2020-04-07
862
Дизель – двигатель, в котором воспламенение топлива происходит в результате высокого сжатия воздуха.
Рабочий цикл с внутренним смесеобразованием происходит только внутри цилиндра дизеля. Рабочий цилиндр заполняется не смесью, а воздухом (впуск), который и подвергается сжатию. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо в виде мелко распыленного факела. При этом происходит перемешивание его с горячим воздухом. Начинается интенсивное испарение топлива, вследствие чего образуется топливовоздушная смесь, которая самовоспламеняется. Впрыск топлива во избежание преждевременной вспышки происходит только в конце сжатия. После сгорания топлива следует процесс расширения и очистки цилиндра от продуктов сгорания (выпуск).
Для двигателей с внутренним смесеобразованием могут быть использованы все виды жидкого и газообразного топлива.
8. Дизели предкамерные и с вихревой камерой.
По способу образования горючей смеси (смесеобразования) дизели делятся на:
Ø однокамерные – со струйным распыливанием (Рис.12, а)
Ø двухкамерные, которые подразделяются на:
- вихревые с выносной камерой в крышке (Рис.12, б);
- предкамерные (Рис.12, в);
- с камерой в поршне (Рис.12, г).
Наибольшее распространение получили дизели со струйным распылива-нием, так как при этом способе смесеобразования расход топлива (при нормальных нагрузках) наименьший. Особенно такие двигатели экономичны при мало изменяющихся нагрузках и частотах вращения. Однако при переменных режимах работы у этих двигателей проявляются существенные недостатки. На малых нагрузках и холостом ходу у них ухудшаются распыливание топлива и перемешивание его с воздухом. Кроме того, дизели со струйным распыливанием требуют высококачественного топлива и очень точного изготовления и хорошего содержания топливной аппаратуры.
На тепловозах применяются, как правило, дизели с однокамерным струйным смесеобразованием. На таких дизелях установлены топливные на-сосы (секции) плунжерного типа высокого давления (до 90 МПа) и форсунки закрытого типа. При нагнетании топлива игла форсунки поднимается и топливо под высоким давлением через отверстия в распылителе диаметром 0,30-0,40 мм впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капель, которые перемешиваются с воздухом, воспламеняются и сгорают. Величина порции впрыснутого топлива в цилиндр изменяется поворотом плунжера. Управляет величиной подачи регулятор дизеля. Для образования качественной смеси топлива с воздухом при струйном смесеобразовании необходимо правильно выбирать форму камеры сжатия в соответствии с направлением, количеством и дальнобойностью топливных струй, мелкостью распыливания топлива и вихревыми движениями воздуха в камере.
Сущность двухкамерного смесеобразования (см. рис.12, б и в) заключается в том, что при ходе поршня к верхнему положению сжатый воздух из цилиндра с объемом Vц перетекает в выносную камеру VГ. Выносная камера может иметь камеры объем 20 - 60% общего объема камеры сжатия Vс. Благодаря тангенциальному направлению соединительного канала воздух, вытесняемый поршнем в вихревую камеру (см. рис.12, б), получает вращательное движение, что способствует хорошему перемешиванию воздуха с впрыскиваемым топливом.
В дизелях с предкамерным смесеобразованием (см. рис.12, в) во время сжатия воздух перетекает в предкамеру, куда при невысоком давлении
(7 - 10 МПа) впрыскивается дизельное топливо. Здесь топливо воспламеняется и частично сгорает. Все топливо в предкамере сгорать не может, так как для этого не хватает воздуха. В результате частичного сгорания топлива давление в предкамере быстро возрастает, и газы вместе с несгоревшим топливом выбрасывается в цилиндр, где происходит догорание топлива. Таким образом, хорошее смешение топлива с воздухом обеспечивается тут в основном потоком горячего газа.
При двухкамерном смесеобразовании, как правило, применяются прос-тые и надежные в работе насосы и форсунки. Однако, вследствие больших поверхностей охлаждения, имеют место повышенные тепловые потери, а также потери энергии при перетекании воздуха и продуктов сгорания через соединительные каналы. Поэтому, дизели с духкамерным смесеобразованием имеют невысокую экономичность. При двухкамерном смесеобразовании качество сме-си и ее сгорание мало зависят от нагрузочного и скоростного режима работы двигателя.
В двигателях с камерой в поршне (см. рис.12, г) осуществляется объемно-пленочное смесеобразование. Хорошее качество процесса достигается тем, что факел топлива направляется на горячие стенки поршня и делится на две части: меньшая распыливается в пространстве камеры, а большая, попадая на внутренние стенки камеры поршня, образует тонкую пленку. Создаваемые в процессе движения поршня потоки воздуха как бы сдувают со стенок камеры пары топлива, которые хорошо перемешиваются с воздухом и сгорают.
9. Сущность наддува дизелей и способы подачи сжатого воздуха в цилиндры.
Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина. Цель создания комбинированных двигателей – получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получить при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала бóльшую мощность.
При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре, поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.
Охлаждение воздуха на каждые 10°С дает увеличение мощности дизеля на 3 - 4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5 - 2,0 г/кВт. Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.
