Поліпшення показників подачі повітря

Утворення шкідливих речовин при горінні обумовлюється неоднорідністю розподілу палива і температур в камері згоряння. Зазначена неоднорідність в значній мірі залежить від кількості повітря, надходження в циліндр і його газодинамічних характеристик. При розробці і доведенні сумішоутворення і згоряння, як правило, намагаються забезпечити максимальне наповнення циліндрів свіжим зарядом і за рахунок цього збільшити максимальний середнє ефективний тиск на режимах зовнішньої характеристики. Причому в залежності від призначення двигуна ці режими можуть змінюватися. Наприклад, для для дизелів автомобілів та будівельних машин - режим максимального крутного моменту. Але в будь-якому випадку конструктивні елементи і системи, які не підлягають впливу регулюючих органів, повинні забезпечувати подачу повітря з мінімальними втратами, як на визначальному режимі роботи дизеля, так і часткових режимах його роботи. До таких елементів і систем відносяться система очищення повітря, компресор і охолоджувач наддувочного повітря, впускний колектор, впускний канал головки циліндрів. Перспективним напрямком для дизелів з безпосереднім уприскуванням палива є застосування чотирьохклапанних головок циліндрів з центральним розташуванням форсунки, що забезпечують істотне збільшення коефіцієнта наповнення і, відповідно, кількості повітря, що подається в циліндр двигуна. На кількість подаваного в циліндри повітря впливає і вибір фаз газорозподілу. Причому, в швидкохідних дизелях з газотурбінним наддувом забезпечити збільшення наповнення за рахунок перекриття клапанів при ранньому відкритті впускного клапана не вдається, тому що тиск повітря у впускному колекторі на багатьох режимах нижче, ніж тиск газів у випускному. До того ж збільшення перекриття вимагає більш глибокої посадки клапанів у гнізда головки циліндрів або застосування спеціальних виточок в поршні, що через збільшення «шкідливих» обсягів камери згоряння призводить до зменшення кількості заряду, активно використовуваного в процесі згоряння. Тому оптимізацію фаз газорозподілу впускного клапана проводять, в основному, за рахунок вибору моменту його закриття. Тож випливає, що скорочення на 11 градусів п.к.в. тривалості відкриття впускного клапана за рахунок більш раннього його закриття не відбилося на коефіцієнті наповнення, паливної економічності та димності ВГ при роботі на номінальній частоті обертання колінчастого валу рисунок 7.2. Однак зі зниженням частоти обертання колінчастого вала зменшується виштовхування повітряного заряду при русі поршня вгору дозволяє забезпечити більш високі значення коефіцієнта наповнення, поліпшити питому ефективну витрату палива і знизити рівень димності ВГ. Найбільші переваги при скорочення фази закриття впускного клапана досягаються при n = 1400хв.

−−−−− -серійний розподільчий вал

− − − − - розподільчий вал модернізованого дизеля

Рисунок 7.2 - Вплив фази закриття впускного клапана на показники дизеля СМД-31

Найбільш ефективним засобом збільшення подачі повітря в циліндри двигуна є застосування газотурбінного наддуву і проміжного охолодження наддувочного повітря. Газотурбінний наддув забезпечує можливість підвищення коефіцієнта надлишку повітря на максимальних навантаженнях до значень 1,7 - 2,2. При певних параметрах топливоподающей апаратури високі показники комплексного критерію паливної економічності дизеля в значній мірі будуть визначатися правильним вибором швидкості і структури руху повітряного заряду в камері згоряння. Існує кілька способів формування структури повітряного заряду. За допомогою спеціально спрофільованого впускного каналу або так званої ширми, яка може бути встановлена на сідлі впускного клапана і на самому клапані, організується обертальний рух повітря навколо поздовжньої осі циліндра. Завдяки обертальному руху заряду забезпечується підведення окислювача до паливних струменям в процесі згоряння. У високооборотних дизелях з метою створення обертового руху заряду найбільшчастозастосовуютьсявпускні каналивинтовоготипу. При розробці конструкції каналу необхідно забезпечити мінімальні гідравлічні опори і погодити, створювану ним швидкість обертання повітряного заряду, з формою камери згоряння, кількістю паливних струменів і тривалістю уприскування палива. В результаті має бути виключене як "недозавіхреваніе" так і "перезавіхреваніе" повітряного заряду. Тому, кожен раз, при зміні параметрів паливоподачі необхідно уточнювати швидкість обертання повітряного заряду.