Неразделенные камеры сгорания чаще используются в автомобильных дизелях со значительным диаметром цилиндра (D> 100 мм). Главные их преимущества: простота конструкции, возможность обеспечения высокой топливной экономичности дизеля при сравнительно небольших степенях сжатия и неплохие пусковые качества. Основные недостатки дизелей с неразделенными камерами связанные с худшим качеством смесеобразования на нерасчетных режимах вследствие нарушения согласования характеристик впрыска и направленного движения воздушного заряда; высокой жесткостью работы дизеля; повышенными требованиями к топливной аппаратуры. В неразделенных камерах сгорания реализуется один из трех способов смесеобразования.

 

Объемное смесеобразования осуществляется в неразделенных (однополостные) неглубоких, значительного диаметра (йкз / D = 0,75-0,85) камерах сгорания, например, типа «Гесельман» (рис. 4.12, а). При этом способе основная часть топлива впрыскивается и размещается в объеме над поршнем. Значительная доля энергии, которая расходуется на смесеобразования, состоит из кинетической энергии впрыска и распыление топлива. Поэтому топливная аппаратура должна обеспечить проникновение факелов распыленного топлива к периферии камеры сгорания, максимально заполнить ими и их парой весь ее объем, а в середине факелов обеспечить мелкое и однородное распыление и равномерное распределение капель топлива. Эти требования жесткие и противоречивые. Они обеспечиваются путем согласования различных параметров и факторов. Необходима дальнобойность факелов распыленного топлива обеспечивается подбором размеров сопловых отверстий форсунки (dp = 0,15-0,25 мм) и давления впрыска (ро = 80 ... 100МПа, а иногда и выше); заполнения объема камеры сгорания факелами распыленного топлива -количеством распылительных отверстий (пр = 6 ... 10); мелкость и однородность распыления-применением высокого давления впрыска и распылительных отверстий форсунок малого диаметра и т.д.. Перечисленные требования к топливной аппаратуре усложняют ее конструкцию и снижают надежность в эксплуатации.

 

Для обеспечения эффективного смесеобразования в цилиндрах этих дизелей организуется направленное движение воздушного заряда, согласованный по интенсивности с количеством топливных факелов. Энергия его должна быть такой, чтобы за время впрыска угол оборота воздушного заряда в цилиндре примерно равен угловые между проекциями осей распыляя отверстий на плоскость, перпендикулярную к оси цилиндра. При этом заряд, движущийся, заполняет мелкими каплями и паром топлива мижфакельний пространство. Опыт показывает, что одинаково ухудшает показатели дизеля как чрезмерная (перезавихрювання), так и недостаточная (недових-рения) интенсивность движения заряда.

 

Образование направленного движения заряда необходимой интенсивности достигается различными конструктивными средствами. В четырехтактных двигателях суммарный эффект обычно достигается путем применения тангенциальных или винтовых впускных каналов и за счет эффекта перетекания заряда из объема, расположенного над вытесняя поверхностью поршня, в полость, содержащейся в днище поршня.

 

Теплообмен между воздушным зарядом и топливом, который обеспечивает испарения последнего, происходит преимущественно в объеме факела распыленного топлива. Поэтому, деформация факелов, движущихся увеличивает объем и ускоряет смесеобразования. Смешивание пары топлива с воздухом происходит благодаря диффузии пара топлива диффундирует в направлении поверхности факела, где концентрация топлива значительно меньше, чем в ядре. Опыты свидетельствуют, что значительное влияние на качество смесеобразования имеет теплообмен в верхушках топливных факелов.

 

При оптимальной организации объемного способа смесеобразования обеспечивается максимальная экономичность дизеля. Однако это достигается благодаря повышению жесткости их работы и усложнению конструкции система питания топливом, что снижает эксплуатационную надежность и долговечность ее двигателя. Желание избавиться от этих недостатков и при этом сохранить достигнутую экономичность привело к разработке дизелей с напивроздиленимы камерами сгорания, выполненными в поршне. Пленочное смесеобразование. Для пленочного смесеобразования необходимо значительную часть порции топлива (до 90 ... 95%), которое впрыскивается, подать на стенку камеры сгорания в поршне под небольшим углом, что создает условия для растекания топлива по стенке тонким слоем, а край стенки обеспечивают движение заряда с такой скоростью, чтобы был гарантирован интенсивный отток пары топлива от пленки, и чтобы пленка при этом не разрушалась (рис. 4.12, б). Сначала самовозгораются пары той части топлива (5 ... 10%), подаваемого в объем. Эффективность смесеобразования достигается оптимальным сочетанием толще пленки, интенсивности движения воздушного заряда над ней и температуры стенки камеры сгорания. Последняя имеет преимущественное значение при смесеобразования и может регулироваться подбором толще стенки камеры сгорания и интенсивности охлаждения поршня. Направленное движение воздушного заряда необходимой скорости, как и при объемном смесеобразования, обеспечивается за счет предоставления зарядовые движения высокой интенсивности во впускном канале и эффективного вытеснения его из надпо-ршневои щели.

 

В целом пленочное смесеобразование при среднем значении коэффициента избытка воздуха (а = 1,3 ... 1,4) обеспечивает для дизелей без наддува удовлетворительное сгорания в достаточно широком диапазоне изменения режимных параметров при пониженных требованиях к топливной аппаратуры.

 

Вместе с тем чисто пленочное смесеобразование имеет и недостатки: способствует неудовлетворительным пусковым качествам двигателя приводит к невозможности значительного форсирования дизеля наддувом из-за высокой температуры деталей камеры сгорания; усложняет доводку рабочего процесса.

 

Объемно-пленочное смесеобразование осуществляется в напивроздилених камерах сгорания с отношением dK3 / D = 0,5 ... 0,6. При этом способе 40 ... 60% цикловой порции топлива достигает стенок камеры сгорания в поршне (рис. 4.12в). Попадание топлива на стенку сначала значительно уменьшает скорость его испарения, а потому и скорость образования топливовоздушной смеси. Благодаря этому снижается жесткость работы дизеля. После начала сгорания и повышение температуры заряда скорость испарения и смешивания растет, поэтому завершение сгорания по сравнению с объемным способом не очень запаздывает. Именно это дает возможность сохранить высокую экономичность цикла. Важное значение для качественного смесеобразования в этих дизелей имеют составляющие скорости движения воздушного заряда, связанные с направлением и интенсивностью перетекания его из надпоршневого пространства. Преобразованы из радиальных в осевые (направлены вдоль оси цилиндра), они захватывают пару, мелкие капли в пристенной зоне, продукты сгорания и переносят их в глубину камеры сгорания в поршне. При ходе расширения во время обратного перетекания заряда часть топлива, не сгорела, и продукты неполного сгорания переносятся в объем над вытесняя частями поршня, где находится еще не использовано для сгорания воздуха. Это активизирует смесеобразования и догоряння.

 

При этом способе смесеобразования максимальное давление впрыска, как правило, не превышает рвпр-40 ... 50 МПа и можно применять распылители с четырьмя-пятью отверстиями относительно значительного диаметра (dp = 0,3 ... 0,45 мм). Есть также возможность для смещения оси камеры сгорания и распылителя относительно оси цилиндра с целью увеличения диаметра впускного клапана для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Основными недостатками двигателя этим способом сумишеутворювання являются: большая высота головки поршня; высокое тепловое нагрузки поршня (особенно кромок горловины камеры сгорания) и головки цилиндров необходимость работы с большим избытком воздуха в связи с малым относительным объемом камеры сгорания.

 

Разновидностью этого способа является способ симушеутворення в камере ЦНДДИ (рис. 4.12г). В этом случае часть топлива концентрируется в пристеночных шаровые. Механизм смесеобразования в обоих случаях близок к объекту емнопливкового.

 

Особенности смесеобразования при наддуве. При наддуве дизеля повышается плотность, а часто и температура заряда в цилиндре. Процессы окисления ускоряются, поэтому возникает необходимость в повышении пробивной силы факелов распыленного топлива. Для этого обычно увеличивают диаметр распыляющих отверстий и Ииск впрыска. Продолжительность впрыска желательно сохранять неизменной. С повышением частоты вращения коленчатого вала и нагрузки вследствие увеличения плотности заряда и сокращение периода задержки самовоспламенения смеси необходимо обеспечить более резкий рост давления впрыска для того, чтобы сохранить необходимую эффективность сумишеутворення и сгорания. Опыт показывает, что оптимальное значение скорости направленного заряда при наддуве меньше, чем без наддува.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+