1

Заняття 13.Продовження вивчення

Розділ 2. Трактори та автомобілі.

Тема 7. Система живлення автотракторних двигунів.1. Паливо для автотракторних двигунів.

Система живлення двигуна призначена для зберігання, очищення палива й повітря,приготування пальної суміші, подавання її в циліндри та видаляння продуктів згоряння.

У якості пального для двигунів внутрішнього згоряння використовуються продуктипереробки нафти: бензин, гас, дизельне пальне, зріджений нафтовий газ. Двигунивнутрішнього згоряння можуть працювати також на зрідженому природному газі та спиртах:етанолі й метанолі. Синтетичне паливо для використання у двигунах внутрішнього згорянняотримують із природного газу, вугілля або біомаси завдяки процесу Фішера-Тропша.

У майбутньому у якості палива може використовуватися водень, який має ту перевагу, щопродуктом його згоряння є вода, однак для використання водню необхідно подолати технічніпроблеми, зв'язані з великими об'ємами необхідних паливних баків.

Основними видами рідкого палива для ДВЗ з іскровим запалюванням є бензин, а длядизелів – дизельне паливо.

Дизельне паливо виробляють з нафти при перегонці шляхом нагрівання до температури200...360°С, коли википають продукти, що й утворюють це паливо.

Для швидкохідних дизельних двигунів промисловість виробляє дві марки дизельногопалива залежно від сезонності: Л – літнє, яке використовується при температурі зовнішньогоповітря не нижче мінус -5°С і З – зимове, яке використовується при температурі повітря мінус -5°С і нижче.

При температурі зовнішнього повітря вище 10°С допускається використання дизельногопалива обважнювального фракційного складу (ОФС) (ТУ 38.001350 – 84). Рекомендуєтьсязастосовувати паливо з найменшим вмістом сірки.

Згідно із державними стандартами регламентуються такі основні фізико-хімічніпоказники дизельного палива: цетанове число, в'язкість, зольність, наявність сірки,механічних домішок та води, температура самозаймання, помутніння, застигання та ін.

Схильність палива до самозаймання оцінюється за цетановим числом: чим воно вище,тим коротший період затримки запалювання і легша робота дизеля.

Важливим фактором, який впливає на роботу паливної системи, є кінематична в'язкість(м2/с). Чим густіше середовище, тим більшою кількістю одиниць оцінюється в'язкість.Підвищення температури палива зменшує в'язкість. Таким чином, застосування зимового малов'язкого палива влітку зумовить зниження продуктивності паливної групи дизеля. Тому вмістсірки у паливі для швидкохідних дизелів не може перевищувати 0,2 %.

Температура самозаймання палива характеризує його пожеже небезпечність призберіганні, а температура застигання – можливість використання у холодних умовах безпідігрівання.

Стандарти не допускають присутності у паливі механічних домішок та води. Найчастішепричинами виходу з ладу паливної апаратури є забруднення і обводнення палива під частранспортування, зберігання і заправки у польових умовах.

Перед заправкою паливо повинно відстоятися не менше 48 годин у спеціальнихрезервуарах, обладнаних поплавцями-забірниками. Заправка паливних баків тракторів повиннабути механізованою і провадитись закритим способом.

Паливом для карбюраторних двигунів можуть служити: бензин, спирти, бензол, газ.Найбільше застосування отримав бензин.Бензин отримують з нафти прямою перегонкою або застосовуючи крекінг-процес.

Під час прямої перегонки нафту нагрівають у спеціальних котлах до 210 ° С. При цьому з неї виділяютьсяпари бензину та інших компонентів, які направляються в колону-охолоджувач. Там пари конденсуються і

2

утворюється бензин, що складається з 84-86% вуглецю, 14-16% водню і невеликої кількості домішок. Прикрекінг-процесі нафту нагрівають у спеціальних установках до 600 ° С і тиску до 5 МПа в присутностікаталізаторів. Це забезпечує розщеплення важких молекул нафти на більш легкі, які направляються в колону-охолоджувач, де утворюється бензин. При крекінг-процесі збільшується кількість бензину від вихідногопродукту, ніж при прямій перегонці. Однак такий бензин не можна тривалий час зберігати, він має меншутеплотворну здатність і менше октанове число. Для підвищення октанового числа бензину до нього додаютьантидетонатори (етилову рідину) масою не більше 0,82 г на 1 кг бензину. Це підвищує октанове число бензинудо 12%. Етилова рідина містить тетраетил свинець, що є токсичною рідиною. Тому етилований бензинзабарвлюють в оранжево-червоний, синьо-зелений або інший колір, щоб його можна було відрізнити від неетильованого. Таким бензином забороняється мити руки, деталі, одяг.

Бензин з вищим октановим числом дозволяє підвищити ступінь стиснення в циліндрах двигуна, а отжеотримати і більш високу потужність.

Октанове число – умовний показник, що характеризує здатність палива забезпечити без детонаційнуроботу двигунів із примусовим запаленням.

Детонація – це дуже швидке (вибухове) згоряння робочої суміші в циліндрах карбюраторного двигуна (до3000 м/с; за нормальних умов швидкість горіння становить 30...85 м/с).

Для визначення октанового числа бензину його порівнюють із сумішшю двох палив: стійких вуглеводнівізооктану й суміші нестійких вуглеводнів гептану.

Ізооктан слабко детонує, й для нього октанове число умовно беруть за 100. Гептан сильно детонує, й длянього октанове число взято – 0 одиниць.

Октанове число бензину визначають на спеціальній установці, що представляє собою одноциліндровийдвигун із змінним ступенем стиснення. Порівнюючи антидетонаційні властивості випробуваного бензину звластивостями еталонного, що складається з ізооктану і гептану, приймають октанове число бензину якийвипробовується, рівним процентному вмісту ізооктану в еквівалентній суміші.

Якщо суміш складається з 76% ізооктану та 24% гептану, то за детонаційними властивостями октановечисло такого бензину дорівнює 76. Чим вище октанове число бензину, тим менша ймовірність детонацій.

Двигун може розвивати максимальну потужність лише за умови, що бензин має певніхарактеристики й властивості, основні з яких: питома теплота згоряння, випарованість,схильність до детонації. Крім того, бензин не повинен спричиняти корозію металу й маєзберігати свою початкову якість тривалий час без змін.

Питома теплота згоряння – це кількість теплоти, що виділяється під час згоряння 1 кгпалива. Питома теплота згоряння автомобільних бензинів становить 44 100...46 200 кДж/кг.

Випарність оцінюється за фракційним складом, який характеризується температурамивикипання 10, 50 та 90 % бензину. Чим нижча температура википання 10 % бензину, тим кращевін випаровується в холодному двигуні, що забезпечує його пуск узимку. Чим нижчатемпература википання 50 % бензину, тим швидше двигун прогрівається після пуску й стійкішепрацює в режимі холостого ходу. Чим нижча температура википання 90 % бензину, тимповніше він випаровується й тим менше оливи змивається зі стінок гільз циліндра.

Для автомобільних бензинів температура початку википання становить 35 °С, википання10 % - 55...70 °С, 50 % - 100...125 °С, 90 % – 160...180 °С і кінця википання – 185...205 °С.

Бензин маркується літерно-цифровими індексами. Марки застосовуванихавтомобільних бензинів: А-72, А-76, А-82, АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква А вказує, що бензинавтомобільний; цифри – на октанове число; И – вказує, що октанове число визначалосядослідним методом. Для форсованих двигунів з високим ступенем стиснення застосовуютьспеціальний високооктановий бензин «Екстра».

Автомобільні бензини, за винятком бензину АИ-98, поділяються на літні та зимові.Останні містять збільшену кількість фракцій, які легко випаровуються, що поліпшує умовипуску.

Паливом для двигунів газобалонних автомобілів можуть бути суміші зріджених(точніше, легко зріджених) газів, які добувають із супутнього нафтового і природного газів.

Для газобалонних автомобілів промисловість випускає суміші пропану і бутану технічних(СПБТ) двох складів:

СПБТЗ – зимову, яка містить не менше як 75 % пропану і не більше як 20 % бутану.СПБТЛ – літню, яка містить не менше як 34 % пропану і не більше як 60 % бутану.Крім пропану і бутану, до складу палива входять також метан, етан, етилен, пропілен,

бутилен, пектан та інші, загальний вміст яких у суміші становить 5-6 %.

3

Поряд із зрідженими газами для газобалонних автомобілів успішно використовують природнийпальний газ, який складається в основному з метану. Його зберігають на автомобілі в балонах підтиском, який сягає 20 МПа (200 кгс/см2).

В світі досить складна екологічна ситуація, яка зумовлення викидами автомобільних двигунів.Важливо розробити кардинально нові види палива, які є екологічно чистими і безпечними для довкілля.

Доступним готовим джерелом сконцентрованої енергії є рідке біологічне паливо.У багатьох країнах світу вже застосовуються бензини з 10-15% різних паливних домішок.Біодизельне паливо є найбільш економічним з них для виробництва. Воно є цілком сумісним з

існуючими двигунами транспортих засобів і комерційних паливних систем розподілу і споживання.На сьогодні, для зменшення обсягу імпорту нафти та нафтопродуктів, доцільно організувати

виробництво паливного спирту , який можна використовувати як домішок до світлих нафтопродуктів.При використанні 6-12% домішки спирту до бензину немає потреби у змінах в конструкції двигунівавтомобілів, збільшується октанове число моторного палива, що веде до зменшення енергетичнихвитрат при його виробництві, на 4-5% збільшується

2. Схема системи живлення карбюраторного двигуна.Система живлення карбюраторного двигуна призначена для збереження, очищення і

подачі палива, очищення і подачі повітря, приготування пальної суміші потрібного складу дляроботи двигуна на різних режимах і випуску відпрацьованих газів.

Карбюраторні двигуни працюють на бензині – рідкому паливі, що легко випаровується.Система живлення складається з: паливного бака, датчика і покажчика рівня палива,

паливного насоса, паливних фільтрів, паливопроводів, повітряного фільтра, карбюратора,впускного і випускного трубопроводів, а також системи випуску відпрацьованих газів(трубопроводи, глушники).

Принцип дії системи живлення карбюраторного двигуна наступний:При обертанні колінчастого вала двигуна починає діяти паливний насос, який засмоктує,

через сітчастий фільтр, паливо з бака і по паливопроводу нагнітає його в поплавкову камерукарбюратора. При русі поршня вниз (такт впуску) під дією розрідження з розпилювачакарбюратора витікає паливо, а через повітряний фільтр засмоктується очищене повітря. Взмішувальній камері карбюратора струмінь повітря розпилює паливо і, змішуючись з ним,утворює пальну суміш, яка по впускному трубопроводу через відкритий впускний клапаннадходить в циліндр двигуна, де, перемішуючись з залишками відпрацьованих газів утворюєробочу суміш. При русі поршня вгору відбувається стиск робочої суміші (такт стиску) і їїзгоряння (робочий хід). Виділяється теплова енергія, яка за допомогою механізмів і системперетворюється на механічну і у вигляді крутного моменту передається на колеса автомобіля,приводячи його в рух. Продукти згоряння (відпрацьовані гази) через випускний клапан, якийвідкривається, по трубопроводах надходять в глушник і далі в атмосферу (такт випуску).

Мал. 1. Система живлення карбюраторного двигуна:1 - паливний насос, 2 - повітряний фільтр, 3 - карбюратор, 4 - рукоятка керування повітряною заслінкою, 5 і 6 - рукоятка і педаль

керування дроселями, 7 - паливопроводи, 8 і 9 - покажчик і вимірювач рівня палива, 10 - паливний бак, 11 - кран, 12 - фільтр-відстійник,13 - глушник, 14 - приймальні труби глушника, 15 - випускний трубопровід двигуна, 16 - випускна труба глушника.

4

Паливо заливають у паливний бак 10 через горловину. З бака (мал. 1) воно подається вкарбюратор 3 паливним насосом 1 по паливопроводу 7 через фільтр-відстійник 12, у якомуочищається від сторонніх домішок. В такті впуску повітря засмоктується в карбюратор затмосфери через повітряний фільтр 2. В карбюраторі паливо розпилюється, змішується зповітрям і починає випаровуватись. Рухаючись по впускному трубопроводу, паливо продовжуєперемішуватися з повітрям. Процес перемішування палива з повітрям відбувається й уциліндрах двигуна під час тактів впуску і стиску. Після згоряння робочої суміші відпрацьованігази, через випускний трубопровід 15, глушитель 13 та випускну трубу 16 виходять ватмосферу.

Інжекторна система вприскування палива встановлюється на всі сучасні автомобілі.Дана система витісняє карбюраторну систему за рахунок ряду переваг. На відміну відкарбюратора, в інжекторної системі упорскування подача палива в циліндри двигуназдійснюється за рахунок форсунок, які керуються електронним блоком управління. Завдякицьому, змінити параметри можна буквально за лічені секунди. Саме тому, шляхом доробок іперепрограмування електронного блоку управління, система уприскування палива можевстановлюватися на будь-який сучасний двигун.

Переваги. У порівнянні з карбюраторною, інжекторна система уприскування палива маєряд незаперечних переваг. По-перше, завдяки "розумній електроніці", досягається точнедозування суміші. Через це, забезпечуються найкращі динамічні показники, що позитивнопозначаються на потужнісних показниках автомобіля, а також впливає на зниженняспоживання бензину. По-друге, електронна система упорскування сприяє підтримці суворихекологічних норм з викидів шкідливих речовин в атмосферу. Адже саме через дотриманнясучасних норм екологічності, всі сучасні виробники автомобілів відмовляються відкарбюраторів на користь електроніки.

Але не варто забувати, що інжекторна система уприскування палива має також і недоліки.Серед них можна відзначити: високу вимогу до палива (майже всі сучасні інжекторні двигунивикористовують бензин марок АІ-92 і АІ-95), а також велика вартість ремонтних робіт, якіможна проводити лише при наявності дорогого спеціалізованого обладнання.

3. Склад паливної суміші.Для повного згоряння палива потрібна певна кількість кисню, що міститься в повітрі.Пальною сумішшю називається суміш парів пального (бензину) з повітрям у відповідній

пропорції.Підраховано, що для повного згоряння 1 кг бензину в циліндрах двигуна потрібно близько

15 кг повітря. Суміш такого складу називається нормальною. Дійсна кількість повітря, що береучасть в утворенні пальної суміші, може бути і більшою, і меншою зазначеної величини.

Горюча суміш

На 1 кг палива в сумішіприпадає повітря

Більше17 кг 15-17 кг 15 кг 13-15 кг

Менше13 кг

Суміш називається БІДНА ЗБІДНЕНА НОРМАЛЬНА ЗБАГАЧЕНА БАГАТА

Дуже багата суміш (менше 5 кг повітря) або дуже бідна суміш (більше 21 кг повітря) втрачає здатність загорятися.