Конвертация дизеля Д-243 з целью улучшения экологической безопасности при работе техники в закрытых помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

КОНВЕРТАЦИЯ ДИЗЕЛЯ Д-243 С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ ТЕХНИКИ В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Заичка С.А., Волков Е.А.

Дизельный двигатель является двигателем, воспламенение топлива в котором осуществляется при нагревании от сжатия. Стандартный дизельный двигатель не может работать на газовом топливе, потому что метан обладает существенно более высокой температурой воспламенения чем дизельное топливо ( ДТ -- 300-330 С, метан -- 650 С), которая не может быть достигнута при степенях сжатия, используемых в дизельных двигателях. [1]

Причиной, по которой дизельный двигатель не сможет работать на газовом топливе является явление детонации, т.е. не штатного ( взрывообразного горения топлива, которое возникает при избыточной степени сжатия.[5] Для дизельных двигателей используются степень сжатия топливо-воздушной смеси в 14-22 раза, метановый двигатель может иметь степень сжатия до 12-16 раз.

Реализована простая по конструкции, дешевая в изготовлении, ремонтопригодная в эксплуатации конструктивная схема с внешним смесеобразованием и количественным регулированием газовоздушной смеси с использованием доработанных серийных узлов и агрегатов. Для этого применена эжекторная система смесеобразования через газовоздушный смеситель с механическим приводом дроссельных заслонок и бесконтактно-транзисторная система зажигания с датчиком-распределителем, одноканальным транзисторным коммутатором и одной катушкой зажигания.

При конвертации дизеля в атмосферный газовый двигатель с зажиганием от искры разработана конструкторская документация по следующим узлам и деталям. [4] дизель двигатель газовый зажигание

Узла привода датчика-распределителя с центробежным датчиком ограничения максимальной частоты.

Доработки головки цилиндров дизеля для установки свеч зажигания и камеры сгорания в поршне двигателя для снижения степени сжатия до 12.

Доработки пневматического дозатора газа 14.441501.

Нового впускного коллектора, обеспечивающего установку доработанного газовоздушного смесителя СГ-250. [2]

Для снижения степени сжатия двигателя до 12 дорабатывают поршни двигателя, увеличивая в них камеру сгорания (рис. 1).

Для газового двигателя на базе дизеля применен доработанный датчик распределитель типа 40.3706 левого вращения. Доработка датчика включает изменение характеристик автоматов по изменению угла опережения зажигания по частоте и нагрузке. В основу доработки закладывается оптимальная совмещенная характеристика центробежного и вакуумного автоматов, полученная по экспериментальным регулировочным характеристикам по углу опережения зажигания. [3]

а) б)

Рисунок 1 Поршни двигателя Д-243: а) базового дизеля; б) газового двигателя

Привод датчика-распределителя осуществляется от привода топливного насоса высокого давления базового дизеля. С противоположной стороны привода топливного насоса высокого давления монтируется привод центробежного датчика ограничения максимальной частоты вращения вала двигателя (рис. 2). [2] Ввиду более высокой степени сжатия у газовых двигателей (в = 12) по сравнению с бензиновыми и увеличенной в связи с этим величиной пробивного напряжения в зазоре свечи необходимо применение высококачественных силиконовых проводов и наконечников к ним а также уменьшение зазора между электродами свеч зажигания до 0,45-0,5 мм. [6]

Для обеспечения требований по выбросам вредных веществ с отработавшими газами на газовом двигателе Д-243 применен пневматический дозатор газа, который оптимизирует состав газовоздушной смеси на внешней характеристике для эффективной работы трехкомпонентного нейтрализатора отработавших газов.

Рисунок 2 Привод датчика-распределителя и центробежного датчика в сборе на двигателе

На газовом двигателе использовался доработанный двухкамерный газовый смеситель СГ-250. Доработка заключалась в изменении геометрических параметров одного его диффузора, и изготовлении специальной заглушки вместо второго. [7]

Размещено на http://www.allbest.ru/

График 1 Зависимость мощности от оборотов двигателя, по типам топлива

Стендовые испытания конвертированного газоискрового двигателя показали возможность получения номинальной мощности газоискрового двигателя (58,8 кВт) одинаковой с мощностью дизеля (58,2 кВт), при этом обеспечивается запас крутящего момента (19%), превосходящий норматив для двигателя (15%). Максимальная температура отработавших газов находится в допустимых пределах (699°С).

Метановый газовый двигатель существенно превосходит по всем экологическим характеристикам аналогичный по мощности двигатель, работающий на дизельном топливе и уступает по уровню выбросов только электрическим и водородным двигателям

Рисунок 3 Относительное содержание токсичных компонентов в отработанных газах [8]

Эксплуатация газовых двигателей приносит очевидную пользу. Так, при тех же тяговых характеристиках затраты на их эксплуатацию ниже. Благодаря "чистому" сгоранию топлива моторное масло загрязняется в меньшей степени и его можно реже (примерно на 70%) менять. Поэтому техника на сжиженном газе не требуют частых осмотров. Одновременно увеличивается срок службы кривошипно-шатунного механизма, а уровень создаваемого им шума понижается на 3-5дБ. Соответствующей регулировкой можно повысить мощность и крутящий момент. Уровень токсичности выхлопов также существенно снижается.

Список использованной литературы

1. М.Ю. Карелина Улучшения эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания с применением наноматериалов // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. 2015. №7. С. 16-19.

2. Б.А. Мырзахметов, Ж.Н. Кадыров. А.В. Кочетков Влияние динамических свойств дизельного двигателя на его эксплуатационные и технологические показатели // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. 2014. №3. С. 27-30.

3. В.А.Марков В.В. Володин Б.П. Загородских Использование альтернативных моторных топлив в дизельных двигателях // АВТОГАЗОЗАПРАВОЧНЫЙ КОМПЛЕКС + АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО. 2015. №6. С. 28-35.

4. А.С.Кузнецов Техническое обслуживание и диагностика ДВС. Москва: Академия, 2011. 80 с.

5. Л.В. Грехов Учебник.Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Москва: Легион-Aвтодата, 2008. 344 с.

6. В.А. Марков, А.И. Гайворонский, Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко Работа дизелей на нетрадиционных топливах.. Москва: Легион-Aвтодата, 2010. 464 с.

7. Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей на сжатом природном газе // Строй-Тезника.ру URL: http://stroy-technics.ru/article/osobennosti-ekspluatatsiigazoballonnykh-avtomobilei-na-szhatom-prirodnom-gaze (дата обращения: 15.10.2016).

8. Как дизельный двигатель может работать на метане? // http://cngas.ru/ URL: http://cngas.ru/produkty/nabory-dlya-konversii-benzin%D1%84ovyx-i-dizelnyx-dvigatelej/ (дата обращения: 18.10.2016).

Размещено на Allbest.ru