1. Процес сумішоутворення в двигунах з іскровим запалюванням.
Комплекс взаємопов'язаних процесів дозування палива і повітря, розпилювання і випаровування палива, а також перемішування палива з повітрям називається смесеобразованием. Від складу і якості паливо-повітряної суміші, отриманої при сумішоутворення, залежить ефективність процесу згоряння.
У чотиритактних двигунах зазвичай організовують зовнішнє сумішоутворення, Яке починається дозуванням палива і повітря в форсунки, карбюраторі або в змішувачі (газовий двигун), триває у впускному тракті і завершується в циліндрі двигуна.
Розрізняють два типи впорскування палива: Центральне - впорскування палива у впускний трубопровід і розподілене - впорскування у впускні канали головки циліндрів.
розпилювання паливапри центральному уприскуванні і в карбюраторах починається в період, коли струмінь палива після її виходу з отвору форсунки або розпилювача під впливом сил аеродинамічного опору і за рахунок високої кінетичної енергії повітря розпадається на плівки і краплі різних діаметрів. У міру руху краплі дробляться на більш дрібні. З підвищенням дрібноту розпилювання зростає сумарна поверхня крапель, що призводить до більш швидкого перетворення палива в пар.
Зі збільшенням швидкості повітря мелкость і однорідність розпилювання поліпшуються, а при великій в'язкості і поверхневому натягу палива - погіршуються. Так, під час пуску карбюраторного двигуна розпилювання палива практично немає.
При уприскуванні бензину якість розпилювання залежить від тиску впорскування, форми розпилюють отворів форсунки і швидкості течії палива в них.
У системах впорскування найбільше застосування отримали електромагнітні форсунки, до яких паливо підводиться під тиском 0,15 ... 0,4 МПа для отримання крапель необхідного розміру.
Розпилювання плівки і крапель палива триває при русі паливо-повітряної суміші через перетину між впускним клапаном і його сідлом, а на часткових навантаженнях - в щілини, утвореної прикритої дросельною заслінкою.
Освіта і рух плівки палива виникає в каналах і трубопроводах впускної системи. При русі палива через взаємодію з потоком повітря і гравітації воно частково осідає на стінках впускного трубопроводу і утворює паливну плівку. Через дії сил поверхневого натягу, зчеплення зі стінкою, тяжкості і інших сил швидкість руху плівки палива в кілька десятків разів менше швидкості потоку суміші. З плівки потоком повітря можуть зриватися крапельки палива (вторинне розпилювання).
При уприскуванні бензину зазвичай в плівку потрапляє 60 ... 80% палива. Її кількість залежить від місця установки форсунки, дальнобійності струменя, дрібноту розпилювання, а в разі розподіленого вприскування у кожний циліндр - і від моменту його початку.
У карбюраторних двигунах на режимах повних навантажень і малої частоти обертання до 25% від загальної витрати палива потрапляє в плівку на виході з впускного трубопроводу. Це пов'язано з невеликою швидкістю потоку повітря і недостатньої дрібністю розпилювання палива. При прикритті дросельної заслінки кількість плівки у впускному трубопроводі менше через вторинного розпилювання палива близько заслінки.
випаровування паливанеобхідно для отримання однорідної суміші палива з повітрям і організації ефективного процесу згоряння. У впускному каналі, до надходження в циліндр, суміш є двофазної. Паливо в суміші знаходиться в газовій і рідкій фазах.
При центральному уприскуванні і карбюрації для випаровування плівки впускний трубопровід спеціально підігрівають рідиною з системи охолодження або відпрацьованими газами. Залежно від конструкції впускного тракту і режиму роботи на виході з впускного трубопроводу в горючій суміші паливо на 60 ... 95% знаходиться у вигляді пари.
Процес випаровування палива триває і в циліндрі під час тактів впуску і стиснення, а до початку згоряння паливо випаровується практично повністю.
При розподіленому упорскуванні палива на тарілку впускного клапана і роботі двигуна на повному навантаженні випаровується 30 ... 50% циклової дози палива до надходження в циліндр. При уприскуванні палива на стінки впускного каналу частка випарувався палива зростає до 50 ... 70% завдяки збільшенню часу на його випаровування. Підігрів впускного трубопроводу в цьому випадку не потрібен.
Умови для випаровування бензину на режимах холодного пуску погіршуються, а частка випарувався палива перед надходженням в циліндр при цьому становить лише 5 ... 10%.
Нерівномірність складу суміші, Що надходить в різні циліндри двигуна, при центральному уприскуванні і карбюрації визначається різною геометрією і довжиною каналів (неоднаковим опором гілок впускного тракту), різницею швидкостей руху повітря і парів, крапель і, головним чином, плівки палива.
При невдалої конструкції впускного тракту ступінь рівномірності складу суміші може досягати ± 20%, що істотно знижує економічність і потужність двигуна.
Нерівномірність складу суміші залежить також від режиму роботи двигуна. При центральному уприскуванні і в карбюраторному двигуні з ростом частоти обертання поліпшуються розпилювання і випаровування палива, тому нерівномірність складу суміші знижується. Сумішоутворення поліпшується при зменшенні навантаження двигуна.
При розподіленому упорскуванні нерівномірність складу суміші по циліндрах залежить від ідентичності роботи форсунок. Найбільша нерівномірність можлива на режимі холостого ходу при малих циклових дозах.
Організація зовнішнього сумішоутворення газових автомобільних двигунів подібна карбюраторних двигунів. Паливо в повітряний потік вводиться в газоподібному стані. Якість паливо-повітряної суміші при зовнішньому сумішоутворення залежить від температури кипіння і коефіцієнта дифузії газу. При цьому забезпечується формування практично однорідної суміші, а її розподіл по циліндрах рівномірніше, ніж в карбюраторних двигунах.
§ 35. Способи сумішоутворення в дизельних двигунах
Досконалість сумішоутворення в дизельному двигуні визначається пристроєм камери згоряння, характером руху повітря при впуску і якістю подачі палива в циліндри двигуна. Залежно від конструкції камери згоряння дизельні двигуни можуть бути виконані з нерозділеним (однополостного) камерами згоряння і з розділеними камерами вихрового і передкамерного типів.
У дизельних двигунів з нерозділеним камерами згоряння весь обсяг камери розташовується в одній порожнини, обмеженою днищем поршня і внутрішньої поверхнею головки циліндрів (рис. 54). Основний обсяг камери згоряння зосереджений у виїмці днища поршня, що має конусоподібний виступ в центральній частині. Периферійна частина днища поршня має плоску форму, внаслідок чого при підході поршня до в. м.т. в такті стиснення між головкою і днищем поршня утворюється обсяг витіснення. Повітря з цього обсягу витісняється в напрямку камери згоряння. При переміщенні повітря створюються вихрові потоки, які сприяють кращому сумішоутворенню.
Системи охолодження "href =" / text / category / sistemi_ohlazhdeniya / "rel =" bookmark "> системи охолодження. Уприскування палива здійснюється безпосередньо в камеру згоряння, це покращує пускові властивості двигуна і підвищує його паливну економічність. Невеликі обсяги нерозділені камер згоряння дозволяють також підвищити ступінь стиснення двигуна і прискорити протікання робочих процесів, що впливає на його швидкохідні.
https://pandia.ru/text/78/540/images/image003_79.jpg "width =" 503 "height =" 425 src = ">
Мал. 56. Камера згоряння вихрового типу:
1 вихрова камера, 2 - нижня півсфера з горловиною, 3-основна камера
Для забезпечення надійного пуску холодного дизельного двигуна з вихровий камерою застосовують свічки розжарювання. Така свічка встановлюється в вихровий камері і включається перед початком пуску двигуна. Металева спіраль свічки розжарюється електричним струмом і розігріває повітря ввихровий камері. У момент пуску частки палива потрапляють на спіраль і легко спалахують в середовищі розігрітого повітря, забезпечуючи легкий пуск. У двигунах е вихровими камерами освіту суміші здійснюється в результаті сильного завихрення потоків повітря, тому відпадає необхідність у дуже тонкому розпилюванні палива і розподілі його по всьому об'єму камери згоряння. Принципове пристрій і робота камери згоряння передкамерного типу (рис. 57) аналогічні пристрою і роботі камери згоряння вихрового типу. Відмінністю є конструкція передкамери, що має циліндричну форму і з'єднаної прямим каналом з основною камерою в днище поршня. Внаслідок часткового займання палива в момент вприскування в передкамері створюються високі температура і тиск, що сприяють більш ефективному сумішоутворенню і згорянню в основній камері.
Дизельні двигуни з розділеними камерами згоряння працюють м'яко. Через посиленого руху в них повітря забезпечується високоякісне смесеобразование. Це дозволяє здійснювати уприскування палива меншим тиском. Однак у таких двигунів теплові та газодинамічні втрати дещо більше, ніж у двигунів з нерозділеного камерою згоряння, і коефіцієнт корисної дії нижче.
Мал. 57. Камера згоряння передкамерного типу:
1 - передкамера, 2 - основна камера
У дизельних двигунах робочий цикл відбувається в результаті стиснення повітря, вприскування в нього палива, запалення і згоряння утворилася робочої суміші. Впорскування палива в циліндри двигуна забезпечується топливоподающей апаратурою, яка в кінцевому підсумку утворює крапельки палива відповідних розмірів. При цьому не допускається утворення занадто дрібних або великих крапель, так як струмінь повинна бути однорідною. Якість розпилювання палива особливо важливо для двигунів з нерозділеним камерами згоряння. Воно залежить від конструкції топливоподающей апаратури, частоти обертання колінчастого вала двигуна і кількості палива, що подається за один цикл (циклової подачі). При підвищенні частоти обертання колінчастого вала і циклової подачі зростають тиск уприскування і тонкість розпилювання. Протягом одиничного упорскування палива в циліндр двигуна змінюються тиск уприскування і умови перемішування частинок палива з повітрям, На початку і наприкінці упорскування струмінь палива дробиться на порівняно великі краплі, а в середині уприскування відбувається найдрібніше розпилювання. Звідси можна зробити висновок, що швидкість витікання палива через отвори розпилювача форсунки змінюється нерівномірно за весь період уприскування. Помітний вплив на швидкість витікання початкових і кінцевих порцій палива надає ступінь пружності пружини запірної голки форсунки. При збільшенні стиснення пружини розміри крапель палива на початку і в кінці подачі зменшуються. Це викликає середнє збільшення тиску, що розвивається в системі харчування, що погіршує роботу двигуна при малій частоті обертання колінчастого вала і малої циклової подачі. Зменшення стиснення пружини форсунки чинить негативний вплив на процеси згоряння і виражається в збільшенні витрати палива і підвищення димленія. Оптимальне зусилля стиснення пружини форсунки рекомендується заводом-виготовлювачем і регулюється в процесі експлуатації на стендах.
Процеси уприскування палива в значній мірі визначаються також технічним станом розпилювача: діаметром його отворів і герметичністю запірної голки. Збільшення діаметра соплових отворів знижує тиск уприскування і змінює будова факела розпилювання палива (рис. 58). Факел містить серцевину 1, що складається з великих крапель і цілих цівок палива; середню зону 2, що складається з великої кількості великих крапель; зовнішню зону 3, що складається з мелкораспиленном крапель.
https://pandia.ru/text/78/540/images/image006_51.jpg "width =" 626 "height =" 417 src = ">
Мал. 59. Схема системи харчування двигуна ЯМЗ-236:
1-фільтр грубої очистки палива, 2-зливний трубопровід від форсунок, 5-насос високо-
кого давлснія, 4 - підвідний паливопровід високого тиску, 5-фільтр тонкої
очищення палива, 6 - підвідний паливопровід низького тиску, 7 - зливний трубопровід від насоса високого тиску, 8 - паливний насос низького тиску, 9-форсунка, 10-паливний бак.
Таку схему застосовують на двигунах ЯМЗ-236, 238, 240, а також на двигунах КамАЗ-740, 741, 7401 для автомобілів КамАЗ. У загальному вигляді система харчування дизельного двигуна може бути представлена з двох магістралей - низького і високого тиску. Прилади магістралі низького тиску подають паливо з бака до насоса високого тиску. Прилади магістралі високого тиску здійснюють безпосереднє уприскування палива в циліндри двигуна. Схема системи харчування двигуна ЯМЗ-236 представлена на рис. 59. Дизельне паливо міститься в баку 10, який пов'язаний всмоктуючим топливопроводом через фільтр 1 грубої очистки з паливним насосом 5 низького тиску. При роботі двигуна створюється розрідження у всмоктувальній магістралі, внаслідок чого паливо проходить через фільтр 1 грубої очистки, очищається від великих зважених часток і надходить в насос. З насоса паливо під надлишковим тиском близько 0,4 МПа по паливопроводу 6 подається до фільтру 5 тонкого очищення. На вході в фільтр є жиклер, через який частина палива відводиться в зливний трубопровід 7. Це зроблено для запобігання фільтра від прискореного забруднення, так як через нього проходить не все паливо, що перекачується насосом. Після тонкого очищення в фільтрі 5 паливо підводиться до насоса 3 високого тиску. У цьому насосі паливо стискається до тиску близько 15 МПа і по топливопроводам 4 надходить відповідно до порядку роботи двигуна до форсунок 5. Невикористаний паливо від насоса високого тиску відводиться по зливному трубопроводу 7 назад в бак. Невелика кількість палива, яке залишається в форсунках після закінчення уприскування, відводиться по зливному трубопроводу 2 в паливний бак. Насос високого тиску приводиться в дію від колінчастого вала двигуна через муфту випередження впорскування, внаслідок чого здійснюється автоматична зміна моменту уприскування при зміні частоти обертання. Крім того, насос високого тиску конструктивно пов'язаний з всережимним регулятором частоти обертання колінчастого вала, що змінює кількість палива, що впорскується в залежності від навантаження двигуна. Паливний насос низького тиску має ручний насос, що підкачує, вбудований в його корпус, і служить для заповнення магістралі низького тиску паливом при непрацюючому двигуні.
Схема системи харчування дизельних двигунів для автомобілів КамАЗ принципово не відрізняється від схеми для двигунів ЯМЗ-236. Конструктивні відмінності приладів системи харчування дизельних двигунів автомобілів КамАЗ:
фільтр тонкого очищення має два фільтруючих елемента, встановлених в одному здвоєному корпусі, що підвищує якість очищення палива;
в системі харчування є два ручних підкачувальних насоса: один виконаний спільно з насосом низького тиску та встановлено перед фільтром тонкого очищення палива, інший підключений паралельно насосу низького тиску і сприяє легкості прокачування і заповнення системи паливом перед пуском двигуна після тривалої стоянки;
насос високого тиску має V-подібний корпус, в розвалі якого розміщений всережімний регулятор частоти обертання колінчастого вала двигуна;
для очищення повітря, що надходить у двигун, застосований двоступінчастий повітряний фільтр, що здійснює забір повітря з найбільш чистого простору над кабіною автомобіля.
§ 38. Пристрій приладів системи харчування
магістралі низького тиску
До приладів харчування магістралі низького тиску дизельних двигунів ЯМЗ відносяться фільтри грубого і тонкого очищення палива, паливний насос низького тиску і топлівопроводи. Фільтр грубої очистки палива (рис. 60) служить для видалення з палива відносно великих зважених часток стороннього походження. Фільтр складається з циліндричного штампованого корпусу 2, з'єднаного фланцем 4 з кришкою 6. Для уплощенія між корпусом і кришкою встановлена прокладка 5. Елемент, що фільтрує 8 складається з сітчастого каркаса, на який навитих в кілька шарів бавовняний шнур. У торцевих поверхнях дна корпусу і кришки зроблені кільцеві виступи. При складанні вони вдавлюються в фільтруючий елемент, чим забезпечується ущільнення фільтруючого елемента в корпусі фільтра. центрування
https://pandia.ru/text/78/540/images/image008_40.jpg "width =" 334 "height =" 554 ">
Мал. 61. Фільтр тонкого очищення палива:
1-пробка зливного отвору, 2 пружина, 3 фільтруючий елемент,
4-корпус, 5-стягнутий стрижень, 6 пробка, 7 жиклер, 8-стягнутий болт,
9- кришка.
При роботі насоса низького тиску паливо підкачуються через отвір в кришці 9 і далі надходить в порожнину між корпусом і фільтруючим елементом. Проникаючи через набивання фільтруючого елемента у внутрішню порожнину фільтра, паливо очищається і збирається навколо центрального стрижня. Піднімаючись далі вгору, паливо виходить через канал в кришці по трубопроводу до насоса високого тиску. Отвір в кришці, закрите пробкою 6, служить для випуску повітря при прокачуванні фільтра. Тут же, в кришці встановлений жиклер 7 для зливу надлишків палива, яке не витрачається в насосі високого тиску. Відстій з фільтра випускають через отвір, що закривається пробкою.
Паливний насос низького тиску (рис. 62) подає паливо під тиском близько 0,4 МПа до насоса високого тиску. У корпусі 3 насоса розміщені поршень 5 зі штоком 4 і роликовим штовхачем 2, впускний 12 і нагнітальний 6 клапани. Поршень притискається пружиною 7 до штоку, а іншим кінцем пружина впирається в пробку. У корпусі насоса є канали, що з'єднують подпоршневую і надпоршневую порожнини з клапанами і свердліннями насоса, що служать для приєднання його до магістралі. У верхній частині корпусу над впускним клапаном 12 розташований ручний насос, що підкачує, що складається з циліндра 9 і поршня 10, пов'язаного з рукояткою 8.
DIV_ADBLOCK196 ">
1 -ексцентрік кулачкового вала, 2-роликовий штовхач, 3 - корпус, 4 шток,
5,10 - поршні, 6 - нагнітальний клапан, 7 - пружина, 8 - рукоятка, 9 - циліндр
ручного насоса, 11- прокладка, 12 - впускний клапан, 13 -дренажні канал.
При роботі двигуна ексцентрик 1 набігає на роликовий штовхач 2 і піднімає його вгору. Переміщення штовхача через шток 4 передається поршню 5 і він займає верхнє положення, витісняючи паливо з надпоршневій порожнини і стискаючи пружину 7. Коли ексцентрик сходить з штовхача, поршень 5 під дією пружини 7 опускається. При цьому в порожнині над поршнем створюється розрідження, впускний клапан 12 відкривається і паливо надходить в надпоршневомупростір. Потім ексцентрик знову піднімає поршень і яке надійшло паливо витісняється через нагнітальний клапан 6 в магістраль. Частково воно перетікає по каналу в порожнину під поршнем, а при опусканні поршня знову витісняється в магістраль, чим досягається більш рівномірна подача.
При малому споживанні палива в порожнині під поршнем створюється деякий надлишковий тиск і пружина 7 виявляється не в змозі подолати цей тиск. В результаті при обертанні ексцентрика поршень 5 не доходить до свого нижнього положення і подача палива насосом автоматично зменшується. При роботі насоса частина палива з подпоршневую порожнини може просочитися по направляючої штока 4 в картер насоса високого тиску і викликати розрідження масла. Для запобігання цьому в корпусі насоса низького тиску просвердлений дренажний канал 13, по якому відводиться просочилося паливо з направляючої штока у всмоктувальну порожнину насоса. Ручний насос, що підкачує працює наступним чином. При необхідності прокачування магістралі низького тиску з метою видалення повітря відкручують рукоятку 8 з циліндра насоса і роблять нею кілька качків. Паливо заповнює магістраль, після чого рукоятку насоса опускають в нижнє положення і щільно навертають на циліндр. При цьому поршень притискається до ущільнювальної прокладки II,що забезпечує герметичність ручного насоса.
Топлівопроводи низького тиску з'єднують прилади магістралі низького тиску. До них відносяться також зливні трубопроводи системи харчування, згорнуті з сталевої стрічки з мідним покриттям, або пластмасові трубки. Для з'єднання паливопроводів з приладами харчування застосовують накидні наконечники з порожніми болтами або Штуцерна з'єднання з латунної муфтою і сполучної гайкою.
21 частоти обертання колінчастого вала,
https://pandia.ru/text/78/540/images/image012_30.jpg "width =" 497 "height =" 327 src = ">
Мал. 65. Схема роботи нагнітальної секції:
а - наповнення, б - початок подачі, в- кінець подачі, 1 - гільза, 2 - відсічна кромка, 3-зливний отвір, 4 надплунжерний порожнину, 5 - нагнітальний клапан, 6 - штуцер, 7 пружина, 8- впускний отвір , 9 плунжер, 10 - вертикальний канал плунжера, 11 - горизонтальний канал плунжера, 12-підвідний канал в корпусі насоса.
відбувається при збігання кулачка з ролика під впливом пружини 4, яка впирається через тарілку на плунжер. На гільзу 1 вільно надіта поворотна втулка, що має у верхній частині зубчастий сектор 5, з'єднаний з рейкою, а в нижній частині два паза, в які входять шліцьові виступи плунжера. Таким чином, плунжер виявляється сполученим з зубчастої рейкою 13. Над плунжерній парою розташований нагнітальний клапан 9, який складається з сідла і власне клапана, закріплених в посадковому отворі корпусу за допомогою штуцера і пружини. Усередині пружини встановлений обмежувач підйому клапана.
Робота нагнетательной секції насоса (рис. 65) складається з наступних процесів: наповнення, зворотного перепуску, подачі палива, відсічення і перепуску в зливний канал. Наповнення паливом надплунжерний порожнини 4 в гільзі (рис. 65. а)відбувається при русі плунжера 9 вниз, коли він відкриває впускний отвір 5. З цього моменту паливо починає надходити в порожнину над плунжером, так як вона знаходиться під тиском, створеним паливним насосом низького тиску. При переміщенні плунжера вгору під дією набігаючого кулачка спочатку відбувається зворотний перепуск палива в підвідний канал через впускний отвір. Як тільки торцева кромка плунжера перекриває впускний отвір, зворотний перепуск палива припиняється і підвищується тиск палива. Під дією різко збільшеного тиску палива нагнітальний клапан 5 відкривається (рис. 65, б), що відповідає початку подачі палива, яке по паливопроводу високого тиску надходить до форсунки. Подача палива нагнетательной секцією триває до моменту, поки відсічна кромка 2 плунжера не відчинить перепуск палива в зливний канал насоса високого тиску через отвір 3 в гільзі. Оскільки тиск в ньому значно нижче, ніж в порожнині над плунжером, відбувається перепуск палива в зливний канал. При цьому тиск над плунжером різко падає і нагнітальний клапан швидко закривається, відсікаючи паливо і припиняючи подачу (рис. 65 ). Кількість палива, що подається нагнетательной секцією насоса за один хід плунжера з моменту закриття впускного отвору в гільзі до моменту відкриття випускного отвору, званого активним ходом, визначає теоретичну подачу секції. Дійсно, що подається кількість палива - циклова подача - відрізняється від теоретичної, так як існує витік через зазори плунжерній пари, виникають інші явища, що впливають на дійсну подачу. Різниця між циклової і теоретичної подачами враховується коефіцієнтом подачі, який становить 0,75-0,9.
Під час роботи нагнітальної секції при переміщенні плунжера вгору тиск палива підвищується до 1,2-1,8 МПа, що викликає відкриття нагнітального клапана і початок подачі. Подальше переміщення плунжера викликає збільшення тиску до 5 МПа, в результаті чого відкривається голка форсунки і здійснюється впорскування палива в циліндр двигуні Уприскування триває до моменту досягнення отсечной кромкою плунжера випускного отвору в гільзі. Розглянуті робочі процеси нагнетательной секції насоса високого тиску характеризують його роботу при постійній подачі палива і незмінній частоті обертання колінчастого вала і навантаженні двигуна. Зі зміною навантаження двигуна повинно змінюватися кількість палива, впорскується в циліндри. Величини порцій палива, впорскують нагнетательной секцією насоса, регулюються зміною активного ходу плунжера при незмінному загальному ході. Досягається це поворотом плунжера навколо його осі (рис. 66). При конструкції плунжера і гільзи, наведеної на рис. 66, момент початку подачі не залежить від кута повороту плунжера, але кількість палива, що впорскується залежить від обсягу палива, яке витісняється плунжером за час підходу його отсечной кромки до випускного отвору гільзи. Чим пізніше відкривається випускний отвір, тим більша кількість палива може бути подано в циліндр.
https://pandia.ru/text/78/540/images/image014_26.jpg "width =" 374 "height =" 570 ">
Мал. 67. Форсунка дизельного двигуна:
1-розпилювач. 2 голка, 3-кільцева камера, 4 - гайка розпилювача, 5 - корпус,
6 - шток, 7-опорна шайба, 8 - пружина, 9 регулювальний гвинт, 10 - контргайка, 11 - ковпачок, 2 - сітчастий фільтр, 13 - гумовий ущільнювач, 14- штуцер, 16-паливний канал
При роботі насоса високого тиску, що нагнітає паливо до циліндрів, тиск в топливопроводе і внутрішньої порожнини розпилювача форсунки різко зростає. Паливо, поширюючись в кільцевої камері 3, передає тиск на конічну поверхню голки. Коли величина тиску перевищить зусилля попереднього натягу пружини 8, голка піднімається і паливо через отвори в розпилювачі впорскується в камеру згоряння циліндра. У момент закінчення подачі палива насосом тиск в кільцевої камері 3 форсунки знижується і пружина 8 опускає голку, припиняючи уприскування і закриваючи форсунку. Щоб запобігти підтікання палива в момент завершення уприскування, необхідно забезпечити різку посадку голки в сідло розпилювача. Це досягається застосуванням розвантажувального паска 3 (див. Рис. 131) на нагнітальному клапані плунжерній пари насоса високого тиску. Топлівопроводи високого тиску є товстостінні сталеві трубки з високим опором розриву і деформацій. Зовнішній діаметр трубок 7 мм, внутрішній - 2 мм. Трубки застосовують в відпаленого стані, що полегшує їх згинання та очищення від окалини. Топлівопроводи на кінцях мають висадки в формі конуса. Заплечики конусної висадки використовуються для кріплення накидною гайкою. З'єднання паливопроводів зі штуцерами форсунки або насоса високого тиску здійснюється безпосередньо накидною гайкою, яка при навернення на штуцер щільно притискає паливопровід до посадкової поверхні штуцера. Гнізда в штуцерах мають конічну форму, що забезпечує щільну посадку паливопроводу. Для вирівнювання гідравлічного опору топливопроводов їх довжину до різних форсунок прагнуть робити однаковою.
§ 40. Автоматичне регулювання впорскування палива
в дизельних двигунах
Для забезпечення нормальної роботи дизельного двигуна необхідно, щоб впорскування палива в циліндри двигуна відбувався в той момент, коли поршень знаходиться в кінці такту стиснення поблизу ст. м.т. Бажано також зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала двигуна збільшити кут випередження впорскування палива, так як в цьому випадку відбувається деяке запізнювання подачі і знижується час на смесеобразование і згоряння палива. Тому насоси високого тиску сучасних дизельних двигунів забезпечують автоматичними муфтами, випередження впорскування. Крім муфти випередження впорскування, що впливає на момент подачі палива, необхідно мати в топливоподающей системі регулятор, що змінює кількість палива, що впорскується в залежності від навантаження двигуна при заданому рівні подачі. Необхідність такого регулятора пояснюється тим, що зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала цикловая подача насосів високого тиску дещо зростає. Тому, якщо знизиться навантаження при роботі двигуна з великою частотою обертання колінчастого вала, то частота обертання може перевищити
допустимі значення, так як кількість палива, що впорскується буде зростати. Це спричинить за собою збільшення механічних і теплових навантажень і може викликати аварію двигуна. Для запобігання небажаного зростання частоти обертання колінчастого вала при зниженні навантаження двигуна, а також підвищення стійкості роботи з малим навантаженням або на холостому ходу двигуни обладнують всережимним регуляторами.
Автоматична муфта випередження впорскування (рис. 68) встановлюється на шкарпетці кулачкового вала насоса високого тиску на шпонке.
https://pandia.ru/text/78/540/images/image016_22.jpg "width =" 627 height = 521 "height =" 521 ">
Мал. 69. Пристрій всережимного регулятора частоти обертання:
1 - регулювальний гвинт подачі палива, 2-куліса, 3 палець важеля рейки, 4 сережка, 5-муфта, 6, 16 - вантажі, 7 корпус, 8-шестерня кулачкового вала насоса, 9-скоба лаштунки, 10-вал важеля пружини регулятора, 11-важіль управління, 12-болт обмеження максимальної частоти обертання, 13-болт обмеження мінімальної частоти обертання, 14-шестерня валика регулятора, 15-валик регулятора, 17- плунжер, 18-втулка, 19-зубчастий сектор, 20 - зубчаста рейка, 21-тяга зубчастої рейки, 22-пружина важеля рейки, 23- важіль пружини, 24-пружини регулятора, 25-розпірна пружина, 26-двуплечий важіль, 27 - важіль приводу рейки, 28- регулювальний гвинт, 29-важіль регулятора, 30-буферна пружина, 31-гвинт регулювання подачі, 32 - коректор регулятора
Таким чином, всережімний регулятор змінює подачу палива при зміні навантаження двигуна і забезпечує будь-який встановлений швидкісний режим від 500 до 2100 об / хв колінчатого вала. Влаштований всережімний регулятор частоти обертання (рис. 69) у такий спосіб. Корпус 7 регулятора закріплений болтами безпосередньо до корпусу насоса високого тиску. Усередині корпусу розташовані підвищує передача, відцентрові вантажі і система важелів і тяг, що зв'язує регулятор з важелем подачі і зубчастої рейкою управління плунжерами насоса. Підвищується передача складається з двох шестерень 5 і 14, що з'єднують валик регулятора з кулачковим валом насоса. Застосування підвищувальної передачі покращує роботу регулятора на малій частоті обертання колінчастого вала. Відцентрові вантажі 6 і 16 закріплені державками на валику 15 регулятора. При обертанні валика вантажі впливають через муфту 5 і коректор 32 на важіль 29, який через двуплечий важіль 26 буде розтягувати пружину 24, що врівноважує переміщення вантажів. Одночасно через сережку 4 переміщення вантажів може передаватися на важіль 27 приводу рейки. Важіль 27 в нижній частині пов'язаний через палець 3 з кулісою 2, яка з'єднується скобою 9 з важелем ручного виключення подачі. Середня частина важеля 27 шарнірно з'єднана з сережкою 4 і муфтою 5, а верхня частина його - з тягою 21 зубчастої рейки 20. Пружина 22 прагне постійно утримувати важіль 27 рейки в положенні максимальної подачі, т, е. Всуває рейку всередину. Ручне управління подачею палива здійснюється через важіль 11 управління. При повороті важеля 11 в бік збільшення подачі зусилля від нього передається на вал 10, далі на важіль 23, пружину 24, двуплечий важіль 26, регулювальний гвинт 28, важіль 29, сережку 4, а потім на важіль 27 і тягу 21. Рейка вдвигается в корпус насоса і подача палива збільшується. Для зменшення подачі переміщують важіль у зворотний бік.
Автоматична зміна подачі палива за допомогою регулятора відбувається при зниженні навантаження на двигун і підвищенні частоти обертання його колінчастого вала (рис. 70). Одночасно збільшується частота обертання вантажів 2 і 10 регулятора і вони віддаляються від осі обертання, переміщаючи муфту 3 по валику 1 регулятора. Разом з муфтою переміщається шарнірно пов'язаний важіль 4 приводу рейки. Рейка висувається з корпусу насоса, і подача палива зменшується. Частота обертання колінчастого вала двигуна знижується, і вантажі починають слабкіше тиснути на муфту 3. Зусилля пружин, що врівноважують відцентрові сили вантажів 2 і 10, стає трохи більше і через важелі передається на рейку насоса. В результаті рейка вдвигается в корпус насоса, збільшуючи подачу палива, і двигун переходить на заданий швидкісний режим. Регулятор працює аналогічно при підвищенні навантаження на двигун, забезпечуючи збільшення подачі палива і підтримку заданої швидкості. Автоматична підтримка заданої частоти обертання колінчастого вала, а, отже, і швидкості автомобіля при зростанні навантаження без перемикання передач можливо до тих пір, поки гвинт 31 (Див. Рис. 69) регулювання подачі не впреться в вал
Мал. 70. Схема роботи регулятора при збільшенні частоти обертання
колінчастого вала: 1 валик регулятора, 2, 10 - вантажі. 3-муфта,
4 - важіль приводу рейки, 5-важіль ручного приводу, 6-двуплечий важіль,
7- пружина регулятора. 8-тяга рейки, 9-пружина важеля рейки
важеля пружини регулятора. Якщо навантаження буде продовжувати зростати, то частота обертання колінчастого вала двигуна буде знижуватися. Деяке збільшення подачі при цьому відбувається за рахунок коректора 32, але подальше підтримання швидкості автомобіля при зростанні навантаження може бути здійснено тільки включенням понижувальної передачі а коробці передач. Для зупинки дизельного двигуна скобу 9 лаштунки 2 (Див. Рис. 69) відхиляють вниз і зусилля від неї передається через палець 3 на важіль 27 приводу рейки. Рейка висувається з корпусу насоса і встановлює плунжери всіх нагнітальних секцій в положення припинення подачі. Двигун зупиняють з кабіни водія за допомогою троса, пов'язаного з рейкою.
Двигуни внутрішнього згоряння можна класифікувати за різними ознаками.
1.За призначенням:
а) стаціонарні, які застосовуються на електростанції малої і середньої потужності, для приводу насосних установок, в сільському господарстві і т. п.
б) транспортні, що встановлюються на автомобілях, тракторах, літаках, судах, локомотивах і інших транспортних машинах.
2. За родом застосовуваного палива розрізняють двигуни, що працюють на:
а) легкому рідкому паливі (бензині, бензолі, гасі, лігроїні і спирті);
Пропонована класифікація поширюється на двигуни внутрішнього згоряння, широко застосовуються в народному господарстві. Спеціальні двигуни (реактивні, ракетні і ін.) В даному випадку не розглядаються.
б) важкому рідкому паливі (мазуті, соляровом маслі, дизельному паливі і газойлі);
в) газовому паливі (генераторному, природному та інших газах);
г) змішаному паливі; основним паливом є газ, а для пуску двигуна використовується рідке паливо;
д) різних паливах (бензині, гасі, дизельному паливі та ін.) - двигун Flexifuel.
3. За способом перетворення теплової енергії в механічну розрізняють двигуни:
а) поршневі, в яких процес згоряння і перетворення теплової енергії в механічну відбувається в циліндрі;
б) газотурбінні, в яких процес згоряння палива відбувається в спеціальній камері згоряння, а перетворення теплової енергії в механічну відбувається на лопатках колеса газової турбіни;
в) комбіновані, в яких процес згоряння палива відбувається в поршневому двигуні, що є генератором газу, а перетворення теплової енергії в механічну відбувається частково в циліндрі поршневого двигуна, а частково на лопатках колеса газової турбіни (вільнопоршневі генератори газів, турбопоршневий двигуни і т. п. ).
4. За способом сумішоутворення розрізняють поршневі двигуни:
а) із зовнішнім сумішоутворенням, коли горюча суміш утворюється поза циліндра; по такому способу працюють всі карбюраторні і газові двигуни, а також двигуни з уприскуванням палива під вхідну трубу;
б) з внутрішнім сумішоутворенням, коли в процесі впуску в циліндр надходить тільки повітря, а робоча суміш утворюється всередині циліндра; по такому способу працюють дизелі, двигуни з іскровим запалюванням і уприскуванням палива в циліндр і газові двигуни з подачею газу в циліндр на початку процесу стиснення.
5.По способом займання робочої суміші розрізняють:
а) двигуни з запалюванням робочої суміші від електричної іскри (з іскровим запалюванням);
б) двигуни з запалюванням від стиснення (дизелі);
в) двигуни з форкамерно-факельним запалюванням, в яких займання суміші іскрою здійснюється в спеціальній камері згоряння невеликого об'єму, а подальший розвиток процесу горіння відбувається в основній камері.
г) двигуни з запалюванням газового палива від невеликої порції дизельного палива, запалюється від стиснення, -
газорідинний процес.
6. По способу здійснення робочого циклу поршневі
Двигуни діляться на:
а) чотиритактні без наддуву (впуск повітря з атмосфери) і з наддувом (впуск свіжого заряду під тиском);
б) двотактні - без наддуву і з наддувом. Розрізняють наддув з приводом компресора від газової турбіни, що працює на відпрацьованих газах (газотурбінний наддув); наддув від компресора, механічно пов'язаного з двигуном, і наддув від компресорів, один з яких приводиться в дію газовою турбіною, а інший - двигуном.
7.По способу регулювання при зміні навантаження розрізняють:
а) двигуни з якісним регулюванням, коли в зв'язку зі зміною навантаження змінюється склад суміші шляхом збільшення або зменшення кількості введеного в двигун палива;
б) двигуни з кількісним регулюванням, коли при зміні навантаження склад суміші залишається постійним і змінюється тільки її кількість;
в) двигуни зі змішаним регулюванням, коли в залежності від навантаження змінюються кількість і склад суміші.
8.Поконструкцііразлічают:
а) поршневі двигуни, які, в свою чергу, діляться:
по розташуванню циліндрів на вертикальні рядні, горизонтальні рядні, V-образні, зіркоподібні і з протіволеащімі циліндрами;
по розташуванню поршнів на однопоршневі (в кожному циліндрі є один поршень і одна робоча порожнину), з протилежно рухомими поршнями (робоча порожнина розташована між двома поршнями, що рухаються в одному циліндрі в протилежні сторони), подвійної дії (по обидві сторони поршня є робочі порожнини) ;
б) роторно-поршневі двигуни, які можуть бути трьох типів:
ротор (поршень) здійснює планетарний рух в корпусі; при русі ротора між ним і стінками корпусу утворюються камери змінного об'єму, в яких відбувається цикл; ця схема отримала переважне застосування;
корпус робить планетарне рух, а поршень нерухомий;
ротор і корпус здійснюють обертальний рух - Біро-битий двигун.
9. За способом охолодження розрізняють двигуни:
а) з рідинним охолодженням;
б) з повітряним охолодженням.
На автомобілях встановлюють поршневі двигуни з запалюванням від іскри (карбюраторні, газові, з уприскуванням палива) і з запалюванням від стиснення (дизелі). На деяких досвідчених автомобілях застосовують газотурбінні, а також роторно-поршневі двигуни.
Сумішоутворення в дизелях відбувається всередині циліндра і за часом збігається з введенням палива в циліндр і частково з процесом згоряння.
Час, відведений на процеси сумішоутворення і згоряння палива дуже обмежено і складає 0,05-0,005 сек. У зв'язку з цим вимоги до процесу сумішоутворення насамперед зводяться до забезпечення повного згоряння палива (бездимного).
Процес сумішоутворення в суднових дизелях особливо утруднений, так як режим роботи дизеля на гребний гвинт з найбільшим числом оборотів, т. Е. Режим з найменшим інтервалом часу на процесі сумішоутворення, відповідає найменшому коефіцієнту надлишку повітря в робочій суміші (повному навантаженні двигуна).
Якість процесу сумішоутворення в дизелі визначається тонкістю розпилу палива, що подається в циліндр, і розподілом там крапель палива по простору згоряння.
Тому розглянемо спочатку процес розпилювання палива. Струмінь палива, що випливає з сопла форсунки в простір стиснення в циліндрі, перебуває під впливом: зовнішніх сил аеродинамічного опору стисненого повітря, сил поверхневого натягу і сил зчеплення палива, а також збурень, що виникають при закінченні палива.
Сили аеродинамічного опору перешкоджають руху струменя, і під впливом їх струмінь розбивається на окремі краплі. При збільшенні швидкості витікання і щільності середовища, куди відбувається витікання, аеродинамічні сили зростають. Чим більше ці сили, тим раніше струмінь втрачає свою форму, розпадаючись на окремі краплі. Сили поверхневого натягу і сили зчеплення палива, навпаки, своєю дією прагнуть зберегти форму струменя, т. Е. Подовжити суцільну частина струменя.
Початкові обурення струменя виникають внаслідок: турбулентного руху палива усередині сопла форсунки, впливу крайок соплового отвору, шорсткості стінок його, стисливості палива та ін. Початкові обурення прискорюють розпад струменя.
Досліди показують, що струмінь на деякій відстані від сопла розпадається на окремі краплі, причому довжина суцільної частини струменя (рис. 32) може бути різною. При цьому спостерігаються такі форми розпаду струменя: розпад струменя без впливу сил аеродинамічного опору повітря (рис. 32, а) відбувається при малих швидкостях закінчення під дією сил поверхневого натягу і початкових збурень; розпад струменя при наявності деякого впливу сил аеродинамічного опору повітря (рис. 32, б); розпад струменя, який виникає при подальшому збільшенні швидкості витікання і виникнення початкових поперечних збурень (рис. 32, в)] розпад струменя на окремі краплі відразу після виходу струменя з соплового отвору форсунки.
Остання форма розпаду струменя і повинна бути для отримання якісного процесу сумішоутворення. На розпад струменя головним чином впливає швидкість витікання палива і щільність середовища, куди відбувається витікання; в меншій мірі впливає турбулентність струменя палива.
Схема розпаду струменя показана на рис. 33. Струмінь по виході з сопла розпадається на окремі нитки, які в свою чергу розпадаються на окремі краплі. Перетин струменя умовно розбите на чотири кільцевих перетину; швидкості витікання в цих кільцевих перетинах виражені координатами 1; 2; 3 і 4. Зовнішнє кільцевий переріз, внаслідок найбільшого опору повітря, матиме найменшу швидкість, а внутрішнє (ядро) має найбільшу швидкість витікання.
Внаслідок відмінності швидкостей в перетині струменя виникає рух від ядра до зовнішньої поверхні струменя. В результаті розпаду паливної струменя утворюються краплі різного діаметру, величина якого коливається від декількох мікрон до 60-65 мк. За досвідченим даними, середній діаметр краплі у тихохідних дизелів становить 20-25 мк, а у швидкохідних близько 6 мк. На тонкість розпилу в основному впливає швидкість витікання палива з сопла форсунки, яка наближено визначається так:
Для отримання розпилу палива, задовольняє вимогам сумішоутворення, швидкість витікання повинна бути в межах 250-400 м / сек. Коефіцієнт закінчення ф залежить від стану поверхні сопла; для циліндричних гладких соплових отворів з закругленими вхідними крайками (r? 0,1.-0,2 мм) дорівнює 0,7-0,8.
Для оцінки досконалості розпилювання палива застосовують характеристики розпилювання, які враховують тонкість і однорідність розпилювання.
На рис. 34 наведені характеристики розпилювання. По осі ординат відкладено процентна кількість крапель даного діаметра від усієї кількості крапель, розташованого на певній площі, а по осі абсцис відкладені діаметри крапель в мк. Чим ближче вершина кривої характеристики до осі ординат, тим більше тонкість розпилювання, а однорідність розпилювання буде тим більше, чим крутіше підйом і падіння кривої. На рис. 34 характеристика а має найбільш тонке і однорідне розпилювання, а характеристика в - найбільш грубе, але однорідне і характеристика 6 - середньої тонкості, але неоднорідне розпилювання.
Розміри крапель визначають дослідним шляхом, як найбільш достовірним, так як теоретичний шлях представляє значні труднощі. Методика визначення числа і розміру крапель може бути різна. Найбільше застосування отримала методика, заснована на уловлюванні на платівку, вкриту якою-небудь рідиною (гліцерином, рідким склом, сумішшю води з дубильні екстрактом), крапель розпиленого струменя палива. Виготовлена мікрофотографія з пластини дозволяє виміряти діаметр крапель і підрахувати їх число.
Необхідна величина тиску впорскування, зі збільшенням якого збільшується швидкість витікання палива, остаточно встановлюється в період регулювальних випробувань двигуна. Зазвичай у тихохідних дизелів вона становить близько 500 кг / см 2, у швидкохідних 600- 1000 кг / см 2. При застосуванні насоса-форсунки тиск упорскування сягає 2000 кг / см 2.
З конструктивних елементів топливоподающей системи найбільший вплив на тонкість розпилу надає розмір діаметра соплового отвору форсунки.
При зменшенні діаметра соплового отвору тонкість і рівномірність розпилювання зростають. У швидкохідних двигунах з однокамерним смесеобразованием діаметр соплових отворів зазвичай 0,15-0,3 мм, 2 в тихохідних доходить до 0,8 мм, перебуваючи в залежності від циліндричної потужності двигуна.
Відношення довжини соплового отвору до діаметра, в межах, що застосовуються в двигунах, майже не впливає на якість розпилювання палива. Гладке циліндричне сопловий отвір форсунки чинить найменший опір закінченню палива, а тому виділення з такого сопла відбувається з більшою швидкістю, ніж з сопел іншої форми. А тому гладке циліндричне сопло забезпечує більш тонке розпилювання. Так, наприклад, сопло з гвинтовими канавками має коефіцієнт закінчення порядку 0,37, тоді як гладке циліндричне сопло має коефіцієнт закінчення 0,7-0,8.
Збільшення числа обертів вала двигуна, а відповідно і числа обертів вала паливного насоса, підвищує швидкість плунжера паливного насоса і, отже, підвищує тиск нагнітання і швидкість витікання палива.
Розгляд процесу розпаду витікає струменя палива дозволяє зробити висновок, що в'язкість палива також впливає на тонкість розпилу. Чим більше в'язкість палива, тим менш досконалим буде процес розпилювання. Досвідчені дані показують, що чим більше в'язкість палива, тим більше розміри крапель розпиленого палива.
Струмінь палива по виході з сопла форсунки, як це було викладено раніше, розбивається на окремі нитки, які в свою чергу розпадаються на окремі краплі. Вся маса крапель утворює так званий факел палива. Факел палива в міру віддалення від сопла розширюється, а отже, щільність його зменшується. Щільність факела в межах одного перетину також неоднакова.
Форма факела палива показана на рис. 35, де зображено ядро факела 1 (більш щільне) і оболонка 2 (менш щільна). Крива 3 показує кількісний розподіл крапель, а крива 4 - розподіл їх швидкостей. Ядро факела має найбільшу щільність і швидкість. Такий розподіл крапель можна пояснити наступним. Перші краплі, що надійшли в простір стисненого повітря, швидко втрачають свою кінетичну енергію, але створюють більш сприятливі умови для руху наступних крапель. Внаслідок цього задні краплі наганяють передні і відтісняють їх в сторони, самі продовжуючи рухатися вперед, поки не будуть усунуті ззаду рухаються краплями, і. т. д. Такий процес відтискування одних крапель іншими йде безперервно до тих пір, поки не настане рівновага між енергією струменя у вихідному перерізі сопла і енергією, що витрачається на подолання тертя між частинками палива, на проштовхування йдуть попереду крапель струменя палива, на подолання тертя струменя про повітря, на захоплення повітря і на створення вихрових рухів повітря в циліндрі.
Глибина проникнення факела палива, або його далекобійність, грає дуже істотну роль в процесі сумішоутворення. Під глибиною проникнення паливного факела розуміють глибину проникнення вершини факела за певний проміжок часу. Глибина проникнення факела повинна відповідати формі і розмірам простору згоряння в циліндрі двигуна. При малої дальнобійності факела повітря, що знаходиться близько стінок циліндра, що не буде залучений в процес згоряння, і тим самим погіршаться умови для згоряння палива. При великий дальнобійності частки палива, потрапляючи на стінки циліндра або поршня, утворюють нагар внаслідок неповного згоряння. Таким чином, правильне визначення дальнобійності факела має вирішальне значення у формуванні процесу сумішоутворення.
На жаль, вирішення цього питання теоретичним шляхом зустрічає величезні труднощі, які полягають в урахуванні впливу на далекобійність ефекту полегшення рухів одних крапель іншими і руху повітря в напрямку струменя.
Всі отримані формули для визначення дальнобійності факела L ф не враховують зазначених факторів і по суті справедливі для окремих крапель. Нижче наводимо формулу для визначення Ьф, яка отримана з емпіричної закономірності:
Тут? - швидкість руху струменя палива;
0 - швидкість руху в каналі сопла форсунки;
k - коефіцієнт, який залежить від тиску впорскування, від протитиску, від діаметра сопла, від роду палива і ін .;
T - час дальнобійності.
При виведенні формули (26) було прийнято, що k = const, і тому вона не відображає дійсності і, крім того, не враховує впливу раніше зазначених факторів. Ця формула швидше справедлива для визначення польоту окремої краплі, а не для струменя в цілому.
Більш достовірними є результати дослідів з визначення дальнобійності. На рис. 36 наведені результати дослідів з визначення дальнобійності L ф, найбільшої ширини факела В ф і швидкості переміщення вершини факела? в залежності від кута повороту валика паливного насоса? при різних Протитиск в бомбі р б.
Діаметр сопла форсунки 0,6 мм. Тиск впорскування р ф = 150 кг / см 2 ; кількість палива, що впорскується? V = 75 мм 3 за хід. Швидкість обертання валу насоса 1000 об / хв. Далекобійність факела при рб = 26 кг / см 2 досягає L ф = 120 см, а швидкість близько 125 м / сек і швидко падає до 25 м / сек.
Криві? = F (?) І L ф = f (?) Показують, що зі збільшенням противодавления далекобійність і швидкість витікання факела падають. Ширина факела В ф змінюється від 12 см при 5 ° С до 25 см при 25 ° повороту вала насоса.
Скорочення періоду подачі палива, збільшення швидкості витікання сприяють збільшенню початкової швидкості фронту факела і глибині його проникнення. Однак, внаслідок більш дрібного розпилу, швидкість факела при цьому швидше падає. При збільшенні діаметра сопла, зі збереженням незмінною швидкості витікання, далекобійність факела зростає. Відбувається це внаслідок зростання щільності ядра факела.
При зменшенні діаметра сопла, при незмінній сумарною площі сопел, кут конуса факела зростає, а тому зростає і лобове опір, далекобійність ж факела зменшується. Зі збільшенням сумарної площі соплових отворів форсунки тиск розпилювання зменшується, зменшується швидкість витікання і зменшується далекобійність паливного факела.
Досліди В. Ф. Єрмакова показують, що попередній підігрів палива перед уприскуванням його в циліндр істотно впливає на розміри факела і тонкість розпилу.
На рис. 37 представлена залежність довжини факела L ф від температури палива, що впорскується.
Залежність довжини факела від температури палива через 0,008 сек від початку уприскування приведена на рис. 38. При цьому було встановлено, що з підвищенням температури ширина факела зростає, а довжина зменшується.
Вказана зміна форми факела з підвищенням температури палива свідчить про більш тонкому і однорідному розпорошити палива. З підвищенням температури палива від 50 до 200 ° С довжина факела зменшилася на 22%. Середній діаметр краплі зменшився від 44,5 мк при температурі палива 35 ° С до 22,6 мк при температурі палива 200 ° С. Зазначені результати дослідів дозволяють зробити висновок, що підігрів палива перед уприскуванням його в циліндр значно покращує процес сумішоутворення в дизелі.
Численні дослідження показують, що процесу самозаймання палива передує випаровування його. При цьому кількість випаровується палива до моменту самозаймання залежить від розміру крапель, від тиску та температури повітря в циліндрі і від фізико-хімічних властивостей самого палива. Збільшення випаровуваності палива сприяє підвищенню якості процесу сумішоутворення. Метод розрахунку процесу випаровування факела палива, розроблений проф. Д. Н. Вирубову, дозволяє оцінити вплив різних чинників на перебіг цього процесу, а особливо важливим є кількісна оцінка полів концентрації парів палива в суміші з повітрям.
Допускаючи, що середовище, що оточує краплю на достатньому видаленні від неї, має всюди однакову температуру і тиск, з концентрацією.
При виведенні формули (27) було прийнято, що крапля має кулясту форму і нерухома по відношенню до навколишнього середовища. парів рівною нулю (в той же тимчасового середовища безпосередньо біля поверхні краплі насичена парами, парціальний тиск яких відповідає температурі краплі) може бути отримана формула, що визначає час повного випаровування краплі:
Найбільший вплив на швидкість випаровування палива надає температура повітря в циліндрі. З підвищенням ступеня стиснення швидкість випаровування краплі зростає внаслідок збільшення температури повітря. Підвищення тиску при цьому кілька уповільнює швидкість випаровування.
Рівномірний розподіл часток палива по простору згоряння в основному визначається формою камери згоряння. У суднових дизелях отримали застосування нерозділені камери (смесеобразование в цьому випадку називається однокамерним) і розділені камери (з передкамерним, віхрекамерним і повітряно-камерним сумішоутворенням). Найбільше застосування має однокамерное смесеобразование.
Однокамерні смесеобразование характеризується тим, що обсяг простору стиснення обмежений днищем кришки циліндра, стінками циліндра і днищем поршня. Паливо впорскується безпосередньо в цей простір, і тому факел розпилу по можливості повинен забезпечити рівномірність розподілу часток палива по простору згоряння. Досягається це узгодженням форм камери згоряння і факела розпилу палива, дотримуючись при цьому вимоги про дальнобійності і тонкощі розпилу паливного факела.
На рис. 39 представлені схеми різних нерозділені камер згоряння. Всі ці камери згоряння мають просту конфігурацію, не вимагають ускладнення конструкції циліндричної кришки і мають малу величину відносної поверхні охолодження F ох / V c. Однак вони володіють серйозними недоліками, до числа яких слід віднести: нерівномірний розподіл палива по простору камери згоряння, внаслідок чого для здійснення повного згоряння палива необхідно мати значний коефіцієнт надлишку повітря (? = 1,8? 2,1); необхідна тонкість розпилу досягається високим тиском нагнітання палива, в зв'язку з чим зростають вимоги до паливної апаратури і процес сумішоутворення буде чутливий до сорту палива і до зміни режиму роботи двигуна.
Камери згоряння можуть бути розбиті на наступні групи: камери в поршні (схеми 1-5); камери в кришці циліндра (схеми 6-8); між поршнем і кришкою (схеми 11-15); між двома поршнями в двигунах з ПДП (схеми 9-10).
З камер в поршні в середньооборотних і багатооборотних дизелях найбільше застосування має камера форми 2, в якій поглиблення в поршні відтворюють форму факелів розпилу і тим самим досягається підвищення рівномірності розподілу часток палива. З метою поліпшення сумішоутворення в нерозділені камерах повітряного заряду циліндра надають вихровий рух.
У чотиритактних дизелях вихровий рух досягається простановкой екранів на впускних клапанах або відповідним напрямом впускних каналів в кришці циліндра (рис. 40). Наявність екранів на впускному клапані зменшує прохідний перетин клапана, внаслідок чого зростають гідравлічні опору, а тому доцільніше застосовувати для освіти вихрового руху повітря викривлення впускних каналів. У двотактних дизелях завихрення повітря досягається тангенціальним розташуванням продувних вікон. Вельми рівномірний смесеобразование досягається в камерах, велика частина яких розташована в поршні (див. Рис. 39, схеми 4 і 5). У них при перетікання повітря з підпоршневу простору (в період такту стиснення) в камеру в поршні створюються радіально спрямовані вихори, що сприяють кращому сумішоутворенню. Камери даного типу також називають «полуразделеннимі».
Камери, розташовані в кришці циліндра (див. Рис. 39, схема 6-8), застосовують в двотактних двигунах. Камери між поршнем і кришкою циліндра (рис. 39, схеми 11-15) виходять найвигіднішої форми без великих заглиблень в поршні або в кришці циліндра. Застосовуються такі камери головним чином в двотактних дизелях.
У камерах згоряння між двома поршнями (див. Рис. 39, схеми 9 і 10) вісь форсунок спрямована перпендикулярно осі циліндра, з розташуванням соплових отворів в одній площині. При цьому форсунки мають діаметрально протилежне розташування, чим досягається рівномірний розподіл часток палива по простору камери згоряння.
Бензинові двигуни -
один з різновидів ДВС
(Двигунів внутрішнього
Відпрацьовані гази) в яких підпалив
суміші з повітря і палива,
здійснюється в
циліндрах, за допомогою
іскор від свічок запалювання.
Роль регулятора потужності
виконує дросельна
заслінка, яка регулює
потік надходить
повітря.
двотактні і чотиритактні.
Двотактні двигуни мають більшу потужність на одиницю
обсягу, однак програють в ККД. Тому вони знайшли своє застосування
там, де важлива компактність, а не економічність (мотоцикли, моторні
човни, бензопили та інші моторизовані інструменти).
Чотиритактні двигуни домінують в інших засобах
пересування. Паливно-повітряна система
Головним завданням паливно-повітряної системи є безперебійна
доставка в двигун суміші палива і повітря. система подачі палива
ще називається паливною системою або системою живлення паливом.
Така система призначена для живлення двигуна, зберігання і очищення
палива.
конструктивне будова
паливний бак
паливний насос
паливний фільтр
система уприскування
топлівопроводи
Принцип роботи паливно-повітряної системи
Вся схема роботи системи подачі палива виглядає наступнимчином:
Водій включає запалювання;
Паливний насос закачує паливо в систему і створює робоче
тиск;
Паливо надходить в систему уприскування;
Відбувається розпорошення і освіту паливно-повітряної
суміші;
сумішоутворення
Під смесеобразованием в двигунах з іскровим запалюванням мають на увазікомплекс взаємопов'язаних процесів, які супроводжують дозування
палива і повітря, розпилювання і випаровування палива і перемішування його
з повітрям. Якісне смесеобразование є необхідною умовою
отримання високих потужних, економічних і екологічних
показників двигуна.
Сумішоутворення інжекторного ДВС
забезпечує зберіганняпалива, необхідного
для живлення двигуна
автомашини. зазначений
бак в легкових авто
найчастіше розташований в
задньої частини і закріплений
на днище кузова.
Відповідальний за очистку
палива.
Відповідає за подачу палива в систему уприскування і
підтримує необхідний робочий тиск в
паливній системі. Принцип роботи форсунки полягає в тому, що ЕБУ
(Електронний блок управління) подає на неї
електричний імпульсу. Під впливом імпульсу
форсунка відкривається і впорскує бензин у
впускний колектор. Отримана паливно-повітряна
суміш всмоктується через впускні клапани поршнем
на такті впуску. Момент часу і тривалість
вприскування для форсунки визначає ЕБУ.
Сумішоутворення карбюраторного ДВС
Освіта суміші бензину зповітрям відбувається в
карбюраторі, де бензин
змішується з засмоктує
в двигун повітрям в
потрібній кількості,
розпорошується і частково
випаровується. подальше
випаровування і перемішування
відбуваються у впускному
трубопроводі і в самих
циліндрах двигунів.
10.
Спосіб утворення горючої суміші в найпростішомукарбюраторі (фіг. 71)
Паливо з бачка під напором надходить по каналу,
перекритому голчастим клапаном 4, в камеру поплавця
2. поплавці 3 вимірюється рівень палива в поплавкової
камері, а отже, і натиск палива підтримується
майже постійним, з тим щоб цей рівень був дещо
нижче отвори форсунки 7; таким чином, при
непрацюючому двигуні витік палива не відбувається. при
всмоктуючому ході поршня 10, т. е. при русі його вниз
повітря через патрубок 8 проходить дифузор 6, в якому його
швидкість значно підвищується, а отже, тиск
знижується. Завдяки розрідженню паливо з поплавкової
камери через калібрований прохідний отвір 1,
зване жиклером, і форсунку 7 фонтанує в
дифузор, розпадаючись при цьому на дрібні краплі,
випаровуються в повітряному потоці. Кількість суміші,
усмоктуваної через впускний клапан 9, регулюється дросельною заслінкою 5.