4898
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов
профиль – Автомобили и автомобильное хозяйство
Воронеж 2016
УДК 629.331
Новиков, А. И. Конструкция и основы расчета автомобильных двигателей [Эл. ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, профиль – Автомобили и автомобильное хозяйство / А. И. Новиков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж,
2016. – 44 с.
Рецензент: зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение………………………………………………………………………... |
4 |
Лабораторная работа № 1. Общее устройство системы питания дизельных |
|
автомобильных двигателей. Связь между отдельными узлами системы пи- |
|
тания………………………………………………………………………..... |
5 |
Лабораторная работа № 2. Общее устройство топливных насосов высоко- |
|
го давления (ТНВД). Способы дозирования топлива. Изменение момента |
|
начала подачи топлива каждой секцией и ТНВД в целом….…………..….. |
11 |
Лабораторная работа № 3. Общее устройство и работа всережимного ре- |
|
гулятора частоты вращения коленчатого вала……….………………………. |
23 |
Лабораторная работа № 4. Необходимость оптимизации угла начала пода- |
|
чи топлива…………………………………...…...………………………... |
28 |
Лабораторная работа № 5. Привод кулачкового вала ТНВД. Общее уст- |
|
ройство и работа муфт опережения впрыскивания топлива с плоскими ка- |
|
чающимися грузами………………………...……………………………….. |
31 |
Лабораторная работа № 6. Установка оптимального угла начала подачи |
|
топлива на двигателе ЯМЗ-7511……………….…………… |
33 |
Лабораторная работа № 7. Установка оптимального угла начала подачи |
|
топлива на двигателе Д-144………………………………… |
35 |
Лабораторная работа № 8. Скоростные характеристики автомобильного |
|
двигателя……………………………………………………….……………..... |
39 |
Библиографический список…………………………………………………… |
43 |
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Конструкция и основы расчета автомобильных двигателей» (индекс по учебному плану – Б1.В.ОД.16) относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин основной образовательной программы направления подготовки 23.03.03– Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (уровень бакалавриата) в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации 14.12.2015 №1470, и учебным планом направления, утвержденным ректором ВГЛТУ.
Основной целью изучения дисциплины является получение студентами знаний и навыков, позволяющих свободно владеть комплексом эксплуатацион- но-технических требований, предъявляемых к конструкции, рабочим процессам современных автомобильных двигателей (АД) транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования (ТиТТМО).
Лабораторные работы студентов, предусмотренные учебным планом в объеме 0,5 зачѐтных единиц (18 академических часов), способствует развитию следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:
–способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
–готовностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технических и технологических проблем эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов (ОПК-3);
–способностью разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК-8).
Лабораторная работа № 1
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. СВЯЗЬ МЕЖДУ ОТДЕЛЬНЫМИ УЗЛАМИ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
(трудоѐмкость – 2 часа)
1. Цель работы
Усвоить устройство топливных систем современных автомобильных двигателей с воспламенением от сжатия.
2. Приборы и оборудование
Аккумуляторная топливная система с электромагнитным устройством управления, установленным перед форсункой (автор - доц. Филин А.Н.)
3. Теоретический материал для домашнего изучения
Когда электрический ток не подаѐтся на устройство управления форсункой, впускной клапан этого устройства закрыт, а сливной открыт. Подыгольная камера форсунки сообщена со топливным со сливом, поэтому игла прижата пружиной к запирающему конусу распылителя. Впрыскивание топлива не про-
1– топливный бак; 2– топливный насос низкого давления; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – топливный насос высокого давления; 5 – аккумулятор; 6 – устройство управления; 7 –форсунка с пружинным запиранием
Рисунок 1 – Схема аккумуляторной топливной системы (ТС) с электромагнитным устройством управления, установленным перед форсункой
(автор - доц. Филин А. Н.)
исходит.
Когда ток поступает в обмотку электромагнита устройства управления, сила электромагнита становится больше силы пружины устройства управления. Сливной клапан закрывается, впускной открывается. Подыгольная камера соединена с топливным аккумулятором. Давление под иглой резко возрастает. Игла преодолевая силу пружины, поднимается. Начинается впрыск топлива.
После того, как в цилиндр подано количество топлива, необходимое для поддержания заданного режима, электрический ток перестает поступать в электромагнит. Впускной клапан закрывается, сливной открывается. Давление под иглой уменьшается, игла под действие пружины опускается на запирающий конус. Впрыскивание топлива прекращается.
9 5
6
4
7
3
2
8
1
1 – бак топливный; 2 – фильтр тонкой очистки топ; 3– топливный насос низкого давления;4 – топливный насос высокого давления 5 – аккумулятор; 6 –регулятор давления; 7
–электрогидравлическая форсунка; 8 – электронный блок управления
Рисунок 2 – Схема работы электрогидравлической форсунки системы Common Rail
а) |
б) |
в) |
1, 8,10 –дроссель; 2,3 – обмотка; 4 |
– клапан; 5 – управляющая камера; 6 – иг- |
ла; 7 – сопловое отверстие; 9 – канал; 11 – игла
Рисунок 3 –Схема работы электрогидравлической форсунки системы Common Rail
Перед подачей тока в обмотку 2 электромагнита клапана 4 закрыт. Топливо под одинаковым давлением действует сверху на плунжер мультипликатора, а снизу – на дифференциальную площадку иглы, поэтому игла прижимается к запирающему конусу корпуса распылителя. Впрыскивание топлива не происходит. При подаче тока якорь 3 приподнимает клапан 4. Топливо сливается из управляющей камеры 5 через дроссель 10. Давление над иглой медленно падает. Игла 6поднимается, топливо через сопловые отверстия 7 впрыскивается в цилиндр. В конце подачи топлива ток перестает поступать в обмотку 3. Через дроссель 10 топливо заполнят управляющую камеру. Дроссель препятствует поступлению топлива поэтому давление в гидрозапорной камере медленно растет. Игла 6 опускается, впрыскивание прекращается.
На протяжении всего процесса впрыскивания топливо течет из аккумулятора через дроссели на слив при огромном перепаде давления. Это приводит к повышенному расходу топлива и неоправданным потерям мощности на ТНВД. ТС должно содержать охладитель топлива. Сложность и низкая надежность. Изменение характерного диаметра посадочного шарика при его смятии и износе приводит к гидравлической неуравновешенности4 сливного клапана и потере
герметичности узла.
3
5
2
6
1
1 – упор подвижный; 2 – пружина клапана; 3 – клапан впускной; 4 – клапан сливной; 5 – управляющая камера; 6 – упор основной
Рисунок 4 – Форсунка с комбинированным запиранием топливной системы (автор - доц. Крохотин Ю. М)
Принципиальным отличием форсунки является наличие зазора Yи.г. между штангой и хвостовиком иглы. Благодаря этому в разные моменты движения иглы обеспечивается разные способы запирания – в начале подъема и конце опускания – гидравлическое, в конце подъема и начале опускания – гидромеханическое. Высокое быстродействие получено за счет: резкого изменения давления в управляющей камере. Пружина форсунки не мешает началу подъема иглы, но способствует ее опусканию.
а) б)
а) - схема форсунки; б) - перемещение иглы в последовательных циклах Рисунок 5 – Работа форсунки при номинальных подачах топлива
а) б)
а) - схема движения иглы до промежуточного упора; б) - схема стабильной высоты подъѐма иглы форсунки
Рисунок 6 – Работа форсунки при подаче запальных доз топлива При подачах, соответствующих режимах работы холостого хода до
номинального, игла преодолевает усилие пружины и подвижной упор перемещается вверх на максимальную величину хода иглы Yи. max.
Когда подачи топлива соответствуют запальным дозам, игла не в силах преодолеть усилие пружины форсунки. Подвижный упор остается неподвижным.
а) |
|
б) |
|
|
|
а) - положение деталей перед запуском дизеля, б) - положение деталей при нормальной работе форсунки, в) - положение деталей при зависшей игле форсунки
Рисунок 7 – Устройство безопасности фирмы
BOSCH
в)
Для аккумуляторных топливных системах опасно зависание иглы форсунки – топливо из аккумулятора перестает перетекать в цилиндра. Возможен гидроудар. Чтобы исключить аварию дизеля при зависании иглы форсунки фирма BOSH устанавливает клапаны-жиклеры. Когда игла зависает, продолжительность подачи топлива через клапан-жиклер увеличивается. Клапан садится в седло и прекращает подачу топлива к неисправной форсунки.
Форсунки топливной системы Voronezh Rail не нуждаются в устройствах безопасности за счет того что: золотниковая уплотняющая часть иглы вынесена в корпус форсунки (тепловые деформации золотниковой части распылителя незначительны); Специальная гильза, служащая для уменьшения утечек топлива через распылитель, свободно располагается в корпусе форсунки. Монтажные деформации корпуса распылителя не передаются на нее. Небольшая высота гильзы и значительный претензионный зазор исключают зависание иглы под действием рабочего давления топлива; Направляющая часть иглы установлена в серийном корпусе распылителя гарантированным зазором и срезано с трех сторон, защемление абразивных частиц в такой паре трения невозможен.
Рисунок 8 – Две линии высокого давления современной топливной системы, каждая из которых содержит индивидуальный ТНВД с микропроцессорным управлением, короткий (100... 120 мм) топливопровод высокого давления и форсунку
Недостатки насос-форсунок: усложненные условия компоновки головки, увеличенный диаметр форсуночной части, большее снижение давления впры-