Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Разработка двигателя внутреннего сгорания

Подогрев воздуха во впускном трубопроводе

Подогрев впускного воздуха улучшает условия пуска дизелей с неразделенной камерой сгорания. Примером устройства, обеспечивающего повышение температуры конца сжатия за счет подогрева впускного воздуха служит свеча подогрева СН-150 (рисунок 1.6.2.1). Свеча мощностью 400 Вт устанавливается на впускном трубопроводе тракторных дизелей с рабочим объемом до 4-5 литров. Учитывая ее малую мощность, для роста температуры всасываемого воздуха устанавливаются две и более свечи. Но при использовании более одной свечи повышается расход электроэнергии и увеличивается аэродинамическое сопротивление впускного трубопровода.

Свеча подогрева впускного воздуха СН - 150Свеча подогрева впускного воздуха СН - 150

Рисунок 1.6.2.1 - Свеча подогрева впускного воздуха СН - 150:

1 -- спираль накаливания; 2 -- стержень; З -- корпус; 4 -- к онтактная гайка

Спираль свечи изготовляется из проволоки высокого омического сопротивления с диаметром 2 мм. Свеча устанавливается в специальном гнезде на впускном трубопроводе и закрепляется накидкой гайкой. Место установки свечи выбирается экспериментально, исходя из максимально возможного приближения ее к впускным окнам, с учетом количества и схемы расположения цилиндров двигателя. Номинальное напряжение свечи 8,5 В, номинальная сила тока 45-47 А, время нагрева до рабочей температуры (900-1000оС) составляет 40-60 с. Последовательно со свечой включены в электроцепь дополнительный резистор, который закорачивается во время пуска, контрольный элемент, спираль, заключенная в кожух или контрольная лампочка. Время, необходимое для нагрева спирали свечи, контролируется по степени нагрева спирали контрольного элемента или по накалу лампочки.

При использовании свечей подогрева впускного воздуха в сочетании с маловязкими маслами и увеличенной цикловой подачей топлива предельная температура надежного пуска холодного дизеля снижается примерно на 5оС.

Для повышения эффективности и снижения температуры пуска применяются фланцевые свечи (рисунок 1.6.2.2). У фланцевых свечей за счет удлинения спирали увеличивается поверхность теплоотдачи, ее мощность при этом не меняется. Кроме того, уменьшаются потери теплоты в результате их установки непосредственно около впускных окон. Однако такие свечи не получили широкого распространения из-за невозможности унификации их конструкций для применения на различных типах дизелей.

Фланцевая свечаФланцевая свеча

Рисунок 1.6.2.2 - Фланцевая свеча:

1 -- корпус; 2 -- спираль; З -- контакты

Эффективность применения свечей подогрева снижается с понижением температуры. Поэтому их применяют для облегчения пуска дизелей с неразделенной камерой сгорания до температур не ниже -15 оС, а при температурах ниже -15 оС подогрев всасываемого воздуха осуществляют электрофакельными подогревателями.

Одним из достоинств электрофакельных подогревателей является возможность их работы как на дизельном топливе, так и на бензине. Это позволяет их использовать для облегчения пуска, кроме дизелей, и на многотопливных двигателях. По сравнению со свечами электрофакельные подогреватели потребляют меньшее количество электроэнергии. Кроме того, наряду с эффективным подогревом воздуха они газифицируют часть несгоревшего топлива, что улучшает внешнее смесеобразование. Несгоревшие частицы топлива в виде паров или газов попадают в цилиндры двигателя и, являясь там очагами воспламенения, способствуют более быстрому сгоранию топлива. Работа подогревателя после пуска дизеля в режиме сопровождения ускоряет прогрев двигателя, уменьшает дымность и снижает токсичность отработавших газов.

На продолжительность пуска двигателя, влияют расположение электрофакела во впускном трубопроводе по отношению к впускным окнам, а также величина выступания его нагревательного элемента в коллекторе. При проектировании двигателей, на которых планируется установка подогревателей, необходимо предусматривать во впускном трубопроводе специальные выступы, снижающие скорость всасываемого воздуха и способствующие устойчивому горению факела при самостоятельной работе двигателя. При наличии у двигателя двух впускных трубопроводов подогреватели располагают в каждом из них.

В качестве примера представляю конструкцию электрофакельного подогревателя является конструкция, устанавливаемая на дизельные двигатели ЯМЗ, выпускаемые для автомобилей КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ и некоторые другие. В его комплект (рисунок 1.6.2.3) входит одна (две) факельная одноштифтовая свеча, электромагнитный топливный клапан, добавочный резистор с электротермическим реле, а также кнопочный выключатель, реле блокировки и отключения обмотки возбуждения генератора, контрольная лампа готовности к пуску и топливопроводы. У подогревателя имеются топливная и электрическая схемы, подключаемые к соответствующим системам автомобиля. Основным устройством, обеспечивающим получение факела для нагрева поступающего в цилиндры воздуха, является факельная штифтовая свеча. Их количество и место расположения зависят от конструкции впускного трубопровода и рабочего объема двигателя. В связи с тем, что отечественной промышленностью не выпускаются двухштифтовые свечи для дизеля ЯМЗ-240 с рабочим объемом 22 л, требуется установка четырех одноштифтовых свечей. Свечи на впускном трубопроводе размещают таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение нагретого воздуха по цилиндрам. Конструкция свечи допускает их установку в вертикальном, горизонтальном и промежуточном положениях.

Свеча (рисунок 1.6.2.4) состоит из корпуса 1, внутри которого расположен нагревательный элемент, выполненный в виде штифтовой свечи. Для подсоединения к топливопроводу имеется штуцер 5, в котором установлены фильтр 4 и топливный жиклер 3. Фильтр изготовлен из высокопористой бронзы и запрессован в корпус, имеющий шлицы под отвертку. В нижней части корпуса факельной свечи имеется резьба для крепления ее на впускном трубопроводе. В нужном положении свеча фиксируется контргайкой 9. Поступающее под низким давлением топливо проходит через фильтр и жиклер и попадает во внутреннее пространство между кольцевой вставкой 6 и штифтом 2 нагревательного элемента.

Комплект электрофакельного устройства подогрева впускного воздуха автомобиля КамАЗКомплект электрофакельного устройства подогрева впускного воздуха автомобиля КамАЗ

Рисунок 1.6.2.3 - Комплект электрофакельного устройства подогрева впускного воздуха автомобиля КамАЗ: 1 -- факельная штифтовая свеча; 2 -- реле блокировки и отключения обмотки возбуждения генератора; 3 -- добавочный резистор с электротермическим реле; 4 -- электромагнитный топливный клапан

Между штифтом и кольцевой вставкой расположена мелкая сетка 8, которая смачивается поступающим топливом. Обеспечивая хорошее испарение топлива, сетка способствует равномерному распределению его вокруг штифта и препятствует быстрому вытеканию топлива наружу.

Нагревательный элемент представляет собой однополюсную свечу накаливания закрытого типа, рассчитанную на напряжение 19 и 9,5 В, и сила потребляемого тока равна соответственно 11 и 22 А. Спираль свечи помещена в тонкий металлический кожух 10, заполненный периглазом-28, обладающим высокими диэлектрическими качествами и имеющим высокий коэффициент теплопроводности.

При работе топливо, соприкасаясь с горячим воздухом нагревательного элемента, быстро нагревается и испаряется.

Испарившиеся частицы топлива, попадая на нижнюю часть свечи, смешиваются с поступающим воздухом и воспламеняются, образуя факел пламени.

Защитный кожух 7 с отверстиями и окружающая наружную часть штифта сетка предохраняют нагревательный элемент от переохлаждения при повышенных скоростях движения воздуха.

Факельная штифтовая свечаФакельная штифтовая свеча

Рисунок 1.6.2.4 - Факельная штифтовая свеча

1 -корпус; 2 -штифт; 3 -топливный жиклер; 4-фильтр; 5-штуцер; 6 кольцевая вставка; 7-защитный кожух; 8-сетка; 9-контргайка; 10 металлический кожух спирали свечи

Это обеспечивает поддержание непрерывного горения топливовоздушной смеси после начала самостоятельной работы двигателя. Топливо из системы питания двигателя поступает к свече через запорное устройство, представляющее собой электромагнитный клапан (рисунок 1.6.2.5). Клапан открывается при подаче на его катушку напряжения, закрывается клапан с помощью возвратной пружины. Нормальная работа устройства может осуществляться лишь при условии, что перед пуском двигателя магистраль низкого давления перед электромагнитным клапаном будет заполнена топливом. Иначе будет происходить задержка образования факела, а, следовательно, увеличится время пуска дизеля. Для поддержания давления топлива перед электромагнитным клапаном, применяют аккумулятор топлива. Управление временем нагрева штифта факельной свечи и открытием электромагнитного клапана осуществляется электротермическим реле, размещенным в одном корпусе с добавочным резистором.

Топливная система ЭФУ автомобиля КамАЗТопливная система ЭФУ автомобиля КамАЗ

Рисунок 1.6.2.5 - Топливная система ЭФУ автомобиля КамАЗ:

а -- схема; б -- перепускной клапан; в -- клапан-жиклер; 1 -- топливный бак; 2 -- фильтр грубой очистки топлива; З -- форсунки; 4 -- топливный насос высокого давления; 5 -- перепускной клапан; 6 -- топливоподкачивающий насос; 7 -- факельные свечи; 8 -- электромагнитный топливный клапан; 9 -- клапан-жиклер; 10 -- фильтр тонкой очистки топлива; 11 -- корпус перепускного клапана; 12 -- запорный шарик; 13 и 19 -- пружины; 14 -- пробка; 15 -- прокладка; 16 --регулировочная шайба; 17 -- направляющая клапана; 18 -- крышка фильтра клапана-жиклера; 20 -- клапан-жиклер; 21 -- регулировочная шайба

Добавочный резистор (рисунок 1.6.2.6) уменьшает напряжение в момент предварительного нагрева штифта факельной свечи и закорачивается в момент включения стартера. Электротермическое реле имеет два контакта, один из которых расположен на биметаллической пластине. При прохождении тока после определенного времени, зависящего от температуры окружающей среды, биметаллическая пластина нагревается, и контакты размыкаются. В этот момент включается электромагнитный клапан и загорается контрольная лампа, сигнализирующая о необходимости включения стартера, так как штифт факельной свечи нагрелся до требуемой температуры (примерно до 1000° С) в зависимости от температуры окружающей среды составляет 70 - 110 с.

Электрическая схема системы пуска и управления работой ЭФУ автомобиля КамАЗ и схема коммутации выключателя приборов и стартераЭлектрическая схема системы пуска и управления работой ЭФУ автомобиля КамАЗ и схема коммутации выключателя приборов и стартера

Рисунок 1.6.2.6 - Электрическая схема системы пуска и управления работой ЭФУ автомобиля КамАЗ и схема коммутации выключателя приборов и стартера

1 -- кнопка дистанционного выключателя массы батарей; 2 -- включатель массы аккумуляторных батарей: 3 -- аккумуляторные батареи; 4 дублирующий выключатель стартера; 5 -- стартер; 6 -- реле отключения обмотки возбуждения генератора; 7 -- шунтирующее реле; 8 -- выключатель ЭФУ; 9 - добавочный резистор с электротермическим реле; 10 -- контрольная лампа готовности к пуску ЭФУ; 11 -- электромагнитный топливный клапан; 12 -- факельные свечи; 13 -- Выключатель приборов и стартера; 14 -- предохранитель ПР51ОА; 15 -- реле блокировки отключения массы аккумуляторных батарей; 16 - амперметр; 17 -- дополнительное реле стартера РС530

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее