЗЭЧ-В ДЗп ДЗп-
15/25
ДЗп-
25/35 Л
Цетанове число 51 51-55 55 45 45 45
45 45,29
Густина при 820-
не нормується,
не нормується,
15єС, кг/м3
845820820
визначається
обов'язково
визначається
обов'язково
820-845
Густина при
20єС, кг/м3
Поліциклічні
ароматичні УВ,
11 менше
860 840 830 860
- - - -
840 860 860 840 850,4
- не нормується -
%
Вміст сірки,
ppm
-вид 1
-вид 2
Маслянистість,
(0,035
%)
(0,005
%)
(0,003 2000 2000 2000 350/500 350/500 350/500 2000 2000 1116 350
%)
5000 5000 4000 1000 1000 1000 5000 5000 2625
діаметр плями
зносу при
600С, мкм
460 430 360
не нормується
Все темы данного раздела:
Макіївка, 2007 р.
Модуль 1. Основи теорії ДВЗ
ЗМІСТ
ТЕМА 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ ДВЗ.
ЗАГАЛЬНА БУДОВА ДВИГУНІВ
ДВИГУНІВ
Ключові слова і поняття:
Двигунвнутрішньогозгоряння (ДВЗ) (1.1) – сукупність механізмів та систем, що
перетворює теплоту газі
Коротка історія розвитку ДВЗ
Перший діючий ДВЗ був побудований у Франції ЖаномЕтьєномЛенуаром у 1860 р.
Паливом був світильний газ, попередній стиск суміші не здійснювався, тому
Рудольф Крістіан Карл ДИЗЕЛЬ
(1858-1929 рр.)
Народився у Парижі. Вже у 14 років Дизель вирішив
працездатного двигуна внутрішнього згоряння.
Народився 10 липня 1832 р. у місті Хольцхаузен
Жан Етьен ЛЕНУАР
(1822-1900 рр.)
Закінчивши зі срібною медаллю гімназію, він
поступив у Петербурзький технологічний інститут. За
Класифікація ДВЗ
Ознаки класифікації ДВЗ можуть бути різними і визначаються як призначенням,
особливостями практичного застосування, так і принципами побудови, елементами конструкції
І двигуни з самозапалюванням від стиску (1.14) та з запалюванням від запальної дози
рідкогопалива (1.15).
6. За способом регулювання потужності: з якісним (дизелі, газодизелі), кількісним
(бензинові та газові) та змішаним регулюванням.
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 – форсунк
Робочий цикл двотактного двигуна з примусовим запалюванням
Рисунок 1.5. Схема робочого процесу двотактного двигуна з примусовим запалюванням
а – впуск та стиск, б – робочий хід, в – стиск суміші у кривошипній кам
Робочий цикл двотактного дизеля
Рисунок 1.7. Схема робочого процесу двотактного дизеля
а – робочий хід, б – випуск, в – продувка.
1 – нагнітач, 2 – впускне вікно, 3 – ви
Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними
Переваги чотиритактних двигунів у порівнянні з двотактними:
- більший ККД, особливо при часткових навантаженнях;
- менша теплова напруженість деталей;
- к
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 яких має особ
Компонувальні схеми двигунів
Різноманіття областей застосування ДВЗ і вимог до їхніх конструкцій обумовлюють
складність їхньої класифікації за конструктивними ознаками. Конструкції двигунів залежать ві
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 випадка
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.
W
ТЕМА 2. ПАЛИВО ДЛЯ ДВЗ ТА ПРОЦЕСИ ЙОГО ЗГОРЯННЯ
Ключові слова і поняття:
Бензин (2.1) – суміш нафтових дистилятів (продуктів перегонки), що википає при
температурах 25ч215єС
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 палива, які
Бензини
С
0,855
0,870
0,375
0,520
Н
0,145
0,126
0,125
0,140
Вміст
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
Альтернативні палива
Швидке зменшення світових запасів нафти вимагає пошуку та розвитку альтернативних
У якості альтернативних видів палива можуть використовуватися с
Біодизельне паливо
0,02
Водень Н2є найбільш перспективною альтернативою вуглеводневим типам палив. Крім
того, він є перспе
Хімічні реакції при згорянні палива
Для повного згоряння палива необхідно визначити кількість повітря, що називається
теоретично необхідною і визначається за елементарним складом палива.
Кількість по
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 Трінкле
Процес впуску
Процесом впуску звичайно називають процес наповнення циліндра двигуна свіжим
зарядом. Цей процес трохи відрізняється для двигунів без наддуву і з наддувом.
Процес стиску
ηv = 0,8ч0,94;
ηv = 0,8ч0,97;
ηv = 0,75ч0,8.
При розгляді ідеальних циклів
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).
Процес розширення
Тz= 2400ч3100 К
Тz= 1800ч2300 К
Тz = 2200ч2500 К
Тz= 2000ч2300 К
За аналог
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 трохи
ТЕМА 4. ПОКАЗНИКИ РОБОЧОГО ЦИКЛУ ДВИГУНА. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВЗ
Ключові слова і поняття:
Середнійіндикаторнийтиск (4.1) – розрахункова робота газів, віднесена до ходу
поршня.
Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за складом
суміші (4.19) – залежність зміни потужності й питомої витрати палива, а також інших показників
від якісного складу суміші, що обумовлений коефіцієнтом надлишку повітря
Індикаторні параметри робочого циклу
Робочий цикл (1.22) характеризується індикаторними показниками. Ці показники
стосуються процесів, що відбуваються усередині циліндра двигуна, та характеризують
дос
Ефективні показники двигуна
Індикаторні показники достатньою мірою відображають якісні сторони перетворення
тепла в роботу в двигуні, але не враховують втрати енергії на тертя, привод допоміжних
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 силова передача
Швидкісні характеристики
Розрізняють зовнішню і часткові швидкісніхарактеристики (4.11).
Зовнішнюшвидкіснухарактеристику (ЗШХ)(4.12) одержують при повно
Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за складом
суміші (4.19). Залежність потужності й питомої витрати палива, а також інших показників від
якісного складу суміші, що обумовлений коефіцієнтом надлишку повітря, або в
Регулювальна характеристика дизеля за кутом випередження подачі палива (4.21).
Залежність показників роботи двигуна від кута випередження подачі палива при незмінному
положенні рейки паливного насоса й незмінній частоті обертання вала називається
регулювальн
Регуляторні характеристики
Умови роботи двигуна можуть характеризуватися необхідністю збереження частоти
обертання вала при змінному навантаженні (робота на генератор електричної енергії, на
Навантажувально-швидкісні характеристики
Навантажувально-швидкіснахарактеристика (4.23) поєднує (синтезує) швидкісні й
навантажувальні характеристики – див. рис. 4.16. Як правило, такі характе
ЗАПАЛЮВАННЯМ
Ключові слова і поняття:
Сумішоутворення (5.1) – комплекс взаємозалежних процесів дозування палива й повітря,
розпилювання й
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 трохи вище);
Утворення гомогенних сумішей
Змішення компонентів суміші відбувається в результаті молекулярної дифузії одного газу
в іншій. У сучасних двигунах тривалість процесу сумішоутворення складає 0,0005ч0,06 с
Утворення гетерогенних сумішей
Безпосереднєвпорскуванняпалива. Метою внутрішнього приготування неоднорідної
робочої суміші є забезпечення роботи ДВЗ на усіх його режимах без дросельн
Процес згоряння
При згорянні однорідних вуглеводневих палив максимальна швидкість полум'я Uнмах
досягається при трохи збагачених пальних сумішах. У випадку, коли Uнмin=0,1 м/
Вплив різних факторів на процес згоряння.
Кут випередження запалювання φв.з. на кожному режимі повинен забезпечувати
найкращі показники двигуна. Такий кут називається оптимальним φв.з.опт. При цьо
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 можуть створи
СО2→С+О2.
Рисунок 5.14. Індикаторні діаграми при порушеннях процесу згоряння у ДВЗ з примусовим
запалюванням: а – слабка детонація, б – сильна детонація
Фактори, що впливають на виникнення детонації.
Хімічний склад палива:
а) груповий склад палива – парафіни, олефіни, ароматичні вуглеводні; парафіни
детонують більше, ніж олефіни; олефіни більше, ніж нафтени і т.д.
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 випускног
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 запалюв
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. Впорскув
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 форсунки
Сумішоутворення
Загальні вимоги до процесу сумішоутворення й згоряння
Процес сумішоутворення й згоряння в дизелях повинен відповідати наступним основним
вимогам:
1
Процес згоряння
Згоряння є складним фізико-хімічним процесом. Воно визначає енергетичні, економічні
й екологічні показники циклу, динамічні навантаження на деталі двигуна.
ТЕМА 7. КРИВОШИПНО-ШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ
Ключові слова і поняття:
Циліндр (7.1) – напрямний елемент для поршня.
Блокциліндрів (7.2) – єдиний елем
Циліндр
Циліндр (7.1) є напрямним елементом для поршня. У ДВЗ з рідинним охолодженням, як
правило, усі циліндри з’єднані у єдиний елемент – блокцилі
Головка циліндрів
Головкициліндрів (7.10) (рис. 7.13) закривають циліндри зверху і служать для
розміщення камери згоряння.
Вимоги до головок 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
Поршневі кільця
За призначенням і функціями відрізняють поршневі кільця:
- компресійнікільця (7.13);
- маслознімнікільця (7.14).
Поршневий палець
Поршневийпалець (7.15) служить для з'єднання поршня із шатуном і являє собою
коротку трубку.
У залежності від способу кріплення розрізняють дв
Колінчастий вал
У групу колінчастоговала (7.17) входять: колінчастий вал, противаги, маховик,
елементи приводу ГРМ та інших механізмів, вузол осьової фіксації та де
Підшипники колінчастого вала
В основному у сучасних ДВЗ використовують підшипники ковзання, у важких ДВЗ
можуть використовуватися й підшипники кочення (у якості корінних, при цьому колінчастий в
Балансування ДВЗ
Сили і моменти, що виникають при здійсненні деталями КШМ зворотно-поступальних й
обертальних рухів, утворюють вібрації, які передаються через опори двигуна на кузов.
Тенденції розвитку КШМ
1. Подальше зменшення маси блоку циліндрів використанням алюмінієвих блоків без
гільз. У поверхні циліндрів електролітичним шляхом утворюється підвищений вміст кремнію,
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 робочого тіла
Класифікація ГРМ
Класифікаційних ознак ГРМ багато. Розглянемо основні:
1) за взаємним розташуванням розподільного вала та клапанів:
- SV (8.4) (Side Valves)
Розподільний вал
Розподільнийвал (8.9) призначений для керування клапанами за допомогою кулачків, які
розташовані на ньому. У ДВЗ з примусовим запалюванням він може так
Деталі передачі
При нижньому розташуванні розподільного вала та верхньому розташуванні клапанів у
деталі передачі входять (рис 8.36):
- штовхач 2, я
Клапанний вузол
Вимоги до клапанного вузла:
- забезпечення наповнення циліндра та його герметизація;
- мінімальна маса;
- достатня міцність та жорсткість;
- мала
Фази газорозподілу
Фазигазорозподілу (8.11) звичайно зображують у виді кругової діаграми, яку називають
діаграмою фаз газорозподілу (рис. 8.58).
Тенденції розвитку ГРМ
1. Виконання перспективних екологічних вимог, а також економії палива вимагає все
частішого використання систем змінення фаз газорозподілу, причому, як впускних, так і
ТЕМА 9. СИСТЕМИ ЗМАЩЕННЯ ДВЗ
Ключові слова і поняття:
Системазмащеннязмокримкартером (9.1) – система, у якій запас масла зберігається в
піддоні картера.
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 залежності від
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, 9.4).
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 бензинових двигун
Властивості масел і методи їхньої оцінки.
Миючі присадки забезпечують необхідну чистоту деталей двигуна та знижують
схильність масла до утворення низькотемпературних відкладень і швидкість забруднення
фільтрів тонк
Рекомендована область застосування
Нефорсовані бензинові двигуни і дизелі
Б
Б1Малофорсовані бензинові двигуни, що працюють в умовах, які сприяють
утворенню високот
Бензинові двигуни
Двигуни, що працюють у легких умовах
Двигуни, що працюють при помірних навантаженнях
Двигуни, що працюють із підвищеними навантаженнями (моделі випуску до 1964 р.)
Двигун
Дизельні двигуни
Двигуни, що працюють при помірних навантаженнях на малосірчастому паливі
Двигуни без наддуву, що працюють при підвищених навантаженнях на сірчастому паливі
Двигуни (у тому числі з
Дизельні двигуни
Двигуни без наддуву, що працюють при звичайних умовах
Двигуни без наддуву для тяжких умов або з наддувом для помірних умов
Двигуни з наддувом для особливо тяжких умов
Дви
Область застосування й властивості масла
Бензинові двигуни
Двигуни, конструкція яких допускає застосування енергозберігаючих масел, що
знижують тертя, малов’язких при високій температурі (150°С) і великої швидкост
А/В: масла для бензинових і дизельних двигунів легкових автомобілів
Масла, що призначені для бензинових і дизельних двигунів легкових автомобілів і фургонів, що
допускають застосування масел, які мають знижену в'язкість при високих температурах і швидкостя
С: масла, що сумісні з каталітичними нейтралізаторами відпрацьованих газів
Масла з високою стабільністю властивостей, що призначені для застосування у
високопродуктивних бензинових і дизельних двигунах з DPF та TWC легкових автомобілів і фургонів,
Е: масла для потужних дизельних двигунів вантажних автомобілів, автобусів
Призначені для широкого застосування в дизельних двигунах з і без турбонаддуву вантажних
автомобілів, що працюють у середніх і тяжких умовах і з нормальним інтервалом заміни. Масло
Дизельних двигунів великовантажних автомобілів.
Донедавна мастильні матеріали для важких дизельних двигунів комерційного транспорту
розроблялися з урахуванням вимог регіональних ринків: у Європі – специфікації АСЕА, у Японії
Дизельних двигунів легкових автомобілів і легких комерційних вантажівок.
Нові світові специфікаціями Global DLD були спільно розроблені ACEA, Асоціацією
компаній-виготовлювачів двигунів США (EMA) і Японською асоціацією виготовлювачів
Volvo Truck
VDS (Volvo Drain Specification), специфікація на подовжені інтервали заміни для
моторних масел, що застосовують у дизельних двигунах з турбонаддувом.
VW/Audi
VW 500.00 Легкоплинні енергозберігаючі всесезонні масла SAE 5W-30, 5W-40, 20W-30
або 10W-40, що призначені для застосування у бензинових двигунах.
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 малих
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, де теплота
Повітряні системи охолодження
При повітряному охолодженні тепло від стінок циліндра і головки циліндра передається
безпосередньо повітрю. Для збільшення поверхні охолодження циліндр і головки циліндрів
Норма за ГОСТ 28084-89
Прозора однорідна пофарбована рідина
без механічних домішок
мінус 40
5. Корозійний вплив на метали, г/м2
ТЕМА 11. СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНІВ
Ключові слова і поняття:
КарбюраторніДВЗ (11.1) – бензинові ДВЗ, у яких приготування пальної суміші
відбувається у спеціально
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)
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
Допоміжні пристрої карбюратора.
Пусковийпристрій (рис. 11.16) служить для приготування карбюратором багатої суміші
при пуску холодного двигуна, тому що в цих умовах відбувається погане розпилювання п
Пристрої збагачення суміші при максимальному навантаженні.
Економайзер (збагачувач) карбюратора призначений для збагачення пальної суміші при
великих навантаженнях двигуна. Дія збагачувача обумовлена зміною опору паливної сист
Карбюратори зі змінним перетином дифузорів.
Більшістю це карбюратори з горизонтальним потоком суміші. Вони існують двох типів:
- зі змінним перетином дифузора, що виконує роль дроселя;
- з регулюванням кількості суміші дрос
Карбюратори з електронним керуванням.
Поява таких карбюраторів пов’язана з підвищенням вимог до викидів токсичних речовин
у відпрацьованих газах. Ефективна робота трикомпонентних каталітичних нейтралізаторів
вимагає п
Класифікація систем впорскування
У системах з впорскуванням палива внаслідок відсутності карбюратора знижується опір
впускної системи, підвищується рівномірність розподілу палива по циліндрах і зменшується
Паливні системи фірми BOSCH.
Компанія Bosch почала експерименти зі створення бензинового впорскування ще у 1921
році.
У результаті численних експериментів (1923ч1928 рр.) було створено першу систему
Комплексна система керування двигуном "Digifant" фірми VOLKSWAGEN
складається із двох підсистем: керування впорскуванням палива й керування кутом
випередження запалювання. Робота всіх підсистем управляється електронним контролером, що є
спеціалі
Системи розподіленого впорскування
Система (рис. 11.35) забезпечує подачу палива електромагнітними форсунками у зону
впускних клапанів. До її переваг відносяться краща економічність та потужність чере
Конструкція елементів систем
Паливні насоси. У системах впорскування робочий тиск у паливній магістралі форсунок
треба забезпечити безпосередньо перед моментом запуску двигуна, тому бе
Форсунки.
При центральному впорскуванні форсунку об’єднано у єдиний агрегат з регулятором
тиску та дросельною заслінкою (рис. 11.52). Форсунка (рис. 11.53) електромагнітна, у
виключеному ст
ТЕМА 12. СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ДИЗЕЛІВ
Ключові слова і поняття:
РяднийбагатоплунжернийПНВТ (12.1) – паливний насос високого тиску, у якого
кількість секцій дорівнює
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 здійснює дозува
Елементи системи
Паливні баки мають витримувати подвійний робочий тиск контуру низького тиску.
Надлишковий тиск стравлюється крізь отвори або клапани.
Пали
Рядні багатоплунжерні ПНВТ
Схема системи живлення зі стандартним ряднимбагатоплунжернимПНВТ (12.1)
наведена на рис. 12.10. Прийняття більш жорстких екологічних норм привело до удо
Насос-форсунки
Для оптимізації систем впорскування, збільшення тиску впорскування та скорочення
шляху, який проходить паливо під високим тиском, використовують індивідуальні системи
Індивідуальні ПНВТ
ІндивідуальнийПНВТ (12.5) (англ. UPS – Unit Pump System) схожі з насос-форсунками,
але у них ці елементи відокремлені та поєднані через короткий
Акумуляторні паливні системи
Акумуляторніпаливнісистеми (12.6) почали використовуватися з 1910 р. до 1950-х рр.
на суднових дизелях. Припинення їх використання пов’язано з недоліка
Тенденції розвитку систем живлення дизелів
Усі нові моделі дизелів мають нерозділені камери згоряння. Для нових моделей
характерний осесиметричний процес сумішоутворення, 4-клапанний газорозподіл, турбонаддув
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 природні
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.
Назва газової системи живлення
SGI (Sequential Gas Injection)
GSI (Gaseous Sequential Injection)
LPI (Liquid Propane Injection)
«Sequent»
«Polaris»
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
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 газової
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 в
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 факторів:
Системи впуску
Система впуску (1.40) призначена для підведення свіжого заряду у циліндри ДВЗ,
очищення повітря та його підігріву. У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням (1.10) у
Динамічний наддув
У цій системі нагнітача як такого немає. Для підвищення наповнення використовують
хвильові явища, що виникають у впускній системі внаслідок періодичного відкриття-закриття
Механічний наддув
При механічному наддуві нагнітач (Supercharger, Kompressor) приводиться у дію від ДВЗ.
Нагнітачі можуть бути об’ємними або відцентровими.
Керування т
Турбонаддув
Рисунок 14.29. Турбокомпресор у розрізі
(кольором показано розподіл температур при роботі)
Охолодження повітря
На багатьох ДВЗ з наддувом установлюється проміжнийохолодникнаддувногоповітря
(14.4) (intercooler, aftercooler). При
Нетрадиційні схеми наддуву
Система Maxidyne. Сутність цієї системи з газотурбінним наддувом полягає у тому, що
оптимальних умов входу газу на лопати турбіни домагаються на пон
Загальна будова системи
Система випуску (1.41) призначена для:
- зниження концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах,
- випуску відпрацьованих газів з припустимим рівнем шуму і
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 – 400ч1000 Гц
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 речовини,
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
Нейтралізатори відпрацьованих газів
У термічних і каталітичних нейтралізаторахвідпрацьованихгазів(14.6) відбуваються
хімічні реакції, у результаті чого зменшується концентрація газових
Системи рециркуляції відпрацьованих газів
Системарециркуляціївідпрацьованихгазів (14.8) (EGR – Exhaust Gas Recirculation)
(рис. 14.57) примусово повертає частину ВГ у циліндри ДВЗ. При ц
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 ч
Загальна характеристика систем запалювання
Система запалювання (1.39) призначена для формування імпульсів високої напруги, які
забезпечують надійне іскроутворення у свічі та запалювання робочої суміші (1.31). До її
Джерела струму
У якості джерел електричного струму звичайно використовують генератор і
акумуляторну батарею (АКБ). Робочою напругою найчастіше є 12 В.
Генератор (15.1)
Контактно-транзисторна система запалювання
Рисунок 15.5. Схема контактно-
транзисторної системи запалювання:
1 – свіча; 2 – ротор; 3 –
розподільник; 4 –
Електронні системи запалювання
У електронних системах запалюваннях контактний переривник замінено на безконтактні
датчики (рис. 15.6). У якості датчиків використовують найчастіше магнітоелектричні датчик
Способи пуску ДВЗ
Пуск двигуна можливий тільки в тому випадку, коли колінчастий вал приводиться в
обертання допоміжним пристроєм. Провертання колінчастого вала від стороннього джерела
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;
Особливості пуску бензинових ДВЗ
У карбюраторних ДВЗ для полегшення пуску у вхідному каналі карбюратора
встановлюється повітряна заслінка, що забезпечує збагачення суміші в період пуску. Дросельна
Пуск ДВЗ у зимових умовах
Зимовим періодом експлуатації називається такий, коли температура навколишнього
повітря встановлюється нижче +5°С. Низька температура повітря утрудняє пуск двигуна,
Допоміжні способи пуску ДВЗ
Пуск двигуна буксируванням, тобто розкручуванням колінчастого вала ведучими
колесами транспортного засобу. Такий метод пуску двигуна допустимо використовувати лише у
Газотурбінні двигуни
Бурхливий розвиток авіаційних газотурбінних двигунів у 40-х роках ХХ століття сприяв
розгортанню робіт зі створення суднових, локомотивних і автомобільних двигунів. На дани
Двигуни Стірлінга
ДвигунСтірлінга (17.1) – теплова машина, що працює за замкнутим термодинамічним
циклом, у якому ізотермічні процеси стиску і розширення відбуваються пр
Роторно-поршневі двигуни
Рисунок 17.4. Роторно-поршневий ДВЗ (Mazda Renesis, кращий двигун 2003 р.)
Адіабатні двигуни
Досить перспективним напрямом розвитку двигунів у майбутньому є застосування
дизелів з обмеженим відведенням теплоти в охолодне середовище, тобто наближення процесів,
Парові двигуни
Парові двигуни широко використовувалися на перших автомобілях, однак через ряд
недоліків (великі маса і габарити, складності пуску, велика витрата води) їх повністю замінил
Електричні двигуни
Перші транспортні засоби з електричною тягою були побудовані у середині ХІХ століття.
Широке застосування електричних двигунів обмежується недостатнім рівнем розвитку джере
Гібридні двигуни
Рисунок 17.11. Toyota Prius з гібридною силовою установкою:
1 – поршневий ДВЗ; 2 – блок перетворювачів енергії; 3 – електромотор
Широкий діапазон зміни температури повітря.
Це зв'язано з експлуатацією машин, так само як автомобілів і тракторів, у різноманітних
кліматичних умовах. В умовах Крайньої Півночі температура узимку досягає –60°С, у
місцевост
Пересіченій місцевості.
Зі збільшенням висоти над рівнем моря зменшуються температура, тиск і густина повітря.
Це приводить до збільшення періоду затримки запалення і підвищенню «жорсткості» роботи,
особ
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 швидкісною, то за
Післямова
Розвиток двигунів дорожніх машин спрямований на забезпечення росту продуктивності,
скорочення енерговитрат; зменшення витрат праці на виготовлення, технічне обслуговування
ЛІТЕРАТУРА
1. Двигатели внутреннего сгорания / Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др. – М.:
Высш.шк., 1985. – 311 с.
2. Сергеев В.П. Ав
МЕТОДИЧНІ ПОСІБНИКИ
1. Методичні вказівки до виконання теплового розрахунку ДВЗ у курсових і дипломних
проектах та роботах (для студентів спеціальностей «Автомобілі та автомобільне господарств
Новости и инфо для студентов