Автомобильный транспорт и его значение в транспортной системе. Системы питания и зажигания

Размещено на http://www.allbest.ru

ВОЛЖСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Чебоксары 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1. Значение автомобильного транспорта в транспортной системе

2. Система питания двигателей внутреннего сгорания: карбюраторные двигатели

3. Бензин применяемый внутренним сгоранием

4. Система зажигания

Список использованной литературы

1. ЗНАЧЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА В ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ

В России с ее огромной территорией именно транспорт объединяет в единый комплекс буквально все отрасли экономики. Именно транспорт обеспечивает не только нормальную жизнедеятельность государства, но и его национальную безопасность и целостность. Транспорт в России занимал особое, место и на рубеже веков мы имеем право с полным основанием сказать об его исторической роли в становлении и развитии Государства российского. Редко небо России было мирным и благополучным: революции, войны, голод и разруха, в годы восстановления народного хозяйства. Но история показывает, что всякий раз возрождение нашей страны начиналось с развития транспорта. транспорт автомобильный двигатель бензин зажигание

Транспорт в нашей стране способствует решению таких важных политических задач, как ликвидация экономического отставания окраинных районов, противоположности между городом и деревней, расширение связей народов нашей страны, укрепление их дружбы, обмен достижениями во всех отраслях народного хозяйства и областях культуры.

Транспорт принято подразделять на внутрипроизводственный и общего пользования (магистральный). К внутрипроизводственному транспорту относятся железнодорожные подъездные пути, межцеховые и внутрицеховые пути, внутренние автомобильные, подвесные и канатные дороги, монорельсовые пути, тракторный и гужевой транспорт в сельском хозяйстве и т.д. Это, как правило, технологический транспорт, обеспечивающий перемещение предметов труда внутри предприятий Магистральный транспорт общего пользования обеспечивает транспортно-экономические связи между предприятиями, возникающие в процессе расширенного капиталистического производства. К магистральному транспорту относятся железнодорожный, речной, морской, автомобильный, воздушный, трубопроводный транспорт и линии электропередачи.

Можно выделить три основных магистральных направления транспортной системы России:

Широтное магистральное сибирское направление «восток-запад» и обратно, оно включает железнодорожные, трубопроводные пути и водные с использованием рек Камы и Волги.

Меридиональное магистральное центральноевропейское направление «север-юг» с выходом на Украину, Молдову, Кавказ, образованное в основном железнодорожными путями.

Меридиональное волго-кавказское магистральное направление «север-юг» по реке Волга, железнодорожным транспортом и трубопроводным путями, связывающее Поволжье и Кавказ с Центром, Севером европейской части страны и с Уралом.

По этим главным магистральным направлениям идут основные грузопотоки страны, по этим направлениям особенно тесно взаимодействуют железнодорожный, внутренний водный автомобильный виды транспорта. Магистральные авиатрассы также в основном совпадают с сухопутными.

Помимо основных магистральных направлений имеется густая транспортная сеть внутрирайонного и местного значений. Сочетаясь между собой, они образуют Единую транспортную систему России. По мере развития производительных сил страны в целом и отдельных ее районов транспортная система нуждается в постоянном совершенствовании как в отношении рационализации размещения, так и повышения ее качественного уровня: обновлении материально-технической базы, улучшении организационно-управленческой системы, использовании новейших достижений научно-технического прогресса. Развитие транспортной системы Российской Федерации направленно на более плотное обеспечение потребностей хозяйства и населения страны транспортными услугами.

Основными видами транспорта являются: железнодорожный, автомобильный, авиационный, трубопроводный, морской и внутренний водный.

Автомобильный транспорт играет важную роль в работе производственного комплекса страны. Благодаря своей маневренности автомобили перевозят грузы непосредственно от склада отправителя до склада получателя без перегрузок с одного вида транспорта на другой. Большие скорости движения на усовершенствованных дорогах позволяют достаточно быстро доставлять и пассажиров, и грузы до конечного пункта. Преимуществами автомобильных перевозок являются большая провозная способность; быстрота доставки грузов и пассажиров; меньшая себестоимость перевозок на короткие расстояния по сравнению с воздушным, водным и железнодорожным транспортом.

Большинство грузов, которые ранее перемещались посредством железнодорожного транспорта на короткие расстояния, перевозятся теперь на автомобилях даже при наличии подъездных железнодорожных путей у отправителя и получателя.

Автомобильный транспорт обслуживает строительство крупнейших промышленных, гражданских и гидротехнических сооружений. За автотранспортом утвердилась ведущая роль в работах на строительстве с учетом его мобильности и возможности доставки строительных грузов непосредственно к месту работ на грузовых машинах.

Основным перевозчиком продукции сельского хозяйства к железнодорожным станциям и водным пристаням является автомобиль. Большинство товаров и продуктов розничной торговли, включая сеть общественного питания, перевозятся автомобильным транспортом. Значительную долю в грузообороте автомобильного транспорта составляют перевозки различных видов топлива для промышленности и бытовых нужд.

Интенсивно развиваются пассажирские автомобильные перевозки. К преимуществам городского автобусного транспорта относятся хорошая маневренность, быстрота ввода его в действие и др. Автобусные перевозки имеют очевидные преимущества перед железнодорожными по себестоимости и удельным капиталовложениям в подвижной состав (отнесенным к 1 пассажиро-км) при сравнительно небольших расстояниях перевозок (в пределах 300 км). В некоторых случаях даже при наличии параллельной железной дороги организация автобусного движения оказывается рациональной на маршрутах большой протяженности.

Наряду с отмеченными преимуществами автомобильный транспорт имеет некоторые более низкие технико-экономические показатели по сравнению с железнодорожным и водным транспортом. Один из существенных его недостатков -- низкий уровень производительности труда работников, что является следствием малой грузоподъемности единицы подвижного состава автомобильного транспорта. Поэтому на автомобильном транспорте значительную долю в себестоимости перевозок составляют расходы на заработную плату водителей и ремонтно-обслуживающих рабочих. На автомобильном транспорте значительно выше затраты на топливо из-за больших мощностей двигателей (на единицу подвижного состава) и высокой стоимости бензина и дизельного топлива.

Стоимость подвижного состава автомобильного транспорта, приходящаяся на 1 т грузоподъемности, в несколько раз выше, чем на речном или железнодорожном транспорте. Следовательно, для осуществления перевозок автомобильным транспортом на единицу перевозочной работы (при одинаковом среднем расстоянии перевозок) требуется больше капиталовложений, чем на железнодорожном или водном виде транспорта.

Автомобили, число которых неуклонно растет, оказывают вредное, а подчас губительное воздействие на окружающую среду. Ежегодно во всем мире автомобили выделяют в воздух миллионы тонн различных веществ, в той или иной мере токсичных, уносят в результате аварий сотни тысяч человеческих жизней, делают миллионы людей калеками.

Таковы факторы, без учета которых нельзя дать сколько-ни- будь достоверный прогноз развития автомобильного парка на ближайшее будущее.

Грузовой автомобильный транспорт мира выполняет 80% общего мирового объема грузовых перевозок. Ведущую роль он, по-видимому, сохранит и в обозримой перспективе, однако следует ожидать больших качественных изменений парка. Прежде всего, в нем возрастет доля автомобилей, грузоподъемность которых близка к пределу, допускаемому дорожными условиями. Найдут массовое применение специализированные автопоезда, перевозки грузов в контейнерах и пакетах.

Для России с ее значительными континентальными пространствами, суровым климатом и крупными перевозками грузов на большие расстояния первостепенное значение имеют всепогодные виды наземного транспорта, отличающиеся наименьшими удельными издержками грузоперевозок, большой пропускной способностью и высокими скоростями.

Пассажирооборот железнодорожного транспорта в 2013-м составил 138,5 млрд пасс-км (снижение на 8,6%), автомобильного (автобусы) - 139,2 млрд пасс-км (рост на 0,1%), воздушного - 146,9 млрд пасс-км (+30,6%).

Наибольший пассажирооборот в 2013 году на транспорте России был отмечен в июле, когда он составил 47,2 млрд пасс-км, а наименьший - в феврале (26,4 млрд пасс-км).

Пассажирооборот воздушного транспорта на международных линиях составил в прошлом году 80,8 млрд пасс-км (рост на 38%), а на внутренних - 55,4 млрд пасс-км (+22,6%).

2. СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ: КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Система питания предназначена для очистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси требуемого качества, подачи ее в цилиндры двигателя в необходимом количестве и отвода из цилиндров отработавших газов.

Система питания (рис. 8) состоит из топливного бака 2, топливного фильтра 1, топливного насоса 6, воздухоочистителя 4, карбюратора 7. глушителя отработавших газов 10, топливопроводов 5, впускного 8 и выпускного трубопроводов. Бензин из бака 2 через фильтр 1 подается топливным насосом 6 в карбюратор 7 по топливопроводу 5. В карбюраторе бензин распиливается на мельчайшие капли, смешивается с воздухом, поступившим из атмосферы через воздухоочиститель 4, и частично испаряется. В результате этого в карбюраторе образуется горючая смесь. Горючая смесь во время такта впуска поступает из карбюратора к цилиндрам двигателя по впускному трубопроводу 8. Во время такта выпуска отработавшие газы из цилиндра через выпускной трубопровод 9 и глушитель 10 отводятся в атмосферу. Бензин в бак заливают через трубку 3.

Схема системы питания карбюраторного двигателя

Топливо для карбюраторных двигателей

В карбюраторных двигателях в качестве топлива применяют бензин. Основной тепловой показатель бензина - его низшая теплота сгорания (около 44 000 кДж/кг). Качество бензина оценивают по его основным эксплуатационно-техническим свойствам: испаряемости, антидетонационной стойкости, термоокислительной стабильности, отсутствию механических примесей и воды, стабильности при хранении и транспортировке.

Испаряемость бензина характеризует способность его переходить из жидкой фазы в паровую. Испаряемость бензина определяют по его фракционному составу, который находится его разгонкой при различных температурах. Об испаряемости бензина судят по температурам выкипания 10, 50 и 90% бензина. Так, например, температура выкипания 10% бензина характеризует его пусковые качества. Чем больше испаряемость при малых температурах, тем лучше качество бензина.

Бензины имеют различную антидетонационную стойкость, т.е. различило склонность к детонации. Антидетонационная стойкость бензина оценивается октановым числом (ОЧ), которое числено равно процентному содержанию по объему изооктана в смеси изооктана и гептана, равноценной по детонационной стойкости данному топливу. ОЧ изооктана принимают за 100, а гептана за нуль. Чем выше ОЧ бензина, тем меньше его склонность к детонации.

Для повышения ОЧ к бензину добавляют этиловую жидкость, которая состоит из тетраэтилсвинца (ТЭС) - антидетонатора и диброметена - выносителя. Этиловую жидкость добавляют к бензину в количестве 0,5-1 см3 на 1 кг бензина. Бензины с добавкой этиловой жидкости называют этилированными, они ядовиты, и при их использовании необходимо соблюдать меры предосторожности. Этилированный бензин окрашен в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.

Бензин не должен содержать коррозирующих веществ (серы; сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей), так как присутствие их приводит к коррозии деталей двигателя.

Термоокислительная стабильность бензина характеризует его стойкость против смоло- и нагарообразования. Повышенное нагаро- и смолообразование вызывает ухудшение отвода теплоты; от стенок камеры сгорания, уменьшение объема камеры сгорания и нарушение нормальной подачи топлива в двигатель, что приводит к снижению мощности и экономичности двигателя.

Бензин не должен содержать механических примесей и воды. Присутствие механических примесей вызывает засорение фильтров, топливопроводов, каналов карбюратора и увеличивает износ стенок цилиндров и других деталей. Наличие воды в бензине затрудняет пуск двигателя.

Стабильность бензина при хранении характеризует его способность сохранять свои начальные физические и химические свойства при хранении и транспортировке.

Автомобильные бензины маркируются буквой А с цифровым индеек-сом, показывающим значение ОЧ. В соответствии с ГОСТ выпускались бензины марок А-66, А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98.

3. БЕНЗИН, ПРИМЕНЯЕМЫЙ ВНУТРЕННИМ СГОРАНИЕМ

Для питания двигателей внутреннего сгорания применяются жидкие и газообразные виды топлива. Наибольшее распространение получило жидкое топливо - бензин для карбюраторных двигателей и дизельное топливо для дизелей. Газообразные топлива, главным образом сжиженные газы, применяют для двигателей газобаллонных автомобилей.

Основные виды топлива для автомобилей - продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 "С, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180...360 "С.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

- бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;

- образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

- нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

- обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

- отсутствие коррозии и коррозионных износов;

- минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;

- сохранение качества при хранении и транспортировке.

Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха. На протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства. Плотность топлива - при +20 "С должна составлять 690...750 кг/м . При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 "С возрастает примерно на 1%.

Вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до --40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20...30%.

Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

Низкотемпературные свойства - характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Сгорание бензина. Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500...2400 °С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м3 газообразного топлива (табл. 1).

Таблица 1. Теплота сгорания различных топлив

Топливо	Теплота сгорания, кДж/кг
Бензин Дизельное топливо Спирт этиловый	44000 42700 26000

От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10...40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500...2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензино-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн. Возникновению детонации способствует повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее - ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом (04).

04 - это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщонной стойкости испытуемому топливу.

Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана с 04=0 и изооктана с 04=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за 04 бензина.

Определение 04 производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 - исследовательский (04И - октановое число по исследовательскому методу) и моторный (04М - октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский - при эксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяет улучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.

В топлива, детонационная стойкость которых не соответствуют требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы.

Антидетонаторы. Несколько десятилетий применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в сочетании с веществами, обеспечивающими отсутствие отложений окислов свинца в камере сгорания, так называемыми выносителями. Например, в 1 кг бензина А-76 содержится 0,24 г ТЭС.

В чистом виде ТЭС не применяют, а используют этиловую жидкость (ЭЖ), состоящую из ТЭС, выносителей и красителей. ТЭС ядовит, поэтому искусственное окрашивание бензина, предупреждает об опасности. Добавлением ЭЖ увеличивают 04 на 8...12 единиц. Главный недостаток ТЭС - ядовитость.

Ведутся исследования по созданию антидетонаторов на основе марганца. Один из них - циклопентадиенилтрикарбонил марганца -широко не применяется, так как отсутствует эффективный выноситель для него.

Автомобильный бензин - легкое моторное топливо, состоящее из жидких углеводородов. Бензины получают из нефти путем ее тепловой переработки. Они представляют собой бесцветную жидкость со специфическим запахом и плотностью 0,70...0,76 г/см³.

Основными свойствами бензина, характеризующими его эксплуатационные качества, являются испаряемость, теплота сгорания и детонационная стойкость.

Испаряемость бензина зависит, главным образом, от его фракционного состава, который определяется температурой перегонки 10,50 к 90% его объема. Чем больше в бензине легких фракций, т.е. его составляющих частей, полученных при более низкой температуре переработки нефти, тем лучше испаряемость бензина.

Теплотой сгорания топлива называется качество теплоты, которое выделяется при его полном сгорании в нормальных условиях. Бензин, также как и дизельное топливо, имеет высокую теплоту сгорания, составляющую около 44 МДЖ/кг.

Детонационная стойкость характеризует способность бензина быстро и плавно сгорать. Детонацией называется сверхбыстрое сгорание рабочей смеси в виде взрыва. Скорость нормального сгорания рабочей смеси составляет 20...40 м/с, при детонации -2000 м/с и выше. Детонация сопровождается резкими металлическими стуками, дымным выпуском, снижением мощности и экономичности двигателя.

Детонационную стойкость бензина оценивают октановым числом. Этот показатель определяется на специальной установке путем сравнения испытуемого бензина с эталонным топливом (смесь изооктана с гектаном). Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большую степень сжатия может иметь двигатель. Для повышения октанового числа к бензину добавляют антидетонаторы. Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость. Такой бензин называется этилированным. Этиловая жидкость содержит свинец, поэтому этилированные бензины ядовиты, для предупреждения их окрашивают в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.

Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает следующие марки бензина: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Маркировка обозначает: А-автомобильный, И- октановое число получено исследовательским методом, числа (72, 76, 93, 98) - величина октанового числа.

Все бензины, кроме А-93, выпускаются в летнем и зимнем вариантах и различаются температурой перегонки 10% и 50% (т.е. количеством легких и средних фракций, а значит, и испаряемость). Летние бензины применяют в период с 1 апреля до 1 октября во всех районах, кроме северных и северо-восточных, и в течение всего года -в южных районах. Зимние бензины применяют в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и с 1 октября до 1 апреля - в остальных районах.

Бензин А-72 предназначен для двигателей со степенью сжатия от 6,2 до 7,0 (УАЗ-69, ЗАЗ-451, ГАЗ-53Ф и др.). Бензин А-76 применяется для двигателей со степенью сжатия до 8,2 (ГАЗ-66, ЗиЛ-131 и др.), АИ-93 для двигателей со степенью сжатия 8,2...9,0 (ГАЗ-24 «Жигули», «Москвич» и д.р.), АИ-98 - со степенью сжатия более 9,0 . Для двигателей «Чайка» и других автомобилей этого класса выпускается автомобиль марки «Экстра».

Дизельное топливо является также продуктом переработки нефти, в основном ее тяжелых фракций. Оно состоит из жидких углеводородов и частично из растворенных в них твердых углеводородов (парафина), плотность 0,830...0,865 г/см³.

Основными свойствами дизельного топлива являются: вязкость, температура помутнения и застывания, испаряемость, способность обеспечить мягкую работу двигателя, содержание в топливе серы, склонность к нагарообразованию.

Вязкость топлива определяет его подачу и впрыск в цилиндры, а также способность смазывать детали топливо подающей аппаратуры. Оптимальной считается вязкость топлива 2.5...8,5 сСт. Помутнение топлива и затем и его застывание происходит при выделении в нем кристаллов парафина вследствие понижения температуры; этот показатель определяет марку и условия применение топлива.

Испаряемость дизельного топлива характеризует его способность к быстрому испарению и самовоспламенению в камере сгорания двигателя; это свойство оценивается фракционным составом (температурой выкипания 50% и 90% перегоняемого топлива).

Способность топлива обеспечить мягкую работу дизеля оценивается цетановым числом. Мягкая работа двигателя достигается при плавном нарастании давления в процессе сгорания, что возможно в случае воспламенения топлива сразу же после поступления в цилиндры первых его частиц. Запаздывание воспламенения приводит к единовременному сгоранию значительного количества топлива, резкому возрастанию давления и жесткой работе двигателя. Цетановое число - это условная величина равная процентному содержанию цетана в его смеси с альсбамэтилнафталином, которая одинаковая по самовоспламеняемости с данным топливом.

Более высокое цетановое число показывает, что топливо может обеспечить более мягкую работу двигателя. Склонность топлива к образованию нагара оценивается его коксуемостью, которая должна быть не более 0,05%.

Содержание серы в топливе характеризует износостойкость деталей двигателя, поэтому эта величина строго ограничивается. По ГОСТ 300-82 дизельное топливо выпускается трех марок:

Л (летнее), 3 (зимнее), А (арктическое). По содержанию серы дизельное топливо подразделяется на два типа: не более 0,2%, не более 0,5%.

Летнее топливо применяют только при температуре окружающего воздуха выше 0°С, зимнее - при температуре до - 30°С, при более низких температурах следует применять арктическое топливо.

4. СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Система зажигания служит для обеспечения надежного воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя в нужный момент и изменения момента зажигания (угла опережения) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя.

Развитие современных карбюраторных двигателей связано с повышением их степени сжатия, увеличением частоты вращения и числа цилиндров, повышением экономичности и срока службы, снижением токсичности отработавших газов и понижением температуры пуска холодного двигателя. Повышение степени сжатия требует увеличения напряжения, подводимого к свече, а увеличение числа цилиндров и частоты вращения - увеличения числа искр в единицу времени.

Современная система зажигания должна обеспечивать надежное искрообразование до 20 000 искр в минуту. Повышение экономичности двигателя требует от системы зажигания увеличения воздушного зазора в свече, увеличения энергии и продолжительности искры, что обеспечивает надежность воспламенения бедных смесей (при коэффициенте избытка воздуха а = 1,1--1,2) и надежный пуск холодного двигателя.

Все элементы системы зажигания должны надежно работать с минимальным уходом в течение срока службы двигателя до капитального ремонта.

Систему зажигания характеризуют следующие основные параметры:

- коэффициент запаса по вторичному напряжению;

- энергия и продолжительность искрового разряда;

- зазор в свечах;

- угол опережения зажигания.

Пробивное напряжение воздушного зазора свечи зависит от следующих факторов:

- давления в камере сгорания в момент искрового пробоя;

- температуры среды и электродов свечи;

- зазора между электродами свечи, формой, износом и материалом электродов;

- скоростью нарастания напряжения на электродах свечи;

- состава и скорости движения рабочей смеси в зоне искрового промежутка свечи;

- полярности центрального электрода.

В течение первых 2000 км пробега нового автомобиля пробивное напряжение увеличивается на 20--25% за счет округления кромок электродов свечи; в дальнейшем увеличение пробивного напряжения свечи происходит за счет износа электродов и увеличения зазора, что требует проверки и регулировки зазора в свечах.

Наибольшее значение пробивного напряжения наблюдается при пуске и разгоне двигателя, наименьшее - при работе на устоявшемся режиме при максимуме мощности.

Существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя оказывает момент зажигания, обеспечивающий наилучшие показатели двигателя.

По современным представлениям момент зажигания должен выбираться, учитывая частоту вращения, нагрузку, температуру охлаждающей жидкости, температуру всасываемого воздуха, атмосферное давление, состав выхлопных газов (состав смеси а = 1), режим пуска двигателя, скорость изменения положения дроссельной заслонки (разгон, замедление автомобиля).

Выпускаемые нашей промышленностью системы зажигания имеют регулировку момента зажигания по частоте вращения и нагрузке двигателя (центробежный и вакуумный регуляторы).

На автомобильных карбюраторных двигателях широко применяют батарейную и контактно-транзисторную системы зажигания.

Прежде чем переходить к рассмотрению различных систем зажигания, рассмотрим основные приборы, узлы, детали, применяемые в этих системах.

Катушка зажигания

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения (с 12 В до 20--24 тыс. В). Она состоит из следующих основных частей (рис. 1): сердечника, первичной обмотки из толстого изолированного провода диаметром 0,8 мм, картонной трубки, вторичной обмотки, состоящей из 18--20 тыс. витков тонкого провода, железного корпуса с магнитопроводами, карболитовой крышки, клемм и дополнительного сопротивления. Вторичная обмотка изолирована от первичной слоем изоляции. Концы первичной обмотки выведены на клеммы карболитовой крышки. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй выведен на центральную клемму карболитовой крышки.

Сердечник изготовляют из отдельных изолированных друг от друга полосок трансформаторной стали, чтобы не допустить образования вихревых токов. Нижний конец сердечника установлен в фарфоровый изолятор. Внутри катушка заполнена трансформаторным маслом. Добавочное сопротивление состоит из спирали, керамических гнезд и двух шин. Величина сопротивления колеблется от 0,7 до 4 Ом. Один конец соединен шиной с клеммой ВК, а другой с клеммой ВК-Б.

На малых оборотах коленчатого вала двигателя контакты прерывателя сравнительно продолжительное время находятся в замкнутом состоянии, сила тока в первичной цепи возрастает, сопротивление нагревается, увеличивается сопротивление в цепи, в катушку зажигания поступает ток небольшой величины, этим она предохраняется от перегрева.

Рис. 1. Катушка зажигания

Когда число оборотов коленчатого вала двигателя увеличивается, время сомкнутого состояния контактов уменьшается, нагрев и добавочное сопротивление уменьшаются, что препятствует понижению напряжения во вторичной цепи.

При включении стартера сопротивление закорачивается и пуск двигателя облегчается.

На рисунке 2 показана электрическая схема катушки зажигания. Катушки зажигания различных типов почти одинаковы и отличаются одна от другой:

- по напряжению;

- обмоточным данным;

- конструкции отдельных узлов и деталей;

- габаритам.

Рис. 2.

Электрическая схема катушки зажигания:

1 -- вторичная обмотка;

2 -- вывод высокого напряжения;

3 -- добавочное сопротивление;

4 -- первичная обмотка

Прерыватель-распределитель

Прерыватель-распределитель служит для прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания, распределения высокого напряжения по цилиндрам двигателя и изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Прерыватель-распределитель представляет собой устройство, состоящее из следующих конструктивных элементов: прерывателя, распределителя, центробежного регулятора, вакуумного регулятора, октан-корректора, конденсатора.

Большинство типов прерывателей-распределителей по конструкции основных узлов и деталей почти одинаковы. Они различаются лишь:

- числом размыкания контактов за один оборот;

- направлением вращения;

- характеристиками регуляторов;

- габаритными и установочными приборами;

- отдельными конструктивными особенностями. На рисунке 3 показано устройство прерывателя-распределителя Р4-Д двигателя ЗИЛ-130.

Рис. 3. Прерыватель-распределитель Р4-Д:

1 -- ведущий валик; 2 -- опорная пластина; 3 -- фильц; 4 -- ротор; 5 -- крышка; 6 -- клемма высокого напряжения; 7 -- пружина контактного уголька; 8 -- контактный уголек; 9 -- защелка крышки; 10 -- центробежный регулятор; 11 -- вакуумный регулятор; 12 -- регулировочные гайки октан-корректора; 13 -- регулировочный винт (эксцентрик); 14 -- рычажок-прерыватель; 15-- винт крепления пластины неподвижного контакта; 16 -- фильц смазки кулачка; 17-- клемма прерывателя; 18 -- провод изолированный; 19 -- провод "массы".

В чугунном корпусе на двух медно-графитовых втулках вращается ведущий валик. Втулки смазываются через колпачковую масленку, ввернутую в корпус распределителя. На верхний конец валика надета втулка с восьмигранным кулачком, которая смазывается с помощью фильца.

В корпусе неподвижно установлена опорная пластина прерывателя, в которой укреплена наружная обойма шарикового подшипника. На внутреннюю обойму подшипника напрессована пластина, на которой смонтирован прерыватель и устройство для регулировки зазора между контактами. Пластина может поворачиваться вокруг оси кулачка тягой вакуумного регулятора. На рисунке 4 более наглядно показано устройство прерывателя.

Рис. 4. Прерыватель

Контакты прижаты друг к другу специальной пластинчатой пружиной.

При набегании выступов кулачковой шайбы на подушечку, рычажок подвижного контакта поворачивается на некоторый угол вокруг оси и контакты размыкаются. Клемма низкого напряжения соединена с рычажком прерывателя гибким изолированным проводом, а подвижная пластина с неподвижной гибким неизолированным проводом, что предохраняет смазку подшипника от разрушения.

Большое влияние на работу зажигания оказывает зазор между контактами прерывателя. Он должен быть 0,35--0,45 мм.

Если зазор будет большим, то время замкнутого состояния контактов уменьшится и сила тока в первичной обмотке катушки зажигания не успеет возрасти до требуемой величины и, как следствие этого, ЭДС вторичной цепи будет недостаточной. Кроме того, на больших оборотах коленчатого вала будут возникать перебои в работе двигателя.

При малом зазоре происходит сильное искрение между контактами, их обгорание и, как следствие, перебои на всех режимах работы двигателя.

Распределитель установлен сверху на корпусе прерывателя и состоит из ротора и крышки (рис. 5). Ротор изготовлен в виде грибка из карболита, сверху в него вмонтирована контактная пластина. Крепится ротор на выступе кулачка. Крышка распределителя изготовлена также из карболита. На ее наружной части по окружности выполнены гнезда по числу цилиндров для крепления проводов высокого напряжения к свечам зажигания. В середине крышки размещено гнездо для крепления прохода высокого напряжения от катушки зажигания.

Внутри против каждого гнезда расположены боковые контакты, а в центре помещен угольный контакт с пружиной для соединения центрального гнезда с контактной пластиной ротора.



Рис. 5. Распределитель

Крышка крепится на корпусе прерывателя двумя пружинными защелками. Ротор, вращающийся вместе с кулачком, соединяет поочередно центральный контакт с боковыми контактами, замыкая цепь высокого напряжения через свечи тех цилиндров двигателя, где в данный момент должно происходить воспламенение рабочей смеси.

Центробежный регулятор (рис. 6) служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. На ведущем валике закреплена пластина с осями грузиков. Грузики связаны между собой пружинами. На каждом грузике имеется штифт, входящий в прорези пластины, укрепленной на втулке кулачка. Привод кулачка осуществляется от валика через ось грузика. С увеличением числа оборотов грузики под действием центробежных сил расходятся, гптифты, двигаясь в пазах пластины, поворачивают ее и связанный с ней кулачок сдвигается в сторону вращения ведущего валика. В результате кулачок раньше размыкает контакты прерывателя и угол опережения зажигания увеличивается.

Рис. 6. Устройство центробежного регулятора

1 -- кулачок; 2 -- грузик; 3 -- пластина кулачка; 4 -- ведущий валик; 5 -- штифт; 6 -- пружина; 7 -- ось грузика.

Положение грузиков:

I -- на холостом ходу двигателя;

II -- при максимальной частоте вращения вала двигателя

Вакуумный регулятор (рис. 7) служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Вакуумный регулятор обеспечивает также снижение расхода топлива, особенно при работе двигателя на малых и средних нагрузках. Вакуумный регулятор работает независимо от центробежного регулятора.

Вакуумный регулятор выполнен в виде камеры, которая диафрагмой разделена на две части.

Одна часть трубопроводом соединена со смесительной камерой карбюратора, а другая с окружающей средой.

В той части камеры, которая соединена с карбюратором, установлена специальная пружина, которая регулируется шайбами.

Диафрагма соединена тягой с подвижной пластиной прерывателя.

Рис. 7. Устройство вакуумного регулятора

1 -- крышка корпуса; 2 -- регулировочная прокладка; 3 -- уплотнительная прокладка; 4 -- штуцер крепления трубки; 5 -- трубка; 6 -- пружина; 7 -- диафрагма; 8 -- корпус регулятора; 9 --тяга; 10 -- ось тяги; 11 --подвижная пластина прерывателя;

I --положение диафрагмы вакуумного регулятора:

а -- нагрузка на двигатель больше, б -- нагрузка меньше

При большом открытии дроссельной заслонки вакуумный регулятор не работает.

С уменьшением открытия дроссельной заслонки разряжение в смесительной камере увеличивается и от давления наружного воздуха диафрагма прогибается, заставляя перемещаться тягу. Эта тяга поворачивает подвижную пластину прерывателя в сторону, противоположную направлению вращения валика, т. е. в сторону более раннего зажигания.

Для уточнения угла опережения зажигания в зависимости от качества применяемого топлива (октанового числа) служит октан-корректор, расположенный на корпусе распределителя (рис. 8).

Он состоит из двух пластин: верхней и нижней. Верхняя пластина закреплена на корпусе распределителя, а нижняя -- на блоке двигателя.

Закрепленный на блоке двигателя распределитель можно повернуть относительно валика с помощью регулировочных гаек. На нижней пластине имеются деления, а конец верхней пластины выполнен в виде стрелки. Каждое деление шкалы октан-корректора равно 2° поворота коленчатого вала.

Все три регулятора работают независимо один от другого. Изменение угла опережения зажигания, осуществляемое каждым регулятором, суммируется.

Рис. 8. Распределитель зажигания

1 -- гайки октан-корректора; 2 -- винт крепления распределителя к корпусу привода; 3 -- колпачковая масленка; 4 -- конденсатор; 5 -- регулировочный эксцентриковый винт; 6 -- стопорный винт

Для уменьшения искрения на контактах прерывателя применяют конденсаторы.

Конденсатор (рис. 9) состоит из корпуса, внутри которого размещены свернутые рулоном две полосы алюминиевой фольги, изолированные друг от друга специальной бумагой. Одна из лент присоединена к "массе", а другая проводом к изолированному рычажку прерывателя. В последнее время применяют малогабаритные, герметизированные конденсаторы, у которых на бумагу, пропитанную маслом, напилен тонкий слой олова, а поверх его тонкий слой цинка. Крепится конденсатор на корпусе прерывателя снаружи или на подвижном диске.

Конденсаторы, устанавливаемые внутри корпуса прерывателя-распределителя, имеют меньшие размеры и обладают свойством самовосстанавливаться при пробое.

Рис. 9. Конденсатор

а -- большого габарита; б -- малого габарита

Свечи зажигания

Свеча зажигания (искровая) служит для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя.

Свеча зажигания (рис. 10) состоит из корпуса, центрального электрода с изолятором и бокового электрода, приваренного к корпусу свечи.

Устройство искровых зажигательных свечей различных марок практически одинаково. Они отличаются:

- размерами;

- формой;

- материалом изоляторов;

- формой сердечника;

- материалом электродов.

Свеча при работе двигателя подвержена высоким тепловым, электрическим, механическим и химическим нагрузкам.

Поверхность свечи, ввернутая в камеру сгорания, испытывает давление до 12 МПа (120 кгс/см²).

Рис. 10. Свеча зажигания

Свеча зажигания состоит:

1 -- изолятор;

2 -- корпус;

3 -- центральный электрод;

4 -- боковой электрод.

В процессе работы двигателя на части свечей, расположенных в камере сгорания, попадает масло, которое, сгорая, образует нагар, шунтирующий искровой зазор в свече. Это приводит к утечке энергии и снижению вторичного напряжения. Энергия может также утекать по наружной поверхности изолятора, если она загрязнена или покрыта влагой.

Нагар на тепловом конусе изолятора исчезает при нагреве его до температуры 400--500° С. Эта температура самоочищения свечи. Если температура теплового конуса изолятора превысила 850--900° С, может возникнуть калильное (напряжение) зажигание.

На рисунке 11 показана зависимость тепловой характеристики свечи от размеров теплового конуса изолятора.

Рис. 11. Зависимость тепловой характеристики свечи (калильного числа) от размеров теплового конуса изолятора

125, 145, 175, 225, 240 -- калильные числа по Bosch (ФРГ);

10, 14,17, 23, 26 -- калильные числа по ГОСТ 2043--74.

Чрезмерный нагрев свечи приводит к разрушению изолятора, а переохлаждение - к забрызгиванию электродов свечи маслом и обильному образованию нагара.

В условном обозначении свечей зажигания цифры и буквы обозначают: первая А -- резьба на корпусе М 14 Ч 1,25 или М -- резьба на корпусе
М 18 Ч 1,65, вторые одна или две цифры -- калильное число. Согласно ГОСТу, калильным числом называется отвлеченная величина, пропорциональная среднему индикаторному давлению, при котором во время испытания свечи на моторной тарировочной установке в цилиндре двигателя начинает появляться калильное зажигание. Калильные числа могут иметь следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26. Далее буквы Н -- длина резьбовой части корпуса 11 мм (Д -- длина резьбовой части корпуса 19 мм), В -- выступающие теплового конуса изолятора за торец корпуса, Т -- герметизация по соединению изолятор -- центральный электрод термоцементом.

Длину резьбовой части корпуса 12 мм, отсутствие выступления теплового конуса за торец корпуса и герметизацию по соединению изолятор -- центральный электрод иным герметикой, кроме термоцемента, не обозначают. Пример условного обозначения свечи зажигания с резьбой на корпусе М 14 Ч 1,25, калильным числом 20, длиной резьбовой части корпуса 19 мм, имеющей выступание теплового конуса за торец корпуса: А20ДВ.

Большое влияние на работу свечи зажигания имеет зазор между центральным и боковым электродами. Заводы рекомендуют следующие зазоры: ЗИЛ-130 -- 0,6--0,75; ГАЗ-31 -- 0,8--0,9 мм.

Уменьшение зазора против нормы вызывает обильное нагарообразование на электродах свечи зажигания и перебои в ее работе. При большом зазоре из-за повышения сопротивления ухудшаются условия искрообразования, отчего также будут возникать перебои в работе двигателя.

Регулируют зазор подгибанием бокового электрода, а его величину проверяют щупом (рис. 12). Центральный электрод подгибать нельзя, так как разрушается керамическая изоляция и свеча зажигания отказывает в работе.

Величина искрового зазора между электродами свечи зависит от степени сжатия рабочей смеси. Чем выше степень сжатия, тем меньше зазор свечи.

Рис. 12. Регулировка зазора между электродами свечи зажигания

а -- проверка; б -- регулировка

Замок зажигания

Замок-выключатель зажигания и стартера (рис. 13) служит для включения и выключения системы зажигания, стартера, контрольно-измерительных приборов, радиоприемника и других приборов электрооборудования автомобиля, трактора. Он состоит из замка и выключателя. Ключ 7, вставленный в барабан 6 замка, утапливает замочные пластины 5, удерживающие от проворачивания барабан и связанный с ним ротор 3. При повороте ключа подвижный контакт 9 соединяет между собой центральный зажим 10 (AM) , который связан с источником питания, и контакты 11, 12, 13 , соединенные соответственно с клеммами ПР, КЗ и СТ.

Ротор 3 и барабан 6 установлены в корпусе 4, который с одной стороны закрыт карболитовой крышкой 1, с выводными клеммами, а с другой стороны -- крепящей гайкой 8. Во включенном и выключенном положениях ротор замка удерживают фиксаторы 2, шарики которых под действием пружины входят в треугольные пазы корпуса.

Ротор выключателя может занимать три положения. В первом положении (ключ повернут вправо) включены зажигание, радиоприемник и приборы. При дальнейшем повороте ключа вправо (второе положение) включаются зажигание, стартер, контрольно-измерительные приборы. В этом положении ключ необходимо удерживать рукой. Третье положение (поворот ключа влево) соответствует включению радиоприемника, магнитофона на стоянке.

Рис. 13. Выключатель зажигания и стартера и схема соединения клемм

Схема и принцип действия батарейной системы зажигания

Батарейная система зажигания состоит (рис. 14) из катушки зажигания 3, прерывателя-распределителя 5, искровых свечей 4 и выключателя зажигания 1. Система зажигания получает питание от аккумуляторной батареи 2 или генератора.

В системе батарейного зажигания имеются две цепи --

- цепь низкого напряжения

- цепь высокого напряжения.

В цепь низкого напряжения входят источник тока, выключатель зажигания, первичная обмотка катушки зажигания с дополнительным сопротивлением и прерыватель.

Цепь высокого напряжения состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, распределителя, проводов высокого напряжения, свечей зажигания.

Рис. 14. Схема батарейного зажигания

Схема батарейного зажигания состоит:

а -- общая;

б -- принципиальная.

1 -- выключатель зажигания; 2 -- аккумуляторная батарея; 3 -- катушка зажигания; 4 -- свечи зажигания искровые; 5 -- прерыватель-распределитель; 6 -- ротор; 7 -- кулачок; 8 -- контакты прерывателя; 9 -- конденсатор; 10 -- первичная обмотка; 11 -- вторичная обмотка; 12 -- контакты выключения дополнительного резистора (устанавливаются в реле стартера);

R_Д -- добавочный резистор (вариатор);

R_У -- сопротивление утечки (нагар) (в скобках указана новая маркировка клемм катушки зажигания).

При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя ток от положительной клеммы аккумуляторной батареи пойдет через добавочное сопротивление в первичную обмотку катушки зажигания, создавая в ней магнитное поле. Если контакты разомкнуть, то магнитное поле исчезнет. Вследствие этого в витках первичной и вторичной обмоток будет возникать ЭДС. Число витков во вторичной обмотке значительно больше, чем в первичной (12--18 тыс.), поэтому в ней индуктируется ЭДС около 20000 В, создающая высокое напряжение на электродах зажигательной свечи. Под действием высокого напряжения между электродами свечи возникнет искровой разряд, воспламеняющий рабочую смесь в цилиндре двигателя. Величина индуктируемой во вторичной обмотке ЭДС будет тем больше, чем больше величина тока в первичной обмотке в момент размыкания контактов прерывателя, чем больше коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки), чем больше скорость размыкания контактов.

Ток высокого напряжения проходит по следующему пути: из вторичной обмотки через вывод ВН и уголек крышки распределителя на электрод ротора, откуда через искровой промежуток 0,2--0,5 мм на один из электродов крышки распределителя и далее по проводу к центральному электроду зажигательной свечи.

Пробивное напряжение не постоянно и зависит от многих факторов. Основными из них являются: величина зазора между электродами свечи, температура электродов свечи и горючей смеси, давление и форма электродов. У двигателя, работающего на больших частотах вращения с полной нагрузкой, пробивное напряжение минимальное (4--5 тыс. В), а в режимах холостого пуска двигателя -- оно максимально.

При пуске двигателя катушки зажигания питаются от аккумуляторной батареи, напряжение которой понижено из-за потребления стартером большого тока. Для устранения этого явления в некоторых катушках зажигания применяется добавочный резистор.

...