Проектный расчёт двигателя внутреннего сгорания прототипа КамАЗ 740.10

Обслуживание системы охлаждения Камаз-740

Заправка двигателя Камаз-740 охлаждающей жидкостью производится через заливную горловину расширительного бачка.

Перед заполнением системы охлаждения двигателя Камаз-740 надо предварительно открыть кран системы отопления.

Проверка уровня жидкости производится визуально на холодном двигателе. Нормальный уровень должен находится между отметками "MIN" и "МАХ" на боковой поверхности бачка.

 

Для слива охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя Камаз-740 следует открыть сливные краны нижнего колена водяного трубопровода, теплообменника и насосного агрегата предпускового подогревателя, подводящей трубы отопителя кабины и отвернуть пробку расширительного бачка.

Регулировку натяжения ремней привода генератора и водяного насоса Камаз-740 выполнить следующим образом:

- ослабить гайки крепления передней  и задней лап генератора, болт 2 (см. рисунок) крепления планки и  болт 1;

- переместив генератор, натянуть  ремни;

- затянуть болт 1, болт 2 крепления  планки, гайки крепления передней  и задней лап генератора.

После регулировки натяжения ремней привода генератора и водяного насоса Камаз-740 должно быть проверено натяжение: правильно натянутый ремень при нажатии на середину наибольшей ветви с усилием 40 Н (4 кгс) должен иметь прогиб 15-22 мм

 

 

3.3.Система выпуска отработавших  газов

Система выпуска отработанных газов Камаз-740 
 
Система выпуска отработанных газов Камаз-740 (рис. 10) предназначена для выброса в атмосферу отработавших газов. 
 
 
 
Рис. 10. Система выпуска отработавших газов Камаз-740 
 
1 – соединительные патрубки; 2 – натяжные фланцы; 3 – турбокомпрессоры; 4, 8 – трубы выпуска отработавших газов; 5 – глушитель; 6 – кронштейны крепления глушителя; 7 – лонжерон рамы  
 
Система выпуска газов Камаз-740 состоит из двух выпускных коллекторов 9, двух приемных труб 7 и 8, гибкого металлического рукава 5, глушителя 1. 
 
Каждый выпускной коллектор обслуживает ряд цилиндров и крепится к блоку цилиндров тремя болтами. Коллекторы Камаз-740 соединены с головками цилиндров патрубками. Разъемное выполнение соединения коллектор—патрубок—головка позволяет компенсировать тепловые деформации, возникающие при работе двигателя. 
 
Приемные трубы Камаз-740 объединены тройником и соединены с глушителем гибким металлическим рукавом, который компенсирует погрешности сборки и температурные деформации деталей системы. В каждой приемной трубе установлена заслонка вспомогательной моторной тормозной системы. 
 
Глушитель Камаз-740 шума выпуска (рис. 11) активно-реактивный, неразборной конструкции. Активный глушитель работает по принципу преобразования звуковой энергии в тепловую, что осуществляется установкой на пути газов перфорированных перегородок, в отверстиях которых поток газов дробится и пульсация затухает. 
 
 
 
Рис. 11. Глушитель Камаз-740 шума выпуска 
 
1 - труба перфорированная; 2 - фланец упорный; 3 - фланец натяжной; 4 -стенка передняя; 5 - корпус; 6 - патрубок выпускной; 7 -стенка задняя 
 
В реактивном глушителе Камаз-740 используется принцип акустической фильтрации звука. Этот глушитель представляет собой ряд акустических камер, соединенных последовательно. 
 
На выпускном патрубке глушителя автомобиля-самосвала Камаз-55111 установлена выпускная труба 2 (рис. 12), предназначенная для обогрева платформы отработавшими газа в холодное время года. 
 
 
 
Рис. 12. Системы выпуска отработавших газов автомобиля-самосвала Камаз-55111 
 
1 - заглушка; 2 - труба выпускная глушителя; 3 - глушитель; 4 - патрубок выпускной; 1-снять зимой; II - установить зимой 
 
При эксплуатации автомобиля-самосвала Камаз-55111 в холодное время года для обогрева платформы снимите заглушку с вертикальной трубы глушителя и установите ее между патрубком тройника и выпускным патрубком. В теплое время года установите заглушку на вертикальную трубу глушителя, сняв ее с патрубка тройника. 
 
Турбонаддув двигателя Камаз-740 
 
Система турбонаддува Камаз-740 состоит из двух взаимозаменяемых турбокомпрессоров, компрессоров, впускных и выпускных коллекторов и патрубков. 
 
Турбокомпрессор Камаз-740 установлен на выпускных коллекторах по одному на каждый ряд цилиндров. Уплотнение газовых стыков между установочными фланцами турбокомпрессоров и коллекторами осуществляется прокладками из жаропрочной стали. 
Труба выпуска отработавших газов крепится к турбокомпрессору Камаз-740 с помощью натяжных фланцев, а герметичность соединений обеспечивается асбостальной прокладкой. Подшипники турбокомпрессора смазываются от системы смазывания двигателя. 
 
Турбокомпрессор Камаз-740 ТКР 7 (рис. 13) – агрегат, объединяющий центростремительную турбину и центробежный компрессор. Турбина преобразовывает энергию газов в работу сжатия воздуха компрессором. 
 
 
 
Рис. 13. Турбокомпрессор Камаз-740 (ТКР 7) 
 
1 - подшипник; 2 - экран; 3-корпус компрессора; 4 - диффузор; 5, 19 - кольцо уплотнительное; 6 - гайка; 7 - маслоотражатель; 8 -колесо компрессора; 9 - экран маслосбрасывающий; 10, 18 - крышки; 11 - корпус подшипника; 12 - фиксатор; 13 -переходник; 14 - прокладка асбостальная; 15 - экран турбины; 16 - колесо турбины; 17 - корпус турбины 
 
Вращающаяся часть турбокомпрессора Камаз-740 – ротор – состоит из колеса 16 (см. рис. 13) турбины с валом, колеса 8 компрессора и маслоотражателя 7, закрепляемых на валу гайкой 6. 
 
Ротор турбокомпрессора Камаз-740 вращается в подшипнике 1, представляющем собой плавающую невращающуюся моновтулку, удерживается от осевого и радиального перемещений фиксатором 12, который вместе с переходником 13 является маслоподводящим каналом. 
 
В корпусе 11 подшипника устанавливаются стальные крышки 10 и 18 и маслосбрасывающий экран 9, который вместе с невращающимися упругими разрезными уплотнительными кольцами 5 предотвращает течь масла из полости корпуса подшипника. 
 
Корпуса турбины и компрессора Камаз-740 крепятся к корпусу подшипника с помощью болтов и планок. Для уменьшения теплопередачи от корпуса турбины турбокомпрессора Камаз-740 к корпусу подшипника между ними установлен чугунный экран 15 турбины и асбостальная прокладка 14. 
 
Диффузор 4 и экран 2 образуют канал, по которому воздух после сжатия в колесе подается во внутреннюю полость корпуса.

 

 

 

 

3.4. Система питания

 

Система питания: 1-топливный бак;2-фильтр грубой очистки топлива;3-трубки топливные низкого давления;4-топливный насос высокого давления;5-топливоподкачивающий насос;6-трубки топливные высокого давления;7-фильтр тонкой очистки топлива (неразборный);8-воздухоочиститель;9-фильтр тонкой очистки топлива (со сменным фильтрующим элементом);10-свеча накаливания;11-впускной коллектор;12-выпускной коллектор;13-глушитель;14-форсунка;15-трубка отвода топлива в бак;16-головка цилиндров;17-турбокомпрессор;18-трубка пневмокорректора;19-охладитель надувочного воздуха

 

4.Принцип работы  двигателРабочие процессы двигателя.

1 -й такт. Впуск. Соответствует 0°—180° поворота коленвала. Через открытый на, приблизительно, 345—355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190—210° клапан закрывается. При этом до 10—15° поворота коленвала одновременно открыт и выхлопной клапан. Время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.

 2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух от 16 (в тихоходных двигателях) до 25 (в быстроходных) раз.

3-й такт. Рабочий  ход, расширение. Соответствует 360°—540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парáх. Наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, а продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном дизеле — величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает

при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важных

 

вывода:

• 1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс в дизеле протекает при постоянном давлении.
• 2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объёма камеры сгорания и атмосфера в камере должна

до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей (тепловоз «даёт медведя́»).

4-й такт. Выпуск. Соответствует 540°—720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520—530° выхлопной клапан, выталкивая отработавшие газы из цилиндра.

 

 

 

 

5.Расчет характеристик  рабочего тела

5.1. Выбор топлива. Характеристика.

Товарными топливами для поршневых ДВС являются бензины, дизельные топлива, сжатые и сжиженные газы; перспективными – синтетические (преимущественно из угля и газа) и газоконденсатные топлива, водород. В качестве добавок к товарным нефтяным топливам используют спирты, эфиры, некоторые растительные масла (после соответствующей переработки).

Дизельное топливо представляет собой смесь более высококипящих, чем в бензинах, углеводородов. Основной характеристикой дизельного топлива является воспламеняемость, оцениваемая цетановым числом ЦЧ.

Требования к качеству дизельных топлив приведены в табл. 2.3. (ГОСТ 305-82) и табл. 2.4. (ТУ 38.401-58-170-96).

Выбор дизельного топлива производят с учетом температуры окружающего воздуха – летнее «Л» (0°С и выше); зимнее «З» - 20°С и выше (температура застывания не выше -35°С и при -30°С и выше (температура застывания не выше -45°С); арктическое «А» для температуры окружающего воздуха -50°С.

 

Таблица 5.1    Показатели качества дизельных топлив (ГОСТ 305-82)

Показатели	Норма для марок (по ГОСТ 305-82)
	Л	З	А
Цетановое число, не менее Фракционный состав: 50% перегоняется при температуре, ºС, не выше 90% перегоняется при температуре (конец перегонки), ºС, не выше Кинем аттическая вязкость, при  20 ºС, мм2/с Температура застывания, ºС, не выше для климатической зоны: умеренной холодной Температура помутнения, ºС, не выше для климатической зоны: умеренной холодной Температура вспышки в закрытом тигле, ºС, не ниже: для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин для дизелей общего назначения Массовая доля серы, %, не более: вид 1 вид 2 Плотность при 20 ºС, кг/м3, не более	45     280   360   3…6     -10 -     -5 -     62   40   0,20 0,50 860	45     280   340   1,8…5     -35 -45     -25 -35     40   35   0,20 0,50 840	45     255   330   1,5…4     - -55     - -     35   30   0,20 0,40 830

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 54       Показатели качества дизельных топлив (ТУ 38.401-58-170-96)

Показатели	Нормы для марок (по ТУ 38.401-58-170-96)
	ДЭК-Л	ДЭК-З	ДЭКл-Л	ДЭКл-З-20 ºС
Цетановое число, не менее Фракционный состав: 50% перегоняется при температуре, ºС, не выше 96% перегоняется при температуре (конец перегонки), ºС, не выше Кинематическая вязкость при 20 ºС, мм2 /с Температура, ºС, не выше: застывания предельной фильтруемости Массовая доля серы, %, не более, в топливе: вида 1 вида 2 Плотность при 20 ºС, кг/м3, не более	49     280   360   3,0…6,0   -10 -5     0,05 0,10 860	45     280   340   1,8…5,0   -35 -25     0,05 0,10 860	49     280   360   3,0…6,0   -10 -5     0,05 0,10 860	45     280   360   1,8…6,0   -35 -25     0,05 0,10 860

 

5.2. Элементный  состав топливовоздушной смеси.

Элементный состав жидких нефтяных топлив (бензинов и дизельных)  в зависимости от группового углеводородного СхНу состава задают массовыми долями углерода gс и водорода gн.

gс + gн = 1

 

При использовании кислородосодержащих топлив СхНуОz (модифицированные бензины с добавкой оксигенатов, спирты, эфиры) учитывают кислород топлива:

 

gi + gH + gот = 1

 

где gi; gH; gот - соответственно массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива.

В таблице 2.3 приведены физико-химическая характеристика жидких нефтяных топлив с указанием молярной массы и элементного состава топлива.

 

Таблица5.5      Физико-химическая характеристика жидких нефтяных топлив

Показатели	Обозначение	Размерность	Дизельное топливо
			Летнее	Зимнее -35 ºС,   -45 ºС	Арктическое А
Молярная масса			230	235	240
Элементный состав: углерода водорода кислорода			0,873 0,127 -	0,869 0,131 -	0,87 0,13 -
Низшая теплота сгорания	Ни		42,8	43,03	43,0
Плотность при 20 °С	P		836	-	818
Теплота парообразования при Р=0,1МПа			220…240
Теплоемкость жидкого топлива при t = 20 °С	CT

 

Элементный состав воздуха.

Стандартный состав сухого атмосферного воздуха принят следующим, % (об): азот – 78,08, кислород – 20,95, благодарные газы – 0,94, диоксид углерода – 0,03.

Молярная масса μ = 28,95 кг/кмоль, плотность при нормальных физических условиях ρо = 1,2928 кт/м3.

Для расчетов принимается следующий состав воздуха: = 0,21, = 0,790,

= 0,232,= 0.768 (вследствие малости остальных компонентов).

 

5.3. Низшая теплота  сгорания топлива.

Низшая теплота сгорания жидких топлив может быть найдена на известной формуле Д.И.Менделеева:

 

 

Принимаем 

 

где , , , , – массовые доли водорода, углерода, кислорода топлива, серы, воды в топливе.