Газовый двигатель внутреннего сгорания

Размещено на Allbest.ru

Распоряжением Правительства РФ от 13 мая 2013 г. N 767-р «О регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива, в том числе природного газа в качестве моторного топлива» предусматриваются широкие требования по переводу общественного транспорта и транспорта дорожно-коммунальных служб в городах на газовое моторное топливо. В крупных городах не менее 50% соответствующего транспорта должно быть переведено на газовое топливо.

Неоднократное возвращение к необходимости применения газового топлива с «колыбели» двигателестроения и по настоящее время не случайно. По своим свойствам газовое топливо более всего приближается к представлениям об идеальном моторном топливе.

Природный газ по своим энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является очень перспективным топливом и его применение должно дать положительный эффект во многих аспектах, главными из них являются:

? экономика производства газового моторного топлива,

? топливная экономичность газового двигателя,

? износостойкость газового двигателя,

? экологическая безопасность газовых двигателей.

Экологическая безопасность газовых двигателей в начале 21 века стала главным фактором, делающим преимущества газового моторного топлива неоспоримыми. Эта безопасность определяется тремя факторами:

? сокращение расхода быстро истощающихся ресурсов,

? значительно меньшими выбросами в воздух загрязняющих веществ двигателями, работающими на газе, чем использующими нефтяные топлива, ? снижением выброса тепличных газов.

Для муниципального унитарного предприятия города Белгорода «Городской пассажирский транспорт» (МУП «ГПТ»), которое является самым крупным предприятием в

г. Белгороде, осуществляющим пассажирские перевозки, в 2013 г. приобретено 105 ед. новых автобусов, работающих на компримированном газе, (40 автобусов марки НЕФАЗ-5299-31 и 65 автобусов марки ЛиАЗ-52937).

Наряду с вышеперечисленными преимуществами использования газового топлива, опыт эксплуатации автобусов НЕФАЗ, работающих на газовом топливе, выявил некоторые проблемы:

? увеличенный расход моторного масла, особенно при работе двигателя на холостом ходу,

? повышенный износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателя, из-за недостаточного теплоотведения.

Отклонение параметров моторного масла от требований, предъявляемых к нему в процессе его эксплуатации в газовых двигателях, может привести к разрушению деталей ЦПГ. Это является следствием нарушения температурного режима работы ДВС и усугубляется наличием повышенного содержания сульфатной золы.

Выявленные факты ненормативного теплового режима отдельных элементов ДВС потребовали проведения более глубокого анализа причин его вызывающих и разработки мер предотвращения возможных отказов.

Проведенная дефектация элементов ЦПГ выявила проблемные места (рисунок 1).

Рисунок 1 - Элементы ЦПГ газового двигателя КАМАЗ мод. 820. 61-260 автобусов НЕФАЗ 5299-30-31

На фотографиях в качестве примера представлен результат работы двигателя при постоянных высоких температурах, при пробеге 42 000 км (повреждение головки блока цилиндров; поршень - вид сверху).

Автобусная комплектация газового двигателя 820. 61-260 разработана на базе автобусной комплектации дизельного двигателя.

Конфигурация моторного отсека не позволила использовать традиционное расположение турбокомпрессора (ТКР) на двигателе, в связи с чем конструкция двигателя имеет переднее (со стороны шкивов коленчатого вала) расположение ТКР.

Двигатель 820. 61-260 предназначен для установки на шасси КАМАЗ-5297 автобусов НЕФАЗ. По уровню выбросов вредных веществ с отработавшими газами соответствует требованиям Правил 49-04 ЕЭК ООН (уровень Евро-4).

Конструкция кривошипно-шатунного механизма дополнена форсунками охлаждения поршня. Форсунки охлаждения устанавливаются в картерной части блока цилиндров и обеспечивают подачу масла из главной масляной магистрали, при достижении в ней давления 80…120 кПа (0, 8... 1, 2 кг/см2), на внутреннюю полость поршней.

В схему смазочной системы включены элементы, обеспечивающие охлаждение масла.

Из картера масляный насос подает масло в фильтр очистки масла и через масляный теплообменник - в главную магистраль, и далее к потребителям. В смазочную систему также включены клапан системы, обеспечивающий давление в главной масляной магистрали 392…539 кПа (4, 0…5, 5 кгс/см2) при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и температуре масла 80…95 °С, перепускной клапан, отрегулированный на срабатывание при перепаде давления на фильтре 147…216 кПа (1, 5…2, 2 кгс/см2), термоклапан включения масляного теплообменника и приборы контроля. При температуре масла ниже 95 °С, клапан открыт и основной поток масла поступает в двигатель, минуя теплообменник. При температуре масла более 110 °С, термоклапан закрыт и весь поток масла проходит через теплообменник, где охлаждается охлаждающей жидкостью (ОЖ). Тем самым обеспечивается быстрый прогрев двигателя после запуска и поддержание оптимального температурного режима в процессе эксплуатации. Конструктивно термоклапан расположен в корпусе масляного фильтра. Максимальная температура масла в системе смазки - 120 °С. Остальные элементы конструкции системы смазки и охлаждения

ДВС применяются классические. Для контроля теплового режима ДВС предусмотрены датчики температуры.

Система охлаждения предназначена для обеспечения оптимального теплового режима работы двигателя. Система охлаждения двигателя жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ).

Из головок цилиндров нагретая жидкость по каналам поступает в водяную коробку корпуса водяных каналов, из которой, в зависимости от температуры, направляется в радиатор или на вход водяного насоса. Часть жидкости отводится по каналу в масляный теплообменник, где происходит передача тепла от масла в ОЖ. Из теплообменника ОЖ направляется в водяную рубашку блока цилиндров в зоне расположения четвертого цилиндра.

Тепловой режим двигателя регулируется автоматически:

? двумя термостатами, которые управляют направлением потока жидкости в зависимости от температуры ОЖ на выходе из двигателя. Температура ОЖ на выходе из двигателя должна находиться в пределах 75 - 95 С,

? работой вязкостной муфты привода вентилятора в зависимости от температуры воздуха на выходе из радиатора.

Вывод

Рассмотренная эффективность использования газового топлива на примере газового двигателя КАМАЗ мод. 820. 61-260, установленного на автобусы НЕФАЗ 5299-30-31, выявила факторы нарушения температурного режима работы ЦПГ, что позволило установить влияние работы систем охлаждения и смазки. Опыт эксплуатации на МУП «ГПТ» г. Белгорода автобусов НЕФАЗ, показал актуальность дальнейших исследований по выявлению путей повышения ресурса ДВС, работающего на газовом топливе.

Библиографический список

газовой двигатель сгорание

1. Двигатели транспортные газовые КАМАЗ-820. 60-260, КАМАЗ-820. 61-260.

Руководство по эксплуатации. - ОАО «КАМАЗ», Набережные Челны, 2007.

2. Севрюгина Н. С. Совершенствование методов управления надежностью строительных и дорожных машин путем мониторинга моторных масел. Автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Орел: ОрелГТУ, 2004.

3. Голубенко Н. В., Латышев С. В. Об эффективности эксплуатации пассажирского транспорта, работающего на газовом топливе, на примере муниципального унитарного предприятия города Белгорода «Городской пассажирский транспорт». Молодые учёные - альтернативной транспортной энергетике: матер. Междунар. научно-практич. конф. / Воронеж. гос. лесотехн. акад. (Воронеж, 20-21 нояб. 2014 г.).

4. О расширении использования природного газа в качестве моторного топлива // Правительство России URL: http: //government. ru/docs/1839/ (дата обращения: 22. 12. 2014).

5. Природный газ - моторное топливо эпохи метана // URL: http: //www. propan. ru/motortop/metan21. html (дата обращения: 22. 12. 2014).

Размещено на Allbest.ru