Порядок выполнения работы.
Получить задание от преподавателя.
Изучить систему распределенного впрыска топлива заданного двигателя.
Выписать основные параметры аппаратуры впрыска топлива.
Ознакомиться с конструкцией каждого устройства входящего в заданную систему впрыска топлива.
Содержание отчета.
Название работы.
Схема системы распределенного впрыска топлива заданного двигателя.
Описание работы системы распределенного впрыска топлива заданного двигателя.
Название устройств входящих в систему распределенного впрыска топлива заданного двигателя, описание их конструкции и принципа действия.
Выводы.
Контрольные вопросы
Достоинства и недостатки систем питания с впрыском бензина.
Принципы дозирования топлива в топливной аппаратуре впрыска бензина.
Системы с центральным и распределенным впрыском
Система с электронным управлением и циклическим впрыском.
Топливный бак, топливный насос, датчик уровня топлива.
Топливные фильтры.
Топливная рампа, регулятор давления.
Электромагнитная форсунка.
Датчик массового расхода воздуха.
Датчик угла открытия дроссельной заслонки.
Кислородный датчик.
Датчик скорости вращения коленчатого вала.
Датчик верхней мертвой точки.
Лабораторная работа № 8. Система питания бензиновыхдвигателей сжиженным газом
Цель работы:
1. Изучить назначение, общую схему и принцип действия системы питания бензинового двигателя сжиженным газом.
2. Изучить конструкцию и работу элементов системы питания бензинового двигателя сжиженным газом.
Оборудование:
автомобили детали системы питания; съемники и приспособления для выполнения разборочно-сборочных работ; стенд; динамометрический ключ; наборы рожковых, торцевых и накидных ключей, плакаты, учебная литература.
Содержание работы: с помощью учебных пособий, плакатов изучить общее устройство системы питания бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива.
Теоретическая часть
Сжи́женные углеводоро́дные га́зы (СУГ) (англ. Liquefied petroleum gas (LPG)) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.
Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах.
Сжиженный углеводородный газ при атмосферном давлении и температуре выше нуля находится в газообразном состоянии. При сравнительно небольшом повышении давления — не более 1,6 МПа — он превращается в легкоиспаряющуюся жидкость. Сжиженный газ состоит в основном из смеси двух газов: пропана (около 80%) и бутана (примерно 20%). Кроме того, в нем в небольшом количестве содержатся такие газы, как этан, пентан, пропилен, бутилен и этилен. Теплота сгорания единицы массы сжиженного газа высокая — 46 МДж/кг. При плотности около 0,524 г/см2 (при 20°С) объемная теплота сгорания сжиженного газа превышает 24 000 МДж/м2. Уступая по значению этого показателя бензину, сжиженный газ как топливо является полноценным его заменителем. Относительно небольшая масса тонкостенных стальных баллонов, рассчитанных на рабочее давление до 1,6 МПа, позволяет хранить на автомобиле достаточное количество газа, не уменьшая его полезной нагрузки. Поэтому автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и бензиновые. Газообразное топливо лучше смешивается с воздухом и благодаря этому полнее сгорает в цилиндрах. По этой причине отработавшие газы у автомобилей, работающих на газообразных топливах, менее токсичны, чем у автомобилей, работающих на бензине. Высокая детонационная стойкость сжиженного газа (октановое число по исследовательскому методу более 110) позволяет повысить степень сжатия бензиновых двигателей, переоборудованных для работы на сжиженном газе.
Основными показателями, характеризующими качество сжиженного газа как топлива для автомобилей, являются: компонентный состав, давление насыщенных паров, отсутствие жидкого (неиспаряющегося) остатка, содержание вредных примесей.
Компонентный состав газа -- показатель сжиженного газа, всесезонно отпускаемого газонаполнительными станциями для газобаллонных автомобилей, должен изменяться в ограниченных пределах. Сжиженный газ содержит (по массе) не менее 80±5% пропана, не более 20±5% бутана и не более 6% других газов (пропилена, бутилена, этилена). Нарушение соотношения между пропаном и бутаном изменяет теплоту сгорания газа и состав горючей смеси. В результате ухудшается процесс сгорания смеси в цилиндрах двигателя и увеличивается токсичность отработавших газов.
Давление насыщенных паров оказывает влияние на надежность подачи газа в цилиндры двигателя в холодное время года. При температуре минус 30°С оно не должно быть ниже 0,7 МПа. При дальнейшем уменьшении давления нарушится бесперебойная подача газа из баллона. Давление паров не должно также превышать 1,6 МПа при 45°С, так как именно на такое предельное рабочее давление рассчитаны баллоны, применяемые на газобаллонных автомобилях.
Содержание серы, щелочей и свободной воды. При повышенном содержании серы она оседает в топливной аппаратуре, сужая проходные сечения трубопроводов и разрушающе действуя на резино-технические детали. Сгорая в цилиндрах двигателя, сера повышает токсичность отработавших газов. Ее содержание не должно превышать 0,015% по массе. Щелочи и свободная вода должны отсутствовать.
Жидкий остаток. Данного остатка при температуре 40°С не должно быть.
В качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания обычно используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием.
. Преимуществом СУГ является нетоксичность, отсутствие коррозии, высокое октановое число (102—108 в зависимости от местных условий). СУГ горят намного чище, чем бензин или дизтопливо. Пропан является третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.
В соответствии с ГОСТ 20448-80 для газобаллонных автомобилей выпускаются следующие марки топлива:
СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя).
Метан, этан и этилен не более 4 % по массе, пропан и пропилен не менее 75 % по массе, бутанов и бутиленов не более 20 % по массе.
СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя).
Метан, этан и этилен не более 3 % по массе, пропан и пропилен не менее 34 % по массе, бутанов и бутиленов не более 60 % по массе.
Автомобильное газобаллонное оборудование – это газодозирующая система, установка которых позволяет использовать в качестве автомобильного топлива газ вместо бензина. При этом газобаллонное оборудование встраивается в автомобиль дополнительно «поверх» бензинового и может использоваться опционально.
Системы питания двигателей автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, может работать как по принципу карбюрации, так и по принципу впрыска.
Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, используется как на двигателях работающих на бензине, оборудованных карбюратором, так и на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания, работающая по принципу карбюрации при использовании ее на двигателях с электронным впрыском бензина (рис.1), кроме основных элементов обычной системы впрыска содержит ресивер 2, редуктор-испаритель 6, серводвигатель для управления расходом газа 7, трубопровод для подачи газа в диффузор.
Рис. 1. Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, установленная на бензиновом двигателе с электронной системой впрыска:
1 – вентиляционная трубка для газового ресивера; 2 – ресивер с сжиженным газом; 3 – арматура газового ресивера; 4 – наполнительный клапан; 5 – клапан перекрытия газа; 6 – редуктор-испаритель; 7 – серводвигатель для управления расходом газа; 8 – электронный блок управления; 9 – переключатель вида используемого топлива «газ-бензин»; 10 – диффузор-смеситель; 11 – лямда-зонд; 12 – датчик разряжения; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – выключатель зажигания; 15 – реле
При переключении на использование газа в качестве топлива, газ поступает из ресивера 2 в редуктор-испаритель, где происходит снижение давление газа и его испарение. В зависимости от сигналов, поступаемых от датчиков, блок управления выдает определенный сигнал на серводвигатель 7, определяющий расход газа на определенном режиме работы двигателя. Газ по трубопроводу поступает в диффузор, где смешивается с воздухом и проходит к впускному клапану, а затем в цилиндр двигателя. Для управления работой двигателя, предусматриваются отдельные блоки управления для работы двигателя на бензине и газе. Между обоими блоками управления идет обмен информацией.
Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу впрыска используется на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания для подачи сжиженного газа во впускной трубопровод содержит ресивер с газом, редуктор-испаритель 6, распределитель с шаговым электродвигателем, форсунки-смесители 11 (рис.2).
Рис. 2. Система впрыска сжиженного нефтяного газа (оборудование для работы на бензине не показано):
1 – электронный блок управления; 2 – диагностический разъем; 3 – переключатель для выбора типа используемого топлива; 4 – реле; 5 – датчик давления воздуха; 6 – редуктор-испаритель; 7 – клапан перекрытия подачи газа; 8 – распределитель с шаговым электродвигателем; 9 – прерыватель-распределитель или индуктивный датчик для определения частоты вращения коленчатого вала; 10 – лямбда-зонд; 11 – форсунки для впрыскивания газа
Газ из ресивера поступает в редуктор-испаритель 6, где происходит испарение газа и снижение его давления до 1 кгс/см2. Ресиверы оборудуются наружным наполнительным (впускным) клапаном (с приспособлением, отсекающим подачу газа при заполнении ресивера на 80% его объема) и соленоидным выпускным клапаном. Емкости ресиверов для легковых автомобилей составляют от 40 до 128 л.
После выбора типа используемого топлива, с помощью переключателя 3 и включении зажигания, при использовании газа, срабатывает клапан 7 на подачу газа, который выключается после отключения зажигания.
В электронный блок управления 1 от датчика 5 поступает информация о разряжении во впускном трубопроводе, зависящего от степени открытия дроссельной заслонки, информация о частоте вращения коленчатого вала от датчика или прерывателя-распределителя 9, информация о составе топливовоздушной смеси от лямбда-зонда 10. На основании полученной информации блок управления определяет поворот угол поворота шагового распределителя, регулирующего расход газа, поступающего через форсунки 11 во впускной трубопровод.
Основным элементом системы питания для сжиженного газа является редуктор-испаритель (рис. 3), в котором происходит расширение газа в два этапа.
Каждая из ступеней редуктора-испарителя состоит из одной внутренней камеры 7, одной наружной камеры 2 и одной управляющей камеры 3, которые заполнены сжиженным газом. Ступени соединены перепускным каналом 11, по которому сжиженный газ попадает из первой ступени во вторую.
Кроме того, в каждой ступени имеется клапан с заслонкой 8 и поршнем 6. Поршень 6 с помощью резьбового соединения соединён с мембраной 9. В каждой пружинной камере имеется по одной пружине. Давление в камере с пружиной первой ступени равно атмосферному. Давление в камере с пружиной второй ступени равно давлению во впускном коллекторе.
Между 1 и 2 ступенями установлено резиновое уплотнение 15, отделяющее контур охлаждающей жидкости от контура сжиженного газа.
Рис. 3. Редуктор- испаритель:
1 – охлаждающая жидкость, вход; 2 – наружная камера; 3 – управляющая камера; 4 – камера с пружиной; 5 – пружина; 6 – поршень; 7 – внутренняя камера; 8 – заслонка; 9 – мембрана; 10 – подвод газа от клапана высокого давления; 11 – перепускной канал; 12 – выход к газовому фильтру; 13 – штуцер вакуумной магистрали от впускного коллектора; 14 – охлаждающая жидкость, выход; 15 – резиновое уплотнение
Принцип работы редуктора-испарителя заключается в следующем.
При работе двигателя сжиженный газ поступает, через клапан высокого давления для работы на газе, во внутреннюю камеру первой ступени по давлением не более 10 кгс/см2. При этом заслонка клапана 8 открыта. Сжиженный газ проходит из внутренней камеры 7 в наружную камеру 2 и далее в управляющую камеру 3 первой ступени. Проходя через эти камеры, жидкий газ расширяется и переходит в газообразное состояние. Усилие, действующее на мембрану 9 первой ступени со стороны камеры 4 с пружиной, складывается из усилия соответствующим образом подобранной пружины и силы атмосферного давления (поддерживаемого в этой камере с пружиной).
Как только давление газа с другой стороны мембраны, в управляющей камере 3, превысит 1,6 кгс/см2, пружина 5, под воздействием усилия от мембраны 9, сожмётся. Жёстко связанный с мембраной 9 поршень 6 приведёт в движение заслонку 8 и клапан, через который газ поступает в испаритель, закроется. Поступление жидкого газа в испаритель прекратится. Находящийся в испарителе газ продолжает расширяться и через перепускной канал 11 перетекает во внутреннюю камеру 7 второй ступени и далее в ее наружную камеру и управляющую камеру. По мере расходования газа давление в управляющей камере 3 второй ступени (действующего на мембрану) уменьшается. Как только давление станет меньше 1,6 кгс/см2, пружина 5 второй камеры преодолеет сопротивление мембраны и через поршень 6 откроет заслонку 8 второй камеры, в результате чего сжиженный газ вновь сможет поступать в испаритель.
Порядок выполнения работы.
1 Получить задание от преподавателя.
2 Изучить систему питания двигателя, работающего на сжиженном углеводородном газе (СУГ).
3 Выписать основные параметры оборудования необходимые для работы двигатели на СУГ.
4 Ознакомиться с конструкцией каждого устройства входящего в заданную систему питания.
Содержание отчета.
1. Название работы.
2. Схема системы питания двигателя, работающего на сжиженном углеводородном газе (СУГ).
3 Описание работы системы питания двигателя, работающего на сжиженном углеводородном газе (СУГ).
4 Описание, конструкции и принцип действия редуктора-испарителя.
Контрольные вопросы
1 Достоинства и недостатки систем питания двигателя, , работающего на сжиженном углеводородном газе (СУГ).
2 Химический состав сжиженного углеводородного газа.
3 Основные узлы системы питания двигателя СУГ.
4 Редуктор-испаритель. Назначение. Принцип работы.
6 Перспективы развития двигателей работающих на СУГ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9.
СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ,
РАБОТАЮЩЕГО НА СЖАТОМ ГАЗЕ
Цель работы:
1. Изучить назначение, общую схему и принцип действия системы питания двигателя на сжатом природном газе.
2. Изучить конструкцию и работу элементов системы питания бензинового двигателя сжатом природном газе.
Оборудование:
автомобили детали системы питания; съемники и приспособления для выполнения разборочно-сборочных работ; стенд; динамометрический ключ; наборы рожковых, торцевых и накидных ключей, плакаты, учебная литература.
Содержание работы: с помощью учебных пособий, плакатов изучить общее устройство системы питания двигателей на сжатом природном газе.