A A A K K K
для людей з порушеннями зору
Волноваське професійно-технічне училище

Тема уроку: Утворення паливо - повiтряної сумiшi у дизельних двигунах та її згоряння. Системи живлення дизельних двигунiв.

Дата: 18.10.2021 09:05
Кількість переглядів: 5278

Паливо-пові?тряна су?міш або горю?ча су?міш — це суміш пари пального з повітрям, що є термодинамічним робочим тілом, яке зазнає стиснення, горіння і нагрівання у циліндрі поршневого двигуна внутрішнього згоряння. Завдяки цим термодинамічним змінам робочого тіла стає можливим виробляння механічної енергії поршневим двигуном внутрішнього згоряння.

Загальні положення

Робочий цикл поршневого двигуна внутрішнього згоряння здійснюється в результаті виділення теплоти при хімічних реакціях згоряння палива безпосередньо в циліндрі двигуна. Як паливо для двигунів використовуються рідкі нафтопродукти (бензиндизельне пальне, важке дизельне паливо) та горючі гази, основну частину яких становлять вуглеводні. Для згоряння палива відомого елементного складу потрібна цілком певна кількість кисню, обумовлена зі стехіометричних співвідношень, а отже, і відповідна кількість повітря. Згоряння палива з теоретично необхідною кількістю повітря є частковим випадком згоряння.

Вимоги до паливо-повітряної суміші

Основними функціями, що покладаються на обладнання для підготовлення паливо-повітряної суміші є:

  • подавання певної відповідної кількості пального до потоку повітря, що надходить у поршневий двигун внутрішнього згоряння через впускну систему;
  • забезпечення повного випаровування крапель пального для отримання однорідної газоподібної суміші з відповідним співвідношенням вуглеводневого пального та окиснювача.

Суміш повинна мати відповідний стехіометричний хімічний склад, що забезпечує повне окиснення вуглеводневих складників пального. Завдяки цьому досягається мінімальний вміст токсичних складових у вихлопних газах та висока ефективність роботи каталітичних нейтралізаторів випускної системи. Важливим є коефіцієнт надлишку повітря, значення якого повинно бути близьким до одиниці.

Залежно від організації робочого процесу двигуна, співвідношення між кількістю повітря й кількістю палива, що надходять у циліндр, може змінюватися. На кожну масову або об'ємну одиницю палива може припадати кількість повітря, більша або менша від теоретично необхідного. Відношення дійсної кількості повітря до теоретично необхідного називається коефіцієнтом надлишку повітря (α).

Коефіцієнт надлишку повітря, що визначає співвідношення кількості повітря й палива в горючій суміші, характеризує її якість. При збільшенні коефіцієнта надлишку повітря (α > 1) суміш робиться біднішою, тому що зменшується відносна кількість палива в суміші; навпаки, при зменшенні коефіцієнта надлишку повітря (α < 1) суміш стає багатшою.

Способи отримання паливо-повітряної суміші]

Ще до кінця 1990-х років основним пристроєм для приготування паливо-повітряної суміші двигунів внутрішнього згоряння з електроіскровим запалюванням був карбюратор. Швидкий розвиток електроніки призвів до масового застосування електронних систем впорскування пального, які є точнішими за карбюратори. Висока точність дозування палива була також важливою в системах, що використовували каталітичні нейтралізатори. Завдяки розвитку технологій електронні системи впорскування стали надійнішими та дешевшими від карбюраторів.

Паливо-повітряна суміш подається на вхід впускного колектора (центральне одноточкове та розподілене багато точкове впорскування), або всередину циліндра (безпосереднє впорскування).

Якщо пальним для двигуна служить стиснений або скраплений газ, то приготування відповідної суміші полегшується, оскільки випаровування, змішування з повітрям і отримання однорідної суміші компонентів є значно легшим і швидшим ніж для випадків важчих видів пального. Дещо зменшується точність дозування газоподібного пального, однак техніка подачі газоподібних палив у двигун постійно удосконалюється.

У двигунах внутрішнього згоряння паливо згоряє в замкнутому об'ємі циліндра. Ефективність використання цього об'єму характеризується кількістю одержуваної роботи, а отже, кількістю теплоти, що виділяється в циліндрі в результаті згоряння горючої суміші. Таким чином, ефективність використання об'єму залежить від об'ємної теплоти згоряння горючої суміші, тобто кількості теплоти, що виділяється при повнім згорянні одиниці об'єму суміші. Об'ємна теплота згоряння горючої суміші залежить від елементного складу палива й коефіцієнта надлишку повітря.

 

1. Призначення, загальна будова та принцип дії системи живлення

Система живлення дизеля призначена для заощадження дизельного палива, очищення його від механічних домішок і води, дозування подачі палива у кожний циліндр залежно від навантаження на двигун, своєчасного впорскування та розпилення у камері згоряння та виведення продуктів згоряння в атмосферу, а також очищення повітря від пилу.

Система живлення містить паливний бак 1 (рис.7.1), фільтри грубої і тонкої очистки палива 4 і 8, паливопідкачувальний насос (помпу) 5, паливний насос високого тиску 6, форсунки 10 і паливопроводи низького і високого тиску 7 і 12. Повітря очищається у повітроочиснику 9.

Паливо з бака всмоктується підкачувальним насосом і через фільтр тонкої очистки подається до паливного насоса високого тиску. Між підкачувальним насосом і паливним баком розміщено фільтр грубої очистки.

Фільтри грубої і тонкої очистки звільняють паливо від домішок перед надходженням до секцій паливного насоса, звідки під тиском воно подається до форсунок. Форсунки впорскують паливо у дрібнорозпиленому вигляді у циліндри двигуна. Паливо, що пройшло крізь нещільності деталей форсунки, відводиться зливною трубкою 11 до фільтра тонкої очистки. Через трубку 13 надлишки палива з головки ПНВТ відводяться до паливопідкачувальної помпи.

Повітря всмоктується у повітроочисник, очищається там і через впускний трубопровід і відкритий клапан надходить у циліндр двигуна.

Відпрацьовані гази виводяться випускними трубопроводами і викидаються в атмосферу через вихлопну трубу.

 

 

2. Паливо для двигунів внутрішнього згоряння. Дизельне паливо

Основними видами рідкого палива для ДВЗ з іскровим запалюванням є бензин, а для дизелів — дизельне паливо.

Дизельне паливо виробляють з нафти при перегонці шляхом нагрівання до температури 200...360°С, коли википають продукти, що й утворюють це паливо.

Загальна будова дизельного двигуна:будова дизельного двигуна

Для швидкохідних дизельних двигунів промисловість виробляє дві марки дизельного палива залежно від сезонності: Л — літнє, яке використовується при температурі зовнішнього повітря не нижче мінус -5°С і 3 — зимове, яке використовується при температурі повітря мінус 5°С і вище.

При температурі зовнішнього повітря вище 10°С допускається використання дизельного палива обважнювального фракційного складу (ОФС) (ТУ 38.001350 — 84). Рекомендується застосовувати паливо з найменшим вмістом сірки.

Згідно із державними стандартами регламентуються такі основні фізико-хімічні показники дизельного палива: цетанове число, в’язкість, зольність, наявність сірки, механічних домішок та води, температура самозаймання, помутніння, застигання та ін.

Схильність палива до самозаймання оцінюється за цетановим числом: чим воно вище, тим коротший період затримки запалювання і легша робота дизеля.

Цетанове число визначають на спеціальній моторній установці, для автотракторних дизелів воно має бути 40...50.

Важливим фактором, який впливає на роботу паливної системи, є кінематична в’язкість (м2/с) палива. Її вимірюють у сантистоксах (сСт), якими характеризується текучість рідини. Чим густіше середовище, тим більшою кількістю одиниць оцінюється в’язкість. Підвищення температури палива зменшує в’язкість. Таким чином, застосування зимового малов’язкого палива влітку зумовить зниження продуктивності паливної групи дизеля. Тому вміст сірки у паливі для швидкохідних дизелів не може перевищувати 0,2 %.

Температура самозаймання палива характеризує його пожежонебезпечність при зберіганні, а температура застигання — можливість використання у холодних умовах без підігрівання.

Стандарти не допускають присутності у паливі механічних домішок та води. Найчастіше причинами виходу з ладу паливної апаратури є забруднення і обводнення палива під час транспортування, зберігання і заправки у польових умовах.

Перед заправкою паливо повинно відстоятися не менше 48 годин у спеціальних резервуарах, обладнаних поплавцями-забірниками. Заправка паливних баків тракторів повинна бути механізованою і провадитись закритим способом.

 

3. Паливо для карбюраторних двигунів

Для карбюраторних двигунів (пускових, мотоциклетних, автомобільних) основним рідким паливом є бензин. Це легкозаймиста, безбарвна рідина, що википає при температурі 35...215°С.

Важливим показником бензину є октанове число, яке характеризує антидетонаційні властивості палива. Бензини мають октанове число від 66 до 100. Чим число більше, тим вища детонаційна стійкість бензину. Октанове число визначається на спеціальному двигуні із змінним ступенем стиску двома методами: моторним і дослідним. Відрізняються вони за режимами випробувань.

Бензин випускають чотирьох марок: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Буква «А» вказує, що бензин автомобільний, числа перших двох марок свідчать про мінімальне значення октанового числа, розрахованого моторним методом. Літера «И» та числа бензинів АИ-93, АИ-98 означають, що октанові числа 93 і 98 встановлені дослідним методом.

Бензин А-72 випускається неетильованим, тому його використовують не тільки для експлуатації двигунів зі ступенем стиску

6.5….6.7, але й для пускових, мотоциклетних двигунів, для забезпечення різних виробничих та побутових потреб (паяльні лампи, бензинові пальники тощо). Виробництво бензину А-72 зменшується. Основною маркою бензину, який використовується в сільському господарстві є А-76. Високооктановий бензин АИ-95 застосовується переважно для експлуатації високофорсованих легкових автомобілів зі ступенем стиску до 9,0. Бензин АИ-98 сільському господарству не постачається. 

 

4. Сумішоутворення в дизельних двигунах

Для повного згоряння 1 кг дизельного палива теоретично необхідно 15 кг (12,5 м3) повітря. У циліндри дизеля надходить значно більше повітря ніж теоретично необхідно. Тому на кожний кілограм палива в циліндри подається не 15, а .24 кг повітря. За таких умов кожна частка палива матиме навколо себе необхідну для повного згоряння кількість кисню.

Наповнення циліндрів двигуна повітрям залежить також від способу його подачі. Застосування турбонаддуву дозволяє значно збільшити заряд повітря, який надходить у циліндри двигуна.

Підвищене наповнення циліндрів повітрям дає можливість подавати і спалювати більшу кількість палива, завдяки цьому потужність двигуна із турбонаддувом підвищується на 25...30%.

Паливо впорскується форсункою в циліндри двигуна під тиском, який в кілька разів перевищує тиск повітря в камері стиску зі швидкістю 150...500 м/с.

Суміш утворюється в циліндрах дизеля протягом тисячних часток секунди (0,002...0,003 с).

На процес приготування однорідної суміші впливає також форма камери згоряння. Нерозділена камера згоряння обмежена фасонним днищем поршня та поверхнями головки і стінок циліндра. Завдяки компактності цієї камери у дизелів з нерозділеною камерою згоряння менші теплові витрати, тому вони порівняно легко пускаються й економічніші. До однокамерних дизелів належать

тракторні двигуни Д-21А, Д-120, Д-37Е, Д-144, Д-65М, Д-240, СМД-60, ЯМЗ-240Б та ін.

Тракторні дизелі з нерозділєними камерами згоряння можуть мати об’ємне або плівкове сумішоутворення. При об’ємному сумішоутворенні паливо рівномірно розпилюється по камері згоряння, при плівковому — основна його частина подається форсункою на гарячі стінки камери згоряння у вигляді тонкої плівки. Близько 5% разової подачі розпилюється у стисненому повітрі і забезпечує займання робочої суміші.

Робоча суміш у дизелях утворюється в циліндрах двигуна. Такі двигуни ще називають двигунами з внутрішнім сумішоутворенням, а карбюраторні двигуни — із зовнішнім сумішоутворенням. 

 

5. Паливні баки

Паливо для живлення двигуна трактора заливають у паливний бак, місткість якого розрахована на роботу трактора без дозаправки не менше 10 годин. Паливні баки виготовляють з листової сталі, форма їх залежить від місця встановлення і має відповідати сучасним вимогам компонування механізмів і вузлів трактора.

Кількість палива в баці перевіряють за допомогою пластмасової прозорої трубки, мірної лінійки (її встановлюють у заливну горловину) або електричного покажчика рівня палива. Щоб запобігти коливанням тиску в паливному баці, його внутрішня порожнина сполучається із зовнішнім повітрям.

Паливний бак тракторів типу Т-150 і ХТЗ-170, зварений з двох стальних штампованих половин. Бак розташований, у прорізі задньої частини кабіни і закріплюється двома металевими стрічками. У паливному баці встановлено вертикальні перетинки, які підвищують жорсткість конструкції і зменшують збовтування палива під час роботи трактора. У верхній частині бака є горловина з кришкою і сітчастим фільтром. В кришці є отвір для надходження повітря в бак, від пилу вона захищена дротяною плутанкою.

Поруч із заливною горловиною знаходиться отвір для пластмасової прозорої трубки.

Відбір палива відбувається через витратний кран і забірну трубку, яка виступає над днищем. Таке розташування забірної трубки запобігає всмоктуванню домішок палива, що осідають на дні. Щоб закрити кран, рукоятку крутять за стрілкою годинника до упору кульки в гніздо. Для періодичного видалення відстою призначений зливний кран, змонтований в нижній частині бака.


« повернутися

Код для вставки на сайт

Вхід для адміністратора