IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

КОНВЕРТАЦИЯ ДИЗЕЛЯ Д-243 С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕ

Дизельный двигатель является двигателем, воспламенение топлива в котором осуществляется при нагревании от сжатия. Стандартный дизельный двигатель не может работать на газовом топливе, потому что метан обладает существенно более высокой температурой воспламенения чем дизельное топливо ( ДТ — 300-330 С, метан — 650 С) , которая не может быть достигнута при степенях сжатия, используемых в дизельных двигателях. [1]

Причиной, по которой дизельный двигатель не сможет работать на газовом топливе является явление детонации, т.е. не штатного ( взрывообразного горения топлива, которое возникает при избыточной степени сжатия.[5] Для дизельных двигателей используются степень сжатия топливо-воздушной смеси в 14-22 раза, метановый двигатель может иметь степень сжатия до 12-16 раз.

Реализована простая по конструкции, дешевая в изготов­лении, ремонтопригодная в эксплуатации конструктивная схема с внешним смесеобразованием и количественным регулированием газовоздушной смеси с использованием доработанных серийных узлов и агрегатов. Для этого применена эжекторная система смесе­образования через газовоздушный смеситель с механическим при­водом дроссельных заслонок и бесконтактно-транзисторная система зажигания с датчиком-распределителем, одноканальным транзи­сторным коммутатором и одной катушкой зажигания.

При конвертации дизеля в атмосферный газовый двигатель с зажиганием от искры разработана конструкторская документация по следующим узлам и деталям. [4]

Узла привода датчика-распределителя с центробежным датчиком ограничения максимальной частоты.

Доработки головки цилиндров дизеля для установки свеч зажигания и камеры сгорания в поршне двигателя для снижения сте­пени сжатия до 12.

Доработки пневматического дозатора газа 14.441501.

Нового впускного коллектора, обеспечивающего установ­ку доработанного газовоздушного смесителя СГ-250. [2]

Для снижения степени сжатия двигателя до 12 дорабатывают поршни двигателя, увеличивая в них камеру сгорания (рис. 1).

Для газового двигателя на базе дизеля применен доработан­ный датчик распределитель типа 40.3706 левого вращения. Доработ­ка датчика включает изменение характеристик автоматов по изме­нению угла опережения зажигания по частоте и нагрузке. В основу доработки закладывается оптимальная совмещенная характеристика центробежного и вакуумного автоматов, полученная по эксперимен­тальным регулировочным характеристикам по углу опережения за­жигания. [3]

а) б)

Рисунок 1 — Поршни двигателя Д-243: а) базового дизеля; б) газового двигателя

Привод датчика-распределителя осуществляется от привода топливного насоса высокого давления базового дизеля. С про­тивоположной стороны привода топливного насоса высокого дав­ления монтируется привод центробежного датчика ограничения максимальной частоты вращения вала двигателя (рис. 2). [2] Ввиду более высокой степени сжатия у газовых двигателей (в = 12) по сравнению с бензиновыми и увеличенной в связи с этим величиной пробивного напряжения в зазоре свечи необходимо применение высококачественных силиконовых проводов и наконечников к ним а также уменьшение зазора между электродами свеч зажигания до 0,45-0,5 мм. [6]

Для обеспечения требований по выбросам вредных веществ с отработавшими газами на газовом двигателе Д-243 применен пнев­матический дозатор газа, который оптимизирует состав газовоздуш­ной смеси на внешней характеристике для эффективной работы трехкомпонентного нейтрализатора отработавших газов.

Рисунок 2 — Привод датчика-распределителя и центробежного датчика в сборе на двигателе

На газовом двигателе использовался доработанный двухка­мерный газовый смеситель СГ-250. Доработка заключалась в изме­нении геометрических параметров одного его диффузора, и изготов­лении специальной заглушки вместо второго. [7]

График 1 - Зависимость мощности от оборотов двигателя, по типам топлива

Стендовые испытания конвертированного газоискрового двигателя показали возможность получения номинальной мощности газоискрового двигателя (58,8 кВт) одинаковой с мощностью дизеля (58,2 кВт), при этом обеспечивается запас крутящего момента (19%), превосходящий норматив для двигателя (15%). Макси­мальная температура отработавших газов находится в допустимых пределах (699°С).

Метановый газовый двигатель существенно превосходит по всем экологическим характеристикам аналогичный по мощности двигатель, работающий на дизельном топливе и уступает по уровню выбросов только электрическим и водородным двигателям

Рисунок 3 - Относительное содержание токсичных компонентов в отработанных газах. [8]

Эксплуатация газовых двигателей приносит очевидную пользу. Так, при тех же тяговых характеристиках затраты на их эксплуатацию ниже. Благодаря "чистому" сгоранию топлива моторное масло загрязняется в меньшей степени и его можно реже (примерно на 70%) менять. Поэтому техника на сжиженном газе не требуют частых осмотров. Одновременно увеличивается срок службы кривошипно-шатунного механизма, а уровень создаваемого им шума понижается на 3-5дБ. Соответствующей регулировкой можно повысить мощность и крутящий момент. Уровень токсичности выхлопов также существенно снижается.

Список использованной литературы

1. М.Ю. Карелина Улучшения эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания с применением наноматериалов // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ . 2015. №7. С. 16-19.

2. Б.А. Мырзахметов, Ж.Н. Кадыров. А.В. Кочетков Влияние динамических свойств дизельного двигателя на его эксплуатационные и технологические показатели // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ . 2014. №3. С. 27-30.

3. В.А.Марков В.В. Володин Б.П. Загородских Использование альтернативных моторных топлив в дизельных двигателях // АВТОГАЗОЗАПРАВОЧНЫЙ КОМПЛЕКС + АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО . 2015. №6. С. 28-35.

4. А.С.Кузнецов Техническое обслуживание и диагностика ДВС. Москва: Академия, 2011. 80 с.

5. Л.В. Грехов Учебник.Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Москва: Легион-Aвтодата, 2008. 344 с.

6. В.А. Марков, А.И. Гайворонский, Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко Работа дизелей на нетрадиционных топливах.. Москва: Легион-Aвтодата, 2010. 464 с.

7. Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей на сжатом природном газе // Строй-Тезника.ру URL: http://stroy-technics.ru/article/osobennosti-ekspluatatsii-gazoballonnykh-avtomobilei-na-szhatom-prirodnom-gaze (дата обращения: 15.10.2016).

8. Как дизельный двигатель может работать на метане ? // http://cngas.ru/ URL: http://cngas.ru/produkty/nabory-dlya-konversii-benzin%D1%84ovyx-i-dizelnyx-dvigatelej/ (дата обращения: 18.10.2016).

Код для цитирования: Скопировать