Қозғалтқыштың, оталдыру жүйесінің, ЖЖМ шығынына әсері.

Сабақтың тақырыбы. Қозғалтқыштың, оталдыру жүйесінің, ЖЖМ шығынына  әсері.

Сабақтың мақсаты: Оталдыру жүйесінің ЖЖМ шығынына тікелей әсері бар екенін жеткізу.

Дәріс жоспары:1. Қозғалтқыштың конструкциясы мен техникалық жағдайының ЖЖМ шығынына әсері;

2. Оталдыру жүйесінің техникалық жағдайының ЖЖМ шығынына әсері;

3. Отын аппаратурасының конструкциясы мен техникалық жағдайының ЖЖМ шығынына әсері.

Дәрістің қысқаша мазмұны. Автомобильдің агрегаттары мен тораптарының конструкциялық ерекшелік-тері  мен техникалық жағдайының ЖММ шығынына  әсерін  талдау мен бағалау кейінгі кезде үлкен мәнге ие болып, зерттеудің дербес бағыттарына бөлінді. Бұл тұрғыда Мәскеу автомобиль-жол институтында жүргізілген зерттеулер аса терең зерттеулер болып табылады.

Іштен жанатын қозғалтқыштың отын үнемділігі мұнай отынында   болатын химиялық энергияның   қозғалтқыштың буынды білігінің айналуы кезінде жасалатын  пайдалы механикалық жұмысқа айналу толықтығына  байланысты болады. Қозғалтқышта отын жанғанда  жұмсалған энергияның 30 %-ы ғана  қозғалтқыш аса  толық жүктелгенде  пайдалы жұмысқа түрленеді,  қалған  энергия  салқындатуға (25 %-ға жуығы), цилиндр-піспекті топта үйкелуге (10 %-ға жуық),қосымша механизмдер жетегі бойынша жұмысқа (10 %-ға жуық), пайдаланылған газдармен жұмысқа (25 %-ға жуығы) жұмсалады. Энергияның көрсетілген балансы едәуір дәрежеде қозғалтқыштың конструк-циясы мен жұмыс шарттарына  тәуелді болады, және де   іріктелетін қуаттың  азаюымен шығындар ұлғаяды және  бос жүрісте жұмыс істегенде  100 %-ға жетеді.

Қозғалтқыштың және тұтас алғанда автомобильдің отын үнемділігін  бағалау  отын шығыны мен орындалған жұмыстың ара қатысын сипаттайтын, салыстырмалы көрсеткіштің көмегімен жүзеге асырылады, ол отынның сағаттық шығынының қозғалтқыш қуатына қатынасын білдіретін, отынның меншікті шығыны  болып табылады:

мұнда         q – отынның меншікті шығыны, г/Вт. сағ;

         G_T  – отынынң сағаттық шығыны, кг/сағ;

         N – қуат, Вт.

Карбюраторлы қозғалтқыштардың жұмысы кезінде отынның меншікті  тиімді шығынының аз шамасы 286-дан 340 г/кВт.сағ дейін және дизельді қозғалтқыштарды пайдалану кезінде 232-ден 300 г/кВт.сағ дейін ауытқиды. Қозғалтқыштың  отын үнемділігін  аса толық бағалау қозғалтқыштың   жұмыс тәртібіне  байланысты  отын шығынын  көрсететін  сипаттаманы  анықтау  жолымен шығарылады.

Қозғалтқыштың тиімділігіне әсер ететін  аса маңызды  факторлардың  бірі – жұмыс қоспасының жану көлемі. Ол құрамы мен қозғалтқыш қоректендіргіші жүйесіндегі қоспа жасалу сапасына байланысты болады. Қоспа құрамын бағалау көрсеткіші ретінде артық ауа коэффициенті, яғни отын жануына қатысатын ауа мөлшерінің теориялық қажет мөлшерге  қатынасы қолданылады, ол  бір кг бензинге  15 кг (12,5 м³) жуық  мөлшерді құрайды:

мұнда         - артық ауа коэффициенті;

         l – 1 кг сұйық отынның  жануына қатысатын  ауа мөлшері, кг;

         l₀ – 1 кг сұйық отынның  жануы үшін  теориялық қажетті ауа мөлшері, кг.

Артық ауа коэффициентінің   белгілі шектерге  дейін ұлғаюы, яғни жұмыс қоспасының жұтаңдауы,  отынның меншікті шығынының  азаюына мүмкіндік туғызады. Бұл көрсеткіштің ең көп кемуі қозғалтқыштың барынша көп  қуаттылығына сәйкес келетін,  артық ауа коэффициенті 0,8 болып, бай қоспадан  қалыпты қоспаға  (=1,1) ауысу кезінде бензиннің толық жануы байқалады. Артық ауаның салқындау әрекеті  салдарынан  жұмыс қоспасының  одан  кейін жұтаңдауы жану процесінің бәсеңдеуіне әкеліп соғады, содан кейін жану  тұрақтылығының бұзылуы болады. Қоспада 1 кг бензинге  20-22 кг артық ауа  болса, жану тоқтатылады. Отынның меншікті шығынының ең аз мәніне   жететін артық ауа коэффициентін қоспаны тиімді жұтаңданудың шегі деп атайды. Бұл шектің шамасы  біріншіден, қозғалтқыш конструкциясы және оның мөлшерлегіш жүйелеріне байланысты болады, сонымен бірге жанар май қасиеті  мен  қозғалтқышты  жүргізу кезінде  буланып кетіп, жануға жұмсалатын  жанар майдың аз бөлігі ғана қатысады, ал 0,2 аз көлемде болатын артық ауаның  есептік коэффициенті тұтану  шегінен  төмен  болады.

Бос жүрісте жұмыс істегенде және де қозғалтқыштың аз жүктемесі  кезінде  пайдаланылған газдардың (40%-қа дейін) көп мөлшері бас қоспаның жануын  қамтамасыз ету үшін оны байыту қажет. Бұл кезде  артық ауа коэффициенті 0,6 құрайды. Орташа жүктеме кезінде  қозғалтқыштың    тиімді жұмысы   артық ауа коэффициенті 1,05-1,2 болатын жұтаң қоспаларды қолданумен қамтамасыз етіледі. Жұмыстың мұндай режимдерінде бай жұмыс қоспаларын  қолдану орынсыз, өйткені қуаттылықтың  қажетті жоғарылауы дроссельді  жапқышты қосымша ашу жолымен алынуы мүмкін. Толық ашылған дроссельді  жапқыш-пен жұмыс істеу кезінде қозғалтқыштың   жоғары қуаттылығына жету үшін артық ауа коэффициенті 0,8-0,95 болатын бай қоспа керек. Айнымалы режим-дерде жұмыс істегенде, әсіресе автомобиль екпін алғанда, дроссельді жапқыш-тың күрт ашылуы жұмыс қоспасының жұтаңдануын тудырады. Қозғалтқыш қуатының төмендеуін болдырмау үшін бұл жағдайларда  қоспа құрамы 0,75-0,85 деңгейіне байытылу керек, онда артық ауа коэффициенті 0,75-0,85 тең. Қоспаның аса кедей құрамы автомобильдің динамикалық  сапасын төмендетеді, бірақ отын үнемділігін қамтамасыз етеді. Дроссельді жапқыштың толық ашылуы мен буында біліктің тұрақты айналу жиілігі кезіндегі карбюраторлы қозғалтқыштың қуаттылығы мен үнемділігінің жұмыс  қоспасының құрамына  тәуелділігі 8.1-кесте   келтірілген.

8.1-кесте - Артық ауа коэффициентінің қозғалтқыш қуатына және отын шығынына әсері

Дроссельді жапқыштың толық емес, бірақ тұрақты ашылуы үшін   қозғалт-қыш қуаттылығы қоспа құрамы өзгеруімен өзгереді, алайда жартылай жүктемелерде жұмыс істеу үшін қозғалтқыш үнемділігі цилиндрлерге берілетін   қоспаның мөлшері дроссельді жапқыштың көмегімен өзгеретін, қуаттылықтың  бірдей мәндеріндегі бензин шығыны және қоспа құрамы арасындағы өзара байланыспен сипатталады (8.2-кесте).

8.2-кесте - Артық ауа коэффициентінің тұрақты толық емес  жүктеме болғанда  қозғалтқыштың үнемділігіне әсері

Қазіргі заманғы карбюраторлар жұмыстың әр түрлі  тәртібіндегі   жұмыс қоспасының   құрамын  өзгертуге қойылатын  барлық талаптар жүргізушінің  көмегінсіз, автоматты түрде орындалатындай етіп жасалған, өйткені  дроссельді жапқышты ашу көлемі мен жылдамдығына байланысты қажетті құрамның  жұмыс қоспасы басты мөлшерлегіш жүйесі, бос жүріс жүйесі, жоғары   жүкте-меде байыту жүйесі, үдеткіш сорғы, экономайзерлер, диффузорлар және т.б. бар карбюратор элементтері, мөлшерлегіш жүйелердің нәтижесінде шығады.  Тек қозғалтқышты жүргізу және қыздыру кезінде қоспа құрамын басқару әдет-те толық автоматтандырылмаған және жартылай қолмен жүзеге асырылады.

Карбюратордың мөлшерлегіш элементтерін таңдау  зауыт жағдайларында жүргізіледі, алайда  пайдалану жағдайында бензиннің аз жұмсалуы үшін әрбір карбюратор дара реттелуі  мүмкін. Автошаруашылықтарда карбюраторларды реттеу әдетте басты жиклердің мөлшерін таңдауға саяды, бірақ жеке мөлшер-легіш құрылғылардың жұмысында ара қатыс бұзылуы мүмкін, сондықтан оларды   қосымша реттеу қажет болады.

Автомобильді пайдалану процесінде карбюратордың жеке элементтері өздерінің параметрлерін өзгертуі мүмкін, ол шығынның  өсуінен қозғалтқыш жұмысының үнемділігіне  елеулі  әсер етеді.

Бензинді карбюратор арқылы жіберу едәуір дәрежеде жиклердің   өнімділігіне байланысты болады. К-126Б карбюраторының басты жиклері өнімділігінің 3-4 %-ке өсуі  қозғалтқыш  үнемділігін 4-5 %-ке  төмендетеді, ал автомобильдің максимумға жақын жылдамдық кезінде бензиннің асыра шығыны 10 %-ке  жетуі мүмкін. Жартылай кокстау нәтижесінде ауа жиклерінің өтпелі  қималары-ның кішіреюі де отын шығынының көбеюін туғызады, бірақ карбюратор жұмысы  біріншіден қалтқы механизмінің бос жүріс жүйесі мен байыту құрылғысының (үдеткіш сорғыштың, экономайзер клапанының) түзулігіне  байланысты болады.

Қалтқы камерасындағы отын деңгейі  тиекті  қақпақтың герметикалық еместігі,  қалтқыда тесіктердің  болуынан және оның  ілгіш бөлшектерінің тозуынан  камера  қабырғаларына үйкелу нәтижесінде өзгеруі мүмкін.   Қалтқы камерадағы отынның  жоғары деңгейі  жүрген жолы 40-60 мың км құрайтын  автомобильдер карбюраторларының 40 %-нан астамында байқалғанын көрсетті,  ол отын  шығынының  6-8 %-ға  өсуіне әкеліп соғады.

Қоректендіру жүйесіндегі ауа сүзгісінің техникалық жағдайы отын шығынына едәуір ықпалын тигізеді. Автомобильді  пайдалану  процесі кезінде сүзгінің   гидравликалық   кедергісі  үздіксіз артады, ол  ауаның  карбюраторға берілуіне   әсерін  тигізеді. Мысалы,  сүзуші  элементтің ластануы нәтижесінде   сүзгінің гидравликалық  кедергісінің  2 есе  өсуін қозғалтқыштың қуаттылығын   10-12 %-ға  азайтады, бұл өз кезегінде отынның  үнемділігін төмендетеді.

Карбюраторлы қозғалтқыштардың  қоректендіру  жүйесін  жақсарту  оның үнемділік  талаптарын  үздіксіз  жоғарылатумен байланысты. Карбюраторлар-дың жіберу жолымен  үйлесімі   қозғалтқыш  жұмысының  барлық режиміндегі  отынның  оңтайлы мөлшерленуін, бір режимнен екіншіге бірқалыпты ауысуын,  қоспа жасалу процесін  максимум  автоматтандыру және  пайдалану жағдайына   байланысты жүйенің өзін-өзі икемдеуін, конструкцияның сенімділігі мен технологиялылығын қамтамасыз ету керек. Карбюратордағы қоспа жасалудың  сапасын жақсартудың бірнеше жолдары бар: ауасыз жолда бензиннің   тозаңдану   жылдамдығын арттыру, бензин ауалық жол  мен карбюратордың тозаңдатушы құрылғыларының конструкциясын жетілдіру, карбюраторға келіп түсетін  ауа мен  жұмыс қоспасын  әр түрлі  тәсілдермен жылыту.

Карбюраторда  жанар май  қоспасы түзілуінің  негізгі кемшіліктерінің бірі  осы процестің екі сатылығынан тұрады. Бірінші кезеңде   қоспа мөлшерленеді, яғни отын мен  ауа арасындағы сандық  ара қатынас анықталады, ал екінші кезеңде  оны гомогенизациялау жүзеге асырылады, яғни біртекті қоспа алынуы мүмкін. Қозғалтқыш жұмысының кейбір режимдерінде, мысалы, іске қосқанда немесе  бос жүрісте   жұмыс істегенде   при карбюратордан түсуге тиісті  қоспа құрамы   мен жану процесіне қатысатын  қоспа құрамы арасында   үйлесімсіздік байқалады. Әр текті қоспа гомогенді қоспаға қарағанда, қозғалтқыш цилиндрлері бойымен бірқалыпсыз таралады, бұл қозғалтқыштың отын үнемділігіне әсер етеді. Жұмыс қоспасының максимум біртектілігін  тозаңданбаған   тамшы-сұйықтық  бензинді,   сығылған  немесе сұйытылған газдарды  ауа араластыру арқылы алуға болады. Ұшқынды от алдырғышты   қозғалтқыш-тардың үнемділігін арттырудың перспективалы тәсілі  карбюратордың орнына  отынды алдын ала толық буландыратын,  қоспа жасау  ұүрылғысын  қолдану   болып табылады.  Отынды ала буландыру үшін пайдаланылған  газдардың  жылулығы   қолданылады, сонымен бірге ол  жартылай  пайдаға  асырылады.

Ұшқынды от алдырғышты  қозғалтқыштардың  үнемділігін арттырудың  басқа перспективалы тәсілі   оның қоректендіру  жүйесінде  қысыммен  отын жіберуді қолдануы болып табылады, қоспа жасаудың бұл тәсілінің  карбюраторланудан принциптік айырмашылығы бар, онда қозғалтқышқа  піспек қозғалысымен жасалатын сұйылту әрекеті арқылы жеткізіледі. Диффузорларды  пайдаланбай, арнайы сорғыштың көмегімен  артық қысыммен  отынды күшпен жіберу цилиндрлерге  кіру  жолында кедергілерді азайтуға  мүмкіндік береді, бұл олардың толтырылуын ұлғайтады. Ұшқынды от алдырғышты қозғалтқыштарға отынды жіберу әдетте енгізбе коллектордың тікелей иілмелі қосқыштарында жүргізіледі. Отын жіберілген қозғалтқыштар-дағы жұмыс қоспасының құрамын  автоматты реттеу дроссельді жапқыштың ашылу дәрежесіне, қозғалтқыштың иінді білігінің айналу жиілігіне  байланыс-ты жіберілетін отынның дозасын өзгертетін және барометрлік қысым, қоршаған ауа  мен салқындатылған  судың температурасына  байланысты  отын берілуін  түзететін құрылғылардың көмегімен механикалық тәсілмен  жүзеге асырылады. Механикалық реттегіштер өте күрделі конструкциялы болады, сондықтан   көбінесе жіберудің өте қарапайым жүйесі қолданылады,  онда  отын жіберу қысымының өзгеруі, соған сәйкес  оның мөлшері ауа шығынының  өзгеруіне байланысты болады.   Отын жіберудің  одан да қарапайым тәсілі   оны жіберуде электронды  реттегіш  құрылғымен   басқарылатын,  электрмагниттік форсункаларды қолдану болып табылады, бұл отынды жоғары дәлдікпен мөлшерлеуге мүмкіндік береді. Электрондық реттегіш құрылғы қарапайым құрал, оны жасау  және икемдеу ерекше  қиындық келтірмейді.  Қазіргі уақытта  бұл процесті электронды басқаратын, отынды тікелей жіберу үшін   аппаратура шығару бойынша жұмыстар жүргізілуде, оны отандық автомобильдердің   бірнеше үлгілеріне орнату көзделіп отыр. Отын үнемділігі қозғалтқыш цилиндрлеріне жұмыс қоспасын  үлестірудің бірқалыпты еместігін едәуір  азайту және  автомобильдің  жұмыс тәртібіне байланысты  оның  құрамын  тым икемді  реттеу дің арқасында   5 % жуық болады.

Отын шығынына  тұтандырудың  артып шығу бұрышының  көлемі  үлкен ықпал тигізеді.  Қозғалтқыш  цилиндрлеріндегі  отын – ауалық қоспаның  жану ұзақтығы жану камерасында жалын шебінің таралу жылдамдығымен   анықталады, ол әдетте 30-40 м/с аспайды. Жану камерасының конструкциялық ерекшеліктеріне байланысты отын иінді біліктің 30-60⁰ бұрылуына сәйкес келетін   уақыт аралығында  жанады. Жану процесіне оңтайлы жағдайлар жасау үшін жұмыс қоспасын   тұтандыру  піспегінің  жоғары кенет болған  тепе-теңдікке  келуіне  дейін біршама  алға  түсумен жүргізіледі.

Дизельді қозғалтқыштардың отын аппаратурасының жағдайы  дизельді отын шығынына үлкен ықпал етеді. Дизельдерді пайдаланғанда цилиндр-піспекті  топ бөлшектерінің тозуы   қысу соңының  қысымын 2,8-3,1 МПа дейін  төмендетеді, бұл кезде  қалыпты қысым 3,5-4,5 МПа құрайды. Бұл келіп түскен  отынның   жану  процессін бәсеңдетіп,  оның толық  жанбауын тудырады.

Дизельді қозғалтқыштың отын аппаратурасының негізгі параметрлеріне  циклдік жіберу басталуының  қысымы  және  жіберілудің  озу бұрышы жатады.  Плунжерлік жұппен  бұранда жиегінің  тозуы   жіберілетін отынның  мөлшерін азайтады,  ол айдау қақпағының, жүк түсіретін  қақпақтың және оның ершігінің   ескіру  оның берілуін ұлғайтады. Отын аппаратурасының бөлшектері тозғанда  отынның цилиндр бойымен таралу көлемі мен бірқалыптылығы  бұзылады,   жіберіле бастау қысымы төмендейді және оның ұзақтығы артады, сонымен бірге жіберілудің артып шығуының  нақты бұрышы өзгереді.  Цилиндр-піспекті  топ пен дизельді қозғалтқыштың отын аппаратурасының бөлшектері  тозуының кешенді ықпалы қоспаның байытылуы мен жіберілуінің артып шығу бұрышының өзгеруі нәтижесінде  отын жануының   қалыпты  процесін бұзады және 1,0 дейін отынның толығымен жанбауын арттырып, пайдаланылған газдың түтіндеуін арттырып, қозғалтқыштың отын үнемділігін  төмендетеді. 

Дизельді қозғалтқышты пайдаланғанда отын сорғыш рейкасының   тірегін   жылжыту жолымен  отынның   максимум  циклдік  беруін арттырып не кемітуге, итеруші ұзындығын өзгерту арқылы  отын жіберілуінің   артып шығу бұрышын реттеуге, форсунка тозаңдатқышы инесінің серіппесін тартумен  жіберілу  қысымын   өзгертуге  мүмкіндік болады.

Отынның циклдік беруінің ұлғаюы автомобиль шекті жүктемеде  (тіркемемен және жоғары жылдамдықта) жұмыс істегенде қозғалтқыштың қуаттылығын   біршама арттырады,  алайда  артық ауа  коэффициентінің  1,10-1,5 дейін азаюымен (норм 1,2-1,3 болғанда) жұмыс құрамы байытылады, бұл   жану процесі жүруінің  нашарлауына, пайдаланылған  газдардың түтінділігінің ұлғаюына және  отын жұмсалуының ұлғаюына әкеледі. Отын берілуінің  өсуі  отын жіберілу процесінің ұзақтығымен жанамалай жүреді, ол жіберілудің  артып шығу  бұрышының  азаюына тең.

Отын жіберілуінің  артып шығу   бұрышының бұл көрсеткіштің   нақты мәнінен  асатын  шамаға  дейін  ұлғаюы қысу жұмысының   артуы мен кеңею жұмысының   азаюы салдарынан  отын  шығынының  жоғарылауын  тудырады.  Цилиндр-піспекті  топ пен  отын  аппаратурасы бөлшектерінің  тозуынан   отын шығыны көбеюінің орнын толтыру үшін қысу соңындағы қысымға байланысты  отын жіберілуінің  артып шығу  бұрышы мен  циклдік беруді  азайту жолы  арқылы  қоспа құрамына  оқтын-оқтын   түзету  жүргізіліп  отыру керек. Осы көрсеткіш  3,5-3,6 МПа дейін төмендегенде циклдік беріліс  - 10 %-ға, ал  3,1-3,2 МПа дейін төмендегенде бастапқыдан 20 %-ға  азаю керек.   Қысу соңының қысымы 0,1 МПа-ға азайғанда отын жіберілуінің артып шығу бұрышын әрқашан шамамен   1 градусқа  өсіріп отыру керек.

Ұсынылатын әдебиеттер:

1.       Карпекина Т.П. Экономия топливно-энергетических ресурсов на автомобильном транспорте. М.: МАДИ, 1988.-85с.

2.       Еврецкий В.Т., Трегубов В.А. Материальные нормативы на автомобильном транспорте: Разработка и оценка использования. М.: Транспорт, 1986.-128с.

3.       Ибатов М.К., Алиев Ж.А. Материально-техническое обеспечение и экономия ресурсов на автомобильном транспорте: Учебное пособие - Караганда: КарПТИ, 1995, 71 с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары:

1.       Карбюраторлардың техникалық жағдайының отын шығынына әсері [1, 4, 5].

2.       Отынның жіберілуін электрондық басқарудың отын шығынына әсері [1, 4, 5, 7,11].

3.       АКК-да ІЖҚ және отын аппаратурасының техникалық жағдайын жақсарту жолдары [1, 5, 7, 8, 11].