Меню Закрыть

Назначение газораспределительного механизма двигателя: устройство, назначение и принцип работы. Схема и назначение газораспределительного механизма автомобиля

Содержание

Назначение, устройство, работа ГРМ. Двигатель внутреннего сгорания: газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм автомобиля – один из самых сложных механизмов в конструкции двигателя. Управление впускными и выпускными клапанами ДВС полностью лежит на ГРМ. Механизм контролирует процесс наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью посредством своевременного открытия впускного клапана на такте впуска. Также ГРМ контролирует удаление уже отработанных газов из внутренней камеры сгорания – для этого открывается выпускной клапан на такте выпуска.

Устройство газораспределительного механизма

Детали газораспределительного механизма выполняют разные функции:

  • Распределительный вал открывает и закрывает клапаны.
  • Механизм привода приводит распределительный вал в движение с определенной скоростью.
  • Клапаны закрывают и открывают впускные и выпускные каналы.

Главными частями ГРМ являются распределительный вал и клапаны. Кулачковый, или распределительный, вал представляет собой элемент, на котором располагаются кулачки. Он приводится в движение и вращается на подшипниках. В момент такта впуска или выпуска кулачки, расположенные на вале, при вращении надавливают на толкатели клапанов.

Располагается механизм ГРМ на головке блока цилиндров. В ГБЦ имеются распределительный вал и подшипники от него, коромысла, клапаны и толкатели клапанов. Верхняя часть головки закрыта клапанной крышкой, установка которой осуществляется с использованием специальной уплотнительной прокладки.

Функционирование газораспределительного механизма

Работа ГРМ полностью синхронна с зажиганием и топливным впрыском. Проще говоря, в момент нажатия педали газа открывается дроссельная заслонка, впускающая поток воздуха во впускной коллектор. В результате образуется топливно-воздушная смесь. После этого начинает работать газораспределительный механизм. ГРМ увеличивает пропускную способность и выпускает отработанные газы из камеры сгорания. Для корректного выполнения данной функции необходимо, чтобы частота, с которой открывается впускной и выпускной клапан ГРМ, была высокой.

Клапаны приводятся в действие распределительным валом двигателя. Когда повышается частота вращения коленвала, начинает быстрее вращаться и распредвал, что и повышает частоту открытия и закрытия клапанов. В результате возрастают обороты двигателя и отдача от него.

Объединение коленчатого и распределительного валов дает возможность ДВС сжигать именно то количество воздушно-топливной смеси, которое необходимо для функционирования двигателя в том или ином режиме.

Особенности привода ГРМ, цепь и ремень

Шкив привода распределительного вала находится за пределами ГБЦ. Для того чтобы не происходили утечки масла, на шейке вала расположен сальник. Цепь ГРМ приводит весь механизм газораспределения в действие и надевается с одной стороны на ведомую звездочку или шкив, а с другой передает усилие от коленчатого вала.

От ременного привода клапанов зависит корректное и неизменное расположение коленчатого и распределительного валов относительно друг друга. Даже небольшие отклонения в положении могут стать причиной того, что ГРМ, двигатель выйдут из строя.

Наиболее надежной считается цепная передача, использующая ролик ГРМ, однако существуют некоторые проблемы с обеспечением необходимого уровня натяжения ремня. Главной проблемой, с которой сталкиваются водители и которая характерна для цепи механизма, становится ее обрыв, нередко являющийся причиной загиба клапанов.

К числу дополнительных элементов механизма можно отнести ролик ГРМ, используемый для натяжения ремня. К минусам цепного привода газораспределительного механизма, помимо риска обрыва, относят еще и высокий уровень шума во время работы и необходимость его смены каждые 50-60 тысяч километров пробега.

Клапанный механизм

Конструкция клапанного механизма включает в себя седла клапанов, направляющие втулки, механизм вращения клапана и другие элементы. Усилие от распределительного вала передается на шток либо на промежуточное звено – коромысло клапана, или рокер.

Нередко можно встретить модели ГРМ, требующие постоянной регулировки. Такие конструкции имеют специальные шайбы и болты, вращением которых выставляются необходимые зазоры. Иногда зазоры поддерживаются в автоматическом режиме: регулировка их положения производится гидрокомпенсаторами.

Управление этапами газораспределения

Современные модели двигателей претерпели значительные изменения, получив новые управляющие системы, в основе которых лежат микропроцессоры – так называемые ЭБУ. В сфере моторостроения основной задачей стало не только увеличение мощности, но и экономичность выпускаемых силовых агрегатов.

Повысить эксплуатационные показатели двигателей, снизив при этом расход топлива, удалось только с использованием систем контроля ГРМ. Двигатель с такими системами не только потребляет меньше топлива, но и не теряет в мощности, благодаря чему их стали использовать повсеместно при производстве автомобилей.

Принцип работы таких систем заключается в том, что они контролируют скорость вращения распределительного вала ГРМ. По сути, клапаны открываются немного раньше за счет того, что распредвал проворачивается в направлении вращения. Собственно, в современных двигателях распределительный вал больше не вращается относительно коленчатого вала с неизменной скоростью.

Основной задачей остается максимально эффективное наполнение цилиндров двигателя в зависимости от выбранного режима его работы. Такие системы отслеживают состояние двигателя и корректируют подачу топливной смеси: к примеру, при холостом ходе ее объемы сводятся практически к минимуму, поскольку топливо в больших количествах не требуется.

Приводы ГРМ

В зависимости от конструктивных особенностей двигателя автомобиля и газораспределительного механизма в частности количество приводов и их тип могут меняться.

  • Цепной привод. Нескольким ранее данный привод был самым распространенным, однако и сейчас используется в ГРМ дизеля. При такой конструкции распределительный вал располагается в головке блока цилиндров, а в движение приводится посредством цепи, ведущей от шестерни. Минус такого привода – сложный процесс замены ремня, поскольку находится он внутри двигателя с целью обеспечения постоянной смазки.
  • Шестеренчатый привод. Устанавливался на двигатели тракторов и некоторых автомобилей. Очень надежный, но при этом крайне сложен в обслуживании. Распределительный вал такого механизма находится ниже блока цилиндров, благодаря чему шестерня распредвала цепляется за шестерню коленчатого вала. Если привод ГРМ такого типа приходил в негодность, двигатель меняли практически полностью.
  • Ременной привод. Самый популярный тип, устанавливается на бензиновые силовые агрегаты в легковых автомобилях.

Плюсы и минусы ременного привода

Ременной привод получил свою популярность за счет своих преимуществ по сравнению с аналогичными видами приводов.

  • Несмотря на то что производство таких конструкций сложнее, чем цепных, стоит она значительно дешевле.
  • Не требует постоянной смазки, благодаря чему привод был вынесен на внешнюю сторону силового агрегата. Замена и диагностика ГРМ в результате этого значительно облегчились.
  • Поскольку в ременном приводе металлические части не взаимодействуют друг с другом, как в цепном, то уровень шума в процессе его работы снизился в разы.

Несмотря на большое количество плюсов, есть у ременного привода и свои минусы. Срок эксплуатации ремня в несколько раз ниже, чем цепи, что становится причиной частой его замены. В случае обрыва ремня с большой вероятностью придется делать ремонт всего двигателя.

Последствия обрыва или ослабления ремня ГРМ

В случае если цепь ГРМ рвется, повышается уровень шума во время работы двигателя. В целом такая неприятность не становится причиной чего-то невыполнимого в плане ремонта, в отличие от ремня газораспределительного механизма. При ослаблении ремня и его перескакивании через один зуб шестерни происходит небольшое нарушение нормального функционирования всех систем и механизмов. В результате это может спровоцировать снижение мощности двигателя, увеличения вибрации при работе, затрудненный запуск. В случае если ремень перескочил сразу через несколько зубов или вовсе порвался, последствия могут быть самыми непредсказуемыми.

Самый безобидный вариант – это столкновение поршня и клапана. Силы удара будет достаточно для изгиба клапана. Иногда ее хватает для изгиба шатуна или полного разрушения поршня.

Одной из самых серьезных поломок автомобиля является обрыв ремня ГРМ. Двигатель в таком случае придется либо подвергать капитальному ремонту, либо полностью менять.

Обслуживание ремня ГРМ

Уровень натяжения ремня и его общее состояние – один из самых часто проверяемых при техническом обслуживании автомобиля факторов. Периодичность проверки зависит от конкретной марки и модели машины. Процедура контроля натяжения ремня ГРМ: двигатель осматривается, снимается защитный чехол с ремня, после чего последний проверяется на скручивание. Во время этой манипуляции он не должен проворачиваться более чем на 90градусов. В противном случае ремень натягивается при помощи специального оборудования.

Как часто проводится замена ремня ГРМ

Полная замена ремня производится каждые 50-70 тысяч километров пробега автомобиля. Ее могут проводить и чаще в случае повреждения или появления следов расслоения и трещин.

В зависимости от типа ГРМ меняется и сложность процедуры замены ремня. На сегодняшний день в автомобилях используются два типа механизма газораспределения – с двумя (DOHC) или одним (SOHC) распределительными валами.

Замена газораспределительного механизма

Для того чтобы провести замену ремня ГРМ типа SOHC, достаточно иметь под рукой новую деталь и набор отверток и ключей.

Сперва снимается защитный чехол с ремня. Крепится он либо на защелки, либо на болты. После снятия чехла открывается доступ к ремню.

Прежде чем ослаблять ремень, выставляются метки ГРМ на шестерне распредвала и коленвале. На коленчатом вале метки размещаются на маховике. Вал проворачивают до тех пор, пока метки ГРМ на корпусе и на маховике не совпадут друг с другом. Если все метки совпали друг с другом, приступают к ослаблению и снятию ремня.

Для того чтобы снять ремень с шестерни коленчатного вала, необходимо демонтировать шкив привода ГРМ. С этой целью автомобиль поднимается домкратом и с него снимается правое колесо что дает доступ к болту шкива. На некоторых из них находятся специальные отверстия, через которые можно зафиксировать коленвал. Если их нет, то вал фиксируют на одном месте, устанавливая в венец маховика отвертку и упирая ее в корпус. После этого снимается шкив.

Доступ к ремню ГРМ полностью открывается, и можно приступать к его снятию и замене. Новый одевается на шестерни коленвала, затем цепляется за водяной насос и одевается на шестерни распредвала. За натяжной ролик ремень заводят в самую последнюю очередь. После можно возвращать все элементы на место в обратном порядке. Останется только натянуть ремень при помощи натяжителя.

Прежде чем запускать двигатель, желательно провернуть несколько раз коленчатый вал. Делают это для проверки совпадения меток и после проворачивания вала. Только после этого запускается двигатель.

Особенности процедуры замены ремня ГРМ

На автомобиле с системой DOHC ремень ГРМ заменяется немного по-другому. Сам принцип смены детали аналогичен вышеописанному, однако доступ к ней у таких машин сложнее, поскольку имеются закрепленные на болтах защитные чехлы.

В процессе совмещения меток стоит помнить о том, что распределительных валов в механизме два, соответственно, метки на обоих должны полностью совпасть.

У таких автомобилей, помимо направляющего ролика, имеется и опорный ролик. Однако, несмотря на наличие второго ролика, ремень заводится за направляющий ролик с натяжителем в самую последнюю очередь.

После того как новый ремень будет установлен, проверяется соответствие меток.

Одновременно с заменой ремня меняются и ролики, поскольку их срок эксплуатации совпадает. Также желательно проверить состояние подшипников жидкостного насоса, чтобы после проведения процедуры установки новых деталей ГРМ выход из строя помпы не стал неприятной неожиданностью.

Dohc газораспределительный механизм


Газораспределительный механизм DOHC

На чтение 5 мин. Просмотров 682

Газораспределительный механизм DOHC является одним из типов газораспределительных систем автомобильных двигателей внутреннего сгорания, о котором мы и поговорим в данной статье.

Механизм газораспределения DOHC или как его еще называют ГРМ DOHC или TwinCam, считается видом газораспределительной системы автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

В данной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  1. Что собой представляет газораспределительный механизм TwinCam?
  2. Конструкция ГРМ DOHC;
  3. Назначение газораспределительного механизма DOHC;
  4. В чем заключается принцип действия ГРМ?
  5. Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения TwinCam и методы их решения.
Газораспределительный механизм Dohc

Основная информация о ГРМ TwinCam

Механизм газораспределения DOHC является одним из типов газораспределительных систем автомобильных двигателей внутреннего сгорания. DOHC расшифровывается DoubleOverHeadCamshaft, что дословно переводится как два верхних распределительных валика. Вначале поговорим об устройстве газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

  1. Распределительный валик;
  2. Клапанный механизм;
  3. Механизм привода распределительного валика.

Газораспределительный механизм оснащен такими основным элементами:

  1. Клапаны. С помощью клапанов выполняется периодическое открывание и закрывание отверстий впускного и выпускного клапанов, которое напрямую зависит от очередности функционирования автомобильного двигателя и расположения поршня в цилиндре;
  2. Толкатели. Благодаря толкателям выполняется передача усилий от кулаков распредвала к каждой штанге. Для того чтобы толкатель изнашивался равномерно они находятся в постоянном движении вокруг себя, а выполняется это благодаря выпуклой поверхности нижних головок и скошенной поверхности распределительного валика;
  3. Распредвал. Он дает возможность открывания и закрывания клапанов ГРМ в установленной очередности, которая согласовывается с функционированием каждого цилиндра двигателя автомобиля;
  4. Штанги. С их помощью обеспечивается передача усилий из толкателя к коромыслу.
  5. Коромысло. Обеспечивают передачу усилия от штанги к клапану.

Схема ГРМ DOHC двигателей автомобиля марки Тойота оснащается четырьмя или пятью клапанами на каждый цилиндр. Каждый распределительный валик заставляет функционировать соответствующую ему пару клапанов, а происходит это благодаря толкателям. Представленный механизм газораспределения является усовершенствованным вариантом механизма SOHC, только на месте одного распредвала в основе блока каждого цилиндра находится 2 распредвала. Такой тип конструкции значительно понижает инерцию всех клапанов, благодаря отсутствию коромысла клапанов, а это дает возможность достижения не меленьких оборотов в сравнении с предыдущим механизмом.

К тому же, представленный механизм дает возможность проектирования немаленького угла между парой клапанов, а это позволяет производить большой поток воздуха во все цилиндры на больших оборотах.

Каждый из распределительных валиков начинает передвигаться при помощи цепки или же зубчатого ремешка.

В последнее время автомобиль марки Тойота начал оснащаться однорядной цепкой, а не зубчатым ремнем. Однорядной цепкой называется современное веяние двигателей автомобиля марки Тойота. Большим достоинством данной цепки является ее надежность, потому как она не требует такой частой замены как ремень. Но цепка создает дополнительный шум, а ее замена обойдется вам в кругленькую сумму, так как одновременно придется проводить замену натяжителя и успокоителя.

К достоинствам газораспределительного механизма DOHC относятся:

  • Имеется возможность раскручивания коленвала до высоких оборотов, а это дает возможность снятия с автомобильного двигателя большую мощность;
  • Достаточно легко проводится процесс компоновки механизмов газораспределения со специальным механизмом перемены фаз распределения газа.

К недостаткам представленной системы относятся:

  • Механизм оснащен большим количеством деталей;
  • Большая стоимость;
  • Низкий уровень надежности;
  • Сложный ремонт.
Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения TwinCam

Для начала давайте рассмотрим внешние признаки поломок механизма распределения газа. Понизилась компрессия, появились хлопки впускного и выпускного трубопроводов, уменьшение мощности автомобильного двигателя и стуки металла. Все перечисленные признаки являются свидетельством того, что клапаны плохо прилегают к седлам, а это обычно происходит из-за накопления гари на седлах и клапанах. Также данные признаки могут свидетельствовать о поломке пружин клапана, заедании стойки клапанов во втулке или же в случае отсутствия зазоров между стойкой клапана и рычагом.

Еще одной причиной может быть неполное открытие клапана, а это в свою очередь происходит из-за немаленького теплового зазора или же поломки гидрокомпенсаторов.

Также могут износиться шестеренки распределительного или коленчатого валика, направляющие втулки клапана, оси и втулки коромысла, увеличение смещения оси распределительного валика.

Процесс замены ремня в газораспределительном механизме

В процессе снятия изношенного ремня и установления вместо него нового может легко измениться взаиморасположение коленвала и распредвала. В таком случае сменяются фазы распределения газа автомобильного двигателя, а это может привести к каким-либо нарушениям функционирования, даже доходя до полной поломки. Пометки, которые располагаются на шестеренках механизма привода, выполняют функцию визуального контролирования настроек газораспределительного механизма.

Поэтому после снятия старого ремня нужно совместить пометки шестеренок коленвала и распредвала с прорезами, которые находятся в кожухе механизма привода. Представленное действие просто необходимо для установления, так называемого условного нуля, так как именно с него начинается функционирование автомобильного двигателя. После выполнения данного действия необходимо осторожно установить дополнительный ремень, при этом старайтесь не сместить пометки на шестеренках.

Дальше нужно осмотреть и отрегулировать усилия натяжного ролика, а предназначается данный узел для удержания ремня на шестеренках механизма привода. Проверка на правильность проведения регулирования ролика проводится при помощи поворачивания ремешка.

Если вам удастся провернуть ремешок на 90⁰, то механизм отрегулирован правильно. В противном случае есть два варианта либо он перетянут, либо недотянут:

  • Если вам удалось провернуть ремень большой угол, то он недотянут;
  • Если ремень проворачивается на маленький угол, то он перетянут.

Обратите внимание на то, что ремень ни в коем случае нельзя брать руками в масле, так как это приведет к проскальзыванию механизма привода на шестеренках.

Двигатели DOHC и SOHC что это такое, в чем разница, преимущества и недостатки

Двигатели с распредвалом в головке цилиндровтип OHC и DOHC

Двигатели OHC и SOHC

Тип OHC – “OverHeadCamshaft”, а также SOHC – “Single OverHeadCamshaft” – двигатель с одним распредвалом и клапанами в головке цилиндров.

В зависимости от конфигурации привода клапанов различают двигатели с:

Приводом клапанов коромыслами – в этом случае, клапаны приводятся в движение коромыслами 3, расположенными на общей оси 1. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала 2, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. Рисунок 5. Тип привода клапанов коромыслами.

Приводом клапанов рычагами – при данной конструкции, распредвал 6, расположен над клапанами 2, и приводит их в действие посредством рычагов 4.

1 — головка цилиндров;

5 – корпус распредвала;

6 – распределительный вал;

7 – регулировочный болт;

А – тепловой зазор.

Приводом клапанов толкателями – простая и надежная схема, при которой распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана.

Двигатели DOHC

DOHC (Double Overhead Camshaft) – двигатель с двумя распределительными валами в головке блока цилиндров. При этом существуют разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов на цилиндр двигателя.

При данной конструкции каждый распредвал приводит в действие свой ряд клапанов (впускные или выпускные).

Десмодромная система газораспределения

В десмодромной схеме газораспределения, как правило, используются два распределительных вала (или один, но с кулачками сложной формы). Один распредвал перемещает клапаны вверх, второй – вниз. Пружины отсутствуют.

Коленчатый вал такого двигателя, может вращаться с очень высокой скоростью, по сравнению с двигателями схемы OHC, которые при оборотах свыше 9000об/мин. неминуемо выйдут из строя, так как скорости срабатывания клапанных пружин не будет хватать для того, чтобы отвести клапаны от удара о поршень до его прихода в верхнюю мертвую точку.

Десмодромный механизм очень дорог в изготовлении, поэтому он применялся на гоночных автомобилях, а ныне на мотоциклах.

Что такое двигатель DOHC и как он работает

Однако одной физической возможности развивать высокие обороты мало. Чем выше обороты, тем большее влияние на наполнение цилиндров оказывает сопротивление впускного тракта, от воздухозаборников до зазоров между открытыми клапанами и их седлами. Поэтому кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, поднимаясь до определенной точки, с дальнейшим ростом оборотов снижается: после этой точки потери из-за сопротивления впускного тракта становятся слишком большими.

Но, если с впускным трактом поработать несложно – увеличить диаметр дросселя, каналов в головке блока цилиндров, снизить сопротивление воздушного фильтра, то у клапанного механизма есть строгое конструктивное ограничение. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов чисто физически не могут быть в сумме больше, чем диаметр цилиндра. Поэтому еще на заре двигателестроения появились тогда еще примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем больше их суммарная пропускная способность, хотя диаметр отдельного клапана  меньше. К тому же и клапана становятся легче, что опять-таки дает плюс к способности мотора раскручиваться до высоких оборотов.

Обычный, одновальный газораспределительный механизм

Ранние многоклапанные схемы использовали еще нижние распредвалы – вместо одиночного коромысла, приводящего в действие «свой» клапан, использовалось вильчатое на два клапана сразу. На мотоциклах эта конструкция из-за ее компактности сохраняла актуальность достаточно долго, и даже сейчас встречается.

Однако наиболее совершенной оказалась конструкция с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, обеспечивающая минимальные моменты инерции в газораспределительном механизме, легко компонующаяся и эффективная с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC – Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал де-факто стандартом в современном двигателестроении.

Стоит сразу отметить, что сам по себе двигатель DOHC не обязательно подразумевает «16 клапанов» (термин из-за популярности 4-цилиндровых моторов крепко въелся в язык, хотя о многоклапанных моторах логично говорить по числу клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существовали и исключения из этих правил –  двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами, но и двумя клапанами на цилиндр:

Или японские моторы с многоклапанной головкой, но одним распредвалом:

Однако эти моторы  считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные.

ENGINE OHV, OHC, SOHC, DOHC Двигатель внутреннего сгорания ДВС и технологии ГРМ

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и технологии ГРМ, конструкция и особенности моторов системы OHV, OHC, SOHC, DOHC.

Его величество ДВС, король мотор 20 века, что ждет его в 21 веке! Не секрет, что на мощность и КПД двигателя на жидком топливе влияет Наполнение цилиндра топливовоздушной смесью. Инженеры прекрасно понимали, что обычный привычный ДВС — Двигатель внутреннего сгорания, будет постоянно совершенствоваться и форсироваться без предела и времени его жалкие менее 30% возможности технологично не реализованы даже сегодня и далее может быть еще совершеннее

 О типах ДВС поговорим в другой статье а сейчас, 4 тактные ДВС которые имеют по 4 цилиндра на мотор, двумя и более клапанами на цилиндр, заняли самое массовое и важное место в АВТО жизни 20 и 21 века и модернизировались вплоть до сегодняшних дней и еще будут долго совершенствоваться, как минимум в этом столетии. Первоначально распредвал — Распределительный Вал, это элемент распределительного механизма в виде вала, на котором размещены кулачки, которые через специальные устройства придают определенное движение клапану по заданному алгоритму.   Клапаны впускных и выпускных каналов, находились первоначально в блоке цилиндров, или возле блока в нижнем расположении так сказать,  по тому и тип такой системы прозвали

OHV,— OverHead Valve с нижним положением клапанов, иногда пишут I-Head, или Pushrod (с толкателями). Привод клапанов — приводиться в действие штангами-толкателями, через рокер (коромысла). Изобретена Дэйвидом Данбаром Бьюиком (David Dunbar Buick).

эволюция разделила клапана по сторонам, впуск и выпуск и подняла клапана выше уровня блока, что приводило к уменьшению температуры и повышению КПД, надежности и мощности, кроме того в ГБЦ появилась возможность использовать специальные дополнительные возможности, фазы газораспределения правильнее ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения примеры: CVVT- (Continuous variable valve timing) Система бесступенчатого изменения фаз газораспределения (CVVT) или ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения, работает по принципу регулирования момента  открытия и закрытия клапанов в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала и зависимости от нагрузки. Каждый производитель по разному реализовал такой принцип в системах: Dual VVT, DVVT, VTEC и i-vtec, vvt-i и vvtL-i, VANOS и Double VANOS, VVC, MIVEC, CVTCS…. о которых мы поговорим позднее. Таким образом над БЦ — Блоком Цилиндров появился вполне определенный элемент конструкции  ДВС ГБЦ головка блока цилиндров, которая имела впускной и выпускной тракты с клапанами и механизмом ГРМ – газораспределительный механизм.

TURBO OHV дала вторую жизнь, старым забытым мускульным моторам

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна . Для упрощения установки вала диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала .

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открыться 1 раз, следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в 2 раза медленнее коленчатого вала . Поэтому шестерня распределительного вала имеет в 2 раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала.

Толкатели 2 (см. рисунок «Верхнеклапанный механизм тип OHV») перемещаются в направляющих отверстиях, выполненных в блоке цилиндров (тип OHV). Внутри толкатели имеют сферические углубления для установки штанг.

Штанги 3 (см. рисунок «Верхнеклапанный механизм тип OHV») передают усилие от толкателей к коромыслам. Их изготовляют из дюралюминиевого прутка, на концы напрессовывают стальные наконечники. С одной стороны штанга упирается в толкатель, с другой – в регулировочный болт коромысла.

Коромысло 3 (см. рисунок «Тип привода клапанов коромыслами») передает усилие от штанги к клапану. Изготовляют коромысла из стали. Плечи коромысла неодинаковы — плечо со стороны клапана длиннее. Этим уменьшается высота подъема толкателя и штанги, В короткое плечо коромысла ввертывается винт для регулировки теплового зазора.

Гидрокомпенсатор – выполняет функции толкателя, поддерживая оптимальный тепловой зазор в клапанном механизме, за счет давления масла . Устанавливается в тело головки блока цилиндров.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Для улучшения наполнения цилиндров топливной смесью диаметр головки впускного клапана делают больше , чем выпускного клапана. Седла клапанов в целях упрощения их замены изготовляют вставными. Материалом для седел служит жаростойкий чугун. Седла запрессовывают в выточки головки цилиндров.

Рабочая поверхность клапана (фаска) имеет угол 45°, Ее тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана 3 имеет выточку, в которую вставляют сухарики 8 , для крепления упорной шайбы 7, пружины 5 клапана. Сухарики плотно охватывает коническая втулка. Нижний конец пружины опирается на шайбу. На стержень впускного клапана установлен маслоотражательный колпачок 6 , из маслостойкой резины. Этим предотвращается подсос масла через зазор между направляющей втулкой 9 и стержнем впускного клапана.

Для плотного закрытия клапана между его стержнем и носком коромысла предусмотрен тепловой зазор (А) . При малом зазоре и нагреве двигателя могут произойти неплотная посадка клапана на седло, в результате чего будет утечка газов и обгорание рабочей поверхности клапана, при увеличенном зазоре — неполное открытие клапанов, ухудшение наполнения и очистки цилиндров, повышение ударной нагрузки на сопряженные детали клапанного механизма, приводящие к их ускоренному износу.

Натяжение цепи 4 ( см. рисунок «Цепной привод распредвала») осуществляется башмаком 6, на который действует пружина штока натяжителя. Для гашения колебаний цепи предусмотрен успокоитель 2 ( см. рисунок «Цепной привод распредвала»).

Техническое обслуживание

Двигатели G4GC и G4FC отличаются своей неприхотливостью в эксплуатации.

Если не принимать во внимание необходимость замены приводного ремня ГРМ (только в моторах G4GC) и регулярную регулировку зазоров клапанов ГРМ, то техническое обслуживание двигателей КИА сводится к периодичной замене расходных материалов (моторное масло и охлаждающая жидкость). Двигатель G4GC, также как двигатель G4FC, требует замены моторного масла не позже, чем через 15 000 км пробега

При этом производитель рекомендует при эксплуатации силовых агрегатов в тяжелых условиях выполнять эту процедуру после 7 500 км пройденного пути

Двигатель G4GC, также как двигатель G4FC, требует замены моторного масла не позже, чем через 15 000 км пробега. При этом производитель рекомендует при эксплуатации силовых агрегатов в тяжелых условиях выполнять эту процедуру после 7 500 км пройденного пути.

Процесс замены моторного масла осуществляют на горячем моторе, причем одновременно с маслом необходимо заменить масляный, топливный и воздушный фильтры.

Объем масла, заливаемого в двигатель G4FС — 3.3 л; двигатель G4GC — 4 л.

Замена охлаждающей жидкости в двигателе автомобиля КИА Сид и др.

Основные признаки, подтверждающие необходимость замены охлаждающей жидкости – рыжий цвет антифриза, маслянистая пленка на его поверхности и другие отклонения от ее первоначального вида.

Производитель рекомендует использовать в качестве охлаждающей жидкости антифриз Hyundai/KIA 07100 — 00200. Он представляет собой хладагент высокого качества, который изготавливается по спецификации производителя силовых агрегатов во многих странах (в том числе и в России) и имеет соответствующий допуск Hyundai Motors.

Замену антифриза в автомобилях КИА осуществляют на холодных моторах. После окончания процедуры двигатель необходимо прогреть до рабочей температуры, после чего убедиться в отсутствии воздушных пробок и проверить уровень антифриза в расширительном бачке.

Объем охлаждающей жидкости, заливаемой в:

  1. мотор G4GC — 6,7…6,8 л;
  2. двигатель G4FC — 5,5…5,8 л.

Тюнинг моторов КИА G4GC и G4FC

Существует несколько способов увеличить мощность силового агрегата G4GC:

  1. Калибровка (перепрошивка ЭБУ) двигателя. При этом специалисты обещают увеличение мощности до 150 л. с.
  2. Для того чтобы поднять мощность мотора G4GC до 160 л. с. необходимо выполнить ряд доработок: внедрить прямоточный выхлоп, установив «паук» 4-2-1; установить распределительные валы с фазой 268/264 и большим подъемом клапанов.
  3. Кроме того можно попробовать увеличить мощность моторов G4GC до 180 л. с. Однако это требует специально изготовленных на заказ распределительных валов с фазой 270 и большим подъемом клапанов. Кроме того необходимо сварить оригинальный турбоколлектор и обеспечить маслоподачу на турбину TD04L. Также понадобятся интеркуллер, пайпинги, форсунки 440 сс, выхлопная труба диаметром 51 или 63 мм. Собранная воедино, такая система при правильной настройке способна обеспечить мощность G4GC до 180 л. с. Однако на сколько хватит его ресурса неизвестно.

Двигатель G4FC также поддается тюнингу:

Поднять его мощность до 160 л. с. можно путем установки компрессора РК-23-1 (РК-23-е) и небольшой турбины.

Кроме того необходимо:

  1. установить выхлоп на трубе диаметром 51 мм;
  2. расточить впускные и выпускные каналы ГРМ;
  3. применить большие клапана.

Кроме того, для того чтобы сохранить ресурс двигателя КИА Рио в обязательном порядке придется поставить кованую поршневую группу под степень сжатия 8,5. Если этого не сделать, то двигатель, рассчитанный на степень сжатия 11, попросту развалится.

DOHC является аббревиатурой. Перевод на русский язык дает понять, что имеется в виду под этим словом — это наличие двух распределительных валов. Иногда пользуются русской аббревиатурой DOHC — ДВРВ, чаще ДОШЦ. Произошел двигатель DOHC в результате креативного мышления, опытной езды и стремительности «банды четырех». Такое название дали группе изобретателей, которые представили миру двигатель DOHC.

Конструкция, обеспечивающая максимальный комфорт

В результате наличия двух впускных клапаном, обладающих малым диаметром, цилиндр получит горючую смесь в большем количестве, чем при одном большом. Такая конструкция способствует лучшему сгоранию смеси, росту КПД и более экономной работе мотора. С другой стороны, стало необходимо использование зубчатого ремня, цепи либо набора шестерен, чтобы осуществить привод обоих распределительных валов, но данная особенность не только не утяжелила сам двигатель, но и сделала его работу более надежной и предсказуемой.

Плюсом ремня является его дешевизна, его не нужно смазывать, работает почти бесшумно. Но при обрыве ремня ГРМ, катастрофа для двигателя гарантирована. Происходит столкновение клапана и поршня, а в следствие разрушение их обоих. Из-за этого повреждается и гильза цилиндра, и блок. Надежность цепи, конечно, выше, но ее работа значительно шумнее, а со временем она постепенно вытягивается.

Решить эту неполадку можно при помощи устройства, которое автоматически натягивает цепь. Но существуют вариации цепей, которым для работы нужен масляный «туман», в этом случае для устранения проблемы необходимо еще и наличие герметичного картера. Совершенно надежным вариантом будет набор шестерен. Конечно, он обладает высокой сложностью, дорогой и шумный, но работает отлично. По результатам конструкторского рейтинга ремень находится на первом месте, затем идет цепь, а замыкают список шестерни.

Банда четырех для всех любителей быстрой езды

Великолепные инженеры копании Peugeot весьма любили погонять на дороге. Посовещавшись, они пришли к разработке теоретической части автомобильного мотора. В тот период времени, до того, как был создан мотор DOHC, обороты не доходили выше 2000. «Банда четырех» задумалась над тем, чтобы произвести мощный и быстрый, сложный и сверхэкономичный автомобильный двигатель, аналогов которому мир на тот момент еще не знал.

Основа устройства была предложена по идее Зуккарелли. По его мнению, необходимо было поменять некоторые конструктивные особенности, а именно поместить каждый распределительный вал над клапанами. Вследствие таких операций ненужные элементы конструкции просто отпадают. А для большей легкости клапанов, им предложено было взять четыре легких клапана, вместо двух более тяжелых. Такие особенности считались инновационными, но в полной мере позволили решить основные поставленные задачи.

Двигатель DOHC на странице в Википедии представлен двумя распределительными валами, помещенными в головку цилиндра и четырьмя клапанами для каждого цилиндра. Данная статья расскажет о создании и конструктивных особенностях двигателей DOHC — это несомненно будет интересно не только специалистам, но и вполне рядовым автолюбителям. Двигатель DOHC обладает распределительным валом, который размещается над рядами клапанов как над впускными, так и над выпускными. «Посредники» (коромысла, штанги, рокеры) в данном случае отсутствуют, поскольку их функции перераспределены между другими элементами нового мотора. А для легкости каждого клапана, сверху цилиндра устанавливается четыре, а не привычные два, легких клапана. Таким образом, когда обороты увеличатся, пружины будут принимать значительно меньше нагрузки — это существенно уменьшает их износ и продлевает жизнь мотору в целом.

Описание

Двигатели G4FC и G4GC хотя и относятся к разным семействам (Gamma и Beta соответственно), выполнены по одной схеме и идентичны по конструкции. Оба мотора представляют собой классические 4-х цилиндровые силовые агрегаты с четырехтактным режимом работы.

Несмотря на то что блоки цилиндров (БЦ) этих силовых агрегатов изготовлены из разных материалов, головки (ГБЦ) у обоих выполнены из алюминиевого сплава. В них смонтирован 16-клапанный механизм газораспределения () с двумя распределительными валами верхнего расположения DOHC 16V, оснащенный системой изменения фаз CVVT (Continuous Variable Valve Timing). Она расположена на впускном валу, который связан с выпускным цепью.

Системы смазки и КИА между собой идентичны.

Отличительные особенности силовых агрегатов:

Двигатель G4FC

Силовой агрегат G4FC оснащен ГРМ, привод которого приводится в действие цепью, не требующей обслуживания в течении всего времени эксплуатации. В последних модификациях мотора (семейство Gamma II) система CVVT установлена на обоих валах ГРМ. Эти силовые агрегаты способны развивать мощность до 130 л. с. Также можно встретить версии двигателей КИА с непосредственным впрыском топлива (GDI) и турбонаддувом (T-GDI).

Двигатель G4GC

ГРМ двигателя G4GC приводится в действие с помощью ременного привода. Ремень необходимо менять после каждых 60 тыс. км. пройденного пути, что позволит избежать его обрыва и связанных с этим неприятностей (загнутые клапана и пр.).

Двигатель DOHC (характеристики, принцип работы, достоинства)

Мощность двигателя – это прямая производная от его оборотов и коэффициента наполнения цилиндров. Способ увеличения мощности мотора – заставить его раскручиваться до более высоких оборотов и обеспечить ему при этом достаточное «дыхание» (второй – это принудительное наполнение цилиндров с помощью компрессоров и турбонагнетателей).

Чтобы увеличить обороты мотора, надо максимально снизить массу возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Это связано с уменьшением нагрузок и обеспечивает отсутствие подвисания клапанов, когда упругости клапанных пружин уже не хватает, чтобы закрывать клапан с той же скоростью, что задана профилем кулачка распредвала. Подвисание клапанов нарушает заданную диаграмму фаз газораспределения и приводит к соударению тарелок клапанов и поршня (как говорится – «поршень догоняет клапана»), когда со временем клапанные пружины проседают и теряют упругость. Поэтому от нижневальных двигателей, где распредвал, который размещён в картере, приводил в движение клапана через длинные штанги и коромысла, перешли к верхневальным. У них распредвал работает через короткие рокеры или толкатели непосредственно по клапанам, и момент инерции в ГРМ гораздо ниже.

Что такое двигатель DOHC и как он работает

Однако одной физической возможности развивать высокие обороты мало. Чем выше обороты, тем большее влияние на наполнение цилиндров оказывает сопротивление впускного тракта, от воздухозаборников до зазоров между открытыми клапанами и их седлами. Поэтому кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, поднимаясь до определенной точки, с дальнейшим ростом оборотов снижается: после этой точки потери из-за сопротивления впускного тракта становятся слишком большими.

Но, если с впускным трактом поработать несложно – увеличить диаметр дросселя, каналов в головке блока цилиндров, снизить сопротивление воздушного фильтра, то у клапанного механизма есть строгое конструктивное ограничение. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов чисто физически не могут быть в сумме больше, чем диаметр цилиндра. Поэтому еще на заре двигателестроения появились тогда еще примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем больше их суммарная пропускная способность, хотя диаметр отдельного клапана  меньше. К тому же и клапана становятся легче, что опять-таки дает плюс к способности мотора раскручиваться до высоких оборотов.

Обычный, одновальный газораспределительный механизм

Ранние многоклапанные схемы использовали еще нижние распредвалы – вместо одиночного коромысла, приводящего в действие «свой» клапан, использовалось вильчатое на два клапана сразу. На мотоциклах эта конструкция из-за ее компактности сохраняла актуальность достаточно долго, и даже сейчас встречается.

Однако наиболее совершенной оказалась конструкция с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, обеспечивающая минимальные моменты инерции в газораспределительном механизме, легко компонующаяся и эффективная с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC – Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал де-факто стандартом в современном двигателестроении.

Стоит сразу отметить, что сам по себе двигатель DOHC не обязательно подразумевает «16 клапанов» (термин из-за популярности 4-цилиндровых моторов крепко въелся в язык, хотя о многоклапанных моторах логично говорить по числу клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существовали и исключения из этих правил –  двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами, но и двумя клапанами на цилиндр:

Или японские моторы с многоклапанной головкой, но одним распредвалом:

Однако эти моторы  считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные.

Достоинства и недостатки

Развивать высокие обороты без риска подвисания клапанов, не теряя при этом эффективного наполнения, — главное достоинство такой компоновки. Двигатель DOHC 16V можно увидеть и на городской малолитражке, и на топовом спортбайке: потенциал у таких моторов велик. Еще в 1999 году двигатель DOHC 2.0, установленный на серийную Honda S2000, продемонстрировал мощность в 250 л.с. без турбонаддува – исключительно за счет высоких оборотов и двойного изменяемого газораспределения.

Управление газораспределением – это второй плюс двухвальной компоновки. На характеристики мотора оказывает огромное значение ширина фаз впуска и выпуска и фаза перекрытия, когда выпускной клапан в конце такта выпуска еще не закрыт, а впускной клапан уже открывается. На высоких оборотах широкое перекрытие улучшает наполнение цилиндров: инерция выхлопных газов как бы засасывает воздух в цилиндр во время перекрытия. Но зато на низких оно, наоборот, вредно: наполнение падает, часть выхлопных газов подсасывается обратно в цилиндр в начале впуска. Прижмите руку к головке блока цилиндров со снятым выхлопным коллектором и прокрутите мотор стартером, чтобы в этом убедиться: руку  ощутимо присасывает к выпускным каналам.

Поэтому на одновальном моторе жестко задан характер кривых мощности и крутящего момента: двигатель с узким перекрытием будет иметь хорошую тягу на низких оборотах, но начнет «чахнуть» во второй половине тахометра. Мотор с широким перекрытием, наоборот, даже со стабильностью холостых оборотов и то будет иметь серьезные проблемы, зато с набором оборотов кривая мощности резко подскочит вверх. У двухвального же мотора есть возможность, смещая хотя бы один из двух распредвалов, менять ширину фазы перекрытия клапанов, получив мотор с широким рабочим диапазоном: он  хорошо тянет на низах и не  сдаётся на верхах.

Характеристики DOHC-двигателей с изменяемым газораспределением сейчас наивысшие из поршневых двигателей без турбонаддува или механического наддува. Уже давно перешагнут порог в 100 л.с. с литра объема: у сверхкороткоходных двигателей, облегченных по максимуму, он уже дошел и до 200.

Однако двигатель DOHC (16-клапанный) имеет и недостатки, обусловленные конструкцией. Необходимость изготовления двух распредвалов, расточки двух постелей под них в головке блока приводит к удорожанию мотора. Отсюда и появление упомянутых выше моторов с одним валом на многоклапанных головках. И особенно это ощутимо для V-образных и оппозитных двигателей: у них уже по 4 распредвала!

Вас также заинтересует:

Более тонкие клапана  теряют в прочности – поэтому при неправильной сборке привода ГРМ, обрыве ремня или перескоке цепи последствия гораздо серьезнее, чем у моторов с двухклапанными головками.

Вероятность перескока цепи или ремня увеличивается, так как длина участка соприкосновения со звездой или шкивом у типичных двигателей DOHC меньше, чем у одновальных моторов.

Кроме того, у многоклапанных моторов пропускная способность на низких оборотах оказывается даже излишней.  Увеличение пропускной способности клапанов действует аналогично увеличению фазы перекрытия клапанов, возрастает ее вредное влияние на наполнение цилиндров на «низах». Поэтому моторы DOHC, построенные на базе блоков цилиндров SOHC и не имеющие изменяемых фаз газораспределения,  показывают  худшую приемистость с низких оборотов.

Классический пример – это «логановский» K4M без фазовращателя, созданный на блоке цилиндров от одновального мотора K7J. При большей максимальной мощности в городе он менее удобен за счет более «крутильного» характера и меньшей тяги на низах. Существуют примеры моторов, где на низких оборотах гидравлика принудительно отключает «лишнюю» пару клапанов, улучшая наполнение цилиндров «на низах» и делая кривую крутящего момента ровнее.

Многоклапанная компоновка делает необходимым перемещение свечи зажигания в центр камеры сгорания, в «пустое место» посреди клапанов. Из-за этого вместо резьбового отверстия сбоку головки блока приходится использовать глубокий колодец, проходящий сквозь клапанную крышку, и характерной «болезнью» всех моторов DOHC становится затопление свечного колодца маслом при повреждении или старении свечных колодцев. Сами свечи приходится делать компактнее – сейчас не редкость уже даже не 16-мм, а и 14-мм шестигранники на свечах зажигания для многоклапанных моторов, уменьшается и диаметр резьбы. Свечи на таких моторах хрупкие, заворачивать их труднее, риск повреждения нитей резьбы выше.

Видео: Теория ДВС: Двигатель Ford 2.0 DOHC (Обзор конструкции)

Типы ГРМ

В данной статье мы рассмотрим существующие виды газораспределительных механизмов. Эта информация будет очень полезна автолюбителям, особенно тем, кто самостоятельно ремонтируют свои автомобили. Ну, или пытается их ремонтировать.

Каждый ГРМ приводится в действие от коленвала. Передача усилия может осуществляться ремнем, цепью или шестерней. Каждый из этих трех видов ГРМ имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Рассмотрим более подробно виды привода ГРМ

 1. Ременной привод имеет малую шумность во время работы, но не обладает достаточной прочностью и может порваться. Последствие такого обрыва – загнутые клапана. Помимо этого слабая натяжка ремня приводит к возможности его перескока, а это чревато смещением фаз, осложненным запуском. Помимо этого сбитые фазы дадут нестабильную работу на холостом ходу, а двигатель не сможет работать с полной мощностью.

 2. Цепной привод тоже может сделать «перескок», но вероятность его сильно снижается из-за особого натяжителя, который у цепного привода более мощный, чем у ременного. Цепь более надежна, но обладает некоторой шумностью, поэтому не все производители автомобилей используют ее.

 3. Шестеренчатый тип ГРМ массово применялся давно, в те времена, когда распредвал размещался в блоке ДВС (нижневальный двигатель). Такие моторы сейчас мало распространены. Из их плюсов можно отметить дешевизну изготовления, простоту конструкции, высокую надежность и практический вечный, не требующий замены механизм. Из минусов – малая мощность, увеличить которую можно только увеличением объема и, соответственно, размером конструкции (например – Додж Вайпер с объемом более восьми литров).

Распределительный вал

Что это и зачем? Распредвал служит для регулировки момента открытия клапанов, которые на впуске подают топливо в цилиндры, а на фазе выпуска отводят из них выхлопные газы. На распределительном валу для этих целей расположены специальным образом эксцентрики. Работа распределительного вала напрямую связана с работой коленчатого вала, и благодаря этому впрыск топливо осуществляется в максимально полезный момент – когда цилиндр расположен в своем нижнем положении (в нижней мертвой точке), т.е. перед началом впускного тракта.

Распредвал (один или несколько – неважно) может располагаться в ГБЦ, тогда мотор называется «верхневальным», а может располагаться в самом блоке цилиндров, тогда мотор называется «нижневальным». Выше про это было написано. Обычно ими оснащают мощные американские пикапы, и некоторые дорогие автомобили с гигантским объемом двигателя, как ни странно. В таких силовых агрегатах клапана приводятся в действие штангами, идущими через весь двигатель. Эти моторы медлительны и очень инерционны, активно расходуют масло. Нижневальные двигатели – тупиковая ветвь развития моторостроения.

Виды газораспределительных механизмов

Выше мы рассмотрели виды приводов ГРМ, а теперь речь пойдет именно о видах самого газораспределительного механизма.

Механизм SOHC

Название буквально обозначает «один верхний распределительный вал». Раньше назывался просто «OHC».

Такой двигатель, как ясно уже из названия, содержит в себе один распределительный вал, расположенный головке блока цилиндров. Такой двигатель может иметь как два, так и четыре клапана в каждом цилиндре. То есть, вопреки различным мнениям, мотор SOHC может быть и шестнадцатиклапанным.

 Какие же сильные и слабые стороны у таких моторов?

— Двигатель функционирует относительно тихо. Тишина именно относительно двухраспредвального мотора. Хотя разница и не большая.

— Простота конструкции. А значит и дешевизна. Это касается также ремонта и обслуживания.

— А вот из минусов (хотя и совсем незначительных) можно отметить слабую вентиляцию мотора, оснащенного двумя клапанами на цилиндр. Из-за это мощность двигателя падает.

— Второй минус есть у всех шестнадцатиклапанных моторов с одним распредвалом. Так как распредвал один, то все 16 клапанов приводятся в действие одним распредвалом, что увеличивает нагрузку на него и делает всю систему относительно хрупкой. Помимо этого из-за низкого угла фазы цилиндры хуже наполняются и вентилируются.

Механизм DOHC

Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распредвалом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Система не идеальна, и обладает, конечно же, своими недостатками и достоинствами, подробное их описание выходит за рамки этой статьи. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя.

Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

Механизм OHV

Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распредвал в нем располагают внизу – в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла. Из преимуществ такого двигателя можно выделить более простое устройство ГБЦ, что позволяет V-образным нижневальным двигателям уменьшить их размеры. Повторим и минусы: малое число оборотов, большая инерционность, малый крутящий момент и слабая мощность, невозможность использовать четыре клапана на цилиндр (за исключением очень дорогих автомобилей).

Подведем итог

Описанные выше механизмы не являются исчерпывающим списком. Моторы, раскручивающиеся более чем 9 тысяч оборотов, например, не используют пружины под клапанными тарелками, и в таких двигателях один распредвал отвечает за открытие клапана, а второй – за закрытие, что позволяет системе не зависать на оборотах выше 14 тысяч. В основном такая система используется на мотоциклах с мощностью выше 120 л.с.

Видео о том как работает ГРМ и из чего он состоит:

Последствия обрыва ремня ГРМ на Лада Приора:

Замена ремня ГРМ на примере Форд Фокус 2:

Газораспределительный механизм: устройство

На чтение 5 мин. Просмотров 421

Газораспределительный механизм или как его еще называют ГРМ, обеспечивает впускание воздушно-топливной смеси во все цилиндры двигателя машины, а после этого удаляет от камеры сгорания отработанные газы.

Механизм газораспределения руководит впускными и выпускными клапанами автомобильного двигателя. Газораспределительный механизм или как его еще называют ГРМ, производит выпускание воздушно-топливной смеси во все цилиндры двигателя машины, а после этого удаление из камеры сгорания отработанных газов.

В представленной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  1. Что собой представляет газораспределительный механизм?
  2. Устройство ГРМ;
  3. назначение механизма газораспределения;
  4. В чем заключается функционирование ГРМ?
  5. Типы газораспределительных механизмов.
Газораспределительный механизм

Основная информация о ГРМ

Для начала необходимо обсудить устройство газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

  1. Распредвал;
  2. Клапанный механизм;
  3. Механизм привода распредвал.

К основным элементам ГРМ относятся:

  1. Штанги. С их помощью обеспечивается передача усилий из толкателя к коромыслу.
  2. Толкатели. Благодаря толкателям выполняется передача усилий от кулаков распредвала к каждой штанге. Для того чтобы толкатель изнашивался равномерно они находятся в постоянном движении вокруг себя, а выполняется это благодаря выпуклой поверхности нижних головок и скошенной поверхности распределительного валика;
  3. распредвал. Распредвал дает возможность открывания и закрывания клапанов ГРМ в установленной очередности, которая согласовывается с функционированием каждого цилиндра двигателя автомобиля.
  4. Клапаны. с помощью клапанов выполняется периодическое открывание и закрывание отверстий впускного и выпускного клапанов, которое напрямую зависит от очередности функционирования автомобильного двигателя и расположения поршня цилиндре.
  5. Коромысло. Обеспечивают передачу усилия от штанги к клапану.

Теперь обсудим назначение газораспределительного механизма. Итак, в чем заключается назначение механизма газораспределения? Назначение газораспределительного механизма заключается в своевременной передаче воздухо-топливной смеси во все цилиндры автомобильного двигателя на тактах выпускания, а еще выводе из каждого цилиндра отработанных газов в момент выпускания такта. Обеспечивается выполнение представленных действий благодаря своевременному открытию и закрытию всех типов клапанов головки каждого цилиндра с помощью клапанов. Газораспределительные механизмы разделяют на типы с боковым и типы с подвесным клапанами, но на сегодняшний момент боковые клапаны мало распространены.

Еще эту систему классифицируют по размещению распредвала и виду привода. Обычно, распредвал устанавливают снизу блока картера или сверху головки цилиндра. Нижний распределительный валик начинает функционировать благодаря шестеренке, а верхний при помощи цепки или ременной передачи.

Еще ГРМ классифицируют по значению числа клапанов, которое приходится на один цилиндр, два клапана это минимальное количество, а пять максимальное. Также существует классификация по количеству распределительных валиков, здесь один это минимальное значение, а четыре это максимальное значение.

Принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм является одним из сложнейших узлов двигателя любого транспортного средства, потому как его основная функция заключается не только в открывании и закрывании групп клапанов, но и выполнение этих действий в определенной очередности. Функционирование ГРМ синхронизировано с функционированием зажигания и впрыскивания. Для увеличения скорости передвижения, водитель нажимает на педальку акселератора,тем самым увеличивается поступление воздухо-топливной смеси в автомобильный двигатель.

Авто-двигатель может воспринимать усиленный поток исключительно с помощью увеличения количества оборотов. То есть открывание и закрывание клапанов должно проходить как можно чаще. Для решения данной проблемы разработчики решили обеспечить привод от коленчатого валика. То есть чем быстрее крутится коленчатый валик, тем быстрее происходит открывание и закрывание клапанов, следовательно, двигатель автомобиля сможет пропускать и сжигать исключительно необходимо количество воздухо-топливной смеси.

Газораспределение сводится к синхронному вращению коленвала и распредвала, а еще открыванию впускного и выпускного клапанов в определенном месте расположения поршней. Для того чтобы распредвалик точно располагался по отношению к коленчатому валику применяют установочные пометки. Во время открытия клапанов с помощью коромысла распределительный валик наезжает кулачком на коромысло, которое в свою очередь прижимает клапан и он закручивается благодаря пружине. В цепном двигателе ГРМ функционирует точно так же, только во время сборки цепку нужно надевать вместе со шкивом на валик.

Типы газораспределительного механизма

Сначала рассмотрим газораспределительный механизм с нижним положением распределительного валика. В конструкцию представленного типа ГРМ входят такие элементы:

  • Распределительный валик;
  • Клапан;
  • Поршень;
  • Коромысло;
  • Стойка валика коромысла;
  • Валик коромысла;
  • Контргайка;
  • регулирующий винтик;
  • Шестеренки распредвала и коленвала;
  • Промежуточная шестеренка;
  • Пружинки клапана;
  • Направляющая втулка;
  • Штанга;
  • Толкатель;
  • Головка цилиндров.

Главным преимуществом механизма газораспределения данного типа считается небольшая стоимость, высокий уровень качества и надежности, а также простое использование. Но имеются и недостатки, например, такие как шумность и инерционность, которая ограничивает количество оборотов двигателя автомобиля. Применяются такие газораспределительные механизмы на автомобилях с дизельным двигателем или бензиновым двигателем, который имеет низкий уровень оборотов коленвала.

Теперь поговорим о механизмах газораспределения с верхним положением распределительного валика. В конструкцию представленного типа ГРМ входят такие элементы:

  • Толкатель;
  • Пружинки;
  • Канал;
  • Тарелка клапана;
  • Кулак распредвала;
  • стойка клапана.

Представленный тип ГРМ отличный от предыдущего установлением распредвала в основе цилиндров, а само функционирование и назначение остается прежним. Передача влияния из распредвала происходит с помощью толкателя на коромысло, из распредвала к коромыслу или же от распредвала к толкателю клапана.

Привод распредвала может реализовываться с помощью передачи цепки или зубчиков ремня.

По сравнению с предыдущим типом данный тип ГРМ имеет меньший уровень инертности, а значит, двигатель может развивать большее количество оборотов, и шума. Также к преимуществам данного типа относятся небольшие размеры блока-картера и недорогое изготовление. Но имеются и недостатки, например, необходимость регулярно проводить замену ремня привода, а несвоевременная замена ремня может привести к поломке клапанов. Также в проведении регулярной замены нуждается и цепь привода. К тому же, цепной привод механизма газораспределителя достаточно дорогой. Еще одним недостатком является сложность настаивания тепловых зазоров клапанов.

Устройство ГРМ и принцип работы

Автор admin На чтение 7 мин. Просмотров 965

Устройство ГРМ

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания – наиболее распространенный силовой агрегат, использующийся в современном автомобилестроении. Свое название он получил по количеству фаз, необходимых для осуществления одного цикла работы, или поворота коленчатого вала на 720 градусов.

Фаза впрыска топлива или топливно-воздушной смеси, сжатие рабочего тела поршнем, рабочий ход и выпуск отработанных газов. В модели идеального двигателя все фазы разнесены во времени, перекрытие между ними отсутствует, что, в свою очередь, обеспечивает получение максимально возможных рабочих значений мощности, крутящего момента и оборотов двигателя.

На практике, к сожалению, дела обстоят несколько хуже. Устройство газораспределительного механизма, отвечающего за исполнение фазы впрыска топлива и удаление выхлопных газов, его схема и принцип работы – основная тема данной статьи.

Общая схема и взаимодействие частей

Своевременное открытие впускных и выхлопных клапанов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания обеспечивается работой газораспределительного механизма или ГРМ.

Данное устройство состоит из распределительного вала с кулачками, необходимого количества коромысел или толкателей клапанов, пружин и собственно клапанов. Шестерня распредвала, ремень или цепь, используемые для передачи вращения от коленвала, и механизм натяжения цепи так же являются частью ГРМ.

  1. Фаза впрыска топлива. Поршень начинает движение от верхней мертвой точки к нижней. Открывается клапан подачи горючего, и топливно-воздушная смесь заполняет разреженное пространство цилиндра. Отмерив необходимую дозу ТВС, клапан закрывается. Коленчатый вал повернулся на 180 градусов от начального положения.
  2. Фаза сжатия. Достигнув нижней мертвой точки, поршень меняет направление движения к ВМТ, осуществляя сжатие топливно-воздушной смеси. При достижении верхней мертвой точки фаза сжатия рабочего тела оканчивается. Коленчатый вал совершил поворот на 360 градусов.
  3. Фаза рабочего хода. В момент нахождения поршня в ВМТ и достижения максимальной расчетной степени сжатия, происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Под действием стремительно расширяющихся газов поршень движется к нижней мертвой точке, совершая рабочий ход. При достижении НМТ третья фаза работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания считается оконченной. Коленчатый вал совершил поворот 540 градусов.
  4. Фаза удаления отработанных газов. Под действием коленчатого вала поршень начинает движение к верхней мертвой точке, вытесняя из объема цилиндра продукты сгорания топливно-воздушной смеси через открывшийся выхлопной клапан. По достижении поршнем ВМТ, фаза выхлопа считается завершенной, коленчатый вал совершил оборот на 720 градусов.

Для достижения такой точности по времени открытия впускных и выхлопных клапанов, газораспределительный механизм синхронизирован с оборотами коленчатого вала двигателя. Ремень или цепь передает вращение распределительному валу, кулачки которого, нажимая на коромысла, открывают поочередно впускные и выпускные клапаны ГРМ.

Классификация ГРМ

Нижнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания прошел долгий путь от 1900-х годов до наших дней.

Нижнеклапанные двигатели с распредвалом в блоке цилиндров, использовались повсеместно, вплоть до середины двадцатого века. Схема и устройство впускных и выпускных клапанов, расположенных в ряд тарелками вверх, обеспечивала простоту изготовления и малошумность двигателя. Основным минусом подобной конструкции был сложный путь топливно-воздушной смеси, неоптимальный режим наполнения цилиндров, и, как следствие, меньшая мощность силового агрегата.

Газораспределительный механизм такого вида использовался вплоть до 90-х годов двадцатого столетия в грузовых автомобилях. Пример тому – ГАЗ 52, выпуск которого закончился в 1991 году.

Смешанное расположение клапанов

Попытки повысить мощностные характеристики ДВС привели к созданию двигателя со смешанным расположением клапанов. Впускные находились в головке блока цилиндров, а выпускные – в блоке, как у обычного «нижнеклапанника».

Распределительный вал один, так же расположенный в блоке цилиндров. Клапана, отвечающие за впуск топливно-воздушной смеси управлялись посредством штанг – толкателей, через которые передавалось усилие с распредвала, выхлопные – с помощью привычного коромысла.

Такая компоновочная схема обеспечивала более низкую температуру ТВС, и, как следствие, более высокую мощность, по сравнению с нижнеклапанными двигателями внутреннего сгорания.

Верхнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм, клапаны впускной и выхлопной системы которого находятся в головке блока цилиндров, а распредвал – в самом блоке, был сконструирован Дэвидом Бьюиком в самом начале двадцатого столетия. Управление клапанами осуществлялось посредством штанг – толкателей, воздействовавших на коромысла.

Подобная компоновочная схема обладает высокой надежностью, за счет передачи вращения от коленчатого вала к распределительному, с помощью шестерни. Зубчатый ремень, изношенный в процессе эксплуатации, может оборваться, нанеся серьезные повреждения клапанному механизму ГРМ, изношенная же передаточная шестерня лишь немного сдвинет фазы газораспределения, что опытный водитель заметит по изменениям в работе двигателя.

Минусом является некоторая инерционность подобной конструкции, что накладывает ограничения на обороты двигателя, а, следовательно, на крутящий момент и степень форсирования. Использование более чем двух клапанов на цилиндр приводит к усложнению газораспределительного механизма и увеличению габаритных размеров двигателя. Четырехклапанные двигатели такой компоновки используются в грузовых автомобилях КамАЗ, дизельных тепловозных двигателях.

Газораспределительный механизм автомобиля «Волга» двадцать первой модели был устроен именно по верхнеклапанной схеме.

  • Двигатели, в которых распредвал и клапаны газораспределительного механизма располагаются в головке блока цилиндров, обозначаются аббревиатурой SOHC. Принцип действия и устройство механизма управления клапанами ГРМ отличается большим разнообразием. Существует схема открытия клапанов при помощи коромысел, рычагов и толкателей. Наибольшее распространение подобное устройство двигателей получило в период с середины 60-х до конца 80-х годов двадцатого столетия. В данный момент такие двигатели устанавливаются на недорогие легковые автомобили.
  • Двигатели, газораспределительный механизм которых включает в себя два распредвала, обозначается аббревиатурой DOHC. При использовании двух клапанов на цилиндр, каждый распределительный вал открывает свой ряд клапанов. Такое устройство ГРМ позволяет уменьшить инерцию коленчатого вала, и тем самым значительно увеличивает обороты и мощность ДВС. Принцип работы двигателя, использующего четыре и более клапана на цилиндр, ничем не отличается от вышеописанного. Подобные силовые агрегаты демонстрируют большую, чем у двухклапанных аналогов, мощность и устанавливаются на большинство современных автомобилей.

В двигателях с подобным типом газораспределительного механизма важную роль играет устройство привода распредвалов. В качестве передаточного элемента используется цепь, находящаяся в герметично закрытом объеме, и омывающаяся маслом, или зубчатый ремень, находящийся на внешней стороне двигателя.

Поломка привода ГРМ зачастую приводит к печальным последствиям. Оборвавшийся ремень, износившийся в процессе эксплуатации, вызывает мгновенную остановку распределительного вала, вследствие чего некоторые клапаны остаются в открытом состоянии. Удар поршня по выступающей тарелке наносит серьезные повреждения головке блока цилиндров. В особо тяжелых случаях ремонт невозможен и требуется замена данного элемента двигателя.

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Для двигателей, конструкция ГРМ которых допускает использование пружин для закрывания клапанов, существует ограничение по максимальному количеству оборотов в минуту. При достижении значения в 9000 об/мин пружины не смогут обеспечить нужную скорость срабатывания, что неизбежно приведет к поломке двигателя.

Принцип десмодромного ГРМ заключается в использовании двух распределительных валов, один из которых производит открытие, а второй, закрытие клапанов. В таком двигателе нет ограничения на развиваемые обороты, ведь скорость срабатывания механизма напрямую зависит от скорости вращения коленвала.

Создание газораспределительного механизма с изменяемыми фазами стало возможным относительно недавно, с началом использования в двигателестроении бортовых компьютеров и электронных управляющих блоков. Система электромагнитных клапанов, меняющая режим работы согласно команд микропроцессора, позволяет снимать с двигателя мощность, приближающуюся к расчетной, при минимальном расходе топлива.

Замена ремня ГРМ своими руками

Снимая изношенный ремень, и устанавливая на его место новый, легко изменить взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. В этом случае сместятся фазы газораспределения двигателя, что приведет к нарушениям в работе, вплоть до поломки. Метки на шестернях приводного механизма служат для визуального контроля настройки ГРМ.


Сняв непригодный ремень, необходимо совместить метки шестерней коленчатого и распределительного валов с прорезями в кожухе приводного механизма. Назначение этой операции – установка условного «нуля», с которого и начнется работа двигателя. Далее следует аккуратно установить запасной ремень, стараясь не сместить метки на шестернях.

Следующий шаг – осмотр и регулировка усилия натяжного ролика. Назначение этого узла в удержании ремня на шестернях приводного механизма. Правильность регулировки ролика можно проверить, повернув натянутый ремень пальцами. Если удастся провернуть на девяносто градусов – натяжной механизм отрегулирован хорошо. Если ремень повернется на угол меньший, чем 90 градусов, то он перетянут, если на больший, то недотянут.


Очень важно при монтаже не брать ремень ГРМ промасленными руками. Это может привести к проскакиванию на шестернях приводного механизма.

Купленный на придорожной АЗС ремень следует тщательно осмотреть. При нарушении условий хранения, даже новый ремень привода ГРМ пойдет трещинами и не сможет быть использован по назначению.

Видео, иллюстрирующее работу ГРМ

Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Газораспределительный механизм. Зачем это нужно?

Газораспределительный механизм — одна из важнейших частей двигателя, от правильной работы которой напрямую зависит его работоспособность. Служит для своевременного заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом (в инжекторных и дизельных двигателях), а также для выпуска выхлопных газов. Система ГРМ включает в себя привод распредвала, он может быть ременным, цепным или посредством шестерен, сам распредвал и клапанный механизм.Последние важные детали — это клапаны и коромысла. Последние, в свою очередь, закреплены на оси таким образом, что один из ее рычагов опирается на регулировочный винт, а второй — на шток клапана.

Распределительный вал представляет собой ось, в которой протыкаются эксцентрики (кулачки) в соответствии с углами фаз газораспределения. Время клапана — это время, когда клапан открывается и закрывается. Это происходит в то время, когда цилиндр находится в верхней или нижней мертвой точке. Какой клапан открывается (впускной или выпускной), зависит от того, какой стержень находится в цилиндре.

Например, если поршень находится в нижней мертвой точке и начинается такт сжатия, то все клапаны закрываются, если это такт выпуска, то выпускной клапан открыт. Логично предположить, что в такте такта все клапаны также закрыты, а при открытом впуске впускной клапан открыт. В газораспределительном механизме может быть один или два распредвала. Газораспределительный механизм OHC — это первый случай, второй получил название DOHC. Такое расположение используется только в тех двигателях, в которых каждый цилиндр имеет 4 или более клапана, например 5 для Audi.

Таким образом, газораспределительный механизм DOHC позволяет добиться от двигателя большей производительности, а также сделать его более безвредным и экономичным. Каждый распределительный вал предназначен для открытия одной группы клапанов: впускных или выпускных.

Ему предшествовал газораспределительный механизм SOHC. Он также имеет 4 клапана на цилиндр, но для их открытия используется только один распределительный вал. Такой выбор времени был широко распространен в 1990-х годах, но вскоре от него отказались из-за его низкой производительности по сравнению с DOHC.

Сборка

подразумевает правильную установку распредвала относительно коленчатого вала. Это достигается благодаря отметкам на шестеренке, которые необходимо совместить. При использовании ременной передачи сначала устанавливаются шкивы, совмещаются метки, после чего фиксируются и пристегивается ремень ГРМ, который затем натягивается натяжным роликом.

Газораспределительный механизм практически не требует обслуживания, все сводится к своевременной регулировке зазоров в приводе клапана. Его нарушение приводит к повышенному износу деталей, а также не позволяет двигателю развивать полную мощность.Кроме того, это может привести к зависанию клапанов, они будут постоянно находиться в приоткрытом положении, и повреждению поршней, и замена даже одного может оказаться довольно дорогостоящим.

.

SOHC против DOHC — какой двигатель лучше?

SOHC или DOHC. Путаница может вскружить вам голову. Но, прежде чем двигаться вперед и развеять ваши сомнения, должно быть ясно, что эти типы двигателей имеют несколько плюсов и минусов, которые отличают их друг от друга.

И SOHC, и DOHC удалось привлечь внимание к своим превосходным характеристикам, когда дело касается эффективности двигателя. Но чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы перечислили определенные факторы, которые помогут вам сделать лучший выбор, когда SOHC vs.Под вопросом DOHC .

Определения SOHC и DOHC
Что такое двигатель SOHC?

SOHC означает одинарный верхний кулачок (только одна штанга кулачка управляет впускными и выпускными клапанами). Это означает, что в головке всего один распредвал. Рядные двигатели будут иметь один распредвал. Плоский двигатель и V-образный двигатель будут иметь два распределительных вала, по одному на ряд цилиндров.

Что такое двигатель DOHC?

DOHC означает Dual Overhead Cam или Double Overhead Cam (два кулачка, расположенные над головой, управляют различными впускными и выпускными клапанами).Это означает, что каждая жатка имеет два распределительных вала. Следовательно, рядный двигатель будет содержать 2 распредвала, так как у него только один коллектор. Плоский двигатель и V-образный двигатель будут иметь 4 распредвала, так как у них есть два коллектора. Двигатели DOHC обычно имеют 4 клапана. Один распределительный вал для впускных клапанов, а другой — для выпускных клапанов.

SOHC по сравнению с DOHC — что лучше сделать?

У каждого типа есть свои особенности, которые делают их уникальными и отличными друг от друга.Давайте подробно рассмотрим разницу между SOHC и DOHC , чтобы помочь вам сделать лучший выбор.

1. Эксплуатация

SOHC — это просто один распредвал, регулирующий как впуск, так и выпуск газов, а DOHC — двойной распредвал, который имеет специальную настройку для впуска и выпуска газов. Это также означает, что DOHC имеет двойные впускные и выпускные клапаны по сравнению с SOHC. Таким образом, получается более холодный двигатель с равным распределением операций, что, в свою очередь, обеспечивает плавную, бесшумную и эффективную езду.

2. ГРМ

Клапаны, как известно, активируют работу двигателя. Время впуска и выпуска газов зависит от формы и угла распредвала. Когда этот процесс дыхания необходимо оптимизировать, требуется изменение фаз газораспределения, что, в свою очередь, также увеличивает максимальную достигаемую мощность. Известно, что конструкции SOHC имеют меньший контроль фаз газораспределения по сравнению с DOHC из-за наличия одного распредвала, что делает DOHC более гибким с точки зрения настройки.

ПОДРОБНЕЕ:

3. Топливная эффективность

Как уже говорилось, DOHC имеет двойную установку клапанов на головку. Это, в свою очередь, означает, что будет потребляться больше энергии из-за улучшенного управления клапанами. И чем больше мощность, тем больше расход топлива. Таким образом, если говорить о топливной эффективности SOHC по сравнению с DOHC , то SOHC более экономичен. Но следует знать, что именно навыки водителя и конструкция двигателя могут заставить двигатель DOHC отражать топливную экономичность.Вы можете найти советы по техническому обслуживанию, которые помогут вам научиться управлять эффективностью двигателя.

Экономия топлива SOHC и DOHC
4. Цена

Когда вам приходит в голову вопрос «Что такое SOHC», просто знайте, что у него есть один вращающийся цилиндрический стержень, который регулирует впуск и выпуск газов. Это требует доступности по сравнению с DOHC, который имеет отличительную настройку как для входящих, так и для исходящих газов. DOHC имеет вдвое больше клапанов по сравнению с SOHC, что делает его менее сложной конструкцией и, следовательно, дешевле, чем его аналог.

SOHC против DOHC — что разумно?

Заключение

Взглянув на перспективы двух типов двигателей, вы, должно быть, получили более ясное представление о SOHC и DOHC . Кроме того, следует знать, что и SOHC, и DOHC имеют свои преимущества и недостатки, но когда дело доходит до выбора лучшего варианта с учетом рыночных тенденций, это, несомненно, будет DOHC.
>> Ищете качественный подержанный автомобиль из Японии, нажмите здесь

.Двигатель Toyota

— электрические схемы

Маркировка двигателей Toyota

A Изменение системы фаз газораспределения Valvematic

B Два карбюратора SU (после 2000 г. — указывает на использование этанола в качестве топлива E85)

C с системой контроля выбросов в Калифорнии

C I с централизованной одноточечной системой впрыска топлива с электронным управлением

D Два карбюратора с нисходящим потоком

E Электронный впрыск топлива

F Клапан шестерни DOHC с узкими «экономичными» фазами

G Газораспределительный механизм DOHC с широкими «продуктивными» фазами

H Высокая степень сжатия или повышение давления

I Централизованный впрыск топлива

J Autochoke

K цикл Аткинсона (не гидрид)

L Поперечное сечение двигателя

M для рынка Филиппин

N Двигатель на сжатом природном газе

Двигатель П на сжиженном углеводородном газе

R Низкая степень сжатия (для топлива с октановым числом 87 и ниже)

S Вихревое перемешивание

SE Прямой впрыск бензина

T Турбокомпрессор

U С каталитическим нейтрализатором по японским стандартам

V Дизельный впрыск Common Rail

X Гибридный двигатель с циклом Аткинсона

Z Supercharged (нагнетатель с механическим приводом)

Примеры обозначений:

4 — двигатели четвертого семейства двигателей поколения

A — семейство двигателей

G — газораспределительный механизм DOHC с широкими «продуктивными» фазами.

E — с электронным впрыском топлива;

22 — поколение двигателей семейства R

R — семейство двигателей

T — с турбонаддувом

E — Электронный впрыск топлива

C — с системой контроля выбросов в Калифорнии

Руководство по ремонту двигателей Toyota

5S – FE Двигатель скачать Руководство по ремонту

Toyota АКПП

.

Механизм распределения газа: изображения, фотографии и вето.

Você está usando um navegador mais antigo, que pode prejudicar sua Experência. Faça a atualização. Saiba mais. ImagensPágina Inicial де imagensColeções especiaisFotosVetoresImagens сделать OffsetCategoriasAbstratoAnimais / Вид SelvagemArtesFundos / TexturasBeleza / ModaPrédios / Marcos históricosNegócios / FinançasCelebridadesEditorialEducaçãoAlimentos е bebidasSaúde / MedicinaDatas е festividadesIlustrações / Clip-ArtIndustrialInterioresDiversosNaturezaObjetosParques / Ar livrePessoasReligiãoCiênciasSinais / SímbolosEsportes / LazerTecnologiaMeios де transporteVetoresVintageTodas как categoriasVídeosPágina Inicial де vídeosColeções especiaisShutterstock SelectShutterstock ElementsCategoriasAnimais / Вид SelvagemPrédios / Marcos históricosFundos / TexturasNegócios / FinançasEducaçãoAlimentos е bebidasCuidados ком SaúdeDatas е festividadesObjetosIndustrialArteNaturezaPessoasReligiãoCiênciasTecnologiaSinais / SímbolosEsportes / LazerMeios де transporteEditorialTodas как categoriasMúsicasPágina Inicial де MúsicaPremiumBeatModelosPágina Inicial де modelosModelos пункт Redes sociaisImagem де Капа пункт FacebookCapa сделать Facebook Para дис positivos móveisStory сделать InstagramBanner сделать TwitterArte пункт канала сделать YouTubeModelos impressosCartão де visitaCertificadoCupomPanfletoVale-presenteEditorialPágina Inicial делать EditorialEntretenimentoNotíciasRealezaEsportesFerramentasShutterstock EditorAplicativos móveisPluginsRedimensionador де imagensConversor де arquivosCriador де colagensEsquemas де coresBlogPágina Inicial сделать BlogDesignVídeoColaboradorNotícias
PremiumBeatCorporativoPreços Блог

Entrar

Inscreva-се

Меню

FiltrosLimpar tudoTodas как imagens
  • Тоды как изображения
.

Газораспределительный механизм: изображения, фото и ветеринарная графика

Используется устаревший браузер и опыт использования навигации, не являющейся оптимальной. Пройдите самый последний браузер. Ulteriori informazioni.

Accedi

Registrati

Menu

FiltriCancella tuttoTutte le imagini
  • Все изображения
  • Foto
  • Contenuti vettoriali
.

Типы грм. Назначение и характеристика 8 привод распределительного вала назначение и типы

Распределительный вал и его привод

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет впускные Г и выпускные Б кулачки, опорные шейки Л, шестерню Д для привода масляного насоса и распределителя системы зажигания и эксцентрик В для привода топливного насоса в карбюраторных двигателях.

Рис. 1. Типы распределительных валов

Вал штампуют из стали; кулачки и шейки его подвергают термической обработке для получения повышенной износостойкости, после чего шлифуют. Кулачки изготовляют как одно целое с валом. Применяют также литые чугунные распределительные валы.

Для каждого цилиндра у четырехтактных двигателей имеются два кулачка: впускной и выпускной. Форма (профиль) кулачка обеспечивает плавный подъем и опускание клапана и соответствующую продолжительность его открытия. Одноименные кулачки располагают в рядном четырехцилиндровом двигателе под углом 90° (рис. 1, а), в шестицилиндровом — под углом 60° (рис. 1, б). Разноименные кулачки устанавливают под углом, величина которого зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагаются в принятом для двигателя порядке работы с учетом направления вращения вала. По длине вала впускные и выпускные кулачки чередуются в соответствии с расположением клапанов.

В V-образных двигателях расположение кулачков на общем для обеих секций блока распределительном валу зависит от чередования тактов в цилиндрах, угла развала и принятых фаз газораспределения. Распределительный вал У-образного восьмицилиндрового карбюраторного двигателя показан на рис. 1, в.

В двухтактных дизелях (ЯАЗ -М204 и ЯАЗ -М206) для каждого цилиндра имеется по два выпускных кулачка, обращенных вершинами в одну сторону, и по одному кулачку, управляющему работой насос-форсунки.

При нижнем расположении распределительного вала его устанавливают в картере на опорах, представляющих собой отверстия в стенках и перегородках картера, в которые запрессованы стальные тонкостенные биметаллические или триметаллические втулки. Вал устанавливают иногда также в специальных вкладышах. Число опор распределительного вала для двигателей разных типов различно.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства двигателей ограничиваются упорным фланцем (рис. 2), закрепленным на блоке и расположенным с определенным зазором между торцом передней шейки вала и ступицы шестерни; зазор между опорным фланцем и торцом шейки вала устанавливают для двигателей разных марок в пределах 0,05- 0,2 мм; величина этого зазора определяется толщиной распорного кольца, закрепленного на валу между торцом шейки и ступицей шестерни. У двухтактных дизелей ЯМЗ осевые перемещения вала ограничиваются бронзовыми упорными шайбами, установленными по обеим сторонам переднего подшипника.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи. При зубчатой передаче на конце коленчатого и распределительного валов закрепляют распределительные шестерни.

Для повышения бесшумности и плавности работы шестерни изготовляют с косыми зубьями; шестерню распределительного вала обычно делают из пластмассы — текстолита, а шестерню коленчатого вала — из стали.

При цепной передаче, обеспечивающей большую бесшумность работы (автомобили ЗИЛ -111), на конце коленчатого вала и на конце распределительного вала закрепляются звездочки, соединенные стальной гибкой бесшумной цепью. Зубья цепи входят в зацепление с зубьями звездочек.

Рис. 2. Типы приводов распределительного вала: а — зубчатая передача; б — цепная передача

Распределительные шестерни или звездочки при сборке устанавливают одну относительно другой по меткам, имеющимся на их зубьях.

На новых моделях двигателей получает применение верхнее расположение распределительного вала (на головке блока). Привод вала осуществляется цепной передачей (автомобиль «Москвич-412»).

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси (или воздуха) и выпуск отработавших газов.

Двигатели могут иметь нижнее расположение клапанов (ГАЗ -52, ЗИЛ -157К, ЗИЛ -1Э0К), при котором клапаны размещены в блоке цилиндров, и верхнее (ЗМЗ -24, 3M3-S3, ЗИЛ -130, ЯМЗ -740 и др.), когда они расположены в головке цилиндров.

При нижнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается клапану или через толкатель. Клапан перемещается в направляющей втулке, запрессованной в блок цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, упирающейся в блок и шайбу, закрепленную двумя сухариками на конце стержня клапана.

При верхнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю, штанге, коромыслу и клапану. Преимущественно применяется верхнее расположение клапанов, так как такая конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери тепла с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку клапанных зазоров.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.

При сборке распределительный вал вставляют в отверстие торца картера двигателя, поэтому диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Количество опорных шеек обычно равно количеству коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготовляют из стали, бронзы (ЯМЗ -740) или из металлокерамики.

Внутреннюю поверхность стальных втулок заливают слоем баббита или сплава СОС -6-6.

На распределительном валу расположены кулачки, воздействующие на толкатели; шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя; эксцентрик привода топливного насоса. Кулачков имеется по два на каждый цилиндр. Углы их взаимного расположения зависят для одноименных кулачков — от числа цилиндров и чередования рабочих ходов в разных цилиндрах, для разноименных — от фаз газораспределения. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергают закалке токами высокой частоты, а чугунных — отбеливанию. Кулачкам при шлифовании придают небольшую конусность, что в сочетании со сферической формой торца толкателей обеспечивает поворот толкателя во время работы.

Рис. 3. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов: а-схема, 6—детали; 1-распределительный вал, 2 — толкатель, 3- контргайка, 4- регулировочный болт, 5-сухарики, б — упорная. шайба пружины, 7- пружина клапана, 8—выпускной клапан, 9- направляющая втулка клапана, 10 — вставное седло выпускного клапана, 11 — впускной клапан

Между шестерней распределительного вала и передней опорной шейкой установлены распорная шайба и упорный фланец, который привертывается болтами к блоку цилиндров и удерживает вал от осевых перемещений.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала. В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз, а следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на переднем конце коленчатого вала. Шестерня коленчатого вала стальная, шестерня на распределительном валу чугунная (ЗИЛ -130) или текстолитовая (ЗМЗ -24, 3M3-53). Зубья у шестерен косые.

Рис. 4. Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (ЗИГМЗО ): 1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4-опорные шейки, 5-эксцентрик привода топливного насоса, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов, 8- втул-ки, 9 — впускной клапан, 10 — направляющая втулка, 11-упорная шайба, 12 — пружина, 13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16-стойка оси коромысел, 17 — механизм поворота выпускного клапана, 18 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20-толкатели, 21 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

Распределительные шестерни двигателя ЯМЗ -740 расположены на заднем торце блока цилиндров.

Распределительные шестерни входят в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов. Это достигается совмещением меток на зубе одной шестерни и впадине между зубьями другой шестерни.

В высокооборотных двигателях («Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигули») распределительный вал располагается в головке цилиндров и его кулачки воздействуют непосредственно на коромысла, которые, поворачиваясь на осях, открывают клапаны. В таком клапанном механизме нет толкателей и штанг, упрощается отливка блока цилиндров, снижается шум при работе.

Ведомая звездочка распределительного вала приводится во вращение втулочно-роликовой цепью от ведущей звездочки коленчатого вала. Устройство для натяжения цепи имеет звездочку и рычаг.

Рис. 5. Газораспределительный механизм с верхним расположением распределительного вала («Москвич-412»): а- газораспределительный механизм, б — привод газораспределительного механизма; 1 — наконечник клапана, 2 — ось коромысел выпускных клапанов, 3,6 — коромысла, 4 — распределительный вал, 5 — ось коромысел впускных клапанов, 7 — контргайка, 8 — регулировочный винт, 9 — головка цилиндров, 10 — клапаны, 11 — ведущая звездочка, 12-звездочка натяжного устройства, 13 — рычаг, 14 — ведомая звездочка, 15 — цепь, 16 — коленчатый вал

К атегория: — Устройство и работа двигателя

Окт 26 2014

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ. От точной и бесперебойной работы распределительного вала во многом зависит нормальная работа двигателя.

Одну из самых важных функций в работе двигателя автомобиля выполняет распределительный вал, который является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ). Распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от того, каково устройство двигателя, газораспределительный механизм может иметь нижнее или верхнее расположение клапанов. На сегодняшний день чаще встречаются ГРМ с верхним расположением клапанов.

Такая конструкция позволяет ускорить и облегчить процесс обслуживания, включающий регулировку и ремонт распределительного вала, для которого потребуются запчасти на распредвал.

Устройство распределительного вала

С конструктивной точки зрения распределительный вал двигателя связан с коленвалом, что обеспечивается благодаря наличию цепи и ремня. Цепь или ремень распределительного вала надеваются на звездочку коленчатого вала или на шкив распредвала.

Такой шкив распредвала, как разрезная шестерня, считается наиболее практичным и эффективным вариантом, поэтому достаточно часто используется для тюнинга двигателей с целью увеличения их мощности.

Подшипники, внутри которых происходит вращение опорных шеек распредвала, располагаются на головке блока цилиндров. Если крепления шеек выходят из строя, для их ремонта используют ремонтные вкладыши распределительного вала.

Для того чтобы избежать осевого люфта, в конструкцию распределительного вала входят специальные фиксаторы. Непосредственно по оси вала проходит сквозное отверстие, предназначенное для смазки трущихся деталей. Это отверстие закрывается сзади при помощи специальной заглушки распределительного вала.

Важнейшей составной частью распредвала являются кулачки, количество которых указывает на количество впускных-выпускных клапанов. Кулачки отвечают за выполнение основной функции распределительного вала — регулирование фаз газораспределения двигателя и регулирование порядка работы цилиндров.

Каждый клапан оснащен кулачком. Кулачок набегает на толкатель, способствуя открыванию клапана. После того, как кулачок сходит с толкателя, мощная возвратная пружина обеспечивает закрывание клапана.

Кулачки распределительного вала находятся между опорными шейками. Газораспределительную фазу распредвала, зависящую от числа оборотов двигателя и от конструкции впускных-выпускных клапанов, определяют опытным путем. Подобные данные для конкретной модели двигателя можно найти в специальных таблицах и диаграммах, которые специально составляет производитель.

Как работает распределительный вал?

Конструктивно распредвал располагается в развале блока цилиндров. Зубчатая или цепная передача коленвала приводит в действие распредвал.

Когда распределительный вал вращается, кулачки оказывают воздействие на работу клапанов. Данный процесс будет происходить правильно только в случае строгого соответствия с порядком работы цилиндров двигателя и с фазами газораспределения.

Для того чтобы были установлены соответствующие фазы газораспределения, на приводной шкив или на распределительные шестерни наносятся специальные установочные метки. Кроме этого, необходимо, чтобы кулачки распределительного вала и кривошипы коленчатого вала находились в строго определенном положении по отношению друг к другу.

Когда установка производится по меткам, удается достичь соблюдения правильной последовательности тактов — порядка работы цилиндров двигателя, который, в свою очередь, зависит от расположения самих цилиндров, а также от особенности конструкции коленчатого и распределительного валов.

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом двигателя называется период, за время которого впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Как правило, период проходит за два оборота коленвала. За это время распределительный вал, шестерня которого имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, делает один оборот.

Количество распределительных валов в двигателе

На количество распредвалов непосредственно влияет конфигурация двигателя. Двигатели, которые отличаются рядной конфигурацией, а также имеют одну пару клапанов на цилиндр, оснащаются одним распределительным валом. Если для каждого цилиндра предусмотрено по четыре клапана, двигатель оборудуется двумя распредвалами.

Двигатели оппозитные и V-образные отличаются наличием одного распредвала в развале либо имеют два распределительных вала, каждый из которых находится в головке блока. Бывают и исключения из общепринятых правил, связанные в первую очередь с конструктивными особенностями двигателя.

1. Подкатной гидравлический домкрат. Штатный домкрат автомобиля ваз 2107 часто или неудобен, или просто бесполезен при выполнении некоторых работ.

2. Опора под автомобиль, регулируемая по высоте и с допустимой нагрузкой не менее 1т. Желательно иметь четыре такие подставки.

3. Противооткатные упоры (не менее 2шт.).

4. Двухсторонние ключи для штуцеров тормозной системы на 8, 10 и 13мм. Наиболее распространены два типа таких ключей: зажимной ключ и накидной ключ с прорезью. Зажимной ключ позволяет отворачивать штуцеры с изношенными гранями. Чтобы надеть ключ на штуцер тормозной трубки, необходимо вывернуть стяжной болт. Накидной ключ с прорезью позволяет более оперативно выполнять работу, однако такой ключ должен быть изготовлен из качественной стали с соответствующей термической обработкой.

5. Специальные щипцы для снятия стопорных колец. Существует два типа таких щипцов: сдвижные — для извлечения стопорных колец из отверстий, и раздвижные — для снятия стопорных колец с валов, осей, тяг. Щипцы также бывают с прямыми и изогнутыми губками.

6. Съемник масляного фильтра.

7. Универсальный двухзахватный съемник для снятия шкивов, ступиц, шестерней.

8. Универсальные трехзахватные съемники для снятия шкивов, ступиц, шестерен.

9. Съемник карданного шарнира.

10. Съемник и оправка для замены маслосъемных колпачков.

11. Рассухариватель для разборки клапанного механизма головки блока цилиндров.

12. Приспособление для снятия шаровых опор.

13. Приспособление для извлечения поршневого пальца.

14. Приспособление для выпрессовки и запрессовки сайлентблоков рычагов передней подвески.

15. Приспособление для снятия рулевых тяг.

16. Ключ храповика коленчатого вала.

17. Съемник пружин.

18. Ударная отвертка с набором насадок.

19. Цифровой мультиметр для проверки параметров электрических цепей.

20. Специальный щуп или контрольная лампа на 12В для проверки электрических цепей автомобиля ваз 2107, находящихся под напряжением.

21. Манометр для проверки давления в шинах (при отсутствии манометра на шинном насосе).

22. Манометр для измерения давления в топливной рампе двигателя.

23. Компрессометр для проверки давления в цилиндрах двигателя.

24. Нутромер для измерения диаметра цилиндров.

25. Штангенциркуль с глубиномером.

26. Микрометры с пределом измерений 25-50 мм и 50-75 мм.

27. Набор круглых щупов для проверки зазора между электродами свечей зажигания. Можно использовать комбинированный ключ для обслуживания системы зажигания с набором необходимых щупов. Ключ имеет специальные прорези для подгибания бокового электрода свечи зажигания.

28. Набор плоских щупов для измерения зазоров при оценке технического состояния агрегатов.

29. Широкий щуп 0,15мм для проверки зазоров в клапанном механизме.

30. Оправка для центрирования ведомого диска сцепления.

31. Оправка для обжима поршневых колец при установке поршня в цилиндр.

32. Ареометр для измерения плотности жидкости (электролита в аккумуляторной батарее или антифриза в расширительном бачке).

33. Специальное приспособление с металлическими щетками для очистки клемм проводов и выводов аккумуляторной батареи.

34. Масляный шприц для заливки масла в коробку передач и задний мост.

35. Нагнетательный шприц для смазки шлицов карданного вала.

36. Шланг с грушей для перекачки топлива. Шланги можно использовать для удаления топлива из бака перед его снятием.

37. Медицинский шприц или груша для отбора жидкостей (например, при необходимости снятия бачка главного тормозного цилиндра без слива всей тормозной жидкости из системы). Шприц также незаменим для чистки деталей карбюратора.При выполнении ремонтных работ на автомобиле ваз 2107 могут также потребоваться: технический фен (термопистолет), электродрель с набором сверл по металлу, струбцина, пинцет, шило, рулетка, широкая слесарная линейка, бытовой безмен, широкая емкость для слива масла и охлаждающей жидкости объемом не менее 10л.

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.

Принцип действия и устройство распредвала

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

  1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
  2. износ подшипников;
  3. механическая поломка одного из элементов вала;
  4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
  5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
  6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
  7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.свобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан. Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.

ГЛАВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДВАЛА

Известно, что среди главных характеристик распредвала конструкторы форсированных двигателей часто используют понятие продолжительности открывания. Дело в том, что именно этот фактор непосредственно влияет на производимую мощность двигателя. Так, чем клапаны дольше открыты, тем мощнее агрегат. Таким образом, получается максимальная скорость двигателя. Например, когда продолжительность открытия составляет больше стандартного показателя, то двигатель сможет выработать дополнительную максимальную мощность, которая будет получаться от работы агрегата на низких оборотах. Известно, что для гоночных автомобилей максимальная скорость двигателя является приоритетной целью. Что касается классических машин, то при их разработке силы инженеров направлены на крутящий момент при низких оборотах и приемистость.

Увеличение мощности может также зависеть от увеличения подъема клапана, которое может прибавить максимальную скорость. С одной стороны, дополнительная скорость будет получаться при помощи короткой продолжительности открывания клапанов. С другой стороны, приводы клапанов имеют не такой простой механизм. Например, при высоких скоростях движения клапанов у двигателя не получится выработать дополнительную максимальную скорость. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про основные особенности системы выпуска выхлопных газов. Так, при низкой продолжительности открывания клапана после закрытого положения клапану остается меньше времени, чтобы добраться до исходной позиции. После продолжительность становится еще меньше, что, главным образом, отражается на выработке дополнительной мощности. Дело в том, что в этот момент требуются клапанные пружины, у которых будет как можно больше усилий, что считается невозможным.

Стоит отметить, что сегодня существует понятие надежного и практичного подъема клапана. В этом случае величина подъема должна быть более 12,7 миллиметров, что обеспечит высокую скорость открывания и закрывания клапанов. Продолжительность такта насчитывает от 2 850 оборотов в минуту. Однако такие показатели создают нагрузку на механизмы клапана, что в итоге приводит к недолгой службе клапанных пружин, стержней клапанов и кулачков распредвала. Известно, что вал с высокими показателями скорости подъема клапанов работают без сбоя первое время, например, до 20 тысяч километров. Все же сегодня автопроизводители разрабатывают такие двигательные системы, где распредвал имеет одинаковые показатели продолжительности открывания клапанов и их подъема, что заметно увеличивает их срок службы.

Кроме того, на мощность двигателя влияет такой фактор, как открывание и закрывание клапанов по отношению к положению распредвала. Так, фазы распределения распредвала можно найти в таблице, которая к нему прилагается. Согласно этим данным, можно узнать об угловых положениях распредвала в момент открытия и закрытия клапанов. Все данные обычно берутся в момент поворота коленчатого вала до и после верхней и нижней мертвых точек, указываются в градусах.

Что касается продолжительности открывания клапанов, то она рассчитывает, согласно фазам распределения газа, которые указаны в таблице. Обычно в этом случае нужно суммировать момент открывания, момент закрывания и прибавить 1 800. Все моменты указываются в градусах.

Теперь стоит разобраться с соотношением фаз распределения газа мощности и распредвала. В этом случае представим, что один распредвал будет А, другой – В. Известно, что оба этих вала имеют аналогичные формы впускных и выпускных клапанов, а также схожую продолжительность открывания клапанов, которая составляет 2 700 оборотов. В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью троит двигатель: причины и методы устранения. Обычно такиераспредвалы называются конструкциями с одним профилем. Все же между этими распредвалами есть некоторые отличия. Например, у вала А кулачки расположены так, что впускной открывается за 270 до верхней мертвой точки, а закрывается в 630 после нижней мертвой точки.

Что касается выпускного клапана вала А, то он открывается в 710 до нижней мертвой точки и закрывается за 190 после верхней мертвой точки. То есть, фазы газораспределения выглядят следующим образом: 27-63-71 – 19. Что касается вала В, то у него прослеживается другая картина: 23 o67 — 75 -15. Вопрос: Как валы А и В могут повлиять на мощность двигателя? Ответ: вал А создаст дополнительную максимальную мощность. Все же стоит отметить, что двигатель будет иметь характеристики хуже, кроме того, у него будет прослеживаться более узкая кривая мощности по сравнению с валом В. Сразу стоит отметить, что на такие показатели никак не влияет продолжительность открывания и закрывания клапанов, так как она, как мы отметили выше, одинакова. На самом деле на такой результат влияют изменения в фазах распределения газа, то есть, в углах, находящихся между центрами кулачков в каждом распределительном вале.

Этот угол представляет собой угловое смещение, которое происходит между впускным и выпускным кулачками. Стоит отметить, что в этом случае данные будут указываться в градусах поворота распределительного вала, а не в градусах поворота коленчатого вала, которые указывались ранее. Так, перекрытие клапанов зависит, главным образом, от угла. Например, в момент уменьшения угла между центрами клапанов впускной и выпускной клапаны будут перекрываться больше. Кроме того, в момент увеличения продолжительности открывания клапанов, их перекрытие тоже повышается.

Распределительный вал или попросту распредвал в газораспределительном механизме обеспечивает выполнение основной функции – своевременного открытия и закрытия клапанов, за счет чего производится приток свежего воздуха и выпуск отработавших газов. В общем виде распределительный вал управляет процессом газообмена в двигателе.

Для уменьшения инерционных нагрузок, увеличения жесткости элементов газораспределительного механизма распределительный вал должен располагаться как можно ближе к клапанам. Поэтому стандартное положение распредвала на современном двигателе в головке блока цилиндров – т.н. верхнее расположение распределительного вала .

В газораспределительном механизме используется один или два распределительных вала на ряд цилиндров. При одновальной схеме обслуживаются впускные и выпускные клапаны (два клапана на цилиндр ). В двухвальном газораспределительном механизме один вал обсуживает впускные клапаны, другой – выпускные (два впускных и два выпускных клапана на цилиндр ).

Основу конструкции распределительного вала составляют кулачки . На каждый клапан используется, как правило, один кулачок. Кулачок имеет сложную форму, которая обеспечивает открытие и закрытие клапана в установленное время, и его подъем на определенную высоту. В зависимости от конструкции газораспределительного механизма кулачок взаимодействует либо с толкателем, либо с коромыслом.

При работе распределительного вала кулачки вынуждены преодолевать усилия возвратных пружин клапанов и силы трения от взаимодействия с толкателями. На все это расходуется полезная мощность двигателя. Указанных недостатков лишена беспружинная система, реализованная в десмодромном механизме . Для уменьшения силы трения между кулачком и толкателем плоская поверхность толкателя может заменяться роликом . В отдаленной перспективе использование магнитной системы для управления клапанами, обеспечивающей полный отказ от распределительного вала.

Распределительный вал изготавливается из чугуна (литьем) или стали (ковкой). Распредвал вращается в опорах, которые представляют собой подшипники скольжения. Число опор на одно превышает число цилиндров. Опоры, в основном, разъемные, реже – неразъемные (выполнены как одно целое с головкой блока). В опорах, выполненных в чугунной головке, используются тонкостенные вкладыши, которые при изнашивании заменяются.

От продольного перемещения распредвал удерживают упорные подшипники, располагающиеся около приводной шестерни (звездочки). Распределительный вал смазывается под давлением. Предпочтительным является индивидуальный подвод масла к каждому подшипнику. Значительно повышается эффективность газораспределительного механизма с использованием различных систем изменения фаз газораспределения , которые позволяют добиться повышения мощности, топливной экономичности, снижения токсичности отработавших газов. Различают несколько подходов к изменению фаз газораспределения:

  • поворот распределительного вала на различных режимах работы;
  • использования нескольких кулачков с различным профилем на один клапан;
  • изменение положения оси коромысла.

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала двигателя . В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания привод обеспечивает вращение коленчатого вала со скоростью в два раза медленнее коленчатого вала.

На двигателях легковых автомобилей привод распределительного вала осуществляется с помощью цепной или ременной передачи. Данные виды привода на равных используются как в бензиновых двигателях, так и дизелях. Ранее для привода использовалась шестеренная передача, но ввиду громоздкости и повышенного шума перестала применяться.

Цепной привод объединяет металлическую цепь, которая обегает звездочки на коленчатом и распределительном валу. Помимо этого в приводе используются натяжитель и успокоитель. Цепь состоит из звеньев, соединенных шарнирами. Одна цепь может обслуживать два распределительных вала.

Цепной привод распределительного вала достаточно надежный, компактный, может использоваться на больших межосевых расстояниях. Вместе с тем, износ шарниров при эксплуатации, приводит к растяжению цепи, последствия которого могут быть самые печальные для ГРМ. Не спасают даже натяжитель с успокоителем. Поэтому цепной привод требует регулярного контроля состояния.

В ременном приводе распределительного вала используется зубчатый ремень, который охватывает соответствующие зубчатые шкивы на валах. Приводной ремень оборудуется натяжным роликом. Ременный привод компактный, почти бесшумный, достаточно надежный, что делает его популярным у производителей. Современные зубчатые ремни имеют значительный ресурс — до 100 тыс. км пробега и более.

Привод распределительного вала может использоваться для привода и других устройств – масляного насоса , топливного насоса высокого давления , распределителя зажигания.

Механизм газораспределения — клапанная группа

Назначение и виды ГРМ:

1.1. Назначение газораспределительного механизма:

Назначение газораспределительного механизма — пропускать свежую топливную смесь в цилиндры двигателя и выпускать выхлопные газы. Газообмен осуществляется через впускное и выпускное отверстия, герметично закрытые элементами ремня ГРМ в соответствии с принятым порядком работы двигателя.

1.2. Назначение группы клапанов:

назначение группы клапанов — герметично закрыть впускные и выпускные отверстия и открыть их в заданное время на заданное время.

1.3. Типы ГРМ:

в зависимости от органов, посредством которых цилиндры двигателя сообщаются с окружающей средой, ГРМ бывают клапанными, золотниковыми и комбинированными.

1.4. Сравнение типов фаз газораспределения:

фаза газораспределения является наиболее распространенной из-за относительно простой конструкции и надежной работы. Идеальная и надежная герметизация рабочего пространства, достигаемая за счет того, что клапаны остаются неподвижными при высоком давлении в цилиндрах, дает серьезное преимущество перед клапанным или комбинированным ремнем ГРМ.Поэтому все чаще используются фазы газораспределения.

Устройство клапанной группы:

2.1. Устройство клапана:

Клапаны двигателя состоят из штока и головки. Головки чаще всего делают плоскими, выпуклыми или колокольчатыми. Головка имеет небольшой цилиндрический пояс (около 2 мм) и уплотнительную фаску под углом 45˚ или 30˚. Цилиндрический ремень позволяет, с одной стороны, сохранить основной диаметр клапана при шлифовке уплотнительной фаски, а с другой стороны, повысить жесткость клапана и тем самым предотвратить деформацию.Наиболее распространены клапаны с плоской головкой и уплотнительной фаской под углом 45° (чаще всего это впускные клапаны), причем для улучшения наполнения и очистки цилиндров впускной клапан имеет больший диаметр, чем выпускной. Выпускные клапаны часто изготавливаются с куполообразной шаровой головкой.

Улучшает отток выхлопных газов из цилиндров, а также повышает прочность и жесткость клапана. Для улучшения условий отвода тепла от головки клапана и повышения общей недеформируемости клапана переход между головкой и штоком выполнен под углом 10˚ — 30˚ и с большим радиусом кривизны.На верхнем конце стержня клапана выполнены канавки конической, цилиндрической или специальной формы в зависимости от принятого способа крепления пружины к клапану. Натриевое охлаждение используется в ряде двигателей для снижения термической нагрузки на разрывные клапаны. Для этого клапан делают полым, а образовавшуюся полость наполовину заполняют натрием, температура плавления которого 100°С. При работе двигателя натрий плавится и, двигаясь в полости клапана, отдает тепло от горячей головки к штоку охладителя, а оттуда к приводу клапана.

2.2. Соединение клапана с его пружиной:

конструкции этого узла крайне разнообразны, но наиболее распространена конструкция с полуконусами. С помощью двух полуконусов, входящих в каналы, выполненные в стержне клапана, прижимается пластина, удерживающая пружину и не позволяющая разобрать узел. Это создает соединение между пружиной и клапаном.

2.3. Расположение седла клапана:

Во всех современных двигателях седла выпускных клапанов изготавливаются отдельно от головки блока цилиндров.Они также используются для присосок, когда головка блока цилиндров изготовлена ​​из алюминиевого сплава. Когда это чугун, седла делаются в нем. Конструктивно седло представляет собой кольцо, которое крепится к головке блока цилиндров в специально выточенном посадочном месте. При этом на наружной поверхности седла иногда делают канавки, которые при надавливании на седло заполняются материалом ГБЦ, обеспечивая тем самым их надежное крепление. Помимо зажима, крепление может осуществляться и путем качания седла.Для обеспечения герметичности рабочего пространства при закрытом клапане рабочая поверхность седла должна быть обработана под тем же углом, что и уплотнительная фаска головки клапана. Для этого седла обрабатывают специальными инструментами с углами заточки не 15, не 45˚ и 75˚ для получения уплотнительной ленты под углом 45˚ и шириной около 2 мм. Остальные углы сделаны для улучшения обтекания седла.

2.4. Направляющие клапанов Расположение:

конструкция направляющих очень разнообразна.Чаще всего используются направляющие с гладкой внешней поверхностью, которые изготавливаются на бесцентровом сантехническом станке. Направляющие с внешним удерживающим хомутом крепить удобнее, но сложнее в изготовлении. Для этого целесообразнее вместо ремня сделать в направляющей канал для стопорного кольца. Направляющие выпускных клапанов часто используются для защиты их от окислительного воздействия горячего потока выхлопных газов. В этом случае делаются более длинные направляющие, остальная часть которых находится в выпускном канале ГБЦ.По мере уменьшения расстояния между направляющей и головкой клапана отверстие в направляющей со стороны головки клапана сужается или расширяется в области головки клапана.

2.5. Устройство пружин:

В современных двигателях наиболее распространены цилиндрические пружины с постоянным шагом. Для образования опорных поверхностей концы витков пружины сближены друг с другом и уложены лбами внахлест, в результате чего общее число витков в два-три раза превышает число рабочих пружин.Концевые витки поддерживаются с одной стороны пластины и с другой стороны головки блока цилиндров или блока цилиндров. Если есть риск резонанса, пружины клапанов делают с переменным шагом. Ступенчатый редуктор изгибается либо от одного конца пружины к другому, либо от середины к обоим концам. При открытии клапана ближайшие друг к другу витки соприкасаются, в результате чего число рабочих витков уменьшается, а частота свободных колебаний пружины увеличивается. Это устраняет условия для резонанса.Для этой же цели иногда применяют конические пружины, собственная частота которых изменяется по их длине и исключается возникновение резонанса.

2.6. Материалы для изготовления элементов клапанной группы:

• Клапаны — Всасывающие клапаны изготавливаются из хромовой (40x), хромоникелевой (40XN) и других легированных сталей. Выпускные клапаны изготавливаются из жаропрочных сталей с высоким содержанием хрома, никеля и других легирующих металлов: 4Х9С2, 4Х10С2М, Х12Н7С, 40СХ10МА.
• Седла клапанов — используйте жаропрочные стали, легированный чугун, алюминиевую бронзу или металлокерамику.
• Направляющие клапана сложны в изготовлении и требуют материалов с высокой термической и износостойкостью и хорошей теплопроводностью, таких как серый перлитный чугун и алюминиевая бронза.
• Пружины – изготавливаются путем намотки проволоки из пружины стомы, например 65G, 60C2A, 50HFA.

Работа группы клапанов:

3.1. Механизм синхронизации:

механизм синхронизации кинематически связан с коленчатым валом, перемещаясь синхронно с ним. Ремень ГРМ открывает и перекрывает впускные и выпускные каналы отдельных цилиндров в соответствии с принятым порядком работы.Это процесс газообмена в цилиндрах.

3.2 Действие привода ГРМ:

Привод ГРМ зависит от расположения распределительного вала.
• С нижним валом — сквозные цилиндрические шестерни для более плавной работы выполнены с наклонными зубьями, а для бесшумной работы зубчатый венец изготовлен из текстолита. Для обеспечения привода на большее расстояние используется паразитная шестерня или цепь.
• С верхним валом — роликовая цепь. Относительно низкий уровень шума, простая конструкция, малый вес, но схема будет изнашиваться и растягиваться.Через зубчатый ремень на основе неопрена, армированный стальной проволокой и покрытый износостойким нейлоновым слоем. Простой дизайн, бесшумная работа.

3.3. Схема газораспределения:

Суммарное проходное сечение, предусмотренное для прохождения газов через клапан, зависит от продолжительности его открытия. Как известно, в четырехтактных двигателях для осуществления тактов впуска и выпуска предусмотрен один ход поршня, соответствующий повороту коленчатого вала на 180˚. Однако опыт показал, что для лучшего наполнения и очистки цилиндра необходимо, чтобы продолжительность процессов наполнения и опорожнения была больше соответствующих ходов поршня, т.е.е. открытие и закрытие клапанов должно осуществляться не в мертвых точках хода поршня, а с некоторым опережением или запаздыванием.

Время открытия и закрытия клапана выражается в углах поворота коленчатого вала и называется фазами газораспределения. Для большей достоверности эти фазы выполнены в виде круговых диаграмм (рис. 1).
Всасывающий клапан нормально открывается с углом обгона φ1 = 5˚ — 30˚ до достижения поршнем верхней мертвой точки. Это обеспечивает определенное поперечное сечение клапана в самом начале хода наполнения и, таким образом, улучшает наполнение цилиндра.Закрытие всасывающего клапана производится с углом задержки φ2 = 30˚ — 90˚ после прохождения поршнем нижней мертвой точки. Задержка закрытия впускного клапана позволяет использовать расход свежего топлива на впуске для улучшения заправки и, следовательно, увеличения мощности двигателя.
Выпускной клапан открывается с углом обгона φ3 = 40˚ — 80˚, т.е. в конце такта, когда давление газов в цилиндре относительно высокое (0,4 — 0,5 МПа). Интенсивный выброс газового баллона, начатый при этом давлении, приводит к быстрому падению давлений и их температуры, что значительно снижает работу по вытеснению рабочих газов.Выпускной клапан закрывается с углом задержки φ4 = 5˚ — 45˚. Эта задержка обеспечивает хорошую очистку камеры сгорания от выхлопных газов.

Диагностика, техническое обслуживание, ремонт:

4.1. Диагностика

Диагностические признаки:


  • Пониженная мощность ДВС:
  • Уменьшенный клиренс;
  • Неполная посадка клапана;
  • Заклинившие клапаны.
    • Увеличенный расход топлива:
  • Уменьшенный зазор между клапанами и толкателями;
  • Неполная посадка клапана;
  • Заклинившие клапаны.

    Износ двигателей внутреннего сгорания:
  • Износ распределительного вала;
  • открытие кулачков распределительных валов;
  • Увеличенный зазор между стержнями клапанов и втулками клапанов;
  • Большой зазор между клапанами и толкателями;
  • перелом, нарушение эластичности пружин клапанов.
    • Индикатор низкого давления:
  • Седла клапанов мягкие;
  • Мягкая или сломанная пружина клапана;
  • Прогоревший клапан;
  • прогоревшая или порванная прокладка ГБЦ;
  • Неотрегулированный тепловой зазор.
    • Индикатор высокого давления.
  • Уменьшенная высота головы;

Методы диагностики ГРМ:

• Измерение давления в цилиндре в конце такта сжатия. При измерении должны быть соблюдены следующие условия: двигатель внутреннего сгорания должен быть прогрет до рабочей температуры; Свечи зажигания должны быть удалены; Центральный кабель индукционной катушки должен быть смазан маслом, а дроссельный клапан и воздушный клапан должны быть открыты. Измерение выполняется с помощью компрессоров.Разница давлений между отдельными цилиндрами не должна превышать 5%.

4.2. Регулировка теплового зазора в ремне ГРМ:

Проверка и регулировка теплового зазора производится с помощью манометрических пластин в последовательности, соответствующей порядку работы двигателя, начиная с первого цилиндра. Зазор отрегулирован правильно, если толщиномер, соответствующий нормальному зазору, проходит свободно. При регулировке зазора, удерживая регулировочный винт отверткой, ослабьте контргайку, установите зазорную пластину между штоком клапана и муфтой и поверните регулировочный винт, чтобы установить требуемый зазор.Затем затягивается стопорная гайка.

Замена клапанов двигателя автомобиля

4.3. Ремонт клапанной группы:

• Ремонт арматуры — основные неисправности — износ конической рабочей поверхности, износ штока и растрескивание. Если головки горят или трескаются, клапаны утилизируют. Искривленные стержни клапанов выпрямляются на ручном прессе с помощью приспособления. Изношенные стержни клапанов ремонтируются путем хронирования или утюжки, а затем шлифуются до номинального или увеличенного размера. Изношенная рабочая поверхность головки клапана шлифуется до ремонтного размера.Клапаны притираются к седлам с помощью абразивных паст. Точность притирки проверяют заливкой керосина на откидные вентили, если он не течет, то притирка хорошая в течение 4-5 минут. Пружины клапанов не восстанавливаются, а заменяются новыми.

Вопросы и ответы:

Что входит в газораспределительный механизм? Он расположен в головке блока цилиндров. В его конструкцию входят: станина распределительного вала, распределительный вал, клапаны, коромысла, толкатели, гидрокомпенсаторы и, в некоторых моделях, фазовращатель.

ДДля чего нужны фазы двигателя? Этот механизм обеспечивает своевременную подачу свежей порции топливовоздушной смеси и удаление выхлопных газов. В зависимости от модификации может изменяться момент фаз газораспределения.

Где находится газораспределительный механизм? В современном двигателе внутреннего сгорания газораспределительный механизм расположен над блоком цилиндров в головке блока цилиндров.

ПОХОЖИЕ ИЗДЕЛИЯ

Газовые двигатели — обзор

7.7.5 Оценка значимости воздействия

Несколько подходов могут служить основой для интерпретации предполагаемых вызванных проектом изменений в среде почвы и грунтовых вод. Один из подходов заключается в рассмотрении процента и направления изменения существующих условий для конкретного фактора окружающей среды почвы или грунтовых вод. Хотя это может быть полезно, предполагается, что имеется количественная информация об исходных условиях для таких факторов и что ожидаемые изменения факторов в результате проекта могут быть определены количественно.

Другой подход к оценке воздействия заключается в применении положений соответствующих федеральных, государственных или местных законов и правил, касающихся почвы и грунтовых вод, к ожидаемым условиям проекта. Во многих случаях эти институциональные требования носят качественный характер; тем не менее, их можно использовать в качестве «критерия» при оценке проекта и любых характеристик, которые проект может включить для сведения к минимуму ущерба окружающей среде.

Третий подход к интерпретации ожидаемых изменений основан на профессиональном суждении и знаниях.Ожидаемые изменения можно интерпретировать с учетом имеющейся информации о естественных изменениях; во-вторых, ожидаемые воздействия могут быть помещены в исторический контекст. Основанная на профессиональном суждении интерпретация ожидаемых изменений может состоять из применения эмпирических правил. Например, в отношении эрозии почвы текущие и ожидаемые модели эрозии почвы в проектной зоне можно сравнить со средними показателями по региону или историческими тенденциями. Общепризнанно, что определенная потеря почвы неизбежна.В идеале потери не должны превышать скорости почвообразования из материнской породы и разложившейся растительности, но в литературе нет единого мнения о скорости почвообразования. Обычно упоминаемый обобщенный верхний предел допустимости или допустимости потери почвы составляет около 11 тонн/га/год, но «допустимость» такой потери зависит от многих местных факторов, таких как плодородие и дренажные характеристики подпочвы. Многие почвы подвержены снижению продуктивности при скорости потерь от эрозии значительно ниже 11 тонн/га/год.

Последний подход к оценке воздействия заключается в рассмотрении ожидаемых изменений в отношении двойников или применении информации из соответствующих тематических исследований. Кроме того, этот метод может быть полезным инструментом для сосредоточения внимания на ключевых вопросах и интерпретации их потенциальной значимости. Объясняется предлагаемая газовая электростанция с комбинированным циклом мощностью 240 МВт в деревне Ветлапалем, Самалкот Мандал, округ Восточный Годавари, Андхра-Прадеш. Поскольку земля не каменистая, взрывные работы не предусмотрены.Поскольку участок имеет умеренный уклон, потребуются лишь умеренные или нулевые работы по выравниванию. При общем обследовании в этом районе было установлено, что здания либо на несущих конструкциях, либо на открытом фундаменте. Как правило, недра имеют латеритную структуру. Так как земля имеет пологий уклон на восток, для заполнения и выравнивания требуется минимум земли. Хотя требуется некоторое механическое оборудование, эта деятельность будет трудоемкой. Основное воздействие будет связано с изменением схемы землепользования на территории проекта и вокруг нее.Строительные работы приведут к некоторой потере верхнего слоя почвы на территории завода. За исключением очень локального воздействия строительства на территории завода, не ожидается значительного негативного воздействия на почву в окрестностях.

Описание существующих фоновых условий окружающей среды приведено в Главе 3. В этой главе представлены идентификация и оценка различных воздействий предлагаемой электростанции на изучаемую территорию.

Как правило, воздействия на окружающую среду можно разделить на первичные и вторичные.Первичные воздействия — это те, которые связаны непосредственно с проектом, а вторичные воздействия — это те, которые вызваны косвенно и обычно включают связанные инвестиции и изменение моделей социальной и экономической деятельности в результате предлагаемых действий.

План управления окружающей средой (ПУОС) необходим для обеспечения устойчивого развития в районе исследования (10 км) предлагаемой площадки завода; следовательно, это должен быть всеобъемлющий план, для которого предлагаемая промышленность, правительство, регулирующие органы, такие как Совет по контролю за загрязнением, работающие в регионе, и, что более важно, пострадавшее население изучаемой области должны расширить свое сотрудничество и внести свой вклад.

Затрагиваемые атрибуты окружающей среды в регионе: качество воздуха, качество воды, почва, землепользование, земельные ресурсы, экология и здоровье населения. План действий по управлению направлен на сдерживание загрязнения на уровне источника в максимально возможной степени с помощью доступных и доступных технологий с последующими мерами по очистке до их сброса.

Предлагаемую газопоршневую электростанцию ​​мощностью 240 МВт предлагается реализовать за счет установки двух модулей по 120 МВт каждый, каждый из которых будет состоять из 12 × 9 модулей.Газовые генераторы Wärtsilä мощностью 73 МВт (GEG). Воздействия были спрогнозированы для предлагаемого завода, предполагая, что загрязнение из-за существующей деятельности в непосредственной близости уже охвачено базовым экологическим мониторингом и продолжает оставаться неизменным во время реализации проекта. Предлагаемый проект окажет воздействие на окружающую среду в два отдельных этапа:

На этапе строительства, который может рассматриваться как временный или краткосрочный

На этапе эксплуатации, который будет длительным -срочные эффекты

Этап строительства и эксплуатации предлагаемого проекта включает в себя различные мероприятия, каждое из которых окажет влияние на те или иные параметры окружающей среды.Различные воздействия на параметры окружающей среды на этапах строительства и эксплуатации были изучены для оценки воздействия на окружающую среду, а меры по смягчению последствий кратко описаны ниже и подробно описаны в последующих разделах.

Влияние электростанции, работающей на таком топливе, как природный газ, на характеристики почвы незначительно по сравнению с влиянием проектов, работающих на угле. Работы по освоению земель могут привести к эрозии почвы на близлежащих землях.Будут проведены небольшие земляные работы, которые временно затронут окружающие земли. Энергетический проект на основе газа работает на чистом топливе, и в процессе не образуются твердые отходы в какой-либо форме. Масштабы работы также намного меньше по сравнению с угольными проектами. В этих условиях работа электростанции, работающей на природном газе, практически не окажет воздействия на почвы района. Однако на этапе эксплуатации на территории завода будут высажены обширные насаждения деревьев.Такая плантация стабилизирует почву и поможет оправиться от любых незначительных неблагоприятных воздействий на этапе строительства.

Исследование смесеобразования в цилиндрах двигателя, работающего на природном газе, с помощью планарной лазерной флуоресценции на JSTOR

Абстрактный

В настоящее время в промышленности предпринимаются большие усилия, чтобы сделать природный газ жизнеспособным альтернативным топливом для двигателей внутреннего сгорания. Хотя использование природного газа предлагает несколько преимуществ, таких как снижение выбросов и потенциально более высокая эффективность, оно также имеет некоторые присущие ему трудности.Среди них — задача получения однородной топливно-воздушной смеси при сохранении преимуществ современных многоточечных систем впрыска топлива. Целью описанного здесь исследования является изучение процесса смесеобразования в цилиндрах двигателя с впрыском через порт, работающего на природном газе. Планарная лазерная флуоресценция использовалась для получения качественных карт соотношения воздух-топливо в цилиндре двигателя в выбранных плоскостях на протяжении тактов впуска и сжатия.Процесс состоит в том, что лист ультрафиолетового лазерного излучения падает на различные плоскости, параллельные оси цилиндра и перпендикулярные ей. Флуоресценция возникает из-за небольшого количества ацетона, легированного в поступающее топливо. Лазерный импульс имеет достаточно короткую продолжительность (~ 10 нс), чтобы обеспечить практически мгновенное изображение распределения топлива. Измерения концентрации производятся путем сбора этих плоских изображений с помощью усиленной ПЗС-камеры. Собранные изображения корректируются с учетом таких факторов, как фоновый шум, нелинейная оптика и давление в баллоне.Результатом этой работы является серия качественных двумерных карт соотношения воздух/топливо в зависимости от угла поворота коленчатого вала на протяжении всего процесса смесеобразования. Предварительные карты распределения, представленные здесь, показывают не только общую неоднородность смеси, но также предлагают средства, с помощью которых можно усилить процесс смесеобразования. В настоящее время проводятся эксперименты для получения подробных карт воздух/топливо на холостом ходу и для определения влияния времени впрыска на образование стабильно однородной смеси.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и соответствующих технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой отраслях промышленности. Основными компетенциями SAE International являются обучение на протяжении всей жизни и добровольная разработка согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является Фонд SAE, который поддерживает множество программ, в том числе A World In Motion® и серию Collegiate Design Series.

Техническое обслуживание газораспределительного механизма. Газораспределительный механизм. Техническое обслуживание и ремонт

Урок № 27.

Газораспределительный механизм двигателя должен обеспечивать своевременный впуск в цилиндры наддува свежего воздуха или горячей смеси и вывод из цилиндров отработавших газов. При возникновении неисправности в газораспределительном механизме нарушается нормальная работа двигателя, снижается его мощность, ухудшается КПД.

Основными неисправностями газораспределительного механизма могут быть следующие:

нарушение тепловых зазоров между штоками клапанов и носками рулей, подгорание рабочих шайб клапанов и седел, потеря упругости или упругости рессор автомобиля, повышенный износ толкателей, кулачков, коромысел, направляющих клапанных втулок, опорных шеек, втулок и распределительный вал распределительных валов, его упорный фланец и зубья распределительной шестерни.

В автомобиле Опель основными неисправностями газораспределительного механизма являются износ шестерен распределительного вала и распределительных валов, нарушение зазоров между штоками клапанов и стоками рум, износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезда.К отказу газораспределительного механизма относится поломка зубьев распределительной шестерни и потеря упругости клапанных пружин.

В процессе работы двигателя имеющийся тепловой зазор в клапанном механизме обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует тепловое расширение деталей механизма. Если тепловой зазор в механизме впускных клапанов нарушен, то проходное сечение клапана уменьшается, в результате чего уменьшается цилиндр и уменьшается наполнение воздушной или топливной смесью.

При увеличении теплового зазора в выпускном клапанном механизме ухудшается очистка цилиндра от выхлопных газов, что, в свою очередь, ухудшает процесс сгорания. При этой неисправности происходит повышенный износ стержней клапанов и снижение мощности двигателя. Характерным признаком увеличенного теплового зазора является звонкий резкий стук, хорошо слышимый при работе двигателя без нагрузки при малом вращении коленчатого вала.

При уменьшенном тепловом зазоре клапанов нарушается герметичность их посадки в седлах, в результате чего снижается компрессия в цилиндрах, прогорают фаски клапанов и их седла.Двигатель начинает работать с перебоями, мощность его падает.

Характерными признаками неплотного закрытия клапанов являются периодические хлопки во впускном или выпускном трубопроводе. В карбюраторных двигателях при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов хлопки возникают в карбюраторе, а выпускных — в глушителе. Причины этой неисправности также могут быть в отложениях на сёдлах клапанов, повреждении пружин клапанов, прогарах клапанов и рабочих поверхностей седла. Зазоры между штоками клапана и носками венцов следует систематически проверять и при необходимости регулировать.

Шум в крышке распределительной шестерни и стуки распределительной шестерни сливаются с общим шумом, но выслушиваются в крышке распределительной шестерни, в зоне зацепления зубьев.

Обнаруженные при проверке технического состояния неисправности, вызванные повышенным износом деталей газораспределительного механизма, устраняются при ремонте двигателя. Небольшие повреждения, предварительно сняв сетку, убирают шлифовкой. Седла клапанов не должны иметь раковин, повреждений и следов коррозии.Перед ремонтом седла проверьте износ втулки клапана. Если оно изношено, то его меняют, затем ремонтируют седло. Ремонт производят на специальных станках или используют специальное приспособление, состоящее из штанги и сменной фрезы. Для восстановления клапанов и их седел используются другие комплекты инструментов отечественного и зарубежного производства.

Головки цилиндров после обработки седла необходимо продуть сжатым воздухом. Одним из наиболее частых дефектов направляющих втулок является повышенный износ внутренней поверхности.Обычно это вызвано длительной работой двигателя после 150 тысяч километров пробега автомобиля.

Состояние направляющих втулок клапанов в основном определяет зазор между ними и штоками клапанов. Для определения зазора нужно измерить диаметр штока клапана и диаметр отверстия его направляющей втулки, после чего из второго значения вычесть первое. Одним из способов измерения зазора без снятия головки блока цилиндров является следующий.Клапан, установленный в направляющей втулке, прикладывают ножкой часового индикатора и устанавливают ее на ноль. Затем смещают шток клапана в сторону индикатора и по его показаниям определяют зазор между штоком и направляющей втулкой. Зазор не должен превышать 0,20-0,25 мм. При замере штока клапана перемешивать необходимо в направлении, параллельном коромыслу, так как в этом направлении, как правило, происходит наибольший износ направляющей втулки.

Зазор между направляющей втулкой и клапаном можно проверить следующим образом.Головку блока цилиндров снимают, очищают клапаны и направляющие втулки от отложений, вставляют клапаны в втулку и устанавливают индикатор часового типа на поверхность цилиндра (рис. 1).

Рисунок 1. Измерение зазора между штоком клапана и направляющей втулкой с головкой блока цилиндров

Затем тарелку клапана перемещают в радиальном направлении и определяют зазор. Для впускного клапана он не должен превышать 1,0 мм, а для выпускного – 1,3 мм.Восстановить необходимый диаметр гильзы можно, используя комплект специальных ножей из твердого сплава. С помощью таких ножей колеса сдавливают спиральную канавку внутри втулки клапана, что уменьшает ее внутренний диаметр за счет деформации металла. В результате экструзии получаются спиральные канавки, которые являются своеобразным уплотнением и удерживают масло. Далее с помощью развертки обрабатывается втулка под диаметр клапана. Если слишком большой зазор между направляющей втулкой и клапаном не устранен после замены клапана и развертывания втулки под ремонтный размер клапана, втулку заменяют.

Замена ремня привода газораспределительного механизма (ГРМ) на двигателях ВАЗ-2110

Процедура заказа

Снимите ремень привода генератора.

Ключом «на 10» откручиваем болты крепления передней крышки: два сбоку и один по центру.

Снимите крышку ГРМ.

Снять правое колесо и пластиковый щит моторного отсека.

Головка «На 19» повернуть коленчатый вал по часовой стрелке за болт крепления шкива до совмещения метки на шестерне шкива распредвала с крепежным усом на задней крышке привода ГРМ (В).

Сняв резиновую заглушку в верхней части картера сцепления, убеждаемся, что риск на маховике находится напротив прорези картера сцепления. Так есть риск на маховике двигателя при снятой коробке передач и головке блока цилиндров.

Фиксирую коленвал от проворачивания, вставив через отверстие в картере сцепления отвертку между зубьями маховика.

Отворачиваем болт крепления шкива привода генератора.

Снимите шкив привода генератора.

Ключ «на 17» для ослабления гайки крепления натяжного ролика.

Поверните натяжной ролик в такое положение, при котором ремень будет максимально ослаблен.

Снимите ремень ГРМ.

При замене натяжного ролика отворачиваем гайку его крепления и снимаем ролик со шпильками.

Под валиком установлена ​​выносная шайба.

Устанавливаем ремень ГРМ в обратной последовательности.Наденьте ремень на шкив коленчатого вала. Затем, потянув за заднюю ветвь, наденьте ремень на шкив насоса охлаждающей жидкости и запустите натяжной ролик. Надеваем ремень на шкив распредвала.

Вставив отвертку между двумя винтами или стержнями диаметром 4 мм, установленными в отверстии натяжного ролика, и повернув ролик против часовой стрелки, натяните ремень.

Затяните гайку гайки натяжного ролика.

Смотреть болт крепления шкива привода генератора и головкой «на 19» провернуть коленчатый вал над болтом на два оборота по часовой стрелке.

Проверяем совпадение установочных меток коленвала и распределительных валов.

При снятом шкиве привода генератора положение коленвала удобно контролировать по совмещению меток на шкиве коленвала и крышке масляного насоса.

Схема привода распредвала

1 — зубчатый шкив коленчатого вала

2 — Шестерня насоса охлаждающей жидкости

3 — Натяжной ролик

4 — Задняя защитная крышка

5 — шкив переключателя распределительного вала

6 — зубчатый ремень

A — монтажный протектор на задней защитной крышке

Б — метка на шкиве распредвала

C — этикетка на крышке масляного насоса

D — метка на шкиве коленчатого вала

Если метки не совпадают, повторить операцию установки ремня.

Для регулировки натяжения ремня поверните коленчатый вал против часовой стрелки так, чтобы метка на шкиве распределительного вала переместилась вниз с задней крышки задней крышки на два зубца.

При нормальном натяжении ремня его передняя ветвь должна быть закручена на 90° большими и указательными пальцами с усилием 15-20 Н (1,5-2,0 кгс). Натяжение объемного ремня снижает срок его службы, а также подшипника насоса охлаждающей жидкости и натяжного ролика.

Регулировка тепловых зазоров в клапанном механизме двигателя ВАЗ-2110

Измерение и регулировка зазоров проводятся на холодном двигателе.

Процедура заказа

Выводим наконечник троса привода дроссельной заслонки из кронштейна.

Ключом «на 10» отворачиваем две гайки крепления кронштейна кронштейна привода дроссельной заслонки к ресиверу (только для двигателя ВАЗ-2111 и снимаем его.

Отвертка проводящая ослабляющая крепление хомута двух снимающих шланги вентиляции картерных газов и снимающих шланги с штуцеров клапанной крышки.

Проводной отверткой ослабляем хомут крепления хомута шланга вентиляции картера и снимаем шланг.

Ключом «на 10» отвернуть две гайки крепления клапанных крышек.

Снимите клапанную крышку.

В отверстия крышки клапана установлены резиновые уплотнительные втулки.

Снять прокладку клапанной крышки.

Снимите переднюю крышку ремня ГРМ).

Проверка и регулировка зазоров в механизме привода клапанов

Процедура заказа

Порядок проверки и регулировки зазоров в механизме привода клапанов следующий.

Провернуть коленчатый вал по часовой стрелке до совмещения установочных меток на шестерне распределительного вала и задней крышке ремня ГРМ.

Затем проверните коленчатый вал еще на 40-50° (2,5-3 зуба на шкиве распределительного вала). При таком положении валов проверьте комплекты щупов зазора на первом и третьем распределительных валах.

Зазор между распределительными валами распределительных валов и регулировочными шайбами ​​должен быть 0,20 мм для впускных клапанов и 0,35 мм для выпускных. Допуск зазоров для всех кулачков составляет ± 0,05 мм.

Если зазор отличается от нормы, то на шпильки корпусов подшипников распределительных валов установить устройство регулировки клапанов.

Вводим «клык» устройства между кулачком и толкателем.

Разверните толкатель так, чтобы прорезь в его верхней части была обращена вперед (вдоль автомобиля).

Надавив на рычаг приборов, подгоняем «клык» толкателя и устанавливаем между краем толкателя и распределительным валом, который удерживает толкатель в нижнем положении.

Чистка толкателей клапанов при замене регулировочной шайбы

1 — Устройство

2 — толкатель

Фиксация толкателей клапанов при замене регулировочной шайбы

1 — Замок

2 — Шайба регулировочная

Поднимите рычаг в верхнее положение.

Pinzeta Через прорезь вставляем и снимаем регулировочную шайбу.

При отсутствии приспособления для регулировки клапанов можно использовать две отвертки.

Мощной отверткой, опираясь на кулачок, нажмите толкатель вниз. Вставив край другой отвертки (с шириной стержня не менее 10 мм) между краем толкателя и распределительным валом, зафиксируйте толкатель.

Берем пинцет регулировочную шайбу.

Зазор путем подбора подбора толщины регулировочных шайб.Для этого микрометром измеряли толщину шайбы. Толщина новой регулировочной шайбы определяется по формуле:

Н = В + (А — С), мм, где а — замороженный зазор; B — толщина снимаемой шайбы; С — номинальный зазор; N — толщина новой шайбы.

Толщина шайбы отмечена на ее поверхности электронным маркером.

Новую шайбу установить на толкатель маркировкой вниз и снять фиксатор

Еще раз проверьте зазор.При правильной регулировке щуп толщиной 0,20 или 0,35 мм должен входить в зазор с легким защемлением.

Последовательно поворачивая коленчатый вал на пол оборота, отрегулируйте зазоры остальных клапанов в последовательности, указанной в таблице:

Угол поворота коленчатого вала из положения совмещения меток, град.

Снятие распределительного вала двигателей ВАЗ-2110.

Процедура заказа

Снимите клапан крышки головки блока цилиндров.

На двигателе ВАЗ-2111 ключом «на 10» отворачиваем две гайки крепления проводов «массы» к шпилькам заглушек ГБЦ и снимаем провода со шпилек.

Ключ «на 10» отворачивает две гайки и один болт, фиксирующие втулку.

Снимите заглушку и ее уплотнительное кольцо.

На двигателе ВАЗ-2110 снять корпус вспомогательных агрегатов.

Снимите зубчатый шкив распределительного вала. Выворачиваем верхнюю гайку крепления задней крышки ремня ГРМ.

Ключ «на 13» еще в несколько приемов (до снятия давления пружин клапанов) отворачиваем десять гаек крепления подшипников распредвалов.

Снимите передний и задний корпуса подшипников распределительных валов.

Взяв немного от головки ГБЦ заднюю крышку ремня ГРМ, снимите распредвал.

Снимите сальник распределительного вала.

Процедура заказа

Устанавливаем распределительный вал в следующей последовательности.

Очистить сопрягаемые поверхности головки блока цилиндров и корпусов подшипников от старого герметика и масла.

Смажьте моторным маслом опорные шейки и распределительные валы распределительных валов. Вставляем вал в опорную головку цилиндров таким образом, чтобы кулачки первого цилиндра были направлены вверх.

На сопрягаемую с подшипниками поверхность ГБЦ в районе крайних опор наносим тонкий слой силиконового герметика.

Установите корпуса подшипников и затяните гайки их крепления в два приема.

Предварительно затяните гайки в последовательности, указанной на рисунке, до прилегания поверхностей подшипников к головке блока цилиндров. При этом необходимо следить за тем, чтобы установленные корпусные втулки свободно входили в свои гнезда.

Окончательно затяните гайки моментом 21,6 Нм (2,2 кгс.м) в той же последовательности.

После затяжки гаек аккуратно удалить остатки герметика, выступившего из зазоров.Проверьте зазоры в клапанном механизме. Пропишем новый сальник распредвала (см. замену масляного сальника распредвала ВАЗ-2110, -2111).

Замена маслоотражательных колпачков двигателей ВАЗ-2110

Процедура заказа

Снимите распределительный вал. Устанавливаем коленвал в положение НМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров. В этом положении вала меняем маслоотражательные колпачки клапанов 1-го и 4-го цилиндров.

Вынимаем толкатель с регулировочной шайбой из домкрата ГБЦ.

Замочить свечу зажигания 1-го цилиндра.

Через свечное отверстие вставьте стержни из мягкого металла (диаметром около 8 мм) между днищем поршня и тарелкой клапана, на котором меняется колпачок.

Установить пермафектор клапана. Луч отвода направляется к тарелке клапана, а рычаг зацепления заводим за гайку, навернутую на планку крепления подшипников распредвала.

Сожмите пружинки и удалите сухари пинцетом.

Вынимаем тарельчатые пружины и сами пружины.

Специальные щипцы снимают колпачок для прессования масла с канализационной направляющей клапана.

Смазав новую крышку моторным маслом, прижимаем ее оправкой к направляющей втулке.

Собираем клапанный механизм 1-го цилиндра в обратном порядке. Затем повторите эти работы для 4-го цилиндра. После этого, потянув коленвал на 180° (поршни НМТ 2-го и 3-го цилиндров) аналогичным образом меняем маслоотражательные колпачки клапанов 2-го и 3-го цилиндров.

Собираем механизмы в обратном порядке.

Самостоятельная замена распределительного вала двигателя ВАЗ-2110

Процедура заказа

Снимите ремень ГРМ.

Ключ «на 17» поворачивает болт крепления шкива шестерни распредвала. Чтобы вал не проворачивался, пропускаем головку «на 10» через отверстие в шкиве с удлинителем и надеваем винт задней крышки ремня ГРМ.

Используем отвертку шкив распредвала и снимаем его.

Чтобы не потерять шпонку шкива, выньте ее из паза распределительного вала.

Подходим к отвертке сальника и снимаем его.

Смазав моторным маслом, рабочий край нового сальника, подходящий срез патрубка запрессуем.

Сборка осуществляется в обратной последовательности.

Инструменты для обслуживания и сборки, используемые на столбах, должны быть исправны. Не допускается использование ключей с изношенными гранями и несоответствующих размеров, использование рычагов для увеличения плеча разводных ключей, а также использование зубила и молотка для перетаскивания гаек.Рукоятки отверток, напильников, ножовок и так далее должны быть изготовлены из пластика или дерева, иметь гладкую гладко зачищенную поверхность. Деревянные ручки во избежание раскола должны иметь металлические кольца.

Наращивать втулки, подшипники и другие детали следует с помощью прессов и специальных пленок. Прорези должны быть прочными и фиксировать детали в месте приложения усилия.

Смотровые канавы должны иметь направляющие защитные борта и содержаться в чистоте. Неиспользуемые смотровые канавы должны быть ограждены или закрыты.Машины должны въезжать в кювет, когда нет людей.

При постановке автомобиля на пост технического обслуживания или ремонта необходимо повесить табличку на руль: «Двигатель не пускают — работают люди!». Автомобиль следует затормозить ручным тормозом и включением первой передачи в коробке передач.

При обслуживании автомобиля, установленного на подъемнике, необходимо усилить табличку с надписью на приводном механизме: «Не трогать — под автомобилем работают люди!».Во избежание самопроизвольного опускания гидроподъемника после подъема автомобиля откинуть назад страховочные стойки или вставить штифты в отверстия предохранительных трубок, перемещающихся вместе с плунжерами.

Перед началом работ на автосамосвале с поднятым кузовом необходимо установить упорную тягу, препятствующую опусканию кузова.

При техническом обслуживании и ремонте автомобиля со снятыми колесами, выставленными на домкраты, тали и краны, к работам допускается приступать только после установки автомобиля на подставки (козлы), при этом упоры необходимо подкладывать под неустойчивые колеса.Подставки должны быть прочными и надежными (только металлические).

При подходе и транспортировке агрегатов нельзя находиться под поднятыми частями автомобиля. Запрещается снимать, устанавливать и транспортировать агрегаты при обвязке их тросом и канатами без специальных захватов. Тележки для перевозки должны иметь стойки и упоры, предохраняющие агрегаты от падения и перемещения по тележке.

Для осмотра автомобиля применяются переносные безопасные электрофонари напряжением до 36 вольт с предохранительными сетками, при работе в смотровых каналах напряжение не должно превышать 12 вольт.Ручные электроинструменты (дрели, гаечные ключи) должны подключаться к сети только через штепсельные розетки с заземляющим контактом. Провода электроинструментов необходимо проглатывать, не допуская их соприкосновения с полом.

Приемка автомобиля на ходу и проверка тормозов должны производиться на открытом воздухе; Запускать двигатель и трогать с места разрешается только по сигналу рабочей регулировки.

Управление автомобилем на территории автошипа, в том числе проверка автомобилей после ремонта и регулировки, допускается только лицам, имеющим водительское удостоверение.Скорость движения не должна превышать: на подъездных путях и проездах — 10 км/ч, в производственных помещениях — 5 км/ч. Обгон одного автомобиля другим на территории автосалона запрещен.

Техника безопасности При проведении ремонтных работ гараж или бокс, где проводятся ремонтные работы, должен хорошо проветриваться, дверь легко открывать как изнутри, так и снаружи. Проход к двери всегда держите свободным. При работе двигателя (особенно на пусковых режимах) выделяется окись углерода (угарный газ) — ядовитый газ без цвета и запаха.Опасная концентрация оксида углерода может образоваться даже в открытом гараже, поэтому перед запуском двигателя обеспечьте принудительный отсос выхлопных газов за пределы гаража. При отсутствии принудительного выхлопа можно ненадолго запустить двигатель, надев на выхлопную трубу отрезок шланга и выгнав его наружу. При этом система выпуска и ее соединение со шлангом должны быть герметизированы.

При ремонте систем питания инжекторного двигателя необходимо отключить «минусовую» клемму аккумулятора от «массы» и сбросить давление в системе.

На время сварки запастись огнетушителем (лучше углекислым). Отсоедините провода от всех клемм генератора и аккумуляторной батареи, отключите все электронные блоки управления от бортовой сети автомобиля, а «массу» сварочной проволоки соедините как можно ближе к месту сварки. Следите за тем, чтобы электрический ток не проходил через подвижные (подшипники, шаровые опоры) или резьбовые соединения — иначе они могут выйти из строя.

При ремонте цепей электрооборудования или при угрозе их повреждения (сварка, зачистка вокруг жгутов проводов) отсоединяйте «-» клемму аккумуляторной батареи.

Для защиты рук от порезов и ушибов при «силовых» операциях надевайте перчатки (лучше кожаные). Для защиты глаз наденьте очки (лучше специальные, с боковыми щитками).

При работе с электролитом необходимы очки

По возможности используйте взамен ромбические или гидравлические домкраты — они более устойчивы и надежны. Не используйте неисправный инструмент: роговые ключи с «разорванными» зевами или мятыми губками, отвертки с закругленным, скрученным шлицем или неправильно заточенные, проходные с плохо закрепленными пластиковыми ручками, молотки с незакрепленной ручкой и т.п.

При подвешивании автомобиля (домкратом или подъемником), ни в коем случае не под ним. Предварительно убедитесь, что соответствующие кузовные элементы (усилители пола, пороги) достаточно прочны. Используйте для подъема автомобиля только штатные точки опоры. Запрещается вешать автомобиль на два и более домкрата — используйте подставки промышленного производства. Запрещается загружать или разгружать автомобиль, стоящий на домкрате (садясь в него, снимать или устанавливать двигатель). При ремонте автомобиля со снятым двигателем (силовым агрегатом) учитывайте, что выступ на осях изменился: при вывешивании на домкрате такой автомобиль может упасть.Работайте только на ровном нескользком участке, под неразвернутые колеса ставьте упоры.

Выхлопные масла способствуют возникновению рака кожи. При попадании масла на руки протрите их тряпкой, а затем протрите специальным «средством для мытья рук» (или подсолнечным маслом) и вымойте теплой водой с мылом (запрещается мыть руки горячей водой, и вредные вещества легко проникают через кожу!).

При попадании бензина на руки протрите их чистой тряпкой, а затем вымойте с мылом.

Охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя (антифриз) содержит этиленгликоль, который является ядом при попадании в организм и в меньшей степени при попадании на кожу. При отравлении антифризом необходимо немедленно вызвать рвоту, промыть желудок, а в тяжелых случаях принять солевое слабительное (например, соль Селубера) и обратиться к врачу. При попадании на кожу — смыть большим количеством воды. То же и в отравлении тормозной жидкости. Электролит при попадании на кожу вызывает жжение, покраснение.Если электролит попал ему на руки или в глаза, сначала промойте его большим количеством холодной воды. Не мойте руки с мылом! Затем руки можно вымыть раствором питьевой соды или нашатырным спиртом (из автомобильной аптечки). Помните, что серная кислота даже в малых концентрациях разрушает органические волокна – берегите одежду! Поэтому при работе с аккумулятором (электролит почти всегда присутствует на его поверхности) надевайте очки и защитную одежду (желательно резиновые перчатки).

Бензин, масло, тормозная жидкость практически не перерабатываются естественным образом. Тормозная жидкость содержит ядовитые эфиры гликоля, масла – отработанные минеральные и органические присадки, внешние загрязнения, продукты износа. Свинцовые аккумуляторы, кроме свинца, содержат сурьму и другие элементы, образующие высокотоксичные для организма человека соединения, длительно сохраняющиеся в почве. Резиновые изделия и пластмассы также практически не разлагаются в естественных условиях, а при горении образуют токсичные, в том числе канцерогенные соединения.

Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов является одной из важнейших экономических и социальных задач государства.

С 1974 года в перспективных и текущих планах социально-экономического развития страны существует раздел «Охрана природы». Национальная служба наблюдения и контроля за уровнем загрязнения окружающей природной среды контролирует загрязнение атмосферного воздуха более чем в 450 городах страны, качество поверхностных вод, суши — более 4 тыс. точек, 1200 водоемов.

В стране предусмотрена широкая программа разработки и серийного освоения высокоэффективного газо- и пылеулавливающего оборудования, систем очистки промышленных и городских сточных вод биологическими и физико-химическими методами. Имеются большие работы по рекультивации земель, занятых отвалами пустой породы в рудниках и карьерах. Во всех крупных размерах взамен проходит лесная посадка. Размеры затопляемых земель при строительстве гидротехнических сооружений и земель ограничиваются защитными дамбами, пашня резко сокращается под промышленное и гражданское строительство.Не допускается ввод в эксплуатацию промышленных объектов до строительства очистных сооружений и пылеулавливающих сооружений.

Осуществляются новые мероприятия по рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов. Необходимо усилить охрану природы, земли, ее недр, атмосферного воздуха, водоемов, животного и растительного мира.

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов.

Газораспределительный механизм (см. рис. 10) состоит из:

распределительный вал,

впускной и выпускной клапаны с пружинами,

впускных и контурных каналов.

Распределительный вал расположен в верхней части головки блока цилиндров. Неотъемлемой частью вала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Другими словами, над каждым клапаном находится персональный кулачок. Именно эти кулачки при вращении распределительного вала обеспечивают своевременное, согласованное с движением поршней в цилиндрах открытие и закрытие клапанов.Распределительный вал приводится вращением от коленчатого вала двигателя с помощью цепной передачи или зубчатого ремня. Натяжение приводной цепи регулируется специальным натяжителем, а ремень представляет собой натяжной ролик.

При вращении распределительного вала кулачок бьет по рычагу, который, в свою очередь, давит на шток соответствующего клапана (впускного или выпускного) и открывает его (рис.12а). Продолжая вращаться, кулачок сходит с рычага, и под действием сильной пружины клапан закрывается (рис.12б). Ну, а дальше сами понимаете — поршневой, через открытый впускной или выпускной клапан соответственно всасывает горючую смесь или выталкивает отработавшие газы. Когда оба клапана в одном цилиндре закрыты — происходит такт сжатия или рабочий ход поршня.

Основные неисправности газораспределительного механизма двигателя.

Стуки в газораспределительном механизме появляются из-за увеличенных зазоров в клапанном механизме, износа подшипников распредвала или распределительных валов, рычагов, а также из-за повреждения пружин клапанов.Для устранения стуков необходимо отрегулировать тепловой зазор, а изношенные детали и узлы заменить. Повышенный шум цепи привода распределительного вала появляется из-за износа шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения. Необходимо отрегулировать натяжение цепи, а при ее чрезмерном износе — заменить на новую. Потеря мощности двигателя и повышенная дымность выхлопных газов происходят при нарушении теплового зазора в клапанном механизме, неплотном закрытии клапанов, износе маслосборных колпачков.Зазор следует отрегулировать, изношенные колпачки поменять, а клапана «выставить» на седла.

Работа газораспределительного механизма двигателя.

Обратите внимание на тепловой зазор между рычагом и кулачками распредвала. Немного знаний физики и можно понять, что этот зазор должен быть строго определенного размера. Ведь при нагреве расширяются все детали двигателя, в том числе и детали газораспределительного механизма. Если тепловой зазор меньше нормы, клапан откроется больше, чем положено, и не успеет вовремя закрыться.А это нарушит рабочий цикл двигателя и плюс ко всему вскоре придется менять «прогоревшие» клапана.

Если зазор между рычагом распределительного вала и распределительным валом будет очень большим, клапан не сможет полностью открыться, что естественно не лучшим образом отразится на процессе наполнения цилиндров горючей смесью или отработке выхлопных газов. При неправильной установке теплового зазора наблюдается целая череда неприятностей. Двигатель начинает работать нестабильно, глохнуть и преподносить другие «сюрпризы», описываемые неисправностями газораспределительного механизма.Пользуясь инструкцией по эксплуатации своего личного автомобиля, необходимо периодически контролировать правильность «зазора в клапанах». Однако разговор идет о десятых долях миллиметра! Например, для двигателей ВАЗ в зависимости от модели тепловой зазор должен быть в пределах 0,15 — 0,35 мм. Если иметь соответствующие инструменты и определить «лезть в двигатель», то после нескольких попыток можно научиться «регулировке клапанов». Если вы не собирались осваивать профессию автомеханика, то при подозрении на «закос клапана» следует обратиться к специалистам.

При работе двигателя необходимо следить за натяжением цепи или ремня привода распредвала и при необходимости регулировать его.

В начале пути не советую включать музыку сразу после запуска двигателя. Проехав несколько километров, прислушайтесь, нет ли посторонних звуков из-под капота. Они могут быть самыми разными, но любой из них скажет, что не все в порядке. Обратитесь к механикам — на любой автостоянке или в гаражах работает много мастеров.Найдите тот, которому вы отказываетесь от своей машины. Обычно это недорого, и, как правило, качественно. Определив причину посторонних шумов, конечно же, необходимо отремонтировать узел, заявивший о своей «болезни». Ни одна неисправность не появляется без предупреждения о ней заранее. Если во время движения вы ничего не слышите из-под капота своей машины (не слышите или не умеете слышать), то пустите на вашу машину знающего человека. Проблемы начинающих водителей в том, что зачастую они не знают – как должна вести себя исправная машина, какие шумы являются нормальными, а какие «говорят» о предстоящих финансовых затратах.И это важно знать, так как многие ездят на автомобилях с аварийными узлами, думая, что так и должно быть.

1. Анхин В.А. Отечественные автомобили М: Машиностроение, 1977.

2. Ильин Н.М. Электрооборудование автомобилей М.: Транспорт, 1978.

3. Инструкция по охране труда для слесарей по ремонту автомобилей, двигателей и топливной аппаратуры на автоцентрах и станциях АвтоВАЗТЕХОБС услуги №37.101.7072-85 Взамен 37.101.7072-78.

4. Михайловский Е.В. Серебряков К.Б. Тур Е.Я. Устройство автомобиля М: Машиностроение, 1990.

5. Молоков В.А., Зеленин С.Ф., Учебник по устройству автомобиля, М. 1987

6. Ремонтная служба Эксплуатация ВАЗ 2110, 2111, 2112 (Жигули) //http://www.autoprospect.ru/Vaz/2110-Zhiguli/2-tekhnika-bezopasnosti.html

7. Тур Е.Я. Серебряков К.Б. Устройство автомобиля М: Машиностроение 1990.

8. Чумаченко Ю.В. Т., Герасименко А. И., Реарменов Б. Б. Каровель. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей, 2006 г. — 544 С

Письменный экзамен.

Тема: «Техническое обслуживание и ремонт газораспределительного механизма двигателя

ЗМЗ — 53″.

Выполнил: студент

Консультант:

Рецензент:

г. Чехов Московской области.

Рабочий план.

1. Введение.

2. Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ — 53.

3. Техническое обслуживание газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ — 53:

3.1. Неисправности, их признаки и причины.

3.2. Методы устранения неполадок.

3.3. Техническое обслуживание, его виды и сроки. Работы, выполненные при этом.

4. Ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ — 53.

4.1. Последовательность разборки механизма. Прикладные инструменты.

4.2. Дефектные детали.

4.3. Бесконечные детали.

4.4. Восстановление деталей.

4.5. Последовательность сборки механизма.

4.6. Проверка и тестирование работы механизма.

5. Безопасность при ремонте и обслуживании.

6. Использованная литература.

Введение

В настоящее время автомобильный транспорт стал одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров. Применяется во всех отраслях народного хозяйства — в промышленности, торговле, сельском хозяйстве. Такое распространение автомобиль получил благодаря своей маневренности, высокой проходимости, способности работать в различных условиях.

Одной из основных задач автотранспортных предприятий на сегодняшний день является повышение долговечности и экономичности автомобиля, а также снижение его негативного воздействия на окружающую среду.Правильная эксплуатация в сочетании со своевременным и качественным техническим обслуживанием (комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности при использовании по назначению, стоянке, хранении или транспортировке) и ремонтом (операции по восстановлению работоспособности или работоспособности и восстановлению автомобиля или его узлы, агрегаты) Значительно повышают эти показатели.

В процессе эксплуатации автомобиля его функциональные свойства постепенно ухудшаются в результате износа, коррозии, повреждения деталей, усталости материалов и т.п.В автомобиле имеются неисправности (дефекты), снижающие эффективность его использования. Для предупреждения появления и своевременного устранения неполадок проводится диагностика автомобиля, техническое обслуживание и ремонт.

Двигатель ЗМЗ-53 производится Волжским моторным заводом и устанавливается на грузовики ГАЗ-53 (сегодня снят с производства) и ГАЗ-3307 (3308). Также возможна установка на пассажирский автобус ПАЗ-3205. Конструкция и высокие характеристики этого двигателя способствовали его широкому использованию на автомобильном транспорте.

Двигатель является одной из основных частей автомобиля. Работа его систем и механизмов во многом влияет на экономичность автомобиля в целом. В частности, неудовлетворительная работа газораспределительного механизма может стать причиной повышенного расхода топлива, повышенного содержания продуктов сгорания топлива в выхлопных газах и т. д. Об устройстве, назначении и способах поддержания исправной работы двигателя ЗМЗ-53 и будет обсуждаются ниже.

Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ — 53.

Механизм газораспределения предназначен для своевременного поступления в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и отвода выхлопных газов. Для этого клапана в определенные моменты открывайте и перекрывайте впускной и выпускной каналы головки цилиндров, которые сообщают цилиндры двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В двигателе ЗМЗ — 53 применен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала.

Механизм газораспределения состоит из впускного и выпускного клапанов с пружинами, переходников от распределительного вала к клапанам, распределительного вала и шестерен. Коленчатый вал с помощью распределительных шестерен 15 и 16 вращает распределительный вал 14, установленный в развале блока и являющийся общим для левого и правого рядов цилиндров. Каждый распредвал кулачка, подойдя к толкателю 13, поднимает его вместе со штангой 12. Он поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины 6 клапана .При выходе распределительного вала из толкателя шток и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, сидящих в седле, плотно закрывает клапанное отверстие.

Мощность двигателя во многом зависит от степени наполнения цилиндров свежей порцией горючей смеси и их очистки от выхлопных газов. Для того, чтобы в цилиндры двигателя попало больше горючей смеси, впускные клапаны должны открываться еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (с опережением).Так как при большой скорости вращения коленчатого вала такт впуска часто повторяется, то во впускном патрубке создается разрешение. Воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень поднимается вверх. Воздух по инерции поступает в цилиндры через открытый клапан и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку. Впускной клапан закрывается с некоторой задержкой.

Фазы газораспределения называют периодами с момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженными в градусах поворота коленчатого вала.Они изображаются в виде круговой диаграммы. Расширение воздухозаборника со 180 o до 268 o C В двигателе ЗМЗ — 53 достигнуто опережение открытия и отставание закрытия красочного клапана.

Выпуск отработавших газов из цилиндра (открытие выпускного клапана) начинается за 50-й угол поворота коленчатого вала до прихода поршня в нижнюю мертвую точку, а клапан закрывается после прохождения поршнем верхней мертвой точки. Таким образом, выпускной клапан открыт на 252° на угол поворота коленчатого вала.

В конце такта впуска и начале выпуска ОГ оба клапана на 46 o 4-й угол поворота коленчатого вала открыты одновременно. Такое перекрытие клапанов пропускает в цилиндры свежий воздух, что способствует их лучшей очистке от выхлопных газов.

Моменты закрытия и открытия клапанов зависят от профиля распредвала распределительных валов, а также величины зазора между клапанами и коромыслом.

Распределительный вал.

Распределительный вал изготавливается из стали или специального чугуна и проходит термическую обработку. Профиль его кулачков как впускного, так и выпускного двигателя ЗМЗ-53 выполнен одинаковым.

Ячейки (впускной и выпускной) кулачков расположены в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом (ЗМЗ 53) — под углом 45к. При шлифовании кулачки дают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.Начиная от передней опорной метки диаметр шейки уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картер двигателя. Количество опорных шеек обычно равно количеству родных подшипников коленвала. Втулки опорных шеек выполнены из стали, а их внутренняя поверхность покрыта антифрикционным сплавом. На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик, воздействующий на тягу привода топливного насоса, а на его заднем конце шестерня, приводящая во вращение распределитель зажигания и масляный насос.Между шестерней распределительного вала и ее передней опорной шейкой установлено распорное кольцо и упорный фланец, крепящийся болтами к блоку и удерживающий вал от продольного перемещения. Поскольку толщина проставочного кольца больше толщины упорного фланца, обеспечивается осевой зазор («пробег») распределительного вала, который должен быть в пределах 0,08-0,21 мм.

Привод распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение зубчатой ​​или цепной передачей. В двигателях грузовых автомобилей в основном используются зубчатые передачи.Ведущая шестерня такой передачи устанавливается на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо на переднем конце распределительного вала и фиксируется гайкой.

Ведущие колеса должны находиться в зацеплении друг с другом при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядок работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводят в метки на их зубьях (на впадине между колесами и зубьями шестерни).Для снижения уровня шума шестерни изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатый вал устанавливается стальная шестерня, а на раздатку — чугунное или текстолитовое колесо.

Детали клапанного механизма.

В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительных валов привод клапанов осуществляется через раздаточные детали (толкатели, тяги и коромысла).

Толкатели.

Предназначены для передачи усилия от распределительного вала через тяги на коромысло.Ход из стали или чугуна. Толкатели выполняют цилиндрическими и рычажно-роликовыми. Рычаги-ролики установлены на оси под распределительным валом. Толкающий ролик опирается на распредвал распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при прокатке ролика по кулачку трение заменяется трением качения. Рядом с толкателем полагается шток.

Основой нормальной работы двигателя является слаженная работа всех его механизмов и систем.Одним из таких важных узлов силового агрегата является газораспределительный механизм, отвечающий за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод отработавших газов.

Назначение и принцип газораспределения

Механизм газораспределения в двигателе внутреннего сгорания предназначен для своевременной подачи топливовоздушной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска отработавших газов. Работа механизма осуществляется своевременным открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс TRG основан на синхронном движении распределительного и коленчатого валов, что вызывает открытие и закрытие клапанов в нужный момент мотоцикла. При вращательном движении распределительного вала кулачки нажимают на рычаги, а те на штоки клапанов, открывая их. Следующий оборот распределительного вала поворачивает кулачки, которые занимают исходное положение и закрывают клапан.

Классификация механизмов газораспределения

Двигатели на современных автомобилях оснащаются различными механизмами газораспределения, имеющими следующую классификацию:

  1. В зависимости от расположения распределительного вала — нижний или верхний.
  2. В зависимости от количества распредвалов — один или SONC (Single Overhead Camshaft), или два вала — DOHC (Double Overhead Camshaft).
  3. В зависимости от количества клапанов — от 2 до 5.
  4. От разновидности привода вала — шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.

Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее экономичными и получили широкое распространение. В них клапаны приводятся в действие распределительным валом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, уменьшает массу двигателя и снижает инерционную мощность.В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение от коленчатого вала передается с помощью роликовой цепи или зубчатого ремня.

При нижнем положении вала ГРМ он устанавливается рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапан происходит с помощью толкателей через коромысло. Распределительный вал входит в зацепление с коленчатым валом с помощью шестерни. Такая конструкция двигателя считается сложной, к тому же увеличится инерционность подвижных частей механизма.

Количество переключений механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше клапанов в нем предусмотрено, тем лучше баллоны наполняются воздухом или горючей смесью, очищаются от газов. За счет этого двигатель способен развивать большую. Нечетное количество клапанов означает большее количество впусков по сравнению с выпускными.

Устройство ГРМ

Механизм газораспределения имеет следующие основные элементы:

1.Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности, в зависимости от работы цилиндров. Он изготовлен из чугуна или стали, а рабочие поверхности затоплены с высокой частотой. Он может быть установлен в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных лепешках. Прямое или косвенное воздействие на клапан осуществляется кулачками, расположенными на валу.Каждый кулак соответствует одному клапану.

2. Привод клапана. Привод клапанов осуществляется по-разному: при расположении распределительного вала в картере кулаки передаются на толкатели, тяги и коромысла.

Балансир (коромысло или роликовый рычаг) изготовлен из стали, устанавливается на полую ось, закрепленную в головках ГБЦ. Одна его сторона упирается в кулак кулачка, а другая надевается на конец штока клапана. При работающем двигателе клапана греются и расширяются, что грозит им неполной посадкой в ​​седло.Поэтому тепловой зазор обязательно должен соблюдать клапан и коромысло.

Также кулаками можно воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом исполнении или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумов почти не используется, а второй отличается мягкостью и отсутствием необходимости регулировок. Роликовые толкатели применяются в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала.Осуществляется с цепной, ременной или зубчатой ​​передачей. Цепь отличается надежностью, сложна в устройстве и дороге, ременная дешевле, но менее надежна, а в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя ударами клапанов о поршни.


4. Клапаны. Предназначен для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головок, на которых имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к камере седла, за что они взаимно разорваны.Головки впускных клапанов делают крупнее градуировки. Но градуировка сильнее нагревается, поэтому они сделаны из жаропрочной стали и внутри заполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический шток клапана сверху заточен под крепление пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которое упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной пластиной. Шток помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров так, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевается маслоотражательный колпачок.

Фазы газораспределения

За фазы газораспределения принимают начало открытия и момент закрытия клапана, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Наилучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до нижней мертвой точки (НМТ) и закрытии после НТТ. Наполнение баллонов воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения НМТ, а закрытии после НМТ.Период одновременного открытия обеих створок называется их перекрытием.

Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя опытным путем и зависят от его конструкции и скорости. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана возникает волна давления, а перед закрытием выпускного — волна вакуума. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение наполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.

Установка газораспределительного механизма осуществляется с помощью меток на шестернях. Отклонение от нормы по паре зубцов или звездочек может привести к клапанному удару поршня и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии в клапанном механизме теплового зазора, нарушение которого вызывает уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя производитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия и перекрытия клапанов.

Возможные неисправности

О неисправности системы газораспределения судят по следующим внешним признакам:


Механизм газораспределения двигателя должен обеспечивать своевременный впуск в цилиндры наддува свежего воздуха или горячей смеси и вывод из цилиндров выхлопные газы. При возникновении неисправности в газораспределительном механизме нарушается нормальная работа двигателя, снижается его мощность, ухудшается КПД.

Основные неисправности газораспределительного механизма могут быть следующие:

нарушение тепловых зазоров между штоками клапанов и носками рулей, подгорание рабочих шайб клапанов и седел, потеря упругости или упругости рессор автомобиля, повышенный износ толкателей, кулачков, коромысел, направляющих клапанных втулок, опорных шеек, втулок и распределительный вал распределительных валов, его упорный фланец и зубья распределительной шестерни.

В автомобиле Опель основными неисправностями газораспределительного механизма являются износ шестерен распределительного вала и распределительных валов, нарушение зазоров между штоками клапанов и стоками рум, износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезда. К отказу газораспределительного механизма относится поломка зубьев распределительной шестерни и потеря упругости клапанных пружин.

В процессе работы двигателя имеющийся тепловой зазор в клапанном механизме обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует тепловое расширение деталей механизма.Если тепловой зазор в механизме впускных клапанов нарушен, то проходное сечение клапана уменьшается, в результате чего уменьшается цилиндр и уменьшается наполнение воздушной или топливной смесью.

С увеличивающимся тепловым зазором Механизм выпускных клапанов ухудшает очистку цилиндра от выхлопных газов, что, в свою очередь, ухудшает процесс сгорания. При этой неисправности происходит повышенный износ стержней клапанов и снижение мощности двигателя.Характерным признаком увеличенного теплового зазора является звонкий резкий стук, хорошо слышимый при работе двигателя без нагрузки при малом вращении коленчатого вала.

С уменьшенным тепловым зазором Клапаны нарушаются герметичностью их посадки в седлах, и как следствие — снижается компрессия в цилиндрах, прогорают фаски клапанов и их седла. Двигатель начинает работать с перебоями, мощность его падает.

Характеристика Прекрасные запорные клапаны Периодический хлопок во всасывающем или выпускном трубопроводе.В карбюраторных двигателях при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов хлопки возникают в карбюраторе, а выпускных — в глушителе. Причины этой неисправности также могут быть в отложениях на сёдлах клапанов, повреждении пружин клапанов, прогарах клапанов и рабочих поверхностей седла. Зазоры между штоками клапана и носками венцов следует систематически проверять и при необходимости регулировать.

Шум в крышке Распределительные шестерни и ручки распределительных шестерен сливаются с общим шумом, но выслушиваются в крышке распределительной шестерни в зоне зубьев.

Обнаруженные при проверке технического состояния неисправности, вызванные повышенным износом деталей газораспределительного механизма, устраняются при ремонте двигателя. Небольшие повреждения, предварительно сняв сетку, убирают шлифовкой. Седла клапанов не должны иметь раковин, повреждений и следов коррозии. Перед ремонтом седла проверьте износ втулки клапана. Если оно изношено, то его меняют, затем ремонтируют седло. Ремонт производят на специальных станках или используют специальное приспособление, состоящее из штанги и сменной фрезы.Для восстановления клапанов и их седел используются другие комплекты инструментов отечественного и зарубежного производства.

Головки цилиндров после обработки седла необходимо продуть сжатым воздухом. Одним из наиболее частых дефектов направляющих втулок является повышенный износ внутренней поверхности. Обычно это вызвано длительной работой двигателя после 150 тысяч километров пробега автомобиля.

Состояние направляющих втулок клапанов в основном определяет зазор между ними и штоками клапанов.Для определения зазора нужно измерить диаметр штока клапана и диаметр отверстия его направляющей втулки, после чего из второго значения вычесть первое. Одним из способов измерения зазора без снятия головки блока цилиндров является следующий. Клапан, установленный в направляющей втулке, прикладывают ножкой часового индикатора и устанавливают ее на ноль. Затем смещают шток клапана в сторону индикатора и по его показаниям определяют зазор между штоком и направляющей втулкой.Зазор не должен превышать 0,20-0,25 мм. При замере штока клапана перемешивать необходимо в направлении, параллельном коромыслу, так как в этом направлении, как правило, происходит наибольший износ направляющей втулки.

Зазор между направляющей втулкой и клапаном можно проверить следующим образом. Снимают головку блока цилиндров, очищают клапаны и направляющие втулки от отложений, вставляют клапаны в втулку и устанавливают индикатор часового типа на поверхность цилиндра (рис.1).


Рисунок 1. Измерение зазора между штоком клапана и направляющей втулкой с головкой блока цилиндров

Затем тарелку клапана перемещают в радиальном направлении и определяют зазор. Для впускного клапана он не должен превышать 1,0 мм, а для выпускного – 1,3 мм. Восстановить необходимый диаметр гильзы можно, используя комплект специальных ножей из твердого сплава. С помощью таких ножей колеса сдавливают спиральную канавку внутри втулки клапана, что уменьшает ее внутренний диаметр за счет деформации металла.В результате экструзии получаются спиральные канавки, которые являются своеобразным уплотнением и удерживают масло. Далее с помощью развертки обрабатывается втулка под диаметр клапана. Если слишком большой зазор между направляющей втулкой и клапаном не устранен после замены клапана и развертывания втулки под ремонтный размер клапана, втулка заменяется.

1. Введение

2. Назначение, устройство и принцип действия

3. Конструктивный элемент

4. Неисправности. Причины, способы определения и устранения

Заключение

Различают одновинтовые и двухвинтовые ГРМ в зависимости от количества распределительных валов в головке блока цилиндров. В мономиальном триме (SOHC-Single Overhead Camshaft) — один вал. В двухканальных (DOHC — Double Overhead Camshafts) — соответственно два.Это, в частности, означает, что V-образный или оппозитный двигатель имеет два или четыре распределительных вала.

Газораспределительные механизмы отличаются расположением клапанов в двигателе. Они могут быть с верхним (в ГБЦ) и нижним (в блоке цилиндров) по расположению клапанов. Наиболее распространен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов, что облегчает доступ к клапанам для их обслуживания, позволяет получить компактную камеру сгорания и обеспечить наилучшее заполнение ее горючей смесью или воздухом.

Механизм газораспределения состоит из:

распределительный вал;

механизм привода распределительного вала;

Клапанный механизм

.

Работу газораспределительного механизма рассмотрим на примере двигателя с V-образным расположением цилиндров.

Распределительный вал расположен в «развале» блока цилиндров, то есть между правым и левым его рядами цилиндров, и приводится в движение коленчатым валом через распределительный редуктор.При цепной или ременной передаче вращение распределительного вала осуществляется с помощью цепного или зубчатого ремня.

При вращении распредвала кулачок налетает на толкатель и поднимает его вместе с планкой. Верхний конец штока давит на регулировочный винт, установленный во внутреннем плече коромысла. Коромысло, поворачиваясь вокруг своей оси, наружным буртиком давит на стержень клапана и открывает отверстие впускного или выпускного клапана в головке блока цилиндров строго в соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров.

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, которые выражаются в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения подобраны опытным путем в зависимости от числа оборотов двигателя и конструкции впуска и выпуска в зависимости от числа оборотов двигателя и конструкции впускного и выпускного патрубков. Заводы-изготовители указывают фазы газораспределения для своих двигателей в виде таблиц или диаграмм.

Установка газораспределительного механизма определяется установочными метками, которые расположены на распределительной шестерне или ведущем шкиве цилиндров двигателя.

Отклонение при установке фаз приводит к выходу из строя клапанов или двигателя в целом. Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении регулируемого теплового зазора в клапанном механизме данной модели двигателя. Нарушение этого зазора приводит к ускоренному износу клапанного механизма и потере мощности двигателя.

Для правильной работы двигателя коленчатый вал и распредвал должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке двигателя шестерни распределительных валов усиливают имеющимися на их зубьях метками: одна — на шестерне шестерни коленчатого вала, а другая — между двумя зубьями шестерни распределительного вала. На двигателях с блоком распределительного механизма установка также производится по меткам.

Последовательность чередования тактов в разных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя, который зависит от расположения цилиндров и конструкции коленчатого и распределительного валов.

Распределительный вал служит для открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизма в определенной последовательности согласно порядку работы цилиндров двигателя.

Распредвалы извлекаются из стали с последующей цементацией и закалкой токами высокой частоты. На некоторых двигателях деревья отлиты из

Высокопрочный чугун

. В этих случаях поверхность кулачков и шеек валов отбеливают, а затем полируют. Для уменьшения трения между шейкой матки и опорами в отверстия запрессуют стальные, покрытые антифрикционными слоями, или металлокерамические втулки.

Распредвалы расположены между опорными коржами распредвала, по два на каждый цилиндр, впускной и выпускной. Кроме того, на валу закреплена шестерня для привода масляного насоса и прерывателя распределителя и имеется эксцентрик для привода топливного насоса.

Шестерни распределительных валов изготавливаются из чугуна или текстолита, распределительного устройства привода коленчатого вала — из стали. Зубья в шестернях косые, что вызывает осевое перемещение вала. Для предотвращения осевого смещения предусмотрен упорный фланец, который закрепляется на блоке цилиндров между торцом передней шейки основания и ступицей распределительной шестерни.

В четырехтактных двигателях рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала. Это возможно, если распределительный вал совершит за это время удвоенное число оборотов. Поэтому диаметр шестерни, установленной на распределительном валу, в два раза больше диаметра шестерни коленчатого вала.

Ударные рычаги привода клапанов. Характерный стук с равномерными интервалами, частота его меньше, чем любого другого стука в двигателе.Попадание в двигатель с обрывом одного или нескольких клапанов. Сопровождается деформацией боковины рабочей части рычагов, растрескиванием юбок клапанных тарелок (возможно разрушение тарелки), срезанием упорных пыльников со стороны задней части. Возможно столкновение выпускных клапанов с днищами поршней. Умеренный осадок суперзвезд в клапанных тарелках

а) Самовыброс регулировочных болтов. Крутящий момент контрэлемента, язычок контрэлемента не урегулирован.

Отрегулировать клапаны. При заборе замените регулировочные болты.

б) самоустановка регулировочных болтов из-за превышения максимально допустимых оборотов двигателя.

Последствия устраняются по вине виновных.

в) Износ распределительных валов. Работа пары «кулачок-рычаг» без зазора. Некачественная регулировка зазора.

С обратной стороны изношенного кулачка радиальная оценка по всей длине обратной части. Замените распределительный вал.

г) Износ распределительных валов, на тыльной стороне кулачка зазубрин нет, на краю противоположной части кулачка есть узкая полоска выпадения — след рычага с поломкой.

Заменить распредвал, рычаги.

д) кулачки не изношены. Многократный регулировочный стук не устранен. Отклонение геометрии распредвала от распредвала.

Заменить распредвал, рычаги.

Пониженная мощность двигателя, низкая компрессия в одном или нескольких цилиндрах

а) Покраска замененного слоя клапанной тарелки («писк» клапана).

Замените клапаны. Повышенными факторами, способствующими возникновению дефекта, являются отсутствие «распредвал-рычаг» этого клапана и повышенная температура двигателя.

Стук газораспределительного механизма

а) Завышен зазор «Регулировочная шайба — распредвал — распредвал».

Настройка подбора шайб нужного размера.

б) завышен зазор «Наружный диаметр регулировочной шайбы равен диаметру гнезда в толкателе под шайбу».

Заменить шайбу, толкатель.

c) Износ распредвала и регулировочных шайб.

Заменить распределительный вал и регулировочные шайбы.

г) перегружен зазор «Шейка распределительного вала — подшипник».

Заменить головку блока.

д) выход регулировочной шайбы по окружности контакта с кулачком (неравномерный износ).

Замените неисправную шайбу.

д) нарезные (безциркуляционные) толкатели по наружному диаметру, эллипсоидальность.

Замените толкатели.

г) Распаковка, ослабление крепления привода распредвала. Деформация звездочки крепления звездочки распределительного вала, звездочки и канавок распределительного вала.

Замените дефектные детали.

h) Взаимное касание пружин при рабочем ходе клапанов.

Замените пружины.

и) клапан направляющей втулки износа.

Замените втулки.

Отсечной клапан

а) Дефект сварки штока выпускного клапана, посторонние включения в материале впускного клапана.

Замените поврежденные элементы.

б) заклинивание, разрушение подшипника водяного насоса. Срез зубьев или сбрасывание приводного ремня распредвала со шкивов, несовпадение фаз газораспределения, столкновение клапанов с поршнями.

Замените поврежденные элементы.

в) Обрезка ремня привода распредвала.

Замените поврежденные элементы.

г) ослабление натяжения ремня привода газораспределительного механизма, обрыв фазы газораспределения.

Замените поврежденные элементы.

Примечание. В случае замыкания крыльчатки водяного насоса блока цилиндров (износа) при разрушении подшипника замена блока цилиндров не требуется, так как водяной насос имеет высокую производительность, при замене только водяного насоса система охлаждения не нарушен.

Границы | Исследование работы двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, при высокой нагрузке

Введение

В рамках Парижского соглашения об изменении климата Канада обязалась сократить выбросы парниковых газов (ПГ) на 30 % по сравнению с 2005 г. уровне к 2030 году (правительство Канады, 2016).В качестве средства достижения этой цели Канада также разрабатывает Стандарт чистого топлива с 2016 года с целью сокращения выбросов ПГ за счет использования «топлива с низким содержанием углерода, источников энергии и технологий» (правительство Канады, 2019).

Двигатели с воспламенением от сжатия, работающие на дизельном топливе, широко используются в электроэнергетике и грузовых перевозках благодаря их высокой эффективности преобразования топлива и способности надежно работать в течение длительного периода времени при высоких нагрузках. Из-за их повсеместного распространения и степени использования выбросы двуокиси углерода (CO 2 ), оксидов азота (NOx) и твердых частиц (PM) из этих двигателей могут оказывать значительное неблагоприятное воздействие на окружающую среду.Природный газ (NG) и возобновляемый природный газ (RNG) являются низкоуглеродистыми и возобновляемыми видами топлива, которые генерируют около 20–30 % и 80–90 %, соответственно, более низкие выбросы CO 2 в течение жизненного цикла на единицу энергии по сравнению с дизельным топливом ( Шарп, 2019). Одним из решений по снижению выбросов CO 2 и твердых частиц дизельными двигателями при сохранении их эффективности и надежности является замена дизельного топлива на природный газ с использованием технологии двойного сжигания дизельного топлива и природного газа. Возможная конфигурация двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, представляет собой впрыск сжатого природного газа во впускное отверстие для образования в цилиндре гомогенной смеси воздуха и природного газа и воспламенение этой смеси с использованием прямого впрыска (DI) дизельного топлива.В дополнение к компенсации потребления дизельного топлива потенциальные преимущества такой конфигурации заключаются в более низких выбросах твердых частиц и ограниченном количестве модификаций двигателя (Sahoo et al., 2009). Кроме того, такие двухтопливные двигатели могут работать как обычные дизельные двигатели, когда ПГ недоступен. Одним из основных недостатков двухтопливных двигателей на природном газе являются более высокие выбросы метана по сравнению с обычными дизельными двигателями (Liu et al., 2013; Guo et al., 2015). Потенциал глобального потепления метана за 100 лет в 25 раз больше, чем у CO 2 (Агентство по охране окружающей среды США, 2020).Кроме того, метан трудно эффективно окислить в системе доочистки выхлопных газов (EAT) (Osman, 2016; Gärtner et al., 2018). Таким образом, выбросы метана могут компенсировать преимущество двухтопливных двигателей в виде более низких выбросов CO 2 , особенно в условиях низкой нагрузки. Были предложены передовые стратегии сжигания, которые могут минимизировать выбросы метана при низких нагрузках (Srinivasan et al., 2006; Guo et al., 2017; Yousefi et al., 2018). В условиях средней и высокой нагрузки из-за высокой скорости подачи топлива и более высоких температур, которые приводят к более высокой скорости распространения пламени, выбросы метана намного ниже, чем при условиях низкой нагрузки, но они все же могут быть выше, чем у дизельных двигателей (Папаяннакис и Хунталас, 2003).Основными источниками этих выбросов метана в условиях средней и высокой нагрузки являются расщелины (Yousefi et al., 2019).

NG-дизельные двухтопливные двигатели тщательно изучались на протяжении многих лет. В литературе есть много примеров, в которых обобщаются основные характеристики таких двухтопливных двигателей (Karim, 1980; Wagemakers and Leermakers, 2012; Wei and Geng, 2016). Также были проведены исследования влияния параметров впрыска ПГ и дизеля двухтопливных двигателей с целью повышения эффективности двигателя и снижения выбросов метана (Фигер и др., 2014; Ян и др., 2015; Го и др., 2017). Увеличение доли ПГ в общем расходе энергии топлива, особенно при низких и средних нагрузках, может привести к снижению теплового КПД тормозов (BTE) и увеличению выбросов окиси углерода и метана (Papagiannakis et al., 2010; Imran et al. , 2014). Увеличение фракции природного газа также имеет тенденцию вызывать более высокую скорость роста максимального давления и более низкое максимальное давление сгорания (Sahoo et al., 2009). Однако при любых нагрузках и скоростях двигателя увеличение доли ПГ приводит к снижению выбросов NOx и сажи (Papagiannakis et al., 2010). Снижение выбросов NOx при увеличении доли ПГ может быть вызвано увеличением удельной теплоемкости газовоздушной смеси ПГ и более низким максимальным давлением сгорания (Imran et al., 2014). Одним из способов противодействия снижению эффективности, связанному с более высоким содержанием природного газа, является увеличение времени впрыска дизельного топлива и увеличение давления впрыска дизельного топлива (Sahoo et al., 2009; Yang et al., 2015). Однако это сопровождается увеличением выбросов NOx, максимальным давлением сгорания и скоростью нарастания давления (Sahoo et al., 2009). Следовательно, существует компромисс между выбросами NOx-метана при сжигании двойного топлива (Wei and Geng, 2016). Кроме того, существует незначительное влияние момента впрыска ПГ на характеристики сгорания и выбросы при опережающем времени впрыска дизельного топлива (Yang et al., 2015).

Лаборатория авторов ранее изучала выбросы загрязняющих веществ от двухтопливных двигателей, включая механизмы образования загрязняющих веществ (Guo et al., 2017; Li et al., 2018). Настоящая работа основывается на предыдущем исследовании путем изучения влияния увеличения фракции ПГ и времени впрыскивания (дизеля) на характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов в условиях работы при высокой нагрузке и низкой скорости.Потенциальным применением такого исследования является преобразование существующих дизельных двигателей в двухтопливные двигатели, в которых синхронизация дизельного топлива и доля ПГ могут быть простейшими параметрами управления для оптимизации без значительных модификаций аппаратного обеспечения двигателя. Дополнительным и уникальным показателем, используемым в этом исследовании, является температура наконечника форсунки. Двухтопливные двигатели с возможностью работы только в дизельном режиме, как правило, используют стандартные дизельные форсунки. При работе в двухтопливном режиме расход дизельного топлива через форсунку может значительно снизиться.Поскольку дизельное топливо также действует как охлаждающая жидкость для снижения температуры наконечника форсунки, уменьшенный расход дизельного топлива может привести к перегреву и возможному закоксовыванию форсунок форсунок. Это может нарушить впрыск дизельного топлива и отрицательно сказаться на работе двигателя. Прошлые исследования показали, что проблемы с закоксовыванием инжектора увеличиваются, когда температура наконечника инжектора превышает 300°C (Argueyrolles et al., 2007). Исследования температуры наконечника форсунки для двухтопливных дизельных двигателей, работающих на природном газе, ограничены.Кенигссон и др. обнаружили, что увеличение доли ПГ вызывает повышение температуры наконечника инжектора (Königsson et al., 2012). Лаборатория авторов провела исследование температуры наконечника форсунки при постоянной доле ПГ 75% (Guo and Liko, 2018). Это исследование продолжает анализ температуры наконечника форсунки при различных фракциях природного газа с целью определить, может ли быть достигнут порог 300°C при работе на двух видах топлива с высокой нагрузкой. Основываясь на поиске авторов, эта опубликованная работа уникальна тем, что в ней представлены корреляции между долей ПГ, синхронизацией дизельного DI и температурой наконечника форсунки.

В этой статье исследуются два режима высокой нагрузки — 75% и 100% нагрузки. Двумя основными переменными являются доля ПГ и время впрыска дизельного топлива. Оцениваются характеристики сгорания, температура наконечника форсунки и выбросы выхлопных газов. Работа организована следующим образом. Экспериментальная установка и процедура, а также условия испытаний описаны в «Экспериментальная установка и методы» , после чего следует обсуждение результатов в «Результаты и обсуждение» , который состоит из трех подразделов, описывающих характеристики сгорания, температуру наконечника форсунки и выбросы отработавших газов.Основные выводы этого исследования представлены в Выводы .

Экспериментальная установка и методы

Этот раздел состоит из двух подразделов. В первом подразделе, посвященном экспериментальной установке, подробно описывается система тестирования. Второй подраздел описывает экспериментальную процедуру и условия, включая методы расчета, параметры испытаний и аппаратные ограничения.

Экспериментальная установка

Исследование проводилось на одноцилиндровом исследовательском двигателе.Установка состояла из мощного четырехтактного дизельного двигателя Caterpillar 3401, соединенного с вихретоковым динамометром мощностью 131 кВт. Технические характеристики двигателя приведены в таблице 1, а схема экспериментальной установки показана на рисунке 1. Для запуска и приведения двигателя в движение использовался электродвигатель постоянного тока.

ТАБЛИЦА 1 . Проверьте технические характеристики двигателя и свойства топлива.

РИСУНОК 1 . Схема экспериментальной установки.

Испытательная установка также включала коллектор впрыска газа, встроенный непосредственно перед впускным отверстием двигателя.Сжатый ПГ подавался местным поставщиком коммунальных услуг (Enbridge, Inc.) через свою трубопроводную инфраструктуру непосредственно в испытательную камеру, а для поддержания давления закачки использовался регулятор давления. Расходомер Bronkhorst использовался для измерения расхода ПГ в двигатель. После расходомера и перед коллектором для впрыска газа использовалась газовая камера для демпфирования любых импульсов давления в потоке. Коллектор впрыска газа состоял из восьми электромагнитных форсунок газового топлива (модель Gs60 производства Alternative Fuel Systems (AFS) Incorporated), которые регулировались индивидуально для впрыска точного количества ПГ во впускной коллектор двигателя.Поскольку состав ПГ в подающей магистрали может быть разным, состав ПГ определялся перед испытаниями с помощью анализатора Ametek Model 292B BTU. Результат показан в Таблице 1. Для подачи дизельного топлива в двигатель использовалась специальная дизельная система прямого впрыска Common Rail, состоящая из электромагнитного инжектора Ganser с шестью отверстиями и топливного насоса высокого давления, работающего независимо от двигателя. На боковой стенке дизельной форсунки была установлена ​​термопара типа К для измерения температуры наконечника форсунки. Расположение этой термопары относительно сопла показано на рисунке 2.Свойства канадского дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ULSD), использованного в этом исследовании, перечислены в таблице 1. Расход дизельного топлива измеряли с помощью расходомера Bronkhorst. Подача дизельного топлива и природного газа контролировалась аппаратным обеспечением National Instruments (NI) и программным обеспечением на основе LabVIEW (автономная система привода с прямым впрыском, Drivven Inc.). Аппаратное обеспечение состояло из шасси NI PXI-1031 со встроенным контроллером NI PXI-8184, шасси расширения NI cRIO-9151 и карты драйвера форсунки NI 7813R RIO (для дизельной форсунки).PXI-8184 управлял двумя четырехканальными модулями привода форсунок AFS для управления восемью газовыми форсунками.

РИСУНОК 2 . Измерение температуры наконечника форсунки.

Двигатель атмосферный с кондиционированной системой подачи воздуха с независимым регулированием давления воздуха (безмасляный воздушный компрессор и регуляторы давления) и магистральным подогревом впуска. Расход воздуха измерялся тепловым проводным массовым расходомером производства Sierra Instruments Inc. Впускной и выпускной уравнительные баки были установлены во всасывающем контуре и выпускном контуре для гашения волн давления в системе.Электропневматический обратный клапан использовался для имитации обратного давления от турбокомпрессора. Системы кондиционирования смазочного масла и охлаждающей жидкости двигателя также работали независимо от двигателя, при этом температура масла и охлаждающей жидкости поддерживалась на уровне 85°C.

Газоанализаторы серии CAI 600 использовались для определения концентрации CO, CO 2 , CH 4 , общего количества HC, O 2 и NOx в выхлопных газах двигателя. Для определения выбросов сажи использовался дымомер AVL 415S.Число дыма на фильтре (FSN), выдаваемое дымомером, было преобразовано в массовую концентрацию ( m сажа в мг/м 3 ) по уравнению. 1 (Кристиан и др., 1993).

msoot=10,405×4,95×FSN×e0,38×FSN.(1)

Дополнительное оборудование двигателя включало датчик давления Kistler 6041A скрытого монтажа с водяным охлаждением для измерения давления в цилиндре и датчик угла поворота коленчатого вала серии AVL 365. Выходные данные датчика давления и энкодера обрабатывались с помощью системы анализа горения AVL IndiModule.Нагрузка и скорость двигателя контролировались с помощью системы AVL Digalog Testmate. Термопары были установлены в нескольких местах в испытательной камере для контроля температуры. Испытательная камера также была оборудована контуром рециркуляции отработавших газов (EGR), хотя в данном исследовании он не использовался. Более подробная информация о тестовой установке описана в Guo and Liko (2018).

Экспериментальная процедура и условия

В двухтопливных дизельных двигателях, работающих на ПГ, основным параметром является доля ПГ (обозначается «αNG»).Это было рассчитано с использованием уравнения. 2. αNG = 0% указывает на то, что вся входная энергия топлива поступает от дизельного топлива.

αNG=100×mNGLHVNGmNGLHVNG+mDLHVD.(2)

где « м » и «LHV» — массовый расход (кг/с) и низшая теплотворная способность (МДж/кг) соответственно, а индексы « NG» и «D» представляли природный газ и дизельное топливо соответственно.

Данные о давлении в цилиндрах сохранялись для 100 последовательных циклов двигателя с разрешением 0,2 градуса угла поворота коленчатого вала (CAD). Эти данные были использованы для расчета чистой скорости тепловыделения («HRR net » в Дж/CAD) по уравнению.3.

HRRnet=1γ−1[γpdVdθ+Vdpdθ].(3)

В уравнении. 3, « γ » представляет собой отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме и рассчитывается как функция температуры и состава газа в цилиндре, « p » представляет собой давление (Па), « V » — объем цилиндра (м 3 ), а « θ » — угол поворота коленчатого вала (CAD). Анализ тепловыделения использовали для расчета значений времени сгорания, таких как начало сгорания (обозначается «СА10»), фазы сгорания (обозначается «СА50») и конец сгорания (обозначается «СА90»).СА10, СА50 и СА90 соответствовали определенным углам поворота коленчатого вала, при которых происходило 10%, 50% и 90%, соответственно, общего тепловыделения. Продолжительность горения обозначали CA10-90.

Термическая эффективность тормозов (BTE) использовалась в качестве меры эффективности двигателя. Он был выражен в процентах и ​​рассчитан по формуле. 4. В уравнении. 4, «Мощность тормоза » — тормозная мощность двигателя, измеренная динамометром (кВт), «LHV f » — низшая теплотворная способность комбинации ПГ-дизельное топливо (кДж/кг), и «mf» – массовый расход смеси ПГ-дизель (кг/час).

BTE=100×3600×PowerbrakeLHVf×mf.(4)

Эксперименты состояли в детальном исследовании характеристик сгорания в двух типичных условиях высокой нагрузки — 12,86 и 17,65 бар, среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) при частоте вращения двигателя 1010 и 1120 об/мин. соответственно соответствует 75% и 100% нагрузке соответственно. Этот выбор был основан на предыдущем исследовании, в котором самые высокие температуры наконечника форсунки наблюдались при нагрузке от 75% до 100%, особенно при низких оборотах двигателя ~1000 об/мин, хотя и при фиксированной доле NG 75 % (Guo and Liko, 2018). .Более низкие обороты двигателя соответствовали тенденции снижения оборотов двигателей большой мощности, особенно в транспортных средствах, в интересах повышения эффективности использования топлива. Хотя первоначально предполагалось, что двигатель будет работать со скоростью примерно 1000 об/мин и при 100%-ной нагрузке, в интересах поддержания нагрузки и стабильности при различных фракциях природного газа и времени впрыскивания частота вращения двигателя должна была быть увеличена до 1 120 об/мин. Условия эксперимента перечислены в таблице 2. Двумя переменными для этой стадии экспериментов были αNG и синхронизация дизельного DI (начало впрыска дизельного топлива).

ТАБЛИЦА 2 . Условия эксперимента.

Все испытания проводились в установившемся режиме без рециркуляции отработавших газов. Для этого есть две основные причины. Во-первых, цель этого исследования заключалась в том, чтобы изолировать влияние фракции ПГ и времени прямого впрыска дизельного топлива, которое было бы осложнено глубоким влиянием рециркуляции отработавших газов на сгорание. Во-вторых, управление рециркуляцией отработавших газов, как правило, выходит за рамки простого преобразования дизельного двигателя для работы в качестве двухтопливного двигателя, работающего на природном газе. Однако важность EGR для оптимизации сгорания дизельного топлива, работающего на природном газе, нельзя переоценить, и эффекты EGR оценивались в отдельном исследовании (Dev et al., 2020). Процедура испытаний включала следующие этапы для каждого режима нагрузки. Во-первых, приведение в движение двигателя было запущено с помощью двигателя постоянного тока, и поддерживалась постоянная скорость вращения 600 об/мин. Затем дизельный DI был инициирован для запуска двигателя. Скорость подачи топлива контролировалась для поддержания скорости холостого хода на уровне 600 об/мин, после чего двигатель постоянного тока отключался. Впоследствии нагрузка и скорость двигателя постепенно увеличивались до целевого значения с использованием динамометрической обратной связи. Двигатель работал с заданной нагрузкой и частотой вращения в течение нескольких минут для выхода на установившийся режим.Наконец, синхронизация дизельного DI была изменена в диапазоне. Пределы этого диапазона были основаны на оборудовании двигателя. Предел опережения по времени зависел от таких ограничений, как скорость нарастания пикового давления (<12 бар/CAD) и пиковое давление в цилиндре (<150 бар). Предел задержки по времени ограничивался температурой выхлопных газов (<600°C). Для двухтопливных условий скорость потока дизельного топлива постепенно снижалась, а скорость подачи ПГ постепенно увеличивалась, чтобы установить αNG. Как только целевое значение αNG было достигнуто, была проведена проверка синхронизации дизельного двигателя, как и в случае с дизельным двигателем.Давление впрыска дизельного DI и температура на впуске поддерживались на уровне 525 бар (обозначается "p inj «) и 40°C (обозначается «T in «) соответственно. Давление на входе (обозначаемое «p в ») и давление на выходе (обозначаемое «p ex ») были постоянными для каждого режима нагрузки (таблица 2). Эти значения были установлены с намерением поддерживать относительное соотношение воздух/топливо на базовом уровне дизельного топлива в диапазоне ∼1,5–1,7, преобладающем при работе с высокой нагрузкой в ​​​​обычных дизельных двигателях.

Результаты и обсуждение

Этот раздел состоит из трех подразделов. Сначала описываются характеристики сгорания, затем температура наконечника форсунки и результаты выбросов во втором и третьем подразделах соответственно.

Характеристики сгорания

Кривые давления в цилиндре и скорости тепловыделения для 75 % полной нагрузки (BMEP = 12,86 бар) показаны на Рисунке 3 при времени впрыска дизельного топлива -18 CAD после верхней мертвой точки (ВМТ) и различных NG дроби.Для каждой фракции ПГ на кривой полезного тепловыделения имеется два основных пика. При αNG = 0 % первый пик тепловыделения соответствует предварительно смешанному сгоранию воздушно-дизельной смеси, за которым следует второй основной пик, соответствующий смешанно-регулируемому диффузионному сгоранию. За вторым пиком следует относительно более медленное диффузионное сгорание оставшихся горючих в цилиндре (после 15 CAD ATDC). Для двухтопливных двигателей увеличение доли природного газа приводит к увеличению пикового давления в цилиндре и максимальной скорости тепловыделения.Первый пик на кривой тепловыделения каждой фракции ПГ связан со сгоранием предварительно смешанной смеси воздух/ПГ/дизель, за которым следует диффузионное сжигание оставшегося дизельного топлива и последующее распространение пламени фоновой смеси воздух/ПГ. По мере увеличения αNG, поскольку давление на входе постоянно, относительное соотношение воздух/топливо в смеси воздух/NG уменьшается, что, в свою очередь, увеличивает скорость распространения пламени смеси воздух/NG. Это может объяснить резкое увеличение скорости тепловыделения двухтопливных двигателей по сравнению с дизельным двигателем, а также вызывает увеличение пикового давления в цилиндре.Кроме того, по мере увеличения αNG позднее сгорание (за пределами 15 CAD ATDC) также сводится к минимуму, вероятно, из-за увеличения скорости распространения пламени фоновой смеси.

РИСУНОК 3 . 75% нагрузки – (А) . Давление в цилиндре; (Б) . Скорость выделения тепла.

В условиях полной нагрузки (BMEP = 17,65 бар) из-за аппаратных ограничений температуры выхлопных газов и пикового давления имело место ограниченное перекрытие временных разверток цифрового входа. Таким образом, кривые давления и тепловыделения показаны при αNG = 0% и αNG = 65% при опережающей и запаздывающей синхронизации дизеля DI (рис. 4).Увеличение времени опережения приводит к увеличению пикового давления в цилиндре и пиковой скорости тепловыделения как для дизельного, так и для двухтопливного двигателей. Пик скорости тепловыделения также опережает время, так как горение начинается раньше. Поскольку синхронизация двухтопливного прямого впрыска значительно отстает из-за более высокой скорости нарастания пикового давления и максимального давления в цилиндре по сравнению со случаем только с дизельным двигателем, пиковое давление в цилиндре ниже. Опять же, как и в случае нагрузки 75 %, двухтопливный механизм сгорания может привести к тому, что пиковая скорость тепловыделения в случаях αNG = 65 % будет выше, чем в случае дизельного топлива, из-за повышенной скорости распространения пламени в смеси воздух/ПГ.

РИСУНОК 4 . 100% нагрузка – (А) . Давление в цилиндре; (Б) . Скорость выделения тепла.

Максимальное давление в цилиндре, температура выхлопных газов, CA50 и CA10–90 при нагрузке 75 % показаны на рисунке 5. На этом рисунке также показаны ограничения для опережения и замедления времени прямого впрыска, описанные в предыдущем разделе. Для всех αNG опережение момента впрыска приводит к увеличению максимального давления в цилиндре, увеличению CA50 и снижению температуры выхлопных газов.Когда сгорание начинается раньше во время такта сжатия с опережением синхронизации DI, больше тепла выделяется вблизи верхней мертвой точки, что приводит к повышению давления в цилиндре. Когда момент впрыска задерживается, большая часть энергии топлива высвобождается позже в такте расширения, что вызывает повышение температуры выхлопных газов. Для αNG = 0% замедление времени замедления приводит к уменьшению продолжительности сгорания (CA10–90), поскольку больше топлива впрыскивается позже в такт сжатия, когда температура выше.Это может увеличить скорость горения. Однако чрезмерное замедление может привести к тому, что CA50 будет опаздывать (более 10 CAD ATDC), что может снизить эффективность сгорания. Следовательно, CA10–90 может снова начать увеличиваться. В случае двухтопливных двигателей замедление времени DI приводит к увеличению продолжительности сгорания. Более раннее время впрыска может позволить части впрыска дизельного топлива смешаться с фоновым воздухом/ПГ, тем самым повысив реакционную способность смеси фонового воздуха/ПГ. Это может увеличить скорость последующего распространения пламени.

РИСУНОК 5 . Результаты нагрузки 75 % – (A) : Максимальное давление в цилиндре; (В) : СА50; (C) : Температура выхлопных газов; (D) : CA10–90.

С увеличением αNG при одном и том же моменте DI максимальное давление в цилиндре увеличивается, температура выхлопа снижается, СА50 опережает, а СА10–90 укорачивается. Увеличение максимального давления в цилиндре можно коррелировать с повышением СА50. Как объяснялось ранее, это явление может быть связано с переходом сгорания от преимущественно диффузионного сгорания обычного дизельного топлива к типу сгорания с предварительным смешиванием с увеличением αNG.Более низкая температура выхлопных газов с увеличением αNG при постоянной синхронизации DI может быть связана с усовершенствованным CA50.

При нагрузке 100 % (рис. 6) общие тенденции аналогичны тенденциям при нагрузке 75 % за одним исключением. Для αNG = 0% замедление момента впрыска увеличивает продолжительность сгорания, вероятно, из-за замедления фазирования сгорания (CA50, рис. 6) после 11 CAD ATDC.

РИСУНОК 6 . Результаты 100% нагрузки – (A) : Максимальное давление в баллоне; (В) : СА50; (C) : Температура выхлопных газов; (D) : CA10–90.

Улучшение синхронизации цифрового входа может быть выгодным с точки зрения увеличения BTE при обоих уровнях нагрузки (рис. 7). Вероятно, это связано с оптимизацией CA50. Когда CA50 слишком продвинут, высвобождение энергии при сгорании топлива может работать против сжатия двигателя. Когда CA50 слишком запаздывает, высвобождение энергии может произойти слишком поздно, чтобы произвести полезную механическую работу. Таким образом, для αNG = 0% при нагрузке 75% BTE увеличивается с опережением синхронизации DI, но затем начинает уменьшаться при наиболее опережающей синхронизации, которая соответствует CA50, которая слишком близка к TDC.Подобные пики BTE наблюдаются и для других случаев αNG. Увеличение αNG может привести к увеличению BTE для обоих уровней нагрузки, поскольку CA50 продвигается до более оптимального диапазона, эффективность сгорания повышается за счет повышения реактивности смеси фонового воздуха/NG, а продолжительность горения короче, что приводит к большему выделению тепла. выпустить возле ВМТ. Самый высокий BTE может находиться в диапазоне около 42 % при доле NG 90 % и 65 % для условий нагрузки 75 % и 100 % соответственно.

РИСУНОК 7 . (А) . BTE при нагрузке 75%; (Б) . БТЭ при 100% нагрузке; (С) . Скорость нарастания пикового давления при нагрузке 75 %; (Г) . Скорость нарастания пикового давления при 100% нагрузке.

Опережение синхронизации цифрового входа зависит от дополнительного аппаратного ограничения скорости нарастания пикового давления (рис. 7). Пиковая скорость повышения давления имеет тенденцию увеличиваться с увеличением СА50 либо за счет увеличения времени DI, либо за счет увеличения αNG. Таким образом, пиковые скорости роста давления для вариантов нагрузки 75% больше, чем для вариантов нагрузки 100% из-за замедленного CA50.

Температура наконечника форсунки

Температура наконечника форсунки при нагрузках 75 % и 100 % показана на рис. 8. Ожидается, что температура наконечника форсунки будет коррелировать со средней температурой цилиндра во время каждого цикла. Однако диапазон температур в цилиндрах во время цикла обычно довольно широк. При нагрузке 75 % по мере увеличения времени опережения прямого впрыска температура наконечника форсунки повышается, вероятно, из-за повышенного тепловыделения вблизи ВМТ и, следовательно, более высокой температуры цилиндра.Это также подтверждается тем фактом, что температура наконечника форсунки продолжает расти, даже несмотря на то, что BTE уменьшается с увеличением времени DI, поскольку наиболее совершенный CA50 приближается к ВМТ. С увеличением αNG температура наконечника форсунки продолжает расти. Это связано с уменьшением расхода дизельного топлива и повышением температуры в цилиндрах. Уменьшение расхода дизельного топлива снижает охлаждающий эффект, а увеличение пикового давления в цилиндре (рис. 5) увеличивает температуру цилиндра.При нагрузке 75 % максимальная наблюдаемая температура наконечника форсунки составляет ~250°C.

РИСУНОК 8 . Температура наконечника форсунки – (А) . 75% нагрузки; (Б) . 100% нагрузка.

При нагрузке 100 % данные о температуре наконечника форсунки не были доступны для αNG = 0 %. Однако варианты с двумя видами топлива показаны на рис. 8. Хотя общие тенденции для 100% нагрузки аналогичны тенденциям для 75% нагрузки, диапазон температур наконечника форсунки намного уже и составляет около 220°C. Это, вероятно, связано с задержкой CA50 для случаев 100% нагрузки.

Во всех условиях испытаний температура наконечника форсунки была ниже критической температуры, при которой происходит закоксовывание внутри форсунки (Argueyrolles et al., 2007). Лаборатория авторов ранее провела подробный анализ скорости нагрузки температуры наконечника форсунки при αNG = 75% (рис. 9). Для этой тестовой установки максимальные температуры наконечника форсунки наблюдаются в диапазоне нагрузки BMEP 12–15 бар из-за комбинированного воздействия высокого расхода энергии топлива и времени прямого впрыска (Guo and Liko, 2018).

РИСУНОК 9 . Нагрузочно-скоростная карта температуры наконечника впрыска при доле природного газа 75%.

Выбросы

NOx, сажа, CO и общее количество неметановых углеводородов (HCs) являются одними из основных регулируемых выбросов дизельных двигателей, используемых в транспортном секторе. На рис. 10 показаны удельные выбросы тормозов в тестовых случаях при нагрузке 75 % (обозначается префиксом «bs»). Образование NOx в первую очередь зависит от температуры в цилиндрах. Как правило, при определенной фракции ПГ и времени DI максимальное давление в цилиндре и максимальная температура в цилиндре будут иметь прямую корреляцию.На Рисунке 10 видно, что выбросы NOx обычно уменьшаются с замедлением времени DI. Это связано с тем, что CA50 находится дальше от ВМТ, что, в свою очередь, снижает пиковую температуру цилиндра. Выбросы NOx при αNG = 0% и αNG = 25% схожи, вероятно, из-за комбинированного воздействия механизма образования NOx и температуры в цилиндрах. Быстрый путь и тепловой путь являются двумя основными механизмами образования NOx в большинстве камер сгорания. Быстрый путь играет существенную роль в образовании NOx процесса диффузионного горения, при котором оксид азота (NO) может образовываться за счет начальных реакций углеводородных радикалов с азотом (Miller and Bowman, 1989).Термический путь преобладает в образовании NOx в большинстве процессов сжигания с предварительным смешиванием (Guo et al., 2005) из-за окисления азота в высокотемпературных зонах сгорания и дожигания (Miller and Bowman, 1989). С увеличением доли ПГ в двухтопливном двигателе доля диффузии внутри цилиндра уменьшается, что приводит к быстрому снижению образования NOx. Однако увеличение доли ПГ приводит к более высокому давлению и температуре в цилиндре, как обсуждалось выше, что приводит к увеличению образования NOx тепловым путем.Суммарное изменение образования NOx по быстрому и тепловому маршрутам приводит к незначительному изменению выбросов NOx при увеличении доли NG от нуля до 25. При αNG = 50 % и выше увеличение образования NOx по тепловому маршруту превышает уменьшение образования NOx быстрым путем, что вызывает увеличение выбросов NOx с увеличением доли ПГ. Это также может уменьшить влияние изменения удельной теплоемкости смеси воздух-ПГ с изменением доли ПГ, как сообщается в литературе (Imran et al., 2014).

РИСУНОК 10 . Выбросы выхлопных газов при нагрузке 75 % – (А) . NOx; (Б) . Сажа; (С) . СО; (Г) . Неметановые УВ.

Копоть имеет тенденцию образовываться в областях цилиндров, где высокая температура и обогащенная топливно-воздушная смесь (декабрь 1997 г.; декабрь 2009 г.). Когда синхронизация DI задерживается, дизельное топливо впрыскивается позже в такте сжатия, когда температура выше, а период времени, доступный для смешивания дизельного топлива с фоном воздуха/ПГ и образования гомогенной смеси, ограничен.Это может привести к увеличению выбросов сажи при задержке синхронизации прямого впрыска. С увеличением αNG по мере уменьшения количества впрыскиваемого дизельного топлива преобладает сгорание предварительно смешанной смеси. Следовательно, скорость образования сажи может быть снижена (рис. 10). В то время как преимущество двухтопливного сгорания с точки зрения снижения сажи хорошо известно (Wei and Geng, 2016), также наблюдается, что при очень высоком αNG (75% и выше) из-за уменьшенного количества впрыскиваемого дизельного топлива влияние время DI на выбросы сажи уменьшено.Самые низкие наблюдаемые выбросы сажи составляют порядка 0,01 г/кВтч, когда выбросы NOx на выходе из двигателя ниже 6 г/кВтч для α NG = 90 % при нагрузке 75 %. Предыдущие исследования состава ТЧ в двухтопливных дизельных двигателях, работающих на природном газе, показали, что, в отличие от дизельных двигателей, большая часть фракции ТЧ по своей природе является летучей, а не элементарным углеродом (Mustafi et al., 2010). Кроме того, существуют различия в форме агломератов ТЧ и их фрактальных размерах при работе на дизельном и двухтопливном топливе (Mustafi et al., 2009). Фракция ПГ также может оказывать влияние на гранулометрический состав и массовую долю летучих веществ (Momenimovahed et al., 2019). Настоящий анализ ограничен сажей и не учитывает летучие ТЧ. Более того, эти выбросы сажи, как правило, происходят из-за дизельного топлива (Graves et al., 2015).

Выбросы CO для вариантов нагрузки 75% также показаны на рисунке 10. CO обычно возникает в результате неполного сгорания углеводородов. С задержкой синхронизации DI выбросы CO увеличиваются.BTE уменьшается с задержкой синхронизации DI. Следовательно, по мере увеличения скорости заправки для поддержания нагрузки относительное соотношение воздух/топливо уменьшается, что снижает доступность кислорода (рис. 11). Более того, отсроченное время прямого впрыска может сократить время, необходимое дизельному топливу для смешивания с фоновым воздухом/ПГ. Эти два фактора могут снизить вероятность окисления CO. С увеличением αNG выбросы CO увеличиваются, а затем уменьшаются. Есть два момента, которые следует учитывать при увеличении αNG.Во-первых, снижается фоновое соотношение воздух/топливо смеси воздух/ПГ, а во-вторых, увеличивается скорость распространения пламени (о чем свидетельствует более короткая продолжительность горения (рис. 5). Первое и второе действия могут работать друг против друга, увеличивая или уменьшая скорости образования CO соответственно. Для αNG < 75% снижение отношения воздух/топливо может быть уравновешено увеличением скорости распространения пламени, что может привести к тому, что выбросы CO останутся на том же уровне. При дальнейшем увеличении αNG большая часть топлива NG и скорость распространения пламени выше.ПГ может образовывать гомогенную смесь с воздухом при значительном снижении количества дизельного топлива (расход дизельного топлива уменьшается с ~5,7 до ~1,26 кг/ч). Это может объяснить тенденцию СО при изменении αNG.

РИСУНОК 11 . Относительное соотношение воздух/топливо – (А) . 75% нагрузки; (Б) . 100% нагрузка.

Выбросы неметановых углеводородов также показаны на рис. 10. Когда α NG увеличивается, выбросы неметановых углеводородов увеличиваются. С увеличением α NG , в то время как реакционная способность фоновой смеси воздух/ПГ может увеличиваться, большее количество молекул УВ (из ПГ) может проникать в объемы трещин и оставаться несгоревшими.Когда время DI задерживается, выбросы неметановых углеводородов уменьшаются. Это может быть связано с замедленным сгоранием и более высокими температурами во время такта расширения, что может усилить сгорание заряда, застрявшего в щелях.

При нагрузке 100 % тенденции выбросов качественно аналогичны тенденциям при нагрузке 75 % (рис. 12). Однако есть и другие исключения. Удельные выбросы NOx для 100-процентных вариантов нагрузки ниже, чем для 75-процентных вариантов нагрузки, вероятно, из-за запаздывающего CA50 и, в некоторой степени, из-за более высокой нагрузки.Выбросы NOx в двухтопливных двигателях немного снижены по сравнению с дизельным двигателем. Это может быть связано с задержкой синхронизации DI, необходимой для ограничения пикового давления в цилиндре, что противодействует снижению CA10–90 по мере использования большего количества NG. Выбросы сажи для дизельного двигателя составляют менее 0,1 г/кВтч, а для αNG = 25% выбросы сажи имеют тенденцию к увеличению. Относительное соотношение воздух/топливо может уменьшиться с 1,65 для αNG = 0 % до 1,55 для αNG = 25 %, что может привести к увеличению выбросов сажи (рис. 11).Дальнейшее увеличение α NG позволяет значительно снизить расход дизельного топлива и преобладает сгорание предварительно смешанной смеси, что приводит к уменьшению образования сажи.

РИСУНОК 12 . Выбросы выхлопных газов при 100% нагрузке – (А) . NOx; (Б) . Сажа; (С) . СО; (Г) . Неметановые УВ.

В то время как тенденции неметановых углеводородов с увеличением αNG одинаковы для уровней нагрузки 75 % и 100 %, тенденции выбросов CO различаются (рис. 12).При использовании ПГ выбросы CO увеличиваются. При 100-процентной нагрузке расход дизеля хотя и может снижаться с увеличением αNG, но все же остается значительным (2,7 кг/ч) даже при максимальном αNG = 65%. Таким образом, описанный выше фоновый эффект более богатого воздуха/ПГ может снизить доступность кислорода, особенно при замедлении времени DI. При аналогичном времени DI, например -18 CAD ATDC, выбросы CO снижаются с увеличением αNG, и тенденция аналогична вариантам нагрузки 75%.

Одной из основных целей разработки двухтопливных двигателей дизель-ПГ является снижение выбросов парниковых газов.На рис. 13 показаны выбросы метана и CO 2 -эквивалента при нагрузке 75% и 100%. Тенденции одинаковы для обоих уровней нагрузки в отношении времени DI и αNG. Выбросы метана увеличиваются с увеличением α NG , вероятно, из-за большего количества молекул метана, захваченных в расщелинах и пограничных областях. При замедлении времени DI пониженное давление в цилиндре приводит к меньшему количеству метана, удерживаемого в щелях и пограничных областях.

РИСУНОК 13 . (А) .Выбросы метана при нагрузке 75%; (Б) . Выбросы метана при 100% нагрузке; (С) . CO 2 — эквивалент выбросов при нагрузке 75%; (Г) . CO 2 — эквивалент выбросов при 100% нагрузке.

Выбросы, эквивалентные CO 2 , рассчитываются на основе выбросов CO 2 и метана (Рисунок 13). Метан является более сильным парниковым газом, чем CO 2 , и вес 25 включен в расчет эквивалента CO 2 . Было обнаружено, что независимо от более высоких выбросов метана в случае двухтопливных двигателей увеличение αNG может снизить выбросы, эквивалентные CO 2 , при обоих режимах нагрузки.Усовершенствованные тайминги DI, которые соответствуют самым высоким BTE, обычно имеют самые низкие выбросы CO 2 -эквивалента.

Выводы

Исследование влияния времени DI и увеличения фракции ПГ на двухтопливное сгорание дизель-ПГ проводится на установке двигателя большой мощности. Температура наконечника форсунки измеряется с помощью специально модифицированной форсунки. Также изучаются характеристики сгорания и выбросы выхлопных газов. Испытания проводятся при 75% и 100% нагрузке в нижнем диапазоне оборотов двигателя.Основные выводы этого исследования:

• Фазовое сгорание (CA50) является очень важным фактором, определяющим эффективность двухтопливного сгорания при высоких нагрузках двигателя. Увеличение фракции ПГ может ускорить СА50 и привести к уменьшению продолжительности горения. Используя оптимизированный CA50, полученный за счет управления синхронизацией цифрового входа, можно достичь теплового КПД тормоза порядка ∼42%.

• При высоких нагрузках усовершенствованные параметры опережения впрыска дизельного топлива обычно соответствуют более высокому максимальному давлению в цилиндре, максимальной скорости нарастания давления, выбросам NOx, более низкому выбросу сажи и CO, а также более высокому BTE и более низкому эквиваленту выбросов CO 2 .

• С увеличением доли природного газа при заданном времени впрыскивания увеличивается температура наконечника форсунки. С увеличением времени прямого впрыска для данной фракции природного газа также увеличивается температура наконечника форсунки. При всех условиях испытаний температура наконечника форсунки не превышала 250°С. Это ниже температурного порога в 300°C, выше которого проблемы закоксовывания инжектора могут усугубиться.

• Выбросы CO имеют тенденцию к снижению, а выбросы HC (метановые и неметановые) имеют тенденцию к увеличению с увеличением доли NG при заданном времени DI.

• При высоких нагрузках увеличение доли ПГ может привести к увеличению выбросов метана. Однако выбросы в эквиваленте CO 2 уменьшаются с увеличением доли ПГ.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

SD обработал данные, сделал рисунки и написал рукопись. HG собрал и обработал данные, а также отредактировал рукопись.Компания BL провела тесты и организовала необработанные данные.

Финансирование

Финансирование этой работы было предоставлено Министерством природных ресурсов Канады через PERD Energy End Use (Проект 3B03.003) и Национальным исследовательским советом Канады через внутреннюю программу биоэнергетики.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2020.545416/full#supplementary-material.

Ссылки

Argueyrolles, B., Dehoux, S., Gastaldi, P., Grosjean, L., Levy, F., Michel, A., et al. (2007). Влияние конструкции сопла форсунки и кавитации на явление закоксовывания. Технический документ SAE № 2007-01-1896.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Кристиан В. Р., Кнопф Ф., Яшек А. и Шиндлер В. (1993). Eine neue Messmethodik der Bosch-Zahl mit erhohter Empfindlichkeit. Motortech Z. 54, 16–22.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Dec, JE (1997). Концептуальная модель сгорания дизельного топлива DL на основе лазерного изображения листа. SAE Trans. 1319–1348. doi: 10.4271/970873

Google Scholar

Dec, JE (2009). Усовершенствованные двигатели с воспламенением от сжатия — понимание процессов в цилиндрах. Проц. Сгорел. Инст. 32 (2), 2727–2742. doi:10.1016/j.proci.2008.08.008

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дев, С., Го, Х., Лафранс, С., и Лико, Б. (2020). Экспериментальное исследование влияния рециркуляции отработавших газов на двухтопливный двигатель, работающий на природном газе и дизельном топливе. Технический документ SAE 2020-01-0310.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Фигер Г., Зейтц Х. Ф., Граф Г. и Шрайер Х. (2014). Двигатели коммерческого транспорта, работающие на природном газе, с эффективностью дизельного топлива. МТЗ по всему миру. 75 (10), 10–15. doi:10.1007/s38313-014-0229-2

CrossRef Full Text | Google Scholar

Grtner, U., Рабл, Х.-П., и Цинк, У. (2018). Доочистка выхлопных газов будущего. МТЗ Мир. 79, 70–75. doi:10.1007/s38313-018-0060-2

CrossRef Full Text | Google Scholar

Грейвс Б., Олферт Дж., Патычук Б., Дастанпур Р. и Рогак С. (2015). Характеристика морфологии и летучести твердых частиц в двигателе с воспламенением от сжатия, работающем на природном газе, с непосредственным впрыском. Аэрозоль. науч. Технол. 49 (8), 589–598. doi:10.1080/02786826.2015.1050482

Google Scholar

Guo, H.и Лико Б. (2018). «Температура наконечника форсунки и характеристики сгорания двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, в условиях средней и высокой нагрузки», в материалах осенней технической конференции ASME 2018, посвященной двигателям внутреннего сгорания. Цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков, Сан-Диего, Калифорния, ноябрь 2018 г.

Google Scholar

Guo, H., Liko, B., and Neill, WS (2017). «Влияние разделения дизельного впрыска на характеристики сгорания и выбросов двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, в условиях низкой нагрузки», в материалах осенней технической конференции подразделения двигателей внутреннего сгорания ASME 2017.Цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков, Сиэтл, Вашингтон, октябрь 2017 г.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Го, Х., Лю, Ф., и Смоллвуд, Г. Дж. (2005). Численное исследование образования NOx в ламинарном противотоке CH 4 /воздух в тройном пламени. Горение. Пламя. 143 (3), 282–298. doi:10.1016/j.combustflame.2005.06.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Го, Х., Нил, В.С., и Лико, Б. (2015). «Экспериментальное исследование характеристик сгорания и выбросов двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, при низких и средних нагрузках», в материалах осенней технической конференции подразделения двигателей внутреннего сгорания ASME 2015.Цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков, Хьюстон, Техас, ноябрь 2015 г.

Google Scholar

Имран С., Эмберсон Д. Р., Диез А., Вен Д. С., Крукс Р. Дж. и Коракианитис Т. (2014 г.) ). Характеристики двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на природном газе, и карты выбросов с дизельным топливом и пилотным топливом RME. Заяв. Энергия. 124, 354–365. doi:10.1016/j.apenergy.2014.02.067

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карим, Г. А. (1980). Обзор процессов горения в двухтопливном двигателе — газодизеле. Прог. Энергетическое сгорание. науч. 6 (3), 277–285. doi:10.1016/0360-1285(80)

-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кенигссон Ф., Сталхаммар П. и Ангстрем Х. Э. (2012). Контроль температуры наконечника форсунки в двухтопливном дизельном двигателе. Технический документ SAE № 2012-01-0826.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Ли, Ю., Ли, Х., и Го, Х. (2018). Численное исследование пути реакции образования NO 2 в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе. Горение. Пламя. 190, 337–348. doi:10.1016/j.combustflame.2017.12.006

CrossRef Full Text | Google Scholar

Лю Дж., Ян Ф., Ван Х., Оуян М. и Хао С. (2013). Влияние количества пилотного топлива на характеристики выбросов двухтопливного двигателя, работающего на сжатом природном газе/дизельном топливе, с оптимизированным временем пилотного впрыска. Заяв. Энергия. 110, 201–206. doi:10.1016/j.apenergy.2013.03.024

Google Scholar

Миллер Дж. А. и Боуман С. Т. (1989).Механизм и моделирование химии азота при горении. Прог. Энергетическое сгорание. науч. 15 (4), 287–338. doi:10.1016/0360-1285(89)-8

CrossRef Full Text | Google Scholar

Моменимовахед А., Лю Ф., Томсон К. А., Смоллвуд Г. Дж. и Го Х. (2019). Влияние состава топлива на свойства частиц, выбрасываемых двухтопливным двигателем дизель-природный газ. Междунар. J. Рез. двигателя doi:10.1177/1468087419846018

CrossRef Full Text | Google Scholar

Мустафи, Н.Н. и Рейн Р.Р. (2009). Электронно-микроскопическое исследование твердых частиц двухтопливного двигателя. Аэрозоль. науч. Технол. 43 (9), 951–960. doi:10.1080/02786820

7210

CrossRef Full Text | Google Scholar

Мустафи, Н. Н., Рейн, Р. Р., и Джеймс, Б. (2010). Характеристика твердых частиц в выхлопных газах двухтопливного двигателя методами TGA, XPS и Raman. Аэрозоль. науч. Технол. 44 (11), 954–963. doi:10.1080/02786826.2010.503668

CrossRef Full Text | Google Scholar

Осман, А.И., Абу-Дахрие, Дж. К., Лаффир, Ф., Кертин, Т., Томпсон, Дж. М., и Руни, Д. В. (2016). Биметаллический катализатор на двухкомпонентном носителе для низкотемпературного полного окисления метана. Заяв. Катал. Б Окружающая среда. 187, 408–418. doi:10.1016/j.apcatb.2016.01.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Папагианнакис Р. Г. и Хунталас Д. Т. (2003). Экспериментальное исследование влияния процентного содержания природного газа на производительность и выбросы двухтопливного дизельного двигателя с прямым впрыском топлива. Заяв. Терм. англ. 23 (3), 353–365. doi:10.1016/S1359-4311(02)00187-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Papagiannakis, R.G., Rakopoulos, C.D., Hountalas, D.T. and Rakopoulos, D.C. (2010). Характеристики выбросов высокоскоростного двухтопливного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего в широком диапазоне соотношений природного газа и дизельного топлива. Топливо. 89 (7), 1397–1406. doi:10.1016/j.fuel.2009.11.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Саху, Б.Б., Саху, Н., и Саха, Великобритания (2009). Влияние параметров двигателя и типа газообразного топлива на характеристики двухтопливных газодизельных двигателей — критический обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 13 (6–7), 1151–1184. doi:10.1016/j.rser.2008.08.003

CrossRef Full Text | Google Scholar

Шринивасан К.К., Кришнан С.Р., Сингх С., Мидкифф К.С., Белл С.Р., Гонг В. и др. (2006). Двигатель с усовершенствованным впрыском топлива на природном газе с низким пилотным зажиганием: анализ сгорания. АСМЭ. Дж. Инж. Мощность газовых турбин. 128 (1), 213–218. doi:10.1115/1.1

8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wagemakers, AMLM, and Leermakers, C.A.J. (2012). Обзор влияния двухтопливной работы с использованием дизельного и газообразного топлива на выбросы и производительность. Технический документ SAE № 2012-01-0869.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Вэй, Л., и Гэн, П. (2016). Обзор двойного сжигания природного газа и дизельного топлива, выбросов и производительности. Топливный процесс. Технол. 142, 264–278. doi:10.1016/j.fuproc.2015.09.018

Google Scholar

Ян Б., Си К., Вэй К., Цзэн К. и Лай М. К. (2015). Параметрическое исследование впрыска природного газа через порт и пилотного впрыска дизельного топлива на сгорание и выбросы двухтопливного двигателя Common Rail с турбонаддувом при низкой нагрузке. Заяв. Энергия. 143, 130–137. doi:10.1016/j.apenergy.2015.01.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юсефи, А., Го, Х., и Бирук, М. (2018). Экспериментальное и численное исследование разделения впрыска дизельного топлива в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе, при низкой нагрузке на двигатель. Топливо. 212, 332–346. doi:10.1016/j.fuel.2017.10.053

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юсефи А., Го Х. и Бирук М. (2019). Влияние момента впрыска дизельного топлива на сгорание двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, в условиях низкой-высокой нагрузки и низкой-высокой скорости. Топливо. 235, 838–846.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Двухтопливные двигатели, работающие на природном газе/дизеле: технология, производительность и выбросы

В этом документе обобщается обзор технологии двухтопливных двигателей, работающих на природном газе и дизельном топливе, выполненный для Института газовых исследований.(1)* В прошлом двухтопливные двигатели, работающие на природном газе и дизельном топливе, использовались на нескольких небольших нишевых рынках. но наш обзор показал, что технология двухтопливного двигателя имеет значительный потенциал. Потенциальные преимущества двухтопливных двигателей включают дизельную эффективность и среднее эффективное давление при торможении (BMEP) при гораздо более низких выбросах оксидов азота (NOx) и твердых частиц.Новые технологии предлагают решения проблем низкой эффективности и выбросов при малой нагрузке. Двухтопливные двигатели могут быть спроектированы для взаимозаменяемой работы на природном газе с пилотным дизельным двигателем или на 100% дизельном топливе. Многие существующие дизели могут быть переведены на двухтопливную работу. Предварительный экономический анализ показывает, что такие преобразования могут быть оправданы только за счет экономии затрат на топливо в таких приложениях, как железнодорожные локомотивы, морские суда, карьерные самосвалы и дизельные электростанции.

Двухтопливный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором основное топливо (обычно природный газ) более или менее однородно смешивается с воздухом в цилиндре, как в двигателе с искровым зажиганием. Однако, в отличие от двигателя с искровым зажиганием, воздушно-топливная смесь воспламеняется путем впрыска небольшого количества дизельного топлива («запальный»), когда поршень приближается к верхней точке такта сжатия. Это дизельное пилотное топливо быстро подвергается предпламенным реакциям и воспламеняется за счет теплоты сжатия, как это происходит в дизельном двигателе.Затем сгорание пилотного дизеля воспламеняет топливно-воздушную смесь в остальной части цилиндра.

Поскольку воздух и первичное топливо предварительно смешиваются в цилиндре, двухтопливные двигатели имеют много общего с двигателями с искровым зажиганием и двигателями с циклом Отто. Однако, поскольку они полагаются на воспламенение от сжатия дизельного пилота, они также имеют некоторые общие характеристики с дизелями, а также некоторые собственные уникальные преимущества и недостатки.

Одним из преимуществ двухтопливных двигателей является то, что в большинстве случаев они могут быть сконструированы для взаимозаменяемой работы на природном газе с пилотным дизельным двигателем или на 100% дизельном топливе.Это делает их особенно ценными в обстоятельствах, когда использование природного газа желательно по экологическим или экономическим причинам, но когда газоснабжение может быть не полностью надежным. Например, двухтопливный грузовик может работать на сжатом природном газе там, где это топливо доступно, например, в городских районах, страдающих от сильного загрязнения воздуха. Однако, если грузовик должен был выехать за пределы диапазона подачи сжатого природного газа, он все равно мог перейти на 100% дизельное топливо. Точно так же генераторная установка может большую часть времени работать на относительно недорогом трубопроводном газе, но мгновенно переключаться на 100% дизельное топливо, если подача газа прерывается.Другие потенциальные приложения, в которых эта возможность будет важна, включают дизель-электрические локомотивы, морские суда, сельскохозяйственное оборудование, строительное и промышленное оборудование, а также двигатели, использующие биогаз, канализационный газ или другие переменные источники газа.

Еще одним преимуществом двухтопливных двигателей является простота перевода большинства существующих дизелей на двухтопливные. В отличие от трудностей, связанных с преобразованием дизельного двигателя в двигатель с искровым зажиганием, многие дизельные двигатели можно преобразовать в работу на двух видах топлива, даже не снимая головки блока цилиндров.Учитывая большое количество используемых дизельных транспортных средств, оборудования и машин, такой переход на двойное топливо может сделать возможным широкомасштабную замену дизельного топлива природным газом с большой экономией капитальных затрат и времени по сравнению с тем, что требуется для перехода на дизельное топливо. к двигателям с искровым зажиганием.

Характеристики и выбросы двухтопливного двигателя зависят от условий эксплуатации и сложности системы управления. Двухтопливные двигатели лучше всего работают при нагрузке от умеренной до высокой и часто могут быть равны или лучше топливной экономичности чистого дизельного топлива в этих условиях.Работая с обедненным соотношением воздух-топливо, они также могут обеспечить гораздо более низкие выбросы (особенно NOx и твердых частиц (PM)) по сравнению с чистым дизельным топливом. Существующие двухтопливные модификации страдают от значительного увеличения выбросов окиси углерода (CO) и углеводородов (HC) и снижения эффективности использования топлива при малых нагрузках. Это связано с тем, что они работают без дросселирования, так что топливно-воздушная смесь становится беднее по мере снижения нагрузки. По мере обеднения смеси сгорание в конечном итоге ухудшается, и в выхлопных газах остается большое количество частичных продуктов реакции.Поскольку для многих дизельных двигателей, особенно для транспортных средств, характерны большие количества операций с малой нагрузкой, высокие выбросы и низкая эффективность двухтопливных двигателей в этих условиях являются серьезным недостатком. Возможно, это основная причина того, что практически все новые разрабатываемые двигатели большегрузных автомобилей, работающих на природном газе, имеют искровое зажигание, а не двухтопливные конструкции. Но последние технологические разработки в больших двухтопливных двигателях в сочетании с электронными системами дозирования и контроля топлива нового поколения могут позволить решить проблемы выбросов при малой нагрузке и топливной экономичности в двухтопливных двигателях, сохранив при этом и даже усиливая преимущества двухтопливного подхода.

В этом отчете представлены выводы исследовательского проекта, выполненного для Группы технологий двигателей Института газовых исследований (GRI). Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить и оценить существующую двухтопливную технологию, определить потенциально перспективные области применения этой технологии и определить соответствующие области для будущих исследований и разработок двухтопливных двигателей, финансируемых GRI. В этом документе рассматривается современное состояние технологии двухтопливных двигателей и описываются текущие и потенциальные будущие характеристики и уровни выбросов, а также основные явления сгорания, ответственные за производительность и выбросы.В нем представлены данные о выбросах и производительности ряда коммерческих двухтопливных двигателей. Кроме того, в нем обсуждаются возможности модернизации двухтопливной технологии существующих дизельных двигателей. Наконец, в нем представлены рекомендации для будущих исследований и разработок.

(PDF) Создание системы нейтрализации высокоэффективного газового двигателя

2866 LUKSHO et al., Biosci., Biotech. Рез. Азия, Том. 12(3), 2861-2867 (2015)

в каталитических элементах и ​​системе регистрации

и обработки информации, был специально разработан

для изучения процессов в системе нейтрализации

.В результате проведенных исследований

определена зона эффективной работы отработанного преобразователя

(рисунок 3) и разработаны алгоритмы

элементов системы питания, обеспечивающие комплексное

снижение выбросов вредных веществ с

выхлопные газы, в частности оксиды азота,

обработаны. Зона 90% бифункциональности испытанного преобразователя

находится в достаточно узком диапазоне составов смеси

0,97 – 0,99, т.е.е. требуемая точность

составов смесей составляет не более 2%.

ВЫВОДЫ

Оценка вредных веществ

выбросов газовых двигателей на соответствие требованиям

Правил ЕЭК ООН № 49-05 (Евро

5) выполняется по циклу ЕТЦ. Однако для

предварительная оценка эффективности ТВК-преобразователя

по степени очистки, а также в заказе

на разработку системы управления двигателем

выполнялась по циклу ЭКУ (на заданных режимах).

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Степень очистки на режимах ЭКУ цикла

составляет 85-92%.

После корректировки программного обеспечения блока управления двигателем

были проведены испытания по циклу ЭТС

в соответствии с методикой испытаний Правил ЕЭК ООН

№ 49-05. Результаты испытаний

подтвердили соответствие экологическим нормам ЕВРО-5 класса

с большими запасами по выбросам CO и

NOx.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Статья подготовлена ​​в рамках договора

№ 14.624.21.0005 с Министерством образования и науки Российской Федерации

(уникальный идентификатор проекта RFMEFI62414X0007 создания экспериментальной системы 9006 и модели 9006).

нейтрализация токсичных компонентов.

РЕФЕРЕНЦИИ

1. Акира Цунода, Хироми Симода, Тацуо

Такаиси, MITSUBISHI Газовый двигатель на обедненной смеси

с самым высоким в мире тепловым КПД.

Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Технический обзор

, 2003 г.; 4 (40).

2. Лодердейл Ф., Технология двигателей и корпоративный обзор

. Убедительные аргументы в пользу транспортных средств, работающих на природном газе

, 2010.

3. Арата, Дж. и др., Моделирование ретроспективного взгляда

Toyota Prius и General Motors Two-

Mode-Power-Split HEV Powertrains. Технический документ SAE

. DOI: 10.4271/2011-01-0948,

2011.

4.Эндо Х., Танака К., Какухама Й., Года Й.,

Фудзивака Т., Нишигаки М., Разработка газового двигателя Миллера с обедненной смесью

. In: 5-е место.

Симпозиум по диагностике и моделированию

Сгорание в двигателях внутреннего сгорания

(COMODIA 2001), Нагоя, 2001 г.

69:

453-464.

6. Чжао Й, Чен Дж., Анализ производительности

необратимого теплового двигателя Миллера и его оптимальные

критерии.Прикладная теплотехника, 2007; 27:

2051-2058.

7. Лукшо В.А., Козлов А.Б., Теренченко А.С.,

Демидов А.А., Расчетные исследования параметров двигателя с искровым зажиганием

на газовых

топливах. Транспорт на альтернативном топливе, 2011 г.; 6(24):

28-33.

8. Лукшо В.А. Математическая модель

термодинамического цикла газового двигателя. Альтернатива

топливный транспорт, 2012 г.; 6(30): 54-65.

9. Ли Х, Карим Г.А., Экспериментальное исследование

детонационных и горючих характеристик

Ч5, х3, СО и некоторых их смесей. J

Энергетика, 2006 г.; 220:459-71.

10. Parks II J.E., Storey J.M.E., Williams A.M.,

Ferguson III H.D. и т. д., Катализ с ловушкой для обедненных NOx

для двигателей, работающих на бедном природном газе. ОРНЛ/

ТМ-2007/140/2007; 80.

11. Калам М. А., Масюки Х. Х. и др., Разработка

и испытание нового каталитического нейтрализатора для двигателя

, работающего на природном газе, SAE Paper, 2008;

2008-01-1550.

12. Киннунен Т., Яхкола О., Дель Ре С., Морено А.

Каталитические решения для контроля выбросов

транспортных средств, работающих на природном газе. Экокэт 2009; 25.

www.ecocat.com

13. EL Petersen, DM Kalitan, S. Simmons, G.

Bourgue, HJ Curran and JM, Simmie,

Окисление метана/пропана при высоких давлениях:

Experimental and Detaied Chemical Kinetic

Моделирование». проц. Сгорел. Ин-т, 2007; 31(447-

454).

14. Smith JA Bartley GJ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.