• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Вплив розпилення на процес сумішоутворення.

Вплив на розпилення палива оказують:

2.1. Конструкція розпилювача.

2.2. Тиск впорскування.

2.3. Стан середовища куди впорскується паливо.

2.4. Властивість палива.

2.1. Розпилювачі по конструкції поділяються на два типи: закритого і відкритого типу. Закритого типу поділяються на штифтові і без штифтові. По кількості отворів розпилювання розпилювачі поділяються на одноотворні і багатоотворні.

Рис. 2. типи розпилювачів форсунок.

Розпилювачі закритого типу бувають двох типів: закритого типу, без штифтові, багатоотворні (Рис. 2, а) використовують на дизелях типу ЯМЗ і КамАЗ та інших. Такі розпилювачі дають якісний розпил, з компактними факелами і невеликою конусністю, та великою пробивною спроможністю.

Розпилювачі закритого типу, штифтові, одноотворні (Рис.2. б.) мають голку (штифт) з розхідним конусом, де між штифтом і внутрішньою поверхнею соплового отвору утворюється кільцева щілина, а факел розпиленого палива утворює порожнистий факел з великою конусністю β_ф і малою довжиною L_ф факелу, це покращує розпилення палива, але зменшує пробивну можливість факела. Такі розпилювачі використовують в роздільних камерах згоряння - вихрових та передкамерах, вони також дають якісний розпил.

Розпилювачі відкритого типу: з зустрічними струменями (Рис. 2. в.) та гвинтове розпилення (Рис. 2. г.) дають крупний, неякісний розпил і на сучасних дизелях їх не використовують.

2.2. Підвищення тиску впорскування збільшує довжиною L_ф факелу та якість розпилу і його рівномірність. Тому при підвищенні навантаження і швидкісного режиму роботи двигуна підвищується якість розпилу.

2.3. Склад середовища впливає на процес сумішоутворення. З підвищенням ступеня стиску ( ) зростають тиск і температура середовища, в яку впорскується паливо. Збільшення тису приводить до збільшення опору руху факелу, що приводить до зменшення довжини факелу. При цьому якість розпилення практично не змінюється. Зростання температури повітря приводить до зменшення довжини факелу в наслідок його інтенсивного випаровування. Завихрення повітря у камері згоряння приводить до рівномірного розпилення палива у факелі та всьому об’ємі камери згоряння.

2.4. Властивість палива впливає на процес сумішоутворення. Якість палива оцінює цетанове число, яке визначається періодом затримки самозаймання, чим менше періодом затримки самозаймання тим менша жорсткість роботи дизеля, як наслідок більший термін експлуатації. Наступним фактором, який оцінює якість палива є в’язкість палива та наявність сірки і парафіну, чим більше в’язкість палива та наявність сірки і парафіну, тим гірше розпил.

Типи камер згоряння. Камера згоряння разом з паливною апаратурою визначає умови протікання процесу сумішоутворення і згоряння у дизелі.

Камери згоряння повинні забезпечити:

1. Повне згоряння палива при мінімальній кількості повітря і за короткій час.

2. Плавне наростання максимального тиску Р_z у циклі.

3. Мінімальні втрати теплоти у стінки камери згоряння.

4. Багатопаливність – можливість використання любого рідкого палива.

Сумішоутворення в нерозділених і напіврозділених камерах згоряння.

Нерозділені і напіврозділені камери згоряння найчастіше ви­користовуються в автомобільних дизелях із значним діаметром цилінд­ра (D≥100 мм). Головні їх переваги: простота конструкції, можливість забезпечення найвищої паливної економічності дизеля при порівняно невеликих ступенях стиску і непогані пускові якості. Основні недоліки дизелів з нерозділеними камерами пов'язані з гіршою якістю сумішоут­ворення на нерозрахункових режимах роботи внаслідок порушення уз­годження характеристик впорскування і направленого руху повітряного заряду; високою жорсткістю роботи дизеля; підвищеними вимогами до паливної апаратури. У нерозділених і напіврозділених камерах згоряння реалізується один з трьох способів сумішоутворення: об'ємне, плівкове і об'ємноплівкове.

Об'ємне сумішоутворенняздійснюється в нерозділених (однопо­рожнинних) неглибоких, значного діаметра (d_K3/D = 0,75...0,85) камерах згоряння, наприклад, типу «Гесельман» (рис.3, а). При цьому спосо­бі основна частина палива вприскується і розміщується в об'ємі над порш­нем Значна доля енергії, яка витрачається на сумішоутворення, скла­дається із кінетичної енергії впорскування і розпилювання палива.

Рис.3. Нерозділені камери згоряння

а – типу «Гесельман»; б – типу «Дойтц»; в – типу ЯМЗ; г – типу ЦНДДІ

Тому паливна апаратура повинна забезпечити проникнення факе­лів розпиленого палива до периферії камери згоряння, максимально заповнити ними і їх парою весь її об'єм, а всередині факелів забезпечи­ти дрібне і однорідне розпилювання і рівномірний розподіл крапель па­лива. Ці вимоги жорсткі і суперечливі. Вони забезпечуються шляхом узгодження різних параметрів і факторів. Необхідна далекобійність фа­келів розпиленого палива забезпечується підбором розмірів соплових отворів форсунки (діаметр отворів 0,15...0,25 мм) і максимального тиску впорскування (80...100 МПа і вище); заповнення об'єму камери згоряння факелами розпиленого палива - кількістю отворів розпилювання (6...10); дрібність і однорідність розпилення - застосуванням високого тиску впорскування і отворів розпилювання форсунок малого діаметра тощо. Перелічені вимоги до паливної апаратури ускладнюють її конструкцію і знижують надійність в експлуатації.

Для забезпечення ефективного сумішоутворення у циліндрах цих дизелів створюється направлений рух повітряного заряду, узгоджений за інтенсивністю з кількістю паливних факелів. Енергія його повинна бу­ти такою, щоб за час впорскування кут оберту повітряного заряду в циліндрі приблизно дорівнював кутові між проекціями осей отворів розпилювання на площину, перпендикулярну до осі циліндра. При цьому за­ряд, який рухається, заповнює дрібними каплями і парою палива міжфакельний простір. Досвід свідчить, що однаково погіршує показники дизеля як надмірна (перезавихрювання), так і недостатня (недовихрювання) інтенсивність руху заряду.

Утворення направленого руху заряду необхідної інтенсивності до­сягається різними конструктивними засобами. В чотиритактних двигунах сумарний ефект звичайно досягається шляхом застосування тангенціальних або гвинтових впускних каналів і за рахунок ефекту перетікання заряду з об'єму, розташованого над витискаючою поверхнею поршня, у порожнину, що міститься у днищі поршня.

Теплообмін між повітряним зарядом і паливом, який забезпечує ви­паровування останнього, відбувається переважно в об'ємі факела роз­пиленого палива. Тому деформація факелів, що рухаються, збільшує об'єм і прискорює сумішоутворення. Змішування пари палива з повітрям відбувається завдяки дифузії: пара палива дифундує у напрямку поверхні факела, де концентрація палива значно менша, ніж у ядрі. Досліди свід­чать, що значний вплив на якість сумішоутворення має теплообмін у верхівках паливних факелів.

Параметри, якими характеризується об’ємне сумішоутворення:

= 1,4…1,8; W = 0,5…1,5 МПа/град; Р_z = 7,5…9,0 МПа; g_e = 225…255 г/квт•год.

Переваги: достатня економічність, високі пускові властивості, відносна простота конструкції головки, висока літрова потужність.

Недоліки: Жорстка робота; мала довговічність; підвищене значення коефіцієнта надлишку повітря .

Плівкове сумішоутворення здійснюється у напіврозділених ка­мерах. При плівковому сумішоутворенні основну частину порції палива (до 90...95%), яке впорскується, подають на нагріту стінку камери зго­ряння в поршні під невеликим кутом, що створює умови для розтікання палива по стінці тонким шаром, а біля стінки забезпечують рух заряду з такою швидкістю, щоб був гарантований інтенсивний відтік пари палива від плівки, і щоб плівка при цьому не руйнувалась (рис. 3, б). Спочат­ку самозаймаються пари тієї частки палива (5 - 10%), що подається в об'єм. Ефективність сумішоутворення досягається оптимальним поєд­нанням товщі плівки, інтенсивності руху повітряного заряду над нею і температури стінки камери згоряння. Остання має переважне значення при сумішоутворенні і може регулюватися підбором товщини стінки камери згоряння і інтенсивності охолодження поршня. Спрямований рух повітряного заряду необхідної швидкості, як і при об'ємному сумішоутворенні, забезпечується за рахунок надання зарядові руху високої інте­нсивності у впускному каналі і ефективного витиснення його з над поршневої щілини.

Параметри, якими характеризується об’ємне сумішоутворення:

= 1,3…1,4; W = 1,0 МПа/град; Р_z = 6,5…8,0 МПа; g_e = 220…240 г/квт•год.

Переваги: висока економічність, менша жорсткість та максимальний тиск циклу.

Недоліки: Гірші пускові властивості холодного двигуна та підвищена токсичність на режимі малих і часткових навантажень; приводить до неможливості значного форсування дизеля наддувом через високу температуру дета­лей камери згоряння; ускладнює доводку робочого процесу.

Об’ємно-плівкове сумішоутворення здійснюється в напіврозділених камерах згоряння з відношенням d_KЗ/D = 0,5...0,6. При цьому способі 40...60% циклової порції палива досягає стінок камери згоряння у поршні (рис. 3, в). Попадання палива на стінку спочатку значно зменшує швидкість його випаровування, а тому й швидкість утворення паливоповітряної суміші. Завдяки цьому знижується жорсткість роботи дизеля. Після початку згоряння і підвищення температури заряду швид­кість випаровування і змішування зростає, тому завершення згоряння порівняно з об'ємним способом не дуже запізнюється. Саме це дає мо­жливість зберегти високу економічність циклу. Важливе значення для якісного сумішоутворення у цих дизелів мають складові швидкості руху повітряного заряду, які пов'язані з напрямком і інтенсивністю перетікан­ня його з надпоршневого простору. Перетворені із радіальних в осьові (направлені вздовж осі циліндра), вони захоплюють пару, дрібні каплі у пристінній зоні, продукти згоряння і переносять їх у глибину камери зго­ряння у поршні. При ході розширення під час зворотного перетікання заряду частина палива, що не згоріла, і продукти неповного згоряння переносяться в об'єм над поршнем, де знаходиться ще не використане для згоряння повітря. Це активізує сумішоутворення і догоряння.

При цьому способі сумішоутворення максимальний тиск впорску­вання, як правило, не перевищує 40...50 МПа, і можна застосовувати розпилювачі з чотирма-п'ятьма отворами відносно значного діаметра 0,3...0,45 мм. Є також можливість для зміщення осі камери згоряння й розпилювача відносно осі циліндра з метою збільшення діаметра впуск­ного клапана для забезпечення кращого наповнення циліндра свіжим зарядом.

Основними недоліками двигуна з цим способом сумішоутво­рювання є: більша висота головки поршня; високе теплове навантажен­ня поршня (особливо кромок горловини камери згоряння) і головки циліндрів; необхідність роботи з більшим надлишком повітря у зв'язку з малим відносним об'ємом камери згоряння.

Різновидом цього способу є спосіб сумішоутворення у камері ЦНДДІ (рис. 3, г). У цьому випадку частина палива концентрується у пристіночному шарові. Механізм сумішоутворення в обох випадках близький до об'ємноплівкового.

Особливості сумішоутворення при наддуві.При наддуві дизеля підвищується густина, а часто і температура заряду у циліндрі. Процеси окислення прискорюються, тому виникає необхідність в підвищенні про­бивної сили факелів розпиленого палива. У той же час збільшується циклова подача палива, а тривалість впорскування бажано зберегти таку ж саму, як у дизелях без наддуву. З підвищенням частоти обертан­ня колінчастого вала і навантаження внаслідок збільшення густини за­ряду і скорочення періоду затримки самозаймання суміші необхідно за­безпечити більш різке зростання тиску впорскування для того, щоб збе­регти необхідну ефективність сумішоутворювання і згоряння.

Ці вимоги задовольняються шляхом підвищення максимального ти­ску впорскування, який у сучасних дизелях досягає 160...200 МПа, зме­ншенням діаметру соплових каналів розпилювачів форсунок до 0,15...0,18 мм і збільшенням їх кількості до 7...8.

Сумішоутворення у розділених камерах згоряння.Розділені ка­мери згоряння складаються із основної і додаткової камер, які з'єд­нуються одним або декількома каналами.

У основній камері розташовані клапани, а у додатковій встановлена форсунка. Мета розділення полягає у використанні частини енергії па­лива, що займається у додаткової камері, для покращення сумішоутворення у основної камері. Паливо, що займається у додаткової камері, разом з продуктами згоряння і паливом, що не згоріло, під тиском про­дуктів згоряння енергійно викидається у основну камеру, де основна частина палива гарно перемішується з повітрям, що у ній знаходиться і згоряє.

Основні переваги дизелів з цими камерами згоряння такі: висока якість згоряння без диміння при порівняно малих значеннях коефіціє­нта надміру повітря (а = 1,2...1,3); м’яка робота дизеля: порівняно невисока токсичність відпрацьованих газів завдяки якісному згорянню; від­носно низькі вимоги до паливної апаратури, тому що функції сумішоут­ворення виконує головним чином частка палива, що згоряє в додатковій камері.

Дизелі з розділеними камерами згоряння порівняно з нерозділеними мають і кілька істотних недоліків: гіршу паливну економічність - вна­слідок втрат на перетікання заряду із камери у камеру і втрат у систему охолодження; більш складний запуск (внаслідок перелічених вище причин).

Найбільше розповсюджені два типи додаткових камер: вихрові і пе­редкамерні. Дизелі з такими камерами називають вихрокамерними і пе­редкамерними.

У вихровій камері згоряння вісь з'єднувального каналу направ­лена по дотичній до внутрішньої поверхні сферичної або циліндричної порожнини додаткової камери (рис. 4, а), що забезпечує в ній під час стискування утворення направленого вихрового руху заряду. Швидкість перетікання його через горловину складає понад 200 м/с. Паливо зви­чайно вприскується в напрямку до поверхні з'єднувального каналу, а повітря, що рухається, відтискує факел розпиленого палива до стінки вихрової камери. Внаслідок цього забезпечується гарний розподіл па­лива в цьому об'ємі, а значить, і якісне сумішоутворення. Нижню части­ну вихрової камери, як правило, виконують змінною, теплоізольованою, завдяки чому температура її підвищується до 870...920 К, що також сприяє якісному сумішоутворенню, особливо при високих частотах обер­тання колінчастого вала. Об'єм вихрової камери складає 60...80% від загального об'єму камери згоряння. (V_ВК ≈(60…80)%V_K3) Площа поперечного перерізу з’єднувального каналу f _к = 1…5 % F_п . Тому після самозаймання перезбагачена суміш, яка знаходиться у вихровій камері, під дією перепаду тис­ку починає перетікати у основну камеру, виконану у вигляді невеликої фасонної виїмки у поршні. Суміш втягує у згоряння зосереджене там повітря і тим самим забезпечує швидке і повне догоряння палива.

Параметри, якими характеризується вихрова камера сумішоутворення:

= 1,2…1,3; W=0,3…0,4 МПа/град; Р_z =7…8 МПа; g_e =260…290 г/квт•год.

Переваги: Менша жорсткість та максимальний тиск циклу та чутливість до якості розпилу палива.

Недоліки: Гірші пускові властивості, підвищена питома витрата палива в наслідок гідравлічних і аеродинамічних втрат. Більший термін експлуатації

У передкамерному дизелі (рис. 4,б) відносний об'єм додатко­вої порожнини і переріз горловини виконуються меншими, ніж у вихро-камерних дизелів (V_ПК ≈(25…35)%V_K3). Площа поперечного перерізу з’єднувального каналу f _к = 0,3…0,8 % F_п . Цим забезпечується значне підвищення швидкості перетікання заряду (до 300...320 м/с) через з'єднувальний канал, що деякою мірою компенсує відсутність його на­правленого вихрового руху в камері. Паливо вприскується назустріч по­току повітря. Виникає інтенсивна турбулізація, яка сприяє якісному су­мішоутворенню.

Після самозаймання перенасичена суміш, що горить, перетікає з високою швидкістю у основну камеру згоряння і тим самим забезпечує швидке і достатньо повне догоряння палива навіть при невеликому значенні коефіцієнта надміру повітря.

Параметри, якими характеризується вихрова камера сумішоутворення:

= 1,3…1,4; W = 0,3…0,4 МПа/град; Р_z = 5,5…6 МПа; g_e = 260…300 г/квт•год.

Переваги: Менша жорсткість та максимальний тиск циклу та чутливість до якості розпилу і сорту палива. Більший термін експлуатації

Недоліки: Гірші пускові властивості, підвищена питома витрата палива в наслідок гідравлічних і аеродинамічних втрат, підвищена ступінь стиску = 18…20

Рис. 4. Розділені камери згоряння

а – вихрова; б – передкамера; в – передкамера з виступом визискувачем;

1 – допоміжна камера; 2 – основна камера; 3 – виступ-витискувач

У останні роки увагу автомобілебудівників привертають передкамер­ні дизелі з виступом-витискувачем на поршні (рис. 4, в). Цей виступ переміщається у горловині передкамери і підвищує інтенсивність турбу­лізації заряду. Завдяки цьому забезпечуються якісні сумішоутворення і згоряння, а в результаті підвищується економічність і знижується токси­чність відпрацьованих газів

Читайте також:

1. A) правові і процесуальні основи судово-медичної експертизи
2. H) інноваційний менеджмент – це сукупність організаційно-економічних методів управління всіма стадіями інноваційного процесу.
3. I визначення впливу окремих факторів
4. II. Поняття соціального процесу.
5. IV. План навчального процесу.
6. Iзобаричний процес
7. Iзотермiчний процес
8. Iзохоричний процес
9. V Практично всі психічні процеси роблять свій внесок в специфіку організації свідомості та самосвідомості.
10. V Процес інтеріоризації забезпечують механізми ідентифікації, відчуження та порівняння.
11. А. В. Петровський виділяє три стадії розвитку особистості в процесі соціалізації: адаптацію, індивідуалізацію і інтеграцію.
12. А. Особливості диференціації навчального процесу в школах США

Переглядів: 2756