Разработка системы питания

Для работы на бензине и сжиженном газе необходима комбинированная система питания, в которую бы входили элементы для работы двигателя на бензине и сжиженном газе.

Система питания двигателя показана на рис. 9.1. Она состоит из топливного бака, фильтра грубой очистки топлива, топливоподкачивающего насоса, фильтра тонкой очистки топлива, топливного насоса высокого давления, форсунок, трубопроводов высокого и низкого давле­ния. Перечисленные приборы обеспечивают питание дизеля топливом. Подача воздуха осу­ществляется через воздухоочиститель и впускные трубопроводы. Для работы на газе уста­навливаются газовые баллоны, дозатор газа, газовые редукторы и трубопроводы, соединяю­щие их.

Система питания выполняет следующие основные функции:

очищает от частиц пыли воздух, поступающий в цилиндры двигателя;

очищает топливо, забираемое из бака, и подает его в цилиндры двигателя под высоким дав­лением;

регулирует количество подаваемого топлива в зависимости от нагрузки двигателя;

подает топливо в камеру сгорания в строго определенный момент такта сжатия и за опреде­ленный отрезок времени;

обеспечивает хранение необходимого количества топлива.

Топливный бак предназначен для хранения топлива, он крепится к раме автомобиля на кронштейнах специальными хомутами.

Топливные фильтры повышают работоспособность топливной аппаратуры, которая в зна­чительной степени зависит от чистоты топлива.

В фильтре грубой очистки топлива устанавливается металлический фильтрующий элемент.

Фильтр тонкой очистки топлива устанавливается между топливоподкачивающим насосом и насосом высокого давления, в нем устанавливается бумажный фильтрующий элемент. В его крышке находится специальный жиклер, через который часть топлива вместе с пузырьками воздуха, попавшими в топливопроводы низкого давления, возвращается в топливный бак.

Топливоподкачивающий насос поршневого типа предназначен для подачи топлива из топ­ливного бака к насосу высокого давления. Он устанавливается между фильтрами грубой и тонкой очистки и крепится к корпусу топливного насос высокого давления. Для удаления воздуха из нагнетающей магистрали и заполнения ее топливом после технического обслужи­вания топливной аппаратуры используется насос ручной подкачки поршневого типа. Он ус­тановлен в корпусе топливоподкачивающего насоса и приводится в действие с помощью ру­коятки.

Топливный насос высокого давления служит для подачи под высоким давлением топлива через форсунки в цилиндры двигателя в определенные моменты и в количестве, соответст­вующем нагрузке двигателя. Насос многосекционный плунжерного типа установлен между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала через шес­терню привода насоса.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя всережимный, центробежного типа. Он предназначен для поддержания заданного скоростного режима работы двигателя путем автоматического изменения количества подаваемого в цилиндры топлива в зависимо­сти от изменения нагрузки на двигатель. Он также ограничивает максимальную частоту вращения, а при пуске автоматически обеспечивает увеличение подачи топлива. Регулятор имеет специальное устройство для выключения подачи топлива в любой момент независимо от режима работы двигателя.

Муфта опережения впрыска предназначена для автоматического изменения начала подачи топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Она установлена на переднем конце кулачкового вала насоса высокого давления.

Форсунка закрытого типа с многодырчатым распылителем установлена в головке цилинд­ров между клапанами и крепится скобой. Сопловое отверстие распылителя входит в камеру сгорания. Форсунка обеспечивает впрыск мелкораспыленного топлива в камеру сгорания.

Топливопроводы применяю трех типов.

На участке бак – топливоподкачивающий насос, находящемся под разряжением, и на уча­стке отвода топлива от фильтра тонкой очистки в бак устанавливаются стальные трубки.

На участке топливоподкачивающий насос – фильтр тонкой очистки – насос высокого дав­ления, находящемся под низким давлением, устанавливаются пластмассовые трубки.

Топливопроводы низкого давления и находящиеся под разрежением присоединяются к со­ответствующим точкам пустотелыми болтами с каналами для прохода топлива. Контактные поверхности уплотняются медными шайбами.

На участке между насосом и форсунками устанавливаются топливопроводы высокого дав­ления, изготовленные из специальных стальных трубок. Все трубки высокого давления имеют одинаковую длину.

Воздушный тип бумажного типа служит для очистки воздуха от пыли. Он установлен в раз­вале между рядами цилиндров и крепится к впускному трубопроводу.

Сжатый газ – природный газ метан – находится в нескольких тонких длинных баллонов под давлением 200 кгс/см².

Запуск и прогрев двигателя происходит на дизельном топливе.

Сжатый газ из баллонов через расходный вентиль поступает в подогреватель газа, который нагревается выхлопными газами. Горячий газ проходит через редуктор высокого давления, в котором давление снижается от 200 до 16 кгс/см². Газ очищается в фильтре с электромагнит­ным запорным клапаном. Очищенный газ поступает в газовый двухступенчатый редуктор, в котором давление снижается от 16 до атмосферного. Далее газ поступает в дозатор газа, ко­торый установлен на впускном коллекторе двигателя. В смесителе газа происходит образо­вание газовоздушной горючей смеси. Она поступает в цилиндры и сжимается, в конце такта сжатия в газовоздушную смесь впрыскивается дизельное топливо в объеме 30% от обычной дозы впрыска.

Частичная работа двигателя на газе позволяет снизить токсичность отработавших газов.

Расчет системы топливоподачи дизеля обычно сводится к определению параметров ее ос­новных элементов: топливного насоса высокого давления и форсунок.

Расчет топливного насоса высокого давления. По результатам теплового расчета двигателя определяем диаметр и ход плунжер.

Исходные данные: эффективная мощность N_e=175,3 кВт; частота вращения двигателя n=2050 мин^-1; число цилиндров i=8; удельный эффективный расход топлива g_e=229 г/(кВт∙ч); тактность двигателя τ=4; плотность топлива ρ_т=0,842 г/см³.

Цикловая подача .

Коэффициент подачи насоса ηн=0,75.

Теоретическая подача секции топливного насоса .

Полная производительность секции насоса .

Отношение хода плунжера к диаметру принимаем равным .

Диаметр плунжера .

Полный ход плунжера .

Активный ход плунжера .

Расчет форсунки. По результатам теплового расчета двигателя и топливного насоса высо­кого давления определяем диаметр сопловых отверстий форсунки. Исходные данные: дейст­вительное давление в конце сжатия ; давление в конце сгорания ; частота вращения двигателя n=2050 мин^-1; цикловая подача топлива ; плотность топлива ρ_т=842 кг/м³.

Продолжительность подачи топлива в градусах поворота коленчатого вала принимаем рав­ной Δφ=18˚.

Время истечения топлива .

Среднее давление газа в цилиндре в период впрыска .

Среднее давление распыливания принимаем равным p_ф=40 МПа.

Средняя скорость истечения топлива через сопловые отверстия

.

Коэффициент расхода топлива принимаем равным μ_ф=0,72.

Суммарная площадь сопловых отверстий .

Число сопловых отверстий принимаем равным m=4.

Диаметр соплового отверстия .

Приведенные выше расчеты дают возможность лишь ориентировочно определить основные конструктивные параметры топливного насоса и форсунки. Объясняется это тем, что дейст­вительный процесс топливоподачи из-за гидродинамических явлений, происходящих в топ­ливной системе, значительно отличается от принятого в расчете.

Расчет на ЭВМ

Для получения более точных расчетов выполняется расчет на ЭВМ, при этом уменьшаются неточности расчетов связанные с округлением чисел и приблизительными расчетами.

Для анализа расчетов на ЭВМ составим таблицу 10.1, в которую занесем данные, получен­ные в результате теплового расчета и расчета на ЭВМ.

Таблица 10.1

Как видно из таблицы результаты расчета на ЭВМ и вручную приблизительно одинаковы, неточности в основном связаны с округлением чисел при выполнении расчета вручную.

Заключение

В данном курсовом проекте произведен расчет и конструирование двигателя по заданным данным, отвечающего современным требованиям. В специальной разработке спроектиро­ваны отдельные детали двигателя в соответствии с заданием.

При выполнении курсового проекта по автомобильным двигателям были закреплены зна­ния по данному курсу в сочетании со знаниями, полученными ранее по ряду общетехниче­ских и специальных курсов и их практическом применении к проектированию и расчету дви­гателя. При проектировании развились и проявились творческие способности и инициативы при решении инженерно-конструкторских задач в области двигателестроения, получена практика по выполнению инженерных расчетов, обоснованию принимаемых решений и пользованию справочной литературой.

Список литературы

1. А.И. Колчин, В.П. Демидов. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высш. шк., 2002.

2. А.С. Орлин и др. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1971.

3. К.Г. Попык. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высш. шк., 1968.

4. К.Г. Попык. Динамика автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высш. шк., 1967.

5. М.Д. Ховах и др. автомобильные двигатели. М.: Высш. шк., 1977.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: