К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5
«Газодизельные системы питания».
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ФАКУЛЬТЕТА
 |
| Разработаны: проф., д.т.н. Бышовым Н.В., ст. преп. Корнюшиным В.М., асс. Богданчиковым И. Ю. асс. Мартышовым А. И. |
Рязань 2015 Лабораторная работа № 5.
Газодизельные системы питания».
1. Цель и задачи работы.
Изучить назначение, преимущества, технические характеристики и конструктивные особенности газодизельных систем питания автотракторной техники с газобаллонным оборудованием.
Получить практические навыки по правилам установки и регулировки газодизельных систем питания автотракторной техники с газобаллонным оборудованием. Уметь производить расчёт экономической эффективности перевода автотракторной техники на газодизельную систему питания.
2. Литература:
2.1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. / Е.С.Кузнецов, А.П.Болдин, В.М.Власов и др. — М.: Наука, 2001.
2.2. Панов Ю.В. Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей. – М.: Издательский центр «Академия» 4-е изд. стереотипное, СПО, 2011.
2.3. Панов Ю.В. «Автомобильные системы впрыска газа. Устройство, установка, эксплуатация» – Издательство Третий Рим, 2012.
2.4. Григорьев Е.Г., Колубаев Б.Д., Ерохов В.И. и др. Газобаллонные автомобили. — М.: Машиностроение, 1989.
2.5. ОСТ 37.001.653 — 99. Газобаллонное оборудование для транспортных средств, использующих газ в качестве моторного топлива. Общие технические требования и методы испытаний.
3. Оборудование, приборы, инструмент.
Наглядные стенды, показывающие работу газодизельной автотракторной техники на компримированном природном газе.
Образцы комплектов и узлов газодизельной системы питания двигателей с газобаллонным оборудованием.
Учебные плакаты, методические указания к лабораторной работе (кафедра ЭМТП).
4. Указания по технике безопасности при проведении работы.
При проведении работы следует строго соблюдать все правила поведения, изложенные в «Инструкции по технике безопасности и охране труда для обучающихся в учебной аудитории».
5. Газодизельные системы питания.
Дизельные двигатели автотракторной техники работают как на компримированном природном газе (КПГ), так и на сжиженном нефтяном газе (СНГ).
5.1. Общие принципы работы газодизельной автотракторной техники на КПГ.
Дизельные двигатели при переводе для работы на газовом топливе в отличие от бензиновых требуют дополнительных условий обеспечения воспламенения газа в камере сгорания.
Температура воспламенения метана (680 °С) значительно превосходит температуру, при которой самостоятельно воспламеняется дизельное топливо в конце такта сжатия (280 °С). Поэтому для работы дизельных двигателей на газе необходим дополнительный источник воспламенения. Рудольф Дизель еще в 1898 году запатентовал способ воспламенения газового топлива дозой запального жидкого топлива, однако применять этот способ стали только с 1930 года (для стационарных узкорежимных двигателей).
Газодизельным (ГД) процессом является такой способ сгорания дизельного топлива и природного газа одновременно, когда газовоздушная смесь воспламеняется принудительно от небольшой горящей дозы дизельного топлива.
Газовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где сжимается поршнем на такте сжатия, и в нужный момент топливный насос высокого давления (ТНВД) через форсунки впрыскивает запальную дозу дизельного топлива, которая самовоспламеняется и поджигает газовоздушную смесь.
В ГД-режиме двигатель работает на двойном топливе — дизельном топливе и природном газе. По основному признаку — способу воспламенения газовоздушной смеси — газодизель относится к двигателям с принудительным воспламенением. Газодизельный двигатель имеет две взаимосвязанные системы питания: дизельную и газовую. Общим для этих двух систем является оригинальное газодизельное оборудование.
При переоборудовании дизельных двигателей, имеющих высокую степень сжатия, мощность двигателя остается на уровне базового двигателя.
Минимальное количество запального жидкого топлива определяется энергией, необходимой для воспламенения и полного сгорания газовоздушной смеси. Однако из-за меняющихся во времени режимов работы автомобильных двигателей и необходимости охлаждения форсунок доза запального дизельного топлива превышает теоретически необходимые 5...7 %. Практически запальная доза составляет от 15 до 50 % от полной подачи дизельного топлива.
Подача дизельного топлива при работе в режиме газодизеля отличается от дизельного режима. Для запуска двигателя и работы на минимальных оборотах холостого хода в камеру сгорания поступает только дизельное топливо. При увеличении частоты вращения и нагрузки в камеру сгорания поступают газовоздушная смесь и запальная доза дизельного топлива. С этого момента двигатель работает по газодизельному циклу.
По причине того, что газодизельный процесс протекает быстрее (газовоздушная смесь сгорает быстрее) в некоторых двигателях возрастает жёсткость его работы. В этом случае, с целью уменьшения динамических нагрузок на цилиндро-поршневую группу, шатуны и коленвал, необходимо уменьшить угол опережения впрыска топлива ТНВД, т.е. сделать позднее на 4…6 град. поворота коленвала.
5.2. Преимущества газодизельной автотракторной техники при работе на КПГ.
После переоборудования дизельных двигателей для работы по газодизельному циклу преимущества проявляются в следующем:
· экономия до 75...80% дизельного топлива путем замещения
его природным газом;
· увеличение суммарного запаса хода транспортного средства
при использовании обоих видов топлива в 1,5...1,7 раза;
· снижение дымности отработавших газов дизеля в зависимости от режима работы в 2...4 раза;
· снижение уровня шума в кабине водителя на 2…3 дБ, что значительно уменьшает утомляемость водителя, повышая таким образом безопасность движения;
· увеличение срока службы моторного масла в 1,5 раза;
· увеличение межремонтного периода работы двигателя в 1,5 раза за счёт меньшего износа цилиндропоршневой группы из-за уменьшения нагароотложений и отсутствия твёрдых частиц в продуктах сгорания, улучшения условий смазки;
· лучшие тягово-скоростные качества при работе двигателя в газодизельном режиме по сравнению с чисто дизельным режимом.
5.3. Назначение газодизельного оборудования.
Газодизельное оборудование предназначено для:
· безопасного хранения, заправки и расхода КПГ;
· образования газовоздушной смеси, управления подачей и дозирования газа;
· ограничения цикловой подачи дизельного топлива до уровня запальной дозы;
· защиты дизеля от внештатных режимов работы;
· сохранения возможности быстрого перехода с газодизельного режима на жидкое топливо и обратно.
5.4. Общий принцип устройства и особенности конструкции газодизельной системы питания.
Система заправки, хранения газа и снижения его давления практически имеет одинаковый принцип работы и устройство с системой питания КПГ двухтопливных бензиновых газобаллонных автомобилей.
Для заправки баллонов 17 (рисунок 1) служит узел заправочный 20, вентиль наполнительный 21 и баллонные вентили 19. На баллонах установлены вентили баллонные проходного типа 19. Крестовина 13 с манометром 12 установлены на кронштейне узла высокого давления. Из баллонов газ по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному клапану 9, предварительно пройдя очистку в фильтре 10.
После открытия электромагнитного клапана 9газ подается к РВД (редуктор высокого давления) 8затем к РНД (редуктор низкого давления) 5. Для подогрева к РВД подается жидкость от системы охлаждения двигателя.
РНД 5 оборудован системой коррекции по загрязненности воздушного фильтра, предотвращающей самофорсировку двигателя.
В конструкцию системы питания обычного дизельного двигателя добавляются газовый смеситель 23, механизм установки запальной дозы дизельного топлива (МУЗД) 30, служащийдля управления топливным насосом высокого давления, и дозатор газа 22, управляющий подачей газа, а также электрооборудование 3, 6, 11, 14, 27,которое обеспечивает необходимую информативность и защиту дизеля от нештатных режимов работы.
Дизельная система питания состоит из штатных агрегатов, включая топливный насос высокого давления и форсунки. На ТНВД дополнительно имеется механизм ограничения подачи запальной дозы, который обеспечивает впрыск заданного количества дизельного топлива, необходимого для воспламенения газодизельной смеси в камере сгорания, а также переключение на работу в обычном дизельном режиме.
МУЗД 30 приводится в действие электромагнитом 2, а на рычаге управления рейкой ТНВД установлен дополнительный упор. Помимо этого на регуляторе максимальных оборотов ТНВД установлен клапан, отключающий подачу газа 4.
