Модернизация дизеля ЯМЗ-238 для работы на сжатом газе

Перечень чертежей:

1. Сборочный чертеж двигателя в продольном разрезе А1
2. График регулировочных характеристик ДВЗ при работе на газе А1 для полной и частичной нагрузок
3. График внешней скоростной характеристики А1
4. Совмещенная индикаторная диаграмма А2
5. Основные экономические показатели проекта А1 в табличном виде для дизельного и газового автомобиля
6. Чертеж схемы газобаллонной аппаратуры А1

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 49 страницах, где ведется описание модернизации дизеля ЯМЗ-238 для работы на сжатом газе на базе седельного тягача МАЗ – 54329.20 с полуприцепом МАЗ – 9397.

         Представлены данные для проведения теплового расчета двигателя. В качестве прототипа выбран двигатель ЯМЗ-238:

• эффективная мощность 176,5 кВт (240 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2100 об/мин;
• тактность 4;
• число цилиндров 8;
• диаметр цилиндра 130 мм;
• степень сжатия после конструктивной доработки 12;
• двигатель имеет V – образное расположение цилиндров;
• поршня 140 мм.

Выполнен подбор топлива – природного газа. Приведена таблица среднего элементарного состава природного газа. Вычислена низшая теплота сгорания 1 м³ газа – 35,46 МДж/м³.

Определены основные параметры рабочего газа. Перечислены факторы окружающей среди и остаточные газы. Данные занесены в таблицу:

Описаны и рассчитаны технологии процесса впуска, сжатия и сгорания. Вот некоторые расчеты:

• Плотность заряда на впуске – 1,189 кг/м³;
• Коэффициент остаточных газов – 0,066;
• Коэффициент наполнения – 0,725;
• Давление в конце сжатия – 2,595 МПа;
• Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси – 1,088;
• Максимальное давление сгорания – 6,59 МПа;
• Степень повышения давления – 2,99.

К методикам процессов впуска и расширения относятся расчет погрешности температуры остаточных газов.

Приведены показатели цикла работы и эффективности двигателя. Рассчитаны основные параметры цилиндра и показатели двигателя. Результаты приведены в таблице:

Описана методика и алгоритм расчета двигателя на ЭВМ. Представлен алгоритм расчета в виде схемы и составлена сводная таблица результатов расчета дизельного и газового двигателя. Построена индикаторная диаграмма. Рассчитаны составляющие теплового баланса. Общее количество теплоты – 560859 Дж/с. Определена характеристика внешней скоростной для двигателя. Приведена таблица величин параметров внешней скоростной характеристики в зависимости от частоты вращения коленчатого вал и построены диаграммы.

Сущностью системы питания газового двигателя является заполнение системы сжатым природным газом, содержащимся в стальных баллонах под давлением 20 МПа. Каждая группа баллонов оснащена расходным вентилем. После открытия вентиля газ по трубопроводу направляется в подогреватель газа и далее в редуктор высокого давления, где давление понижается. Уже из редуктора газ подается к электромагнитному клапану. Образование горючей смеси происходит в смесителе, где газ смешивается с воздухом, и далее подается в камеру сгорания. Воспламенение смеси происходит от искровой свечи зажигания. Работу газовой аппаратуры контролируют при помощи манометра низкого давления, размещенного в кабине водителя.

Приведен рисунок и описание системы зажигания. Классические контактные системы зажигания неэффективны на газовых двигателях. Они приводят к следующим недостаткам:

• повышенный асинхронизм момента искрообразования по цилиндрам двигателя при эксплуатации вследствие износа кулачка и другие причины;
• недостаточная величина вторичного напряжения на высоких и малых частотах вращения коленчатого вала и, как следствие малый коэффициент запаса по вторичному напряжению;
• недостаточная величина энергии искрового разряда по причине ограничения уровня запасённой энергии в первичной цепи.

Из-за данных недостатков происходит ухудшение процесса сгорания рабочей смеси. Поэтому рекомендовано использование электронных систем зажигания, которая способна выработать вторичное напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи.

К элементам системы питания относятся:

• электромагнитный клапан с фильтром для очистки газового топлива от примесей. Периодичность очистки и промывки фильтров зависит от расхода и качества СПГ;
• регулирующий орган с газовоздушным смесителем, заимствованным с двигателя ЯМЗ-238Ю;
• газовый редуктор низкого давления двухступенчатый. Основное требование к работе редуктора – малые колебания входного давления газа при работе двигателя на разных режимах;
• газовый редуктор высокого давления обеспечивает поддержание давления на выходе. Он оснащен датчиком – выключателем аварийного падения давления. Загорание сигнальной лампы этого датчика в кабине автомобиля свидетельствует о падении давления в газовых баллонах и необходимости заправки.

Описаны конструктивные особенности газовой установки.

Проведен расчет технико-экономических показателей конвертации двигателя ЯМЗ-238 в газовый двигатель. Результаты расчетов для проектируемого двигателя приведены в таблице:

В ходе проведения конвертации двигателя ЯМЗ-238 был проведен тепловой расчет проектируемого двигателя, построены индикаторная диаграмма и диаграмма внешней скоростной характеристики.

Рассмотрена сущность системы питания. Приведены недостатки классической контактной системы зажигания и выбран электронная система зажигания. Перечислены и описаны элементы системы питания газового двигателя.

Выполнен расчет технико-экономических показателей проекта. найден суммарный годовой экономический эффект от внедрения - 18041,7 руб.

Спецификация – 4 листа

В программе: Компас 3D v