Работа дизельного двигателя

Оглавление

Вопрос № 1. Принцип работы четырёхтактного дизеля, поясните его индикаторную диаграмму

Вопрос № 2. Фазы газораспределения, их установка во время сборки двигателя и влияние на экономичность его работы. Приведите примеры

Вопрос № 3. Укажите причины повышенного расхода масла в смазочной системе двигателя

Вопрос № 4. Начертите схему и опишите работу контактной системы батарейного зажигания

Вопрос № 5. Из каких приборов состоит контактно-транзисторная система зажигания?

Список использованной литературы

Вопрос № 1. Принцип работы четырёхтактного дизеля, поясните его индикаторную диаграмму

В четырехтактном двигателе рабочие процессы происходят следующим образом:

1. Такт впуска. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60 С.

2. Такт сжатия. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

3. Такт расширения, или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6-9 МПа, а температура 1800-2000 С. Под действием давления газов поршень 2 перемещается от ВМТ в НМТ - происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3-0.5 МПа, а температура до 700 - 900 С.

4. Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан 6 отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11-0.12 МПа, а температура до 500-700 С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Индикаторную диаграмму, снятую с помощью прибора-индикатора, называют индикаторной диаграммой (рис.1).

Рис. 1 Действительная индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

Рассмотрим диаграмму:

0-1 - заполнение цилиндра воздухом (при внутреннем смесеобразовании) или рабочей смесью (при внешнем смесеобразовании) при давлении несколько ниже атмосферного из-за гидродинамического сопротивления впускных клапанов и всасывающего трубопровода,

1-2 - сжатие воздуха или рабочей смеси,

2-3'-3 - период горения рабочей смеси,

3-4 - рабочий ход поршня (расширение продуктов сгорания), совершается механическая работа,

4-5 - выхлоп отработавших газов, падение давления до атмосферного происходит практически при постоянном объеме,

5-0 - освобождение цилиндра от продуктов сгорания.

В реальных тепловых двигателях преобразование теплоты в работу связано с протеканием сложных необратимых процессов (имеются трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен и др.) Термодинамический анализ такого цикла невозможен Гельман В.М., Москвин М.В. Сельскохозяйственные тракторы и автомобили. - М.: Агропромиздат, 1987, ч I и П..

Вопрос № 2. Фазы газораспределения, их установка во время сборки двигателя и влияние на экономичность его работы. Приведите примеры

Для обеспечения оптимальных мощностных параметров двигателя, его высокой экономичности и снижения токсичности отработавших газов ведущими автопроизводителями мира все чаще применяется регулировка фаз газораспределения (ФГР). В настоящее время используют два варианта регулировок: сдвиг фаз и масштабирование (обычно с изменением подъема клапана).

Сдвиг фаз реализуется проще, но менее эффективен в плане увеличения мощности, а так же требует двух распределительных валов - поворотом вала, управляющего впускными клапанами, собственно и выполняется уменьшение или увеличение перекрытия клапанов на разных оборотах двигателя. Однако положительная добавка мощности от увеличения перекрытия клапанов на высоких оборотах двигателя частично компенсируется отрицательным фактором - снижением дозарядки топливно-воздушной смесью (ТВС) в результате уменьшения угла закрытия клапана после прохода НМТ.

Регулировка ФГР масштабированием диаграммы подъема кулачка в серийном производстве реализовано фирмой Honda в виде попеременно работающих кулачков с различной разверткой: на малых оборотах - с "узкими" фазами, на высоких (порядка 5000 об/мин) - с "широкими". Переключение происходит под управлением давления масла в системе смазки с помощью гидроцилиндров. Таким образом, варьируются не только ФГР, но и высота подъема кулачка. Сложность изготовления, настройки и эксплуатации подобных устройств не дали им широкого распространения, хотя они и позволяют повысить удельную литровую мощность до 100 л.с./дм3 без наддува.

Разрабатываемые вазовскими специалистами конструкции, копирующими хондовскую, несовершенны по массово-кинематическим параметрам, сложны с технологической точки зрения и требуют перехода на новую головку блока, что ставит под сомнение воплощение самой идеи в металле.

На основе патента РФ №2133348 разработана КД устройств регулировки фаз (УРФ), полностью унифицированных с гидроопорами 21214-1007160 и не требующих никаких других переделок в двигателе, кроме установки распредвала с "широкими" ФГР. В условиях конвейерной сборки это повлечет за собой только перенастройку шлифовального станка для распредвалов. Для вторичного рынка необходима замена стандартного распредвала с корпусом, что заметно (в два раза) отражается на стоимости модернизации. Регулировка фаз данными устройствами в отличие от "ступенчатых" хондовских осуществляется плавно во всем диапазоне вращения коленчатого вала двигателя, благодаря чему обеспечиваются оптимальные ФГР для всех режимов работы двигателя.

Изменение ФГР происходит за счет податливости штока устройства (гидроопоры): на малых оборотах утопание штока составляет 2…3 мм, на высоких (около 4000 об/мин.) шток стоит жестко, как у обычной гидроопоры, т.е. утопание равно нулю. Соответствующим образом (исходя из соотношения частей рокера, разделенных линией соприкосновения с кулачком) и почти линейно от оборотов двигателя изменяется высота подъема и углы начала и конца открытого состояния клапана (см. рис.2).

Рис. 2.

Диапазон регулировки - до 60 гр. с каждой стороны развертки по углу поворота коленчатого вала двигателя! Причем и у выпускного клапана тоже. В результате перекрытие клапанов варьируется в пределах 120 гр. Таким образом, параметры наполнения цилиндров ТВС двухклапанных двигателей приближаются и даже превосходят аналоги четырехклапанных. Возрастают мощность и крутящий момент (см. рис.3) особенно в диапазоне высоких оборотов, без ухудшения экономичности и экологичности двигателя.

Рис. 3

Единственным недостатком подобной схемы регулирования ФГР является шум на малых оборотах вращения коленвала двигателя от достаточно высокой скорости посадки тарелки клапана на седло (см.рис.4).

Рис. 4

Однако вся остальная кинематическая цепочка (торец клапана-рокер-кулачок-шток гидроопоры) работает в беззазорном состоянии, поэтому ресурс данных деталей не должен измениться, а излишний шум присутствует только на малых оборотах и в сумме не превышает допустимый предел. Схожие недостатки есть и у обычных гидроопор, что уравнивает их позиции Богатырёв А.В. Гусеничные тракторы. - М.: Колос,1984..

Вопрос № 3. Укажите причины повышенного расхода масла в смазочной системе двигателя

Причины повышенного расхода масла в смазочной системе двигателя.

Каждый двигатель, даже в наилучших условиях работы, расходует определенное количество смазочного масла в зависимости от своей конструкции. При превышении заданного расхода необходимо определить причины и устранить их.

Главными причинами повышенного расхода масла являются:

- плохие механические условия для двигателя, особенно возможное частичное приклеивание бандажей к стенкам камеры сгорания;

- движение машины на большой скорости в течение долгого времени (в этом случае большее количество масла попадает в камеру сгорания, а следовательно, сгорает в ней);

- наличие чрезмерного зазора при закрытии клапанов;

- утечки через прокладки картера, уплотнительные кольца вала двигателя и т.п.;

- потери, возникающие из-за испарения и зависящие от состава масла;

- использование масла, имеющего несоответствующий двигателю показатель вязкости;

- работа системы управления (резкое повышение или понижение скорости машины, вызывающее сильное повышение давления во впускной трубе, привлекает большое количество масла в камеру сгорания) Регулировки тракторов./ Под ред. М.С. Горбунова. - М.: Колос, 2000.

Вопрос № 4. Начертите схему и опишите работу контактной системы батарейного зажигания

Контактную систему батарейного зажигания (рис. 5) входят следующие элементы: аккумуляторная батарея 17; катушка зажигания 12; прерыватель 5 низкого напряжения с конденсатором 6; распределитель импульсов высокого напряжения 20; свечи зажигания 25; выключатель зажигания 8; амперметр 16. Прерыватель 5 имеет два контакта: неподвижный 3, соединенный с массой; подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

Рис. 5 - Схема контактной системы батарейного зажигания:

а - схема; б - положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 - рычажок прерывателя; 2 - подвижный контакт; 3 - неподвижный контакт; 4 - кулачок; 5 - прерыватель низкого напряжения; 6 - конденсатор; 7, 14 и 23 - провода; 8 - выключатель зажигания; 9 - добавочный резистор; 10 - первичная обмотка; 11 - вторичная обмотка; 12 - катушка зажигания; 13 - магнитопровод; 15 - выключатель добавочного резистора; 16 - амперметр; 17 - аккумуляторная батарея; 18 - выключатель цепи аккумуляторной батареи; 19 - ротор с электродом; 20 - распределитель; 21 и 24 - подавительные резисторы; 22 - электроды; 25 - свеча зажигания; 26 - ключ выключателя зажигания.

При замыкании контактов прерывателя ток от аккумуляторной батареи проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле. Цепь низкого напряжения следующая: положительный вывод аккумуляторной батареи 17- амперметр 16- выключатель зажигания 8- добавочный резистор 9- первичная обмотка 10 - провод 7 - подвижный контакт 2 - неподвижный контакт 3 - масса выключатель 18 цепи аккумуляторной батареи - отрицательный вывод аккумуляторной батареи Регулировки тракторов./ Под ред. М.С. Горбунова. - М.: Колос, 2000.

Вопрос № 5. Из каких приборов состоит контактно-транзисторная система зажигания?

Контактно-транзисторная система зажигания двигателя ЗИЛ-130 (рис. 6) состоит из транзисторного коммутатора 1, катушки зажигания 5, свечей зажигания 7, распределителя 10, добавочных резисторов 14, выключателя 15 добавочного резистора, аккумуляторной батареи 16 и выключателя зажигания 17.

Рис. 6 - Схема контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗИЛ-l30 (стрелками указана цепь высокого напряжения) Регулировки тракторов./ Под ред. М.С. Горбунова. - М.: Колос, 2000

Список использованной литературы

1. Богатырёв А.В. Гусеничные тракторы. - М.: Колос,1984.

2. Гельман В.М., Москвин М.В. Сельскохозяйственные тракторы и автомобили. - М.: Агропромиздат, 1987, ч I и II.

3. Кригер А.М. Автомобиль КамАЗ. - М.: ДОСААФ, 1975.

4. Ксеневич И.П. Тракторы МТЗ-80 и МТЗ-100. - М.: Агропромиздат, 1986.

5. Пузанков А.Г. Автомобили. - М.: Академия, 2004.

6. Регулировки тракторов./ Под ред. М.С. Горбунова. - М.: Колос, 2000.

7. Тракторы и автомобили / Под редакцией В.А. Скотникова.- М.: Агропромиздат, 1985.

8. Туревский И.С. Электрооборудование автомобилей. - М.: Форум -Инфра-М, 2004.