Тема дипломной работы: Повышение топливной экономичности и экологичности автомобиля КамАЗ-5320 с разработкой устройства дозации присадок в топливо

Реферат

Выпускная
квалификационная работа состоит из расчётно-пояснительной записки объёмом 91
страниц печатного текста и 8 листов графической части формата А1.

Расчётно-пояснительная
записка включает в себя семь основных разделов [8,9], а также введение, заключение,
список используемых источников из 22 наименований и
приложения. Она содержит 7 рисунков и 14 таблиц.

В первом разделе рассмотрено
состояние вопроса и задачи ВКР.

Во втором дана
организационно-экономическая характеристика хозяйства и технико-экономическое
обоснование темы ВКР.

В третьем разделе
проведён аналитический обзор существующих конструкций топливных присадок и
способов их смешивания.

В четвертом разделе проведен
тепловой расчет двигателя.

В пятом разделе проведены
конструкция, принцип работы и расчёт основных деталей предлагаемой топливной
системы.

В шестом разделе
рассчитана экономическая эффективность предлагаемых и разработанных технических
решений.

В седьмом разделе
разработаны основные требования по безопасности жизнедеятельности на
производстве и представлены мероприятия по экологичности работы [8,9].

Содержание

5 Конструкторская
разработка

5.1
Обоснование темы конструкторской разработки

Особенности работы
дизельного двигателя таковы, что впрыск, испарение и горение идут прямо в
цилиндре, причем времени на это отводиться, крайне мало. Отсюда следует, что на
работу двигателя влияет качество топлива.

Мощности большинства
отечественных нефтеперерабатывающих заводов позволяют производить топлива с
максимальным цетановым числом 45-48 единиц. Но современные высокооборотистые
двигатели рассчитаны на дизельное топливо с цетановым числом 51-53 единицы, то
есть соответствующее стандарту «Евро». Получение топлива с таким цетановым
числом требует либо радикальной модернизации нефтеперерабатывающих предприятий,
либо введения цетаноповышающих присадок [5,16].

Добавление присадок к
топливу поможет решить следующие проблемы:

- запуск при
отрицательной температуре (при пониженной температуре образуются кристаллы
парафина, забивающие топливный фильтр);

- как уже отмечалось,
низкое цетановое число, которое характеризует характер сгорания (чем оно выше,
тем быстрее и мягче происходит воспламенение, тем мягче и мощнее работает
двигатель);

- загрязнение форсунок;

- использование «сухого
топлива» Евро 4-6. Если из дизельного топлива удалить соединение серы, то такое
топливо специалисты называют «сухим»;

- загрязнение сажевого
фильтра.

Однако, на ряду с
положительными свойствами присадок существуют и недостатки [5]:

- отсутствие возможности
каректировки процентного содержания присадки и топлива в зависимости от
изменяемых режимах работы или погодных условий;

- внесение присадок в
топливный бак, способствует ухудшению топлива в результате активации и
перемещения загрязняющих элементов из бака в топливную систему.

Таким образом существует
необходимость разработать устройство которое повысит качество использования
присадок и позволит регулировать их концентрацию

1 Состояние вопроса и задачи ВКР

В работе дизельных моторов стационарной или подвесной конструкции в большинстве случаев могут использоваться сорта топлива неэтилированных марок, минимальное цетановое число для которых составляет от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскиваня и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества имеет цетановое числ от 51-55 едениц.
Как выяснилось по данным Росстандарта в 18 регионах доля нарушений превысила 20%. Среди них оказались Крым и Севастополь, Чечня и Дагестан, несколько регионов Сибири, Хабаровский край, Сахалин, Еврейская автономная область, Владимирская, Костромская и Рязанская области [5].
В большинстве же субъектов России доля нарушений составила меньше пяти процентов, отмечает ведомство. Это, в частности, Красноярский край, Нижегородская и Омская области, Карачаево-Черкесия, Ингушетия, Ростовская область, Пермский и Камчатский края.
К основным показателям качества топлива относятся следующие нормативные параметры:
1. Плотность дизельного топлива. Согласно установленным стандартам ГОСТ при +20° C плотность летнего топлива должна составлять 860 м³, зимнего – 840 м³.
2. Цетановое число должны быть в диапазоне 40-55. Топливо с низкими показателями воспламеняется медленнее, что снижает производительность двигателя и приводит к его скорому износу. Дизель с высокими значениями цетанового числа сгорает быстрее, что становится причиной перерасхода горючего.
3. Температура испарения дизтоплива определяется его фракционным составом. Топливные добавки других нефтепродуктов, например, керосина приводят к образованию гари при работе двигателя.
4. Значения вязкости дизеля при +20° C согласно принятым нормам должны составлять 1,8-5 мм²/с. Более низкие показатели снижают смазывающие свойства горючего, что негативно сказывается на работе топливного насоса. Высокая вязкость приводит к неравномерному сгоранию топлива.
5. Предельное значение температуры фильтрации горючего, при которой дизельное топливо может пройти через фильтры.
Легкость запуска и плавность работы двигателя под нагрузкой находятся в прямой зависимости от воспламеняемости или цетанового числа дизельного топлива. Топливо с цетановым числом ниже 40 вообще считается топливом с плохими пусковыми свойствами и низкими характеристиками плавности, к тому же имеющее тенденцию к плохому сгоранию, что вызывает загрязнение двигателя сажей и нагаром. Испаряемость дизельного топлива является характеристикой степени загрязнения двигателя и дымности выхлопа отработанных газов из-за плохого сгорания топлива, содержащего избыточное количество неисиаряющихся тяжелых фракций. Температурные пределы выкипания дизельного топлива должны строго ограничиваться, чтобы не увеличивать расходы при эксплуатации и не ухудшать состояние двигателей [5,16].
Одним из показателей качества топлива является вязкость.
Вязкость является показателем, определяющим прокачиваемость дизельного топлива по системе питания двигателя, тонкость распыла его через форсунки в цилиндры. Различные топлива для быстроходных дизелей имеют значение кинематической вязкости (V20) при 200C от 1,5 до 6,0 мм2/с (сСт). Понижение или повышение вязкости по сравнению с нормируемыми значениями приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, процессов смесеобразования и полноты сгорания топлива. Изменяется дозировка, часто снижается давление впрыска. При понижении вязкости неизбежно увеличиваются подтекания и просачивания во всех зазорах и неплотностях, повышается расход топлива. Подтекания через отверстия форсунок неизбежно увеличивают нагарообразование. Маловязкое топливо проникает через зазоры в плунжерной паре насоса, что приводит к уменьшению цикловой подачи, падению мощности. Использование топлива повышенной вязкости приводит к ухудшению качества смесеобразования, образуются крупные капли. Чем быстроходнее дизель, тем выше требования к вязкости. На испарение вязкого топлива затрачивается больше времени, оно не может полностью сгореть, что вызывает повышенное нагарообразование, задымление. Отработанные газы становятся черными, более токсичными, повышается расход топлива. Лучшими свойствами обладает топливо средней вязкости (2,5—4,0 мм2/с). Его использование позволяет получить мелкие и однородные по составу капли, улучшить процессы испарения, смесеобразования и сгорания топлива. При отрицательной температуре такое топливо обладает лучшей текучестью по топливопроводам, хорошей проходимостью через фильтры тонкой очистки, насосы высокого давления.
Как и для любых нефтепродуктов, вязкость топлива понижается с ростом температуры и наоборот (рисунок 1.1). Чем выше значение вязкости при 20 °С, указываемое в паспорте качества, тем сильнее изменения в двигателе, происходящие при понижении температуры воздуха [5].
Летние марки дизельного топлива уже при -3...-7 °С загустевают, становятся трудноподвижными. Зимние марки ДТ сохраняют подвижность до более низкой температуры (-30...-35 °С), для арктической марки дизельного топлива эта температура еще ниже. В стандартах на отечественные дизельные топлива вязкость устанавливается при 20 °С в зависимости от их марки (т.е. условий применения): для летних ДТ 3,0—6,0 мм2/с, для зимних — 1,8—5,0 мм2/с, для арктических — 1,5—4,0 мм2/с.

Рисунок 1.1 – Зависимость вязкости дизельного топлива от температуры

1 – летнее ДТ; 2 – зимнее ДТ; 3 – арктическое ДТ

Для регулирования вязкости используют подогреватели топлива. Они могут быть самостоятельными агрегатами, так и входить в состав топливных фильтров.
Выбор марок топливных фильтров огромен, но не все одинаково хороши. Топовые зачастую используют одинаковый материал для фильтрации, только разное его количество, а вот менее известные экспериментируют с изготовлением применяя всевозможные технологии. В конце данного материала представлен некоммерческий рейтинг, в котором есть как лучшие производители топливных фильтров для автомобилей, так и сомнительного качества. Основанный такой обзор на отзывах и оценках автолюбителей, а также тестах. С его помощью вам будет проще определиться с выбором, если вы точно знаете цель, и имеете определенный бюджет.
Добавление присадок к топливу также может решить ряд проблем:
- облегчение запуска двигателя при отрицательных температурах;
- повышение цетанового числа;
- очистка топливной системы;
- уменьшение загрязнения сажевого фильтра.
Однако, на ряду с положительными свойствами присадок существуют и недостатки:
- отсутствие возможно каректировки процентного содержания присадки и топлива;
- внесение присадок в топливный бак, способствует ухудшению топлива в результате активации и перемещения загрязняющих элементов из бака в топливную систему.
Исходя из вышесказанного существует необходимость совершенствования системы питания дизеля.
Темой выпускной квалификационной работы является повышение топливной экономичности и экологичности автомобиля КамАЗ-5320 с разработкой устройства дозации присадок в топливо в ООО Великолукский свиноводческий комплекс» Невельского района Псковской области.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- осуществить технико-экономический анализ деятельности предприятия;
- провести анализ существующих конструкций дозаторов и смесителей жидких присадок в топливо;
- обосновать выбор предлагаемой конструкции и подобрать технологические и конструктивные параметры для её реализации с учётом организационно-экономических особенностей предприятия;
- осуществить конструкторскую разработку дозатора присадок;
- провести необходимый экономический расчет для реализации поставленной цели;
- разработать мероприятия по обеспечению безопасности и жизнедеятельности на производстве и экологические мероприятия.