УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ПАСТиАХ

Ю.Г. Баскин

«____» ___________ 2013 года

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛЕКЦИИ

по учебной дисциплине «Устройство и эксплуатация ТС»

для курсантов, студентов обучающихся

по специальности 030502.65 «Судебная экспертиза »

Тема №2 «Двигатель»

СМК-УМК 4.4.2-34-12

Обсуждена на заседании ПМК №

Протокол №6 от «____» _______ 2013г.

Санкт-Петербург

2013

I. Учебные цели

1. Сформировать и систематизировать у курсантов четко структурированные и взаимосвязанные понятия о изучаемой теме.

II. Воспитательные цели

1. Воспитать у курсантов стремление к углубленному усвоению материала по изучаемой теме.

2. Воспитать у курсантов стремление к повышению профессиональных знаний и навыков.

III. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятия		Время, мин
ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ		5
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Учебные вопросы:		75
1	Устройство системы питания бензинового двигателя.	40
2	Токсичность отработавших газов.	35
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ		10

IV. Учебно-материальное обеспечение

1. Мультимедийный проектор.

2. Слайды.

V.Методические рекомендации преподавателю по проведению практического занятия

Во вводной части занятия (5 мин) преподаватель проверяет наличие курсантов объявляет тему, учебные цели и вопросы занятия, последовательность их отработки, проводит контроль знаний по ранее изученным вопросам.

Первый учебный вопрос (40 мин)

Устройство системы питания бензинового двигателя

Топливом для двигателей с искровым зажиганием обычно служит бензин.

В зависимости от назначения бензины разделяют на автомобильные и авиационные. Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства. Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др. В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

Одной из наибо­лее важных характеристик бензина является октановое число, которое указывает на спо­собность топлива сопротивляться детонации — сгоранию с очень высокой скоростью, при­водящей к резкому повышению температуры и давления, что может привести к разруше­нию деталей двигателя.

Оно численно равно содержанию (% об.) изооктана (2,2,4,-триметилпентана) в его смеси с н - гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в стандартных условиях на бедной рабочей смеси. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по ГОСТ 8226-82).

Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом. Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты (этиловую жидкость, органические соединения марганца, железа, ароматические амины, метил-третбутиловый эфир).

Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90 % и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации.

Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания - коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания общей и меркаптановой серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины. Бензин должен выдерживать испытание на медной пластинке. Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозионных или многофункциональных присадок.

Бензин не единственное топливо, которое может использоваться в двигателях с искро­вым зажиганием. Существует много альтернативных видов топлива, различные спирты (эта­нол и метанол), водород, углеводородные газы, такие как сжиженный нефтяной газ, смесь пропана и бутана и природный газ (метан). Ни один из этих видов топлива не может быть ис­пользован непосредственно, и любой из бензиновых двигателей требует модификации для их использования.

Для работы двигателя недостаточно подать в цилиндры топливо. Необходимо приготовить горючую смесь воздуха и паров топлива, которая должна быть гомогенной, т.е. хорошо перемешанной и иметь определенный состав, чтобы обеспечить наиболее эффективное сгорание. Процесс приготовления горючей смеси называется карбюрацией. Рассмотрим принцип работы простейшего карбюратора.(рис.)

Таким образом, кар­бюратор, работающий по принципу пуль­веризатора, создает топливно-воздушную горючую смесь. Нажимая педаль «газа», водитель поворачивает дроссельную заслонку карбюратора, изменяет количест­во смеси, поступающей в цилиндры дви­гателя, а следовательно, его мощность и обороты.

Из-за того что бензин и воздух имеют различную плотность, при повороте дрос­сельной заслонки изменяется не только ко­личество подаваемой в камеры сгорания горючей смеси, но и соотношение между ко­личеством топлива и воздуха в ней. Для полного сгорания одной весовой час­ти бензина требуется 14,7-15,0 весовых ча­стей воздуха (на самом деле, в процессе сго­рания участвует кислород, содержащийся в воздухе). Состав горючей смеси принято оценивать с помощью коэффициента избыт­ка воздуха — а.

Альфа=Действительное количество поступившего воздуха /Теоретически необходимое для полного сгорания

Смесь с коэффициентом избытка воздуха, равным единице, называется стехиометрической, т. е. нормальной. Если а>1, т. е. воздуха в смеси больше, чем необходимо для пол­ного сгорания топлива, смесь называют бедной. Если а<1 — смесь богатая. Чрезмерное переобеднение или переобогащение смеси приводит к плохому ее воспламенению от ис­кры. На различных режимах работы двигателя требуется различный состав горючей сме­си. На режимах средних нагрузок для снижения расхода топлива (на которых большую часть времени работает автомобильный двигатель) желательно обеспечить работу на обедненных смесях (на 1 весовую часть бензина приходится 15,0-16,5 частей воздуха). При пуске холодного двигателя необходимо обогащать смесь, поскольку конденсация топ­лива на холодных поверхностях камеры сгорания ухудшает пусковые свойства двигателя. Некоторое обогащение горючей смеси требуется при работе на холостом ходу, при необхо­димости получения максимальной мощности, резких ускорениях автомобиля.

По принципу своей работы простейший карбюратор по мере открытия дроссель­ной заслонки постоянно обогащает топливно-воздушную смесь, поэтому его не­ возможно использовать для реальных двигателей автомобилей. Для автомо­бильных двигателей используются карбю­раторы, имеющие несколько специальных систем и устройств: систему пуска (воз­душная заслонка), систему холостого хода, экономайзер или эконостат, ускоритель­ный насос и др. По мере повышения требований к экономии топлива и снижению токсичности отрабо­тавших газов карбюраторы существенно усложнялись, в последних вариантах карбюрато­ров появились даже электронные устройства.

Второй учебный вопрос (35 мин)

Токсичность отработавших газов

Теоретически, при сгорании углеводородного топлива выделяется конечный продукт в виде воды (из водорода) и двуокиси углерода (из углерода) и азота. В них нет ничего особенно вредного, хотя сейчас многие исследователи обеспокоены проблемой «теплового эффекта», обусловленной увеличением двуокиси углерода (СО2) в атмосфере, который оказывает вли­яние на изменение климата в мире. На самом деле, ДВС выделяют следующие компоненты, которые загрязняют окружающую среду. Особо вредными загрязнителями для бензиновых двигателей признаны:

• окись углерода (СО);

• пары бензина и несгоревшие углеводороды (НС);

• оксиды азота (NO_X).

Окись углерода вызывает головную боль, нарушение зрения, слабость, а в больших кон­центрациях удушье, которое может привести к смерти. Углеводороды могут привести к серь­езным воспалениям слизистых оболочек глаз, горла и носа. Оксиды азота вызывают воспа­ление легких и являются канцерогенами. Кроме того, оксиды азота соединяются в атмосфе­ре с парами воды и образуют кислотные дожди. Выброс этих загрязнителей увеличивается вследствие неполного сгорания топлива. Выброс оксидов азота (NO_X) увеличивается при вы­сокой температуре сгорания. Увеличение количества углеводородов (НС) происходит также за счет испарения топлива из бака и из-за конденсации бензина на стенках впускного кол­лектора.

Проблему загрязнения окружающей среды первой осознала общественность в Аме­рике. В этой стране впервые в конце 60-х гг. были установлены нормы токсичности выбро­сов автомобилей: сначала в штате Калифорния, а затем и в других штатах. За США последо­вали Япония, Европа и другие страны. Сейчас практически все развитые страны имеют на­циональные стандарты, устанавливающие нормы токсичности выбросов автомобилей, и эти нормы постоянно пересматриваются с целью их ужесточения.

Дальнейшее ужесточение требований к содержанию вредных веществ в отработавших газах автомобильных двигателей привело к тому, что практически во всех странах карбюра­торы уступили место системам впрыска.

Европейские и калифорнийские (LEV, ULEV, SULEV) стандарты
Бензиновый двигатель				Дизель
Нормы токсичности	СО	СН	NOx	СО	NOx	CH+NOx	Сажа
Евро III, с 2000 г.		2,3	0,2	0,15	0,64	0,5-0,56	0,05
Евро IV, с 2005 г.		1,0	О,1	0,08	0,5	0,25-0,30	0,025
LEV 2,1	0,2	0,15
U LEV 1,0	0,02	0,03
SULEV, с 2004 г		0,62	0,006	0,0125			0,006