Главная Случайная страница


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...