Файл: Дипломды жобаны (жмысты) кезедеріні аталуы Жоба (жмыс) кезедеріні орындалу уаыты Ескерту.docx
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 847
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
* Ш. м. т. - ға дейінгі = 0,87 және Q = 10° шамасы зауыттық реттеулерге сәйкес келеді;** Бос режимдер үшін тұтану уақыты.Қозғалтқышты оңтайлы реттеу қозғалтқыштардың уыттылығын төмендетудің тиімді құралы болып табылады (толық емес жану өнімдері бойынша).ОГ-дан азот оксидтерінің бөлінуін азайтудың танылған әдісі-газдардың бір бөлігін қозғалтқыштың қабылдау жүйесіне қайта қосу. 1973 жылдан бастап бұл жүйені американдық автомобильдерде кеңінен қолдану көзделді. Қозғалтқыштың ОГ-дағы NOx концентрациясы максималды температураға және жану өнімдерінде бос оттегінің болуына байланысты.ОГ бөлігін қайта өңдеу арқылы NOx секрециясының төмендеуі цилиндрге қайта өңдеу кезінде түсетін отын мөлшерінің азаюына және ауаның жылу сыйымдылығымен салыстырғанда жану өнімдерінің жоғары жылу сыйымдылығына байланысты жану процесінің максималды температурасының төмендеуімен түсіндіріледі.Қайта өңдеу жүйесін енгізу көліктің динамикалық сапасын біршама нашарлатады. Қозғалтқыш қорғасынды бензинмен жұмыс істегенде, қайта өңдеу жүйесінде және жану камерасында негізінен қорғасын бар шөгінділер пайда болады. Бұл оның қалыпты жұмысының бұзылуына әкеледі.Қозғалтқыштың кіріс құбырына су бүрку циклдің максималды температурасының төмендеуіне әкеледі, сондықтан әртүрлі α-мен жұмыс істегенде NOx концентрациясының төмендеуіне әкеледі. Ең үлкен әсерге су мөлшерінің отын мөлшеріне қатынасы 1,25 және α = 0,925 болғанда қол жеткізіледі. Су айдау қозғалтқыштың қуаты мен экономикалық көрсеткіштерін біршама жақсартады. Тек α = 0,925 және үлкен сумен жабдықтау кезінде көрсеткіштер нашарлай бастайды.Алайда, жаппай автомобиль үшін жүйенің дизайнның күрделілігіне және отын қорына сәйкес келетін су қорына ие болу қажеттілігіне байланысты қолданылуы екіталай.Әр түрлі қозғалтқыштар бойынша тәжірибелік деректерді өңдеу нәтижесінде алынған артық ауа коэффициентіне байланысты азот оксидтерінің бөлінуінің салыстырмалы өзгеруі қоспаны α = 0,6-0,8 дейін байыту немесе α > 1,15 дейін сарқылу кезінде азот оксидтерінің концентрациясының төмендеуі мүмкін екенін көрсетеді. Байытылған қоспалардағы қозғалтқыштың жұмысы толық емес жану өнімдерінің (Co және Ch) концентрациясының күрт жоғарылауына әкеледі, ал қоспасы таусылған кезде қозғалтқыш тұрақсыз жұмыс істей бастайды. Барлық негізгі улы компоненттердің (NOx, Co, CH) бөлінуін азайту үшін қоспаның терең стратификациясын қолданған жөн, онда бірінші кезеңде жану процесі байытылған қоспаның аймағында, ал екінші кезеңде - сарқылған қоспаның аймағында жүреді.
Бірінші кезеңде азот оксидтерінің шығымы оттегінің жетіспеушілігімен, ал екінші кезеңде төмен температурамен шектеледі. Қабатты қоспаның пайда болуымен байытылған қоспасы ұшқын шамының орналасқан жерінде болады. Бұл қоспаны электр ұшқынымен тұтандыруға және жалынның бастапқы ошағын қалыптастыруға қолайлы жағдай жасайды, бұл қозғалтқыштың таусылған қоспаларда тұрақты жұмыс істеуін және циклдің біркелкіениестігін азайтуды қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта біркелкі бөлінбеген қоспаны қабаттастырудың және жағудың көптеген әдістері белгілі. Олардың негізгілері: жұмыс қоспасын фор-камерасыз-алау жағу, форкамерлі - алау жағу, ауаның құйынды қозғалысы және ауа ағынына отын бүрку арқылы цилиндр ішіндегі қоспаны стратификациялау, цилиндрге қосымша ауа беру, бөлінген жану камераларын қолдану [17].Қозғалтқыштардың улы заттардың бөлінуіне әртүрлі операциялық факторлардың көп саны әсер етеді: жұмыс режимі, жану камерасының бөлшектерінің температурасы, көміртегі тотығы, цилиндр поршенді топтың тозуы, отын беру жүйесінің күйі және тұтану жүйелері.Картерлік газдармен улы заттардың бөлінуін азайтуға екі әдіспен қол жеткізуге болады: газдардың қозғалтқыш картеріне енуін азайту және картерлік газдардың атмосфераға енуіне жол бермеу.Осы әдістерге сәйкес жасалған жүйелерге келесі талаптар қойылады: жоғары тиімділік, дизайнның қарапайымдылығы және оның сенімділігі, ұзақ қызмет ету мерзімі. Сонымен қатар, қолданылатын құрылғылар қозғалтқыштың пайдалану көрсеткіштерін нашарлатпауы және ОГ уыттылығын арттырмауы керек.Бірінші әдіс неғұрлым ұтымды болып көрінеді, бірақ екіншісін жүзеге асыру оңайырақ. Сондықтан қазіргі уақытта картерлік газдардың атмосфераға енуіне жол бермейтін жүйелер анағұрлым дамыған.Үлкен жылу таратқыш беттері бар алғашқы бензинді төменгі клапанды қозғалтқыштардың жану камераларының күрделі формалары үлкен жылу шығынына, жану процесінің баяулауына, үнемділіктің төмендігіне және детонацияға бейімділіктің жоғарылауына себеп болды.Осы себепті, ХХ ғасырдың басында. бензин қозғалтқыштары ілулі клапандармен, камера білігінің төменгі немесе жоғарғы орналасуымен пайда болды. Клапандардың V-тәрізді орналасуы жану камерасын жарты шарға жақын етіп жасауға мүмкіндік берді, ал клапандардың көлбеу орналасуы үлкен өту қимасын және цилиндрді жақсы толтыруды қамтамасыз етті. Нойам жану камерасымен және салыстырмалы түрде аз (біліктің жоғарғы жағында) қозғалмалы бөлшектердің массаларымен үйлескенде, бұл қозғалтқыш білігінің айналу жиілігін арттыруға жол ашты.
Цилиндрлерге отын беру процестерін өзгерту бірқатар әдістерге қол жеткізіледі. Біріншісі - қозғалтқышқа бір карбюратордың орнына екі карбюратор орнату әрекеті. Жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыш жұмыс істемей тұрғанда, пайдаланылған газдың құрамындағы бірқатар улы заттардың мөлшері артады. Қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде осы заттардың мөлшерін азайту үшін карбюраторды таусылған немесе нашар қоспаға (1 шай қасық бензин шамамен 20 шай қасық ауа) реттеу керек, бірақ содан кейін қозғалтқыш жүктеме кезінде қажетті қуатты дамытпайды және тиісті тарту мен жылдамдықты қамтамасыз етпейді. Бұл позициядан шығуды қалыпты қоспамен реттелетін екінші карбюратор қондырғысы береді (15 сағаттық ауаға 1 шай қасық Отын) және қозғалтқышты жұмыс режимінде қуаттайды.Кейінірек карбюраторлардың жаңа, күрделі конструкциялары жасалды, олар бір блокта көрсетілген функцияларды біріктіре алады және қозғалтқыштың кез-келген жұмыс режиміне жұмыс қоспасының қажетті құрамын дайындайды.Екінші әдіс-цилиндрлерге түскен кезде қоспаны жұқа бүрку және жақсы араластыру мақсатында клапан механизмін өзгерту. Бірқатар жаңа конструкцияларда қабылдау клапандарының көтеру биіктігін жүктемеге байланысты реттеу қарастырылған, бұл цилиндрлерді қоспамен толтыру және оны жағу процесін жақсартады.Үшінші қабылдау дәстүрлі карбюратордан бас тартудан және оны қабылдау құбырына немесе цилиндрлерге тікелей отын бүрку үшін құрылғылармен (инжекторлармен) ауыстырудан тұрады. Алғаш рет 1934 жылы-спорттық көліктерде қолданылған бұл жүйе жанармайдың ең жақсы шашырауын және оны ауамен араластыруды, сондай-ақ қоспаның жеке цилиндрлерге біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Бұл әдіспен кіріс құбырының қабырғаларында тамшылар түрінде отынның шөгуі байқалмайды.Тікелей инъекция жүйесі әсіресе электронды басқарумен бірге тиімді, ол қозғалтқыштың жұмыс режиміне байланысты отынды автоматты түрде таратады. Газдардың уыттылығының төмендеуі және отын үнемдеу ғана емес, сонымен қатар қозғалтқыштардың қуатының 10-20% - ға артуы да анықталды.Кейбір инъекциялық құрылғылар шам аймағында байытылған қоспаны (ұшқыннан оңай тұтанатын), ал жану камерасының қалған қуысында кедей қоспаны қалыптастыруға мүмкіндік береді. Мұндай қабатты қоспаның пайда болуы нәтижесінде сарқылған қоспада қозғалтқыштың сенімді жұмысын қамтамасыз етеді [18].Бұл қабатты зарядты бөлу әртүрлі құрылымдық шешімдермен алынады, бірақ көбінесе бұл жану камерасына бағытталған отын бүрку. Жүйе шетелдегі жаңа көліктерде кеңінен қолданылады.
Қолданыстағы қозғалтқыш түрлерінде пайдаланылған газдардың уыттылығын төмендетудің басқа әдістері әзірленуде. Алайда, көптеген әзірлемелер тек таралуды ғана емес, сонымен бірге жалпы тануды да емдеген жоқ.Жоғарыда аталған құрылымдық өзгерістердің жағымды қасиеттерін атап өтіп, олар проблеманы түбегейлі шешпейтінін мойындау керек. Сонымен қатар, мұндай ұсыныстарды жаңадан шығарылған автомобильдерде жасауға болатындығын есте ұстаған жөн. Қолданыстағы автомобильдердегі қозғалтқыштарды қайта құру іс жүзінде нақты емес. Сондықтан пайдаланылған газдардың уыттылығын бейтараптандырғыштардың әртүрлі түрлерін әзірлеу маңызды бағыт болып танылады, оларды тек жаңаларына ғана емес, сонымен қатар кішігірім өзгертулермен жұмыс істейтін автомобильдерге де орнатуға болады.Белгіленген шарттар жиынтығы қозғалтқыш цилиндрлерінің қабырғаларында орын алуы мүмкін, нәтижесінде пайда болған өнімнің негізгі бөлігі маймен жуылып, қозғалтқыш картеріне енуі керек, өйткені картерлік газдарда пиреннің бензині(лары)қалдық газдарға қарағанда жоғары.Сонымен қатар, қозғалтқыштың кіріс құбырына картерлік газдарды бұру арқылы Картердің желдетуі күшейеді, бұл пайдаланылған газдардағы канцерогенді заттардың көбеюіне әкеледі.Ішкі жану қозғалтқыштарында улы заттардың пайда болу ерекшеліктері бензин мен газ қозғалтқыштарының уытты реттеу сипаттамаларына әсер етеді. Табиғи метан газы газ отыны ретінде қолданылады. Бұл сипаттамалар бір-бірінен аз ерекшеленеді. Екі сипаттаманың ерекшелігі — стехиометриялық құрамда Co болуы (a= 1). Сонымен қатар, бұл толық емес жану өнімінің концентрациясы бензинмен жұмыс істегенде 1% - ға және газ қозғалтқыштарының жұмысында 0,5% - ға жетеді. Бұл дегеніміз, отынның екі түрі үшін де қоспаның стехиометриялық құрамы жанбайды, бұл газ отыны үшін бензинге қарағанда біршама аз. Дегенмен, бұл компонентке қатысты газ қозғалтқышы айтарлықтай артықшылықтарға ие. Газ-ауа қоспасының тұтану шектері кедей құрамдарға қараймещысады, яғни газ қозғалтқышының жұмыс аймағы СО аз мөлшерде орналасқан.Екі максимум да позиция бойынша тиімді сарқылу шегіне сәйкес келеді, нәтижесінде қозғалтқышты максималды тиімділікке реттеу азот оксидтерінің максималды шығарылуына сәйкес келеді. Алайда, газ қозғалтқышы үшін бұл шығарындылар 2 есе төмен. Сонымен қатар, газ қозғалтқышы тиімді сарқылудан тыс, яғни азот пен көміртегі оксидтері өте аз мөлшерде болатын жерлерде реттеуге кең мүмкіндік береді.
Жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыш жұмыс істемей тұрғанда, пайдаланылған газдың құрамындағы бірқатар улы заттардың мөлшері артады. Қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде осы заттардың мөлшерін азайту үшін карбюраторды таусылған немесе нашар қоспаға (1 шай қасық бензин шамамен 20 шай қасық ауа) реттеу керек, бірақ содан кейін қозғалтқыш жүктеме кезінде қажетті қуатты дамытпайды және тиісті тарту мен жылдамдықты қамтамасыз етпейді.
Бірінші кезеңде азот оксидтерінің шығымы оттегінің жетіспеушілігімен, ал екінші кезеңде төмен температурамен шектеледі. Қабатты қоспаның пайда болуымен байытылған қоспасы ұшқын шамының орналасқан жерінде болады. Бұл қоспаны электр ұшқынымен тұтандыруға және жалынның бастапқы ошағын қалыптастыруға қолайлы жағдай жасайды, бұл қозғалтқыштың таусылған қоспаларда тұрақты жұмыс істеуін және циклдің біркелкіениестігін азайтуды қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта біркелкі бөлінбеген қоспаны қабаттастырудың және жағудың көптеген әдістері белгілі. Олардың негізгілері: жұмыс қоспасын фор-камерасыз-алау жағу, форкамерлі - алау жағу, ауаның құйынды қозғалысы және ауа ағынына отын бүрку арқылы цилиндр ішіндегі қоспаны стратификациялау, цилиндрге қосымша ауа беру, бөлінген жану камераларын қолдану [17].Қозғалтқыштардың улы заттардың бөлінуіне әртүрлі операциялық факторлардың көп саны әсер етеді: жұмыс режимі, жану камерасының бөлшектерінің температурасы, көміртегі тотығы, цилиндр поршенді топтың тозуы, отын беру жүйесінің күйі және тұтану жүйелері.Картерлік газдармен улы заттардың бөлінуін азайтуға екі әдіспен қол жеткізуге болады: газдардың қозғалтқыш картеріне енуін азайту және картерлік газдардың атмосфераға енуіне жол бермеу.Осы әдістерге сәйкес жасалған жүйелерге келесі талаптар қойылады: жоғары тиімділік, дизайнның қарапайымдылығы және оның сенімділігі, ұзақ қызмет ету мерзімі. Сонымен қатар, қолданылатын құрылғылар қозғалтқыштың пайдалану көрсеткіштерін нашарлатпауы және ОГ уыттылығын арттырмауы керек.Бірінші әдіс неғұрлым ұтымды болып көрінеді, бірақ екіншісін жүзеге асыру оңайырақ. Сондықтан қазіргі уақытта картерлік газдардың атмосфераға енуіне жол бермейтін жүйелер анағұрлым дамыған.Үлкен жылу таратқыш беттері бар алғашқы бензинді төменгі клапанды қозғалтқыштардың жану камераларының күрделі формалары үлкен жылу шығынына, жану процесінің баяулауына, үнемділіктің төмендігіне және детонацияға бейімділіктің жоғарылауына себеп болды.Осы себепті, ХХ ғасырдың басында. бензин қозғалтқыштары ілулі клапандармен, камера білігінің төменгі немесе жоғарғы орналасуымен пайда болды. Клапандардың V-тәрізді орналасуы жану камерасын жарты шарға жақын етіп жасауға мүмкіндік берді, ал клапандардың көлбеу орналасуы үлкен өту қимасын және цилиндрді жақсы толтыруды қамтамасыз етті. Нойам жану камерасымен және салыстырмалы түрде аз (біліктің жоғарғы жағында) қозғалмалы бөлшектердің массаларымен үйлескенде, бұл қозғалтқыш білігінің айналу жиілігін арттыруға жол ашты.
Цилиндрлерге отын беру процестерін өзгерту бірқатар әдістерге қол жеткізіледі. Біріншісі - қозғалтқышқа бір карбюратордың орнына екі карбюратор орнату әрекеті. Жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыш жұмыс істемей тұрғанда, пайдаланылған газдың құрамындағы бірқатар улы заттардың мөлшері артады. Қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде осы заттардың мөлшерін азайту үшін карбюраторды таусылған немесе нашар қоспаға (1 шай қасық бензин шамамен 20 шай қасық ауа) реттеу керек, бірақ содан кейін қозғалтқыш жүктеме кезінде қажетті қуатты дамытпайды және тиісті тарту мен жылдамдықты қамтамасыз етпейді. Бұл позициядан шығуды қалыпты қоспамен реттелетін екінші карбюратор қондырғысы береді (15 сағаттық ауаға 1 шай қасық Отын) және қозғалтқышты жұмыс режимінде қуаттайды.Кейінірек карбюраторлардың жаңа, күрделі конструкциялары жасалды, олар бір блокта көрсетілген функцияларды біріктіре алады және қозғалтқыштың кез-келген жұмыс режиміне жұмыс қоспасының қажетті құрамын дайындайды.Екінші әдіс-цилиндрлерге түскен кезде қоспаны жұқа бүрку және жақсы араластыру мақсатында клапан механизмін өзгерту. Бірқатар жаңа конструкцияларда қабылдау клапандарының көтеру биіктігін жүктемеге байланысты реттеу қарастырылған, бұл цилиндрлерді қоспамен толтыру және оны жағу процесін жақсартады.Үшінші қабылдау дәстүрлі карбюратордан бас тартудан және оны қабылдау құбырына немесе цилиндрлерге тікелей отын бүрку үшін құрылғылармен (инжекторлармен) ауыстырудан тұрады. Алғаш рет 1934 жылы-спорттық көліктерде қолданылған бұл жүйе жанармайдың ең жақсы шашырауын және оны ауамен араластыруды, сондай-ақ қоспаның жеке цилиндрлерге біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Бұл әдіспен кіріс құбырының қабырғаларында тамшылар түрінде отынның шөгуі байқалмайды.Тікелей инъекция жүйесі әсіресе электронды басқарумен бірге тиімді, ол қозғалтқыштың жұмыс режиміне байланысты отынды автоматты түрде таратады. Газдардың уыттылығының төмендеуі және отын үнемдеу ғана емес, сонымен қатар қозғалтқыштардың қуатының 10-20% - ға артуы да анықталды.Кейбір инъекциялық құрылғылар шам аймағында байытылған қоспаны (ұшқыннан оңай тұтанатын), ал жану камерасының қалған қуысында кедей қоспаны қалыптастыруға мүмкіндік береді. Мұндай қабатты қоспаның пайда болуы нәтижесінде сарқылған қоспада қозғалтқыштың сенімді жұмысын қамтамасыз етеді [18].Бұл қабатты зарядты бөлу әртүрлі құрылымдық шешімдермен алынады, бірақ көбінесе бұл жану камерасына бағытталған отын бүрку. Жүйе шетелдегі жаңа көліктерде кеңінен қолданылады.
Қолданыстағы қозғалтқыш түрлерінде пайдаланылған газдардың уыттылығын төмендетудің басқа әдістері әзірленуде. Алайда, көптеген әзірлемелер тек таралуды ғана емес, сонымен бірге жалпы тануды да емдеген жоқ.Жоғарыда аталған құрылымдық өзгерістердің жағымды қасиеттерін атап өтіп, олар проблеманы түбегейлі шешпейтінін мойындау керек. Сонымен қатар, мұндай ұсыныстарды жаңадан шығарылған автомобильдерде жасауға болатындығын есте ұстаған жөн. Қолданыстағы автомобильдердегі қозғалтқыштарды қайта құру іс жүзінде нақты емес. Сондықтан пайдаланылған газдардың уыттылығын бейтараптандырғыштардың әртүрлі түрлерін әзірлеу маңызды бағыт болып танылады, оларды тек жаңаларына ғана емес, сонымен қатар кішігірім өзгертулермен жұмыс істейтін автомобильдерге де орнатуға болады.Белгіленген шарттар жиынтығы қозғалтқыш цилиндрлерінің қабырғаларында орын алуы мүмкін, нәтижесінде пайда болған өнімнің негізгі бөлігі маймен жуылып, қозғалтқыш картеріне енуі керек, өйткені картерлік газдарда пиреннің бензині(лары)қалдық газдарға қарағанда жоғары.Сонымен қатар, қозғалтқыштың кіріс құбырына картерлік газдарды бұру арқылы Картердің желдетуі күшейеді, бұл пайдаланылған газдардағы канцерогенді заттардың көбеюіне әкеледі.Ішкі жану қозғалтқыштарында улы заттардың пайда болу ерекшеліктері бензин мен газ қозғалтқыштарының уытты реттеу сипаттамаларына әсер етеді. Табиғи метан газы газ отыны ретінде қолданылады. Бұл сипаттамалар бір-бірінен аз ерекшеленеді. Екі сипаттаманың ерекшелігі — стехиометриялық құрамда Co болуы (a= 1). Сонымен қатар, бұл толық емес жану өнімінің концентрациясы бензинмен жұмыс істегенде 1% - ға және газ қозғалтқыштарының жұмысында 0,5% - ға жетеді. Бұл дегеніміз, отынның екі түрі үшін де қоспаның стехиометриялық құрамы жанбайды, бұл газ отыны үшін бензинге қарағанда біршама аз. Дегенмен, бұл компонентке қатысты газ қозғалтқышы айтарлықтай артықшылықтарға ие. Газ-ауа қоспасының тұтану шектері кедей құрамдарға қараймещысады, яғни газ қозғалтқышының жұмыс аймағы СО аз мөлшерде орналасқан.Екі максимум да позиция бойынша тиімді сарқылу шегіне сәйкес келеді, нәтижесінде қозғалтқышты максималды тиімділікке реттеу азот оксидтерінің максималды шығарылуына сәйкес келеді. Алайда, газ қозғалтқышы үшін бұл шығарындылар 2 есе төмен. Сонымен қатар, газ қозғалтқышы тиімді сарқылудан тыс, яғни азот пен көміртегі оксидтері өте аз мөлшерде болатын жерлерде реттеуге кең мүмкіндік береді.
Жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыш жұмыс істемей тұрғанда, пайдаланылған газдың құрамындағы бірқатар улы заттардың мөлшері артады. Қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде осы заттардың мөлшерін азайту үшін карбюраторды таусылған немесе нашар қоспаға (1 шай қасық бензин шамамен 20 шай қасық ауа) реттеу керек, бірақ содан кейін қозғалтқыш жүктеме кезінде қажетті қуатты дамытпайды және тиісті тарту мен жылдамдықты қамтамасыз етпейді.