Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя: Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

Содержание

ᐉ Газораспределительный механизм двигателя (ГРМ). Устройство

Видео: Принцип работы газораспределительного механизма. Ремень ГРМ. Ресурс, когда менять. Цепь или ремень ГРМ. Что лучше и надежнее. Растянутая цепь ГРМ — симптомы

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

  • клапанный
  • золотниковый

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Из чего состоит газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя?

Основными элементами газораспределительного механизма являются:

  • распределительный вал
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками
  • привод распределительного вала
  • также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам

У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен).

У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя.

Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:

а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал

У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень.

Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны.

При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен быть зазор (например, между стержнем клапана и концом коромысла). Регулировать этот зазор можно различными способами, например с помощью винта 1 (см. рис. б), самоотвинчивание которого предотвращает контргайка 2. Чтобы исключить необходимость в регулировке зазора и уменьшить шумность двигателя в газораспределительных механизмах многих современных двигателей используются гидравлические толкатели. В эти толкатели встроены гидрокомпенсаторы, изменяющие их длину под действием давления масла, которое специально подается из смазочной системы двигателя. Клапан, его направляющая втулка, пружина и опорная шайба с деталями ее крепления образуют клапанную группу газораспределительного механизма.

Клапан состоит из головки и стержня, между которыми для уменьшения сопротивления движению газов выполнен плавный переход. Головка клапана имеет шлифованную конусную рабочую поверхность — фаску, по которой клапан плотно прилегает к седлу. Для крепления опорной шайбы пружины конец стержня клапана снабжен канавкой. В некоторых случаях для улучшения отвода теплоты от головки выпускного клапана стержень со стороны головки выполняют полым и вводят в него жидкий металлический натрий.

Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.

Каждый цилиндр двигателя имеет, как минимум, два клапана — впускной и выпускной. Однако в настоящее время наметилась тенденция к увеличению числа клапанов на цилиндр. Все шире применяются двигатели с тремя (два впускных и один выпускной) и четырьмя (два впускных и два выпускных) клапанами. При наличии одного впускного и одного выпускного клапанов первый имеет большую головку. Это необходимо для лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает его точную посадку в седло. Стержень имеет высокоточное сопряжение с втулкой (зазор составляет 0,05… 0,12 мм). Направляющие втулки изготавливают из чугуна или спеченного пористого материала, который может быть пропитан смазочным маслом.

Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле. Пружины изготавливают методом холодной навивки из специальной стальной, термически обработанной проволоки с последующей дробеструйной обработкой, что увеличивает их долговечность. Иногда для предотвращения появления резонансных колебаний используют пружины с переменным шагом витков.

Опорная шайба удерживает пружину в сжатом состоянии. Крепление стержня клапана к опорной шайбе осуществляется с помощью конических разрезных сухарей, входящих в выточку на стержне.

Седло клапана, в которое он садится фаской головки, у верхнеклапанного двигателя расположено в головке цилиндров. Обычно седла выпускных, а иногда и впусковых клапанов, выполняют в виде вставных колец и наглухо запрессовывают в выточки головки цилиндров. Вставные кольца изготавливают из жаростойкой стали, специального чугуна или спеченного материала.

Передаточные детали газораспределительного механизма обеспечивают передачу усилия от распределительного вала к стержням клапанов. К таким деталям относятся:

  • толкатели
  • штанги
  • коромысла

Толкатели передают осевое усилие от кулачков распределительного вала на штанги или стержни клапанов. Они могут быть плоскими, грибовидными, цилиндрическими или рычажными. Их изготавливают из стали или чугуна. Для повышения твердости и износостойкости рабочие поверхности толкателей упрочняют, а затем шлифуют.

Штанги служат для передачи усилий от толкателей к коромыслам при нижнем расположении распределительного вала в верхнеклапанном двигателе (см. рис. а). Штанги изготавливают из стали или алюминиевого сплава, придавая им форму трубки. На концах штанг крепят стальные наконечники со сферическими поверхностями, имеющими высокую твердость. Нижними концами штанги упираются в гнезда толкателей, а верхними — в регулировочные винты коромысел.

Коромысла предназначены для изменения направления и величины усилий, передаваемых на стержни клапанов. Коромысла шарнирно устанавливают на осях, которые крепятся к головке цилиндров. На одном конце коромысла может быть установлен регулировочный винт, который позволяет изменять зазор в газораспределительном механизме. Материалом для коромысла служит сталь или ковкий чугун. Рабочие поверхности коромысла закаливают, а затем шлифуют.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при помощи кулачков. Конструкция распределительного вала зависит от типа двигателя, числа цилиндров и клапанов, а также типа привода. Характерные конструкции распределительных валов представлены на рисунке. Любой распределительный вал имеет кулачки впускных 2 и выпускных 4 клапанов, а также опорные шейки 2. Распределительный вал бензинового карбюраторного двигателя снабжен также винтовой шестерней 5 привода масляного насоса и распределителя зажигания и эксцентриком 3, приводящим в действие топливный насос. Число кулачков соответствует общему числу клапанов, которые обслуживаются данным валом. Число опорных шеек чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала. В рядном четырех- цилиндровом двигателе вершины одноименных кулачков располагаются под углом 90° (рис. а), в рядном шестицилиндровом — под углом 60° (рис. б), а в V-образном восьмицилиндровом — под углом 45° (рис. в). Угол установки разноименных кулачков зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагают в соответствии с принятым для двигателя порядком работы с учетом направления вращения вала. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в картер (при нижнем расположении) или головку цилиндров (при верхнем расположении) тонкостенные биметалические или триметаллические втулки. Одна из опорных шеек вала (обычно передняя) снабжена фиксирующим устройством для предотвращения его осевых перемещений. Для смазывания опорных шеек к ним подается масло под давлением из общей смазочной системы двигателя. При верхнем расположении распределительного вала в его теле сверлят осевое отверстие, по которому масло поступает ко всем опорным шейкам и кулачкам.

Рис. Распределительные валы рядного четырехцилиндрового (а), рядного шестицилиндрового (б) и V-образного восьмицилиндрового (в) двигателей со схемами расположения кулачков:
1 — опорная шейка; 2, 4 — кулачки впускных и выпускных клапанов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 5 — винтовая шестерня привода масляного насоса

Видео: Принцип работы ГРМ

Вопросы по теме

Тест №2 «Газораспределительный механизм»

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Омской области

«Седельниковский агропромышленный техникум»

 

ТЕСТ «Газораспределительный механизм»


 

МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

ПМ. 01 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

по профессии 23.01.03 Автомеханик


 


 


 


 

Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения


 


 


 


 


 


 

Седельниково, Омская область, 2017

Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Газораспределительный механизм», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик».
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.

Тест № 2

Газораспределительный механизм


 

1. Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

1) с нижним расположением клапанов

 

2) с верхним расположением клапанов


 

3) имеют одинаковое количество деталей.

2. Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

1) зубчатыми колесами

2) цепной передачей или зубчатым ремнем

3) в зависимости от типа и модели двигателя способом указанным в пункте 1 или 2.

 

3. Для чего предназначен толкатель ГРМ?

1) для передачи усилия от распределительного вала

2) для передачи усилия от поршня

3) для поворота клапана вокруг своей оси.

 

4. В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

1) распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной

2) толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя

3) направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана.


 

5. Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

1) установочным штифтом

2) при помощи резьбы

3) контактной сваркой

4) сухариками.


 

6. Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

1) по длине стержня клапана

2) по диаметру тарелки клапана

3) по маркировке.

 

7. Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

1) впускной

2) выпускной

3) клапана одного цилиндра нагреваются до одинаковой температуры

 

8. Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

1) клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо

2) клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана

3) клапан, опорная шайба пружины, седло клапана, толкатель, сухари

 

9. Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

для подачи топлива.

для подачи воздуха

для распределения газов по цилиндрам двигателя

для впуска воздуха и выпуска отработанных газов

     

    10. В каком ответе правильно дано определение назначения газораспределительного механизма?

    1) для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов

    2) для своевременного открывания и закрывания клапанов с целью впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов

    3) для своевременного закрывания клапанов и впуска горючей смеси

     

    11. Каким термином называют моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выражая в градусах поворота коленчатого вала?

    1) перекрытием клапанов

    2) фазами газораспределения

    3) порядком работы цилиндров

    4) угол опережения зажигания

     

    12. Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

    1) только впускные клапаны

    2) только выпускные клапаны

    3) впускные и выпускные клапана.

     

    13. В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

    1) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан

    2) кулачковый вал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан

    3) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт

     

    14. Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

    1) между штангой толкателя и регулировочным винтом

    2) между толкателем и кулачком распредвала

    3) между носком коромысла и торцом стержня клапана.

     

    15. Что обеспечивает герметичность сопряжений клапан-седло клапана?

    1) их шлифовка и притирка по месту пастами

    2) подгонка по месту с применением уплотнителей

    3) установка самоподжимных манжет

     

    16. Какое количество клапанов установлено на двигателе КамАЗ-740.10?

    1) 6 впускных и 6 выпускных клапанов

    2) 8 впускных и 8 выпускных клапанов

    3) 12 впускных и 12 выпускных клапанов

    4) 16 впускных и 16 выпускных клапанов

     

    17. С какой скоростью вращается распределительный вал?

    1) в два раза быстрее коленчатого вала

    2) в два раза медленнее коленчатого вала

    3) со скоростью вращения коленчатого вала
    4) в четыре раза быстрее коленчатого вала

     

    18. Для чего предусмотрены тепловые зазоры в ГРМ?

    1) для предотвращения разрушения коромысел и толкателей

    2) для исключения неплотного закрытия клапанов

    3) для уменьшения износа направляющих клапанов и толкателей.

     

    19. В какую часть коромысла вворачивают регулировочный винт?

    1) в конец коромысла, обращенный к штанге

    2) в конец коромысла, обращенный к стержню клапана

    3) в отверстие оси коромысла.

     

    20. Какое количество сухарей необходимо для крепления тарелки пружины со стержнем клапана?

    1) один

    2) два

    3) три

    4) четыре;

     

    21. Как влияет наличие нагара на фасках клапанов на их охлаждение?

    1) не отражается

    2) улучшает охлаждение

    3) ухудшает охлаждение.

     

    22. Что такое перекрытие клапанов.

    1) это моменты когда оба клапаны открыты;

    2) это моменты когда оба клапана закрыты;

    3) это моменты когда впускной клапан открыт, а выпускной закрыт;

     

    23. В чем измеряется перекрытие клапанов.

    1) в сантиметрах;

    2) в градусах;

    3) в миллиметрах;

     

    24. Как называется средняя часть клапана.

    1) тарелка;

    2) стержень;

    3) шток;

     

    25. Материал изготовления клапанов;

    1) из инструментальной стали;

    2) из легированного чугуна;

    3) из жаропрочной стали;

    4) из углеродистой стали.

     

    Эталон ответов:

    Вопрос

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    Ответ

    1

    3

    1

    2

    4

    2

    2

    3

    4

    Вопрос

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    Ответ

    2

    2

    2

    1

    3

    1

    2

    2

    2

    Вопрос

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

       

    Ответ

    3

    2

    3

    1

    2

    2

    3

       


     

    Критерии оценок тестирования:

    Оценка «отлично» 23 — 25 правильных ответов 25 предложенных вопросов;

    Оценка «хорошо» 18 — 22 правильных ответов из 25 предложенных вопросов;

    Оценка «удовлетворительно» 13 — 17 правильных ответов из 25 предложенных вопросов;

    Оценка неудовлетворительно» 0 — 12 правильных ответов из 25 предложенных вопросов.

     

     

    Список литературы

    Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012.

    Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.

    Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.

    Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

    Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

    Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

    Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

    Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

    Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.

    Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.

    Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.

    Механизм газораспределения

    _____________________________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________

    ____________________________________________________________________________________________

    Назначение и схемы действия ГРМ

    Механизм газораспределения (ГРМ) открывает и закрывает в определенные моменты впускные и выпускные клапаны для впуска в цилиндры свежего воздуха и выпуска из них отработавших газов.

    В зависимости от расположения клапанов механизмы различают:

    — с нижним (боковым) расположением клапанов в блоке цилиндров; используется только у карбюраторных двигателей;
    — с верхним подвесным расположением клапанов — в головке цилиндров.

    Техобслуживание и ремонт тракторов

    При расположении клапанов в головке цилиндров обеспечиваются компактность камеры сгорания, высокая степень сжатия, лучшее наполнение цилиндров воздухом, меньшие потери тепла через стенки вследствие компактности камеры. Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов может быть однорядным и двухрядным. Двухрядное расположение клапанов используется на V-образных двигателях.

    Механизм газораспределения включает следующие части. Распределительный вал, преобразующий вращательное движение вала в поступательное движение толкателей. Механизм привода распределительного вала, включающий набор распределительных шестерен, передающих движение от
    коленчатого вала на распредвал.

    Клапанный механизм, открывающий и закрывающий впускные и выпускные клапаны в строго определенный момент и с заданным порядком последовательности. Клапанный механизм включает впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки, возвратные пружины и детали крепления клапанов.

    Передающий механизм, осуществляющий передачу возвратно-поступательного движения от распределительного вала на клапаны. Сюда входят толкатели, штанги, коромысла с регулировочными винтами, оси и стойки коромысел. У механизма с боковым расположением клапанов штанги и коромысла с осями и стойками отсутствуют.

    Работа ГРМ

    Вращение от коленвала передается через зубчатую или цепочную передачу на распредвал. При повороте распредвала его кулачок своим выступом поднимает толкатель и штангу, которая упирается нижним концом в толкатель, а верхним — в регулировочный винт коромысла. При подъеме штанга давит на регулировочный винт и коромысло, поворачиваясь вокруг оси, своим вторым плечом нажимает на стержень клапана и,
    преодолевая силу пружины, открывает клапан.

    При дальнейшем повороте распредвала выступ кулачка выходит из под толкателя и толкатель, штанга и коромысло возвращаются в исходное положение, а клапан под действием пружины закрывается.

    Во время работы клапаны нагреваются, а стержень клапана удлиняется, что может привести к открытию клапана и нарушению работы двигателя. Чтобы дать возможность стержню клапана удлиниться, и чтобы клапан в то же время был закрыт, между торцами клапана и бойком коромысла оставляют зазор, называемый тепловым.

    У двигателей с боковым расположением клапанов этот зазор делается между клапаном и регулировочным винтом толкателя. Зазор должен быть в пределах: для двигателей СМД-60 в холодном состоянии — 0,48-0,50; АМ-41, Д-21А, ЯМЗ-240Б — 0,25-0,30; Д-65Н, Д-240 — 0,25 мм (на прогретом двигателе).

    Фазы газораспределения

    Начало подачи топлива насосом по мениску д.м.т не точно в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии. Периоды от момента открытия клапанов до момента закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения. Диаграмма фаз газораспределения: начало открытия впускного клапана; начало закрытия впускного клапана; начало открытия выпускного клапана; конец закрытия выпускного клапана.

    Фазы газораспределения, выраженные в виде круговой диаграммы, называют диаграммой газораспределения. На рис. представлена диаграмма газораспределения дизельного двигателя Д-240. Впускной клапан открывается с некоторым опережением (16°) до прихода поршня в верхнюю мертвую
    точку, а закрывается с запаздыванием (в 46°) после того, как поршень уже пройдет нижнюю мертвую точку и пойдет вверх.

    Это позволяет увеличить продолжительность впуска до 242° и улучшить наполнение цилиндра свежим воздухом, вначале за счет уменьшения сопротивления проходу воздуха и ускорения поступления свежего заряда воздуха (опережение открытия), а затем за счет инерции поступающего в цилиндр воздуха (запаздывание закрытия клапанов).

    После сжатия и рабочего хода начинается выпуск отработавших газов. Опережение открытия выпускного клапана (56°) позволяет газам выходить из цилиндра под собственным давлением, что уменьшает затраты мощности на выталкивание газов при движении поршня вверх. Закрываются выпускные клапаны с запаздыванием, что улучшает очистку цилиндра от отработавших газов.

    У всех двигателей есть периоды, когда одновременно впускной и выпускной клапаны открыты. Такое положение называют перекрытием клапанов. Чтобы правильно установить фазы газораспределения двигателя при сборке, необходимо совместить метки на шестернях газораспределения.

    В течение одного рабочего цикла у четырехтактного двигателя впускной и выпускной клапаны должны открываться по одному разу. Поэтому распределительный вал вращается в 2 раза медленнее коленчатого вала и делает за цикл один оборот, а коленчатый вал — два.

    Устройство ГРМ

    Принцип действия механизма газораспределения изучаемых двигателей и взаимное расположение деталей одинаковые, однако устройство отдельных деталей, их размеры и крепления различны.

    В конструкции распределительного вала различают опорные шейки, в которых вал вращается в блоке, и кулачки (по два на каждый цилиндр). Распределительный вал штампуют из стали, а его опорные шейки и рабочие поверхности кулачков закалены токами высокой частоты. Вращается вал в бронзовых или чугунных втулках, запрессованных в гнезда блок-картера.

    Осевые перемещения распредвала во втулках ограничиваются различными способами. На двигателе СМД-14 осевое перемещение устраняется упорным регулировочным винтом. Винт заворачивают до отказа, затем отворачивают и затягивают контргайкой.

    У двигателя СМД-60 осевое перемещение распределительного вала ограничивает упорная шайба, а необходимый зазор между упорной шайбой и торцом опорной шейки в пределах 0,16-0,28 мм обеспечивается при сборке двигателя. Упорная шайба ограничивает осевое перемещение распределительного вала и у дизелей АМ-41 и А-01М.

    От продольного перемещения распределительный вал двигателей Д-240 и Д-65Н удерживается опорным кольцом, привернутым к блоку двумя винтами. Клапанный механизм включает впускной и выпускной клапаны, направляющие втулки, клапанные пружины, опорные шайбы (тарелки) и сухарики. Клапаны подвергаются воздействию высоких давлений и температур, поэтому они изготовляются из особо прочных сталей: впускной — из хромоникелевой, выпускной — из жаростойкой стали.

    В клапанах различают тарелку клапана и стержень. В верхней части стержня имеется выточка под выступы сухариков; на некоторых двигателях делаются выточки под стопорное кольцо, которое удерживает клапан от падения в цилиндр при поломке пружины или выпадении сухариков.

    Боковые поверхности тарелки (фаски) и гнезда клапанов в головке выполнены под углом 45°. Чтобы эти поверхности плотно прилегали, их шлифуют и притирают. Передающий механизм включает толкатели, штанги, коромысла с регулировочными винтами, валики коромысел, стойки коромысел и распорные пружины коромысел.

    Толкатель передает движение от кулачков распредвала штангам. Толкатели могут быть выполнены в виде стакана (СМД-14, СМД-60, Д-65Н) или грибовидной формы (Д-240, Д-37). На двигателях АМ-41, А-01М, ЯМЗ-240Б применяют качающие роликовые толкатели. На этом рисунке представлен механизм газораспределения двс ЯМЗ-240 Б.

    Роликовый толкатель качается относительно оси. При набегании кулачка распределительного вала на ролик толкателя толкатель поворачивается вокруг оси и поднимает штангу. Штанги передают возвратно-поступательное движение от толкателя к коромыслу. Они могут быть изготовлены из стального прутка или пустотелой трубки.

    Коромысло представляет собой стальной двуплечий рычаг. В коротком плече в резьбовое отверстие устанавливается регулировочный винт. Боек коромысла, давящего на клапан, подвергается закалке. В отверстие средней части коромысла запрессовывается бронзовая втулка для установки коромысла на валик.

    Валики коромысел, на которых устанавливаются коромысла, закреплены в стоиках, размещенных на верхней плоскости головки цилиндров. Продольное перемещение коромысел по валику предотвращается распорными пружинами. Валики стальные, пустотелые, внутренняя полость их используется для подвода масла к коромыслам, для чего против каждого коромысла в валике просверлены отверстия.

    Декомпрессионный механизм предназначен для облегчения прокручивания коленчатого вала в первый момент запуска двигателя, путем открытия впускных, а у некоторых двигателей и всех клапанов. При открытых клапанах воздух в цилиндре не сжимается при такте сжатия, чем и облегчается прокручивание коленчатого вала. Когда же коленчатый вал разовьет 250-300 об/мин, декомпрессионный механизм выключают, подают топливо и двигатель заводится.

    Этим механизмом пользуются и для экстренной остановки двигателя. Декомпрессионный механизм устанавливается на двигателях А-01М, АМ-41, СМД-14, Д-37М, Д-21Д. На моторах Д-240, ЯМЗ-240 Б, СМД-60 его нет.

    Декомпрессионный механизм двигателя СМД-14 состоит из валиков, установленных над бойками коромысел в стойках. С нижней стороны под коромыслами валики имеют лыски, и когда механизм выключен, валики декомпрессионного механизма не касаются коромысел и не действуют на клапаны.

    При включении механизма рычагом 25 валик поворачивается и своей несрезанной частью нажимает на коромысла и открывает клапаны. При выключении механизма валики поворачиваются своими лысками к коромыслам и не воздействуют на них.

    На двигателях АМ-41 и А-01М в валиках против каждого коромысла ввернуты болты, которые при повороте валика своими головками давят на коромысла и открывают клапаны. Этими же болтами регулируют и величину открытия клапанов. На двигателях Д-37М, Д-21А декомпрессионный механизм воздействует не на коромысла, а на толкатели.

    Обслуживание механизмов газораспределения

    Обслуживание ГРМ сводится к периодическому осмотру наружных деталей, их креплений, проверке и установлению нормальных зазоров и обеспечению плотности прилегания клапанов к гнездам. Осмотры и регулировку газораспределительного механизма проводят при техническом обслуживании № 2 (ТО-2).

    Перед началом регулировки клапанов подтягивают крепления головки цилиндров и стоек валиков коромысел. Затяжку гаек крепления головки цилиндров ведут динамометрическим ключом по определенной для каждого двигателя схеме в следующей последовательности: сначала затягивают гайки, расположенные в центре головки, затем производят поочередную подтяжку гаек, расположенных по обе стороны от центра головки цилиндров.

    Для регулировки клапанов выполняют следующие операции: ставят поршень первого цилиндра на такт сжатия, в верхнюю мертвую точку. В этом положении поршня, когда клапаны закрыты, проверяют и регулируют зазоры. Чтобы выполнить это условие, наблюдая за коромыслами клапанов первого цилиндра, вращают коленчатый вал до тех пор, пока оба клапана (сначала выпускной, а затем впускной) откроются и закроются и после впуска начнется сжатие.

    После этого вывинчивают установочный винт из картера маховика и вставляют его в то же отверстие не нарезанной частью и, нажимая на винт, продолжают вращать коленчатый вал до тех пор, пока винт не войдет в углубление на маховике.

    При этом поршень будет в ВМТ на такте сжатия. Такая установка применяется на двигателях СМД-14, АМ-41, Д-240, Д-65 Н, Д-50. На последних трех двигателях это будет не точно ВМТ, а положение поршня в момент впрыска топлива.

    Для регулировки зазора отвертывают контргайку регулировочного винта и, удерживая ее гаечным ключом, заворачивают или отворачивают регулировочный винт отверткой до получения необходимого зазора. Например, при зазоре 0,25-0,30 мм щуп толщиной 0,25 мм должен свободно входить между бойком коромысла и торцом клапана, а толщиной 0,30 мм — с усилием.

    Затем регулируют (если он есть и регулируется) механизм декомпрессии в первом цилиндре (АМ-41, А-01М, Д-65Н). Для этого валик декомпрессора устанавливают так, чтобы ось регулировочных винтов была вертикальной. Заворачивают винт до соприкосновения с коромыслом и еще на один оборот и затягивают контргайку.

    После регулировки клапанов и декомпрессионного механизма в первом цилиндре приступают к регулировке их в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя (например, в третьем цилиндре при порядке 1-3-4-2), для чего коленчатый вал проворачивают на пол-оборота (для четырехцилиндровых, указанных выше).

    У шестицилиндрового V-образного двигателя СМД-60 после установки первого цилиндра в ВМТ описанным выше способом открывают люк на картере маховика и поворачивают коленчатый вал по часовой стрелке еще на 45° так, чтобы метка на маховике с цилиндрами «1» и «4» стала против стрелки. В этом положении регулируют клапаны первого и четвертого цилиндров.

    Затем поворачивают коленчатый вал в том же направлении на 240°, до совпадения меток «2» и «5», регулируют клапаны второго и пятого цилиндров и, провернув коленчатый вал еще на 240° до совмещения со стрелкой меток «3» и «6», регулируют зазоры клапанов в третьем и шестом цилиндрах.

    Аналогичные метки имеются на двс ЯМЗ-240Б (на шестерне привода топливного насоса), причем одновременно регулируются клапаны в трех цилиндрах в соответствии с порядком работы двигателя.

    _____________________________________________________________________________

    __________________________________________________________________________

    Сервис и регулировки МТЗ-82
    __________________________________________________________________________

    Эксплуатация и сервис МТЗ-82.1, 80.1, 80.2, 82.2

    Ремонт МТЗ-80 Обслуживание и эксплуатация МТЗ-1221 Техобслуживание и эксплуатация МТЗ-320 Эксплуатация и сервис тракторов

    Газораспределительный механизм двигателя асфальтоукладчика

    Распределительн ы й вал устанавливается на специальных опорах в блоке цилиндров. На распределительном валу расположены кулачки специальной формы и опорные шейки. Количество кулачков на распределительном валу соответствует удвоенному количеству цилиндров, так как в каждом цилиндре имеются два клапана — впускной и выпускной. Кулачки на распределительном валу устанавливаются в соответствии с порядком работы цилиндров. При этом достигается своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов при соответствующих положениях поршней в цилиндрах двигателя. Установка распределительного вала относительно коленчатого вала должна быть строго определенной и достигается путем совмещения специальных меток, устанавливаемых на распределительных шестернях.

    Рис. 7. Газораспределительный механизм:
    1 — толкающая штанга; 2— коромысло; 3 — рычаг декомпрессора; 4 — клапанная пружина; 5 — клапан

    Рис. 8. Детали толкателя

    Толкатели опираются на кулачки распределительного вала. Толкатель представляет собой цилиндр с закругленным дном (рис. 8). С внутренней стороны он имеет сферическую поверхность, в которую упирается штанга толкателя. Толкатель передвигается вверх под действием кулачка, а вниз — под действием пружины. Для равномерного износа всей поверхности толкателя при нажатии кулачка и пружин точка касания толкателя с кулачком смещена от оси толкателя. В этом случае при вращении кулачка происходит вращение толкателя вокруг своей оси, а это приводит к тому, что кулдчок упирается в толкатель не в одном месте, а по всей сферической поверхности. Во внутреннюю сферическую поверхность толкателя упирается штанга, имеющая на своем нижнем конце сферическую поверхность, облегчающую точность установки штанги в толкателе. Толкающая штанга в верхней своей части имеет цилиндр, на котором крепится втулка со сферической поверхностью: в нее упирается шаровая головка пальца, укрепленного на плече коромысла. Палец с шаровой головкой крепится при помощи винта с контргайкой, позволяющих точно устанавливать время нажатия толкающей штанги на плечо коромысла.

    Коромысла установлены на осях. Одним плечом коромысло упирается через палец с шаровой головкой в штангу толкателя, а другим плечом — в толкатель клапана.

    Клапаны (рис. 9) состоят из головки и стержня. Головкой закрывается канал в головке цилиндра. Стержень в верхней своей части имеет прорезь, в которую вставляется шайба, служащая для крепления пружины. Стержень клапана устанавливается во втулке, которая служит направляющей для его движения. Втулка клапана разрезная и устанавливается в головке цилиндра. Пружина клапана одним концом опирается в опорную шайбу головки, а другим — в тарелку пружины, закрепленную на стержне клапана, и тем самым постоянно держит клапан в закрытом состоянии.

    Рис. 9. Схема установки клапанов:
    1 — стержень клапана; 2 — тарелка пружины клапана; 3 — сухарь клапана; 4 — впускной клапан; 5 — кольцо упорное; 6 — клапанная пружина; 7— седло клапана; 8 — втулка клапана; 9—опорная шайба пружины клапана; 10— головка цилиндра

    Работа распределительного механизма осуществляется в следующей последовательности: при отсутствии давления со стороны кулачка клапан находится в закрытом состоянии под действием усилий пружины. В определенное время кулачок своим выступом поднимает толкатель, а он поднимает штангу, которая, в свою очередь, поднимает одно плечо коромысла. В это время второе плечо коромысла опускается и опускает клапан, сжимая пружину. При этом головка клапана опускается вниз от седла и открывает входное отверстие, по которому воздух при такте впуска поступает в цилиндр. Максимальная величина открытия клапана соответствует максимальной высоте кулачка распределительного вала. При дальнейшем повороте кулачка под действием пружины клапана толкатель прижимается к кулачку, а клапан приближается к седлу. При набегании толкателя на цилиндрическую часть кулачка клапанная пружина прижимает головку клапана к седлу и закрывает входное отверстие цилиндра.

    Периоды открытия и закрытия клапанов в цилиндрах двигателя по отношению к положению поршня называются фазами газораспределения, которые принято выражать в углах поворота коленчатого вала с обозначением верхней и нижней мертвых точек, так как угол поворота коленчатого вала двигателя всегда связан с определенным положением поршня в цилиндре. Время открытия и закрытия клапанов не должно совпадать с нахождением поршня в верхней и нижней мертвых точках. Так, при такте впуска впускной клапан должен открываться до подхода поршня” в в. м. т., т. е. с некоторым опережением. При движении поршня вниз от в. м. т. начинается заполнение цилиндра воздухом. Впуск заканчивается при достижении поршнем н. im. т., а впускной клапан закрывается, когда поршень пройдет н. м. т. и начнет подниматься вверх, пройдя около 1/4—1/3 своего хода. Это дает возможность воздуху по инерции наполнять цилиндр, а следовательно, и улучшает условия сгорания топлива.

    При движении поршня к в. м. т. после закрытия впускного клапана воздух сжимается и нагревается. При подходе поршня кв. м. т. впрыскивается топливо, которое хорошо распыляется и воспламеняется. В камере над поршнем резко возрастает давление от сгорания газов, которое заставляет поршень двигаться вниз. Топливо продолжает гореть и при движении поршня вниз, особенно в начальный период. После сгорания топлива увеличивается объем газов, но увеличивается и объем пространства над поршнем, поэтому давление уменьшается. Однако поршень продолжает двигаться вниз по инерции. К концу рабочего хода, когда поршень еще не дойдет до н. м. т., открывается выпускной клапан и газы под избыточным давлением начинают выходить из цилиндра. При движении поршня от н. м. т. вверх цилиндр очищается от сгоревших газов. Для лучшей очистки цилиндра выпускной клапан закрывается после прохождения поршнем в. м. т. Как указывалось выше, при работе дизельного двигателя имеются два положения, когда в цилиндре открыты оба клапана одновременно (впускной и выпускной) — при впуске свежего воздуха и при выпуске отработавших газов (рис 10). У двигателя Д-37Е в верхней мертвой точке оба клапана открыты на 32° поворота коленчатого вала, а в нижней мертвой точке—на 80°. Эта установка газораспределения способствует лучшей очистке цилиндров от сгоревших газов и полному сгоранию топлива в цилиндре двигателя.

    Газораспределительный механизм работает хорошо и надежно при наличии зазора между торцом клапана и коромыслом. Величина оптимального зазора должна быть равна 0,3 мм. Такой зазор способствует плотному закрытию клапана под действием пружины. При отсутствии зазора клапан ,может неплотно закрыться; в результате образуется зазор между седлом и клапаном, что приведет к обгоранию рабочих фасок -седла и клапана и двигатель потеряет мощность из-за нарушения герметичности в цилиндре. Увеличение зазоров приводит также к снижению мощности двигателя, вызванному недостаточным наполнением цилиндра воздухом при такте впуска и неполной очисткой цилиндра от отработавших газов при выпуске. Эти явления будут наблюдаться из-за недостаточной степени открытия клапана. Кроме того, при работе двигателя детали клапанного механизма сильно нагреются, что приведет к увеличению их размеров. Сокращение величины зазора вызовет ухудшение работы двигателя на холостом ходу и затруднит его пуок.

    Зазоры между торцами клапанов и нижними точками плеч коромысел устанавливаются при помощи щупа. Температура двигателя в момент регулировки должна быть от 15 до 25 °С.

    Рис. 10. Фазы газораспределения двигателя Д-37Е

    Величину зазора между торцом стержня клапана и носком плеча коромысла каждого клапана проверяют и устанавливают в следующей последовательности:
    а) включают рычагом декомпрессионный механизм, который облегчит поворот коленчатого вала;
    б) поворачивают коленчатый вал двигателя до совмещения меток в. м. т. и указателя шкива привода вентилятора. В это время поршень первого цилиндра будет находиться в конце такта сжатия;
    в) выключают рычаг декомпрессора. В это время оба клапана первого цилиндра должны быть закрыты;
    г) проверяют зазор при помощи плоского щупа. При несоответствии зазора заданной величине (0,3 мм) отвертывают контргайку и отверткой, поворачивая регулировочный винт, получают требуемый зазор. Поддерживая отверткой полученное положение регулировочного винта, завертывают контргайку. Проверяют еще раз величину зазора каждого клапана первого цилиндра. При необходимости эта ©перация повторяется до получения заданного зазора.

    Повернув коленчатый вал двигателя на пол-оборота, проверяют и при необходимости регулируют зазоры между торцом стержня клапана и носком коромысла у цилиндра следующего по порядку работы цилиндров двигателя. При поворотах коленчатого вала двигателя целесообразно включать рычагом механизм декомпрессора. Проверив и отрегулировав зазоры клапанов следующего цилиндра, повторяют операции «а», «б», «в» и «г». Поворачивают коленчатый вал на следующие пол-оборота и регулируют зазоры у третьего, а затем после поворота коленчатого вала на следующие пол-оборота— у четвертого цилиндров. При правильно отрегулированных зазорах клапаны сохраняют герметичность цилиндров в течение сотен часов ‘работы.

    Герметичность закрытия клапанов можно проверить путем наполнения впускного и выпускного патрубков керосином при закрытых клапанах. Залитые патрубки выдерживаются в течение 2— 3 мин. Течь или просачивание керосина при повороте закрытого клапана на любой угол показывает на недостаточную плотность их закрытия. При недостаточной герметичности клапаны притирают при помощи притирочной пасты, которая готовится из смеси мелкого наждачного порошка с маслом, или пасты ГОИ. Перед нанесением пасты очищают от нагара рабочие фаски седла и головки клапана. Паста наносится тонким .слоем. Под клапан устанавливают слабую пружину, которая может поднимать только вес клапана. Дрелью поворачивают клапан на одну треть оборота или на одну четверть и отжимают от седла. Эти движения повторяют до появления на рабочих фасках головки и седла клапана однотонного матового цвета. После притирки клапанов необходимо проверить закрытие цилиндров на герметичность, как указывалось выше.

    Тест «Газораспределительный механизм»

    ТЕСТ «Газораспределительный механизм»

    Тест № 2

    Газораспределительный механизм

    1. Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

    1) с нижним расположением клапанов

    2) с верхним расположением клапанов

    3) имеют одинаковое количество деталей.

    2. Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

    1) зубчатыми колесами

    2) цепной передачей или зубчатым ремнем

    3) в зависимости от типа и модели двигателя способом указанным в пункте 1 или 2.

    3. Для чего предназначен толкатель ГРМ?

    1) для передачи усилия от распределительного вала

    2) для передачи усилия от поршня

    3) для поворота клапана вокруг своей оси.

    4. В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

    1) распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной

    2) толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя

    3) направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана.

    5. Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

    1) установочным штифтом

    2) при помощи резьбы

    3) контактной сваркой

    4) сухариками.

    6. Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

    1) по длине стержня клапана

    2) по диаметру тарелки клапана

    3) по маркировке.

    7. Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

    1) впускной

    2) выпускной

    3) клапана одного цилиндра нагреваются до одинаковой температуры

    8. Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

    1) клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо

    2) клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана

    3) клапан, опорная шайба пружины, седло клапана, толкатель, сухари

    9. Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

    1. для подачи топлива.

    2. для подачи воздуха

    3. для распределения газов по цилиндрам двигателя

    4. для впуска воздуха и выпуска отработанных газов

    10. В каком ответе правильно дано определение назначения газораспределительного механизма?

    1) для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов

    2) для своевременного открывания и закрывания клапанов с целью впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов

    3) для своевременного закрывания клапанов и впуска горючей смеси

    11. Каким термином называют моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выражая в градусах поворота коленчатого вала?

    1) перекрытием клапанов

    2) фазами газораспределения

    3) порядком работы цилиндров

    4) угол опережения зажигания

    12. Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

    1) только впускные клапаны

    2) только выпускные клапаны

    3) впускные и выпускные клапана.

    13. В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

    1) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан

    2) кулачковый вал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан

    3) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт

    14. Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

    1) между штангой толкателя и регулировочным винтом

    2) между толкателем и кулачком распредвала

    3) между носком коромысла и торцом стержня клапана.

    15. Что обеспечивает герметичность сопряжений клапан-седло клапана?

    1) их шлифовка и притирка по месту пастами

    2) подгонка по месту с применением уплотнителей

    3) установка самоподжимных манжет

    16. Какое количество клапанов установлено на двигателе КамАЗ-740.10?

    1) 6 впускных и 6 выпускных клапанов

    2) 8 впускных и 8 выпускных клапанов

    3) 12 впускных и 12 выпускных клапанов

    4) 16 впускных и 16 выпускных клапанов

    17. С какой скоростью вращается распределительный вал?

    1) в два раза быстрее коленчатого вала

    2) в два раза медленнее коленчатого вала

    3) со скоростью вращения коленчатого вала
    4) в четыре раза быстрее коленчатого вала

    18. Для чего предусмотрены тепловые зазоры в ГРМ?

    1) для предотвращения разрушения коромысел и толкателей

    2) для исключения неплотного закрытия клапанов

    3) для уменьшения износа направляющих клапанов и толкателей.

    19. В какую часть коромысла вворачивают регулировочный винт?

    1) в конец коромысла, обращенный к штанге

    2) в конец коромысла, обращенный к стержню клапана

    3) в отверстие оси коромысла.

    20. Какое количество сухарей необходимо для крепления тарелки пружины со стержнем клапана?

    1) один

    2) два

    3) три

    4) четыре;

    21. Как влияет наличие нагара на фасках клапанов на их охлаждение?

    1) не отражается

    2) улучшает охлаждение

    3) ухудшает охлаждение.

    22. Что такое перекрытие клапанов.

    1) это моменты когда оба клапаны открыты;

    2) это моменты когда оба клапана закрыты;

    3) это моменты когда впускной клапан открыт, а выпускной закрыт;

    23. В чем измеряется перекрытие клапанов.

    1) в сантиметрах;

    2) в градусах;

    3) в миллиметрах;

    24. Как называется средняя часть клапана.

    1) тарелка;

    2) стержень;

    3) шток;

    25. Материал изготовления клапанов;

    1) из инструментальной стали;

    2) из легированного чугуна;

    3) из жаропрочной стали;

    4) из углеродистой стали.

    Эталон ответов:

    Вопрос

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    Ответ

    1

    3

    1

    2

    4

    2

    2

    3

    4

    Вопрос

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    Ответ

    2

    2

    2

    1

    3

    1

    2

    2

    2

    Вопрос

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

    Ответ

    3

    2

    3

    1

    2

    2

    3

    Критерии оценок тестирования:

    Оценка «отлично» 23 — 25 правильных ответов 25 предложенных вопросов;

    Оценка «хорошо» 18 — 22 правильных ответов из 25 предложенных вопросов;

    Оценка «удовлетворительно» 13 — 17 правильных ответов из 25 предложенных вопросов;

    Оценка неудовлетворительно» 0 — 12 правильных ответов из 25 предложенных вопросов.

    6

    Контроль знаний: тест «Газораспределительный механизм»

    Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

    Омской области

    «Седельниковский агропромышленный техникум»

    ТЕСТ «Газораспределительный механизм»

    МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

    ПМ. 01 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

    по профессии 23.01.03 Автомеханик

    Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения

    Седельниково, Омская область, 2017

    Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Газораспределительный механизм», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик».
    Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.

    Тест № 2

    Газораспределительный механизм

    1. Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

    1) с нижним расположением клапанов

    2) с верхним расположением клапанов

    3) имеют одинаковое количество деталей.

    2. Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

    1) зубчатыми колесами

    2) цепной передачей или зубчатым ремнем

    3) в зависимости от типа и модели двигателя способом указанным в пункте 1 или 2.

    3. Для чего предназначен толкатель ГРМ?

    1) для передачи усилия от распределительного вала

    2) для передачи усилия от поршня

    3) для поворота клапана вокруг своей оси.

    4. В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

    1) распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной

    2) толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя

    3) направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана.

    5. Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

    1) установочным штифтом

    2) при помощи резьбы

    3) контактной сваркой

    4) сухариками.

    6. Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

    1) по длине стержня клапана

    2) по диаметру тарелки клапана

    3) по маркировке.

    7. Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

    1) впускной

    2) выпускной

    3) клапана одного цилиндра нагреваются до одинаковой температуры

    8. Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

    1) клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо

    2) клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана

    3) клапан, опорная шайба пружины, седло клапана, толкатель, сухари

    9. Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

    1. для подачи топлива.

    2. для подачи воздуха

    3. для распределения газов по цилиндрам двигателя

    4. для впуска воздуха и выпуска отработанных газов

    10. В каком ответе правильно дано определение назначения газораспределительного механизма?

    1) для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов

    2) для своевременного открывания и закрывания клапанов с целью впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов

    3) для своевременного закрывания клапанов и впуска горючей смеси

    11. Каким термином называют моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выражая в градусах поворота коленчатого вала?

    1) перекрытием клапанов

    2) фазами газораспределения

    3) порядком работы цилиндров

    4) угол опережения зажигания

    12. Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

    1) только впускные клапаны

    2) только выпускные клапаны

    3) впускные и выпускные клапана.

    13. В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

    1) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан

    2) кулачковый вал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан

    3) кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт

    14. Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

    1) между штангой толкателя и регулировочным винтом

    2) между толкателем и кулачком распредвала

    3) между носком коромысла и торцом стержня клапана.

    15. Что обеспечивает герметичность сопряжений клапан-седло клапана?

    1) их шлифовка и притирка по месту пастами

    2) подгонка по месту с применением уплотнителей

    3) установка самоподжимных манжет

    16. Какое количество клапанов установлено на двигателе КамАЗ-740.10?

    1) 6 впускных и 6 выпускных клапанов

    2) 8 впускных и 8 выпускных клапанов

    3) 12 впускных и 12 выпускных клапанов

    4) 16 впускных и 16 выпускных клапанов

    17. С какой скоростью вращается распределительный вал?

    1) в два раза быстрее коленчатого вала

    2) в два раза медленнее коленчатого вала

    3) со скоростью вращения коленчатого вала
    4) в четыре раза быстрее коленчатого вала

    18. Для чего предусмотрены тепловые зазоры в ГРМ?

    1) для предотвращения разрушения коромысел и толкателей

    2) для исключения неплотного закрытия клапанов

    3) для уменьшения износа направляющих клапанов и толкателей.

    19. В какую часть коромысла вворачивают регулировочный винт?

    1) в конец коромысла, обращенный к штанге

    2) в конец коромысла, обращенный к стержню клапана

    3) в отверстие оси коромысла.

    20. Какое количество сухарей необходимо для крепления тарелки пружины со стержнем клапана?

    1) один

    2) два

    3) три

    4) четыре;

    21. Как влияет наличие нагара на фасках клапанов на их охлаждение?

    1) не отражается

    2) улучшает охлаждение

    3) ухудшает охлаждение.

    22. Что такое перекрытие клапанов.

    1) это моменты когда оба клапаны открыты;

    2) это моменты когда оба клапана закрыты;

    3) это моменты когда впускной клапан открыт, а выпускной закрыт;

    23.
    В чем измеряется перекрытие клапанов.

    1) в сантиметрах;

    2) в градусах;

    3) в миллиметрах;

    24. Как называется средняя часть клапана.

    1) тарелка;

    2) стержень;

    3) шток;

    25. Материал изготовления клапанов;

    1) из инструментальной стали;

    2) из легированного чугуна;

    3) из жаропрочной стали;

    4) из углеродистой стали.

    Список литературы

    Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012.

    Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.

    Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.

    Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

    Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

    Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

    Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

    Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

    Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.

    Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.

    Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.

    Для чего предназначен газораспределительный механизм двигателя? — КиберПедия

    1. Для своевременного запуска газов и наполнения цилиндров свежим зарядом (горючей смесью).

    2. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим зарядом.

    3. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим зарядом или воздухом.

    4. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим воздухом.

     

    Для чего служит ускорительный насос карбюратора?

    1. Для обеспечения образования в карбюраторе богатой смеси.

    2. Для обеспечения образования в карбюраторе обогащенной смеси.

    3. Для обеспечения образования в карбюраторе обедненной смеси.

    4. Для обеспечения обогащения горючей смеси во время резкого открытия дроссельной заслонки.

     

    Когда происходит впрыск дизельного топлива в камеру сгорания?

    1. До прихода поршня в верхнюю «мертвую» точку.

    2. В момент нахождения поршня в верхней «мертвой» точке.

    3. После прохождения поршнем верхней «мертвой» точки.

    4. В момент нахождения поршня в нижней «мертвой» точке.

     

    Какой должна быть горючая смесь при пуске холодного двигателя?

    1. Нормальной.

    2. Богатой.

    3. Бедной.

    4. Обогащенной

     

    За какое количество оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл четырехтактного двигателя?

    1. За один оборот.

    2. За два оборота.

    3. За три оборота.

    4. За четыре оборота.

    5. За восемь оборотов.

    Что поступает через впускные клапаны при такте впуска в цилиндры дизельного двигателя?

    1. Топливо.

    2. Воздух.

    3. Смесь топлива с воздухом.

     

    Какой фильтр называют неполнопоточным?

    1. Фильтр, установленный в системе смазки последовательно, через который проходит все масло.

    2. Фильтр, установленный в системе смазки параллельно, через который проходит 10-15 % масла.

    3. Фильтр, установленный в системе смазки последовательно, через который проходит 10-15 % масла.

     

    Куда поступает дизельное топливо от подкачивающего насоса низкого давления?

    1. В топливный насос высокого давления.

    2. В фильтр-отстойник грубой очистки топлива.

    3. В фильтр тонкой очистки топлива.

    4. В форсунки.

     

    Для чего предназначена трансмиссия автомобиля?

    1. Только для передачи крутящего момента на ведущие колеса.

    2. Только для изменения крутящего момента.

    3. Только для распределения крутящего момента между колесами в зависимости от нагрузки на них.

    4. Для передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса и изменения его по величине и направлению.

     

    Какой клапан в газораспределительном механизме во время работы двигателя проворачивается вокруг своей оси?

    1. Впускной.

    2. Выпускной.

    3. Оба клапана.

    Для чего предназначен турбокомпрессор в системе питания дизельного двигателя?

    1. Для облегчения запуска двигателя.

    2. Для улучшения плавности работы.

    3. Для повышения мощности.

    4. Для всего вышеперечисленного.

     

    Какую жидкость необходимо доливать в аккумуляторную батарею при снижении уровня электролита в ней ниже нормы?

    1. Концентрированную серную кислоту.

    2. Электролит более низкой плотности.

    3. Электролит более высокой плотности.

    4. Дистиллированную воду.

    5. Любую из указанных жидкостей.

     

    Что соединяет и для чего служит шатун?

    1. Поршень с распределительным валом и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

    2. Поршень с коленчатым валом и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

    3. Поршень с ведущим валом КП и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

     

    Для чего предназначен топливный насос в системе питания карбюраторного двигателя?

    1. Для подачи топлива из топливного бака к карбюратору.

    2. Для подачи топлива из карбюратора в цилиндры двигателя.

    3. Для подачи топлива из топливного бака в цилиндры двигателя.

     

     

    Для чего предназначен топливный насос высокого давления дизельного двигателя?

    1. Для непосредственной подачи топлива в цилиндры двигателя.

    2. Для подачи топлива под высоким давлением к форсункам в точно отмеренных порциях.

    3. Для подачи топлива под давлением к фильтрам очистки топлива.

    4. Для всех вышеперечисленных.

     

     

    Какие причины могут вызвать пробуксовку сцепления?

    1. Снижение упругости или поломка нажимных пружин.

    2. Замасливание фрикционных накладок.

    3. Отсутствие свободного хода педали.

    4. Все вышеперечисленные.

     

    1. Для своевременного запуска газов и наполнения цилиндров свежим зарядом (горючей смесью).

    2. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим зарядом.

    3. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим зарядом или воздухом.

    4. Для своевременного выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим воздухом.

     

    Для чего служит ускорительный насос карбюратора?

    1. Для обеспечения образования в карбюраторе богатой смеси.

    2. Для обеспечения образования в карбюраторе обогащенной смеси.

    3. Для обеспечения образования в карбюраторе обедненной смеси.

    4. Для обеспечения обогащения горючей смеси во время резкого открытия дроссельной заслонки.

     

    Когда происходит впрыск дизельного топлива в камеру сгорания?

    1. До прихода поршня в верхнюю «мертвую» точку.

    2. В момент нахождения поршня в верхней «мертвой» точке.

    3. После прохождения поршнем верхней «мертвой» точки.

    4. В момент нахождения поршня в нижней «мертвой» точке.

     

    Какой должна быть горючая смесь при пуске холодного двигателя?

    1. Нормальной.

    2. Богатой.

    3. Бедной.

    4. Обогащенной

     

    За какое количество оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл четырехтактного двигателя?

    1. За один оборот.

    2. За два оборота.

    3. За три оборота.

    4. За четыре оборота.

    5. За восемь оборотов.

    Что поступает через впускные клапаны при такте впуска в цилиндры дизельного двигателя?

    1. Топливо.

    2. Воздух.

    3. Смесь топлива с воздухом.

     

    Какой фильтр называют неполнопоточным?

    1. Фильтр, установленный в системе смазки последовательно, через который проходит все масло.

    2. Фильтр, установленный в системе смазки параллельно, через который проходит 10-15 % масла.

    3. Фильтр, установленный в системе смазки последовательно, через который проходит 10-15 % масла.

     

    Куда поступает дизельное топливо от подкачивающего насоса низкого давления?

    1. В топливный насос высокого давления.

    2. В фильтр-отстойник грубой очистки топлива.

    3. В фильтр тонкой очистки топлива.

    4. В форсунки.

     

    Для чего предназначена трансмиссия автомобиля?

    1. Только для передачи крутящего момента на ведущие колеса.

    2. Только для изменения крутящего момента.

    3. Только для распределения крутящего момента между колесами в зависимости от нагрузки на них.

    4. Для передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса и изменения его по величине и направлению.

     

    Какой клапан в газораспределительном механизме во время работы двигателя проворачивается вокруг своей оси?

    1. Впускной.

    2. Выпускной.

    3. Оба клапана.

    Для чего предназначен турбокомпрессор в системе питания дизельного двигателя?

    1. Для облегчения запуска двигателя.

    2. Для улучшения плавности работы.

    3. Для повышения мощности.

    4. Для всего вышеперечисленного.

     

    Какую жидкость необходимо доливать в аккумуляторную батарею при снижении уровня электролита в ней ниже нормы?

    1. Концентрированную серную кислоту.

    2. Электролит более низкой плотности.

    3. Электролит более высокой плотности.

    4. Дистиллированную воду.

    5. Любую из указанных жидкостей.

     

    Что соединяет и для чего служит шатун?

    1. Поршень с распределительным валом и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

    2. Поршень с коленчатым валом и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

    3. Поршень с ведущим валом КП и преобразует возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

     

    Для чего предназначен топливный насос в системе питания карбюраторного двигателя?

    1. Для подачи топлива из топливного бака к карбюратору.

    2. Для подачи топлива из карбюратора в цилиндры двигателя.

    3. Для подачи топлива из топливного бака в цилиндры двигателя.

     

     

    Для чего предназначен топливный насос высокого давления дизельного двигателя?

    1. Для непосредственной подачи топлива в цилиндры двигателя.

    2. Для подачи топлива под высоким давлением к форсункам в точно отмеренных порциях.

    3. Для подачи топлива под давлением к фильтрам очистки топлива.

    4. Для всех вышеперечисленных.

     

     

    Какие причины могут вызвать пробуксовку сцепления?

    1. Снижение упругости или поломка нажимных пружин.

    2. Замасливание фрикционных накладок.

    3. Отсутствие свободного хода педали.

    4. Все вышеперечисленные.

     

    Промышленные дизельные двигатели и двигатели, работающие на природном газе

    Пройдите дополнительное расстояние с промышленным газовым или дизельным двигателем Cat®. Когда вы сотрудничаете с Carter Power Systems, у вас будет полная команда технических специалистов, инженеров и представителей, которые будут рядом на любом этапе вашего процесса. Являясь лидерами отрасли, мы обладаем опытом и техническими ноу-хау для качественного выполнения работы. Наши технические специалисты на местах дают нам возможность приехать прямо на ваш объект, чтобы решить любые проблемы, которые могут возникнуть у вас с вашим двигателем.

    Примечание: для этого контента требуется JavaScript.

    Промышленные дизельные двигатели

    Благодаря самому широкому в отрасли диапазону мощностей дизельные двигатели Cat могут удовлетворить любые ваши потребности. Они также соответствуют стандартам США и ЕС, в том числе требованиям стандартов Агентства по охране окружающей среды США Tier Four и Stage IV ЕС. Однако мощность не отступает на второй план, чтобы соответствовать этим требованиям. Технология ACERT™ обеспечивает лучшую в отрасли эффективность использования топлива и производительность, которую вы ожидаете от Cat®.

    Промышленные двигатели, работающие на природном газе

    По мере роста заботы о качестве воздуха возрастает и роль двигателей, работающих на природном газе. Компания Caterpillar® разработала свои первые газовые двигатели более 50 лет назад и продолжает лидировать с инновациями, которые обеспечивают высокую производительность и экономию топлива, а также более чистые выбросы. Газовые двигатели позволяют выбрать самое доступное или недорогое газообразное топливо; природный газ, промысловый газ, пропан, свалочный газ и метан-газ – все это можно сжигать чисто и эффективно.

    OEM дизельные и газовые двигатели

    Производители оригинального оборудования используют дизельные и газовые двигатели Cat для обеспечения мощности оборудования в различных отраслях промышленности. Сотрудничайте с нашими опытными инженерами-конструкторами и персоналом, чтобы создать двигатель, необходимый для вашей машины. Мы создадим ваш оригинальный газовый или дизельный двигатель с передовым программным обеспечением на современном заводе по упаковке и изготовлению двигателей, используя наши обширные знания из первых рук в области замены двигателей и норм выбросов.Используйте Carter Power Systems для всех ваших потребностей в дизельных и газовых двигателях.

    Восстановление компонентов

    Что касается срока службы вашей системы питания, то типичный срок службы компонентов двигателя и трансмиссии составляет 10 000–20 000 часов. Когда это время истечет, компоненты двигателя и трансмиссии…

    Узнать больше

    Соглашение о потребительской ценности

    В Carter Power Systems мы работаем с нашими клиентами над созданием соглашения о ценности для клиентов (CVA), адаптированного для их уникальной энергосистемы или парка…

    Узнать больше

    Мощность двухтопливных дизельных двигателей

    Богатые запасы газа в США.S. также заставляют компании больше думать о двухтопливных двигателях как о долгосрочном решении. Двухтопливные двигатели, работающие на природном газе и дизельном топливе, позволяют обеспечить соответствие текущим и будущим стандартам выбросов при более низкой стоимости топлива. Однако остаются многочисленные технические проблемы, которые требуют более глубокого понимания физики сгорания в цилиндрах. «Например, из-за высокой степени сжатия дизельных двигателей замена дизельного топлива природным газом при высокой нагрузке часто ограничивается детонацией двигателя и преждевременным зажиганием.Кроме того, увеличение доли природного газа в двухтопливном двигателе часто приводит к снижению максимальной нагрузки», — говорит Энтони Дж. Марчезе, профессор машиностроения и директор Лаборатории двигателей и преобразования энергии в Университете штата Колорадо в Форт-Коллинзе.

    Выбивание стука

    При работе с частичной нагрузкой двухтопливные двигатели могут страдать от чрезмерного неполного сгорания природного газа, что приводит к увеличению выбросов метана и других загрязняющих веществ в выхлопных газах.Еще одна проблема с природным газом заключается в том, что химическая реактивность топлива «трубопроводного качества» может сильно различаться изо дня в день или от региона к региону в зависимости от процентного содержания этана и пропана в природном газе.

    Профессор Энтони Дж. Марчезе из Лаборатории двигателей и энергетики. Изображение: Университет штата Колорадо

    «При использовании природного газа вы точно не знаете, насколько реактивным является топливо, поскольку состав может варьироваться от почти 100% метана [высокая устойчивость к детонации] до менее 90% метана [большая склонность к детонации]», — говорит Марчезе.«Поэтому понимание явлений, которые приводят к детонации в двухтопливном двигателе, очень важно для проектирования двигателей и систем управления».

    Путем совместного моделирования и экспериментов Марчезе и его исследовательская группа обнаружили новый режим детонации двигателя, наблюдаемый в двухтопливных двигателях, который отличается от детонации, наблюдаемой в двигателях с искровым зажиганием. «В частности, мы наблюдали детонацию смеси природного газа с воздухом в областях между отдельными форсунками дизельного топлива», — заявляет он.«Это стало неожиданностью и предполагает, что могут быть способы минимизировать детонацию в двухтопливных двигателях путем разработки дизельных форсунок по-другому».

    Воспламенение от сжатия с регулируемой реактивностью

    Компания Marchese объединилась с корпорацией Woodward для изучения стратегии низкотемпературного горения, известной как воспламенение от сжатия с регулируемой реактивностью (RCCI), в которой используется ранний впрыск дизельного топлива для создания градиента реактивности, ведущего к ступенчатому самовоспламенению, от области самой высокой реактивности до области самой низкой. .«Природный газ/дизельное топливо RCCI доказало свою высокую эффективность и низкий уровень выбросов при умеренной нагрузке, но не было реализовано при высоких нагрузках, возможных в обычных дизельных двигателях», — говорит Марчезе. «Чтобы получить лучшее согласие с экспериментами, мы сконструировали уменьшенный двухтопливный механизм с использованием двухкомпонентного заменителя дизельного топлива. Затем было проведено исследование чувствительности различных параметров модели, что привело к лучшему согласию с экспериментальным давлением и скоростью выделения тепла».

    Корпорация Woodward также разработала блок управления двигателем (ECU) с высокоскоростным встроенным процессором и алгоритмами управления для измерения давления в цилиндре для каждого цилиндра для каждого цикла и преобразования этой высокоскоростной информации в «показатели сгорания». такие как центр сгорания, скорость повышения давления и пиковое давление.«При наличии этих данных блок управления двигателем может управлять фазами сгорания при сжигании RCCI, что является ключевым фактором реализации этой технологии в практических приложениях», — отмечает Грег Хэмпсон, старший главный инженер технологической группы Woodward Corporation в Лавленде, штат Колорадо. Кроме того, обратная связь по показателям сгорания может использоваться не только для поддержания хорошей фазировки сгорания при изменении скорости замещения, но и при изменении качества топлива, а также для раннего обнаружения условий, приводящих к детонации, что ограничивает скорость замены газа/дизеля до безопасного уровня. уровень, а не полагаться на обычный датчик детонации.

    Энергетический двигатель

    Nh4. Изображение: Энергетический центр Айовы

    Не забудьте аммиак

    Норм Олсон, руководитель программы по биомассе и альтернативным видам топлива в Энергетическом центре штата Айова в Эймсе, проводит исследования двойного топлива аммиак (Nh4)/дизель, Nh4/диметиловый эфир (ДМЭ) и Nh4/водород (искровое зажигание). ) двигатели. Использование Nh4 в качестве топлива является относительно новой концепцией, особенно в двухтопливных установках. Выбросы углекислого газа, оксида азота и твердых частиц значительно сокращаются, когда Nh4 сжигается в качестве топлива.

    «Nh4 — очень высокооктановое топливо с высокой устойчивостью к преждевременному воспламенению, — говорит Олсон. «Мощность двигателей, работающих на Nh4, увеличена по сравнению с мощностью бензина и дизельного топлива в одном двигателе. В совокупности эти свойства обеспечивают чрезвычайно высокий КПД двигателей, разработанных для использования преимуществ характеристик топлива Nh4».

    Существуют также огромные экономические, экологические и эффективные преимущества, связанные с топливом Nh4. Nh4 можно производить с использованием воздуха (для азота), воды (или любого другого источника водорода) и первичных источников энергии (ветер, солнце, ядерная энергия, уголь, природный газ и т. д.).). Единственными значительными выбросами, связанными с Nh4, являются оксиды азота, которые можно легко контролировать с помощью Nh4 посредством селективного каталитического восстановления . Затраты на инфраструктуру доставки Nh4 на порядки ниже затрат на водородную инфраструктуру, а жидкий Nh4 содержит на 30 процентов больше водорода на единицу объема, чем жидкий водород. Фактически, Nh4 является вторым по величине транспортируемым химическим веществом в мире.

    «Мы предполагаем, что стационарные двигатели станут первоначальным применением топлива Nh4, за которым последует переоборудование парка транспортных средств и, в конечном итоге, внедрение во всех транспортных секторах, за единственным исключением воздушных перевозок», — говорит Олсон.«Гибкость как в сфере производства, так и в области конечного использования в сочетании с высокой эффективностью и непревзойденными экологическими характеристиками делают топливо Nh4 оптимальным выбором для замены ископаемого топлива».

    Марк Кроуфорд — независимый писатель.

    Узнайте больше о последних инновациях в области энергетических решений на конференции и выставке ASME Power & Energy.

    Природный газ/дизель RCCI показал высокую эффективность и низкий уровень выбросов при умеренной нагрузке, но не был реализован при высоких нагрузках, возможных в обычных дизельных двигателях. Проф. Энтони Дж. Марчезе, Университет штата Колорадо

    Влияние распределения дизельного топлива на процесс воспламенения двухтопливного среднеоборотного морского двигателя

    Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко используются людьми в повседневной жизни с момента их изобретения в конце 19 века. В последние десятилетия глобальное потепление и загрязнение воздуха вызывают все большую критику. С развитием электрификации многие люди не одобряют двигатель внутреннего сгорания как источник парниковых газов и вредных выбросов.Судя по опубликованной литературе, в обозримом будущем наземный транспорт, вероятно, будет характеризоваться сочетанием решений в области аккумуляторных электромобилей, гибридных электромобилей и транспортных средств с ДВС в зависимости от конкретного применения и стоимости. Однако вариантов морских перевозок меньше. Фактически более 90% мировых грузоперевозок осуществляется судами, которые в основном оснащены дизельными двигателями. Чтобы подтвердить свою приверженность сокращению выбросов загрязняющих веществ, Международная морская организация ввела строгие законы, правила и стандарты выбросов двигателей.В качестве испытанного и испытанного инструмента для трансмиссии двигатель внутреннего сгорания в последние годы также становится универсальным по топливу. Различные газообразные (например, водород, природный газ) и жидкие (например, метанол) альтернативные виды топлива, которые можно производить экологичными и устойчивыми способами, постепенно вызывают интерес из-за их чистых и низкоуглеродных характеристик горения. Воспламенение от сжатия остается надежным и эффективным способом для судовых двигателей инициировать сгорание традиционных и новых альтернативных видов топлива.В двигателях с воспламенением от сжатия жидкое топливо впрыскивается из системы впрыска под высоким давлением и подвергается ряду процессов, таких как распыление, испарение, смешивание паров топлива и воздуха перед воспламенением или сгоранием. Общепризнано, что распыление или производительность системы впрыска напрямую влияет на эффективность сгорания топлива в двигателе, расход топлива и выбросы загрязняющих веществ. Оптимизация впрыска топлива, формирования распыла и последующего процесса сгорания рассматривается как одно из наиболее эффективных средств для дизельных двигателей, обеспечивающих соответствие нормам выбросов без потери производительности двигателя.Были проведены обширные исследования дизельных спреев для двигателей автомобилей и грузовиков, используемых для наземного транспорта. Тем не менее, из-за высоких технических требований и дороговизны, исследования в области распыления для среднеоборотных четырехтактных двигателей все еще проводятся редко. Основываясь на предыдущих экспериментальных исследованиях в камере сгорания I Гентского университета (GUCCI), этот доктор философии. фокусируется на моделировании работы испаряющихся аэрозолей в условиях, подобных двигателю. Моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) было важным инструментом для проектирования и оптимизации двигателя.В данной работе программа OpenFOAM использовалась для исследования процесса распыления в дизельных двигателях на основе осредненного по Рейнольдсу метода Навье-Стокса. Этот код был впервые проверен с использованием высоконадежных данных о распылении, предоставленных сетью двигателей сгорания (ECN). Удовлетворительное совпадение с данными ECN продемонстрировало, что моделирование может правильно отразить процессы распыления. Однако при моделировании брызг судовых двигателей, измеренных на установке GUCCI, было обнаружено несоответствие. После суммирования и анализа значений константы модели турбулентности (C1 стандартной модели k-e), использованных из опубликованной литературы, было принято более низкое значение C1, и было получено хорошее совпадение в широком диапазоне условий окружающей среды (плотность варьируется от 7.6 до 22,5 кг/м3 и температуре от 700 до 950 К). Кроме того, несоответствие, отмеченное для проникновения жидкости в низкотемпературный случай, можно объяснить явлением отрыва связки, которое было зафиксировано при моделировании. Из-за своей простоты и широкого применения в кодах моделирования двигателей эмпирические модели проникновения струи или корреляции струи, используемые для прогнозирования проникновения наконечника струи, также представляют интерес для этой работы. Две классические эмпирические модели проникновения (т.е., модель Дента и модель Араи) использовались для прогнозирования результатов проникновения экспериментальных данных ECN перед их использованием для форсунок судовых двигателей, полученных на установке GUCCI. Учитывая переходные характеристики системы впрыска насос-линия-форсунка в двигателях-мишенях, для расчета проникновения аэрозоля предлагается зависимость давления впрыска от времени. Ожидалось, что проникновение наконечника распылителя на большое расстояние в условиях низкой плотности (7,6 и 15,2 кг~м3) будет пропорционально t^2/3, что подтверждается предыдущим теоретическим исследованием.Закон 1/2 остается в силе в условиях высокой плотности (22,5 кг~м3). В этой работе сравниваются различия между дизельными форсунками для двигателей наземного и морского транспорта с точки зрения подходов к моделированию. Выводы, сделанные в результате этой работы, закладывают основу для будущих исследований распылителей судовых двигателей.

    Результаты модельно-экспериментальных исследований автомобильного газодизельного двигателя | Синявский

    Ивкович И.С., Капланович С.М., Милованович Б.М., «Влияние дорожных условий и условий движения на расход топлива и стоимость топлива для различных автобусных технологий», Тепловая наука, 21(1B), 2017, стр.693-706.

    Дж. Клауснер, Дж. Ланг, К. Трапп, «J624 — Der Weltweit erste Gasmotor mit zweistufiger Aufladung», MTZ — Motortechnische Zeitschrift Ausgabe, 04, 2011

    г. до н.э. Загорских, Ю. А. Козар, Е. Бабенич Б. Совершенствование газообеспечения работы дизеля по газодизельному циклу (Совершенствование подачи газа для работы дизеля по газодизельному циклу) // Автозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. № 5, 2012. С. 3-6.

    Гази А.Карим. Двухтопливные дизельные двигатели, 2015, CRC Press, 287 стр.

    Шатров М.Г., Голубков Л.Н., Дунин А.Ю., Яковенко А.Л., Душкин П.В., “Влияние высокого давления впрыска на характеристики впрыска топлива и рабочий процесс дизеля”, Тепловедение. Том. 19, выпуск 6, 2015, стр. 2245-2253.

    М. Г. Шатров, В. И. Мальчук, А. Ю. Дунин, И. Г. Шишлов, В. В. Синявский, “Метод управления распределением топлива по зонам камеры сгорания и его зависимость от условий впрыска”, Теплотехника, Vol.22, № 5, 2018, стр. 1425-1434.

    М. Г. Шатров, Л. Н. Голубков, А. Ю. Дунин, А. Л. Яковенко, П. В. Душкин, «Экспериментальное исследование гидродинамических эффектов в топливной системе Common Rail при многократном впрыске», Международный журнал прикладных инженерных исследований. Том. 11, номер 10, 2016, стр. 6949-6953.

    М.Г. Шатров, Л.Н. Голубков, А.Ю. Дунин, П.В. Душкин, А.Л. Яковенко, «Способ управления формой скорости впрыска путем воздействия на электромагнитный регулирующий клапан форсунки Common Rail», Международный журнал машиностроения и технологий.Том. 8, выпуск 11, 2017, стр. 676-690.

    М.Г. Шатров, В.В. Синявский, А.Ю. Дунин, И.Г. Шишлов, А.В. Вакуленко, «Способ преобразования высокооборотных и среднеоборотных дизелей в газодизельные двигатели», Facta universitatis, Серия: Машиностроение, Том 15, № 3, 2017, С. 383-395 .

    М.Г. Шатров, В.В. Синявский, А.Ю. Дунин, И.Г. Шишлов, А.В. Вакуленко, А.Л. Яковенко, «Использование моделирования для разработки систем автомобильного газодизельного двигателя и управления его работой», International Journal of Engineering & Technology, Vol.7 (2.28), 2018, стр. 288-295.

    А. С. Хачижан, В. В. Синявский, И. Г. Шишлов, Д. М. Карпов, “Моделирование показателей и характеристик двигателей, питаемых природным газом”, Транспорт на Альтернативном Топливе, Vol. 3 (15), 2010, стр. 14-19.

    В.В. Синявский, И.В. Алексеев, И.Е. Иванов, С.Н. Богданов, Ю.А. В. Трофименко, «Физическое моделирование высоко- и среднеоборотных двигателей, работающих на природном газе», Исследование загрязнения, Vol.36 (3), 2017. С. 684-690.

    Грехов Л.В., Ивсаченко Н.А., Марков В.А. На пути к улучшению показателей газодизельного цикла // АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. 7(100), 2010, стр. 10-14.

    Снижение расхода топлива при работе дизельного двигателя в режиме холостого хода

    ‘) переменная голова = документ.getElementsByTagName(«голова»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») документ.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») переключать.addEventListener(«щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.удалить («расширить») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Модальный: ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.установить атрибут ( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { форма.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.отправить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) документ.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { мероприятие.предотвратить по умолчанию () документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { вар buyboxWidth = buybox.offsetWidth ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») вар форма = вариант.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключить.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») форма.скрытый = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

    Экспериментальное и численное исследование влияния скорости впрыска (Roi) на характеристики двигателя для стратегии управления топливом B100 в дизельных двигателях

    Поддержание качества воздуха для дыхания в городских и промышленных районах является одной из самых современная эпоха.Дизельные двигатели, являясь одним из основных источников энергоснабжения современной техники и транспорта, также, к сожалению, в значительной степени способствуют ухудшению качества воздуха. Одним из последних направлений исследований по ограничению выбросов дизельных двигателей является использование альтернативного топлива из растительных или животных жиров или масла, называемого биодизелем. Хотя использование биодизеля доказало свою эффективность в снижении выбросов, остается проблемой сохранение эффективности двигателя при переходе на биодизель, особенно из-за его свойств впрыска и распыления; большинство недавних исследований были сосредоточены на улучшении качества биодизельного топлива путем смешивания его с традиционным дизельным топливом, но можно найти несколько работ по регулированию или контролю процесса дизельного двигателя при переходе на 100% биодизельное топливо (B100).В этой работе предлагается стратегия и методология управления подачей топлива, основанные на данных о работе дизельного двигателя, полученных с помощью экспериментально разработанной модели скорости впрыска (ROI) при различных давлениях впрыска, а также двухзонной модели распределения струй и распыляемых капель. Результаты показывают, что B100 дает более высокое количество впрыскиваемого топлива (около 8%), более длинное проникновение струи примерно на 20 мм выше при давлении впрыска 100 МПа, более широкий угол конуса и примерно на 40 % увеличение шероховатости распределения струи.Стратегия экспериментального и численного управления обеспечивает взаимосвязь между свойствами B100 и конкретными характеристиками двигателя, где должны быть предприняты действия для сохранения эффективности двигателя при переключении передач; между тем алгоритм обеспечивает иерархическую пошаговую процедуру корректировки с учетом возможного ухудшения качества, которое может произойти в результате использования B100 в дизельных двигателях.

    1. Введение

    Использование альтернативных видов топлива, таких как биодизель, в настоящее время находится в центре внимания многочисленных исследовательских групп и производителей двигателей в автомобильной промышленности [1–4].Биодизель — это возобновляемый источник энергии из растительных или животных масел; как метиловый эфир является экологически чистой альтернативой углеводородным жидким топливам, таким как дизельное топливо [5–7], которое можно использовать в любом дизельном двигателе без изменений [2]. Однако замечено, что при переводе дизельных двигателей на биодизельное топливо происходят существенные изменения в качественном и количественном характере рабочего процесса двигателя. Эти изменения были отмечены на экономическом, техническом и экологическом уровнях [2, 3], особенно при использовании 100% биодизельного топлива (В100).Основное влияние характеристик биодизеля на мощность двигателя в основном наблюдалось на скорости впрыска, крутящем моменте и цикловой подаче топлива. Чаще всего возникает проблема обеспечения сохранения эксплуатационных характеристик дизеля при его переводе на биодизель. Большинство выполняемых переключений состоят из использования смеси дизельного и биодизельного топлива, чтобы смягчить отрицательные эффекты, возникающие в результате использования чистого биодизельного топлива. Расходная характеристика жидкого топлива является одним из основных параметров, учитываемых при проектировании и оптимизации дизеля [8–10].В связи с этим свойства текучести при низких температурах топлива B100 вызывают серьезную озабоченность при его использовании, поскольку его температура застывания значительно выше, чем у обычного дизельного топлива. Это часто приводит к проблемам с подачей топлива в форсунку в особенно холодную погоду, а также с запуском двигателей в холодную погоду [11]. Проблемы с засорением фильтров, вызванные компонентами биодизельного топлива, такими как бистеролгликозиды и насыщенные моноацилглицерины, также являются обескураживающим аспектом использования B100 в дизельных двигателях [12]. Поддержание работоспособности дизеля в допустимых пределах при переводе его на биодизель невозможно без совершенствования способа подачи топлива и контроля устойчивости, что позволит автоматически исправлять дефекты двигателя при его переводе на биодизель.При проектировании топливной системы дизеля особое внимание уделяется конфигурации форсунок, а именно диаметру и количеству отверстий сопловых отверстий форсунки. Большое количество моделей работы дизельных двигателей, описывающих процесс впрыска топлива в дизельных двигателях, учитывают большинство из перечисленных выше параметров.

    Модели Разлейцева и Лышевского [13, 14] дают соотношения, позволяющие определить тонкость распыления, распределение капель и динамику горения с учетом диаметра и числа отверстий форсунок.Модель [15] дает аппроксимацию крупности распыленного облака (средний диаметр распыляемых топливных капель) топлива, в том числе с учетом диаметра отверстия сопла. Широко используемая модель Хироясу [16–18] представляет топливную струю как жидкость, преодолевающую первичный и вторичный разрыв, где топливные капли постепенно отделяются в виде пакетов от основной жидкостной струи; его основное ограничение состоит в том, что он почти не определяет последующую динамику сгорания, происходящую после впрыска.Используются и некоторые другие модели, особенно многомерные, такие как модели Кельвина–Гельмгольца, Рэлея–Тейлора [19, 20] и Райтца–Дивакара [21], для моделей вторичного развала дают достаточно точные результаты по сравнению с экспериментальными данными, но их реализация требует больших вычислительных затрат. Следует отметить, что никакая расчетная модель не является абсолютной, и ее можно использовать только условно для оценки качества распыления в зависимости от поставленных задач (конструкции двигателя или управления). Для описания процесса впрыскивания и распыления существенно не то, насколько точно можно определить абсолютную величину среднего диаметра капель по приближенному критериальному уравнению, а в большей степени иметь возможность оценить относительное изменение качества распыления топлива при переменных условия впрыска.Для обеспечения быстрого и полного сгорания в дизелях при переводе на биодизельное топливо необходимо найти способ интенсифицировать процесс испарения и смешения, т. е. увеличить поверхность контакта капель биодизеля [22, 23] с массами горячего воздуха. Известно, что для обычного дизельного топлива одним из способов повышения скорости испарения и смесеобразования является увеличение тонкости распыления топлива, которое характеризуется мелкокапельностью и равномерным распределением в камере сгорания за счет увеличения давления впрыска. .

    В [24] рассмотрено влияние на распыл топлива таких факторов, как давление впрыска, диаметр сопла, вязкость топлива и плотность окружающей среды. В [12] показано влияние на мелкость факела различных факторов, таких как давление впрыска, вязкость топлива, плотность окружающей среды, завихренность топлива в сопловом канале. Например, отмечено, что с увеличением давления впрыска улучшается качество распыла, а с увеличением вязкости топлива распыл становится грубее [25].В [15] приведены расчетные формулы, подробно связывающие давление впрыска, сечение сопловых отверстий, коэффициент вязкости топлива и другие параметры. Однако эти зависимости иногда не позволяют оценить качество струи (ни крупность, ни однородность и однородность) и не учитывают геометрию проточной части тела форсунки. Достаточно подробная модель расчета спектра размеров капель представлена ​​в [26].

    Данная работа вносит вклад в определение характера изменения качественных характеристик распыления в зависимости от давления впрыска и вида топлива.Это приведет к предложению методов схемы управления подачей топлива при переводе дизелей на топливо В100 таким образом, чтобы сохранить качественные показатели распыления, впрыска топлива и сгорания. Далее предлагается проанализировать влияние физико-химических свойств топлива В100 на параметры системы топливоподачи и на этой основе разработать основы методики управления подачей топлива при переводе дизелей на работу на топливе В100.

    Методология следующая: (i) Определение параметров системы подачи топлива, влияющих на производительность дизельного процесса, с использованием численного моделирования на основе экспериментальных данных (ii) Определение влияния факторов системы подачи топлива и типа топлива на производительность дизельного процесса(iii)Определение необходимых действий по устранению или компенсации в дизельном процессе при переходе на полное топливо В100(iv)Предложение алгоритма регулирования работы дизельного двигателя при переводе на работу на топливе В100

    2 .Материалы и методы
    2.1. Скорость генерации и изменения впрыска

    Для генерации скорости впрыска использовался виртуальный генератор скорости впрыска из сети сгорания двигателя (распылитель B) [27, 28]. Генератор виртуальной скорости впрыска был разработан с использованием методики, описанной в [29–32], где ROI рельса регистрируется датчиком давления в безэховом объеме, заполненном впрыскиваемым топливом; этот метод называется методом Боша [29]. Гравиметрические весы используются для настройки сигнала ROI и позволяют оценить количество впрыснутого топлива.Расходомер регистрирует массовый расход с временным разрешением. Было показано, что при хорошей калибровке эти типы оборудования обеспечивают стандартное отклонение около 0,6% для этих тестов [33]. Для устранения кумулятивного явления, которое обычно связано с высокоскоростным впрыском и приводит к четкой разнице между регистрируемым сигналом и фактическим массовым расходом впрыскиваемого топлива на стабилизировавшемся периоде впрыска, применяется методика коррекции [29]. ]. Методология основана на численных решениях и итерационных методах.Предполагается, что измеренный сигнал « z » может быть представлен как сумма сигнала реальной скорости закачки « z » и кумулятивного сигнала явления; затем задача описывается как линейная система первого порядка, где она реагирует на входной сигнал y и дает функцию r , которая представляет собой суммарный сигнал:

    и после определения констант и .

    Характеристики спрея В приведены в таблице 1.Геометрическую конфигурацию спрея В можно увидеть на рис. 1; это струя из отверстия, просверленного напротив топливной трубки. На рисунке представлена ​​ориентация отверстия относительно оси топливной трубки. Давление впрыска варьировалось от 50 до 150 МПа с шагом 50 МПа для каждого топлива. Длительность Injection принималась равной 1,50 мс.


    5

    Технические характеристики для спрей B Инжекторы сети сгорания двигателя

    Common Rail Dijan Enternation Bosch — активированные соленоидами, поколения 2.4
    Топливный форсунок номинальный сопла Диаметр 0,090 мм
    сопл K фактор K = (D Вход -D Выход ) / 10 [Использование μ m] = 1.5
    Сопло Феринг сглажены гидроэрозионным
    Мини-мешок объемом 0,2 мм 3
    Коэффициент разряда на 10 МПа Падение давления C D = 0.86 (комнатная температура с использованием дизельного топлива)
    Количество отверстий 3
    3
    отверстие Угловое положение θ = 36,4 °, -62.3 ° и 180 °
    Орифрантура ориентации относительно инжектора оси ψ  = 72,5° (полный угол 145°)

    9 2 Исследуемый двигатель и топливо

    С целью исследования и получения характеристик, необходимых для работы дизельного топлива и биодизельного топлива, для проверки численной модели был использован одноцилиндровый дизельный двигатель HSDI [34].Исходным ориентиром для нашей валидации была конфигурация, в которой время выдержки между раздельными впрысками принималось равным нулю [35, 36]. Параметры двигателя можно найти в таблице 2, а режим работы двигателя — в таблице 2. Другие аспекты, касающиеся экспериментальной установки для данного эталона, можно найти в [35]. Исследованные параметры были сделаны на номинальной скорости 1500 об / мин, см. Таблицу 3.

    148


    131 149 Diesel Diesel Surrogate
    единиц значений
    Геометрия двигателя
    Клапаны 4 4
    Roore мм 82
    Hate мм 90.4
    0155 L l
    9.69

    Топливный биодизель Surrogate
    C 5 H 10 O 2 2

    42% NC 16 H 34 58% ISO-C 16 H 34

    9016
    148

    K 5

    единиц
    RPM 1500
    Свихри Рикардо) 2.2
    IMEPG Bar Bar 9.0 + -0.1
    Настройка нагнетания бар 800
    M Pilot мг / утра 1.5
    δ T MS 0, 0,
    K 347.15
    Top Dead Center (TDC) K 925 925 925
    Плотность ВМТ кг/м 3 21.8
    Рециркуляция отработавших газов (EGR) % 10,3 (включая 3,3% остаточной фракции)
    MFB50 (угол коленчатого вала 50% сгоревшего топлива) 13 + −0,5

    Дизельное топливо и заменители биодизельного топлива приняты для использования в двигателестроении; а именно, метилбутаноат [37] для биодизеля и смесь гексадекана и изоцетана для дизельного топлива.

    2.3. Математическое моделирование

    Модель, используемая в нашем исследовании, сочетает в себе многозонную модель нагнетания и распыления [13, 37] и термодинамическую модель 0D. Пошаговая схема алгоритма модели представлена ​​на рис. 2.


    Модель распыления основана на модели Разлейцева и Кулешова [13, 38] для распределения и испарения брызг в цилиндрах при работе дизеля. Экспериментальная скорость впрыска (ROI) была адаптирована для модели, чтобы получить циклическую подачу топлива за цикл в кг/цикл, где SOI — начало впрыска ( с ), EOI — конец впрыска, а i th масса впрыснутого топлива за время t i .

    Длина жидкости вычисляется следующим образом: где C S — это коэффициент весового веса, D N — это диаметр форсунки инжектора, W E Число Вебера, зависящее от начальной скорости струи, M — безразмерный критерий [13], характеризующий соотношение между силой поверхностного натяжения и вязкостью, а ρ l — плотность топлива.

    Число Вебера рассчитывается по следующему соотношению:где начальная скорость топливной струи, которая выражается где об/мин скорость вращения коленчатого вала в об/мин, ρ f плотность топлива в кг/м 3 , dc — диаметр отверстия форсунки в мм, а φ inj — продолжительность впрыска, указанная в градусе вращения коленчатого вала .Критерий M рассчитывается как динамическая вязкость топлива при 323 K в Па· с и σ f как коэффициент поверхностного натяжения топлива при 323 K в Н/ м .

    Длина струи жидкости затем рассчитывается для каждой фазы по следующим формулам:

    Для ,

    Для , где A S является эмпирическим критерием характеризовать нестационарные процессы.

    Изменение угла конусности струи в зависимости от времени задается следующим образом:

    2.4. Подмодель испарения

    Впрыскиваемое топливо распадается на мелкие частицы после прохождения переходной зоны; эти мелкие капли испаряются с заданной скоростью. Разлейцев [13, 14] предложил следующую методику определения скорости испарения капель от впрыска топлива для дизеля.Разлейцев [13, 14] предложил описание паров струи горючего двумя зонами: в первой зоне концентрируются заторможенные капли в виде облака за поверхностью фронта пламени; вторая зона — это зона, где капли достигли фронта пламени и где испарение носит турбулентный характер.

    Целью расчета в данной подмодели является определение параметров крупности пылевидного топлива, а также распределения капель в парах реактивного топлива.Эти параметры впоследствии будут использоваться для расчета средней скорости испарения распыляемых капель и, следовательно, продолжительности горения за цикл.

    Тонкость распыления определяется с помощью диаметра Заутера, который рассчитывается для каждой зоны по следующей формуле:где — соотношение плотностей сухого воздуха и жидкого топлива. Испарение капель подчиняется закону d 2 [15], для которого эволюция капли при полном испарении во времени определяется выражением d 0 , принимаемым за диаметр капли после распыления струи на мелкие капли по уравнению (11) и d i – диаметр капель в момент наблюдения, а K – постоянная испарения площади, которая определяется формулой, где Nu – число Нуссельта для диффузионных процессов, являющееся коэффициентом диффузии паров топлива и являющееся давлением насыщенных паров топлива.

    Необходимо охарактеризовать число Нуссельта и, следовательно, константу испарения в двух зонах паров топлива. Давление насыщенного пара рассчитывается по следующей формуле в зависимости от температуры пара:

    Коэффициенты А и В определяются по двум точкам [10, 14] для при и при .

    Коэффициент диффузии паров топлива можно рассчитать как функцию температуры и давления по следующей формуле: с , который представляет собой коэффициент диффузии дизельного топлива для таких условий, как .Коэффициенты m и n принимаются равными единице.

    Число Нуссельта и температура также изменяются в зависимости от условий испарения топлива и нестационарных процессов. Для первой зоны капли испаряются в основном в условиях теплопереноса проводимости и молекулярной диффузии, поэтому число Нуссельта можно принять равным 2. Температура пара имеет порядок .

    Для второй зоны из-за турбулентного характера паров реактивного топлива число Нуссельта рассчитывается по следующей формуле: где выражает число Рейнольдса и число Шмидта.Температура пара рассчитывается для этой зоны по температуре камеры в конце сжатия перед ВМТ.

    Таким образом, можно рассчитать константу испарения для каждой зоны паров топлива. Изучение кинетики горения требует от нас использовать наибольшее значение этой константы в двух зонах для оценки относительной продолжительности полного испарения топливной струи в камере сгорания.

    Пусть , где – константы испарения для каждой из зон.

    Относительное время горения для цикла рассчитывается в секундах в соответствии со следующей зависимостью: где — относительная постоянная испарения капель.

    Коэффициент A z представляет собой эмпирический весовой коэффициент, используемый для корректировки кривой давления относительно эксперимента, и его значение варьируется от 4 до 12 [38].

    Продолжительность цикла сгорания окончательно пересчитывают в градусы вращения коленчатого вала по следующей формуле: где — продолжительность сгорания, — угол начала впрыска, — задержка зажигания.

    3. Результаты и обсуждение
    3.1. Экспериментальные результаты и результаты моделирования

    Окупаемость инвестиций различных видов топлива при различных давлениях была получена (рис. 3), и можно увидеть, что биодизельное топливо будет генерировать более высокое количество топлива, примерно 8%, впрыскиваемого за цикл, по сравнению с обычным дизельным топливом. Это наблюдалось в предыдущих исследованиях и объясняется разницей в вязкости двух видов топлива [39, 40] и более высокой вязкостью биодизеля, что обычно приводит к потере эффективности потока, что приводит к увеличению количества впрыскиваемого топлива.Обычно это приводит к более высокому расходу топлива при переходе на биодизель.


    На рисунках 4 и 5 представлены скорость и проникновение струи топлива для обоих видов топлива при давлении 100 МПа; можно заметить, что модель предсказывает аналогичные значения для обоих видов топлива. Топливная струя выходит из сопла примерно со скоростью 500 м/с и уменьшается со временем примерно до 40 м/с для проникновения на глубину около 75 мм при 12 CAD; скорость выхода биодизельного топлива снижается быстрее, чем у дизельного топлива, и достигает примерно 20 м/с при глубине проникновения около 98 мм при 12 CAD.Эта тенденция наблюдается для каждого давления и может быть объяснена более высокой вязкостью биодизеля, что привело бы к более высоким потерям в топливной форсунке. Этот результат согласуется с выводами из предыдущей литературы [41], где было обнаружено, что реологические свойства биодизеля приводят к большим потерям в топливопроводах, что может привести к плохому распылению и образованию большего количества несгоревшего жидкого топлива.



    На рис. 6 представлено сравнение топливных форсунок для различных видов топлива при трех расчетных давлениях впрыска; можно увидеть проникновение струи и угол конуса каждого топлива при каждом давлении впрыска.На первый взгляд из графика видно, что длина жидкостной струи биодизеля выше при каждом давлении впрыска. Как указывалось выше, основное объяснение этому связано с более высокой вязкостью биодизеля, но плотность топлива и поверхностное натяжение также могут влиять на наблюдаемую тенденцию [25, 42]. Кроме того, угол конуса распыления биодизеля выше, чем у дизельного топлива; модель предсказывает, что эта тенденция наблюдалась в экспериментальных и численных исследованиях [41, 42]. Биодизельное топливо, более высокий угол струи и проникновение приведут к более сильному столкновению со стенками и дыму из-за плохого сгорания.Однако этот результат противоречит экспериментальному выводу [33], где обнаружен несколько больший угол конусности для биодизеля; важно отметить, что наше моделирование относится к 100% биодизельному топливу, тогда как в [33] это была смесь 30% биодизельного топлива; экспериментальная установка, условия и погрешности измерения также могут объяснить противоречивые результаты.


    На рис. 7 показано сравнение среднего диаметра по Заутеру и продолжительности горения в различных зонах горения для различных давлений впрыска как для дизельного топлива, так и для топлива B100.Как и ожидалось, SMD (средний диаметр Саутера) для биодизеля выше (примерно на 40 %), чем у газойля; в конечном итоге это приводит к увеличению продолжительности горения. Увеличение продолжительности горения означает изменение изначально разработанных параметров цикла. Что также интересно, так это то, что при повышении давления SMD биодизеля и продолжительность сгорания имеют тенденцию к уменьшению; это наблюдалось экспериментально в [43, 44] и отражено в нашей модели.


    В целом основное наблюдение, которое можно сделать, заключается в том, что переход на биодизельное топливо для дизельных двигателей приводит к более грубому распылению впрыскиваемого топлива, в основном за счет реологических параметров биодизеля.Используемая двухзонная модель, основанная на экспериментальных параметрах ROI, хорошо отражает эти тенденции и доказывает свою хорошую способность к прогнозированию. Затем на основе сделанных наблюдений можно предложить стратегию процедуры контроля и мониторинга; это следует в следующем разделе.

    3.2. Предложение по методике и алгоритму управления

    На основе теоретического описания процесса испарения и сгорания можно разработать метод управления и контроля подачи топлива в дизеле.Мы предлагаем блок-схему (рис. 8), которая описывает различные структурные связи между основными параметрами в процессе впрыска топлива и сгорания. Схема состоит из различных компонентов: управляемые процессы, внутренние параметры внешних параметров, выходные параметры и выход. Управляемые процессы — это процессы, в которых значения являются результатом комбинации входных параметров, внутренних и внешних параметров и которые определяют и строго характеризуют рабочий процесс дизеля.Внутренние параметры процесса – это параметры, непосредственно связанные с конструкцией или работой дизельного двигателя. Входными параметрами являются известные параметры, т. е. параметры, значения которых нельзя изменить; это может быть информация о топливе или конструкции двигателя. Выходными параметрами являются параметры, характеризующие рабочий процесс дизеля. Они напрямую зависят от взаимодействия между входными параметрами, внутренними и внешними параметрами. Соотношения между различными параметрами схемы можно описать следующим образом.


    Процессы испарения и сгорания в дизеле начинаются с впрыска топлива в камеру сгорания с последующим распылением топлива. Эта часть происходит до процесса испарения и характеризуется тонкостью распыленной топливной струи, ее дальностью и однородностью. К параметрам, непосредственно связанным с процессом впрыска и распыления топлива, относятся физические параметры топлива, такие как вязкость, плотность и коэффициент поверхностного натяжения.Процессы впрыска и распыления зависят также от системы подачи топлива, таких как диаметр отверстия форсунки, давление впрыска, угол начала впрыска, количество отверстий форсунок, период впрыска. Еще одним параметром, который можно добавить к системе подачи топлива, особенно в отношении эффективного хранения топлива в баке, является устойчивость к окислению топлива В100 [45, 46]. Изменение или модификация вышеуказанных параметров приводит к изменению характеристик процесса впрыска и распыления.На схеме видно, что стадия испарения является прямым следствием процессов впрыскивания и распыления. На диаграмме видно, что испарение имеет прямую зависимость от плотности топлива.

    После стадий впрыска, распыления и испарения топлива блок-схема описывает процесс задержки воспламенения топлива. В отличие от предыдущей ступени, она зависит не только от ее предыдущей ступени, но и от химических параметров топлива, таких как цетановое число и энергия активации. На блок-схеме также описано, что задержка воспламенения зависит от системы впрыска топлива, особенно от угла впрыска и конфигурации цилиндропоршневой группы, которая определяет температуру и давление газа в момент впрыска.

    Последним элементом процесса является продолжительность процесса сгорания, которая оказывает непосредственное влияние на эффективность параметров дизельного процесса. Этот шаг состоит из суммы предыдущих шагов, но не полностью определяет эффективность рабочего процесса движка. Хотя характеристики, полученные на этом этапе, имеют решающее значение, мы знаем, что КПД дизельных двигателей напрямую зависит от физических свойств топлива, таких как теплота сгорания, которая определяет мощность и расход топлива.Продолжительность горения является определяющим фактором для величины давления и температуры в цилиндре во время рабочего процесса. Таким образом, представленная схема управления имеет то преимущество, что описывает процесс горения как сеть передачи конкретной информации. Между топливом и различными этапами процесса впрыска и сгорания в дизельных двигателях существует четкая связь. Таким образом, можно, имея разные данные о топливе, точно определить, как они повлияют на процесс горения, а также легко определить, какие компоненты необходимо идентифицировать для исправления любых неисправностей или несоответствий, возникающих при использовании того или иного топлива.На функциональной схеме показана взаимосвязь между параметрами дизельной системы и рабочими процессами, происходящими в дизеле. Таким образом, можно определить, на какие параметры необходимо воздействовать, чтобы управлять тем или иным подпроцессом дизельного рабочего процесса.

    На рисунке 9 представлен предлагаемый алгоритм управления подачей топлива при переводе дизельного двигателя на работу на биодизеле. Алгоритм основан на блок-схеме управления, представленной на этом рисунке, и состоит из двух этапов.


    На первом этапе алгоритм контролирует процесс смешения и устойчивость топлива к окислению. Входными параметрами на этом уровне являются физико-химические свойства топлива. На первом этапе этой стадии необходимо контролировать устойчивость к окислению B100; инженеры должны удостовериться в применении соответствующих процедур для поддержания качества и стабильности поставляемого топлива (использование антиоксидантов или других добавок [45, 46]). На втором этапе этого этапа контролируемым параметром является качество смеси, т.е.е., тонкость и равномерность распыления топлива. Алгоритм должен контролировать качество смеси с некоторыми возможными эффектами. Эти действия напрямую связаны с параметрами системы газораспределения и подачи топлива. Таким образом, инженер должен знать (уметь определить), на какие из этих параметров он должен воздействовать, чтобы обеспечить качество смешения и подачи топлива. В конце первого этапа алгоритма следует отметить наличие обратной связи, поэтому, если выбранное корректирующее воздействие не соответствует требуемому качеству смеси в результате ПРОВЕРКИ, выбранное действие изменяется соответствующим образом.

    После получения удовлетворительных параметров смешения (которые должны быть индивидуальными для каждого двигателя) алгоритм переходит ко второму этапу.

    На втором этапе алгоритма осуществляется контроль энергоэкономических и экологических показателей рабочего процесса дизеля с учетом особенностей смесеобразования в первую очередь. На этом этапе также есть ходы CHECK. Следует отметить, что второй этап делится на три подпроцесса: процесс управления питанием; процесс управления экономическими параметрами; процесс параметров окружающей среды.На этом этапе алгоритма обратная связь идет на возможные воздействия, задействованные на первом этапе. Таким образом, алгоритм определяет оптимальные значения параметров системы газораспределения и системы подачи топлива. В результате получены оптимальные характеристики смеси биодизельного топлива в дизеле и оптимальные энергоэкономические и экологические характеристики дизеля.

    4. Заключение

    В данной работе было предложено исследовать сравнительное влияние скорости впрыска в дизельных двигателях для 100% биодизеля (В100) и дизельного топлива.На основе этого сравнения была разработана методология и алгоритм управления для полного перехода на B100 в дизельных двигателях. Скорость впрыска (ROI) для двух видов топлива была рассчитана с помощью экспериментального инструмента при различных давлениях впрыска. На основе сгенерированного ROI модель двухзонного впрыска позволила определить несоответствие между распылением топливной струи и дисперсией для двух видов топлива. Было замечено, что B100 обеспечивает более длительное проникновение жидкости, большее количество впрыскиваемого топлива, более широкий угол конуса и более крупное распыление.Также было замечено, что при более высоком давлении впрыска вышеуказанные параметры имеют тенденцию к снижению для биодизельного топлива.

    По результатам экспериментов и моделирования предложена методика управления топливным жиклером, а также алгоритм управления двигателем при переключении на В100. Методология, предложенная в виде блок-схемы, представляет все возможные взаимодействия, которые могут повлиять на параметры струи топлива и смешения в дизельных двигателях, тем самым помогая разработчикам в принятии решений.

    Алгоритм управления дает условия и возможные решения, которые мог бы выполнить конструктор или блок управления двигателем при переключении двигателя на B100. Предлагаемый алгоритм представляет собой иерархическую пошаговую процедуру корректировки, которой должен следовать конструктор или блок управления двигателем, принимая во внимание возможную деградацию, которая может произойти в результате использования В100 в дизельных двигателях.

    Сокращения
    9014
    B100: B100: B100: 100% Биодизельное топливо
    BSFC: Разрушить специфический расход топлива
    CAD: Глава
    CFD: Вычислительная динамика
    CN:
    CN: CETANE номер EOI: Конец впрыски
    EGR: EGR: Выхлопные газы Рециркуляция
    HSDI: Высокоскоростные дизельные двигатели
    IMEPG: ориентировочный средний эффективный давление
    LHV: Низкое нагревательное значение
    MFB50:
    50% сгоревшая топливный угол гранула
    ROI: Уровень впрыска
    OS: Стойкость к окислению
    ВМТ: Верхняя мертвая точка.
    Доступность данных

    Числовые данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Газовый двигатель с дизельным исполнением

    Компания

    mtu впервые представила свои мобильные газовые двигатели для судовых двигателей на Международной морской торговой выставке SMM в Гамбурге в сентябре 2016 года.Тем временем двигатели успешно отработали более 5000 часов на испытательном стенде. Будущие мобильные газовые двигатели от MTU вызвали огромный интерес во всем мире. Первые предсерийные судовые двигатели этого типа были доставлены в конце 2017 года на верфь Strategic Marine во Вьетнаме, которая установила их на катамараны для нидерландской судоходной компании Rederij Doeksen. Судоходная компания будет эксплуатировать катамараны для своих паромных перевозок в Северном море в экологически чувствительном Ваддензе с середины 2019 года.Местное коммунальное предприятие в Констанце, Stadtwerke Konstanz, в конце 2019 года примет поставку первых двигателей 8-цилиндровой версии для нового парома по Боденскому озеру. Паром будет введен в эксплуатацию в 2020 году.

    Новый 16-цилиндровый Газовый цилиндровый двигатель от MTU основан на проверенном дизельном двигателе MTU 16V 4000 M63 для рабочих лодок и будет охватывать диапазон мощностей от 1500 до 2000 кВт. За ним последует 8-цилиндровая версия с номинальной мощностью примерно от 750 до 1000 кВт. Новый газовый двигатель идеально подходит для буксиров, паромов, толкачей и судов специального назначения, таких как исследовательские суда.

    Динамика и производительность аналогичны дизельному двигателю 


    С самого начала основное внимание при разработке уделялось расходу топлива, выбросам, безопасности и ускорению. Новые газовые двигатели MTU впоследствии включают в себя систему многоточечного впрыска газа, динамическую систему управления двигателем и усовершенствованный турбокомпрессор. Система многоточечного впрыска газа предназначена для оптимизации характеристик динамического ускорения двигателя, повышения производительности и снижения выбросов.Концепция сжигания обеспечивает соответствие нормам выбросов IMO III без дополнительной обработки отработавших газов. Контролируемое сгорание также обеспечивает эффективное использование топлива. В результате двустенной конструкции системы газоснабжения машинное отделение может быть устроено примерно так же, как и для дизельной системы. На испытательном стенде моделирование реальных маневров показало, что поведение при динамическом ускорении аналогично поведению дизельного двигателя. Более 5000 часов успешной эксплуатации на испытательном стенде показали, что с точки зрения надежности газовый двигатель не уступает проверенному дизельному двигателю MTU серии 4000.

    Газовый двигатель является частью программы mtu по охране окружающей среды и высоких технологий 

    Выбросы мобильных газовых двигателей от mtu значительно ниже текущих предельных значений выбросов, указанных в IMO III (применяется во всем мире в зонах с контролируемыми выбросами, таких как побережье США и Канада; Северное и Балтийское море с 2021 г.) даже без системы нейтрализации выхлопных газов. Масса твердых частиц, например, ниже уровня обнаружения. Газовый двигатель не выделяет оксидов серы и лишь небольшое количество оксидов азота.С технической точки зрения двигатели также совместимы с нормами ЕС Stage V (внутренние перевозки с 2020 года) и EPA Tier IV (США). В зависимости от рыночного спроса газовые двигатели также будут сертифицированы по стандарту EUV или EPA Tier IV.

    Новый газовый двигатель является частью программы mtu Green and High-Tech. Таким образом, mtu делает целенаправленные инвестиции в экологически чистые решения будущего, направленные на сокращение выбросов загрязняющих веществ и потребление энергии и сырья. Экологическая и высокотехнологичная программа mtu фокусируется на нейтрализации отработавших газов, альтернативных видах топлива, электрификации, оцифровке и общих возможностях системы — другими словами, на полных приводных, силовых установках и системах выработки электроэнергии.
    ?
    При разработке нового судового газового двигателя компания MTU воспользовалась более чем 30-летним опытом проектирования и производства стационарных газовых двигателей для выработки электроэнергии, а также опытом группы компаний Rolls-Royce, которая оборудовала паромы средними -скоростные чисто газовые двигательные установки более 10 лет.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.