Министерство образования и науки Республики Казахстан
Костанайский социально технический университет
имени
академика З. Алдамжар
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Совершение
очистки дизельного топлива грузового автомобиля
Костанай
Содержание
Введение
1. Технологическая часть
.1 Сравнение систем питания дизельных двигателей
.2 Смешанные системы питания
.3 Малотоксичные и нетоксичные двигатели
.4 Зависимость топливной экономичности от конструкций систем
.5 Обоснование темы работы
. Конструктивная часть
.1 Наличие примесей в дизельном топливе
.2 Факторы, влияющие на расход топлива
.3 Расчет расхода топлива автомобилями
.4 Расчет норм расхода топлива для автомобиля ЗИЛ-133 ГЯ
2.5 Топливные фильтры
2.6 Конструкции механических фильтров для очистки топлив
2.7 Общая схема системы питания ЗИЛ-133 ГЯ и ее преобразование
2.8 Расчет сварочного соединения
.9 Расчет резьбового соединения повышенной прочности
.10 Техническое обслуживание системы питания дизельного двигателя
. Охрана труда
.1 Особенности безопасности труда на транспортных предприятиях
.2 Меры безопасности при работе с вредными веществами
.3 Меры безопасности при техническом обслуживании транспортных средств
.4 Охрана труда при обслуживании системы питания
.5 Пожароопасность
. Охрана окружающей среды
. Экономическая эффективность проекта
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Введение
Основными направлениями совершенствования автомобилей в настоящее время являются:
повышение безопасности и маневренности движения;
снижение расхода горючего и токсичности отработанных газов;
снижение шумности, материалоемкости, веса, повышение удельной мощности двигателя, повышение ресурса работы агрегатов;
повышение комфорта для водителя и пассажиров;
удешевление производства автомобиля.
Основные мероприятия, за счет которых производится усовершенствование:
улучшение обзора, свойств тормозных систем и внутренних систем безопасности;
применение компьютерных систем регулировки расхода топлива, совершенствование состава топлива, использование активных фильтров для выхлопных газов;
применение пластмасс и композиционных материалов и сплавов, прогрессивных смазок и консервантов, повышение качества изготовления наиболее натуженных деталей и узлов;
компьютерные системы моделирования поведения автомобиля на дороге, водителя и пассажиров;
повышение многофункциональности каждой модели.
Системы питания двигателей современных транспортных средств обеспечивают их работу на различных режимах за счет соответствующих устройств.
Наличие неисправностей в этих устройствах не всегда приводит к полному отказу работы системы питания, зачастую даже не изменяет тяговых и динамических показателей автомобиля, а на ухудшение экономических характеристик, к сожалению, не всегда обращают должное внимание.
Защита окружающей среды - одна из наиболее актуальных проблем. Весомую роль в загрязнении окружающей среды играют ДВС.
В связи с этим все большее распространение на транспорте получают дизели. Это объясняется тем, что они работают на сравнительно дешевом топливе, отличаются лучшей топливной экономичностью и, как правило, меньшей токсичностью отработавших газов.
Для снижения количества выбрасываемых в атмосферу вредных соединений применяют различные методы улучшения процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания, уменьшающие образование токсичных компонентов, и методы обезвреживания отработавших газов, в том числе и улучшение очистки топлива.
Улучшение процессов смесеобразования, направленное на обеспечение необходимого состава горючей смеси, соответствующего режиму работы двигателя, и равномерного распределения топлива в воздухе достигается совершенствованием конструкции систем питания, а также применением пневматического распыливания топлива под давлением, ультразвука и различных механических устройств.
Для улучшения качества дизельных топлив применяются различные конструкции очистки топлива, способы его подачи в двигатель, конструкции, обеспечивающие наибольшую чистоту топлива [1].
Актуальность проблемы заключается в том, что улучшение процессов смесеобразования, направленное на обеспечение необходимого состава горючей смеси, соответствующего режиму работы двигателя, и равномерного распределения топлива в воздухе достигается совершенствованием конструкции систем питания, а также применением пневматического распыливания топлива под давлением, ультразвука и различных механических устройств.
Цель исследования: Совершение очистки дизельного топлива грузового автомобиля.
Задачи исследования:
1. Изучить обозначенную проблему в специальной технической литературе и на практике.
2. Провести анализ существующих конструкций очистки дизельного топлива.
. Выявить недостатки существующих конструкций систем очистки дизельного топлива.
. Усовершенствовать систем очистки дизельного топлива грузового автомобиля.
. Общая схема системы питания ЗИЛ-133 ГЯ и ее преобразование.
. Расчет сварочного соединения.
. Расчет резьбового соединения повышенной прочности.
Объект исследования: эффективная очистка дизельного топлива грузового автомобиля.
Предмет исследования: система питания автомобиля ЗИЛ-133 ГЯ.
Гипотеза: если усовершенствовать систему питания грузового автомобиля, то снижется количество выбрасываемых в атмосферу вредных соединений, улучшится процесс смесеобразования, воспламенения и сгорания, уменьшится образование токсичных компонентов.
Методы исследования: анализ различных конструкций, исследование преимуществ и недостатков различных систем питания, преобразование системы питания ЗИЛ-133 ГЯ, расчет сварочного соединения, расчет резьбового соединения повышенной прочности.
Структура дипломной работы отражает логику исследования и его результаты и состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников, приложений.
1. Технологическая часть
.1 Сравнение систем питания дизельных двигателей
Особенностью работы дизельных двигателей является приготовление рабочей смеси внутри цилиндра. При этом топливо подается в камеру сгорания через форсунки под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия.
Истекающая с большой скоростью струя топлива вследствие волновых процессов распадается с образованием большого количества мельчайших капель (частиц). Этот процесс называется распыливанием топлива. Чем мельче эти частицы и чем равномернее они распределены в камере сгорания, тем лучше испаряется топливо и тем полнее происходит его сгорание.
К концу такта сжатия температура воздуха повышается до 750-1000 К (477-727 °С), а его давление составляет 2,5-5,5 МПа. При возгорании первых же частиц топлива температура еще больше повышается, что способствует быстрому испарению остатков топлива и его быстрому сгоранию.
Чтобы обеспечить своевременное и эффективное сгорание топлива его нужно впрыснуть чуть раньше, чем поршень придет в верхнюю мертвую точку.
Угол, на который впрыск опережает угол прихода поршня в положение ВМТ, называется углом опережения впрыскивания топлива.
Соответственно чтобы впрыснуть топливо раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку, топливный насос должен начать подавать топливо еще раньше, чтобы компенсировать время прохождения топлива от насоса к форсункам.
Угол, на который начало подачи топлива, опережает угол прихода поршня в положение ВМТ, называется углом опережения подачи топлива.
В соответствии с работой дизеля в цилиндры попадает практически одно и то же количество воздуха независимо от нагрузки.
При работе на холостом ходу в цилиндре имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания.
При переходе на рабочие режимы с увеличением нагрузки возрастает только количество впрыскиваемого топлива, при этом значительно снижается коэффициент избытка воздуха а, нижнее предельное значение которого для различных конструкций камеры сгорания дизелей находится в пределах α=1,2-1,7. Дальнейшее приближение к стехиометрическому составу (α=1) топливовоздушной смеси неизбежно приводит к снижению степени использования теплоты сгорания топлива. Существенное влияние на процесс смесеобразования оказывает способ приготовления рабочей смеси. Различают основные три способа:
объемный;
объемно-пленочный;
пленочный [2, 3].
При объемном способе топливо впрыскивают непосредственно в камеру сгорания. При этом для хорошего распыления используют специальные центробежные форсунки, в которых топливу придают вращательное движение, в результате чего под действием центробежных сил струя топлива распадается на мелкие частицы.
Форму камеры сгорания стараются согласовать с формой струи для ее лучшего распределения.
При использовании пленочного смесеобразования струю топлива подают непосредственно на стенки камеры сгорания. При этом, попадая непосредственно на горячую поверхность, топливо сравнительно легко и быстро испаряется.
Реально в современных двигателях используют комбинированное объемно-пленочное смесеобразование. В этом случае большая часть топлива подается на стенки камеры сгорания, а остальная часть - непосредственно в камеру [4].
Преимуществом этого вида впрыска является возможность создания многотопливных двигателей, работающих как на дизельном топливе, так и на высокооктановых бензинах и спиртовых смесях. В частности, в отечественном автомобилестроении таким двигателем является дизель ЗИЛ-645 [5].
В этом случае камера сгорания имеет специальный профиль, а форсунка - два отверстия для впрыска. Через одно отверстие топливо подается вдоль стенки камеры, в результате чего образуется легко испаряющаяся пленка, а через другое отверстие подается струя топлива, которая закручивается в виде вихря, благодаря форме камеры, из-за чего топливо хорошо распадается на мелкие капли и равномерно распределяется по объему камеры.
Кроме того, существуют дизели, в которых объем камер, состоит из двух частей. Одна часть располагается в головке, а другая - в днище поршня. Обе камеры соединены друг с другом.
Сначала топливо попадает в камеру, находящуюся в головке блока и имеющую объем около 0,5-0,7 общего объема. Из нее топливо по касательной к поверхности головки поршня попадает во вторую камеру, находящуюся в теле поршня. Таким образом, поток завихряется, что способствует хорошему распределению топлива в камере.
Система подачи топлива в дизеле состоит из воздухоподводящей системы, топливного бака, топливопровода, насоса низкого, давления (подкачивающего насоса), системы фильтрации топлива, насоса высокого давления, соединенного топливопроводами с форсунками, выпускного газопровода и глушителя шума отработанных газов [5].
Привод топливного насоса высокого давления осуществляется кулачковым валом, соединенным с коленчатым валом двигателя через понижающую передачу 1:2.
Привод подкачивающего насоса осуществляется от кулачка, расположенного на валу насоса высокого давления.
Факельная свеча служит для подогрева воздуха во
всасывающем трубопроводе во время пуска холодного двигателя при низкой
окружающей температуре. Для питания свечи служит электромагнитный клапан.
.2 Смешанные системы питания
Требуются специальные меры по обеспечению работоспособности дизеля, например, модернизация системы питания с включением в неё специального теплообменника для подогрева рапсового масла. Более простой вариант - применение рапсового масла в качестве компонента смесевого минерально-растительного топлива. Исследования показали, что в таком топливе рапсового масла может содержаться до 30 % по объёму. При этом работа топливной аппаратуры не нарушается.
Система работает следующим образом. При пуске двигателя питание его осуществляется товарным дизельным топливом, поступающим из бака, так как повышенная вязкость смесевого топлива затрудняет этот процесс. После прогрева двигателя осуществляется переключение на бак 1, в котором содержится смесевое топливо [6].
Теплота сгорания рапсового масла равна 38 МДж/кг, дизельного топлива - 42,8 МДж/кг. При этом наличие в составе рапсового масла связанного кислорода приводит к более полному сгоранию порции топлива и снижению количества вредных выбросов.
Рапсовое масло содержит значительное количество органических поверхностно-активных веществ, которые способствуют образованию на поверхностях трущихся деталей прецизионных пар защитной плёнки. Это приводит к значительному снижению величины износа деталей, увеличивается общий ресурс дизельной топливной аппаратуры.
В Самарской ГСХА проводились ускоренные испытания на модернизированном насосном стенде КИ-921М (СдТА-2) в условиях повышенного абразивного изнашивания. В объём испытуемого топлива (10 л) вводилось 0,15 % по массе абразивных примесей с размером частиц 3-6 мкм. Время испытаний - 10 ч. Испытывалось товарное дизельное топливо 3- 0,2 и смесевое минерально-растительное топливо (75 % дизельного топлива + 25 % рапсового масла). При испытаниях с использованием товарного дизельного топлива массовый износ плунжеров составил 12,9-13,8 мг, втулок - 15,2-16,1 мг.
Суммарный износ сопряжения "плунжер-втулка" составил 28-30 мг. При испытаниях с использованием смесевого минерально-растительного топлива массовый износ плунжеров составил 2,25-2,32 мг, втулок - 3,43-3,71 мг.
Суммарный износ сопряжения "плунжер-втулка"- 5,7-6,0 мг. Были проведены испытания на стенде специальной конструкции, включающем 2 ТНВД марки УТН-5, 2 топливных контура и электропривод.
Испытывалось товарное дизельное топливо 3-0,2 и смесевое минерально-растительное топливо (75 % дизельного топлива + 25 % рапсового масла) без добавления абразивных примесей. Объём испытуемых топлив составлял 10 л, время испытания - 500 ч.
Испытания показали, что износ деталей плунжерных пар насоса, работавшего на смесевом топливе, в среднем в 2 раза меньше износа деталей плунжерных пар насоса, работавшего на товарном дизельном топливе.
Суммируя всё вышесказанное, можно с уверенностью предположить, что в ближайшем будущем топливо - смазочные материалы на растительной основе (в частности, на рапсовом масле) прочно займут свою нишу в энергообеспечении страны.
В Пензенской ГСХА эксплуатируется трактор МТЗ-80 с двухтопливной системой: штатной системой подачи дизельного топлива и дополнительно - системой электронного впрыска.
Последняя позволяет обогащать воздушный заряд автомобильными и авиационными бензинами, спиртами, авиационным керосином, биотопливом, биодизтопливными композициями и другими видами топлива на различных нагрузочно - скоростных режимах - впрыском их во впускной трубопровод, причём в количестве, замещающем основное дизельное топливо в суммарном массовом расходе комплексного топлива (дизельное топливо + другой вид топлива).