Титульный лист
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 общее устройство и принцип работы
системы питания дизельных двигателей 5
2 Выявить особенности устройства системы питания дизельных двигателей, устанавливаемых
на автомобили УАЗ-3163 «Патриот» 9
3 Сделать вывод о целесообразности применения дизельных двигателей на автомобилях УАЗ-3163 «Патриот» 14
4 Выполнить практическую часть курсовой работы (чертёж системы питания дизельного двигателя автомобиля УАЗ-3153 «Патриот»). 18
Литература 19
Введение
Энергетическая установка автомобиля - поршневой двигатель внутреннего сгорания – достаточно совершенная тепловая машина. Лучшая экономичность и меньшая токсичность дизелей по сравнению с бензиновыми двигателями предопределяют преобладающее их использование. В настоящее время – это форсированные дизели, работающие в больших интервалах скоростных и нагрузочных режимов. Их энергетические и массовые показатели сблизились с аналогичными показателями бензиновых двигателей, они имеют высокие моторесурс и надежность работы.
Наиболее сложной системой дизеля является система питания (на ее долю приходится до 60% неисправностей).
В дизелях мелкораспыленное топливо впрыскивается в среду сжатого и нагретого в процессе сжатия воздуха. Топливовоздушная смесь испаряется, воспламеняется и сгорает. Качество рабочего процесса – в итоге технико-экономические показатели дизелей – существенно зависят от того, как и когда подается топливо, как оно распыливается и распределяется по объему камер сгорания. В автомобильных и тракторных дизелях главным образом используются разделенные системы непосредственного действия, т. с. топливо подастся от топливного насоса высокого давления (ТНВД) через топливопровод к форсунке. ТНВД – рядные и распределительного типа со всережимными и двухрежимными регуляторами частоты вращения коленчатого вала, форсунки с многодырчатыми распылителями.
Нормальная работа прецизионных пар ТНВД и форсунок обеспечивается очень малыми зазорами (0,006... 0,0006 мм), поэтому всасываемый или нагнетаемый воздух и топливо (компоненты смеси) должны тщательно очищаться от механических примесей и воды.
Движущиеся сопряженные пары деталей в процессе работы изнашиваются, стареют, меняются характеристики пружин, детали распылителей форсунок покрываются смолами, ухудшается пропускная способность фильтров. Следовательно, необходимо периодически выполнять технические обслуживания, устранять неисправности устройств системы и контролировать цикловую подачу топлива.
Изложенное в работе – об устройствах, обеспечивающих хранение на автомобиле УАЗ-3163 «Патриот» определенного запаса топлива, его очистку и дозированную подачу в цилиндры, очистку и подачу в цилиндры воздуха, удаление из цилиндров и уменьшение токсичности отработавших продуктов, т.е. об устройствах, образующих систему питания дизеля.
1 общее устройство и принцип работы
системы питания дизельных двигателей
Система питания дизельного двигателя обеспечивает:
подачу топлива под высоким давлением при равномерном распределении его по объему камеры сгорания и в равных пропорциях во все цилиндры;
дозирование необходимого количества топлива в соответствии с нагрузкой;
подачу топлива в камеру сгорания в строго определенный момент такта сжатия за определенный отрезок времени.
Топливная аппаратура дизельных двигателей (секции насоса высокого давления, форсунки) изготовлена с высоким классом точности, поэтому не допускается попадание воды и механических примесей в топливо.
В общем виде система питания дизельного двигателя может быть представлена из двух магистралей – низкого и высокого давления. Приборы магистрали низкого давления подают топливо из бака к насосу высокого давления. Приборы магистрали высокого давления осуществляют непосредственный впрыск топлива в цилиндры двигателя.
Смесеобразование в дизельных двигателях протекает за очень короткий промежуток времени. Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, необходимо, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы и чтобы каждая частица имела вокруг себя достаточное для полного сгорания количество воздуха.
С этой целью топливо в цилиндр впрыскивается форсункой под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха при такте сжатия в камере сгорания. В современных дизельных двигателях применяют неразделенные камеры сгорания. Они представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня и поверхностями головки и стенок цилиндров. Для лучшего перемешивания топлива с воздухом форму неразделенной камеры сгорания приспосабливают к форме топливных факелов. Углубление, выполненное в днище поршня, способствует созданию вихревого движения воздуха.
Чтобы топливо полностью сгорало и дизельный двигатель имел наилучшие мощностные и экономические показатели, нужно впрыскивать топливо в цилиндр до прихода поршня в ВМТ. Чтобы форсунка вспрыскивала топливо с необходимым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо немного раньше. Схема системы питания тракторного дизельного двигателя показана на рисунке 1.
|
Рисунок 1 – Схема системы питания дизельного двигателя Д-240:
1 – воздухоочиститель; 2 – стеная трубка; 3 – форсунка; 4 – топливопровод высокого давления; 5 – фильтр грубой очистки топлива; 6 – фильтр тонкой очистки топлива;
7 – датчик указателя уровня топлива, 8 – топливо мерная трубка; 9 – топливные баки (основной и дополнительный); 10 – запорный кран, 11 – сливной кран; 12 – подкачивающая помпа; 13 – трубка перепуска топлива, 14 – топливный насос.
|
Во время работы двигателя топливо из топливного бака 9 самотеком поступает по топливопроводу в фильтр 5 грубой очистки, где отделяются крупные механические примеси. Из фильтра грубой очистки топливо засасывается подкачивающей помпой 12 и нагнетается через фильтр 6 тонкой очистки топлива в топливный насос 14. Топливный насос по топливопроводам 4 высокого давления подает топливо под большим давлением к форсункам 3, через которые оно впрыскивается в распыленном состоянии в камеру сгорания. В топливный насос топливо подается подкачивающей помпой в избытке. Излишки топлива отводятся из топливного насоса по перепускной трубке 13 во впускную часть подкачивающей помпы через перепускной клапан, находящийся в штуцере топливопровода.
Просочившееся через зазоры между деталями форсунок топливо (до 0,02% от расходуемого) отводится по сливной трубке 2 в фильтр тонкой очистки или в топливный бак. Давление топлива на выходе из фильтров тонкой очистки контролируется манометром и должно быть в пределах 0,06…0,09 МПа.
Для питания дизельного двигателя применяют дизельное топливо, являющееся продуктом перегонки нефти и представляющее собой маслянистую жидкость светло-коричневого цвета.
2 Выявить особенности устройства системы питания дизельных двигателей, устанавливаемых
на автомобили УАЗ-3163 «Патриот»
Принципиальная схема системы питания дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 на автомобилях УАЗ-3163 «Патриот» показана на рисунке графической части работы. Топливо из правого топливного бака 12 через фильтр грубой очистки топлива 11 подается топливным электронасосом 10 под давлением к фильтру тонкой очистки топлива 8 (ФТОТ). При давлении подаваемого электронасосом топлива больше 60…80 КПа (0,6…0,8 кгс/см2) перепускной клапан 17 открывается, отводя избыточное топливо в линию слива 16. Очищенное топливо от ФТОТ поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД) 5. Далее топливо подается с помощью плунжера-распределителя ТНВД в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления 3 к форсункам 2, с помощью которых осуществляется впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.
Избыточное топливо, а также попавший в систему воздух отводятся от форсунок, ТНВД и перепускного клапана по топливопроводам слива топлива в баки.
Топливный насос высокого давления (ТНВД) (Рисунок 2) распределительного типа со встроенным топливоподкачивающим насосом, корректором по наддуву и электромагнитным клапаном останова топливоподачи. ТНВД оснащен двухрежимным механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала.
Рисунок 2 – Топливный насос высокого давления BOSCH типа VE:
1 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 2 – винт регулировки максимальных оборотов холостого хода; 3 – регулировочный винт максимальной подачи топлива (опломбирован и при эксплуатации не регулируется); 4 – штуцер корректора по наддуву воздуха; 5 – корректор по наддуву воздуха; 6 – винт регулировки минимальных оборотов холостого хода; 7 – штуцера топливопроводов высокого давления; 8 – кронштейн крепления ТНВД; 9 – фланец крепления ТНВД; 10 – отверстие корпуса ТНВД для установки штифта-центратора; 11 – паз ступицы под штифт-центратор ТНВД; 12 – ступица шкива ТНВД; 13 – штуцер подвода топлива; 14 – рычаг подачи топлива; 15 – датчик положения рычага подачи топлива; 16 – разъем датчика; 17 – штуцер подвода отсечного топлива от форсунок; 18 – штуцер отвода топлива в линию слива; 19 – гайка крепления ступицы на валу ТНВД
Основной функцией насоса является дозированная по нагрузке на двигатель подача топлива в цилиндры двигателя под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Форсунка (Рисунок 3) закрытая, с двухстадийной подачей топлива. Давление впрыска:
- первая стадия (ступень) – 19,7 МПа (197 кгс/см2);
- вторая стадия (ступень) – 30,9 МПа (309 кгс/см2).
|
Рисунок 3 – Форсунка подачи топлива:
1 – фильтр щелевой; 2 – корпус форсунки; 3 – проставка; 4 – пружина малая; 5 – нажимной штифт; 6 – направляющий элемент; 7 – пружина большая; 8 – нажимной штифт; 9 – седло пружины; 10 – проставка; 11 – проставка; 12 – упорная втулка; 13 – гайка распылителя; 14 – распылитель
|
Фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ) (Рисунок 4) имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунок. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунок являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и отделение воды, содержащейся в топливе. Попадание влаги во внутреннее пространство ТНВД может привести к выводу последнего из строя по причине образования коррозии и износа плунжерной пары. Задержанная фильтром вода собирается в отстойнике фильтра, откуда должна периодически удаляться через сливную пробку 7. Слив отстоя из ФТОТ производить через каждые 5 000 км пробега автомобиля.
Рисунок 4 – Фильтр тонкой очистки топлива:
1 – штуцер отвода топлива в линию слива; 2 – штуцер подвода топлива от баков; 3 – пробка для выпуска воздуха; 4 – подогреватель; 5 – прокладка; 6 – корпус фильтрующего элемента; 7 – пробка слива воды; 8 – датчик температуры топлива; 9 – шланг отвода очищенного топлива к ТНВД; 10 – разъем подогревателя; 11 – шланг подвода отсечного топлива от ТНВД; 12 – перепускной клапан.
Подсоединение шлангов подвода топлива, отвода очищенного топлива и шлагов слива топлива к штуцерам, установленным на ФТОТ, производить в соответствии с рисунком.
Перепускной клапан 1 (Рисунок 5) шарикового типа ввернут в штуцер 3, который установлен на фильтре тонкой очистки топлива. Перепускной клапан предназначен для перепуска избыточного топлива, подаваемого топливным электронасосом в линию слива топлива в баки. При давлении топлива 60…80 КПа (0,6-0,8кгс/см2) перепускной клапан открывается, перепуская часть топлива из штуцера 10 подвода топлива в штуцер 7 линии слива.
Рисунок 5 – Перепускной клапан:
1 – перепускной клапан; 2 – штуцер подвода отсечного топлива от ТНВД; 3 – полый штуцер к фильтру; 4 – фильтр тонкой очистки топлива; 5, 6, 8, 9, 11 – уплотнительные прокладки; 7 – штуцер отвода топлива в линию слива; 10 – штуцер подвода топлива от баков
При правильно подобранной характеристике топливного электронасоса перепускной клапан не требуется.
3 Сделать вывод о целесообразности применения дизельных двигателей на автомобилях УАЗ-3163 «Патриот»
Сегодня преимущества дизельных двигателей перед бензиновыми - общеизвестны. Прежде всего, это экономичность, надежность, мощность и долговечность. Благодаря последним разработкам в области дизелестроения автопроизводителям удалось значительно уменьшить шум и улучшить ходовые качества современных дизельных автомобилей, сделав их еще более привлекательными для потребителей.
Автомобиль УАЗ-3153 «Патриот» — грузопассажирский, повышенной проходимости, типа 4х4. Предназначен для перевозки пассажиров и грузов по всем видам дорог и местности и рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от минус 45 до плюс 40°С. Число мест для сидения, включая место водителя – 9 человек.
Использование на всех видах дорог является главным фактором, определяющим преимущества использования дизельного двигателя для автомобиля.
О преимуществах дизельного двигателя можно много писать, основными из них являются экономичность и высокий крутящий момент, что предпочтительно для езды по бездорожью. Именно по этой причине дизельными двигателями оснащены большинство внедорожников и кроссоверов.
В последние десятилетия конструкция дизельных двигателей была усовершенствована, поэтому они мало отличаются от бензиновых двигателей.
Дизельные двигатели современности используются на 30 процентов меньше топлива, чем их конкуренты – бензиновые двигатели.
Еще одним фактором в пользу дизельного двигателя является низкий уровень выбросов углекислого газа. В последнее время правительства прогрессивных стран ужесточают требования по уровням выброса парниковых газов, к которым относится углекислый газ, поэтому в европейских странах все популярнее становятся автомобили именно с дизельным двигателем.
Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, регулирование мощности осуществляется регулированием количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию снижения давления в цилиндрах на низких оборотах. Потому дизельный двигатель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем.
Для автомобилей, часто используемых в условиях бездорожья, к которым относится УАЗ-3136 «Патриот» важно сохранять реализацию тягово-сцепных свойств, обеспечиваемых распределением сцепного веса автомобиля на все колеса ходовой системы (использование полного привода). Большой запас крутящего момента, который можно оценить по внешней скоростной характеристике (рис. 6) позволяет преодолевать перегрузки, возникающие в условиях неудовлетворительного дорожного покрытия или его отсутствия и, тем самым, обеспечить реализацию силы тяги на всех ведущих колесах автомобиля.
Таким образом, применительно к автомобилю УАЗ-3136 «Патриот» можно сформулировать преимущества использования для него дизельного двигателя в качестве силового агрегата.
1. Главное достоинство моторов работающих на дизельном топливе – это экономичность. Последние инновации в строительстве бензиновых двигателей привели к значительному снижению расхода топлива. Но дизелям, как и прежде по этому параметру равных нет. Современные дизельные двигатели расходуют на 30% меньше топлива, чем бензиновые конкуренты последнего поколения.
2. Еще один плюс – это низкая цена самого дизельного топлива. Он дешевле бензина на 10%.
3. Дизельное топливо – вещество, неспособное к самовозгоранию, что уменьшает риск пожара.
Рисунок 6 – Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-5143.10
4. Выхлопные газы дизельного двигателя содержат меньше окиси углерода и, следовательно, наносят минимальный вред человеку и окружающей среде.
5. В дизелях отсутствует система зажигания, требующая своевременного технического обслуживания.
6. Коэффициент полезного действия дизельного мотора равен 40%, а более модернизированные силовые агрегаты с промежуточным охлаждением и турбонадувом превышают отметку в 50%.
7. Моторесурс дизельных двигателей в 1,5 раза выше, чем у бензиновых аналогов.
8. Дизельные силовые агрегаты отличаются стабильностью регулировочных параметров.
9. В цилиндры дизельного двигателя поступает более качественная топливная смесь. Это значит, что независимо от частоты вращения коленчатого вала в камеры сгорания попадает одинаковое количество воздуха, а поток топлива прямо пропорционален нагрузке на поршни. Благодаря этому силовой агрегат способен выдавать более высокий крутящий момент в общем диапазоне оборотов, что делает езду на автомобиле более мягкой.
10. Помимо низкого расхода топлива дизеля существенно экономней в плане эксплуатационных расходов. Почти во всех классах автомобилей этот критерий является лидирующим с точки зрения общегодовых издержек.
4 Выполнить практическую часть курсовой работы (чертёж системы питания дизельного двигателя автомобиля УАЗ-3153 «Патриот»).
Чертеж системы питания представлен в графической части работы.
Литература
1. Дизельный двигатель модели ЗМЗ-5143.10. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. Издание второе. г. Заволжье. – 2006 г.
2. Системы двигателей внутреннего сгорания (системы питания): Лабораторный практикум для студентов специальности 1-37 01 01 "Двигатели внутреннего сгорания" / сост. В. И. Хатянович и Е. С. Тамкович. - Минск: БНТУ, 2010. - 64 с.
3. Системы управления дизельными двигателями: пер. с нем. – М.: ЗАО КЖН «За рулем», 2004.
4. Файнлейб, Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник / Б.Н. Файнлейб. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1990.
5. Архангельский В.М., Вихерт М.М. и др. Автомобильные двигатели. – М.: Маштностроение, 1977.
6. Тракторные дизели: Справочник. Под общей редакцией Б.А. Взорова. – М.: Машиностроение, 1981.
|
