Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти і науки України
Реферат на тему:
“Система впоскування.Загальна будова та принцип дії сучасного автомобільного газотурбірованого двигуна”
Виконав студент групи АТ-4-2:
Мироненко Є.А
Перевірив викладач:
Тріфонов Д.М
Київ 2013
Система впорскування палива
У нашій країні експлуатується багато автомобілів іноземного виробництва із системою впорскування палива (інжектором).
Застосування карбюраторів з електронним керуванням сумішоутворенням дає змогу: підтримувати оптимальний склад паливо повітряної суміші й оптимальне наповнення циліндрів на різних режимах роботи двигуна; збільшити паливну економічність і зменшити вміст шкідливих сполук у відпрацьованих газах; підвищити надійність системи живлення, а також полегшити обслуговування й діагностику.
Проте будь-якому карбюратору властивий елемент «стихійності» в сумішоутворенні. Крім того, ця система живлення має межу «пристосування» до режимів роботи двигуна.
Система впорскування палива дає змогу оптимізувати процес сумішоутворення, тобто впорскування може здійснюватися більш оптимально за місцем, часом і потрібною кількістю палива.
Впорскувальні паливні системи класифікують за різними ознаками. За місцем підведення палива розрізняють: • центральне одноточкове впорскування; • розподілене впорскування; • безпосереднє впорскування в циліндри. За способом подавання палива впорскування буває: • неперервним; • переривчастим. Крім того, ці системи розрізняють за типом механізмів, що дозують паливо: • з плунжерними насосами; • з розподільниками; • з форсунками; • з регуляторами тиску. Регулювання кількості суміш і може бути: • пневматичним; • механічним; • електронним. Регулювання складу суміші може здійснюватися за: • розрідженням у впускній системі; • кутом повороту дросельної заслінки; • витратою повітря.
Впорскування дає змогу точніше розподілити паливо в циліндрах. У разі розподіленого впорскування склад суміші в різних циліндрах відрізняється тільки на 6...7 %, а в разі живлення від карбюратора — на 11...17 %.
Завдяки відсутності додаткового опору потокові повітря на впуску у вигляді карбюратора з дифузором, а отже, більш високому коефіцієнту наповнення циліндрів, можна дістати вищу літрову потужність двигуна.
Впорскування дає змогу використовувати більше перекриття клапанів для кращого продування камери згоряння чистим повітрям, а не сумішшю. Внаслідок кращого продування й більшої рівномірності складу суміші в циліндрах знижується температура стінок циліндрів, днищ поршнів і випускних клапанів, що, своєю чергою, дає змогу зменшити потрібне октанове число палива на 2...З од., тобто підвищити ступінь стискання без загрози детонації. Крім того, знижується утворення оксидів азоту під час згоряння палива, поліпшуються умови мащення дзеркала циліндра.
Проте, як і в карбюраторному двигуні, треба, щоб склад суміші в процесі впорскування палива узгоджувався з режимом роботи двигуна (пуск, холостий хід, малі й максимальні навантаження); в разі різкого відкриття дросельної заслінки має забезпечуватися збагачення суміші.
Система впорскування палива «K-Jetronic»
Система «K-Jetronic» фірми BOSCH — це механічна система постійного впорскування палива.
Паливо під тиском надходить до форсунок, установлених перед впускними клапанами у впускному колекторі. Форсунки неперервно розпилюють паливо, тиск якого (витрата) залежить від навантаження двигуна (розрідження у впускному колекторі) та температури охолодної рідини.
Кількість повітря, що підводиться, постійно вимірюється витратоміром, а кількість упорскуваного палива строго пропорційна кількості повітря, яке надходить, і регулюється дозатором-розподільником палива. Дозатор-розподільник, або регулятор складу й кількості робочої суміші, складається з регулятора кількості палива й витратоміра повітря. Кількість палива регулюється розподільником, що керується витратоміром повітря та регулятором керуючого тиску. Своєю чергою, дія регулятора керуючого тиску визначається розрідженням у впускному трубопроводі, а також температурою рідини в системі охолодження двигуна.
Принцип дії, головна дозувальна система й система холостого ходу. Паливний насос забирає паливо з бака [ подає його під тиском близько 0,5 МПа через нагромаджувач ].Ta фільтр до каналу дозатора-розподільника. У разі звичайного карбюраторного живлення керування двигуном здійснюється натисканням на педаль «газу», тобто повертанням дросельної заслінки, яка регулює кількість робочої суміші, що подається в циліндри, а в системі впорскування дросельна заслінка /регулює тільки подачу чистого повітря. Для забезпечення потрібного співвідношення між кількістю повітря, що надходить, та кількістю впорскуваного палива використовуються витратомір повітря з напірним диском і дозатор-розпо-дільник палива.
Насправді витратомір не вимірює, буквально, витрату повітря, а просто його напірний тиск переміщується «пропорційно» витраті повітря. Назва «витратомір» пояснюється тим, що в цьому пристрої використано принцип дії фізичного приладу, який називається трубкою Вентурі й застосовується для вимірювання витрати газів.
Витратомір повітря системи впорскування палива становить прецизійний механізм. Його напірний диск дуже легкий (товщина — приблизно 1 мм, діаметр — 100 мм), кріпиться до важеля, з іншого боку якого встановлено балансир, що зрівноважує всю систему. Оскільки вісь обертання важеля лежить в опорах з мінімальним тертям (підшипники кочення), диск дуже «чутливо» реагує на зміну витрати повітря.
На осі обертання важеля напірного диска закріплено другий важіль з роликом. Останній упирається безпосередньо в нижній кінець плунжера дозатора-розподільника. Використання другого важеля з регулювальним гвинтом дає змогу змінювати відносне положення важелів, а отже, й розташування напірного диска та упорного ролика (плунжера розподільника), тим самим регулюючи склад робочої суміші. Положення гвинта регулюється на заводі-виготовлю-вачі. На деяких автомобілях, наприклад BMW-5201, BMW-525i, BMW-528i, BMW-535i, цим гвинтом можна в разі потреби відрегулювати вміст СО у відпрацьованих газах (суміш збіднюється загвинчуванням гвинта).
Механічна система витратомір повітря—дозатор-розподільник забезпечує тільки відповідність переміщень напірного диска та плунжера розподільника. Проте, якщо трубка Вентурі забезпечує лінійну залежність переміщення напірного диска від витрати повітря, то найпростіший за формою плунжера розподільник такої залежності між переміщенням плунжера та витратою бензину вже не дає. Тому застосовано систему диференціальних клапанів.
Із дозатора-розподільника паливо каналами подається до форсунок упорскування. Переміщення напірного диск; спричинює переміщення плунжера розподільника. Взаємозв'язок переміщень диференціальні канали забезпечують певне співвідношення повітря та бензину в робочій суміші. Для забезпечення відповідності склад; робочої суміші режиму роботи двигуна в системі впорскування з бо ку верхньої частини плунжера в розподільник каналом підводиться керуючий тиск, який визначається регулятором : і залежить від режиму роботи двигуна. В разі збільшення тиску опір переміщенню плунжера зростає — суміш збіднюється, а в разі зменшення, навпаки, опір переміщенню плунжера спадає — суміш збагачується.
Один із режимів роботи автомобільного двигуна — різке відкриття дросельної заслінки. В разі карбюраторної системи живлення потрібне збагачення суміші здійснюється прискорювальним насосом (без насоса, оскільки повітря більш рухливе, відбувалося б збіднення її). За системи впорскування збагачення забезпечується майже миттєвою реакцією напірного диска.
Робота бензинового електричного насоса не залежить від частоти обертання колінчастого вала двигуна. Насос умикається, якщо ввімкнено запалювання й обертається колінчастий вал. Оскільки насос має двократний запас за тиском і десятикратний — за подачею, в системі впорскування потрібен регулятор тиску живлення. Цей регулятор вбудовано в доза-тор-розподільник і сполучено з каналом (підведення палива); каналом зливається зайве паливо в бак, а канал сполучено з регулятором керуючого тиску.
Холостий хід карбюраторних двигунів регулюється двома гвинтами: кількості та якості суміші. Система живлення з упоскуванням палива також має два гвинти: гвинт якості (складу) робочої суміші, яким регулюється вміст СО у відпрацьованих газах, і гвинт кількості суміші, за допомогою якого встановлюється частота обертання колінчастого вала двигуна на холостому ходу.
Система пуску. Після пуску двигуна електронасос практично миттєво створює тиск у системі. Якщо двигун прогрітий (до температури не менше ніж 35 °С), то термореле 6вимикає пускову форсунку з електромагнітним керуванням. У момент пуску холодного двигуна та протягом певного часу пускова форсунка впорскує у впускний колектор додаткову кількість палива.
Тривалість роботи пускової форсунки визначає термореле залежить від температури охолодної рідини. Клапан забезпечує підведення до двигуна додаткової кількості повітря для підвищення частоти
обертання колінчастого вала холодного двигуна на холостому ході. Додаткове збагачення паливоповітряної суміші під час пуску й прогрівання холодного двигуна досягається за рахунок вільнішого піднімання плунжера дозатора-розподільника завдяки тому, що регулятор керуючого тиску знижує над плунжером протидіючий тиск повернення.
Отже, якщо двигун уже прогріто, то живлення здійснюється тільки через головну дозувальну систему та систему холостого ходу. При цьому термореле, пускова електромагнітна форсунка клапан додаткового повітря не працюють. Під час пуску й прогрівання холодного двигуна всі зазначені елементи системи впорскування починають працювати, забезпечуючи надійний пуск і стабільну роботу двигуна на холостому ходу.
Допоміжні елементи системи впорскування: • паливний електронасос; • нагромаджувач палива; • паливний фільтр.
Паливний електронасос — ротаційний роликовий одно- або багатосекційний. Від ротаційного лопатевого роликовий насос відрізняється тим, що замість лопатей у пази ротора встановлено ролики для заміни ковзання лопатей по статору коченням. Для бензонасоса це особливо важливо, оскільки бензин не має мастильної властивості.
На вході бензонасоса передбачено фільтрувальну сітку, що призначається для затримання порівняно великих сторонніх частинок.
Паливний насос розташовують як зовні бака, так і безпосередньо занурюють у бензин у баці. За зовнішньою формою насос нагадує котушку запалювання й становить об'єднання агрегату-електродвигуна постійного струму та власне насоса. Особливість цієї конструкції полягає в тому, що бензин обмиває всі внутрішні деталі електродвигуна: якір, колектор, щітки, статор.
Насос має два клапани: запобіжний, що сполучає порожнини нагнітання й усмоктування, та зворотний, який перешкоджає зливанню палива із системи. Зворотний клапан і демпфірувальний дросель вбудовано в штуцер паливного насоса. Демпфер дещо згладжує різке зростання тиску в системі під час пуску паливного насоса (тиск знижується тільки до значення, за якого закриваються клапанні форсунки). Тиск, що розвивається насосом, або тиск у системі, становить близько 0,5 МПа; подача насосів за температури 20 °С та напруги 12 В — порядку 1,7...2 л/хв; робоча напруга — 7...15 В; максимальне значення сили струму — 4,7...9,5 А.
Нагромаджувач палива — це пружинний гідроакумулятор, що призначається для підтримання тиску в системі, коли зупинено двигун і вимкнено бензонасос. Підтримання залишкового тиску запобігає утворенню в трубопроводах парових пробок, які ускладнюють пуск двигуна (особливо гарячого).
У системі нагромаджувач установлюють за паливним насосом. Він має три порожнини: верхню, де розміщено пружину, середню — нагромаджувальну (об'ємом 20...40 см3) та нижню з двома каналами (підвідним і відвідним) або з одним, що виконує обидві функції. Верхню й середню порожнини відокремлено гнучкою діафрагмою, а середню й нижню — перегородкою.
ІДЕЯ застосувати в автомобілях газотурбінні двигуни виникла давно. Але лише за останні кілька років їх конструкція досягла того ступеня досконалості, яка дає їм право на існування.
Високий рівень розвитку теорії лопаткових двигунів, металургії і техніки виробництва забезпечує тепер реальну можливість створення надійних газотурбінних двигунів, здатних з успіхом замінити на автомобілі поршневі двигуни внутрішнього згоряння.
Що являє собою газотурбінний двигун?
На рис. показана принципова схема такого двигуна.Ротаційний компресор, що знаходиться на одному валу з газовою турбіною, засмоктує повітря з атмосфери, стискає його і нагнітає в камеру згоряння. Паливний насос, також приводиться в рух від вала турбіни, нагнітає паливо в форсунку, встановлену в камері згоряння. Газоподібні продукти згоряння надходять через направляючий апарат на робочі лопатки колеса газової турбіни і змушують його обертатися в одному, певному напрямку. Гази, що відпрацювали в турбіні, випускаються в атмосферу через патрубок. Вал газової турбіни обертається в підшипниках.
У порівнянні з поршневими двигунами внутрішнього згоряння газотурбінний двигун має досить істотними перевагами. Правда, він теж ще не вільний від недоліків, але вони поступово ліквідуються за міру розвитку конструкції.
Характеризуючи газову турбіну, перш за все слід зазначити, що вона, як і парова турбіна, може розвивати великі обороти. Це дає можливість отримувати значну потужність від набагато менших за розмірами (в порівнянні з поршневими) і майже в 10 разів більш легких за вагою двигунів.
Обертальний рух вала є по суті єдиним видом руху в газовій турбіні, в той час як в двигуні внутрішнього згоряння, крім обертового руху колінчастого вала, має місце зворотно-поступальний рух поршня, а також складний рух шатуна. Газотурбінні двигуни не вимагають спеціальних пристроїв для охолодження. Відсутність тертьових деталей при мінімальній кількості підшипників забезпечують тривалу працездатність і високу надійність газотурбінного двигуна.
Для живлення газотурбінного двигуна використовується гас або палива типу дизельних. Основна причина, яка стримує розвиток автомобільних газотурбінних двигунів, полягає в необхідності штучно обмежувати температуру газів, що надходять на лопатки турбіни. Це знижує коефіцієнт корисної дії двигуна і приводить до підвищеного питомій витраті палива (на 1 л. С). Температуру газу доводиться обмежувати для газотурбінних двигунів пасажирських та вантажних автомобілів в межах 600-700 ° С, а в авіаційних турбінах до 800-900 ° С тому, що ще дуже дороги високожаропрочние сплави.
В даний час вже існують деякі способи підвищення коефіцієнта корисної дії газотурбінних двигунів шляхом охолодження лопаток, використання тепла відпрацьованих газів для підігріву надходить в камери згоряння повітря, виробництва газів у високо ефективних вільно-поршневих генераторах, що працюють за дизель-компрессорному циклу з високим ступенем стиснення і т. д. Від успіху робіт у цій області багато в чому залежить вирішення проблеми створення високоекономічного автомобільного газотурбінного двигуна.
Принципова схема двохвального газотурбінного двигуна з теплообмінником
Більшість існуючих автомобільних газотурбінних двигунів побудовано за так званою двухвальной схемою з теплообмінниками. Тут для приводу компресора 1 служить спеціальна турбіна 8, а для приводу коліс автомобіля - тягова турбіна 7. Вали турбін пов'язані між собою. Гази з камери згоряння 2 спочатку надходять на лопатки турбіни приводу компресора, а потім на лопатки тягової турбіни. Повітря, що нагнітається компресором, перш ніж вступити до камери згоряння, підігрівається в теплообмінниках 3 за рахунок тепла, що віддається відпрацьованими газами. Застосування двухвальной схеми створює вигідну тягову характеристику газотурбінних двигунів, що дозволяє скоротити число ступенів у звичайній коробці передач автомобіля і поліпшити його динамічні якості.
З огляду на те, що вал тягової турбіни механічно не пов'язаний з валом турбіни компресора, число його оборотів може змінюватися залежно від навантаження, не надаючи істотного впливу на число обертів вала компресора. Внаслідок цього характеристика крутного моменту газотурбінного двигуна має вигляд, представлений на рис., Де для зіставлення нанесена також і характеристика поршневого автомобільного двигуна (пунктиром).
З діаграми видно, що у поршневого двигуна у міру зменшення числа обертів, що відбувається під впливом зростаючого навантаження, крутний момент спочатку трохи зростає, а потім падає. У той же час у двохвального газотурбінного двигуна крутний момент автоматично зростає в міру збільшення навантаження. У результаті необхідність в перемиканні коробки передач відпадає або настає значно пізніше, ніж у поршневого двигуна. З іншого боку, прискорення при розгоні у двохвального газотурбінного двигуна будуть значно більшими.
Характеристика одновального газотурбінного двигуна відрізняється від показаної на рис. і, як правило, поступається, з точки зору вимог динаміки автомобіля, характеристиці поршневого двигуна (при рівній потужності).
Принципова схема газотурбінного двигуна з вільно-поршневим генератором газу.
Велику перспективу має газотурбінний двигун. У цьому двигуні газ для турбіни виробляється в так званому вільно-поршневому генераторі, що представляє собою двотактний дизель і поршневий компресор, об'єднані в загальному блоці. Енергія від поршнів дизеля передається безпосередньо поршням компресора. З огляду на те, що рух поршневих груп здійснюється виключно під дією тиску газів і режим руху залежить тільки від протікання термодинамічних процесів в дизельному і компресорних циліндрах, такий агрегат і називається вільно-поршневим. У його середній частині розташований відкритий з двох сторін циліндр 4, що має прямоточну щілисту продувку, в якому протікає двотактний робочий процес із запалюванням від стиснення. У циліндрі оппозитно переміщаються два поршня, один з яких 9 під час робочого ходу відкриває, а під час поворотного ходу закриває вихлопні вікна, прорізані в стінках циліндра. Інший поршень 3 також відкриває і закриває продувні вікна. Поршні пов'язані між собою легким рейковим або важільним синхронизирующим механізмом, що не показаним на схемі. Коли вони зближуються, повітря, укладений між ними, стискається; до моменту досягнення мертвої точки температура повітря, що стискається стає достатньою для запалення палива, яке впорскується через форсунку 5. У результаті згоряння палива утворюються гази, що володіють високою температурою і тиском; вони змушують поршні розійтися в сторони, при цьому поршень 9 відкриває вихлопні вікна, через які гази спрямовуються в газозбірник 7. Потім відкриваються продувні вікна, через які в циліндр 4 надходить стиснене повітря, витісняє з циліндра вихлопні гази, змішується з ними і також надходить в газозбірник. За той час, поки продувні вікна залишаються відкритими, стиснене повітря встигає очистити циліндр від вихлопних газів і заповнити його, підготувавши таким чином двигун до наступного робочого ходу.
З поршнями 3 і 9 пов'язані компресорні поршні 2, рухаються у своїх циліндрах. При розходиться ході поршнів йде всмоктування повітря з атмосфери в компресорні циліндри, при цьому автоматичні впускні клапана 10 відкриті, а випускні 11 закриті. При зустрічному ході поршнів впускні клапани закриті, а випускні відкриті і через них повітря нагнітається в ресивер 6, навколишній дизельний циліндр. Поршні рухаються назустріч один одному за рахунок енергії повітря, що накопичилася в буферних порожнинах 1 під час попереднього робочого ходу. Гази зі збірки 7 надходять в тягову турбіну 8, вал якої з'єднаний з трансмісією. Наступне зіставлення коефіцієнтів корисної дії показує, що описаний газотурбінний двигун вже зараз за своєю ефективністю не поступається двигунів внутрішнього згоряння:
Дизель 0,26-0,35.
Двигун бензиновий 0,22-0,26 .
Газова турбіна з камерами згоряння постійного обсягу без теплообмінника 0,12-0,1.8
Газова турбіна з камерами згоряння постійного обсягу з теплообмінником 0,15-0,25 .
Газова турбіна з вільно-поршневим генератором газу 0,25-0,35
Таким чином, ККД кращих зразків турбін не поступається ККД дизелів. Не випадково тому кількість експериментальних газотурбінних автомобілів різного типу зростає з кожним роком. Всі нові фірми в різних країнах оголошують про свої роботи в цій галузі.
Схема реального газотурбінного двигуна
Цей двокамерний двигун, без теплообмінника, має ефективну потужність 370 л. с. Паливом для нього служить гас. Швидкість обертання вала компресора досягає 26 000 об / хв, а швидкість обертання вала тягової турбіни від 0 до 13 000 об / хв. Температура газів, що надходять на лопатки турбіни, дорівнює 815 ° Ц, тиск повітря на виході з компресора - 3,5 ат. Загальна вага силової установки, призначеної для гоночного автомобіля, становить 351 кг, причому газопроізводящая частина важить 154 кг, а тягова частина з коробкою передач і передачею на провідні колеса - 197 кг.