Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
8.1. Особенности смесеобразования в дизелях
Приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров является особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или дизелей (по имени изобретателя Р. Дизеля). В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, которое в несколько раз превышает давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. В цилиндре в процессе смесеобразования струя топлива о воздух распыливается на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Причем частицы топлива сгорают тем полнее, чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе. Высокая температура и давление сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550…700°С, а давление - 3,5…5,5 МПа) способствуют испарению и воспламенению топлива. После начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, это ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива. Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в ВМТ. Чтобы обеспечить впрыскивание топлива с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива. Независимо от нагрузки в цилиндры дизеля фактически поступает одно и то же количество воздуха. При малой нагрузке в цилиндрах практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива, при этом коэффициент избытка воздуха имеет большую величину. С увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. Минимальное значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, соответствующее их бездымной работе, устанавливают в пределах α =1,3…1,7. Этим обусловливается высокая экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями. Улучшение смесеобразования и процесса сгорания зависит от способа приготовления рабочей смеси и принятой формы камеры сгорания. По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования. Каждому способу смесеобразования требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями. Камеры сгорания дизелей по конструктивным признакам объединяют в две большие группы: неразделенные (однополостные) и разделенные (двухполостные). Неразделенные камеры сгорания (рис.8.1,а) представляют собой объем 3, заключенный между днищем поршня, когда он находится в ВМТ, и плоскостью головки 2. Процесс смесеобразования в таких камерах основан на впрыскивании топлива непосредственно в толщу горячего воздуха, находящегося в объеме камеры сгорания дизеля, поэтому их называют также однополостными с объемным смесеобразованием. При впуске для лучшего перемешивания частиц распыленного топлива с воздухом его свежему заряду сообщают вращательное движение с помощью завихрителей или винтовых впускных каналов, а форму камеры сгорания согласовывают с формой струи топлива, подаваемой форсункой 1. Такой принцип смесеобразования используется в дизелях ЯМЗ и КамАЗ.
Рис.8.1. Камеры сгорания дизелей: а – ЯМЗ-236; б – ЗИЛ-645; в – вихревого типа
Пленочное смесеобразование, которое используется в современных дизелях, характеризуется тем, что большая часть впрыскиваемого топлива подается на горячие стенки шарообразной камеры сгорания. На стенках топливо образует пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок. Пленочный и объемный способы отличаются тем, что в первом случае основная часть топлива сначала испаряется и в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере, а во втором – частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом. Разновидностью указанных способов смесеобразования является объемно-пленочное смесеобразование, которое обладает свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования. Такой способ смесеобразования позволяет создавать многотопливные дизели, позволяющие использовать наряду с дизельным топливом высокооктановые бензины и спиртовые (метоноловые) смеси, например, дизель ЗИЛ-645, у которого процесс смесеобразования происходит в объемной камере сгорания 5 (см.рис.8.1,б), расположенной в поршне 6 в виде наклонной цилиндрической выемки со сферическим дном. Вращение воздушного заряда в камере обеспечивается при помощи вихреобразующего канала, создающего кольцевой вихрь, направление вращения которого показано стрелкой. Из двухдырочного распылителя форсунки 9, расположенного в головке цилиндра 4, топливо впрыскивается в камеру сгорания. Пристеночная струя 8 направлена вдоль образующей камеры сгорания, объемная струя 7 пересекает внутренний объем камеры ближе к ее центру. Из-за пристеночной струи такой процесс часто называют объемным пристеночно-пленочным смесеобразованием. По сравнению с другими способами смесеобразования этот процесс дает хорошую экономичность и обеспечивает более мягкую работу дизеля с плавным нарастанием давления в его цилиндрах, а также улучшает пусковые качества дизеля и экологические показатели: снижается его дымность и токсичность отработавших газов. Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов: основного объема, заключенного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Камеры соединены между собой каналами. Применяются в основном две группы разделенных, или двухполостных камер: вихревые камеры и предкамеры. Дизели с такими камерами называют соответственно вихревыми и предкамерными. В вихрекамерных дизелях (см.рис.8.1,в) объем дополнительной камеры 10 составляет 0,5…0,7 общего объема камеры сгорания. Основная 12 и дополнительная 10 камеры соединяются каналом 11, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камере, что позволяет обеспечивать вихревое движение воздуха. В дизелях с предкамерным смесеобразованием предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В результате частичного воспламенения топлива в момент его впрыскивания в предкамере повышаются температура и давление, что способствует эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере. Достоинствами современных быстроходных вихре- и предкамерных дизелей являются достаточно высокие мощностные показатели при сравнительно высокой степени сжатия. К их основным недостаткам следует отнести увеличенный расход топлива по сравнению с дизелями с неразделенными камерами и затрудненный пуск двигателя, требующий применения специальных пусковых устройств.
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |