Автомобильные двигатели (АД) (стр. 12 )

Лабораторная работа № 13

Устройство, работа и параметры системы питания АД, работающих

на бинарном топливе

Содержание работы: изучение назначения, устройства, работы и параметров системы питания АД, работающих на газовом и бензиновом топливах, а также устройства газобаллонного оборудования. Составление отчета.

Общие положения

В настоящее время все большее применение находят совмещенные газовые и бензиновые системы питания (бинарные системы). В качестве силового агрегата используют карбюраторные двигатели базовых моделей, которые оборудуются газовой аппаратурой. При этом газовая система питания является основной и предназначена для нормальной работы автомобиля. Бензиновая система питания является резервной. Она предназначена для пуска двигателя в холодное время и служит для передвижения автомобиля с малой скоростью на небольшие расстояния в экстренных случаях (например, при отказе газовой системы питания).

Все большее распространение таких систем питания связано с возрастанием применения газа в качестве моторного топлива. В основном используются: сжиженный нефтяной газ (СНГ), состоящий из фракций пропана и бутана; компримированный природный газ (КПГ) – метан.

Газовое топливо хранится на автомобиле в баллонах: СНГ – под давлением 1,6 МПа (один–два баллона емкостью по 250 л); КПГ под давлением 20 МПа (4–8 баллонов емкостью по 50 л).

В зависимости от применяемого газового топлива в газобаллонных установках используется различная газовая аппаратура.

Все конструкции газовых систем применяются трех поколений:

-  первое – механические системы с вакуумным управлением;

-  второе – механические системы с электронным управлением;

-  третье – системы впрыска газа.

Системы первого поколения в странах Евросоюза не применяются.

На рис. 16 представлена схема газового оборудования второго поколения фирмы «САГА».

Рис. 16. Схема газовой аппаратуры «САГА-6» карбюраторного двигателя:

1 – редуктор-испаритель; 2 – переключатель вида топлива и указатель уровня газа в баллоне; 3 – газовый электромагнитный клапан; 4 – газонепроницаемый кожух; 5 – блок арматуры; 6 – газовый баллон; 7 – выносная заправочная горловина; 8 – бензиновый электромагнитный клапан; 9 – газосмесительное устройство

Система обеспечивает работу на СНГ как карбюраторных двигателей, так и с системой впрыска топлива. Ее можно устанавливать на легковые и грузовые автомобили, а также автобусы отечественного и иностранного производства.

Аппаратура позволяет формировать оптимальный состав газовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя благодаря высокой точности редуцирования и регулирования давления газа на выходе редуктора-испарителя. Это обеспечивает стабильность работы двигателя на холостом ходу, высокую топливную экономичность и снижение токсичности отработавших газов.

Система для инжекторного двигателя отличается газосмесительным устройством, которое устанавливают на дроссельный узел, сочетание редуктора «САГА-6» и специально подобранного смесителя (трубка Вентури) обеспечивает подачу газовоздушной смеси, состав которой близок к оптимальному на всех режимах работы двигателя.

На рис. 17 представлена схема газобаллонной установки для работы на КПГ.

Рис. 17. Схема газобаллонной установки для работы на КПГ «САГА-7»: 1 – редукторы-испарители низкого давления; 2 – тройник; 3 – редуктор высокого давления; 4, 11, 17 – трубопроводы высокого давления; 5 – манометр – датчик давления газа; 6 – газовый электромагнитный клапан высокого давления;

7 – баллонные вентили; 8 – газовый баллон; 9, 15 – гофрированные шланги; 10, 19 – датчики утечки газа; 12 – магистральный вентиль; 13, 18, 20 – дренажные шланги; 14 – штуцер с пятью выходами; 16 – заправочное устройство; 21 – двигатель автомобиля; 22 – датчик распределитель зажигания; 23 – щиток приборов автомобиля; 24 – катушка зажигания; 25 – указатель уровня бензина в баке; 26 – переключатель вида топлива с указателем давления газа в баллонах;

27 – сигнализатор утечки газа; 28 – топливный бак; 29 – бензопровод; 30 – бензонасос; 31 – фильтр тонкой очистки бензина; 32 – бензиновый электромагнитный клапан; 33 – смеситель; 34 – карбюратор; 35 – рукав подвода разрежения; 36 – рукава подвода газа к смесителю

При работе газобаллонной установки газ из баллонов 8 через вентили 7 по трубопроводу 11 и магистральному вентилю 12 поступает в газовый электромагнитный клапан 6 с фильтром. Здесь газ очищается от механических примесей и поступает в прогретый теплоносителем из системы охлаждения двигателя редуктор высокого давления 3, где давление газа понижается до величины, необходимой для нормальной работы редукторов-испарителей 1. Далее установка работает по той же схеме, что и системы для СНГ. Бензиновая система питания систем СНГ и КПГ состоит из традиционных элементов: карбюратора, фильтра тонкой очистки, бензонасоса и топливного бака.

Отчет

1  Указать основные параметры газобензиновой системы питания для работы на СНГ:

-  вид моторного топлива;

-  рабочее давление топлива в системе;

-  принцип подготовки топлива для нормальной работы;

-  характеристики газового баллона;

2  Составить структурную схему бинарной системы питания АД для работы на СНГ (КПГ). Составить спецификацию функциональных частей системы.

3  Выполнить схему устройства баллона с арматурой для сжиженного газа.

4  Выполнить эскиз газового смесителя.

Контрольные вопросы:

1  Виды газовых топлив и их характеристики.

2  Преимущества и недостатки газобаллонных систем питания.

3  Типы газотопливных АД.

4  Типы АД, используемые для бинарных систем питания.

Лабораторная работа № 14

Устройство, работа и параметры системы зажигания бензиновых

двигателей

Содержание работы: изучение назначения работы и параметров электронных систем зажигания бензиновых АД, а также устройства приборов этих систем. Составление отчета.

Общие сведения

Воспламенение рабочей смеси в цилиндрах бензиновых АД производится электрическим разрядом (электрической искрой) между электродами свечи зажигания.

Напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи зажигания, зависит от давления, температуры и состава рабочей смеси, расстояния между электродами свечи, материала и температуры электродов. Так, при пуске холодного двигателя пробивное напряжение достигает 16 кВ и более, а при работе прогретого двигателя достаточно 12 кВ. Кроме этого необходимо регулировать процесс сгорания топлива в цилиндре таким образом, чтобы максимального давления газы достигали после перехода поршня ВМТ на 15–20º угла поворота коленчатого вала. Это достигается выбором оптимального угла опережения зажигания, который зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя, антидетонационных свойств топлива и др. факторов.

Поэтому основной задачей системы зажигания АД является обеспечение

надежного воспламенения рабочей смеси на всех режимах и нагрузках в любых условиях эксплуатации двигателя.

На автомобилях в качестве источников электрической энергии применяются низковольтные генераторы и аккумуляторные батареи, включаемые в схему электрооборудования для питания всех электропотребителей автомобиля. Приборы электрооборудования рассчитываются на питание постоянным током с номинальным напряжением 12 В.

На АД применяется однопроводная схема соединения. Отрицательные выводы источников и потребителей электроэнергии соединены с «массой» (металлическим корпусом), который выполняет функцию второго провода.

Генераторы применяются переменного тока, трехфазные, со встроенными выпрямительными блоками и электронными регуляторами напряжения. Аккумуляторные батареи применяются свинцово-кислотные стартерного типа.

В этой связи в системе зажигания происходит преобразование постоянного тока низкого напряжения (генератора и аккумулятора) в переменный импульсный ток, который затем трансформируется в импульсный ток высокого напряжения, распределяемый по свечам зажигания в порядке работы цилиндров двигателя.

На современных бензиновых АД применяются различные электронные системы зажигания: транзисторные (контактные и бесконтактные), микропроцессорные.

Контактно-транзисторная система зажигания состоит из катушки зажигания (трансформаторного типа), транзисторного коммутатора, распределителя, добавочного двухсекционного резистора, проводов высокого напряжения, свечей зажигания и выключателя зажигания.

Распределитель зажигания работает совместно с катушкой зажигания и предназначен для прерывания тока низкого напряжения в первичной обмотке катушки зажигания и распределения тока высокого напряжения по свечам, а также для установки начального угла опережения зажигания и автоматического регулирования опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. В катушке зажигания за счет явления электромагнитной индукции происходит преобразование тока низкого напряжения, максимальное значение которого составляет 8А, в ток высокого напряжения

(17 – 30 кВ).

Основным элементом транзисторного коммутатора является мощный германиевый транзистор, эмиттерно-коллекторный переход которого включен в цепь первичной обмотки катушки зажигания. База транзистора через первичную обмотку импульсного трансформатора соединена с контактами прерывателя. Транзистор обеспечивает прохождение тока (0,8–0,3 А) через контакты прерывателя, что способствует их долговечности, а также управляет поступлением рабочего тока большой силы (8 А) в первичную обмотку катушки зажигания, вследствие чего в ней инструктируется ток высокого напряжения (30 кВ).

В бесконтактных системах зажигания момент подачи искры определяется моментом подачи сигнала, который вырабатывает бесконтактный датчик. На бензиновых АД находят применение бесконтактные системы с двумя типами датчиков; магнитоэлектрическим и полупроводниковым (датчиком Холла).

Система зажигания с магнитоэлектрическим датчиком (генератором переменного тока), содержит катушку зажигания, электронный коммутатор, датчик импульсов и распределитель), добавочный резистор, выключатель зажигания, свечи зажигания.