Влияние физических свойств топлива.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Тема: Смесеобразование в дизельных ДВС

План

1. Протекание процессов смесеобразования в дизельных ДВС.

2. Способы смесеобразования и камеры сгорания дизелей.

3. Факторы, влияющие на смесеобразование в дизелях.

4. Сравнение смесеобразований в ДВС с искровым зажиганием и дизелях.

Содержание лекции

Общие сведения о протекании процессов смесеобразования в дизельных ДВС

В дизелях применяется внутреннее смесеобразование, при котором в конце такта сжатия топливо впрыскивается в цилиндр, т.е. происходит распыливание, нагревание, испарение и смешивание топливных паров с воздухом.

Смесеобразование в дизеле проходит в течении короткого промежутка времени (20-60º угла поворота КВ, когда поршень находится вблизи ВМТ), начинается с момента начала впрыскивания топлива и продолжается до конца горения. Остаток топлива подается уже в горящую среду. К началу подачи топлива в конце такта сжатия давление в цилиндре составляет примерно 3-3,5 МПа, а температура 700 - 900º К.

Каждая частица топлива должна войти в соприкосновение с определенным количеством воздуха, чтобы произошло полное сгорание, выделение теплоты и расширение в начале рабочего хода поршня.

Для выполнения этих требований необходимо:

- создать интенсивное направленное движение воздуха.

- своевременно подать, качественно распылить и равномерно распределить топливо по объему камеры сгорания.

Способы смесеобразования и камеры сгорания дизелей

В ДВС различают три основных способа смесеобразования:

- объемное (топливо распыляется в воздушную среду);

- пристеночное (топливо распыляется на стенки КС и образуется топл.пленка);

- комбинированное (объемно-пленочное).

Способ смесеобразования определяется типом и формой камеры сгорания.

Тип камеры сгорания определяется ее формой.

По типу камеры сгорания бывают неразделенные, полуразделенные и разделенные. В дизельных чаще всего применяются полуразделенные КС.

Неразделенные КС располагаются в головке блока цилиндров или неглубоко в поршне.

Полуразделенные КС располагаются в глубине днища поршня.

Разделенные КС располагаются в ГБЦ и в днище поршня.

К камерам сгорания предъявляют следующие требования:

- иметь минимальные сопротивление впуска, гидравлические и тепловые потери;

- обеспечивать высокую экономичность процесса сгорания на всех режимах;

- иметь мягкий процесс сгорания (Рz = 6…7 МПа, dp/dj = 0,2…0,4 МПа/град);

- обеспечивать хорошие пусковые свойства;

- обеспечивать минимальный коэффициент избытка воздуха.

В отдельных типах автомобильных и тракторных дизелей применялись и еще находят применение смесеобразование в разделенных камерах сгорания (вихрекамеры и предкамеры).

Рис. 2. Схема разделенных камер сгорания:

а – с дополнительной вихревой камерой; б – с дополнительной предкамерой.

Объемное смесеобразование в однокамерных (неразделенных и полуразделенных) камерах сгорания с малой глубиной и большим диаметром.

Для них характерно отношение диаметра камеры сгорания к диаметру цилиндра равное 0,75-0,85. Такая камера сгорания располагается обычно в поршне, при этом оси форсунки и цилиндра совпадают (Рис. 4.1 а). В форсунках обычно 6-10 и более сопел, давление впрыска может быть до 110-120 МПа (насос-форсунки), чаще 40-50 МПа. При объемном смесеобразовании топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, прогревается и испаряется в основном за счет теплосодержания части заряда в зоне топливных струй, т.е. смесеобразование происходит в основном объеме.

При отношении диаметра камеры сгорания к диаметру цилиндра

0,35¼0,75 и форме показанной на Рис. 4.1 б, в, повышается интенсивность вихрей за счет увеличения поверхности вытеснителей. Такие камеры обычно называют полуразделенными, например дизели ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238.

Пленочное смесеобразование.

Основная масса топлива (90-95%) впрыскивается в пристеночную зону и 5-10% в объем. В форсунке два отверстия. Факел топлива направляется под острым углом на стенку камеры сгорания, чтобы образовалась тонкая пленка топлива толщиной 0,01-0,015 мм. Дизель может работать при таком смесеобразовании от тяжелых топлив до бензина. Скорость нарастания давления в этих камерах в пределах DР/Dj = 0,3-0,45 МПа/град при максимальном давлении цикла 6-8 МПа, степень сжатия может достичь 24-26 максимальное давление впрыска 30…35 МПа, удельный эффективный расход топлива 218…255 г/(кВт×ч). Такое смесеобразование получило название М-процесс (по фамилии его создателя инженера Мейра). К недостаткам пленочного смесеобразования можно отнести ухудшение пусковых качеств холодного двигателя в связи с низкой температурой стенок.

Объемно-пленочное смесеобразование (комбинация объемного и пленочного смесеобразования) предусматривает подачу части топлива на стенки камеры сгорания и части в объем воздушного заряда. Такое смесеобразование получило наибольшее распространение на отечественных дизелях, в которых применяются полуразделенные камеры сгорания типа ЦНИДИ (Рис. 4.1 г), которые ближе к пленочному, где 35…40% цикловой подачи попадают на стенку. К объемно-пленочным смесеобразованиям относятся также камеры (Рис. 4.1 б, в).

Смесеобразование в разделенных камерах сгорания (вихрекамеры и предкамеры).

Разделенные камеры сгорания включают основную и вспомогательную полости, соединенные между собой. Относительный объем вихревой камеры Vв/Vс = 0,5…0,7 (Рис. 4.2 а), в ней возникает вращательное движение воздуха во время такта сжатия с большей скоростью (100…200 м/с), в который впрыскивается топливо.

Процессы смесеобразования в предкамере и в вихревой камере отличаются тем, что в первой не образуется направленное вихревое движение воздуха.

Относительный объем предкамеры составляет Vп = (0,25-0,4) Vс, он меньше чем у вихрекамеры (Рис. б). У этих камер сгорания больше отношение поверхности камеры сгорания к объему (F/Vc), поэтому больше потерь в систему охлаждения, больше гидравлические потери, что приводит к ухудшению топливной экономич-ности, хуже пусковые качества двигателя, поэтому применяется выше степень сжатия (e = 20-21). Преимущество этих камер состоит в том, что можно применять топливо с меньшим цетановым числом, односопловые форсунки с диаметром сопла 0,5-1 мм, низким давлением впрыска 12-15 МПа. Двигатели с такими камерами обладают меньшей токсичностью отработавших газов.

Краткая характеристика камер сгорания приведена в таблице, более подробно о характеристиках камеры можно познакомиться в литературе [1, 2, 3].

Таблица 4.1. Краткая характеристика камер сгорания дизелей.

Наименование камеры	Марка двигателя	Ре , МПа	a	qe, г/кВ×ч	Р max, МПа	dp/dj, МПа/град
Неразделенная камера с непосредственным впрыском и объемным смесеобразованием (Рис. а, в).	ЯМЗ-236, ЯМЗ-238.	0,6-0,65	1,6-2,0	217-237	7,5-8,5	0,8-1,2
Полуразделенная камера с объемно-пленочным смесеобразованием. (рис.4.1г)	Д-240, СМД-14К, СМД-17КН	0,6-0,8	1,2-1,8	229-240	6,5-7,2	0,6-0,8
Полуразделенная камера с объемно-пленочным смесеобразованием (Рис.б, в).	ЯМЗ-240, КАМАЗ,	0,6-0,9	1,5-1,8	23-¼245	7-9	0,5-0,8
Полуразделенная камера с пленочным смесеобразованием, М-процесс.		0,75-0,8 2	1,2-1,4	229-244	6-7	0,3-0,4
5. Разделенная с предкамерой (Рис.4.2 б)	КМД-46	0,5-0,65	1,2-1,5	270-285	5-6	0,3-0,4
6. Разделенная с вихрекамерой (Рис.4.2 а)	Д-50, СМД-14	0,6-0,7	1,15-1,25	240-270	5,5-6,5	0,4-0,5

3. Факторы, влияющие на смесеобразование в дизелях :

- тип и форма камеры сгорания;

- физические свойства топлива;

- направление и скорость движения воздуха;

- характеристика впрыска топлива;

- режим работы двигателя;

- давление и температура в камере сгорания.

Влияние физических свойств топлива.

На параметры распыливания и развитие струй влияет сорт топлива (содержание парафинов) и его вязкость. Вязкость зависит от температуры топлива. при снижении температуры - вязкость увеличивается. С ростом вязкости ухудшаются мелкость и однородность распыливания.

Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 39; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!