- собрать набор;

- разработать методическое пособие по использованию этого набора.

ГЛАВА I. Аналитический обзор литературных источников.

1.1 История создания дизельного двигателя.

Характеристики дизельного топлива.

Двигатель внутреннего сгорания был изобретён в 1860 году французским механиком Э. Ленуаром. Своё название он получил из-за того, что топливо в нём сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около 3%) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.

Наибольшее распространение среди них получил четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 году немецким изобретателем Николаусом Оттом.

Двигатели Ленуара и Отто работали на смеси воздуха со светильным газом. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1885 году немецким изобретателем Готлибом Даймлером. Примерно в то же время бензиновый двигатель был разработан и О.С.Костовичем в России. Горючая смесь (смесь бензина с воздухом) приготовлялась в этом двигателе с помощью специального устройства, называемого карбюратором.

В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха поднималась на столько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось. Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть дизелями.

Двигатели Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 31-44% (в то время как КПД карбюраторных двигателей составляет обычно 25-30%). В настоящее время дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Его характеризуют высокая теплотворная способность, хорошая распыляемость, испаряемость в горячем воздухе и воспламеняемость, оно должно быть химически стабильным при хранении, не вызывать коррозии металлов, не содержать механических примесей и воды. В зависимости от условий работы, применяют дизельное топливо следующих марок: Л (летнее)- при температуре окружающего воздуха 00 С и выше, З (зимнее)- при температуре окружающего воздуха минус 200 С и выше ( температура застывания топлива не выше минус 350 С ) и более морозостойкое топливо, применяемое при температуре минус 300 С и выше (температура застывания топлива не выше минус 450 С ), А (арктическое)- при температуре окружающего воздуха минус 500 С и выше.

Присутствие серы в топливе уменьшает период задержки его самовоспламенения в цилиндре, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Двигатель работает мягче, то есть с меньшими ударными нагрузками. Однако сера повышает образование нагара и способствует быстрому износу деталей поршневой группы. По содержанию серы дизельное топливо подразделяют на два вида: доля серы не более 0,2%; доля серы не более 0,5%.

В условное обозначение топлива марки Л - входят доля серы и температура вспышки, топлива марки З - доля серы и температура застывания, топлива марки А - доля серы. Например, дизельное топливо Л-0,2-40 (ГОСТ 305-82) означает: летнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой вспышки 400 С; дизельное топливо З-0,2 минус 350 С (ГОСТ 305-82) означает: зимнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 350 С; дизельное топливо А-0,4 (ГОСТ 305-82) означает: арктическое топливо с долей серы 0,4%.

Топливо определенных сортов необходимо применять соответственно сезону года. Повышенная вязкость топлива ухудшает его текучесть и распыл, а низкая – смазывающую способность.

Вязкость зимних сортов топлива меньше летних. При применении летнего сорта топлива зимой резко увеличивается его вязкость и оно начинает кристаллизоваться (застывает).

Применение арктических и зимних сортов топлива в летних условиях экономически нецелесообразно. На отдельных типах дизельных двигателей в силу особенности конструкции, например высокооборотности, наддува, для которых предусматривается только малосернистое дизельное топливо, не разрешается применять сернистые сорта топлива. При отсутствии в зимнее время дизельного топлива требуемой марки допускается применение летних сортов с добавлением 25% (по массе) керосина при температуре до –200 С и 50% - при температуре от –200 до –350 С.

1.2 Общее устройство и действие системы питания.

Система питания дизеля состоит из устройств, механизмов и деталей, обеспечивающих необходимый запас топлива, очистку и подачу топлива и воздуха в цилиндры, удаление отработавших газов в атмосферу, а также изменение количества подаваемого топлива в зависимости от условий работы трактора. Дизельное топливо заливают в бак 14 через горловину, имеющую сетчатый фильтр для очистки топлива от крупных примесей. В нижней части бака установлено два крана: запорный 15 для перекрытия подвода топлива из бака к устройствам и механизмам системы питания и сливной для удаления отстоя или топлива из бака.

Когда открыт запорный кран, топливо из бака проходит по топливопроводу 16 к фильтру 17 грубой очистки, в котором оно очищается от крупных примесей и воды. Затем по топливопроводу 18 топливо поступает к подкачивающему насосу 19, который нагнетает его под давлением около 0,12МПа(1,2 кг-с/см2) по топливопроводу 13 к фильтру 12 тонкой очистки.

Отфильтрованное топливо подается по топливопроводу 9 к топливному насосу 21 высокого давления, которым оно по топливопроводам 7 и через форсунки 6 впрыскивается под давлением 17,5 МПа (175 кг-с/см2 ) в камеры сгорания в конце цикла сжатия воздуха в цилиндрах. Распыленное топливо хорошо смешивается с горячим воздухом и, самовоспламеняясь, сгорает. Продукты сгорания топлива после открытия впускного клапана отводятся из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод и глушитель 1.

Количество топлива, подаваемого топливным насосом высокого давления в цилиндры, изменяется вручную или автоматически всережимным регулятором 23. Избыточное топливо, подаваемое подкачивающим насосом к топливному насосу высокого давления, отводится по топливопроводу 22 обратно к подкачивающему насосу.

Топливо, просочившееся через зазоры между деталями форсунок, стекает по трубопроводам 8 в фильтр тонкой очистки.

Воздух, необходимый для образования горючей смеси, засасывается двигателем из атмосферы, проходит через воздухоочиститель 2 и поступает через впускной коллектор в цилиндры двигателя. Дизельный двигатель потребляет большое количество воздуха. Для сгорания 1 килограмма топлива в дизеле необходимо 18-20 кг и более воздуха.

Таким образом, двигатели внутреннего сгорания на каждые 100 кг сгоревшего топлива, используют около 2 т атмосферного воздуха, а возвращают отработанные газы.

1.3 Развитие дизельного двигателестроения.

Столкнувшись в 70-х годах с проблемой загрязнения воздуха, самая автомобильная нация – американцы – принялись искать выход из сложившейся ситуации. И нашла его, разработав нейтрализатор выхлопных газов, который, по крайней мере, снял остроту проблемы.

Именно нейтрализаторам и обязаны глобальным распространением система впрыска топлива, первые образцы которых появились еще в 50-х годах, но до конца 80-х так и не составили конкуренции карбюраторам.

С появлением двигателей, оборудованных впрыском топлива, у нас в стране за ними укрепился эпитет инжекторные, который ведет происхождение от английского глагола to inject – впрыскивать, вдувать. Существительное инжектор можно применять лишь к форсунке, но вряд ли к двигателю в целом.

Система питания HPI разработанная шведскими специалистами совместно с американской фирмой «Камминс». Изюминка скрыта в оригинальном гидравлическом управлении насос-форсунками. В каждой – две секции: одна предназначена для «рабочего» топлива (далее оно направится в камеру сгорания), а от переменного объема другой зависит момент впрыска.

Сколько подать топлива в одну и другую половинку форсунки, определяет электронный блок. Он открывает и закрывает электромагнитные клапаны, дозирующие топливо, - всего их четыре, по паре на каждые три цилиндра. Такова роль электроники, а непосредственно форсункой управляет гидравлика. Она достаточно «сильна», чтобы работать с давлением более 1000 атм, и способна сдвигать начало и окончание впрыска. Это выгодно отличает новинку от «электронных» аналогов. Разработчики достигли компромисса между экологией и мощностью: вредных веществ в отработанных газах не прибавилось, а дополнительные киловатты появились.

На мощных двигателях нередко применяют системы наддува, которые подают в цилиндры воздух под давлением, тем самым, увеличивая его количество и в итоге – мощность мотора. Общие названия этих систем – компрессор, и чаще употребляемый синоним нагнетатель произошло от глаголов сжимать и наполнять. Сегодня большинство фирм используют два основных вида нагнетателей – механические и приводимые в действие отработавшими газами. У каждого свои преимущества и недостатки, определяющие область применения.

«Мерседес», например, уже давно определился с выбором и устанавливает нагнетатели с механическим приводом на бензиновые двигатели, а турбокомпрессоры – на дизельные. Дело в том, что у приводных (жестко связанных с валом двигателя) нагнетателей давление наддува не зависит от оборотов, благодаря чему двигатель быстро реагирует на нажатие педали акселератора. Особенно ценно это качество при разгоне. Также в их активе простота конструкции. Но, естественно, есть и другая сторона медали: расход топлива у моторов, оборудованных нагнетателями с механическим приводом, выше, а КПД ниже, чем у двигателей с турбонаддувом.

Наиболее распространенный вид наддува, широко используемый сегодня в дизелях и в бензиновых моторах, - турбонаддув. Отработавшие газы вращают турбину, а та, в свою очередь, приводит компрессор, нагнетающий свежий воздух.

Выигрыш от турбокомпрессора – значительное улучшение характеристик двигателя за счет побочной энергии. А вот моментального отклика и уж тем более энергичной помощи на малых оборотах от турбокомпрессора ждать бесполезно; в самом общем случае он обеспечивает высокий крутящий момент лишь при оборотах выше средних – в характеристике появляется провал, называемый «турбоямой». (Впрочем, «турбояму» можно устранить; кроме известных методов, передовые фирмы пробуют…. подкрутку турбины специальным высокоскоростным электродвигателем.) Еще один минус – высокие требования к культуре производства и эксплуатации придирчивого турбокомпрессора.

В силу особенностей рабочего процесса дизельные двигатели лучше подходят для оснащения турбонаддувом, нежели бензиновые. Конечно, существуют и другие типы наддува, например с использованием волнового обмена, но сейчас они практически не используются.