Файл: Силовые установки и промысловые механизмы маломерных судов рыбной промышленности (с двигателями до 100 л. с.) учеб. пособие.pdf

ный коэффициент полезного действия являются критери­

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ, ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ТОПЛИВА И ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ДВИГАТЕЛЯХ

Способы смесеобразования

Смесеобразование в дизелях осуществляется непо­ средственно внутри рабочего цилиндра в период поступ­ ления и частичного сгорания топлива. Время, в течение

37

которого происходит смесеобразование, определяется продолжительностью процессов впрыска и сгорания топ­ лива и для двигателей различной быстроходности, изме­ няется от 0,05 до 0,005 с. Качество смесеобразования существенно влияет на полноту и продолжительность про­ цесса сгорания топлива, а следовательно, и на эконо­ мичность работы двигателя. Качество смесеобразования характеризуется тонкостью и однородностью распыливания, а также равномерностью распределения капель топлива в объеме камеры сгорания. Тонкость распыливания определяется величиной среднего диаметра боль­

топлива. Например, в быстроходных двигателях с нераз­ деленными камерами сгорания давление впрыскивания составляет около 800—1000 кгс/см2 (80—100 МПа), а в тихоходных 200—400 кгс/см2 (20—40 МПа) . Равно­ мерное распределение капель в объеме камеры сгорания обеспечивает лучшее перемешивание топлива с воздухом и получение однородной топливо-воздушной смеси. На качество смеси также влияют способ смесеобразования и конструктивные особенности камер сгорания.

В дизелях применяются следующие основные спосо­ бы смесеобразования: однокамерное, или с непосредст­ венным впрыском топлива, пленочное, предкамерное и вихрекамерное. Непосредственный впрыск топлива при­ меняется в неразделенных камерах сгорания, предка­ мерное и вихрекамерное смесеобразование — в разде­ ленных камерах, а пленочное смесеобразование, хотя и происходит в камере, разделенной на две части (одна часть в поршне), но благодаря. большому проходному сечению соединительного канала ее относят к категории неразделенных.

Непосредственный впрыск топлива. Неразделенные камеры сгорания представляют собой часть цилиндра, заключенную между днищем поршня и огневой поверх­ ностью крышки или между днищами двух поршней в двигателях с противоположно движущимися порш­ нями'. '

Схемы неразделенных камер сгорания основных кон­ структивных групп представлены на рис. 16.

38

Камеры первой группы (1—5) расположены в порш­ не. Применяются они в четырехтактных дизелях и в двухтактных с прямоточно-клапанной продувкой. Каме­ ра 2 имеет, наибольшее распространение, так как в ее объем удачнее, чем в другие, вписывается форма факела топлива (дизель ЗД6) . Камеры в поршне 4 и 5 будут рассмотрены в разделе «Пленочное смесеобразование».

Камеры второй группы (6, 7, 8) расположены в ци­ линдровой крышке. Они применяются преимущественно в двухтактных дизелях с контурной продувкой, напри­ мер в двигателе ДРЗО/50.

Камеры третьей группы (9,10) расположены в ци­ линдре между днищами двух поршней и применяются только в двигателях с противоположно движущимися поршнями, например в двухтактном двухрядном дизеле Д П Н 23/2X30.

Камеры четвертой группы (11—15) расположены частично в цилиндровой крышке, а частично в поршне. Они применяются главным образом в двухтактных ди­ зелях, например в дизеле 8ДР 43/61.

Смесеобразование в дизелях с неразделенными каме­ рами сгорания осуществляется путем непосредственного впрыска топлива под высоким давлением в объем каме­ ры. Конфигурация камер сгорания при этом должна со­ ответствовать количеству, направлению и дальнобойно­ сти факелов, чтобы обеспечивать равномерное распреде­ ление капель топлива в объеме камеры, а также исключать попадания части топлива на стенки. В ре­ зультате попадания топлива на стенки камеры сгорания температурой ниже 200 и выше 400° С ухудшается сме­ сеобразование и увеличивается нагарообразование, в связи с чем экономичность работы дизеля ухудшается.

Неразделенные камеры сгорания имеют довольно простую конфигурацию, а малая относительная поверх­ ность охлаждения их обеспечивает минимальные тепло­ вые потери. Поэтому дизели с неразделенными камера­ ми сгорания имеют хорошие пусковые качества и хоро­ шие экономические показатели.

Неразделенные камеры имеют и некоторые недостат­ ки: необходимость высокого давления впрыска для по­ лучения хорошего качества распыливания топлива; необходимая полнота сгорания при имеющейся нерав­ номерности распределения капель в объеме камеры обе-

40

спечивается высокими значениями коэффициента избыт­ ка воздуха (1,8—2,2); повышенная чувствительность к сорту топлива.

Под коэффициентом избытка воздуха для сгорания понимается отношение действительного количества воз­ духа L , которое нужно подать в цилиндр двигателя для

Рис. 17. Камера сгорания ЦНИДИ в поршне.

количества цикловой подачи топлива на стенки камеры, расположенной в поршне. Камера в поршне имеет полу­ сферическую форму (рис. 17). Топливо впрыскивается многосопловой форсункой 1 под давлением 150—200 кгс/ /см2 (15—20 МПа) так, чтобы около 95% его количества попало на стенки камеры 2 и покрыло их тонкой рав­ номерной пленкой. Температура стенок камеры работа­ ющего двигателя находится в пределах 200—400° С, в результате чего обеспечивается хорошее испарение топ­ лива и исключается термическое разложение молекул. Около 5% топлива распыливается в объеме камеры сго­ рания и воспламеняется в первую очередь, зажигая за­ тем основное топливо, испаряющееся с поверхности пленки. Пары топлива интенсивно перемешиваются с круговыми вихреобразными потоками . воздуха внутри камеры н образуют однородную топливо-воздушную смесь.

4J

Сгорание топлива при пленочном смесеобразовании происходит постепенно, по мере его испарения. Интен­ сивность нарастания давления в 'цилиндре вследствие этого уменьшается, поэтому такие двигатели отличают­ ся пониженными «жесткостью» и шумом при работе. Круговые вихреобразования внутри камеры создаются с помощью впускного патрубка специальной конструкции.

Рис. 18. Схема прсдкамерного смесеобразования.

Двигатели с пленочным смесеобразованием имеют вы­ сокую экономичность и могут работать на различных сортах топлива.

Предкамерное смесеобразование. Предкамерное сме­

называется предкамерой /, а другая представляет собой объем цилиндра надпоршневого пространства 3. Пред­ камера большей частью выполняется в виде цилиндриче­

камере повышается медленнее, чем в рабочем цилиндре, так как соединительные каналы оказывают сопротивле­ ние для прохода.воздуха. В результате этого между ци-

4?