Строительные машины и оборудование, справочник




Процесс смесеобразования в дизелях - турбонаддув

Категория:
   Тракторы-2



Процесс смесеобразования в дизелях - турбонаддув

Смесеобразование в дизелях протекает внутри цилиндров двигателя за очень короткие промежутки времени, исчисляемые тысячными долями секунды. Для получения однородной смеси тонкораспыленного топлива (частички диаметром 0,002…0,003 мм) с достаточным количеством воздуха в дизелях применяют ряд специальных конструктивных и эксплуатационных мер. Улучшение разделения топлива на мельчайшие частички достигается увеличением скорости его истечения из сопла форсунки за счет повышения давления впрыска, правильным выбором факела (угла конуса) распыливания, сочетанием механического распиливания топлива с испарением со стенок камеры сгорания.

В связи с кратковременностью процесса смесеобразования в дизеле и необходимостью получения весьма однородной смеси в цилиндры дизеля поступает значительно больше воздуха, чем это теоретически необходимо (а = 1,2…1,7). Только при таких условиях каждая частичка топлива имеет вокруг себя необходимое для полного сгорания количество кислорода.

Наилучшее наполнение цилиндров очищенным воздухом достигается снижением сопротивления воздухоочистителя и впускных каналов, применением специальных турбокомпрессоров (турбонаддув), оптимальным выбором продолжительности фазы впуска.




Достаточное количество воздуха в цилиндре и тонкое распыливание топлива являются необходимыми, но недостаточными условиями для получения однородной смеси, полностью сгорающей в цилиндре.

Важный фактор, способствующий приготовлению однородной смеси, — образование интенсивных воздушных потоков в камере сгорания.

Показатели работы дизеля зависят не только от качества смесеобразования, но и от полноты и своевременности сгорания впрыскиваемого топлива. Подача топлива в цилиндры дизеля должна происходить с некоторым опережением (до прихода поршня в в. м. т.). В этом случае топливо успевает до воспламенения частично испариться и тщательно перемешаться с воздухом, а образовавшаяся при этом смесь сгорает достаточно полно и дает максимальное давление газов сразу же после перехода поршнем в. м. т.

Рис. 1. Камеры сгорания дизельных двигателей: а, б и в - неразделенные камеры сгорания в днище поршня; г — разделенная вихревая камера; д — разделенная камера (предкамера); 1 — форсунка; 2 — камера сгорания; 3 — соединительный канал; 4 — полость цилиндра; 5 — вихрева я камера; 6 — предкамера

Камеры сгорания дизельных двигателей бывают неразделенного и разделенного типа.

Неразделенная камера сгорания дизельного двигателя (рис. 1, а, б, в) представляет собой компактную полость, ограниченную фасонным днищем поршня, а также поверхностями головки и стенок цилиндра. Форму неразделенной камеры сгорания выбирают в зависимости от расположения форсунки, количества, направления и формы струй топлива, вводимого через форсунку. Камера должна обеспечивать интенсивное завихрение в процессе смесеобразования.

Компактная неразделенная камера сгорания имеет на единицу объема наименьшую поверхность, что ограничивает потери теплоты через ее стенки. Это обстоятельство объясняет основные преимущества дизелей с неразделенными камерами сгорания: сравнительно легкий пуск (теплота сжимаемого воздуха меньше теряется через стенки камеры сгорания) и высокая топливная экономичность.

Дизельные двигатели с неразделенными камерами сгорания могут иметь объемное или пленочное смесеобразование. Объемное смесеобразование характеризуется равномерным распределением тонкораспыленного топлива по объему камеры сгорания.

Дизели с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием требуют более высокого давления впрыска (от 15…30 и до 150 МПа) для лучшего распыления топлива в условиях ограниченного завихрения воздуха в камере сгорания и применения топлива повышенного качества. Кроме того, эти дизели отличаются жесткой работой: нарастание давления в процессе сгорания у них составляет 0,6…1 МПа на 1° поворота коленчатого вала.

При пленочном смесеобразовании основная часть топлива подается форсункой на горячие стенки камеры сгорания, где и распределяется в виде тонкой (0,015 мм) пленки. И только около 5% разовой подачи топлива, распыливаясь в сжатом воздухе, определяет начало воспламенения рабочей смеси. Вследствие большой поверхности пленки и высокой температуры стенок камеры сгорания топливо быстро испаряется и вихревым движением воздушного заряда постепенно подается в зону горения. Такие дизели имеют повышенную полноту сгорания топлива, работают экономично, отличаются мягкой работой, неприхотливы к качеству топлива (могут работать на различном топливе — дизельном, керосине, бензине). Вместе с этим дизели с пленочным смесеобразованием имеют несколько усложненную топливную аппаратуру, что связано с двухфазным впрыском топлива.

Применяют два основных типа разделенных камер сгорания: с вихревыми камерами и с предкамерами.

Камера сгорания с вихревой камерой (рис. 1, г) состоит из сферической полости (вихревая камера) и полости, ограничиваемой поверхностями днища поршня с выемкой и головки цилиндров. В полость вихревой камеры входит распылитель форсунки. Соединительным каналом полости связаны между собой. Объем вихревой камеры составляет примерно 60…70% от всего объема камеры сгорания.

При такте сжатия воздух из цилиндра через соединительный канал поступает в полость. Благодаря сферической форме камеры и расположению канала по касательной к сфере образуются интенсивные вихревые потоки. Впрыскиваемое в вихревую камеру топливо подхватывается воздушными потоками, тщательно перемешивается с воздухом и само воспламеняется. В процессе горения давление в вихревой камере повышается. Не успевшая сгореть рабочая смесь и продукты начавшегося горения перетекают через соединительный канал в цилиндр и там догорают.

В дизелях с предкамерами (рис. 1, 5) смесеобразование протекает так. При сжатии воздух из цилиндра через соединительный капал сильной струей поступает в предкамеру, объем которой составляет 0,25…0,40 объема камеры сгорания. Во встречный воздушный поток через форсунки впрыскивается топливо. Образовавшаяся смесь воспламеняется и вследствие повышенного в предкамере давления начинает поступать в цилиндр со скоростью 200… 300 м/с, интенсивно перемешиваясь и увеличивая давление газов на поршень.

Основные преимущества дизелей с разделенными камерами сгорания:

качественное смесеобразование при умеренном давлении впрыска топлива (11… 13 МПа) за счет интенсивного завихрения воздуха и смеси; сравнительно плавное нарастание давления на поршень (0,2…0,3 МПа на 1° поворота коленчатого вала) вследствие дросселирования газов через соединительный канал.

Однако эти дизели имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их применение. К ним относятся в первую очередь пониженная топливная экономичность и затрудненный пуск. Эти недостатки связаны с повышенными тепловыми Потерями через стенки камеры сгорания вследствие ее некомпактности и со значительными энергетическими потерями на дросселирование газов через соединительный канал 3 из цилиндра в вихревую камеру или предкамеру и обратно.

Как уже отмечалось, для улучшения наполнения цилиндров дизеля свежим зарядом воздуха применяют турбонаддув. Турбокомпрессор, схема которого показана на рисунке 1, связан с выпускным и впускным каналами двигателя.

Отработавшие газы (ОГ), выходя из цилиндра в атмосферу, имеют значительную энергию, которая обычно остается неиспользованной. Здесь же выходящие газы сначала попадают на лопатки турбинного колеса и вращают его с частотой 30-103…50 103 мин-1. Вращение от турбинного колеса через вал передается на колесо компрессора. Засасываемый компрессором воздух (В) нагнетается затем под давлением 0,13…0,15 МПа в цилиндры дизеля.

Повышение наполнения цилиндров воздухом позволяет подавать и сжигать в них большее количество топлива. За счет этого мощность двигателя повышается на 25…30%. Вместе с этим применение турбонаддува увеличивает тепловую и механическую напряженность деталей кривошипно-шатунного механизма.

Реклама:


Читать далее:

Категория: - Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:



Остались вопросы по теме:
"Процесс смесеобразования в дизелях - турбонаддув"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы