Газодизельные системы питания».

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5

«Газодизельные системы питания».

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Разработаны:   проф., д.т.н. Бышовым Н.В., ст. преп. Корнюшиным В.М., асс. Богданчиковым И. Ю. асс. Мартышовым А. И.

Рязань 2015 Лабораторная работа № 5.

Газодизельные системы питания».

1. Цель и задачи работы.

Изучить назначение, преимущества, технические характеристики и конструктивные особенности газодизельных систем питания автотракторной техники с газобаллонным оборудованием.

Получить практические навыки по правилам установки и регулировки газодизельных систем питания автотракторной техники с газобаллонным оборудованием. Уметь производить расчёт экономической эффективности перевода автотракторной техники на газодизельную систему питания.

2. Литература:

2.1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. / Е.С.Кузнецов, А.П.Болдин, В.М.Власов и др. — М.: Наука, 2001.

2.2. Панов Ю.В. Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей. – М.: Издательский центр «Академия» 4-е изд. стереотипное, СПО, 2011.

2.3. Панов Ю.В. «Автомобильные системы впрыска газа. Устройство, установка, эксплуатация» – Издательство Третий Рим, 2012.

2.4. Григорьев Е.Г., Колубаев Б.Д., Ерохов В.И. и др. Газобаллонные автомобили. — М.: Машиностроение, 1989.

2.5. ОСТ 37.001.653 — 99. Газобаллонное оборудование для транспорт­ных средств, использующих газ в качестве моторного топлива. Общие тех­нические требования и методы испытаний.

3. Оборудование, приборы, инструмент.

Наглядные стенды, показывающие работу газодизельной автотракторной техники на компримированном природном газе.

Образцы комплектов и узлов газодизельной системы питания двигателей с газобаллонным оборудованием.

Учебные плакаты, методические указания к лабораторной работе (кафедра ЭМТП).

4. Указания по технике безопасности при проведении работы.

При проведении работы следует строго соблюдать все правила поведения, изложенные в «Инструкции по технике безопасности и охране труда для обучающихся в учебной аудитории».

5. Газодизельные системы питания.

Дизельные двигатели автотракторной техники работают как на компримированном природном газе (КПГ), так и на сжиженном нефтяном газе (СНГ).

5.1. Общие принципы работы газодизельной автотракторной техники на КПГ.

Дизельные двигатели при переводе для работы на газовом топ­ливе в отличие от бензиновых требуют дополнительных условий обеспечения воспламенения газа в камере сгорания.

Температура воспламенения метана (680 °С) значительно пре­восходит температуру, при которой самостоятельно воспламеня­ется дизельное топливо в конце такта сжатия (280 °С). Поэтому для работы дизельных двигателей на газе необходим дополнительный источник воспламенения. Рудольф Дизель еще в 1898 году запа­тентовал способ воспламенения газового топлива дозой запального жидкого топлива, однако применять этот способ стали только с 1930 года (для стационарных узкорежимных двигателей).

Газодизельным (ГД) процессом является такой способ сгорания дизельного топлива и природного газа одновременно, когда газовоздушная смесь воспламеняется принудительно от небольшой горящей дозы дизельного топлива.

Газовоздушная смесь подается в цилинд­ры двигателя, где сжимается поршнем на такте сжатия, и в нуж­ный момент топливный насос высокого давления (ТНВД) через форсунки впрыскивает запальную дозу дизельного топлива, кото­рая самовоспламеняется и поджигает газовоздушную смесь.

В ГД-режиме двигатель работает на двойном топливе — дизель­ном топливе и природном газе. По основному признаку — способу воспламенения газовоздушной смеси — газодизель относится к двигателям с принудительным воспламенением. Газодизельный двигатель имеет две взаимосвязанные системы питания: дизель­ную и газовую. Общим для этих двух систем является оригинальное газодизельное оборудование.

При переоборудовании дизельных двигателей, имеющих высо­кую степень сжатия, мощность двигателя остается на уровне базо­вого двигателя.

Минимальное количество запального жидкого топлива опреде­ляется энергией, необходимой для воспламенения и полного сго­рания газовоздушной смеси. Однако из-за меняющихся во времени режимов работы автомобильных двигателей и необходимости ох­лаждения форсунок доза запального дизельного топлива превыша­ет теоретически необходимые 5...7 %. Практически запальная доза составляет от 15 до 50 % от полной подачи дизельного топлива.

Подача дизельного топлива при работе в режиме газодизеля отличается от дизельного режима. Для запуска двигателя и работы на минимальных оборотах холостого хода в камеру сгорания по­ступает только дизельное топливо. При увеличении частоты вра­щения и нагрузки в камеру сгорания поступают газовоздушная смесь и запальная доза дизельного топлива. С этого момента двигатель работает по газодизельному циклу.

По причине того, что газодизельный процесс протекает быстрее (газовоздушная смесь сгорает быстрее) в некоторых двигателях возрастает жёсткость его работы. В этом случае, с целью уменьшения динамических нагрузок на цилиндро-поршневую группу, шатуны и коленвал, необходимо уменьшить угол опережения впрыска топлива ТНВД, т.е. сделать позднее на 4…6 град. поворота коленвала.

5.2. Преимущества газодизельной автотракторной техники при работе на КПГ.

После переоборудования дизельных двигателей для работы по газодизельному циклу преимущества проявляются в следующем:

· экономия до 75...80% дизельного топлива путем замещения
его природным газом;

· увеличение суммарного запаса хода транспортного средства
при использовании обоих видов топлива в 1,5...1,7 раза;

· снижение дымности отработавших газов дизеля в зависимости от режима работы в 2...4 раза;

· снижение уровня шума в кабине водителя на 2…3 дБ, что значительно уменьшает утомляемость водителя, повышая таким образом безопасность движения;

· увеличение срока службы моторного масла в 1,5 раза;

· увеличение межремонтного периода работы двигателя в 1,5 раза за счёт меньшего износа цилиндропоршневой группы из-за уменьшения нагароотложений и отсутствия твёрдых частиц в продуктах сгорания, улучшения условий смазки;

· лучшие тягово-скоростные качества при работе двигателя в газодизельном режиме по сравнению с чисто дизельным режимом.

5.3. Назначение газодизельного оборудования.

Газодизельное оборудование предназначено для:

· безопасного хранения, заправки и расхода КПГ;

· образования газовоздушной смеси, управления подачей и дозирования газа;

· ограничения цикловой подачи дизельного топлива до уровня запальной дозы;

· защиты дизеля от внештат­ных режимов работы;

· сохранения возмож­ности быстрого перехода с газодизельного режима на жидкое топ­ливо и обратно.

5.4. Общий принцип устройства и особенности конструкции газодизельной системы питания.

Система заправки, хранения газа и снижения его давления прак­тически имеет одинаковый принцип работы и устройство с систе­мой питания КПГ двухтопливных бензиновых газобаллонных автомобилей.

Для заправки баллонов 17 (рисунок 1) служит узел заправочный 20, вен­тиль наполнительный 21 и баллонные вентили 19. На баллонах ус­тановлены вентили баллонные проходного типа 19. Крестовина 13 с мано­метром 12 установлены на кронштейне узла высокого давления. Из баллонов газ по трубопроводам высокого давления подается к элек­тромагнитному клапану 9, предварительно пройдя очистку в филь­тре 10.

После открытия электромагнитного клапана 9газ подается к РВД (редуктор высокого давления) 8затем к РНД (редуктор низкого давления) 5. Для подогрева к РВД подается жидкость от системы охлаждения двигателя.

РНД 5 оборудован системой коррекции по загрязненности воз­душного фильтра, предотвращающей самофорсировку двигателя.

В конструкцию системы питания обычного дизельного двигате­ля добавляются газовый смеситель 23, механизм установки запаль­ной дозы дизельного топлива (МУЗД) 30, служащийдля уп­равления топливным насосом высокого давления, и дозатор газа 22, управляющий подачей газа, а также электрооборудование 3, 6, 11, 14, 27,которое обеспечи­вает необходимую информативность и защиту дизеля от нештат­ных режимов работы.

Дизельная система питания состоит из штатных агрегатов, вклю­чая топливный насос высокого давления и форсунки. На ТНВД дополнительно имеется механизм ограничения подачи запальной дозы, который обеспечивает впрыск заданного количества дизель­ного топлива, необходимого для воспламенения газодизельной смеси в камере сгорания, а также переключение на работу в обыч­ном дизельном режиме.

МУЗД 30 приводится в действие электромагнитом 2, а на рыча­ге управления рейкой ТНВД установлен дополнительный упор. По­мимо этого на регуляторе максимальных оборотов ТНВД установ­лен клапан, отключающий подачу газа 4.