Основные механизмы и системы двигателя внутреннего сгорания автотракторов
Строительные машины и оборудование, справочник
Основные механизмы и системы двигателя внутреннего сгорания автотракторов
Двигатель внутреннего сгорания (рис. 4) состоит из следующих механизмов и систем, выполняющих определенные функции.
Кривошипно-шатунный механизм осуществляет рабочий цикл двигателя и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из цилиндра с головкой, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, маховика. Механизм установлен в блок-картере, закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла).
Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и своевременного удаления отработавших газов. Он состоит из клапанов с направляющими втулками, пружин с деталями их крепления, штанг 4, коромысел, толкателей, распределительного вала и шестерен привода распределительного вала.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Система охлаждения служит для отвода избыточного тепла от нагретых деталей двигателя. Она бывает жидкостной или воздушной. Если система охлаж— дения жидкостная, то она состоит из рубашки охлаждения, радиатора, водяного насоса, вентилятора, термостата и патрубков. Система воздушного охлаждения состоит из теплоотводящих ребер, вентилятора, кожуха и щитков, направляющих воздушный поток для отвода тепла.
Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя с целью уменьшения трения между ними и отвода тепла. Она состоит из резервуара для масла, масляного насоса, фильтров и маслопроводов.
Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (карбюраторные двигатели) или подачи топлива в цилиндр и напол-’ нения его воздухом (дизельные двигатели).
Рис. 4. Устройство одноцилиндрового карбюраторного двигателя
У карбюраторных двигателей эта система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топливного насоса, карбюратора (или смесителя), впускного и выпускного трубопроводов, глушителя.
У дизельных двигателей система питания состоит из тех же деталей и приборов, с той лишь разницей, что вместо карбюратора установлены топливный насос высокого давления и форсунка.
Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В нее входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения, провода и свечи.
У дизельных двигателей приборы системы зажигания отсутствуют, так как топливо воспламеняется от соприкосновения со сжатым воздухом, имеющим высокую температуру.
Система пуска предназначена для пуска двигателя. К ней относятся: пусковой бензиновый двигатель с механизмом передачи (на тракторе), электрический стартер на автомобиле и иногда на тракторе, декомпрессионный механизм, приборы подогрева воды и воздуха.
Двухтактные двигатели имеют те же основные механизмы и системы, что и четырехтактные, но отличаются по устройству и действию механизма газорас-. пределения.
Рекламные предложения:
Читать далее: Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя
Категория: — Автомобили и трактора
Главная → Справочник → Статьи → Форум
73997-19: ИС-ДВС 001 Система измерительная
Назначение
Система измерительная «ИС-ДВС 001» (далее — Система) предназначена для измерений основных параметров при стендовых испытаниях двигателей внутреннего сгорания: крутящего момента силы на валу двигателя внутреннего сгорания (ДВС), давления газа (воздуха), масла, температуры газа (воздуха), охлаждающей жидкости, топлива, масла, частоты вращения коленчатого вала, массового расхода топлива.
Описание средств измерений
Принцип работы Системы заключается в преобразовании измеряемых физических величин первичными измерительными преобразователями в электрические сигналы, функционально связанные с измеряемыми физическими величинами, с последующим преобразованием, нормализацией и передачей их по каналам связи в измерительные модули Системы.
Конструктивно Система состоит из: пульта и стойки управления, блоков датчиков давления и температуры, нормализаторов сигнала, усилителей-преобразователей, источников питания и линий связи, измерителя крутящего момента силы на базе асинхронного двигателя и датчика крутящего момента, расходомеров топлива и картерных газов.
Измерительные модули и блоки питания размещены в стандартной стойке. Оборудование ввода-вывода информации вынесено на пульт оператора.
Функционально Система включает в себя следующие измерительные каналы (ИК):
— ИК крутящего момента силы на валу ДВС;
— ИК массового расхода топлива;
— ИК давления газа (воздуха) и жидкостей;
— ИК температур отработанных газов, атмосферного воздуха, охлаждающих жидкостей;
— ИК расхода картерных газов;
— ИК частоты вращения роторов.
ИК крутящего момента силы на валу ДВС содержит следующие элементы:
— электрический тормоз DYNOROAD INDY S66-414400 на базе асинхронного двигателя, работающего в генераторном режиме и обеспечивающего нагрузку на валу ДВС;
— датчик крутящего момента силы типа HBM K-T40B-010R-MF-S-M-DU2-0-U с частотным выходом, что обеспечивает минимизацию электрических помех в условиях передачи сигнала крутящего момента силы к контроллеру EMCON 400.
Крутящий момент силы на валу ДВС уравновешивается моментом реакции датчика крутящего момента. Его выходной частотный сигнал, пропорциональный крутящему моменту, преобразуется в пропорциональный цифровой код в контроллере EMCON 400. Информация о результатах измерений крутящего момента отображается на дисплее, расположенном на лицевой панели EMCON 400, а также передается в компьютер верхнего уровня.
ИК частоты вращения коленчатого вала включает в свой состав датчик Heidenhain ROD 426 1024. Принцип измерения частоты вращения вала основан на преобразовании угла его поворота в последовательность электрических импульсов, генерируемых оптоэлектронным методом.
Число штрихов на оптических дисках датчика равно 1024. Частотный сигнал с выхода датчика поступает в модуль контроллера EMCON 400, представляющий собой счетчик импульсов. Цифровой код частоты вращения с выхода контроллера передается в компьютер верхнего уровня системы.
ИК массового расхода топлива включает в свой состав массовый расходомер типа AVL 733S. Принцип действия расходомера основан на измерении изменения веса жидкости в измерительной ёмкости с помощью ёмкостного датчика. Сигнал от расходомера через интерфейс RS232 передается в компьютер верхнего уровня системы.
ИК температур атмосферного воздуха на входе в двигатель, охлаждающей жидкости, масла и топлива (4 канала) содержат датчики температур типа PT100/F-FEM-AI. Падения напряжений на датчиках преобразуются в модуле F-FEM-AIN/F-FEM-AIS/FFEM-AIT в соответствующие цифровые коды температуры, которые через интерфейс IEEE1394 поступают далее в компьютер верхнего уровня системы.
ИК температуры отработавших газов содержит термопарный датчик типа K (материал датчика NiCrNi).
ЭДС датчика поступает на вход модуля F-FEM-AIN/F-FEM-AIS/AIT, где преобразуется в соответствующие цифровые коды температуры с учетом температуры «холодного» спая. Далее они через интерфейс IEEE1394 поступают в компьютер верхнего уровня системы.
ИК барометрического давления во впускном тракте содержит датчик давления типа CANOPEN. Цифровые сигналы датчиков, соответствующие барометрическому или избыточным давлениям, поступают через интерфейс RS 485 в компьютер верхнего уровня. Остальные датчики давления типа APT-100 подключаются к F-FEM-AIN, сигнал аналоговый, диапазон от 4 до 20 мА.
ИК расхода картерных газов включает в свой состав расходомер AVL 442, работающий на базе сужающего устройства (расходомерной диафрагмы). Перепад давления на диафрагме преобразуется в цифровой код объемного расхода картерного газа, который через интерфейс RS232 передается далее в компьютер верхнего уровня системы.
Модификации Системы отсутствуют.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее — ПО) не разделено на метрологически значимую и незначимую части и включает в себя специализированную программу «AVL PUMA Open 2012» (версия 1.
5.3, объем установочного файла 4.38 Гб, сертификат № Z2D 100310049) разработки фирмы AVL LIST GmbH, которое поставляется на DVD диске с файлом лицензии и устанавливается на аппаратуре верхнего уровня.
После установки ПО не вносит дополнительных погрешностей, поскольку вычислительные операции в системе используются только для алгебраических преобразований, а метрологические характеристики ИК нормированы в целом, с учетом работы ПО. Идентификационными признаками служит номер версии и лицензии, которые отображаются в заголовке главного окна ПО и в специальном окне с информацией о ПО, которое может быть вызвано через главное меню ПО. Конструкция СИ исключает возможность несанкционированного влияния на ПО СИ и измерительную информацию. Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных воздействий в соответствии с Р 50.2.077-2014 -«средний». Используемое ПО защищено проверкой файла лицензии и паролем, с заданной периодичностью выполняется резервное копирование файлов данных. ПО не может быть модифицировано, загружено или прочитано через какой-либо интерфейс после опломбирования.
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1
|
Идентификационные данные (признаки) |
Значение |
|
Идентификационное наименование ПО |
AVL PUMA Open 2012 |
|
Номер версии (идентификационный номер) ПО |
Puma Open 1.5.3 |
|
Цифровой идентификатор ПО |
Описание |
|
Другие идентификационные данные (если имеются). |
Примечание — * Конструкция системы не предусматривает вычисление цифрового идентификатора ПО.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики Системы приведены в таблице 2.
Таблица 2
|
№ |
Измеряемые параметры, количество измерительных каналов (ИК), единицы измерений |
Диапазон измерений |
Пределы допускаемой погрешности |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
Крутящий момент силы на валу ДВС, 1 ИК, Нм |
от 0 до 4400 |
±1 % ИЗ |
|
2 |
Частота вращения вала, 1 ИК, мин-1 |
от 0 до 4000 |
±0,5 % ИЗ |
|
3 |
Массовый расход топлива, 1 ИК, кг/ч |
от 0,5 до 150 |
±1 % ИЗ |
|
4 |
Температура атмосферного воздуха на входе в ДВС, 1 ИК, °С |
от 0 до 60 |
±1 |
|
5 |
Температура охлаждающей жидкости, 1 ИК, °С |
от 0 до 150 |
±2 |
|
6 |
Температура масла, 1 ИК, °С |
от 0 до 170 |
±2 |
|
№ |
Измеряемые параметры, количество измерительных каналов (ИК), единицы измерений |
Диапазон измерений |
Пределы допускаемой погрешности |
|
7 |
Температура топлива, 1 ИК, °С |
от 0 до 100 |
±2 |
|
8 |
Температура отработавших газов, 1 ИК, °С |
от 0 до 1000 |
±20 |
|
9 |
Барометрическое давление, 1 ИК, кПа |
от 93 до 107 |
±0,2 |
|
10 |
Давление масла, 1 ИК, кПа |
от 0 до 1000 |
±20 |
|
11 |
Давление отработавших газов, 1 ИК, кПа |
от 0 до 60 |
±3 % ВП |
|
12 |
Давление во впускном тракте, 1 ИК, кПа |
от 0 до 500 |
±0,2 |
|
13 |
Расход картерных газов, 1 ИК, л/мин |
от 12 до 600 |
±1,5 % ВП |
Примечания:
ВП — верхний предел диапазона измерений; ИЗ — измеряемое значение.
Таблица 3 — Основные технические характеристики
|
Наименование характеристики |
Значение |
|
Параметры электрического питания: | |
|
— напряжение переменного тока, В — частота переменного тока, Гц |
От 187 до 242 50 ±1,0 |
|
Потребляемая мощность, В А, не более |
1500 |
|
Габаритные размеры составных частей Системы, мм (высотахширинахглубина), не более: | |
|
— стойка управления — блок подключения датчиков — расходомер AVL 733S — расходомер картерных газов AVL 442 — электрический тормоз DYNOROAD INDY S66-414400 |
2010x800x815 760x700x792 770x1630x345 340x265x102 2061x2426x620 |
|
Масса составных частей, кг, не более: | |
|
— стойка управления — блок подключения датчиков — расходомер AVL 733S — расходомер картерных газов AVL 442 — электрический тормоз DYNOROAD INDY S66-414400 |
250 50 165 11 1400 |
|
Условия эксплуатации оборудования в помещении пультовой | |
|
— температура воздуха, °С — относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, % — атмосферное давление, кПа |
от +10 до +30 от 30 до 80 от 96 до 106 |
|
Условия эксплуатации оборудования, размещенного в испытательном боксе | |
|
— температура воздуха, °С — относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, % — атмосферное давление, кПа |
от -40 до +40 до 90 от 96 до 106 |
Знак утверждения типа
наносится графическим способом на таблички, закрепленные на стойках Системы, и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
Комплектность Системы приведена в таблице 4
Таблица 4
|
№ п/ п |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
|
1 |
Электрический тормоз DYNOROAD INDY S66-414400 |
1 |
В составе ИК крутящего момента силы на валу ДВС |
|
2 |
Датчик крутящего момента силы SHBM K-T40B-010R-MF-S-M-DU2-0-U |
1 | |
|
3 |
Датчик частоты вращения вала ДВС типа Heidenhain ROD 26 1024 |
1 |
В составе ИК частоты вращения роторов |
|
4 |
Расходомер AVL 733 S |
1 |
В составе ИК массового расхода топлива |
|
5 |
Датчики температуры PT100/F-FEM-AI |
4 |
В составе ИК температур отработанных газов, атмосферного воздуха, охлаждающих жидкостей |
|
6 |
Датчик термопарный типа K (материал датчика NiCrNi) |
1 | |
|
7 |
Датчик барометрического давления типа CANOPEN |
1 |
В составе ИК давления газа (воздуха) и жидкостей |
|
8 |
Датчики избыточного давления типа APT-100 |
3 | |
|
9 |
Расходомер картерных газов AVL 442 |
1 |
В составе ИК расхода картерных газов |
|
10 |
Контроллер F-FEM-CON |
1 | |
|
11 |
Измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) |
1 | |
|
12 |
Соединительные кабели |
1 компл. |
— |
|
13 |
Руководство по эксплуатации |
1 экз. |
— |
|
14 |
Методика поверки МП ИС-ДВС 001 |
1 экз. |
— |
Поверка
осуществляется по документу МП ИС-ДВС 001 «Система измерительная ИС-ДВС 001. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» 19 июня 2018г. Основные средства поверки:
— гири класса точности М1 по ГОСТ OIML R 111-1-2009, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 811-08;
— калибратор давления типа DP1-615, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 16347-09;
— калибратор температуры Ametek 1200SE, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 14405-95;
— калибратор температуры Ametek 140SE, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 16609-97;
— калибратор температуры Ametek 650SE, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 12705-91;
— калибратор многофункциональный TRX-IIR, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 42789-09;
— весы электронные CY-6102, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 57917-14;
— секундомер СОСпр-2б-2-000, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 2231-72;
— фототахометр типа ATT-6000, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 27264-11.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемой Системы с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы, устанавливающие требования к системе измерительной ИС-ДВС 001
ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний
Справочник по двигателям внутреннего сгорания, 2-е английское издание
07.03.2016
Оглавление
Более 120 авторов из науки и промышленности задокументировали этот важный ресурс для студентов, практиков и профессионалов. Представленная информация, всесторонне охватывающая разработку двигателей внутреннего сгорания (ДВС), отражает экспертные знания и служит важным ресурсом, иллюстрирующим новейший уровень знаний о разработке двигателей.
Особое внимание уделяется самой современной теории и практике, касающейся термодинамических принципов, компонентов двигателя, топлива и выбросов.
Подробности и данные охватывают классификацию и характеристики поршневых двигателей, а также основные сведения о дизельных двигателях и двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включая проницательные взгляды на историю, компоненты и сложности современных и будущих двигателей внутреннего сгорания.
Основные моменты главы включают:
- Классификация поршневых двигателей
- Трение и смазка
- Мощность, эффективность, расход топлива
- Датчики, приводы и электроника
- Охлаждение и выбросы
- Системы гибридного привода
Почти 1800 иллюстраций и более 1300 библиографических ссылок добавляют ценность этому обширному исследованию.
«Хотя большое количество технических книг посвящено определенным аспектам двигателя внутреннего сгорания, до сих пор не было публикаций, охватывающих все основные аспекты дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания».
д-р инж. Э. ч. Ричард ван Бассюйсен и профессор, доктор технических наук.
Фред Шефер, редакторы «Справочника по двигателям внутреннего сгорания: основы, компоненты, системы и перспективы»
SAE MOBILUS
Подписчики могут просматривать аннотации и загружать весь контент SAE. Учить больше »
Доступ к САЕ МОБИЛУС »
Цифровой 230,00 долларов США Распечатать 230,00 долларов США
Добавить в корзину
Бесплатный материал
Участники экономят до 10% от прейскурантной цены.
Войдите, чтобы увидеть скидку.
| Выберите | Цена | |
|---|---|---|
| Скачать | Вступительная часть и оглавление | БЕСПЛАТНО |
| Скачать | Материал спинки | БЕСПЛАТНО |
Добавить в корзину
Как работает двигатель внутреннего сгорания?
Большинство серийно выпускаемых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в автомобилях работают по 4-тактной системе с тактом впуска, тактом сжатия, процессом сгорания, вызывающим быстрое расширение газов, и рабочим тактом, когда поршень движется с высокой скоростью вниз по цилиндру.
Поршень, как и следовало ожидать, соединен с шатуном или шатуном, который приводит в движение коленчатый вал. Чтобы сгладить импульсы, за двигателем установлен маховик, который служит накопителем энергии.
Существует поворотная конструкция, но только Mazda придерживается этого, и он не стал основным, в основном из-за проблем с надежностью уплотнения наконечника.
В течение многих лет реальный процесс горения было трудно снимать на видео, но современные материалы означают, что теперь это возможно, вот классное видео процесса, происходящего на самом деле с различными видами топлива. Определенно не пытайтесь делать это дома.
Большинство транспортных средств обычно используют либо бензин (он же бензин), либо дизельное топливо. Оба этих варианта изготавливаются из очищенной сырой нефти, но на самом деле существует множество доступных альтернатив, которые мы обсудим в сопутствующей статье на следующей неделе.
Для бензина искра используется для воспламенения топливно-воздушной смеси, а для дизельного топлива она самовоспламеняется при высоких температурах и давлении двигателя с более высокой степенью сжатия.
Это означает, что дизельные двигатели должны быть более надежными, что обычно приводит к более тяжелому двигателю. Причина, по которой некоторые транспортные средства, такие как грузовики, автобусы и промышленные транспортные средства, такие как экскаваторы, используют дизель, связана с кривой крутящего момента. Крутящий момент — вращающее усилие на коленчатом валу измеряется силой x расстояние, часто указывается в Нм, поэтому сколько ньютонов силы на один метр.
В бензиновых двигателях он достигает максимума при более высоких оборотах в минуту, отлично подходит для гоночного автомобиля, но не годится для самосвала.
Топливо в основном перегоняется из сырой нефти, тяжелой углеводородной смеси, запертой в земле, где она не может причинить никакого вреда. После сгорания в двигателе выбросы образуются в выхлопных газах. Таким образом, водород является топливной частью, связанной с углеродом, чтобы поддерживать его в жидком состоянии, а другими составляющими являются азот и кислород в воздухе.
Это создает несколько нежелательных проблем. Идеальное сгорание невозможно, поэтому двигатели неэффективны с термодинамической точки зрения — большая часть энергии топлива используется для нагрева, а не для движения автомобиля.
Выбросы выхлопных газов включают двуокись углерода, окись углерода, оксиды азота (Nox) и твердые частицы в виде сажи (PM). Сэм Акехерст, профессор усовершенствованных систем трансмиссии Института усовершенствованных автомобильных силовых установок (IAAPS) при Университете Бата на западе Англии, говорит: «Взяв среднюю точку между дизельным и бензиновым двигателем, типичный новый двигатель будет иметь пиковую мощность. тепловой КПД тормозной системы двигателя около 42%. Мы ожидаем, что к 2025 году этот показатель увеличится примерно до 48%, а к 2035 году — до 53%, а для большегрузных автомобилей — до 60%. Первоначально это будет высокоэффективное, очень разбавленное низкотемпературное сжигание и рекуперация тепла, а затем, возможно, за счет новых циклов сжигания.
К 2025 году будет практически решен вопрос о выбросах NOx и твердых частиц, независимо от топлива: при надлежащем управлении сжиганием и последующей очистке уровни выхлопных газов могут быть ниже уровней окружающей среды, характерных для большинства зон с нулевым уровнем выбросов. (Полная статья здесь ).
Итак, грядут улучшения. Акехерст продолжает: «Термин «поршневой двигатель» включает в себя множество новых архитектур, но все они появились десять или более лет назад после серийного производства. Изучая дорожную карту автомобильных технологий правительства Великобритании, мы получили убедительные аргументы в пользу многих подходов, включая концепции с разделенным циклом и линейные поршневые генераторы. Когда ДВС разовьется до уровня, когда он станет младшим партнером в системе электрифицированной трансмиссии, это может быть любой из них, или он может быть роторным, или даже чем-то, что еще не было предложено. Между электрификацией и ДВС в гибридных автомобилях существует большая синергия.