Битопливный двигатель – схемы подачи питания бензиновых и дизельных двигателей автомобиля, а также устройство и принцип работы, что такое обратка

Содержание

Топливная система двигателей, работающих на газообразном топливе (LNG)

Оборудование для подачи газового топлива под высоким давлением включает в себя компрессоры, теплообменные аппараты, систему подвода газового топлива к рабочим цилиндрам, модули управления подачей газа и газовые форсунки.

На газовозах, перевозящих LNG, для повторного сжатия испаряющегося груза и для подачи газа к двигателю под высоким давлением широкое использование находят компрессоры фирмы Cryostar. Общее устройство компрессора серии 6LP250-5S-1 представлено на рисунке 4.16.

Компрессор с вертикальным расположением цилиндров имеет пять ступеней сжатия и позволяет на выходе получать газ под давлением до 30 МПа. При этом четвертая и пятая ступень объединены в одном рабочем цилиндре. Всего компрессор имеет по два рабочих цилиндра каждой ступени сжатия. Основной особенностью данного компрессора является возможность работать в широком диапазоне температур газа на всасывании от –160 до –40°C. Это достигается тщательным подбором материалов и рядом оригинальных конструктивных решений. Учитывая, что количество испарений из танков может меняться в широких пределах, на судне устанавливается по два компрессора, каждый из которых в состоянии обеспечить полностью потребности двигателя. Кроме того, каждый компрессор имеет возможность уменьшить свою производительность вдвое путем отключения половины рабочих цилиндров с помощью перепускных клапанов, приводимых в действие сжатым азотом.

Наибольший пик выделения газовых испарений приходится на грузовые операции, когда главный двигатель вообще не потребляет топлива, в этот момент компрессоры работают на сжижение. При движении судна часть газов отводится на питание главного двигателя, а неиспользованное топливо повторно сжижается и возвращается в грузовые танки.

На судах, не предназначенных для перевозки газов, энергетические установки которых переоборудованы на газовое топливо, перевозимое на борту в специальных емкостях, используются рядные газовые компрессоры с горизонтальным расположением цилиндров. Поперечный разрез такого компрессора серии HPP3 60/110 фирмы Cryostar представлен на рисунке 4.17. Данные компрессоры позволяют получить давление на выходе от 15 до 30 МПа. Величина давления подводимого топлива зависит от режима работы двигателя. Компрессоры данного типа отличаются большой эффективностью. Главным образом это достигается за счет малых механических потерь и хорошей теплоизоляции рабочего цилиндра, включающей вакуумную теплоизолирующую камеру.

После охлаждения газа в теплообменнике он поступает в газовую магистраль питания двигателя, которая одновременно выполняет функции аккумулятора давления.

Все газопроводы на двигателе выполняются цельносварными, и только в местах присоединения трубок, отводящих газовое топливо на блоки управления подачей, используются фланцевые соединения, необходимые для обслуживания элементов газовой системы. Конструкция трубопроводов спроектирована таким образом, чтобы компенсировать тепловые расширения при нагреве двигателя. Все трубы газовой системы рассчитаны на давление, превышающее рабочее на 50%, а во время заводских испытаний их опрессовывают давлением на 150% выше рабочего. Все газовые трубы помещаются в защитные оболочки, способные выдержать давление, которое может возникнуть при разрыве основной магистрали. Внутреннее пространство между оболочкой и трубопроводом соединяется с системой принудительной вентиляции, которая в течение часа обеспечивает примерно 30-кратную смену воздуха. К вентилируемым относятся и полости, прилегающие к основным элементам топливной системы, в которых может возникнуть утечка газа. На выходе из системы вентиляции устанавливается датчик наличия газа, соединенный с системой аварийной сигнализации. Расположение трубопроводов подобрано так, чтобы они не были повреждены в случае падения тяжелых предметов при ремонте и обслуживании двигателя. В остальном меры безопасности такие же, как и в рассмотренных ранее установках с четырехтактными газодизельными двигателями.

Фрагмент газовой магистрали представлен на рисунке 4.18.

Для повышения безопасности эксплуатации двигателей в составе энергетической установки предусмотрена система инертных газов, которая позволяет под давлением 0,4…0,8 МПа продуть как всю систему подачи газового топлива, так и ее отдельные элементы. Такая очистка является обязательной процедурой при переходе на работу по дизельному циклу или при повреждении какого-либо из участков системы газоснабжения.

Как уже отмечалось, газодизельные двигатели дооборудуются системой подачи газового топлива в рабочий цилиндр. Схематически система питания газодизельного двигателя показана на рисунке 4.19а.

Из рисунка 4.19б видно, что подача газа в камеру сгорания осуществляется сразу после того, как в цилиндр подана и воспламенилась запальная порция жидкого топлива. Таким образом достигается высокая степень выгорания топлива и предотвращается опасность попадания газа через неплотности поршневых колец в подпоршневое пространство.

Все элементы управления подачей газа скомпонованы в одном модуле, который включает: газовый аккумулятор, главный отсечной клапан с гидравлическим приводом, клапаны продувки системы инертным газом, клапаны управления гидроприводом форсунок.

Сам модуль крепится к крышке цилиндра, которая имеет внутренние сверления для подвода газа от модуля управления к газовым форсункам, установленным в крышке цилиндра рядом с форсунками для впрыска жидкого топлива.

Общее устройство модуля управления подачей газа представлено на рисунке 4.20. Схема модуля и порядок его работы представлены на рисунке 4.21.

Газовое топливо из подводящей магистрали через обратный клапан поступает в аккумулятор давления, выполненный как полость в корпусе модуля управления. Емкость аккумулятора эквивалентна примерно 20 цикловым подачам газа на номинальной нагрузке.

Наличие аккумулятора в блоке управления служит для уменьшения падения давления в процессе впрыска топлива. Стабильное давление необходимо, чтобы система управления могла правильно определить время впрыска, которым и задается величина цикловой подачи.

При отсутствии управляющего сигнала на блок управления главным отсечным клапаном последний закрыт и газ не поступает к газовым форсункам (рис. 4.21а). При поступлении электрического сигнала с блока управления двигателем на блок управления главным отсечным клапаном его золотник перемещается и подает управляющее масло на механизм гидропривода главного отсечного клапана. Клапан открывается, и газ поступает к форсункам, игольчатые клапаны которых на этот момент остаются закрытыми (рис. 4.21б). Заполняя каналы между модулем и форсунками, газ воздействует на датчик давления. Информация о фактическом давлении, полученная с датчика, поступает на блок управления двигателем и используется при вычислении необходимого времени открытия форсунки для обеспечения заданной величины цикловой подачи.

На основании полученной информации блок управления формирует сигнал, подаваемый на блок управления гидроприводом форсунок. Под действием сигнала золотник блока перемещается и подает управляющее масло на привод форсунок (рис. 4.21в). Открываясь, форсунки производят подачу газа в камеру сгорания двигателя.

После снятия управляющего сигнала с блока управления гидроприводом форсунок золотник, перемещаясь, переключает масло из контура гидропривода на слив, в результате чего клапаны форсунок закрываются и подача топлива прекращается (рис. 4.21г).

Снятие сигнала с блока управления главным отсечным клапаном приводит к его закрытию, и система возвращается в исходное состояние (рис. 4.21а).

В рассмотренной схеме подачи газа в рабочий цилиндр применено двухступенчатое подключение — сначала через главный отсечной клапан, а затем через клапаны форсунок. Такое решение позволяет повысить уровень безопасности эксплуатации, а в случае необходимости, очистить поврежденные полости, продув их через специальные клапаны инертными газами.

Общее устройство газовой форсунки представлено на рисунке 4.22.

Устанавливаются газовые форсунки по две на цилиндр в специальных колодцах, выполненных в крышке цилиндра и расположенных в непосредственной близости от форсунок жидкого топлива. Газ подводится к форсунке через сверления в крышке цилиндров и поступает к запорному конусу игольчатого клапана через отверстия в ее корпусе. Для предотвращения утечек газа между корпусом форсунки и крышкой цилиндра устанавливаются уплотнительные кольца. Полости, расположенные за пределами уплотнений, соединяются с общей вентиляционной системой.

В закрытом состоянии игольчатый клапан удерживается за счет усилия пружины, действующей на тарелку, выполненную с ним как одно целое. В нижней части игольчатого клапана имеется бурт, прецизионно подогнанный к корпусу, выполняющий роль гидравлического поршня. По каналам в направляющей и в теле игольчатого клапана масло от модуля управления подачей поступает в кольцевую полость под буртом, заставляя игольчатый клапан открываться. Для предотвращения просачивания газа между игольчатым клапаном и корпусом распылителя в зазор между ними постоянно подается специальное уплотняющее масло под давлением на 0,2…0,3 МПа выше, чем давление газа перед распылителем. Уплотняющее масло поступает по системе каналов в кольцевую проточку на теле игольчатого клапана.

Похожие статьи

водородно-электрические секреты. 1 кг топлива на 100 км

Стало популярно применять гибриды с использованием электропривода от аккумуляторных батарей и двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Но можно ли создать гибрид без использования ДВС? Можно, если электрическую энергию расходовать не только из аккумуляторных батарей, а и получать напрямую из топлива, например, водорода. Для этого используются топливные элементы. И таких автомобилей разрабатывается все больше.

1 кг топлива необходим на 100 километров, так что полный бак позволит проехать 500 километров. Заправка водородом занимает около трех минут, как и в случае с авто с двигателем внутреннего сгорания. После отключения топливного элемента он позволит проехать 50 километров на полном заряде

 

Концепт A7 h-tron — это два электродвигателя, размещенные на передней и задней осях; между ними нет механической связи, и они управляют обеими осями независимо друг от друга — приводятся в действие все четыре колеса — привод Audi Quattro. Суммарная мощность автомобиля составляет 228 л.с. с максимальным крутящим моментом 540 Нм.

Топливный элемент в A7 устанавливается вместо обычного двигателя и содержит более 300 отдельных элементов, образующих батарею. Сама ячейка состоит из полимерной мембраны, и на обеих сторонах этой мембраны находится катализатор на основе платины.

 

 

 

Гибридный Audi A7 Sportback h-tron Quattro способен проехать 500 километров на баке горючего, при этом в качестве выхлопа выступает вода. Авто использует электропривод с водородным топливным элементом в качестве источника энергии в сочетании с гибридной батареей и дополнительным электродвигателем на задней оси. Разгон до 100 км/ч – 7,9 секунд, максимальная скорость — 180 км/ч. Полная зарядка литиевых батарей при отключении водородных топливных элементов позволит проехать еще полсотни километров. 

Концепт A7 h-tron — это два электродвигателя, размещенные на передней и задней осях; между ними нет механической связи, и они управляют обеими осями независимо друг от друга — приводятся в действие все четыре колеса — привод Audi Quattro. Суммарная мощность автомобиля составляет 228 л.с. с максимальным крутящим моментом 540 Нм.

 

У водородных топливных элементов очень высокий КПД — 60%. У лучших двигателей внутреннего сгорания этот коэффициент составляет 35-40%.

Наиболее экологически чистый способ получения водорода состоит в электролизе воды. В результате электрохимических реакций получается водород и кислород. Проблема этого способа состоит в энергоемкости. Необходимо большое количество электроэнергии. И здесь будущее за использованием ВИЭ. По мере удешевления производства, например, электроэнергии солнечных элементов электролиз воды для получения водорода вполне может конкурировать с химическими способами получения водорода из газа.

 

Хотя водород горюч и должен содержаться под высоким давлением инженерами уже решены эти проблемы. Зато загрузка водорода под давлением в автомобильный топливный элемент занимает считанные минуты в отличие от зарядки нынешних аккумуляторов.

Преимущества водородных топливных элементов настолько очевидны, что автомобильный транспорт уже в ближайшие годы начнет переход на них.

 

 

 

Современный водородный автомобиль представляет разновидность электромобиля, так как движение осуществляет электрический двигатель. В водородном топливном элементе производится электроэнергия, которая направляется в буферный аккумулятор, а затем после преобразования инвертором в переменный ток и повышения напряжения подается на зажимы электродвигателя. При этом буферный аккумулятор по сравнению с электромобилем значительно меньшей емкости и габаритов, так как он не является главным источником энергии.

Преимущества водородных топливных элементов настолько очевидны, что автомобильный транспорт уже в ближайшие годы начнет переход на них.

 

У водородных топливных элементов очень высокий КПД — 60%. У лучших двигателей внутреннего сгорания этот коэффициент составляет 35-40%.

 

Два электродвигателя, каждый из которых имеет мощность 85 кВт или даже кратковременно до 114 кВт, если напряжение временно повышается. Пиковый крутящий момент электродвигателя составляет 270 Н·м. Корпуса электродвигателей включают планетарные зубчатые передачи с передаточным отношение 7,6: 1

 

 

Что касается емкости заряда аккумулятора, Audi A7 Sportback h-tron quattro проезжает до 50 километров (31,1 мили). Аккумулятор в задней части гибридного модуля может быть свинцово-кислотным. В зависимости от напряжения и тока, полная перезарядка занимает от двух часов (промышленная розетка / 360 вольт) до четырех часов (внутренняя розетка на 230 вольт).

Аккумулятор работает на уровне напряжения, отличном от уровня топливного элемента. По этой причине устанавливается преобразователь постоянного тока (DC / AC) между двумя компонентами. Этот трехпортовый конвертер находится за стеком. Во многих рабочих состояниях он выравнивает напряжение, позволяя электродвигателям работать с максимальной эффективностью 95 процентов.

 

Силовая электроника в передней и задней части автомобиля преобразует постоянный ток от топливного элемента и батареи в переменный ток для электродвигателей для привода переднего и заднего мостов отдельно.

Два электродвигателя, каждый из которых имеет мощность 85 кВт или даже кратковременно до 114 кВт, если напряжение временно повышается. Пиковый крутящий момент электродвигателя составляет 270 Н·м. Корпуса электродвигателей включают планетарные зубчатые передачи с передаточным отношение 7,6: 1.

 

 

 

Суть процесса работы топливного элемента

 

Водород из резервуара подается на анод (положительно заряженный электрод), затем он разбивается на электроны и протоны. Разделенные электроны подают электроэнергию, отдельная ячейка обеспечивает напряжение в пределах 0,6-0,8 вольт. Между тем, протоны устремляются к катоду, реагируя с воздухом (кислородом) с образованием водяного пара.

 

Турбокомпрессор — нагнетает воздух в топливный элемент, а вентилятор выталкивает неиспользованный водород обратно на анод. Топливный элемент работает в диапазоне напряжений от 230 до 360 вольт. Турбокомпрессор, вентилятор и насос охлаждающей жидкости используют электричество от топливного элемента.

Элемент позволяет провести высокоэнергетическую реакцию h3 + O2 → h3O в спокойном режиме, без взрыва, который сопровождает ту же реакцию в водородном двигателе внутреннего сгорания. Результатом реакции является вода и энергия. Сам топливный элемент Audi содержит более 300 отдельных ячеек, ядро каждой из которых представляет собой полимерную мембрану. Катализатор по обе стороны мембраны создан на основе платины. Напряжение составляет от 230 до 360 вольт.  Получаемая энергия запасается в литиево-ионном аккумуляторе.

 

1 кг топлива необходим на 100 километров, так что полный бак позволит проехать 500 километров. Заправка водородом занимает около трех минут, как и в случае с авто с двигателем внутреннего сгорания. После отключения топливного элемента он позволит проехать 50 километров на полном заряде. 

 

Элемент позволяет провести высокоэнергетическую реакцию h3 + O2 → h3O в спокойном режиме, без взрыва, который сопровождает ту же реакцию в водородном двигателе внутреннего сгорания. 

Топливный элемент на водороде напоминает традиционный гальванический элемент, но с существенной разницей. Вещество для реакции не хранится в элементе, а постоянно поставляется извне. Просачиваясь через пористый анод, водород теряет электроны, которые уходят в электрическую цепь, а сквозь мембрану проходят катионы водорода. Далее на катоде кислород ловит протон и внешний электрон, в результате чего образуется вода. Она же и выходит наружу в виде выхлопа.

 

Перспективы водородных энергетических систем

 

В Токио в конце сентября текущего года прошла встреча министров энергетики и руководителей энергетических структур из более чем 30 стран. На ней обсуждались перспективы водородных энергетических систем в мире на предстоящее десятилетие. Как сообщает агентство Kyodo News, в постановлении совещания названа цель добиться, чтобы через 10 лет в мире было «10 миллионов транспортных средств с водородными системами» и «10 тысяч станций заправки водородом». В январе 2017 года по инициативе японских компаний Toyota Motor Corp. и Air Liquide был создан Hydrogen Council — Международный совет по водородным технологиям. В него вошли 27 концернов, фирм и компаний, в том числе, кроме японских, Audi, BMW, Daimler, Shell, Total и др. Переход на водород позволит значительно сократить выбросы СО2 в таких отраслях, как транспорт, химическая промышленность и металлургия.

 

Однако, такие революционные переходы влекут за собой коммерческие, финансовые и социальные изменения. Чаще всего сложные и местами весьма болезненные. Последние, во многом связаны с быстротой перемен и недостаточным временем на подготовку к ним.

 

 

 

Завтрашний день наступает сегодня

 

NEXO — это второе поколение кроссовера на топливных элементах от Hyundai Motor, который компания позиционирует, как наиболее передовое транспортное средство с нулевым уровнем выбросов. Благодаря новой системе топливных элементов, Hyundai Motor сумела всесторонне развить технологии предыдущей модели. Общая эффективность и экономия топлива делают кроссовер NEXO безапелляционным лидером своего сегмента.

NEXO — это один из лучших автомобилей с отсутствием вредных выбросов, который применим для повседневной эксплуатации. Электрический двигатель автомобиля имеет максимальную выходную мощность 120 кВт (163 л.с.) и крутящий момент в 395 Нм. NEXO разгоняется от 0 до 100 км/ч за 9,2 секунды и достигает максимальной скорости в 179 км/ч.

 

Экологически чистый силовой агрегат на топливных элементах имеет повышенную скорость утилизации водорода и производных компонентов. Это приводит к превосходным показателям эффективности трансмиссии, которая позволяет кроссоверу NEXO иметь запас хода около 800 км согласно циклу NEDC — что лучше, чем у любого другого автомобиля на топливных элементах и многих электрокаров. Данный запас хода сравним с диапазоном двигателя внутреннего сгорания и позволяет водителям путешествовать на большие расстояния.

Двигатель Hyundai NEXO © hyundainews.com.

 

Новая платформа транспортного средства позволила объединить три идентичных резервуара с объемом 52,2 литра водорода на каждый, однако несмотря на более высокую емкость хранилищ для топлива, NEXO требуется всего пять минут для полной дозаправки. Важной особенностью новой трансмиссии автомобиля, является возможность ее работы в условиях экстремальных температур окружающей среды.

 

Наряду с энергетическим преимуществом топливные водородные элементы обладают и экологическими. Разработчики водородного кроссовера Hyundai Nexo уверяют, что их авто не только не выбрасывает в атмосферу вредные вещества, но и очищает за час несколько десятков килограммов воздуха, которых может хватить более чем на 40 человек. Сообщается, что 10 тыс. подобных водородных кроссоверов на улицах мегаполисов могут заменить около 600 тыс. деревьев.

К тому же водород является одним из наиболее распространенных элементов в природе, в отличие от основных элементов батарей для электрокаров — лития и кобальта, за которые компании уже ведут настоящие войны.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

БЕСТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — «пусть тот кто ищет не перестает искать до тех пор пока не найдет…» — LiveJournal

http://delotvoe.narod.ru/FreeEnergy/Perpetuum_Mobile.htm

…..Патент на безтопливный двигатель выдан Василию Алексеенко, русскому «Левше», 10 июня 1999 года Российским агентством по патентам и товарным знакам.Двигатель не требует вообще никакого топлива: ни нефти, запасы которой ограничены, ни газа — ничего, что мы называем сырьем. Работает уникальный двигатель от энергии магнитных полей постоянных магнитов. Если один килограмм обычного магнита может притянуть или оттолкнуть 50 или 100 кг. массы, то мощные оксидно-бариевые способны то же самое проделывать с пятью тысячами килограммов массы. Такие мощные магниты, как уточняет изобретатель, не нужны. Годятся самые известные: один к пятидесяти или один к ста. С их помощью можно получить в двигателе, который сотворил русский «Левша», 20 тысяч оборотов в минуту. Мощность придется даже гасить, используя передающее устройство. Постоянные магниты, от энергии которых работает двигатель, на нем и расположены «Ротор своим магнитным полем отталкивается от такого же поля статора и начинает вращаться, а магнитное поле статора следует за ним и как бы его подгоняет, ускоряя вращение» (из выступления Василия Алексеенко). Так можно добиться чудовищной мощности. Если такой двигатель использовать, скажем, в стиральной машине, вращение обеспечат крохотные магнитики…..

Русский изобретатель из Перми А. Бакаев создал «приставку» к автодвигателям, которая позволяет автомобилям ездить на воде без каких-либо углеводородных добавок к ней. И это не фантастический проект. Он уже внедряется. Приставками оснащены уже более 3-х тысяч автомобилей, курсирующих по дорогам России. Это в буквальном смысле подарок автолюбителям. Использование приставок избавляет автомобилистов от затрат на бензин, а атмосферу — от вредных выбросов. Чтобы создать такую приставку, А. Бакаев сначала открыл новый тип расщепления, использовав его в своем уникальном изобретении.Другой русский ученый XX века, Б. Болотов, создал автодвигатель, которому нужна чуть ли не капля бензина, и то для первоначальной раскрутки. Двигателю, который он изобрел, не нужны ни коленчатый вал, ни цилиндры, ни вообще трущиеся детали. Их заменяют два диска на подшипниках с небольшим зазором между ними. В качестве топлива работает воздух, который на огромных оборотах разделяется на кислород и азот. При 90° градусах азот сгорает в кислороде, в результате чего двигатель массой 8 кг развивает мощность в 300 лошадиных сил.Помимо безтопливного двигателя Василия Алексеенко, русские изобретатели предложили еще несколько конструкций безтопливных двигателей. Они работают на принципиально новых источниках энергии: на энергии вакуума и других.

http://delotvoe.narod.ru/FreeEnergy/Alekseenko.htm

БЕСТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
http://www.macmep.ru/alexeenko.htm

Многотопливный двигатель — это… Что такое Многотопливный двигатель?


Многотопливный двигатель
        Двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для работы на различных нефтяных топливах, начиная от бензина и кончая дизельным топливом. Первые М. д. появились в 30-х гг. 20 в. в Германии. Они строились на базе карбюраторных двигателей, но имели раздельную подачу воздуха и топлива. Воздух поступал в цилиндры под действием разрежения, а топливо впрыскивалось насосом с давлением около 5 Мн/м2 (50 кгс/см2). Пуск двигателя осуществлялся на бензине при помощи карбюратора, выключавшегося при нормальной работе. Смесь воспламенялась электрической системой зажигания. В 40-е гг. получили развитие М. д., построенные на базе автомобильных дизельных двигателей. Топливо в них подавалось насосом под давлением около 21 Мн/м2 (210 кгс/см2). При переходе с одного топлива на другое при помощи насоса подачи топлива устанавливался одинаковый расход топлива по массе, тем самым сохранялась та же мощность двигателя.

         Применение М. д. на автомобилях и тракторах значительно расширяет их топливную базу. По сравнению с карбюраторными двигателями М. д. обладают лучшей топливной экономичностью, но уступают дизелям. К недостаткам М. д. относятся сложность конструкции и необходимость тщательного наблюдения за работой системы топливоподачи. М. д. получили широкое распространение за рубежом, особенно в ФРГ.

         А. А. Сабинин.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Многотиражная печать
  • Многоточие

Смотреть что такое «Многотопливный двигатель» в других словарях:

  • многотопливный двигатель — 3.9 многотопливный двигатель: Двигатель, обладающий свойством многотопливности, т.е. способностью работать помимо основного топлива (дизельного) также на керосинах, бензинах и других видах жидкого топлива или их смесях, соответствуя при этом… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Двигатель внутреннего сгорания —         Тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.          Первый практически пригодный газовый Д. в. с. был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром… …   Большая советская энциклопедия

  • Танковый двигатель — В 92 cовременный российский четырёхтактный, V образный, 12 цилиндровый, многотопливный дизельный танковый двигатель жидкостного охлаждения с …   Википедия

  • Т-64 — Т 64А ранних выпусков после капитального ремонта Т 64А (197 …   Википедия

  • T-64 — Т 64А ранних выпусков после капитального ремонта Т 64А (1974 года выпуска) Классификация основной боевой танк Боевая масса, т …   Википедия

  • T64 — Т 64А ранних выпусков после капитального ремонта Т 64А (1974 года выпуска) Классификация основной боевой танк Боевая масса, т …   Википедия

  • T 64 — Т 64А ранних выпусков после капитального ремонта Т 64А (1974 года выпуска) Классификация основной боевой танк Боевая масса, т …   Википедия

  • ГОСТ Р 53638-2009: Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 53638 2009: Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия оригинал документа: 3.3 гамма процентный ресурс (срок службы): По ГОСТ 27.002. Определения термина из разных документов: гамма процентный ресурс ( …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Бронетанковая техника Великобритании —        Великобритания является одной из активных стран участниц агрессивного блока НАТО. Консервативное правительство этого государства следует в фарватере внешней политики американского империализма. Английское командование продолжает наращивать …   Энциклопедия техники

  • Бронетанковая техника ФРГ —        Как известно, ФРГ является активной участницей блока НАТО. Командование бундесвера наряду с проведением различных мероприятий в плане наращивания боевой мощи вооруженных сил большое внимание уделяет оснащению их новыми, более эффективными… …   Энциклопедия техники

АВТОМОБИЛЬ НА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Автомобиль вошел в нашу жизнь так широко, что породил немало проблем, многие из которых требуют безотлагательного решения. Наиболее серьезные из них — шум и загрязнение воздуха. Предсказывают, что через 20-30 лет нефть кончится. Естественно, возникает вопрос: чем заменить нефтяное топливо, чтобы сделать автомобиль безвредным для окружающей среды, а заодно и сберечь нефть для более важных целей, чем работа двигателя внутреннего сгорания?

В США серьезная борьба с загазованностью атмосферы началась с 60х годов прошлого столетия, в Европе — в 80-х. Сейчас принятые нормы токсичности (содержание вредных веществ в отработанных газах) автомобилей в Западной Европе и в США почти не различаются. Последние отечественные модели автомобилей тоже соответствуют принятым во всем мире нормам.

Основные компоненты, с которыми приходится бороться, — окись углерода, двуокись углерода, углеводороды и окислы азота. В зависимости от режима работы двигателя, они поступают в атмосферу в разных количествах и в разных пропорциях. Выполнить нормы, соответствующие стандартам ЕВРО-1, ЕВРО-2, ЕВРО-3, ЕВРО-4, технически вполне возможно, дозируя поступление топлива в цилиндры двигателя и очищая выхлопные газы каталитическим нейтрализатором. Нейтрализатор начинает работать при температуре 600оС. Нагревается он выхлопными газами. На это уходит время, в течение которого выхлопные газы полностью еще не очищаются.

Казалось, электромобиль, который гарантирует тишину и чистый воздух, — наилучший выход из сложившейся ситуации. Идея его создания была особенно популярна в 70е годы, когда прорабатывалась американская программа нулевой токсичности. Но на пути экологически чистой машины появились препятствия, которые помешали ей стать единственным и окончательным решением проблемы.

До сегодняшнего дня нет способа компактного хранения электрической энергии, который позволял бы без подзарядки проезжать столько же, сколько можно проехать на одной заправке бензобака. И если представить себе электромобиль, способный пробежать 600 км, то он сможет везти только аккумуляторы, а время их заправки составит восемь часов. Следует также отметить, что стоимость этих аккумуляторов в несколько раз превосходит стоимость самого автомобиля. Пытались вместо аккумуляторов применить конденсатор ные батареи. Они быстро заряжаются, но так же быстро и разряжаются.

В настоящий момент по земле ездят несколько сотен миллионов автомобилей. Представьте, что будет, если их все станут заряжать одновременно. Откуда взять столько электроэнергии? Чтобы перевести все автомобили на аккумуляторы, необходимы электрические мощности, равные тем, которыми сегодня располагает человечество. А это значит, что надо как минимум удвоить производство электроэнергии.

Для снижения суммарной токсичности автомобилей американцы решили «разбавлять» автомобили с двигателями внутреннего сгорания электромобилями. Согласно этой идее, часть выпускаемой продукции каждого автопроизводителя должны составлять электромобили. Таков следующий шаг по уменьшению токсичности.

Но есть и другое решение. 200 лет назад был изобретен генератор, в котором водород, соединяясь с кислородом, производит воду, а «побочным» продуктом реакции становится электричество. Принцип его работы, грубо говоря, таков: имеется некая пластина, обладающая свойством пропускать протоны и не пропускать электроны. С каждой ее стороны — два электрода — положительный (анод) и отрицательный (катод), связанные между собой в электрическую цепь. С одной стороны пластины подается водород, с другой — кислород. Катализатор, нанесенный на пластину, активирует реакцию расщепления водорода на протон и электрон. Протон проходит через пластину и, соединяясь с кислородом, дает воду. А электрон уходит в подсоединенную электрическую цепь.

Водородно-кислородные топливные элементы были применены на американских и российских лунниках, на «Шаттле» и «Буране». Как часто случается, космические технологии нашли применение и на земле, в автомобильной промышленности.

Топливный элемент, призванный заменить двигатель внутреннего сгорания, состоит из множества ячеек (маленьких генераторов). Напряжение каждой ячейки — от 0,6 до 1,0 В. Соединив ячейки последовательно, можно получить необходимое напряжение. Сегодня мы располагаем технологиями, позволяющими делать ячейки толщиной в полтора миллиметра. Значит, можно добиться того, что масса и габариты новой топливной установки останутся теми же, что и у двигателя внутреннего сгорания равной мощности.

Большая проблема — цена топливной установки (сегодня она примерно в 100 раз дороже двигателя внутреннего сгорания), потому что в ее изготовлении используются дорогие материалы и очень деликатные технологии. Без кропотливой работы по материалам и конструкции, а главное — по созданию технологии массового производства задачу не решить.

Чтобы топливная установка заработала, нужно разместить на борту автомобиля баллоны с газообразным водородом и кислородом. Отсюда — сложности. Во-первых, баллоны с газом занимают много места, а во-вторых, возить их в непосредственной близости друг от друга небезопасно. Поразмыслив, ученые решили, достаточно возить с собой только баллон с водородом, а кислород можно взять из воздуха.

На Волжском автомобильном заводе работы по автомобилям на топливных элементах были начаты в 2000 году, а в 2001 году собран первый автомобиль на топливных элементах — «Антэл-1». Скорее это был не автомобиль, а макет или лаборатория на колесах. Собран он из агрегатов, разработанных ранее для «Бурана», электромобилей и автомобилей ВАЗ и адаптированных для совместной работы на автомобиле.

«Антэл-1» собран на базе пятидверной Нивы. В салоне по-прежнему осталось пять мест. Энергоустановка, работающая на водороде и кислороде, мощностью 17 кВт вырабатывала ток напряжением 120 В. Впоследствии ее заменили на более мощную — 25 кВт. Максимальная скорость была соответственно 70 и 85 км/ч. Емкость баллонов для водорода и кислорода составляла 60 и 36 л, давление газов — 250 атм. Пробег такого автомобиля на одной заправке — 200 км. Энергоустановка разместилась в багажнике автомобиля, а системы управления, тяговый двигатель и стартовая аккумуляторная батарея — под капотом. По сравнению с базовой моделью масса автомобиля увеличилась на 250 кг.

Автомобиль «Антэл-1» демонстрировался на 5-м Московском международном автосалоне, и после его закрытия на Дмитровском автополигоне были проведены тестовые заезды для журналистов.

Работа с «Антэл-1» показала, что на достаточно быстрый разгон первому автомобилю на топливных элементах не хватает мощности. Для того чтобы исключить проблему, решили использовать буферный источник тока. Им стала аккумуляторная батарея. Буферная система работает по принципу: принять — выбросить.

Для нового автомобиля «Антэл-2» была разработана никель-металлгидридная аккумуляторная батарея с высокой удельной энергоемкостью ( емкость батареи — 10 А.ч) и напряжением 200 В, способная быстро заряжаться и разряжаться. Новая батарея позволила кратковременно увеличивать мощность при разгонах почти в два раза за счет энергии, «принятой» при торможении. Когда происходит торможение автомобиля, то кинетическая энергия превращается в «Антэл-2» в электрическую. Она заряжает аккумуляторную батарею. При разгоне энергия буферной аккумуляторной батареи подается на тяговый электродвигатель, дополняя энергию генератора.

Тормозная система автомобиля тоже претерпела изменения. На автомобиле «Антэл-2» установлен компактный электроусилитель тормозов, благодаря которому управлять автомобилем стало гораздо легче.

«Антэл-2» проезжает без подзарядки 350 км. На его борту предусмотрена система хранения и подачи водорода, оснащенная тремя сверхлегкими и прочными баллонами по 30 л. Водород в них находится под давлением 400 атм.

На то, чтобы закачать в 60-литровый баллон (на «Антэл-1») водород под давлением 250 атм, уходило два часа. Это никого не устраивало. Но если не закачивать газ в пустой баллон, а дать ему туда перетечь из некой емкости, в которой он хранится под определенным (необходимым и постоянно поддерживаемым) давлением, то на всю процедуру уйдет 5-10 минут. Именно такая технология внедрена на «Антэл-2». Сейчас мы строим опытную заправочную станцию.

В «Антэл-1» очень много времени уходило и на запуск установки. Чтобы автомобиль тронулся с места, нужно было ждать около полутора часов, пока генератор разогреется до 60оС (на полную мощность он выходит при 95оС). Время запуска автомобиля «Антэл-2» удалось сократить до 10-15 минут благодаря специальным нагревателям, установленным прямо в генератор. Питаются они от буферной батареи. При достижении температуры 60оС включается генератор, который, работая, сам выделяет тепло; таким образом, время выхода на максимальную мощность сокращается.

С самого начала было понятно, что возить в непосредственной близости баллоны с водородом и кислородом опасно, к тому же они занимают много места и требуют заправки. Поэтому задача перевести работу электрохимического генератора кислорода на воздух ни у кого не вызывала сомнения. Во втором автомобиле на топливных элементах мы ее решили: «Антэл-2» укомплектован первым отечественным щелочным водородно-воздушным генератором на топливных элементах напряжением 240 В и мощностью 25 кВт. Система оснащена компрессором, способным подавать 100 кг воздуха в час в батарею топливных элементов под давлением 3,3 атм.

Так как в устройстве генератора используется щелочь — едкий калий (им пропитывается пластина, разделяющая водородную и воздушные полости), пришлось разработать систему очистки воздуха (до тысячных долей процентов) от углекислого газа, дабы избежать реакции превращения щелочи в соль.

Еще для автомобиля «Антэл-2» разработан новый тяговый электродвигатель переменного тока максимальной мощностью 90 кВт, напряжением 200-300 В, кпд более 90% и массой 30 кг (электродвигатель «Антэл-1» имел показатели соответственно: 25 кВт, 120 В, 75% и 68 кг).

Остается отметить, что «Антэл-2» представляет собой пятиместный «Универсал» с полноразмерным багажником (базовой моделью послужила ЛАДА 111). А все узлы и системы энергоустановки разместились под полом и в подкапотном пространстве.

Работа над следующим автомобилем на топливных элементах уже идет. В первую очередь вместо газобаллонного хранения водорода на новом автомобиле будет установлен топливный процессор для получения водорода из бензина на борту автомобиля. Это позволит увеличить пробег на одной заправке до 900-950 км. Испытания «Антэл-2» покажут и другие направления, в которых следует работать.

Сегодня весь мир работает над созданием чистых автомобилей, в которых топливом служит водород. Но путь этот — не единственный. Перейти на один вид транспорта не удастся, да и не нужно. Для разных целей должны использоваться разные машины. Например, если на аккумуляторном электромобиле развозят по магазинам города хлеб и колбасу, а водитель, закончив работу, отправляется отдыхать, то длительная подзарядка аккумуляторов никому не повредит. А где подзаряжаться? Французы и швейцарцы уже решают этот вопрос. На любой бензозаправке есть розетка: включаешь в нее разъем, опускаешь монету и заряжаешь электромобиль. Такие же розетки есть во дворах жилых домов. Есть много ситуаций, в которых выгодно и экономично использовать именно этот вид транспорта. Электромобиль нужен для ближних поездок, а в гараже должен стоять еще и автомобиль (может быть, водородный) на «дальнюю дорогу».

Хочу воспользоваться случаем, чтобы поблагодарить наших партнеров по работе над созданием автомобилей на топливных элементах с Уральского электрохимического комбината (г. Новоуральск), Уральского электромеханического завода и из Научно-производственного объединения «Автоматика» (г. Екатеринбург), Научно-исследовательской лаборатории двигателей (г. Рыбинск), ВНИИ экспериментальной физики (г. Саров), Института катализа Сибирского отделения РАН (г. Новосибирск), Аккумуляторной компании «Ригель» (Санкт-Петербург), Ракетно-космической корпорации «Энергия» (г. Королев).

Кандидат технических наук, профессор Г. Мирзоев,
советник вице-президента ОАО «АВТОВАЗ» по техническому развитию.
Записала А. МАГОМАЕВА.

принцип работы, плюсы и минусы, как сделать самостоятельно

Сто лет назад количество машин на Земле исчислялось тысячами. Сегодня у каждого седьмого человека есть автомобиль. Многие геологи считают, что в ближайшие несколько десятилетий поставки бензина (и всего остального, сделанного из нефти) начнут сокращаться. Если это произойдет, откуда получать топливо?

Двигатель на водородном топливе

Есть две перспективы. Первая (краткосрочная) — необходимо добиться большей эффективности использования нефтетоплива, долгосрочная — решением может стать переключение транспортных средств с бензиновых/дизельных двигателей на электрические топливные элементы (электрохимические генераторы), работающие на водороде, которые никогда не разряжаются. Бесшумные, не загрязняющие окружающую среду, это одни из самых экологически чистых источников энергии, когда-либо разработанных. Разберёмся, как они работают.

Двигатель на водородном топливе

Есть два способа заставить современный автомобиль двигаться:

  1. Использовать двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В процессе сжигания нефотетоплива вырабатывается тепло, благодаря чему транспортное средство может ехать.
  2. Электромобили работают совершенно по-другому. Там используются аккумуляторы, которые подают электроэнергию на электродвигатели, напрямую приводящие в движение колеса.

Есть гибридные автомобили, сочетающие оба варианта, водитель может переключатся между ними в соответствии с условиями вождения. Устройство водородного двигателя — нечто среднее между ДВС и аккумулятором. Он вырабатывает энергию, используя топливо из бака (газообразный водород под давлением, а не бензин или дизель). Процесса сжигания нет, h3 химически соединяется с кислородом из воздуха, образуя воду. Высвобождаемое электричество используется для питания электродвигателя. Никаких выхлопных газов.

Что происходит внутри

В основе принципа действия водородного двигателя лежит электрохимическая реакция. Состав топливного элемента — это три основные части:

  • положительно (желтая) и отрицательно (сиреневая) заряженные клеммы;
  • электролит (серый).

Двигатель на водородном топливе

Электричество возникает следующим образом:

  1. Газообразный h3 из резервуара подаётся к положительному полюсу. Поскольку вещество взрывоопасно, бак должен быть чрезвычайно прочным.
  2. Кислород из воздуха (голубые капли) идёт по второй трубке.
  3. Положительная клемма металлическая (платина или палладий). Достигая катализатора, атомы h3 распадаются на ионы и электроны.
  4. Положительно заряженные протоны притягиваются к отрицательному полюсу, двигаясь к нему через электролит. Последний представляет собой тонкую полимерную мембрану.
  5. Электроны проходят через внешнюю цепь.
  6. Приходит в действие электродвигатель, заставляющий колёса автомобиля двигаться.
  7. На отрицательной клемме протоны и электроны рекомбинируют с кислородом путём химической реакции, которая производит воду.
  8. Выхлоп — водяной пар.

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока есть запасы h3 и O2. Поскольку воздух всегда доступен, единственный ограничивающий фактор — количество водорода h3 в баке.

Практическое использование водородного двигателя

Производство водорода h3 путём электролиза требует довольно много энергии. Это проблема, поскольку объём топливного бака придётся увеличить. Облегчить конструкцию можно, если использовать углепластик, что сильно увеличивает стоимость. Другой минус водородных двигателей — водород трудно хранить длительное время, его чрезвычайно маленькие молекулы легко просачиваются, а утечка может привести к возгоранию.

Ещё один отрицательный момент — энергоэффективность, КПД такого движка не превысит 30%, тогда как для электромобилей этот показатель достигает 70-80%. Плюс ко всему трудно найти заправку.

Практическое использование водородного двигателя

Преимущества тоже есть. Заправить машину можно за 5 минут, тогда как зарядка электромобиля занимает от получаса до 12 часов. У транспортных средств на топливных элементах такой же запас хода, как у обычных газовых машин, хотя их характеристики с возрастом ухудшаются. Но главный плюс — экологичность.

Как сделать водородный двигатель своими руками

Создание генератора водорода — эффективный способом существенного сокращения топливных расходов. Задача — подать в камеру сгорания специальный газ (система Брауна). Ниже приведена простая пошаговая инструкция.

1. Сборка электролита

Используйте 8 электролитических пластин из нержавеющей стали (16×20 см), уложив их друг на друга. У них уже должно быть отверстие сверху. Просверлите еще по одному отверстию толщиной 1 см. Между ними поместите ПВХ проставки (толщиной 3 мм). Стальные пластины не должны касаться друг друга. С помощью винтового соединения скрепите конструкцию.

2. Подготовка пластикового контейнера

Подготовьте ёмкость. Вставьте два длинных винта внутрь крышки, зазоры закройте герметиком. Прикрепите провод к каждому винту, обмотав его вокруг, оставьте снаружи контейнера. Сделайте еще одно отверстие в крышке и вставьте туда резиновый шланг, погрузив его в воду. Другой конец трубки должен открываться в пластиковый корпус воздухозаборника автомобиля.

Нужно будет просверлить отверстие в корпусе, чтобы вставить трубку. Для более прочного соединения используйте фитинги из ПВХ на обоих концах. Налейте дистиллированную воду, заполнив половину объёма. Положите пол чайной ложки соли или полную пищевой соды, хорошо перемешайте.

Поместите электролит из нержавеющей стали в контейнер, убедившись, что он хорошо погружен. Любые промежутки внутри ёмкости должны быть заполнены герметиком, чтобы предотвратить утечку газа. Внутри тары мгновенно образуются пузырьки, газ начал вырабатываться.

3. Подключение к источнику питания

Соедините выводы винтов контейнера с положительными и отрицательными клеммами источника постоянного тока с помощью зажимов. Если провода не обеспечивают убедительного соединения, используйте вместо этого барашковые гайки.

Можно подключить его напрямую к аккумулятору, отрицательный контакт подключается к аналогичному выводу батареи, а положительный — к реле зажигания блока предохранителей. Это необходимо для того, чтобы генератор включался только тогда, когда автомобиль тоже включен.

Сделать полноценный водородный двигатель для автомобиля своими руками не получится, поскольку технология довольно сложная.

Аккумуляторные топливные системы малооборотных дизелей

В настоящее время аккумуляторная система впрыска топлива используется только на малооборотных дизелях серии RT-flex, производимых фирмой Wärtsilä, унаследовавшей разработки фирмы Sulzer, которая выпустила первый двигатель данной серии в 2001 г. Система была спроектирована для работы на тяжелом остаточном топливе HFO в соответствии со спецификацией ISO DIN 8217 (вязкость до 700 сСт при 50°C) при температуре до 150°C.

Топливная система дизелей RT-flex является одним из компонентов системы комплексного управления двигателем, в которую, кроме того, входят подсистемы управления газораспределением, лубрикаторной смазкой цилиндров и пусковым воздухом. Общая схема системы управления дизелями серии RT-flex показана на рисунке 3.2.

Функции управления всеми подсистемами возложены на микропроцессорный блок управления WECS-9500 (Wärtsilä Engine Control System) (и его модификации), который устанавливается на каждый цилиндр двигателя. Все блоки связаны между собой единой системной шиной, при выходе одного блока из строя его функции автоматически распределяются между другими. Таким образом, отказ одного блока не приводит к выходу цилиндра из строя.

В системе предусмотрено два аккумулятора давления: для управляющего масла, которое нагнетается в аккумулятор аксиально-плунжерными на сосами под давлением 20 МПа, и для топлива, подаваемого в аккумулятор под давлением до 100 МПа плунжерными насосами.

Общая схема топливной системы двигателя приведена на рисунке 3.3.

Топливо под давлением 100 МПа через невозвратный клапан поступает в аккумулятор большого объема, представляющий собой толстостенную трубу, протянутую вдоль всего двигателя. Управление топливоподачей осуществляется установленным на каждом цилиндре блоком управления впрыском, на который поступают управляющие сигналы от микропроцессорного блока WECS-9500. Под действием этих сигналов быстродействующие управляющие клапаны открывают или закрывают доступ топлива к стандартным топливным форсункам, которые осуществляют впрыск топлива в камеру сгорания двигателя.

Нагнетание топлива и масла в соответствующие аккумуляторы осуществляется блоком насосов, который имеет привод от коленчатого вала двигателя через систему промежуточных шестерен (рис. 3.4).

Конструкция блока насосов и его привода в значительной мере зависит от типа двигателя и его размеров. Общий вид и устройство насосных блоков двигателей серии RT-flex показано на рисунке 3.5.

Блок привода насосов имеет корпус, в котором смонтирован механизм привода.

Для подачи масла в управляющую магистраль используются аксиально-плунжерные насосы производства фирм Bosch или Dynex.

Насосы приводятся во вращение от промежуточной шестерни через шлицевой вал с защитной фрикционной муфтой. В случае заклинивания одного или более насосов происходит разрушение фрикционной муфты, а остальные насосы продолжают работать.

Подачу насосов через систему сервопривода регулирует блок управления двигателем.

На больших дизелях производительность насосов подобрана таким образом, что при выходе из строя одного из них двигатель сохраняет возможность работать на полную мощность. При выходе из строя более одного насоса мощность двигателя необходимо снизить.

В ранних разработках блоки насосов крупных дизелей для уменьшения габаритов выполнялись двухрядными, с V-образным расположением секций высокого давления (рис. 3.5а, б).

В более поздних конструкциях предпочтение отдается блокам с рядным расположением секций, которые проще в обслуживании (рис. 3.5в, г). На крупных двигателях с большим количеством цилиндров может быть установлено два блока привода насосов — в носовом и кормовом торце двигателя.

Для привода насосных секций используются эксцентриковые валы (рис. 3.5е), а в случае необходимости увеличения производительности секций используют трехкулачковые шайбы привода, которые смещают относительно друг друга на угол 60° (рис. 3.5д).

Кроме насосов, приводимых от двигателя, в системе управляющего масла предусмотрены насосы с электрическим приводом, обеспечивающие систему маслом во время пуска дизеля, а также в аварийных ситуациях.

Секции высокого давления, используемые для подачи топлива в аккумулятор, представляют собой плунжерные насосы традиционной конструкции (рис. 3.6а).

Для управления производительностью секций, в зависимости от режима работы двигателя, применено золотниково-дроссельное регулирование. Для этого предусмотрен реечный механизм проворачивания плунжера (рис. 3.6б), а на самом плунжере с обеих сторон нарезаны дросселирующие канавки, имеющие переменное сечение (рис. 3.6в, г). В зависимости от угла поворота плунжера канавки перекрывают наполнительные каналы во втулке частично или полностью, изменяя проходное сечение наполнительного отверстия. Тем самым увеличивается или уменьшается сопротивление дросселирования топлива на входе в надплунжерное пространство.

Изменение производительности насосных секций осуществляется путем перемещения реек механизмом сервопривода, получающим сигналы от блока управления двигателем.

Использование дроссельного регулирования позволило уменьшить затраты на привод насосных секций, поскольку в надплунжерное пространство поступает и подвергается сжатию только такой объем топлива, который в соответствии с режимом работы двигателя необходимо подать в аккумулятор для компенсации объема, израсходованного на впрыск.

При выходе насосной секции из строя ее толкатель может быть застопорен в верхнем положении с помощью специального фиксирующего механизма. Выход одной секции из строя не приводит к необходимости снижения мощности двигателя.

Общее количество секций высокого давления, устанавливаемых на блок, зависит от числа цилиндров двигателя и его заявленной мощности.

Промежуточный аккумулятор давления представляет собою толстостенную трубу, закрытую с торцов крышками.

На корпусе аккумулятора крепятся присоединительные штуцеры с вмонтированными в них обратными клапанами, через которые по трубкам высокого давления поступает топливо от насосных секций (рис. 3.7а).

Помимо полости высокого давления в теле аккумулятора предусмотрен целый ряд дренажных каналов, по которым протечки топлива отводятся в цистерну сбора протечек. Кроме присоединительных штуцеров на корпусе аккумулятора устанавливаются предохранительные клапаны, отрегулированные на давление 125 МПа, и штуцеры для присоединения средств измерения (рис. 3.7б).

По торцам корпуса аккумулятора установлены крышки, к одной из которых крепится регулятор-ограничитель давления, а к другой — присоединительные штуцеры трубопроводов высокого давления для подачи топлива в основной аккумулятор.

С целью обеспечения большей надежности между промежуточным и основным аккумуляторами прокладываются две параллельные линии высокого давления с установленной на них запорной арматурой, которая позволяет включать их в работу как вместе, так и по отдельности. Пропускная способность каждой линии позволяет обеспечить работу двигателя на полную мощность.

Между корпусом и крышками устанавливаются специальные манжетные уплотнения из полимерных материалов, которые прижимаются к торцевым поверхностям крышки и корпуса силой давления топлива.

На двигателях с небольшим диаметром цилиндров промежуточный аккумулятор может не устанавливаться, а топливо сразу от секций высокого давления поступает в главный аккумулятор.

Регулятор-ограничитель давления служит для поддержания в системе аккумулирования топлива постоянного высокого давления.

Предел регулирования давления составляет 50…105 МПа, однако рекомендуемый рабочий диапазон лежит в пределах 60…80 МПа.

Основным рабочим элементом регулятора является игольчатый клапан, который разобщает полость высокого давления и магистраль слива топлива (рис. 3.8).

В закрытом положении клапан удерживается усилием, создаваемым гидравлическим поршнем, масло для нагружения которого подводится через дросселирующее устройство из управляющей магистрали. Необходимая величина усилия достигается подбором диаметра гидравлического поршня.

Надпоршневая полость отделена от полости слива масла золотниковым клапаном, который с одной стороны нагружен пружиной, а с другой — поршеньком, сообщающимся с топливной полостью высокого давления. Если давление в топливной полости возрастает выше установленного значения, поршенек, преодолевая усилие пружины, перемещает золотниковый клапан вверх, соединяя тем самым надпоршневую полость с полостью слива масла. Если расход масла через золотник будет больше, чем поступление масла через дросселирующее устройство, давление в надпоршневой полости уменьшится, игольчатый клапан откроется и выпустит часть топлива в сливную магистраль. В результате давление в системе понизится, золотник вернется в исходное положение, а игольчатый клапан закроется.

Необходимая величина давления в системе аккумулирования топлива устанавливается путем предварительной затяжки пружины нагружения золотника. Для этого под винт предварительной затяжки помещается соответствующий набор дистанционных шайб.

На корпусе насоса размещается клапан аварийного сброса давления в аккумуляторе, который соединяет полость над гидравлическим поршнем со сливной масляной магистралью. Клапан имеет электромагнитный и ручной привод.

На небольших двигателях, у которых отсутствует промежуточный аккумулятор, клапан-ограничитель устанавливается непосредственно на главном аккумуляторе (рис. 3.9б).

Платформа управления топливоподачей и газораспределением представляет собой металлический короб, располагаемый на верхней площадке двигателя в непосредственной близости от крышек цилиндров. Внутри короба находятся главный топливный аккумулятор с установленными на нем блоками управления топливоподачей, аккумулятор гидравлической системы привода с установленными на нем актуаторами выпускных клапанов, магистраль управляющего масла (рис. 3.9а). Кроме того, здесь проложена сливная магистраль для сбора отработавшего масла в системе гидропривода и управляющего масла, а также магистраль сбора протечек топлива.

Главный аккумулятор по конструкции аналогичен промежуточному, однако длина его практически равна длине двигателя (рис. 3.9б, в).

На корпусе аккумулятора выфрезерованы площадки для установки блоков управления топливоподачей.

Для подвода к аккумулятору топлива в боковых крышках установлены штуцеры с обратными клапанами, к которым присоединяются топливные магистрали высокого давления.

Чтобы поддерживать необходимую температуру топлива, вдоль аккумулятора установлены плотно прилегающие к нему греющие магистрали, выполненные в виде труб прямоугольного сечения. По трубам пропускается пар с соответствующей температурой.

Если длина двигателя достаточно большая, главный аккумулятор выполняется составным. Отдельные секции соединяются между собою с помощью промежуточных вставок (рис. 3.10).

На двигателях, которые имеют от девяти цилиндров и выше, обычно устанавливается два аккумулятора, которые соединяются между собою специальными трубопроводами, каждый из которых имеет запорную арматуру и способен обеспечить полный проход топлива между аккумуляторами.

Большой объем главного аккумулятора позволяет обеспечить достаточно стабильное давление на протяжении всего впрыска даже без использования газовых или пружинных компенсаторов давления. Отдельные впрыски не вызывают значительных колебаний давления в аккумуляторе, способных существенно повлиять на процесс топливоподачи (рис. 3.11).

Блок управления впрыском (Injection control unit (ICU)) является наиболее ответственным элементом топливной системы двигателей серии RT-flex.

В зависимости от размера рабочего цилиндра двигатели этой серии комплектуются двумя или тремя форсунками на цилиндр. Соответственно блок управления состоит из двух или трех управляющих модулей.

В состав каждого модуля входят два быстродействующих клапана — спаренный клапан управления подачей топлива к форсунке с гидравлическим приводом и управляющий этим приводом золотниковый клапан с электромагнитным приводом.

Гидравлическая схема модуля управления впрыском показана на рисунке 3.12.

Управление электрическим клапаном осуществляется от микропроцессорного модуля WECS-9500.

Для правильного выбора параметров впрыска между блоком управления и микропроцессорным модулем существует обратная связь, которая реализуется через датчик контроля количества впрыснутого топлива.

Принцип определения расхода топлива основан на фиксации перемещения специального измерительного поршня, расположенного в корпусе блока управления.

Принцип действия модуля управления впрыском показан на рисунке 3.13.

При отсутствии сигнала с электронного блока управления топливо под высоким давлением поступает из аккумулятора в полости измерительного цилиндра. К полости со стороны измерительного штока топливо поступает прямо из аккумулятора, а в свободную от штока полость — через открытый золотниковый клапан.

Таким образом, на поршень с обеих сторон действует одинаковое давление, однако, учитывая, что площадь поршня со стороны измерительного штока меньше на величину сечения самого штока, на свободную сторону поршня действует сила, большая по величине. Под действием разности сил поршень двигается в направлении штока, перемещая экран датчика в крайнее положение.

Кроме того, из полости измерительного цилиндра топливо поступает в полость над главным клапаном управления подачей, но, так как клапан в этот момент закрыт, впрыск топлива в цилиндр не происходит.

При поступлении электрического сигнала золотниковый клапан перемещается и подает масло из управляющей магистрали в полость поршня гидравлического привода клапана управления подачей. Под давлением масла поршень привода перемещает шток клапана вверх. В результате нижним золотником перекрывается доступ топлива в свободную полость измерительного поршня, а верхним клапаном открывается доступ топлива к форсунке. При таком положении клапана топливо поступает в измерительный цилиндр только со стороны штока, заставляя поршень двигаться, вытесняя топливо из свободной полости измерительного поршня через открытый верхний клапан к форсунке. При достижении давления 37,5 МПа форсунка открывается и начинается впрыск топлива в камеру сгорания двигателя.

Перемещение измерительного поршня преобразуется датчиком расхода топлива в электрический сигнал и передается на блок управления, который вычисляет количество топлива, поданного в цилиндр. На основании этого принимается решение о продолжении или прекращении подачи.

При подаче на золотниковый клапан электрического сигнала прерывания впрыска золотник перемещается, соединяя полость цилиндра со сливной магистралью. Масло из полости гидропривода главного клапана сливается, и он возвращается в исходное положение — впрыск топлива прекращается. Далее весь цикл повторяется.

Крепится блок управления топливоподачей непосредственно к корпусу топливного аккумулятора (рис. 3.9б).

Общий вид и устройство блока управления впрыском двигателей серии RT-flex показаны на рисунке 3.14.

Учитывая высокую рабочую температуру аккумулятора и блока управления, для защиты датчика расхода топлива от высоких температур его располагают в отдельном корпусе, вынесенном за пределы блока. У некоторых двигателей для улучшения условий работы датчика на его корпусе наносят ребра охлаждения.

Корпуса клапанов управления подачей выполняют в виде отдельных элементов, которые крепятся на общем корпусе блока в соответствии с количеством форсунок на один цилиндр.

В корпусе блока размещается измерительный цилиндр, с помощью которого определяется суммарное количество топлива, поданного к форсункам всеми модулями, входящими в блок управления. Кроме того, предусмотрена система каналов для подвода топлива к отдельным модулям, а также общая для всех элементов блока система сбора и отвода протечек.

С противоположной стороны к корпусу крепятся цилиндры гидропривода клапанов управления подачей и золотниковые клапаны с электромагнитным приводом.

Быстродействующие золотниковые клапаны с электромагнитным приводом выполнены по так называемой бистабильной схеме. Это означает, что при поступлении на клапан электрического сигнала регулирующий орган, в данном случае золотник, перемещается в определенное положение и остается в нем и после снятия сигнала до тех пор, пока на привод не будет подан другой сигнал, переводящий регулирующий орган в противоположное положение. Таким образом, регулирующий орган имеет два стабильных положения.

Общее устройство клапана показано на рисунке 3.15.

В центральном корпусе размещаются золотник и система каналов для подвода и отвода управляющего масла. Перемещение золотника происходит под действием электромагнитов, расположенных с противоположных сторон корпуса. Ток управления подается к катушкам электромагнитов через присоединительные разъемы.

Скорость срабатывания клапана не превышает 1…2 мс. Это достигается, с одной стороны, очень маленьким ходом золотника, который не превышает 0,3 мм, и, с другой стороны, подачей на катушку тока большой величины, которая составляет 50…60 А. Чтобы защитить катушку от чрезмерного перегрева, ток на нее подается в виде коротких импульсов продолжительностью 1…3 мс. Максимальное допустимое время импульса не должно превышать 4,5 мс.

При подготовке двигателя к пуску, чтобы перевести все бистабильные клапаны в положение «отсутствие подачи», электронный блок управления подает на них соответствующие импульсы каждые 10 с.

Вместе с клапаном управления золотниковый клапан образуют отдельный модуль управления подачей топлива.

Модули, входящие в блок управления топливоподачей, могут обеспечивать как синхронную подачу топлива одновременно всеми форсунками, так и индивидуальный для каждой форсунки режим впрыска.

Например, в двигателях с тремя форсунками на цилиндр для обеспечения минимально устойчивых оборотов в системе управления предусмотрена возможность последовательного отключения каждой из трех форсунок в пределах одного цилиндра или работа на двух или даже одной форсунке (рис. 3.16).

Отключение одной или двух форсунок приводит к увеличению продолжительности и устойчивости подачи оставшихся в работе форсунок. Это обеспечивает возможность устойчивой работы двигателя при числе оборотов 10…12% от номинала.

Во избежание перегрева и коксования распылителей форсунки включаются в работу по очереди, через каждые 20 минут. Между отдельными цилиндрами существует задержка в переключении форсунок, равная 10 секундам, которая позволяет снизить дымность отработавших газов в связи с впрыском в цилиндр новой форсункой порции более холодного топлива.

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *