Тема дипломной работы: Повышение топливной экономичности и экологичности автомобиля ЗИЛ-431412 с разработкой обогатителя топливовоздушной смеси двигателя

Реферат

Выпускная
квалификационная работа состоит из расчётно-пояснительной записки объёмом 86
страниц печатного текста и 8 листов графической части формата А1.

Расчётно-пояснительная
записка включает в себя семь основных разделов, а также введение, заключение,
список используемых источников из 24 наименований и приложения. Она содержит 9
рисунков и 9 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 обогатителей топлива.

В четвертом разделе проведен
тепловой расчет двигателя.

В пятом разделе проведены
расчёт конструктивных параметров эжектора и техническое обслуживание системы
питания.

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.

5 Конструкторская разработка

5.1 Обоснование темы конструкторской разработки

Для обеспечения пуска холодного двигателя, необходима богатая топливная смесь, то есть, если оптимальное отношение бензина и воздуха в смеси, составляет 1 : 14,7, то в момент пуска холодного мотора, количество бензина в смеси должно быть больше. Это обусловлено тем, что холодный бензин испаряется хуже, и его воспламенение в камере сгорания затрудняется. Большее количество бензина, позволяет получить больше паров, в результате чего двигатель нормально запускается [4,15].
При пуске холодного двигателя, прикрывали или полностью зарывали воздушную заслонку, таким образом, обогащая смесь. После пуска мотора и его прогрева, заслонку открывали, смесь становилась обычной, и мотор начинал работать в обычном режиме.
На современной технике, процесс обогащения смеси при пуске холодного двигателя полностью автоматизирован, благодаря такому устройству, как пусковой обогатитель.
Слишком бедная топливовоздушная смесь является достаточно распространенной неполадкой, которая приводит к серьезным сбоям в работе мотора.
Бедная и богатая смесь топлива является отклонением от нормы, в результате чего двигатель может начать перерасходовать горючее, плохо заводится, теряет мощность на разных режимах, дымит, перегревается.
Использование обогатителя позволяет повысить эффективность, безопасность электролизера и экономическую, экологическую эффективность ДВС в целом.

5.2 Устройство и принцип работы обогатителя топливовоздушной смеси

Проведя обзор научной литературы, нами был выделен обогатитель топливновоздушной смеси Весенгириева Михаила Ивановича RU 2453715 (рисунок 5.1) [17].

1 – цилиндр; 2,3 – впускной и выпускной клапана; 4 – свеча зажигания; 5 – камера сгорания; 6 – герметичный корпус; 7 – анод; 8 - диэлектрические перфорированные прокладки; 9 – эжектор; 10 – насос; 11 – форсунка; 12 - запорно-регулирующие устройство; 13 - электролитный бак; 14 - воздушный фильтр; 15 – дозирующее устройство; 16 – переливная трубка; 17 – обратный клапан; 18 – патрубок; 19 – каплеотделитель; 20,21 – сетчатых электродов; 22 – форсунки; 23 – дроссельная заслонка; 24 – отсекатель.

Рисунок 5.1 – Устройство обогатителя топливовоздушной смеси
В двигатель внутреннего сгорания с цилиндром 1 с впускным 2, выпускным 3 клапанами, свечой зажигания 4, поршнем и головкой цилиндра, образующие камеру сгорания 5 вмонтирован обогатитель топливовоздушной смеси. Корпус электролизера, выполненный в виде герметичного катода 6 цилиндрической формы. Анод 7 в виде перфорированного цилиндра, концентрично корпусу-катоду с торцов закрепленный в нем диэлектрическими перфорированными вставками 8. Циркуляционный контур электролита электролизера в виде эжектора 9, выполненного с возможностью в постоянно циркулирующем режиме подачи насосом 10 и распыления форсункой 11 в полость корпуса-катода, под углом 60°, регулируемого дозирующим устройством 12 (крана), электролита (водного раствора электролита) из бака 13 и очищенного от пыли фильтром 14, и регулируемого дозирующим устройством 15 (воздушной заслонкой), подсасываемого эжектором атмосферного воздуха. При этом донная часть полости корпуса-катода выполнена с переливной трубкой 16, с обратным клапаном 17 сообщенной с баком. Патрубок 18 для вывода газа из корпуса-катода выполнен снабженным каплеотделителем 19 (насадкой из керамических колец), электролизером, (в виде двух сетчатых электродов 20 и 21), установленных между фланцами, форсункой 22 для регулируемой, (блоком управления двигателя), подачи топлива, в смесь газов, дроссельной заслонкой 23, отсекателем 24 (обратным клапаном) и подключенным к впускному трубопроводу двигателя.
Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Для пуска двигателя в работу бак 13 заправляют электролитом, например водным раствором едкого кали, и на электроды 6 и 7, 20 и 21 электролизеров подают регулируемый постоянный ток. Затем включают в работу насос 10 циркуляционного контура электролита электролизера и включают в работу двигатель. Работой поршня в цилиндре 1 двигателя, по всей цепочке его впускного трубопровода в патрубке 18 вывода газа и в корпусе-катоде 6 создается разрежение. Насос 10 забирает из бака 13 электролит и под регулированием дозирующим устройством 12, , через форсунку 11 к перфорированному цилиндру аноду 7, и в постоянно циркулирующем режиме подает его и распыляет на эжектор 9. В эжекторе 9 энергия рабочей среды (электрощита) движущейся с большой скоростью передается к подсасываемой среде (атмосферному воздуху). Благодаря чему воздух, очищенный от пыли фильтром 14, регулируемый дозирующим устройством 15, например воздушной заслонкой, в необходимом объеме подсасывается эжектором 9. В процессе эжекции и еще распылением форсункой 11 рабочая среда - электролит и подсасываемый воздух тончайше распыляются, перемешиваются между собой и в виде тумана воздушно-электролитной смеси, из эжектора 9 к аноду 7, что усиливает контакт смеси с электродами и способствует повышению электролиза, поступает в рабочую полость корпуса-катода 6 и анода 7. Здесь, за счет беспрепятственного протекания тока через распыленный электролит происходит интенсивное разложение воды на водород и кислород. Полученная смесь газов, благодаря присутствию в ней воздуха и паров электролита становится абсолютно взрывобезопасной и при ее получении в электролизере и при дальнейшей подаче и использовании в двигателе. Затем газовая смесь проходит через перфорированную вставку 8, очищается от капелек электролита в капле отделителе 9 и по патрубку 18 для вывода газа и под регулированием дозирующим устройством 23 поступает на сетчатые электроды 20 и 21 электролизера, установленного во впускном трубопроводе двигателя. Здесь, за счет протекания регулируемого, например, блоком управления двигателя, постоянного тока через оставшуюся туманообразную часть электролита происходит полное разложение воды на водород и кислород. После этого в смесь газов форсункой 22, опять же под управлением, например, блоком управления двигателя, вводится мизерная доза (в виде катализатора горения) топлива, что, к тому же, позволяет выжечь лишний кислород из газовой смеси и повысить температуру и давление газов в конце сгорания в цилиндре 1 двигателя. После этого готовая к сгоранию газовая смесь, под регулированием дроссельной заслонкой 23, через открытый впускной клапан 2 засасывается в цилиндр 1 двигателя и при такте «сжатие» в камере сгорания 5 поджигается электрической искрой свечей зажигания 4. Отработавшие в цилиндре 1 двигателя сравнительно мизерные и экологически чистые газы через выпускной клапан 3 выкидываются в окружающую среду. При обратных ударах в цилиндре 1 срабатывает отсекатель 24, например обратный клапан, энергия обратного удара нейтрализуется на перемещение поршня в цилиндре 1. Сконденсировавшийся в донной части полости корпуса-катода 6 электролит, через переливную трубку 16 с обратным клапаном 17 сливается в бак 13 и используется повторно.
Обогатитель топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания (рисунок 5.2) содержит корпус-катод 3, анод 6, закрепленный в полости корпуса-катода диэлектрическими перфорированными вставками 5 и 10, эжектор для постоянно циркулирующей подачи и распыления смеси водного раствора электролита насосом из электролитного бака и подсасываемого эжектором очищенного фильтром от пыли и регулируемого дозирующим устройством, воздушной заслонкой, атмосферного воздуха в корпус-катод.

1 – колпак; 2 – шайба; 3 – корпус-катод;4 – каплеотделитель; 5 – вставка перфорированная; 6 – анод; 7 – вставка; 8 – крышка; 9 – штуцер обратный; 10 – вставка; 11 – штуцер большой; 12 – штуцер; 13 – прокладка.

Рисунок 5.2 - Обогатитель топливовоздушной смеси ДВС
Устройство для обогащения топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. Для пуска обогатителя в работу бак заправляют электролитом, например водным раствором едкого калия, и на электроды катод 3 и анод 6 электролизера подают регулируемый, блоком управления двигателя, постоянный электрический ток, затем включают в работу насос, который забирает из бака водный раствор электролита и под регулированиемдозирующим устройством, краном, и в постоянно циркулирующим режиме подает его на эжектор. В эжекторе энергия рабочей среды (электролита), движущейся с большой скоростью, передается к подсасываемой среде (атмосферному воздуху). Благодаря чему воздух, очищенный от пыли фильтром, регулируемый дозирующим устройством, воздушной заслонкой, в необходимом объеме подсасывается эжектором, что существенно улучшает и упрощает работу всего устройства.
В процессе эжекции рабочая среда - электролит и подсасываемый атмосферный воздух тончайше распыляются, перемешиваются между собой и в виде тумана воздушно электролитной смеси, из эжектора поступает в рабочую полость к электродам электролизера. Здесь за счет протекания тока через распыленный водный раствор электролита происходит разложение воды на водород и кислород. Полученная смесь газов, благодаря присутствию в ней воздуха и паров воды, становится абсолютно взрывобезопасной и при ее получении в электролизере и при ее дальнейшей подаче и использовании в двигателе. Затем смесь газов - водорода, кислорода, воздуха и паров воды проходит через перфорированную диэлектрическую вставку 5, очищается от капелек воды в каплеотделителе 4 и смешивается с поступающим сюда, через штуцер 11, под регулированием дозирующим устройством 13, воздушной заслонкой, очищенным фильтром от пыли воздухом, что делает полученную в устройстве газовую смесь абсолютно взрывобезопасной для дальнейшего ее использования.

После этого газовая смесь через штуцер 12 вывода газа и под регулированием дозирующим устройством подступает в воздуховпускной трубопровод двигателя и используется в нем для приготовления высокоэффективной топливовоздушной смеси. Сконденсировавшийся в донной части корпуса-катода 3 электролит, через перфорированную диэлектрическую вставку 10 и через переливную трубку 9 с обратным клапаном, самотеком сливается в электролитный бак и идет на повторное использование.