Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет
В.М. БАСУРОВ, В.В.БЕЛОВ
СИСТЕМ...
26 downloads
230 Views
2MB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет
В.М. БАСУРОВ, В.В.БЕЛОВ
СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Практикум
Владимир 2001
УДК 621.43.001.4(076.5) Б27
Рецензенты: Кандидат технических наук, заведующая лабораторией триботехники НИКТИД М.Г. Полякова
Кафедра технико-экономических дисциплин Владимирского государственного педагогического университета Печатается по решению редакционно-издательского совета Владимирского государственного университета
Басуров В. М., Белов В. В. Б27 Системы автомобильных и тракторных двигателей: Практикум/Вла-дим. гос. ун-т. Владимир, 2001. 68 с. 18ВЫ 5-89368-281-5 Практикум подставляет собой 2-е издание, дополненное и исправленное (заменены две лабораторные работы № 10, 11). Первое издание было выпущено в 1997 г. Даны необходимые теоретические понятия и краткие описания конструкций основных систем двигателей внутреннего сгорания, их особенностей и функционирование. Приведены установки для исследований систем с указанием их характеристик. Разработаны подробные методики испытаний и даны необходимые регулировочные параметры проверяемых величин. Изложена последовательность расчета масляного насоса с внецентроидным эпициклоидальным зацеплением. Предназначен для студентов дневного обучения специальности 101200. Доцент В.М. Басуров написал лаб. работы № 1, 2, 4 - 7 , 10 - 12. Доцент В.В. Белов составил лаб. работы - № 3, 8, 9. Табл. 15. Ил. 35. Библиогр.: 6 назв.
УДК 621.43.001.4(076.5) 15ВЫ 5-89368-281-5
© Владимирский государственный университет, 2001
Введение Долговечная, надежная и экономичная работа современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) во многом зависит' от правильно сконструированных и функционирующих всех его систем, характерной особенностью которых являются - повышение цикличности вследствие расширения диапазона скоростных режимов работы двигателя; - снижение габаритных размеров, металлоемкости и уровня шума; - увеличение прочности и жесткости конструкций при интенсификации смазки под давлением; - уменьшение выброса токсичных компонентов в окружающую среду; - снижение .стоимости, благодаря упрощению конструкций элементов и перехода к более прогрессивным технологиям изготовления. Изучение характерных конструкций и тенденций развития систем является необходимой предпосылкой улучшения показателей ДВС. Основная задача практикума — закрепление теоретических знаний студентов и совершенствования практических навыков при работе с системами ДВС. В связи с этим в практикуме рассматриваются методы, позволяющие отрегулировать как систему топливоподачи дизеля, так и двигателя с воспламенением смеси от искры таким образом, чтобы максимально приблизить процесс сгорания к оптимальному. Практикум включает 12 работ, в каждой из которых изложены необходимые теоретические положения, методика выполнения задания и анализ полученных результатов. Приведены сведения об испытательных стендах, используемых для исследования систем, даны методики расчетов основных используемых параметров, а также методика расчета масляного насоса с внецентроидным эпициклоидальным зацеплением. Практикум может быть полезен для инженерно - технических работников, специализирующихся в области контроля и совершенствования систем ДВС.
ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
В каждой лабораторной работе даются цель работы, задание, общие сведения, описание экспериментальной установки, порядок выполнения работы, обработка экспериментальных данных, контрольные вопросы. Перед проведением работы студент должен иметь отчет с целью работы, заданием, общими сведениями, необходимыми графиками, рисунками и таблицами, знать порядок проведения работы, уметь ответить на контрольные вопросы. До лабораторной работы студент допускается преподавателем лишь после проверки его готовности. В процессе занятия студент заносит в таблицы все необходимые результаты, которые проверяются и подписываются преподавателем. Полностью оформленный отчёт, содержащий все необходимые расчетно-экепериментальные графики, выполненные на миллиметровой бумаге в соответствии с ЕСКД, таблицы и выводы необходимо представить на следующее занятие. При отсутствии предыдущего отчета студент к выполнению следующей работы не допускается. Зачеты по проделанным работам сдаются в течение семестра по мере их выполнения. Техника безопасности при проведении работ
Объектами повышенной опасности являются испытательные стенды, приводимые в действие электрической энергией, и горюче-смазочные материалы (ГСМ). Студенты допускаются к работе только после инструктажа по технике безопасности, о чём делается отметка в специальном журнале. Основные требования техники безопасности
1. Не прикасаться к вращающимся частям стендов и не находиться в плоскости их вращения (даже при наличии ограждения). 2. Пуск стендов разрешается только после тщательной проверки их технического состояния преподавателем или лаборантом. 3. Запрещается работать на стендах, не имеющих заземления, а также пользоваться открытым огнем, мыть руки бензином, всасывать бензин ртом через шланг, прикасаться руками, смоченными в бензине, к глазам, носу, рту. 4. Не допускается подтекание топлива и масла из установок. В случае появления капель ГСМ на полу немедленно их удалить. Использованная ветошь должна храниться в специальном месте. 5. Своевременно включать вентиляцию в лаборатории.
Лабораторная работа № 1 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ КАРБЮРАТОРОВ Цель работы - изучение работы и конструкции карбюратора. Задание. Изучить работу и конструкцию карбюратора 2105-1107010 и одного из карбюраторов по указанию преподавателя.
Общие сведения В цилиндры карбюраторного двигателя поступает горючая смесь, состоящая из влажных паров топлива, перемешанных с воздухом в определенных пропорциях. К карбюраторам предъявляются следующие требования. 1. Приготовление смеси в соответствии с режимом работы двигателя. 2. Обеспечение быстрого перехода работы двигателя с одного режима на другой. 3. Надёжность и стабильность работы на любом режиме в различных условиях эксплуатации. 4. Минимальное сопротивление движению воздуха и горючей смеси при полностью открытой дроссельной заслонки. 5. Надежный пуск двигателя при низких температурах. 6. Минимально допустимое содержание ОВ в отработавших газах. 7. Простота управления и удобство обслуживания. 8. Простота конструкции, технологичность, надёжность, унификация с другими марками карбюраторов.
Устройство карбюратора Тарировочные данные карбюратора 2105-L107010 приведены в таблице. Показатели
1-я камера
2-я камера
Диаметр диффузора, мм Диаметр смесительной камеры, мм
21 28
25 32
Диаметр главного топливного жиклёра, мм
1,07 1,70
1,62 1,70
0,50
0,60
1,70 0,40
1,70
Диаметр отверстия распылителя насосаускорителя, мм Диаметр перепускного жиклёра насосаускорителя, мм Производительность насоса-ускорителя за 10 полных ходов, см3 Диаметр топливного жиклёра эконостата, мм Диаметр воздушного жиклёра эконостата, мм
0,04
-
Диаметр главного воздушного жиклёра, мм Диаметр топливного жиклёра холостого хода, мм Диаметр воздушного жиклёра холостого хода, мм
7±25%
-
-
1,50
-
1,20
Диаметр эмульсионного жиклёра эконостата, мм
-
1,50
Диаметр воздушного жиклёра пускового устройства, мм Диаметр жиклера пневмопривода дроссельной заслонки вторичной камеры, мм
0,70
-
1,20
1,00
Расстояние поплавка от крышки карбюратора с прокладкой, мм
6,5±0,25
6,5±0,25
Зазоры у заслонок для регулировки пускового устройства, мм: воздушный дроссельный
5+0,5 0,70-0,80
0,07-0,80
Карбюратор 2105-1107010 (рис. 1), устанавливаемый на автомобили ВАЗ, эмульсионного типа, с падающим потоком. Дроссельная заслонка 41 первичной камеры открывается при нажатии на педаль привода управления карбюратором, а заслонка 44 вторичной камеры открывается автоматически от пневмопривода. Карбюратор имеет балансированную поплавковую камеру, две главные дозирующие системы, диафрагменное пусковое устройство для пуска холодного двигателя, эконостат (экономайзер) с пневматическим приводом, переходную систему, систему холостого хода (х.х.), экономайзер принудительного холостого хода с электронным управлением по частоте вращения коленчатого вала (ЭПХХ). В крышке карбюратора находятся входные патрубки первичной и вторичной смесительной камер, воздушная заслонка 17 первичной камеры с пусковым устройством, игольчатый запорный клапан подачи топлива с поплавком и фильтром. В корпус устанавливается насос-ускоритель с форсункой-распылителем, жиклёром, эмульсионные трубки и малые легко-съёмные диффузоры, отлитые заодно с распылителями. В корпусе дроссельных заслонок устанавливаются заслонки первичной и вторичной смесительных камер, винты регулировки холостого хода. На оси дроссельной заслонки первичной камеры устанавливается золотник вентиляции картера двигателя. На корпусе крепится экономайзер ЭПХХ. Топливо подается подкачивающим насосом через штуцер 29 в фильтр 30 и через клапан игольчатый 28 - в поплавковую камеру.
Рис. 1. Карбюратор: 2 - винт регулировки подачи топлива насоса - ускорителя; 3 - пробки обратного клапана; 14, 15 - винт - клапан и распылитель насоса-ускорителя; 18 - соединительная втулка каналов карбюратора; 20 - воздушный жиклёр пускового устройства; 21 - тяга, соединяющая рычаг воздушной заслонки со штоком пускового устройства; 22, 23 - корпус и шток пускового устройства; 24, 25 - диафрагма и регулировочный винт пускового устройства; 26 - воздушный жиклер системы холостого хода; 27 седло игольчатого клапана; 34 - топливный жиклер .системы холостого хода; 37 - регулировочный винт качества смеси холостого хода; 38 - игла экономайзера принудительного холостого хода; 39 - регулировочный винт состава (количества) смеси холостого хода; 40 - седло иглы экономайзера принудительного холостого хода; 41, 42, 43 - вторичные смесительные камеры; 46 соединительная втулка каналов переходной системы
Регулировка уровня топлива в камере осуществляется отгибанием язычка 31 поплавка 33. Шарик 32 демпфера игольчатого клапана обеспечивает постоянство уровня топлива при движении автомобиля по неровной дороге. Главные дозирующие системы. Пневмопривод дроссельной заслонки вторичной смесительной камеры Главные дозирующие системы (см. рис.1) включают в себя главные топливные жиклёры 35 и 49 , эмульсионные колодцы с эмульсионными трубками 36 и 47, главные воздушные жиклёры 9 и 19, малые диффузоры 3 и 16 с распылителями главных дозирующих систем (ГДС). ГДС первичной смесительной камеры 42 обеспечивает работу двигателя в широком диапазоне. При нажатии на педаль открывается заслонка 41 первичной камеры, разрежение в распылителе увеличивается, топливо в эмульсионном колодце поднимается и при достижении нижнего ряда отверстий эмульсионной трубки 47 захватывается воздухом, поступающим из эмульсионной трубки через главный воздушный жиклер 19, и направляется через распылитель в диффузор. ГДС вторичной камеры в отличие от первичной работает при открытии дроссельной заслонки вторичной камеры пневматическим приводом (рис.2).
Рис.2. Управление дроссельными заслонками: 2 - рычаг управления дроссельными заслонками; 3 - рычаг привода открытия дроссельной заслонки; 7 - ось дроссельной заслонки вторичной камеры; 8 - шток пневмопривода; 9 - рычаг управления дроссельной заслонкой вторичной камеры; 11 – втулка
Верхняя полость 12 диффузорного механизма пневмопривода соединяется воздушными каналами 10 с узкой частью больших диффузоров первичной и вторичной смесительных камер через жиклёры 1 и 5 пневмопривода. При увеличении разряжения в больших диффузорах и, следовательно, в жиклёрах пневмопривода диафрагма, преодолевая усилия пружины, перемещает шток 8 вверх и действует на рычаг 6. При этом открывается дроссельная заслонка вторичной камеры. Топливо через главный топливный жиклёр 49 (см. рис.1), эмульсионный колодец 47 вместе с воздухом из главного воздушного жиклёра 9 поступает в распылитель и смесительную камеру. Пневмопривод более плавно включает ГДС и делает ненужным сильное обогащение горючей смеси (по сравнению с карбюратором без пневмопривода), что ведёт к снижению токсичности отработавших газов. Кроме того, он автоматически регулирует положение заслонки, в зависимости от скоростного режима работы двигателя. При полностью открытой дроссельной заслонки первичной камеры с увеличением нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала, а следовательно, и разрежение в смесительных камерах уменьшаются, заслонка вторичной камеры приоткрывается. Основной поток воздуха будет проходить через первичную смесительную камеру, улучшая распиливание топлива. При резком опускании педали заслонка первичной камеры закрывается и рычаг 4 ограничения открытия (см. рис.2) принудительно закрывает дроссельную заслонку вторичной камеры, предотвращая увеличение частоты в этот момент. Возможность самоколебания механизма пневмопривода исключается соединением полости над диафрагмой с диффузорами как вторичной, так" и первичной камер. Главные топливные жиклёры 36 и 49 (см. рис. 1) маркируются на головке жиклёра цифрами 107 и 162, которые обозначают диаметры жиклёров 1,07 мм и 1,62 мм. Маркировка главных воздушных жиклёров 9 и 19 выбивается на верхней плоскости жиклёра. Переходная система Отсутствие "провалов" в работе двигателя в начале открытия дроссельной заслонки 44 (см. рис. 1) вторичной камеры обеспечивается переходной системой. В момент начала открытия заслонки в отверстиях 45 создаётся разрежение, и топливо из эмульсионного колодца через топливный канал, топливный жиклёр 5 переходной системы, смешиваясь с воздухом из жиклёра 7, поступает по эмульсионному каналу в отверстия 45, обогащая горючую смесь. Система холостого хода. Экономайзер принудительного холостого хода(ЭПХХ) При работе двигателя на холостом ходу дроссельная заслонка 2 (рис. 3) первичной камеры приоткрыта, отверстие 3 располагается выше заслонки, пневмоклапан 19 с электронным управлением открыт, разрежение впускного коллектора передается по шлангу 9 в полость диафрагмы экономайзера. Регулируемое отверстие 4 под действием диафрагмы экономайзера открыто. Разрежение из-под дроссельной заслонки 2 передается через это отверстие по эмульсионным каналам 12 к топливному жиклёру 16 холостого хода.
Рис. 3. Система холостого хода. ЭГГХХ: 1 - корпус дроссельных заслонок; 5 -канал подвода воздуха; 7 - корпус экономайзера принудительного холостого хода; 8 -крышка экономайзера; 10 и 11-регулировочные винты; 13 - крышка карбюратора; 14 воздушная заслонка; 17-топливный канал; 18 - эмульсионный колодец; 20 - шланг к впускной трубе
Топливо под действием разрежения проходит топливный жиклёр, смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклёр 15 холостого хода, проходит по эмульсионному каналу, где к нему вновь подмешивается воздух через отверстие 3. Далее эмульсия проходит под регулировочный винт 11 качества смеси, под иглу 6 экономайзера и за дроссельную заслонку. Часть эмульсии поступает через жиклёр по каналу, минуя винт качества смеси, чем уменьшается чувствительность регулировки винта качества и облегчается процесс регулировки холостого хода. Отверстия 3 обеспечивают отсутствие провалов в работе двигателя в момент открытия дроссельной заслонки, когда через них также поступает эмульсия. На принудительном холостом ходу, который бывает во время торможения автомобиля двигателем, при переключении передач, при движении под уклон частота вращения коленчатого вала возрастает. Это приводит к увеличению содержания остаточных газов в цилиндрах, выбросам несгоревшего топлива, хлопкам в глушителе. Чтобы этого избежать, ЭПХХ отключает подачу топлива на принудительном холостом ходу, исключая выбросы окиси углерода в атмосферу. При открытии дроссельной заслонки первичной камеры рычаг привода освобождает рычагом микропереключателя, который включает его и подаёт питание пневмоклапану как электронному блоку управления. При достижении двигателем частоты вращения 1600... 1800 мин-1 электронный блок отключается, но пневмоклапан остается включенным благодаря микропереключателю. На режиме принудительного холостого хода резко закрывается дроссельная заслонка, рычаг привода нажимает на рычажок микропереключателя и включает его. В результате пневмоклапан отключается, и игла 6 экономайзера закрывает выход эмульсии. После снижения частоты вращения до 1200...1260 мин-1 включается электронный блок управления, вновь открывается пневмоклапан, и двигатель начинает работать. При выключении зажигания отключается питание электротоком, пневмоклапан закрывается и прекращается подача эмульсии под иглу ЭПХХ. Пневмоклапан с электронным управлением открывается при подаче тока в обмотку, микропереключатель крепится на карбюраторе винтами, выключается он рычагом управления дроссельными заслонками при опущенной педали. Система пуска Пусковое устройство (рис. 4) обеспечивает пуск холодного двигателя. При вытягивании кнопки ручного управления, расположенной в салоне, трёхплечий рычаг, поворачиваясь вокруг оси, через тягу 9 приоткрывает дроссельную заслонку первичной камеры. Телескопическая тяга 9 действует на рычаг воздушной заслонки 2 и закрывает её. Тяга 4, соединенная с рычагом воздушной заслонки, перемещается по пазу штока 5, занимает крайнее левое положение. При первых вспышках в цилиндрах и последующей работе ДВС на холостом ходу разряжение из задроссельного пространства по воздушному каналу передается в полость 8 диафрагменного механизма. Диафрагма 6 действует на шток, тягу 4, рычаг и приоткрывает воздушную заслонку, обеспечивая необходимый состав горючей смеси, под действием разрежения в смесительной камере работают главная дозирующая система и система холостого хода. Пружина в телескопической тяге позволяет воздушной заслонке занимать промежуточные положения в зависимости от величины разрежения в задроссельном пространстве. По мере прогрева двигателя воздушная заслонка открывается вручную кнопкой.
Эконостат Входит во вторичную смесительную камеру и вступает в работу при полностью открытых дроссельных заслонках на скоростных режимах, близких к максимальным. При открытых дроссельных заслонках значительно возрастает разрежение в малом диффузоре и распылителе П (см. рис.1) эконостата. Топливо из поплавковой камеры 4 поступает по каналу через жиклёр 8 эконостата в каналы крышки поплавковой камеры. Через воздушный жиклёр 6 эконостата к топливу подмешивается воздух. Эмульсия поступает далее по каналу через эмульсионный жиклер 10 эконостата в распылитель 11 и диффузор 13, обогащая горючую смесь. Насос - ускоритель
Рис. 4. Схема пускового устройства: 3 — воздушный патрубок; 7 — винт регулировочный; 10 — рычаг управления; 11 — рычаг привода дроссельной заслонки; 12 ось дроссельной заслонки первичной камеры; 13 - рычаг, ограничивающий открытие заслонки
Насос - ускоритель диафрагменного типа с приводом от кулачка на оси дроссельной заслонки первичной камеры. Его назначение - обогащать горючую смесь при резком открытии дроссельной заслонки, обеспечивая хорошую приёмистость автомобиля. При резком открытии нажимает на рычаг 1 и через пружину в толкателе действует на диафрагму 52, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Диафрагма подает топливо по топливному каналу 48 и впрыскивает через распылитель в первичную камеру. Часть топлива перепускается через перепускной жиклёр 51 обратно в поплавковую камеру. При обратном ходе диафрагмы под действием возвратной пружины из поплавковой камеры топливо засасывается через жиклёр 51 и впускной клапан 50 в насос-ускоритель. Перепускной жиклёр подбирают таким образом, чтобы при плавном открытии дроссельной заслонки всё топливо перепускалось в поплавковую камеру. Профиль кулачка обеспечивает двойной впрыск; второй впрыск совпадает с началом открытия дроссельной заслонки вторичной камеры.
Контрольные вопросы 1. Какие требования предъявляются к карбюраторам? 2. Как устроены и работают главные дозирующие системы, системы холостого хода и ЭПХХ, экономайзер и насос-ускоритель? 3. В чем особенности устройства и работы системы пуска и эконостата?
Лабораторная работа № 2 ПРОВЕРКА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖИКЛЁРОВ КАРБЮРАТОРОВ Цель работы - ознакомление с методами проверки жиклёров карбюраторов ДВС. Задание 1. Определить влияние отношения длины l калиброванной части жиклёра к его диаметру d на коэффициент расхода µ ж. 2. Определить влияние проходной части жиклёра и величины давления жидкости на коэффициент расхода. 3.Построить график зависимостей µ ж =f(l/d) и µ ж =f(P). Общие сведения Масса горючей смеси, подаваемой в карбюраторный двигатель, зависит от многочисленных факторов и в том числе от пропускной способности жиклёров, которая, в свою очередь, зависит от диаметра калиброванной части и в меньшей степени от длины. Однако диаметр жиклёра не всегда дает точное представление о его производительности, так как коэффициент расхода не является постоянной величиной. Объясняется это тем, что в процессе эксплуатации карбюратора пропускная способность жиклёров может уменьшаться вследствие отложения смол на калиброванной поверхности или увеличиваться в результате износа. Поэтому пропускную способность жиклёров, находящихся в эксплуатации, необходимо проверять не реже двух раз в год. Наиболее точное представление о пропускной способности жиклёров дает проливка их водой при температуре 293 К под давлением 9810±20 Па за время, равное 60 с, согласно ГОСТ 2096-43. Действительный массовый расход топлива через жиклёр определяют исходя из следующего, скорость истечения равна, м/с.
ω = ϕ ж 2 / ρ Т ( P1 − P2 ) где P1 и Р2 - давления в поплавковой камере и у распылителя соответственно, Па; ρТ- плотность топлива, кг/м3; φж - коэффициент скорости, учитывающий трение в топливных каналах и жиклёре, а также местное сопротивление при переходе от одного сечения к другому. С учётом площади поперечного сечения калиброванной части жиклёра φж и коэффициента сжатия струи топлива χ = fc/fж равного отношению площадей поперечного сечения вытекающей струи жидкости fc и калиброванной части жиклёра fж (рис. 1), действительный массовый расход топлива через жиклёр, кг/с,
G Д = ωxf ж ρ Т
или G Д = ϕ ж 2 / ρ Т ( P1 − P2 )
Значение величин