трусики женские украина

На головну

 Процеси сумішоутворення - Транспорт

Зміст

1. Сумішоутворення в бензинових двигунах

1.1 Сумішоутворення при карбюрації

1.2 Сумішоутворення при центральному і розподіленим уприскуванням палива

1.3 Особливості сумішоутворення в газових двигунах

2. Сумішоутворення в дизелях

2.1 Особливості сумішоутворення

2.2 Способи сумішоутворення. Типи камер згоряння

Бібліографічний список

1. Сумішоутворення в бензинових двигунах

Під смесеобразованием в двигунах з іскровим запалюванням увазі комплекс взаємопов'язаних процесів, що супроводжують дозування палива та повітря, распиліваніе і випаровування палива і перемішування його з повітрям. Якісне смесеобразование є необхідною умовою отримання високих потужних, економічних та екологічних показників двигуна.

Перебіг процесів сумішоутворення в значній мірі залежить від фізико-хімічних властивостей палива і способу його подачі. У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням процес сумішоутворення починається в карбюраторі (форсунці, змішувачі), триває у впускному колекторі і закінчується в циліндрі.

Після виходу струменя палива з розпилювача карбюратора або форсунки починається розпад струменя під впливом сил аеродинамічного опору (внаслідок різниці швидкостей руху повітря і палива). Дрібність і однорідність розпилювання залежать від швидкості повітря в дифузорі, в'язкості і поверхневого натягу палива. При пуску карбюраторного двигуна при його відносно низькій температурі розпилювання палива практично немає, і в циліндри надходить до 90 і більше відсотків палива в рідкому стані. Внаслідок цього для забезпечення надійного пуску необхідно суттєво збільшувати цикловую подачу палива (доводити ? до значень ? 0,1-0,2).

Процес розпилювання рідкої фази палива протікає також в прохідному перерізі впускного клапана, а при неповністю відкритій дросельної заслінки - в утвореною нею щілини.

Частина крапель палива, захоплюємося потоком повітря і парів палива, продовжує випаровуватися, а частина - осідає у вигляді плівки не стінках камери змішувача, впускного колектора і каналу в голівці блоку. Під дією дотичного зусилля від взаємодії з потоком повітря плівка рухається в бік циліндра. Так як швидкості руху паливоповітряної суміші і крапель палива відрізняються незначно (на 2-6 м / c), то інтенсивність випаровування крапель низька. Випаровування з поверхні плівки протікає більш інтенсивно. Для прискорення процесу випаровування плівки впускний колектор в двигунах карбюраторних і з центральним уприскуванням підігрівають.

Різне опір гілок впускного колектора і нерівномірний розподіл плівки в цих гілках призводять до нерівномірності складу суміші по циліндрах. Ступінь нерівномірності складу суміші може досягати 15-17%.

При випаровуванні палива протікає процес його фракціонування. В першу чергу випаровуються легкі фракції, а більш важкі потрапляють в циліндр в рідкій фазі. У результаті нерівномірного розподілу рідкої фази в циліндрах може виявитися не тільки суміш з різним співвідношенням паливо - повітря, але і паливо різного фракційного складу. Отже, і октанові числа палива, що знаходиться в різних циліндрах, будуть неоднаковими.

Якість сумішоутворення покращується з ростом частоти обертання n. Особливо помітно негативний вплив плівки на показники роботи двигуна на перехідних режимах.

Нерівномірність складу суміші у двигунах з розподіленим уприскуванням визначається, головним чином, ідентичністю роботи форсунок. Ступінь нерівномірності складу суміші становить ± 1,5% при роботі по зовнішній швидкісній характеристиці і ± 4% на холостому ходу з мінімальною частотою обертання nх.х.min.

При уприскуванні палива безпосередньо в циліндр можливі два способи сумішоутворення:

- З отриманням гомогенної суміші;

- З розшаруванням заряду.

Реалізація останнього способу сумішоутворення пов'язана з чималими труднощами.

У газових двигунах із зовнішнім сумішоутворенням паливо вводиться в повітряний потік в газоподібному стані. Низьке значення температури кипіння, високе значення коефіцієнта дифузії і суттєво менше значення теоретично необхідного для згоряння кількості повітря (наприклад для бензину - 58,6, метану - 9,52 (м3возд) / (м3топл) забезпечують отримання практично гомогенної горючої суміші. Розподіл суміші по циліндрах більш рівномірний.

1.1 Сумішоутворення при карбюрації

Розпилювання палива. Після виходу струменя палива з розпилювача карбюратора починається її розпад. Під дією сил аеродинамічного опору (швидкість повітря істотно вище швидкості палива) струмінь розпадається на плівки і краплі різних діаметрів. Середній діаметр крапель на виході з карбюратора орієнтовно можна вважати рівним 100 мкм. Поліпшення розпилювання збільшує сумарну поверхню крапель і сприяє швидшому їх випаровуванню. Збільшуючи швидкість повітря в дифузорі і зменшуючи в'язкість і коефіцієнт поверхневого натягу палива, покращують мелкость і однорідність розпилювання. При запуску карбюраторного двигуна розпилювання палива практично немає.

Освіта і рух плівки палива. Під дією потоку повітря і гравітаційних сил деякі краплі осідають на стінках карбюратора і впускного трубопроводу, утворюючи паливну плівку. На плівку палива впливають сили зчеплення зі стінкою, дотичне зусилля з боку потоку повітря, перепад статичного тиску по периметру перетину, а також сили тяжіння і поверхневого натягу. В результаті дії цих сил плівка набуває складну траєкторію руху. Швидкість її руху в кілька десятків разів менше швидкості потоку суміші. Найбільша кількість плівки утворюється на режимах повних навантажень і малої частоти обертання, коли швидкість повітря і мелкость розпилювання палива невеликі. У цьому випадку кількість плівки на виході з впускного трубопроводу може доходити до 25% від загальної витрати палива. Характер співвідношення фізичних станів горючої суміші істотно залежить від конструктивних особливостей системи паливоподачі (рис. 1).

Рис. 1. Подача палива при карбюрації (а), центральному (б) і розподіленому (в) уприскуванні: 1 - повітря; 2 - паливо; 3 - горюча суміш

Випаровування палива. Паливо випаровується з поверхні крапель і плівки при порівняно невеликих температурах. Краплі знаходяться у впускний системі двигуна приблизно протягом 0,002-0,05 с. За цей час встигають повністю випаруватися лише самі дрібні з них. Низькі швидкості випаровування крапель визначаються головним чином молекулярним механізмом перенесення теплоти і маси, оскільки більшу частину часу краплі рухаються при незначному охолодженні повітрям. Тому на випаровування крапель помітно впливають мелкость розпилювання і початкова температура палива, вплив ж температури повітряного потоку незначно.

Плівка палива інтенсивно обдувається потоком. При цьому велике значення для її випаровування має теплообмін зі стінками впускного тракту, тому при центральному уприскуванні і карбюрації впускний трубопровід зазвичай обігрівається охолоджуючої двигун рідиною або ОГ. Залежно від конструкції впускного тракту та режиму роботи карбюраторного двигуна і при центральному уприскуванні на виході з впускного трубопроводу вміст у горючої суміші парів палива може становити 60-95%. Процес випаровування палива триває в циліндрі під час тактів впуску та стиску. До початку згоряння паливо практично випаровується повністю.

Таким чином, на режимах холодного пуску і прогріву, коли температури палива, поверхонь впускного тракту і повітря малі, випаровування бензину мінімально, на режимі пуску до того ж майже відсутня распиліваніе, умови сумішоутворення вкрай несприятливі.

Нерівномірність складу суміші по циліндрах. Зважаючи неоднакового опору гілок впускного тракту наповнення окремих циліндрів повітрям може відрізнятися (на 2-4%). Розподіл палива по циліндрах карбюраторного двигуна може характеризуватися значно більшою нерівномірністю, головним чином, за рахунок неоднакового розподілу плівки. Це означає, що склад суміші в циліндрах неоднаковий. Він характеризується ступенем нерівномірності складу суміші:

де ?i- коефіцієнт надлишку повітря в i-му циліндрі; ? - середнє значення коефіцієнта надлишку повітря суміші, приготовляемой карбюратором або інжектором центрального уприскування.

Якщо, Di> 0, то це означає, що в даному циліндрі суміш бідніша, ніж в цілому по двигуну. Значення ? найпростіше визначити за аналізом складу ОГ, що виходять з i-го циліндра. Ступінь нерівномірності складу суміші при невдалій конструкції впускного тракту може досягати величини 20%, що помітно погіршує економічні, екологічні, потужності та інші показники роботи двигуна. Нерівномірність складу суміші залежить також від режиму роботи двигуна. З ростом частоти n поліпшуються распиліваніе і випаровування палива, тому нерівномірність складу суміші знижується (рис. 2а). Сумішоутворення поліпшується і при зменшенні навантаження, що, зокрема, виражається в зменшенні ступеня нерівномірності складу суміші (рис. 2б).

При сумішоутворення відбувається фракціонування бензину. При цьому в першу чергу випаровуються легкі фракції (вони мають більш низьке октанове число), а в краплях і плівці виявляються переважно середні і важкі. У результаті нерівномірного розподілу рідкої фази палива в циліндрах може виявитися не тільки суміш з різним ?, а й фракційний склад палива (а отже, і його октанове число) також може бути неоднаковим. Сказане відноситься і до розподілу по циліндрах присадок до бензину, зокрема антидетонаційних. Внаслідок зазначених особливостей сумішоутворення в циліндри карбюраторних двигунів надходить суміш, в загальному випадку различающаяся по, складу палива і його октанового числа.

Рис. 2. Зміна ступеня нерівномірності складу суміші по 1, 2, 3 і 4-циліндрах в залежності від частоти обертання n (повний дросель) (а) і навантаження (n = 2000 хв-1) (б)

1.2 Сумішоутворення при центральному і розподіленим уприскуванням палива

Впорскування палива в порівнянні з карбюрації забезпечує:

1. Підвищення коефіцієнта наповнення внаслідок зменшення аеродинамічного опору впускної системи за відсутності карбюратора і підігріву повітря на впуску через меншої довжини впускного тракту.

2. Більш рівномірний розподіл палива по циліндрах двигуна. Відмінність коефіцієнта надлишку повітря по циліндрах при уприскуванні палива складає 6-7%, а при карбюрації 20-30%.

3. Можливість підвищення ступеня стиснення на 0,5-2 одиниці при однаковому октанове число палива в результаті меншого підігріву свіжого заряду на впуску, більш рівномірного розподілу палива по циліндрах.

4. Підвищення енергетичних показників (Ni, Ne та ін.) На 3-25%.

5. Поліпшення прийомистості двигуна і більш легкий його пуск.

Розглянемо процеси сумішоутворення при центральному уприскуванні аналогічно протіканню цих процесів в карбюраторному двигуні і відзначимо основні відмінності між цими процесами.

Розпилювання палива. Системи з уприскуванням здійснюють подачу палива під підвищеним тиском, як звичайно, у впускний трубопровід (центральне упорскування) або впускні канали в головці циліндрів (розподілене впорскування) (рис. 1б, в).

Для систем центрального та розподіленого впорскування крім перерахованих параметрів мелкость розпилювання залежить також від тиску впорскування, форми Розпилююча отворів форсунки і швидкості течії бензину в них. У цих системах найбільше застосування отримали електромагнітні форсунки, до яких паливо підводиться під тиском 0,15?0,4 МПа, що забезпечує отримання крапель із середнім діаметром 50?400 мкм, в залежності від типу форсунок (струменевий, штифтова або відцентрова). При карбюрації цей діаметр становить до 500 мкм.

Освіта і рух плівки палива. Кількість плівки, що утворюється при уприскуванні бензину, залежить від місця установки форсунки, дальнобійності струменя, мелкості розпилювання, а при розподіленому уприскуванні в кожен циліндр - від моменту його початку. Практика показує, що при будь-якому способі організації впорскування маса плівки складає до 60 ... 80% від загальної кількості подаваного палива.

Випаровування палива. Особливо інтенсивно випаровується плівка з поверхні впускного клапана. Проте тривалість цього випаровування невелика, тому при розподіленому уприскуванні на тарілку впускного клапана і роботі двигуна з повною паливоподачею до надходження в циліндр випаровується лише 30-50% циклової дози палива.

При розподіленому упорскуванні на стінки впускного каналу збільшується час випаровування з-за малої швидкості руху плівки, і частка випарувався палива зростає до 50-70%. Чим вище частота обертання, тим менше тривалість випаровування, а значить, зменшується і частка випарувався бензину.

Підігрів впускного трубопроводу при розподіленому уприскуванні недоцільне, тому він не може помітно поліпшити сумішоутворення.

Нерівномірність складу суміші по циліндрах. У двигунів з розподіленим уприскуванням нерівномірність складу суміші по циліндрах залежить від якості виготовлення (ідентичності) форсунок та дози палива, що впорскується. Зазвичай при розподіленому уприскуванні нерівномірність складу суміші невелика. Найбільше її значення має місце при мінімальних циклових дозах (зокрема, на режимі холостого ходу) і може досягати ± 4%. При роботі двигуна на повному навантаженні нерівномірність складу суміші не перевищує ± 1,5%.

1.3 Особливості сумішоутворення в газових двигунах

При зовнішньому сумішоутворення якість суміші залежить від температури кипіння і коефіцієнта дифузії газу. Тому при роботі на газовому паливі та зовнішньому сумішоутворення забезпечується формування практично однорідної горючої суміші і виключається утворення рідкої плівки на поверхнях впускного тракту. Для газових двигунів підігрів впускного трубопроводу не потрібно.

Газоповітряна суміш розподіляється по циліндрах рівномірніше, ніж суміш з рідким паливом. Внутрішнє смесеобразование застосовується для небагатьох типів двотактних, а також чотиритактних стаціонарних газових двигунів. Якість сумішоутворення при цьому гірше, ніж при зовнішньому сумішоутворення, але виключаються втрати газу з продувкою циліндрів.

2. Сумішоутворення в дизелях

Сумішоутворення в дизельних двигунах здійснюється в кінці такту стиснення і початку такту розширення. Процес триває короткий проміжок часу, відповідний 20-60 ° повороту колінчастого валу. Цей процес в дизелі має такі особливості:

- Смесеобразование протікає всередині циліндра і в основному здійснюється в процесі впорскування палива;

- В порівнянні з карбюраторним двигуном тривалість сумішоутворення в кілька разів менше;

- Горюча суміш, приготовлена ??в умовах обмеженого часу, характеризується великою неоднорідністю, тобто нерівномірним розподілом палива по об'єму камери згоряння. Поряд з зонами високої концентрації палива (з малими значеннями локального (місцевого) коефіцієнта надлишку повітря), є зони з малою концентрацією палива (з великими значеннями ?). Ця обставина зумовлює необхідність спалювання палива в циліндрах дизелів при відносно великій сумарному коефіцієнті надлишку повітря a> 1,2.

Тому на відміну від карбюраторного двигуна, що має межі займистості горючої суміші, в дизелі ? не характеризує умови запалення палива. Займання в дизелі практично можливе за будь сумарному значенні ?, тому склад суміші в різних зонах камери згоряння (КС) змінюється в широкому діапазоні. Від нуля (наприклад, в рідкій фазі крапель палива) до нескінченності ? поза краплі, де немає палива.

2.1 Особливості сумішоутворення

Процеси сумішоутворення в дизелях включають в себе розпилювання палива і розвиток паливного факела, його прогрівання, випаровування паливних парів і змішування їх з повітрям.

Розпилювання палива. Впорскування і розпилювання палива в циліндрі дизеля здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв - різних типів форсунок, що мають, зокрема, різне число соплових отворів розпилювача.

Распиліваніе струменя на дрібні краплі різко збільшує поверхню дози рідини. Ставлення поверхонь утворився безлічі крапель до одиничної краплі тієї ж маси приблизно дорівнює кореню кубічному з кількості крапель. Загальна кількість крапель в результаті розпилювання досягає (0,5-20) · 106, що дає збільшення поверхні приблизно в 80-270 разів. Останнє забезпечує швидке протікання процесів тепло- і масообміну між краплями і повітрям в камері згоряння, що має високу температуру до 2000 ° C і більше. Розміри частинок, що забезпечують швидке згоряння в дизелі, складають 5?40 мкм.

Для одночасної оцінки мелкості і однорідності розпилювання користуються характеристикою розпилювання, що є залежність між діаметрами крапель dкі їх відносним вмістом ? - відношенням обсягу крапель, що мають діаметри від мінімального до даного, до обсягу всіх крапель. Залежність ? = f (d к) наведена на рис. 3. Чим крутіше і ближче до осі ординат розташовується сумарна характеристика розпилювання, тим дрібніше і однорідніше розпорошено паливо. Замість зазначених обсягів по осі ординат можна відкладати відносну масу крапель.

Розвиток паливного факела. Первинний розпад струменя (на відносно великі частки) відбувається за допомогою турбулентних збурень, що виникають при перебігу палива через сопловий отвір, а також пружного розширення палива при виході з гирла сопла. У подальшому великі частки розбиваються при польоті на більш дрібні допомогою сил аеродинамічного опору середовища.

Форма факела (струменя) характеризується його довжиною Lст, кутом конусності ?сті шириною Встав (рис. 4). Формування факела відбувається поступово в міру розвитку процесу впорскування. Довжина факела Lстувелічівается внаслідок безперервного "висування" нових частинок палива до його вершини. Скоростьстпродвіженія вершини факела при збільшенні опору середовища та зменшенні кінетичної енергії частинок зменшується, а ширина факела Встувелічівается. Кут конусності Встпрі циліндричної формі соплового отвору розпилювача складає Встав = 12-20 °. На рис. 5 представлено зміна за часом Lст, ст, Встав.

Паливо, введене в циліндр у вигляді факелів, розподіляється в повітряному заряді нерівномірно, тому число факелів, яке визначається конструкцією розпилювача, обмежена. Іншою причиною нерівномірного розподілу палива в камері згоряння є неоднорідна структура самих факелів.

Зазвичай у факелі (рис. 6) розрізняють три зони: серцевину, середню частину і оболонку. Серцевина складається з великих часток палива, які мають найбільшу швидкість руху. Середня частина факела містить велику кількість дрібних частинок, що утворилися при дробленні передніх часток серцевини силами аеродинамічного опору. Розпорошені і втратили запас кінетичної енергії частинки палива відтісняються і продовжують рух лише за рахунок потоку повітря, увлекаемого попутно факелом. В оболонці знаходяться найбільш дрібні частинки, що мають мінімальну швидкість руху.

Вплив на параметри розпилювання палива і розвиток паливного факела надають конструкція розпилювача, тиск впорскування, стан середовища, в яку впорскується паливо, властивості самого палива.

Розпилювачі з циліндричними сопловими отворами (рис. 7а) можуть бути многодирчатого і однодирчатимі, відкритими і закритими (з запірною голкою). Штифтові розпилювачі (рис. 7б) виконуються тільки однодирчатимі, закритого типу. Розпилювачі із зустрічними струменями і з гвинтовими завихритель можуть бути тільки відкритими (рис. 7в, г). Циліндричні соплові отвори забезпечують отримання порівняно компактних факелів з малими конусами розширення і великий пробивний здатністю.

Рис. 7. Типи розпилювачів форсунок: а) циліндричні; б) штифтові; в) із зустрічними струменями; г) з завихритель

Зі збільшенням діаметра отвору d0соплового отвору розпилювача глибина проникнення факела зростає. Розпилювач відкритого типу без закриваються голки характеризується менш якісним розпилюванням, ніж закритий, і для впорскування палива в КС дизелів не застосовується. У штифтових розпилювачів факел має форму полого конуса. Це покращує розподіл палива в повітряному середовищі, але зменшує пробивну здатність факела.

Зі збільшенням тиску впорскування довжина факела зростає, тонкість і рівномірність розпилювання покращується. При підвищенні навантаження двигуна і частоти обертання n поліпшується якість розпилювання.

Стан середовища (робочого тіла) всередині циліндра дизеля істотно впливає на процес сумішоутворення. З підвищенням тиску в КС, зазвичай в межах 2,5?5,0 МПа, збільшується опір просуванню факела, що призводить до зменшення його довжини. При цьому якість розпилювання змінюється незначно. Зростання температури повітря в межах 750 ... 1000 К призводить до зниження довжини факела внаслідок більш інтенсивного випаровування частинок палива. Рух середовища в циліндрі позитивно впливає на рівномірність розподілу палива в факелі та в об'ємі камери згоряння. Підвищення температури палива призводить до зменшення довжини факела і більш тонкому розпилювання, що обумовлено зниженням в'язкості нагрітого палива. Більш важкі палива, що мають великі щільність і в'язкість, природно, за інших однакових умовах розпилюючим гірше, ніж легкі автотракторної палива.

Прогрів, випаровування і змішування. Розпорошені частки палива, що знаходяться в середовищі гарячого повітря, швидко нагріваються і випаровуються. Більш інтенсивно цей процес протікає для розпорошених частинок, що мають найбільше відношення площі поверхні до об'єму. Практика показує, що частинки діаметром 10?20 мкм в камері згоряння встигають повністю випаруватися за час (0,5?0,9) -10-3с, тобто до початку займання. Випаровування більш великих часток закінчується в ході розпочатого процесу згоряння.

Концентрація парів навколо ще не випарувалися крапель переменна. Вона максимальна у їх поверхні і безперервно зменшується в міру віддалення в сторони. Як зазначено вище, місцеві значення коефіцієнта надлишку повітря змінюються в дуже широких межах. Рух частинок щодо повітря кілька вирівнює розподіл палива в мікросмесі, тому частина утворюються пари розсіюється по траєкторії руху частинок. Змішування палива і повітря частково відбувається всередині факела, що обумовлено залученням повітря в серцевину факела в процесі його формування. Але велика концентрація палива в серцевині і менш сприятливі температурні умови значно уповільнюють процес випаровування в цій зоні. Викладене вище характеризує процес сумішоутворення тієї частини палива, яка надійшла в циліндр до початку займання. Надалі смесеобразование іншої частини палива значно прискорюється, тому воно протікає в умовах розпочатого процесу горіння при більш високих температурах і тиску. Якість горючої суміші значно визначається швидкістю перемішування палива з повітрям. Істотний вплив на робочі процеси в КС надає смесеобразо-вання частини палива, що надійшла в камеру на початку впорскування. У ході предпламенной хімічних реакцій в окремих зонах мік-росмесі виникає критична концентрація проміжних продуктів окислення, що призводить до теплового вибуху і появи первинних осередків полум'я. Найбільш вірогідною зоною появи таких вогнищ є простір близько випаровуються частинок, де концентрація парів палива оптимальна (? = 0,8-0,9). Первинні осередки полум'я, насамперед, утворюються на периферії факела, тому фізичні і хімічні процеси підготовки палива до згоряння закінчуються тут раніше.

2.2 Способи сумішоутворення. Типи камер згоряння

Розподіл палива по КС здійснюється за рахунок кінетичних енергій палива та рухомого повітряного заряду. Співвідношення цих енергій обумовлено способом сумішоутворення і формою КС. У сучасних автомобільних дизелях знайшли застосування об'ємне, пристеночное (плівкове), комбіноване, передкамерних і вихровий сумішоутворення. КС у поєднанні з топливоподающей апаратурою визначають умови протікання процесів сумішоутворення і згоряння. Камери згоряння призначені забезпечувати:

- Повне згоряння палива при мінімально можливому коефіцієнті a і в гранично короткий термін у ВМТ;

- Плавне наростання тиску при згорянні і допустимі значення максимального тиску циклу рz;

- Мінімальні втрати теплоти в стінки;

- Прийнятні умови роботи паливної апаратури.

Об'ємне сумішоутворення. Якщо паливо розпилюється в обсязі однопорожнинних (нерозділені) камер згоряння і лише невелика частина його потрапляє в пристінковий шар, то смесеобразование називають об'ємним. Такі КС мають малу глибину і великий діаметр, що характеризується безрозмірною величиною - відношенням діаметра КС до діаметру циліндра: dкс / D = 0,75?0,85. Така КС розташовується зазвичай в поршні, причому осі форсунки, КС і циліндра збігаються (рис. 8б).

Робочий цикл дизелів з об'ємним сумішоутворенням характеризується наступними особливостями:

- Смесеобразование забезпечується шляхом дрібного розпилювання палива при високих максимальних тисках впорскування (рвпрmах = 50?150 МПа), турбулізація в КС виникає внаслідок витіснення повітря з зазору між буртом поршня і головкою циліндра при підході поршня до ВМТ;

- Рівномірний розподіл палива в повітрі забезпечується за допомогою взаємного узгодження форми КС з формою і розташуванням паливних факелів;

- Протікання процесу згоряння на номінальному режимі здійснюється при ? = 1,50-1,6 і більше, тому в результаті нерівномірного розподілу палива за обсягом КС при меншому ? вдається забезпечити бездимного згоряння, незважаючи на узгодження форм камери і факелів, а також застосування високого тиску впорскування;

- Робочий цикл характеризується високими максимальними тисками згоряння рzі великими швидкостями наростання тиску? Р / ??;

- Двигуни з об'ємним сумішоутворенням мають високий індикаторний к.к.д. через порівняно швидкого згоряння палива у ВМТ і менших втрат теплоти в стінки КС, а також хороші пускові якості.

Важливе значення має поверхню паливних струменів, через яку відбувається дифузія парів палива в навколишнє повітря. Кут розсіювання паливних струменів зазвичай не перевищує 20 °. Для забезпечення повного охоплення струменями всього обсягу камери згоряння і використання повітря число Розпилююча отворів форсунки теоретично повинно бути ic = 360/20 = 18.

Величина прохідного перетину Розпилююча отворів fcопределяется типом і розмірами дизеля, умовами перед впускними органами. Вона суттєво впливає на тривалість і тиск впорскування, обмежена умовами забезпечення гарного сумішоутворення і тепловиділення. Тому при великій кількості Розпилююча отворів їх діаметр повинен бути невеликим. Чим менше кількість Розпилююча отворів, тим більш інтенсивно приводиться в обертальний рух для повного згоряння палива повітря, тому в цьому випадку заряд за характерний проміжок часу, що приймається зазвичай рівним тривалості впорскування палива, повинен повернутися на більший кут. Це досягається застосуванням гвинтового або тангенціального впускного каналів.

Створення обертального руху заряду при впуску призводить до погіршення наповнення циліндрів повітрям. Збільшення максимального значення тангенціальної скоростіtmaxвизивает уменьшеніеv (рис. 9). Пристеночное смесеобразование. Спосіб сумішоутворення, при якому паливо подається на стінку камери згоряння і розтікається по її поверхні у вигляді тонкої плівки товщиною 12?14 мкм, отримав назву пристінкового або плівкового.

Рис. 8. Камери згоряння в поршні:

а) напівсферична типу дизелів ВТЗ; б) типу чотиритактних дизелів ЯМЗ і АМЗ; в) типу ЦНІДІ; г) типу дизелів "МАН"; д) типу "Дойтц"; е) типу дизеля Д-37М; ж) типу "Гессельман"; з) типу дизелів "Даймлер-Бенц"

Рис. 9. Залежність коефіцієнта наповнення від значення тангенціальної складової швидкості руху заряду

При такому сумішоутворення КС може бути розташована співвісно з циліндром, а форсунка зміщена до її периферії. Одна або дві струменя палива направляються або під гострим кутом на стінку КС, що має сферичну форму (рис. 8г), або поблизу і вздовж стінки КС (рис. 8д). В обох випадках заряд наводиться в досить інтенсивне обертальний рух (тангенціальна швидкість руху заряду досягає 50?60 м / с), що сприяє поширенню паливних крапель уздовж стінки камери згоряння. Паливна плівка випаровується за рахунок теплоти поршня.

Після початку горіння процес випаровування різко зростає під дією теплопередачі від полум'я до плівки палива. Випарується паливо несеться потоком повітря і згорає у фронті полум'я, що поширюється від вогнища займання. При уприскуванні палива через витрати теплоти на його випаровування істотно знижується температура заряду (до 150?200 ° С по осях струменів). Це ускладнює займання палива внаслідок зменшення швидкості хімічних реакцій, що передують виникненню полум'я.

Істотне поліпшення займистості нізкоцетанових палив знецінюється при збільшенні, яку у спеціальних багатопаливних дизелів доводиться підвищувати до 26. Для камер з пристінковим смесеобразованием небезпека впорскування з недостатньою довжиною паливних струменів істотно менше, ніж у випадку камер з об'ємним сумішоутворенням. Тому повишеніене викликає погіршення сумішоутворення. При пристеночном способі сумішоутворення потрібно менше тонке розпилювання палива. Максимальні величини тиску впорскування не перевищують 40?45 МПа. Використовують одне-два розпилюють отвори великого діаметру.

У дизелях знайшла застосування КС, розроблена Центральним науково-дослідним дизельним інститутом (ЦНІДІ) (рис 8в). Паливні факели в такій камері потрапляють на її бічні стінки під вхідними кромкою. Відмітна особливість сумішоутворення - зустрічний рух струменів палива і заряду, що витісняється з надпоршневому простору, що сприяє збільшенню кількості палива, зваженого в обсязі КС, і зближує цей процес з об'ємним сумішоутворенням. При використанні камери ЦНІДІ застосовують 3?5 соплових отворів. Параметри впорскування палива близькі до тих, які мають місце в КС типу ВТЗ і ЯМЗ (рис. 8а, б).

Об'ємно-пристеночное смесеобразование. Таке смесеобразование виходить при менших діаметрах КС, коли частина палива досягає її стінки і концентрується в пристеночном шарі. Частина цього палива безпосередньо стикається зі стінкою КС. Інша частина розташовується в прикордонному шарі заряду. Часткове потрапляння палива на стінки камери згоряння й інтенсивне перемішування повітря і частинок палива знижують кількість парів палива, що утворюються в період затримки запалення. В результаті знижується і швидкість тепловиділення на початку згоряння. Після появи полум'я швидкості випаровування і змішування різко зростають. Тому подача частини палива в пристеночную зони не затягує завершення згоряння, якщо температура стінки в місцях попадання на неї струменів знаходиться в межах 200?300 ° С.

При dкс / D = 0,5-0,6 (рис. 8а, б, ж) у зв'язку зі значним прискоренням обертання заряду при перетікання його в КС вдається використовувати 3?5 Розпилююча отворів достатньо великого діаметру. Значення тангенціальної складової швидкості руху заряду досягає 25?30 м / с. Максимальні значення тисків впорскування, як правило, не перевищують 50?80 МПа.

У зв'язку з тим, що на такті розширення під час зворотного перетікання заряду з камери частина незгорілого палива переноситься у простір над витіснювачем, де є ще не використаний для згоряння повітря. Він не повністю бере участь у процесі окислення. Тому прагнуть зменшити до мінімуму обсяг заряду, що знаходиться в просторі між поршнем (при положенні в ВМТ) і голівкою циліндра, доводячи висоту його ?із (рис 8а) до 0,9-1 мм. При цьому важливою виявляється стабілізація зазору при виготовленні і ремонті дизеля. Позитивні результати забезпечує також мінімізація зазору між головкою поршня і гільзою і зменшення відстані від днища поршня до першого компресійного кільця.

Сумішоутворення в розділених камерах згоряння. Розділені камери згоряння складаються з основної та допоміжної порожнин, з'єднаних горловиною. В даний час застосовують в основному вихрові КС і передкамери.

Вихрові камери згоряння. Вихрова камера згорання (рис. 10) являє собою кульове або циліндричне простір, поєднане з надпоршневомупростір циліндра тангенціальним каналом. Обсяг VKвіхревой КС 2 становить приблизно 60-80% загального обсягу стиснення Vс, площа fcпоперечного перетину з'єднувального каналу 3 cоставляет 1-5% площі поршня Fп.

Як правило, в вихрових камерах згоряння використовуються закриті форсунки 1 штифтового типу, що забезпечують порожнистий факел розпорошеного палива.

При надходженні повітря з циліндра в вихревую камеру під час такту стиснення повітря інтенсивно завіхрівается. Повітряний вихор, безперервно впливаючи на формується паливний факел, сприяє кращому розпилювання палива і змішування його з повітрям. В ході розпочатого горіння повітряний вихор забезпечує підведення до факела свіжого повітря і відвід від нього продуктів згоряння. При цьому швидкість вихору повинна бути такою, щоб за час впорскування палива повітря міг скоїти в камері згоряння не менше одного обороту.

Згоряння спочатку відбувається в вихровий камері. Підвищується при цьому тиск викликає перетікання продуктів згорання і паливоповітряної суміші в циліндр, де процес згоряння завершується.

На рис. 11 представлені конструктивні елементи вихрових камер. Нижня частина камери, як правило, утворюється спеціальною вставкою з жароміцної сталі, яка оберігає головку від обгорання. Висока температура вставки (800-900 К) сприяє скороченню періоду затримки запалення палива в КС. Інтенсивне вихреобразование і наявність вставки дозволяють отримати стійке протікання робочого циклу в широкому діапазоні навантажувальних і швидкісних режимів.

Віхрекамерний робочий цикл забезпечує бездимний згоряння палива при малих коефіцієнтах надлишку повітря (? = 1,2-1,3) внаслідок сприятливого впливу інтенсивного повітряного вихору. Згоряння значної частини палива в додатковій камері, розташованої поза циліндра, обумовлює зниження максимального тиску згоряння (рz = 7-8 МПа) і швидкості наростання тиску (0,3-0,4 МПа / ° ПКВ) в надпоршневій порожнини циліндра на повному навантаженні.

Робочий цикл віхрекамерний двигуна менш чутливий до якості розпилювання палива, що дозволяє використовувати однодирчатие розпилювачі з невисокими максимальними тисками впорскування (рвпр = 20-25 МПа) і сопловим отвором порівняно великого діаметра - до 1,5 мм.

Основні недоліки віхрекамерний двигуна: підвищений питома ефективна витрата палива, що досягає на режимі повного навантаження 260?270 г / (кВт · год), а також гірші порівняно з двигунами з нерозділеними КС пускові якості. Однак при використанні свічок розжарювання в віхрекамере пускові якості істотно поліпшуються.

Більш низька економічність вихорокамерних дизелів пояснюється збільшенням тепловіддачі в стінки основної та додаткової КС внаслідок більш розвиненою їх поверхні, наявності в КС інтенсивного вихреобразования, великих гідравлічних втрат при перетікання робочого тіла з циліндра в вихревую камеру і назад, а також найчастіше збільшенням тривалості процесу згоряння. Погіршення пускових якостей двигуна обумовлено зниженням температури повітря при перетікання в вихревую камеру і збільшенням тепловіддачі в стінки внаслідок розвиненою поверхні додаткової КС.

До числа двигунів з віхрекамерним смесеобразованием відносяться тракторні дизелі СМД, ЗІЛ-136, Д50, Д54 і Д75, автомобільні дизелі "Перкінс", "Ровер" (Великобританія) та ін.

Передкамерні дизелі. Обсяг передкамери (рис. 12) становить 25-35% загального обсягу стиснення Vс. Площа прохідного перерізу з'єднувальних каналів дорівнює 0,3-0,8% площі поршня.

У КС використовується однодирчатая (зазвичай штифтова) форсунка 1, що забезпечує впорскування палива в напрямку з'єднувальних каналів 3.

У передкамерних дизелі повітря в процесі стиснення частково перетікає в передкамеру, де продовжує стискатися. У неї ж в кінці стиснення впорскується паливо, яке запалюється і горить, викликаючи швидке підвищення тиску. В обсязі передкамери згорає частина палива, тому кількість повітря в ній обмежена. Незгоріле паливо продуктами згоряння виноситься в циліндр, де додатково розпилюється і ретельно перемішується з повітрям за рахунок утворюються інтенсивних газових потоків. Згоряння переноситься в надпоршневомупростір, викликаючи підвищення тиску в циліндрі.

Таким чином, в передкамерних дизелях для сумішоутворення використовується енергія газу, що перетікає з передкамери внаслідок попереднього згоряння частини палива в її обсязі.

Використання для сумішоутворення газового потоку дозволяє інтенсифікувати перемішування палива з повітрям при порівняно грубому розпилюванні палива форсункою. Тому в передкамерних дизелях порівняно низькі початкові тиску впорскування, що не перевищують 10-15 МПа, а коефіцієнт надлишку повітря на режимі повного навантаження становить 1,3-1,

Інша важлива перевага передкамерних дизелів ? невелика жорсткість згоряння палива Dr / Dj. Тиск газу в надпоршневомупросторі - не більше 5,5?6 МПа внаслідок дроселювання газу в сполучних каналах.

До переваг передкамерних дизелів слід віднести також меншу чутливість робочого циклу до виду застосовуваного палива і до зміни швидкісного режиму роботи. Перше пояснюється впливом на умови займання розігрітій поверхні днища передкамери, друге - незалежністю енергії газового потоку, що випливає з передкамери, від швидкості руху поршня. Максимальна частота обертання для передкамерних дизелів малої розмірності циліндра (малого діаметра) становить 3000?4000 хв-1.

Основні недоліки передкамерного дизеля: низька паливна економічність внаслідок теплових і гідравлічних втрат, що виникають при перетікання газів, через розтягнутості процесу згоряння, а також збільшеною сумарної поверхні КС. Середній тиск механічних втрат РМУ передкамерних дизелів на 25?35% вище, ніж у двигунів з нерозділеними камерами, а питома ефективна витрата палива дорівнює 260?290 г / (кВт · год).

Як і віхрекамерний, дизелі з передкамерним смесеобразованием мають низькі пускові якості. Тому ці дизелі часто відрізняються підвищеною (до 18-20) ступенем стиснення і забезпечені пусковими свічками розжарювання.

У табл. 1 представлені статистичні дані по двигунах з різним способом сумішоутворення.

Таблиця 1 Характеристика смесеобразования

 Вид смесеобразования

 ? min

 p z, МПа

 ?p / ??, МПа / 0 ПКВ

 р е, МПа

 g е, г / (кВт · год)

 об'ємне і об'ємно

 прістеночое 1,4?1,8 14?16 705?9 1,5 0,7?0,8 225?255

 пристеночное 1,1 14?16 6,5?8,0 1,0 0,7?0,8 220?240

 віхрекамерний 1,2?1,3 16?18 6,0?7,0 0,5 0,7?0,85 260?290

 передкамерних 1,3?1,4 17?20 5,5?6,0 0,5 0,65?0,75 260?300

Особливості сумішоутворення при наддуванні. Істотно велика циклова подача палива повинна здійснюватися за час, не більший, ніж топлівоподача в базовому дизелі без наддуву. Для збільшення циклової подачі палива і збереження загальної тривалості впорскування jдпможно збільшити до прийнятного межі ефективне прохідний перетин Розпилююча отворів.

Друга можливість - збільшення тисків впорскування. На практиці зазвичай вдаються до поєднання цих заходів. Збільшення тисків впорскування за інших однакових умов забезпечує більш дрібне і однорідне розпилювання палива, що може сприяти підвищенню якості сумішоутворення. Необхідну ступінь збільшення тисків впорскування встановлюють виходячи з необхідного ступеня прискорення процесу сумішоутворення. При уприскуванні в більш щільну середу збільшується кут розсіювання паливних струменів.

Зазначена величина jдппрі необхідності може бути скорочена також іншими, більш трудомісткими способами, зокрема шляхом збільшення діаметра плунжера паливного насоса і збільшення крутизни його кулачків. При модернізації дизелів з наддувом часто вносяться істотні зміни в усі основні його системи і механізми: знижують ступінь стиснення, частоту обертання n, змінюють кут випередження впорскування і т.д. Ці заходи, природно, впливають і на смесеобразование в КС.

У разі газотурбінного наддуву щільність заряду в циліндрі збільшується із зростанням частоти обертання n і навантаження, а тривалість періоду затримки запалення за часом скорочується. Щоб забезпечити необхідне проникнення паливних струменів в шар повітря за період затримки запалення, топливоподающей апаратура повинна забезпечити більш різке збільшення значень тиску впорскування зі збільшенням частоти обертання n і навантаження, ніж на дизелі без наддуву. При високих ступенях форсування наддувом застосовуються насоси-форсунки і паливні системи акумуляторного типу. У малорозмірних вихорокамерних дизелях легкових автомобілів = 21-23.

Бібліографічний список

смесеобразование вихровий камера дизель

1. Луканин, В.Н. Двигуни внутрішнього згоряння [Текст]: підручник. в 3 т. Т. 1. Теорія робочих процесів / В.М. Луканін, К.А. Мо-розов, А.С. Хачіян [и др.]; під ред. В.Н. Луканіна. - М.: Вища школа, 2009. - 368 с. : Ил.

2. Луканин, В.Н. Двигуни внутрішнього згоряння [Текст]: підручник. в 3 т. Т. 2. Динаміка і конструювання / В.М. Луканін, К.А. Морозов, А.С. Хачіян [и др.]; під ред. В.Н. Луканіна. - М.: Вища школа, 2008. - 365 с. : Ил.

3. Колчин, А.І. Розрахунок автомобільних і тракторних двигунів [Текст] / А.І. Колчин, В.П. Демидов. - М.: Вища школа, 2003.

4. Автомобільний довідник [Текст] / за ред. В.М. Приходько. - М.: Машинобудування, 2008.

5. Сокіл, Н.А. Основи конструкції автомобіля. Двигуни внутрішнього згоряння [Текст]: навч. посібник / Н.А. Сокіл, С.І. Попов. - Ростов н / Д: Видавничий центр ДДТУ, 2010.

6. Кульчицький, А.Р. Токсичність автомобільних і тракторних двигунів [Текст] / А.Р. Кульчицький. - М.: Академічний Проект, 2010.

7. Вахламов, В.К. Техніка автомобільного транспорту. Рухомий склад та експлуатаційні властивості [Текст]: навч. посібник для студ. вищ. навч. закладів / В.К. Вахламов. - М.: Академія, 2009. - 528 с.

8. Іванов, А.М. Основи конструкції автомобіля [Текст] / А.М. Іва-нов, А.Н. Солнцев, В.В. Гаєвський [и др.]. - М.: "Книжкове видавництво" За кермом "", 2009. - 336 с. : Ил.

9. Орлін, А.С. Двигуни внутрішнього згоряння. Теорія поршневих і комбінованих двигунів [Текст] / за ред. А.С. Орліна і М.Г. Круглова. - М.: Машинобудування, 2008.

10. Алексєєв, В.П. Двигуни внутрішнього згоряння: пристрій і робота поршневих і комбінованих двигунів [Текст] / В.П. Алексєєв [и др.]. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 2010.

11. Бочаров, А.М. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Теорія робочих процесів двигунів внутрішнього згоряння" [Текст] / А.М. Бочаров, Л.Я. Шкрета, В.М. Сичов [и др.]; Південно-Рос. держ. техн. ун-т. - Новочеркаськ: ЮРГТУ, 2010.

12. Ленін, І.М. Автомобільні та тракторні двигуни [Текст]. в 2 ч. / І.М. Ленін, А.В. Костров, О.М. Малашкін [и др.]. - М.: Вища школа, 2008. - Ч. 1.

13. Григор'єв, М.А. Сучасні автомобільні двигуни та перспективи [Текст] / М.А. Григор'єв // Автомобільна промисловість. - 2009. - № 7. - С. 9-16.

14. Гирявець, А.К. Двигуни ЗМЗ-406 автомобілів ГАЗ і УАЗ. Конструктивні особливості. Діагностика. Технічне обслуговування. Ремонт [Текст] / А.К. Гирявець, П.А. Голубєв, Ю.М. Кузнецов [и др.]. - Нижній Новгород: Изд-во НГУ ім. Н.І. Лобачевського, 2010.

15. Шкрета, Л.Я. Про методи оцінки токсичності карбюраторних двигунів в експлуатаційних умовах [Текст] / Л.Я. Шкрета // Дви-гателестроеніе. -2008. - № 10-11.

16. Бочаров, А.М. Оцінка технічного стану ЦПГ [Текст] / А.М. Бочаров, Л.Я. Шкрета, В.З. Русаков // Автомобільна промисловість. - 2010. - № 11.

17. Орлін, А.С. Двигуни внутрішнього згоряння. Пристрій і робота поршневих і комбінованих двигунів [Текст] / за ред. А.С. Орліна і М.Г. Круглова. - М.: Машинобудування, 2009. - 283 с.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка