2.4 Система питания и выпуска отработавших газов

Система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного насоса, фильтра тонкой очистки топлива, карбюратора, воздушного фильтра, впускного и выпускных трубопроводов и глушителя шума выхлопа.

Топливный бак расположен сзади автомобиля под полом багажника. Бак крепится к кузову при помощи лент и крючков. Бак состоит из двух частей сваренных между собой. В нижней части бака находится сливное отверстие, закрытое пробкой с прокладкой. Для отвода воздуха при заполнении бака топливом с целью предупреждения выплескивания топлива бак снабжен воздушной трубкой. На нижнем конце топливозаборной трубки, расположенной в верхней половине бака, установлен съемный фильтр, состоящий из семи элементов, изготовленных из капроновой сетки. Пробка наливной горловины герметично закрывает бак при помощи прокладки и пружины и имеет впускной и выпускной клапаны. Выпускной клапан срабатывает при давлении 40…165 мм вод. ст., впускной клапан срабатывает при разряжении 45…350 мм вод. ст.

Топливопровод выполнен из латунных трубок наружного диаметра 8 мм. Трубки соединены с топливным насосом, топливным баком, фильтром тонкой очистки топлива и карбюратором посредством штуцеров, конических муфт и накидных гаек.

Топливный насос Б-9В-Б диафрагменного типа приводится в действие от эксцентрика, расположенного на распределительном валу двигателя. Над всасывающими клапанами насоса установлен фильтр, выполненный из мелкой латунной сетки. Чтобы заполнить карбюратор топливом при неработающем двигателе, насос имеет приспособление для ручной подкачки. Для контроля герметичности диафрагмы в корпусе насоса имеется отверстие защищенное сетчатым фильтром. Фильтр тонкой очистки топлива имеет фильтрующий элемент, состоящий из латунной сетки.

Карбюратор К-151 состоит из трех основных разъемных частей, соединенных через уплотнительные прокладки винтами. Верхняя часть карбюратора состоит из воздушного патрубка, разделенного на два канала, с воздушной заслонкой в канале первичной секции. Средняя часть состоит из поплавковой и двух смесительных камер и является корпусом карбюратора. Нижняя часть – корпус дроссельных заслонок, включающая смесительные патрубки с дроссельными заслонками первичной и вторичной камер карбюратора, отлита из алюминиевого сплава. Прокладка между средней и нижней частями карбюратора является уплотнительной и теплоизоляционной.

Конструктивно карбюратор состоит из двух функциональных камер: первичной и вторичной. Каждая камера карбюратора имеет собственную главную дозирующую систему. Система холостого хода имеет количественную регулировку постоянного состава смеси. Во вторичной камере карбюратора имеется переходная система с питанием топливом непосредственно из поплавковой камеры, которая вступает в работу в момент открытия дроссельной заслонки вторичной секции.

Ускорительный насос – диафрагменного типа. Для обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя во вторичной секции предусмотрен эконостат.

Система пуска холодного двигателя полуавтоматическая, состоит из пневмокорректора, системы рычагов и воздушной заслонки, закрытие которой перед пуском холодного двигателя осуществляется водителем при помощи ручного привода. Система отключения подачи топлива состоит из электронного блока управления, микровыключателя, электромагнитного клапана и экономайзера принудительного холостого хода.

Система рециркуляции отработавших газов состоит из клапана рециркуляции, установленного на газопроводе, термовакуумного выключателя, ввернутого в водяную рубашку головки блока цилиндров и двух соединительных шлангов. Рециркуляция отработавших газов через впускной тракт осуществляется на двигателе, прогретом до температуры охлаждающей жидкости 35…40° С на частичных нагрузках. Система рециркуляции отработавших газов не работает на частотах холостого хода и при полном открытии дросселя, так как отверстие передающее разряжение на диафрагменный механизм клапана рециркуляции, расположено над дроссельной заслонкой карбюратора.

Воздушный фильтр сухого типа со сменным фильтрующим элементом из пористого картона. Воздушный фильтр и двигатель имеют устройство, благодаря которому в зависимости от положения заслонки в карбюратор может поступать холодный или подогретый воздух. Газопровод крепится семью шпильками к головке цилиндров. Средняя часть впускного трубопровода подогревается отработавшими газами, проходящими по выпускному трубопроводу. Степень подогрева можно регулировать вручную при помощи поворачивающейся заслонки.

Система выпуска отработавших газов состоит из двух труб двигателя, двух приемных труб соединенных газоприемником, глушителя, резонатора и выпускной трубы с наконечником. Глушитель и резонатор неразборной конструкции. Корпус глушителя покрыт теплоизоляционным слоем асбеста, который для предотвращения от повреждения обернут жестью.

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.1 Топливо

В соответствии с заданной степенью сжатия e=9.5 для рассчитываемого двигателя можно использовать бензин марки А-92.

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина:

–                                                                    углерода                          C – 0.855;

–                                                                    водорода                         H – 0.145;

–                  молекулярная масса       mT =115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания:

               (3.1)

 кДж/кг.

3.2 Параметры рабочего тела

1) Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определяется по формуле:

                                    (3.2)

моль/кг.

                                          (3.3)

2) Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображений. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. a=0.95 по заданию.

3) Количество горючей смеси:

кмоль св. зар./кг топл.   (3.4)

4) Количество отдельных компонентов продуктов полного сгорания при К=0.5 и принятом скоростном режиме:

                                    (3.5)

кмоль СО2/кг топл.;

                                      (3.6)

 кмоль СО/кг топл.;

                        (3.7)

 кмоль Н2О/кг топл.;

                             (3.8)

кмоль Н2/кг топл.;

кмоль N2/кг топл.     (3.9)

5) Общее количество продуктов полного сгорания

                         (3.10)

кмоль пр.сг./кг топл.

3.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Атмосферные условия: р0=0.1 МПа;               

 Т0=293 К;

Давление окружающей среды: рк=р0=0.1 МПа;

Температура окружающей среды: Тк=Т0=293 К.

Температура остаточных газов. При постоянном значении степени сжатия e=9,5 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при a=const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и a, можно принять значения  Tr  для расчетного режима карбюраторного двигателя в пределах, Tr =1040 К.

Давление остаточных газов pr, за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивления при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемого двигателя можно принять на номинальном скоростном режиме:

МПа                          (3.11)

3.4 Процесс впуска

1) Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается DTN = 8 °C.

2) Плотность заряда на впуске

кг/м3                               (3.12)

где Дж/(кг·град) – удельная газовая постоянная для воздуха.

3) Потери давления на впуске в двигателе. В соответствии со скоростным режимом двигателя и с учетом небольших гидравлических сопротивлений во впускной системе можно принять ; ωвп=95 м/с.

                            (3.13)

 МПа

где β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом

сечении цилиндра;

ξвп – коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наибо-

лее узкому сечению;

 ωвп – средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной

 системы

4) Давление в конце впуска

МПа                        (3.14)

5) Коэффициент остаточных газов. При определении gr для карбюраторных двигателей без наддува принимается коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме . Тогда при (nN =4500 мин-1)

                                    (3.15)

где  - температура подогрева свежего заряда от стенок.

6) Температура в конце впуска

                                 (3.16)

 К

7) Коэффициент наполнения

     (3.17)

3.5 Процесс сжатия

В четырехтактных двигателях без наддува воздух поступает во впускной трубопровод с температурой окружающей среды. Поэтому процесс сжатия не является адиабатным, а протекает в условиях теплообмена между свежим зарядом и деталями двигателя. В начале сжатия температура свежего заряда значительно ниже температуры окружающих поверхностей цилиндра, днища поршня, головки цилиндра, тарелок клапанов. Вследствие этого наблюдается приток теплоты к свежему заряду. По мере увеличения давления сжатия температура заряда повышается и с некоторого момента становится выше температуры окружающих поверхностей. Направление теплового потока изменяется на обратное и теплота уже будет передаваться от заряда к деталям двигателя.

Таким образом, процесс сжатия протекает с переменным показателем политропы сжатия n1.

Ввиду сложности теплообмена между свежим зарядом и окружающими деталями можно считать, что в реальном двигателе процесс сжатия проходит по политропе с некоторым средним значением показателя n1.

Основным факторами, влияющими на показатель политропы сжатия n1, являются: частота вращения коленчатого вала, интенсивность охлаждения цилиндра, его размеры, конструктивные особенности камер сгорания, утечка газов через неплотности поршневых колец и клапанов.

1) По номограмме рис. 4.4 [1] определяем показатель адиабаты k1=1.3768.

2) Значение показателя политропы сжатия принимаем равным n1=1.376.

3) Давление в конце сжатия:

МПа                       (3.18)

4) Температура в конце сжатия:

К                                (3.19)

5) Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха)

                                (3.20)

кДж/(кмоль·град);

где 775 – 273 = 502 °С

б) остаточных газов (определяется методом интерполяции по табл. 3.8 [1]) при nN=4500 мин-1, α=0.95 и tc=502°С

 кДж/(кмоль·град)  (3.21)

где 24.014 и 24.440 – значения теплоемкости продуктов сгорания при

 соответственно при 500 и 600 ºС, [1, табл. 3.8].

в) рабочей смеси

                              (3.22)

 кДж/(кмоль·град).

3.6 Процесс сгорания

В ходе этого процесса химическая энергия топлива превращается в тепловую, которая затем распределяется по частям так: переходит в механическую работу, идет на повышение внутренней энергии газов; передается окружающим поверхностям деталей и через них переходит к охлаждающей жидкости или к воздуху; из топлива не выделяется из-за неполного его сгорания; теряется за счет диссоциации газов при высоких температурах.

Наиболее интенсивно топливо сгорает на участке индикаторной диаграммы c-z который называют участком видимого сгорания.

Экспериментально установлено, что на участке c-z, топливо всегда сгорает не полностью, а догорает далее в процессе расширения.

1) Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси:

                                     (3.23)

2) Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

                        (3.24)

3) Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания:

кДж/кг        (3.25)

4) Теплота сгорания рабочей смеси:

кДж/кмоль раб.см.    (3.26)

5) Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:

       (3.27)

6) Коэффициент использования теплоты xz зависит от режима работы двигателя, способа смесеобразования, условий охлаждения камеры сгорания, степени диссоциации газов и быстроходности двигателя.

Принимаем xz = 0.93.

7) Температура в конце видимого процесса сгорания

                                    (3.28)

откуда tz=2623° С

К                            (3.29)

8) Максимальное давление сгорания теоретическое:

МПа           (3.30)

9) Максимальное давление сгорания действительное:

МПа                     (3.31)

10) Степень повышения давления:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9