| Задание: |
Домашнее
задание по ПМ 01 МДК 01.01 Тема 1.6 Энергетические установки вагонов для группы Т-45В от 31.01.26.
Смесеобразование
Смесеобразованием
называют процесс приготовления рабочей топливовоздушной смеси в цилиндре
двигателя с целью подготовки топлива к сгоранию.
На смесеобразование в дизелях отводится незначительная часть времени рабочего
цикла, соответствующая всего 15—40° поворота коленчатого вала. Практически за
несколько тысячных долей секунды топливо в виде мелких капель должно
равномерно распространиться по объему камеры сгорания, прогреться, частично
испариться и хорошо перемешаться с воздушным зарядом. От совершенства топливной
аппаратуры и качества образования горючей топливовоздушной смеси зависят своевременность
и полнота сгорания смеси и, следовательно, эффективные и экономические
показатели дизеля.
Различают следующие
основные способы смесеобразования: объемное,
пленочное и объемно-пленочное. Под объемным
смесеобразованием понимают получение горючей смеси при испарении капель
топлива, подаваемого в воздушный заряд камеры сгорания. Топливо впрыскивается
форсункой за 10—30° до прихода поршня в ВМТ под давлением 10—200 МПа.
При пленочном смесеобразовании основная
доля топлива впрыскивается на горячие (200—400 °С) стенки камеры сгорания,
образуя на них тонкую пленку. Испарение топлива происходит с поверхности
пленки, омываемой воздушным зарядом. Меньшая часть топлива, распыливаемая в
объеме камеры сгорания, воспламеняется в первую очередь и зажигает горючую
смесь над пленкой. Давление впрыска составляет 15—20 МПа.
Объемно-пленочное
смесеобразование представляет сочетание обоих способов и
практически реализуется во всех дизелях.Быстротечность процесса
смесеобразования и сравнительно низкая испаряемость дизельного топлива приводят
к тому, что при всех способах смесеобразования частицы топлива распределяются в
объеме камеры сгорания неравномерно. Разная концентрация топлива, т.е.
различный состав смеси в отдельных зонах камеры сгорания, обусловливает
обязательность подачи в цилиндр дизеля воздуха в большем количестве, чем это
теоретически необходимо для полного сгорания топлива, поэтому дизели работают
со значительным избытком воздуха (а = 1,3—1,8 и более). Для уменьшения
коэффициента избытка воздуха, т.е. для лучшего использова
ния
воздушного заряда в рабочем объеме цилиндра, необходимо повышать качество
смесеобразования.
В зависимости от
конструкции и способа смесеобразования камеры
сгорания дизелей могут быть неразделенные и разделенные.
Неразделенные
камеры выполняют в виде единого объема. Они компактны и
имеют малые потери тепла, что обеспечивает хорошие пусковые и экономические
показатели дизелей. Конструкция неразделенных камер разнообразна. Обычно их
выполняют в днище поршня, иногда одновременно и в днище поршня и в головке
блока, еще реже — в головке блока цилиндров. В этих камерах используют
форсунки с много дырчатыми распылителями (5—7 и более отверстий диаметром
0,15—0,55 мм) и высокое давление впрыска. В неразделенных камерах сгорания при
диаметрах цилиндра до 160—180 мм применяют как объемное, так и пленочное смесеобразование.
С увеличением диаметра цилиндра предпочтение отдается объемному
смесеобразованию. Для его осуществления камере придают форму, соответствующую
форме и размерам факела впрыскиваемого топлива. Недостатками неразделенных камер
сгорания являются высокий коэффициент избытка воздуха (а = 1,6—2,0),
необходимый для получения бездымного сгорания, большая скорость нарастания
давления по углу поворота коленчатого вала, высокие требования к качеству
топлива и регулировке топливной аппаратуры. Следовательно, смесеобразование в
них ухудшается при работе дизеля на переменных режимах и при износе
сопряженных деталей топливной аппаратуры.
В неразделенных камерах с объемным смесеобразованием необходимо все
топливо равномерно распределить в воздушном заряде камеры, которая должна иметь
такую конфигурацию, чтобы каждая частица топлива успела загореться раньше, чем
достигнет стенок цилиндра. На некоторых дизелях для более полного перемешивания
топлива используют принудительное завихрение воздуха. В четырехтактных дизелях
применяют впускные клапаны со специальным козырьком для завихрения, а в
двухтактных — тангенциально-направленные продувочные окна. Наиболее часто
используют форму камеры, показанную на рис. 2.18, я, которая напоминает
горящие факелы топлива, а реже — полусферическую (рис. 2.18, б) форму.
Преимуществами объемного смесеобразования являются простая и симметричная форма
камеры, небольшие тепловые потери и хорошие пусковые качества. Неразделенная
камера с пленочным смесеобразованием имеет шарообразную форму и располагается
в поршне. Форсунка установлена под очень малым углом к внутренней сферической
поверхности камеры, и примерно 95 % топлива под давлением около 15 МПа подается
в виде тонкой пленки на эту поверхность. Поджигание топлива, испарившегося с
поверхности камеры, осуществляется вследствие воспламенения 5 % топлива, направленного
в центральную часть воздушного заряда. Дизели с пленочным смесеобразованием
являются многотопливными, т.е. могут работать на дизельном топливе, газойле и др.
В них количество
топлива, направляемого на стенки, зависит от формы камеры сгорания,
расположения форсунок и др. Камеры с объемно-пленочным смесеобразованием
характеризуются невысоким давлением сгорания, плавной и мягкой работой.
Разделенные камеры состоят
из двух сообщающихся объемов. Воздушный заряд при этом размещается в
надпоршневом пространстве и полости, расположенной обычно в головке (крышке)
цилиндра, соединенной с надпоршневым пространством каналом относительно
малого диаметра.
Различают два типа
дизелей с разделенными камерами сгорания: предкамерные и вихрекамерные. Они
имеют хорошее смесеобразование, которое обеспечивается перетеканием заряда и
рабочей смеси из одной полости в другую при сжатии и расширении в цилиндре.
Этот дает возможность снизить требования к мелкости и равномерности
распыливания топлива, применить пониженное давление впрыска 10—17 МПа и удешевить стоимость
форсунки. Дросселирующее действие каналов между полостями снижает жесткость
работы двигателя и связанные с ней перегрузки деталей КШМ. Преимуществом
разделенных камер является пол ное сгорание топлива при сравнительно малых
коэффициентах избытка воздуха (а = 1,2—1,4), а также более высокое среднее эффективное
давление и литровая мощность, чем в дизелях с неразделенными камерами и без
наддува. Дизели с разделенными камерами сгорания менее чувствительны к
изменению скоростного режима, нарушениям процесса впрыска и качеству топлива.
Однако из-за увеличения поверхности теплоотдачи в этих камерах теряется больше
тепла, чем в неразделенных. Поэтому дизели с разделенными камерами сгорания
трудно запускаются и менее экономичны. Для облегчения пуска применяют
повышенные степени сжатия и подогрев воздуха во впускном трубопроводе или в
камере сгорания.
Предкамерные
дизели имеют разделенную камеру сгорания, состоящую из
основной камеры и предкамеры сообщающейся
с основной камерой одним или несколькими каналами. Предкамера чаще всего
бывает цилиндрической формы, а форсунка располагается по оси камеры.
Процесс
смесеобразования происходит следующим образом.
При сжатии давление в
цилиндре возрастает, и воздух с большой скоростью через соединительные каналы
входит в предкамеру, где происходит интенсивное вихреобразование. Благодаря
этому топливо, впрыскиваемое за 10—20° до ВМТ в предкамеру, хорошо
перемешивается с воздухом и самовоспламеняется.
В предкамере топливо
сгорает частично из-за недостатка воздуха. Остальная часть топлива в связи с
резким повышением давления при сгорании выбрасывается с большой скоростью
через соединительные каналы в главную камеру. При этом основная часть топлива
также распыливается, перемешивается с воздухом, находящимся в главной
камере, и догорает.
Преимущества
предкамерных дизелей — это хорошее распылива-ние топлива струей газов, применение
форсунок с низким давлением впрыскивания (8—12 МПа), несложная конструкция
топливного насоса, а также возможность использования тяжелых сортов топлива
без особенно тщательной очистки. Основным их недостатком является трудный
запуск.
Контрольные вопросы:
1.
Какой процесс называют
смесеобразованием?
2.
Что такое объемное смесеобразование?
3.
Что такое пленочное смесеобразование?
4.
Что такое объемно-пленочное смесеобразование?
5.
Какие камеры сгорания дизелей могут
быть разделенные?
6.
Какие камеры сгорания дизелей называются
неразделенные?
|