ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы выпуска в цилиндре и в системе газотурбинного наддуРАЗ ДЕЛ II Агрегаты воздухои топливоснабжения, регулирование и автоматизация Турбокомпрессоры, воздухоохладители и топливная аппаратура Турбокомпрессоры и приводные компрессоры Охладители наддувочного воздуТопливные насосы из "Двигатели внутреннего сгорания " Начало процесса сжатия определяется моментом закрытия органов газораспределения и параметрами рабочего тела, полученными в результате приведенного выше расчета процесса наполнения и продувки. Сам процесс носит довольно сложный характер и сопровождается изменением направления теплоотдачи между рабочим телом и стенками цилиндра. [c.43] В начале хода сжатия температура заряда Та ниже средней температуры стенок цилиндра, поэтому начальная стадия процесса сжатия сопровождается сообщением теплоты от стенок к рабочему телу. Кривая действительного поли-тропического процесса в этот период проходит достаточно круто и показатель политропы в начальной стадии процесса сжатия выше показателя адиабаты (рис. 21). [c.43] По мере дальнейшего движения поршня к в. м. т. температура рабочего тела повышается, теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра вследствие уменьшения разности температур снижается и наступает момент равенства температур — мгновенное равновесное тепловое состояние. При дальнейшем сжатии температура заряда становится выше средней температуры стенок, а направление теплового потока изменяется, заряд начинает отдавать теплоту стенкам, кривая действительного процесса сжатия проходит более полого и показатели политропы в конечной стадии процесса сжатия ниже показателей адиабат, причем эта разность возрастает по мере приближения поршня к в. м. т. [c.43] Таким образом, процесс сжатия в реальных дизелях — это политропиче-ский процесс, осуществляющийся с переменным показателем политропы п . Если небольшие участки кривой сжатия подчинить уравнению = onst и вычислить для этих участков средние переменные показатели политропы, а также соответствующие переменным температурам показатели адиабат, то получим кривые 1 и 2. [c.44] Использование переменных показателей политроп значительно усложняет расчет. Поэтому для упрощения расчетов вводится условный показатель политропы с = onst, величина которого обеспечивает при одинаковых параметрах начала и конца процесса получение такой же работы на линии сжатия, как и при переменном показателе. [c.44] Значение среднего показателя политропы сжатия зависит от качества сжимаемого газа и среднего]уровня температур, изменяющего средний показатель адиабаты k . Отклонение от k зависит от интенсивности теплообмена. С усилением теплообмена показатель Лс отклоняется от показателя в сторону уменьшения, так как преобладающим оказывается влияние теплоотдачи от газа в стенки в конечной стадии процесса сжатия, характеризуемой повышенными давлениями и температурами газа. Повышение давления и температуры газа ведет как к росту коэффициента теплоотдачи, так и к повышению температурного напора. Большое влияние на теплоотдачу оказывает частота вращения коленчатого вала двигателя. По мере ее увеличения уменьшается время контакта газа со стенками, а также уменьшаются утечки]заряда через зазоры между кольцами, и средний показатель политропы приближается к показателю адиабаты. [c.44] Значение показателя политропы зависит также, очевидно, и от температур стенок цилиндра — чем выше температура в системе охлаждения, тем больше средний показатель политропы. [c.44] Термический к. п. д. при этом понижается незначительно, а механический возрастает. Выбор оптимальной степени сжатия следует производить с учетом продолжительности работы тепловозного дизеля на режимах малых нагрузок, что ограничивает снижение степени сжатия. Поэтому степень сжатия ниже 8 = 12 не применяется. Наиболее распространенные пределы е = 12 16. [c.45] В бескомпрессорных дизелях со струйным смесеобразованием улучшение равномерности топливно-воздушной смеси достигается соответствием формы камеры сгорания, образованной поршнем Д количеству и направлению топливных факелов 2, представляюш,их собой распавшиеся струи топлива (рис. 22), подаваемого форсункой 3, а также подбором надлежащей дальнобойности топливных факелов, мелким распыливанием топлива и созданием завихрений сжатого воздуха. При слишком большой дальнобойности (или пробивной способности) топливо попадает на стенки камеры. Если это относительно холодные стенки цилиндра, то оно, оседая на них, не воспламеняется, а смешивается с маслом и стекает в картер. Если это горячее донышко поршня, то топливо, попадая на него, нагревается без достаточного доступа воздуха и коксуется, образуя нагар (не полностью сгорает). При слишком малой дальнобойности топливо сосредоточивается вблизи форсунки, где не хватает воздуха для горения. [c.45] Основные средства увеличения дальнобойности — подбор размеров соплового отверстия форсунки и увеличение давления впрыскивания топлива, которое определяется скоростью нагнетания топлива насосом и проходным сечением отверстий форсунки. Мелкое распыливание топлива достигается повышением давления впрыскивания, уменьшением проходного сечения каждого отверстия форсунки (может быть увеличено их количество) и увеличением противодавления в цилиндре (большая степень сжатия или высокое давление наддува). Характеристика распыливания (рис. 23) представляет собой зависимость процентного количества капель определенного7диаметра от величины их диаметра. Процент определен по отношению ко всему количеству капель, на которые распадается струя топлива. Для получения необходимой дальнобойности струй и мелкого распыливания топлива решающее значение имеет давление впрыскивания топлива. Обычно оно не ниже 25 МПа в начале впрыскивания. Давление впрыскивания изменяется в течение процесса, возрастая к концу до 60,0—80 МПа, а иногда и выше. [c.45] Значительным резервом улучшения смесеобразования является создание направ-ленного воздушного потока в цилиндре— завихрение. Завихрение воздуха достигается различными конструктивными мероприятиями. 30 Например, завихрения имеются в двигателе с формой камеры сжатия, показанной на рис. 22, так как при приближении поршня 20 к крышке воздух вытесняется от стенок цилиндра к середине сгорания камеры. Несколько сильнее завихрения при специальной ю форме впускного канала (рис. 24) или козырьке на седле или клапане, создающем тангенциальное направление движению воздуха. [c.45] Еще большие завихрения могут быть полу- чены в двухтактных дизелях с прямоточной продувкой при тангенциальном направлении продувочных окон. [c.45] Сразу после начала впрыскивания топлива в цилиндр одновременно со смесеобразованием начинается другая цепь процессов — подготовка топлива к воспламенению. Одни из них протекают одновременно, а другие последовательно. В это время происходят нагревание топлива воздухом и испарение его, химические процессы внутри топлива и химические реакции между топливом и кислородом воздуха. Температура топлива повышается тем быстрее, чем выше температура и давление воздуха, зависящее от степени сжатия и момента начала впрыскивания топлива. При более раннем начале впрыскивания до в. м. т. (опережении впрыскивания) нагревание требует больше времени, так как температура и давление воздуха тем меньше, чем больший путь остается пройти поршню до в. м. т. Ускоряется нагревание при уменьшении размеров капель топлива, при этом увеличивается отношение поверхности капли к ее массе и теплота быстрее достигает центра капли, повышая температуру всей ее массы. Ускорению нагревания способствует повышение относительной скорости движения капель топлива в воздухе, которая зависит от давления впрыскивания и завихрений воздуха. При увеличении относительной скорости растет коэффициент теплопередачи от воздуха к топливу и ускоряется нагревание. [c.46] Когда температура на поверхности капли достигает определенной величины, начинается испарение топлива—сначала более легких составных частей, а затем все более тяжелых. Температура начала испарения определяется сортом топлива. Скорость испарения зависит, кроме того, от скорости движения топлива в воздухе (чем больше эта скорость, тем быстрее удаляется пар от поверхности капли), от размеров капли, температуры и давления воздуха. [c.46] При достижении определенной температуры на поверхности начинаются также химическое преобразование топлива (распад сложных молекул углеводородов на более простые), реакции между молекулами топлива и кислородом воздуха. [c.46] То же происходит и в испаренной части топлива. Протекание химических процессов — их характер и скорость — зависит от сорта топлива, скорости нагревания и испарения. Часть химических реакций поглощает теплоту, а часть выделяет. Наконец, наступает момент, когда реакции, при которых выделяется теплота, начинают решительно преобладать и топливо воспламеняется. [c.46] В результате многочисленных исследований установлено, что воспламенение происходит в парогазообразной части топлива, которая больше перемешана с воздухом, а потому нагревание и другие процессы происходят в ней быстрее, чем в жидкой части. [c.46] Е — условная энергия активации — избыточная кинетическая энергия соударяющихся молекул над средней энергией соударения. Величина Е зависит от химической природы топлива. [c.47] Обычно продолжительность подготовительного периода на наиболее экономичных режимах = 0,001 0,002 с, но на режимах малых нагрузок и холостого хода эти пределы достигают 0,005—0,007 с. [c.47] Из вышеизложенного и формулы (70) можно заключить, что продолжительность запаздывания воспламенения уменьшается при увеличении скорости нагревания капель топлива воздухом. Скорость же увеличивается при повышении степени сжатия, более мелком распыливании топлива, большем завихрении воздуха в цилиндре, увеличении линейной скорости истечения топлива из форсунки, повышении температуры наддувочного воздуха Тк и уменьшении опережения начала впрыскивания топлива до в. м. т., так как температура сжатого воздуха увеличивается по мере приближения к в. м. т. [c.47] Вернуться к основной статье