Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое давление сгорания судового двигателя

Что такое давление сгорания судового двигателя

Произвести расчет цикла судового двухтактного дизеля с газотурбинным наддувом, с контурной, односторонней петлевой системой продувки и определить его основные раз­меры по данным: эффективная мощность двигателя N е = 3240 л. с., ско­рость вращения вала двигателя п = 120 об/мин; число цилиндров z = 6. Сорт топлива — моторное марки ДТ-3 следующего состава: С = 86,2% ; Н = 12,8% и О = 1,0% .

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива принятого состава, определяется по формуле (44):

Принимая коэффициент избытка воздуха при сгорании на номинальном режиме работы двигателя с однокамерным смесеобразованием равным ? = 2, будем иметь действительное количество воздуха на 1 кг топлива:

Рассчитываемый двигатель простого действия, а потому диаметр ци­линдра его определим по формуле (182):

Принимаем D = 650 мм; ход поршня S = тD — 1,7·650 = 1100 мм. Средняя скорость поршня

Для дальнейших расчетов принимаем:

давление и температура наружного воздуха р = 1,0 кГ/см 2 , Т = 305° К;

давление продувочно-наддувочного воздуха р к = 1,45 кГ/см 2 ; степень сжатия воздуха в рабочем цилиндре двигателя ? = 12;

коэффициент остаточных газов для рассчитываемой системы продувки на основании опытных данных ? r = 0,10;

среднее значение показателя политропы сжатия п 1 = 1,36; с

среднее значение показателя политропы расширения п 2 = 1,25.

Система наддува принимается последовательно-параллельной.

На рис. 112 показана схема цилиндра двигателя с названной системой наддува. При номинальном режиме работы двигателя наддувочный воздух, нагнетаемый газотурбовоздуходувкой 4, достигая давления р к , открывает клапан 5 и непосредственно поступает из первой ступени ресивера 6 во вторую 9 и через продувочные окна в рабочий цилиндр. В этом случае под­поршневые полости 7 работают вхолостую.

Следовательно, при номинальном режиме работы двигателя осущест­вляется непосредственно газотурбинный наддув.

На долевых нагрузках двигателя (малые ходы) воздух, нагнетаемый газотурбовоздуходувкой, не достигает давления р к и потому клапан 5 авто­матически закрывается, а воздух в период движения рабочего поршня 8 вверх поступает в подпоршневое пространство 7. Воздух после турбонагнетателя охлаждается в холодильнике 3.

При обратном движении поршня (при движении вниз) воздух сжимается до давления р к и нагнетается в воздушный ресивер 9.

В этом случае будет осуществляться последовательная система наддува. Треть подпоршневых полостей 2 двигателя работает параллельно с газо- турбонагнетателем, засасывая воздух из окружающей атмосферы непо­средственно через клапан 1 в подпоршневое пространство рабочего цилиндра нагнетать его в ресивер 9.

Таким образом, подпоршневое пространство, кроме указанного, исполь­зуется еще как аварийный наддувочный насос, обеспечивая развитие мощ­ности двигателя около 70% от номинальной. Давление воздуха в начале сжатия

где ?p 1 — величина падения давления воздуха вследствие сопротивления в проходных сечениях нагнетательных клапанов воздушного ресивера (при­нята равной ?p 1 = 0,1 amа).

Давление газов перед турбиной

где ?р — величина падения давления газов вследствие сопротивления трак­та от выпускного коллектора до турбины.

Температура воздуха по выходе из газотурбовоздуходувки определяется по формуле (98):

где п к — показатель политропы сжатия для центробежного нагнетателя принят равным п к = 1,8.

Воздух по выходе из нагнетателя поступает в холодильник, где его температура понижается на величину, которую принимаем равной ?Т = 40°, а потому Т k = 328° К.

Температура воздуха в начале сжатия определится по формуле (13 а):

Принимаем сумму высоты продувочных окон, высоты простенка между рядами окон и высоты выпускных окон в долях от хода поршня равной ? = 0,20:

Коэффициент наполнения цилиндра, отнесенный к полезному объему цилиндра, определяется по формуле (16а):

Коэффициент наполнения, отнесенный к рабочему объему цилиндра, согласно формуле (99), будет равен

Температуру в конце сгорания определим из уравнения сгорания формула (71):

На диаграмме Брикса получаем угол поворота мотыля, соответствую­щий полному периоду выпуска ? 1 = 120° и периоду продувки ? 2 = 80°.

При принятой высоте простенка между рядами окон F­ 1 на диаграмме не­сколько больше (2,1 см 2 ).

Продолжительность открытия продувочных окон

Весовое количество продуктов сгорания, остающееся в цилиндре после свободного выпуска,

Весовое количество смеси, вытекающее из цилиндра за период при­нужденного выпуска,

Температура газов в цилиндре в конце свободного выпуска

Средняя температура газов в цилиндре в период принужденного вы­пуска определяется по формуле (124):

На диаграмме (см. рис. 114) площадь F 3 с учетом перекрытия выпуск­ного тракта золотником после окончания продувки (пунктирная линия) равна 12,25 см 2 , а следовательно «время-сечение» принужденного выпуска будет равно:

Принимаем суммарную ширину продувочных окон s 2 = 8·150 = 1200 мм (8 окон шириной каждое 150 мм).

Масштабы диаграммы открытия продувочных окон:

1 см диаграммы выражает l·s 2 sin? 2 т= 1 · 120 · sin 75° · 5 = 580 см 2 площади открытия окон;

1 см диаграммы выражает 0,01386 сек; 1 см 2 площади открытия проду­вочных окон выражает 0,01386·580 = 7,99 см 2 сек.

Из диаграммы находим площадь F 2 = 10,4 см 2 , соответствующее рас­полагаемое «время-сечение» продувки F 2 = 10,4·7,99 = 83,2 см 2 ·сек.

Таким образом, располагаемое «время-сечение» продувки при выбран­ных размерах окон и давлении продувочно-наддувочного воздуха несколько больше, чем необходимое (F 2 = 82 см 2 ·сек), а следовательно, расчет продувки и выпуска показывает, что принятые размеры окон являются правильными.

Условная средняя скорость свободного выпуска

Определим возможность осуществления газотурбинного наддува при номинальном режиме работы двигателя.

Секундный расход воздуха

Двигатель будет иметь две газовые турбины, каждая из них работает на отработавших газах трех цилиндров.

Давление газов перед турбиной

Следует заметить, что расчет мощности газовой турбины выполнен в предположении, что давление газов перед турбиной остается постоянным; на самом деле при коротком выпускном тракте (что имеет место в рассма­триваемом примере) давление изменяется. Использование кинетической энергии газов, выходящих из цилиндров двигателя, позволит турбине раз­вить еще большую мощность.

Таким образом, расчет показывает возможность осуществления газо­турбинного наддува рассчитываемого двигателя при работе на номинальном режиме.

Что такое давление сгорания судового двигателя

Правила технической эксплуатации дизелей

  • Общие положения
  • Подготовка и ввод дизеля в действие
  • Техническое использование дизеля во время работы и обслуживание при бездействии
  • Техническое использование дизеля на режимах и в
    условиях, отличающихся от нормальных
  • Приложение 5
  • Приложение 6
  • Приложение 7
  • Приложение 8
  • Приложение 9
  • Приложение 10
  • Приложение 11
  • Приложение 12
  • Приложение 13
  • Приложение 14
  • Приложение 15
  • Приложение 16
  • Приложение 17
  • Приложение 18
  • Приложение 19
  • Приложение 20

Контроль за работой и регулировка дизелей

5. Контроль за работой и регулировка дизелей

5.1. Во время работы дизелей мощностью 220 кВт и выше необходимо контролировать следующие основные параметры:

  1. среднее индикаторное давление при наличии на дизеле индикаторного привода;
  2. давление в конце сжатия p ; c
  3. максимальное давление сгорания p ; z
  4. среднее давление по времени p ; t
  5. давление продувочного (наддувочного) воздуха p ; k
  6. температуру выпускных газов t ; r
  7. удельный расход топлива g ; e
  8. удельный расход масла g (для дизелей с раздельной системой m смазки — удельный расход на смазку втулок рабочих цилиндров и циркуляционную смазку). Кроме указанных, следует также контролировать параметры в соответствии с утвержденной формой машинных журналов и журналов индицирования.
Читать еще:  Что цокает в двигателе киа рио

5.2. Периодичность индицирования дизеля и определения основных параметров устанавливается механико — судовой службой (МСС), либо инженерно — технической службой (ИТС) или специалистом судовладельца в соответствии с требованиями заводской инструкции и в зависимости от типа дизеля, его технического состояния, условий эксплуатации, но не реже чем через каждые 400 ч работы.

5.3. Индицирование дизелей, кроме сроков, установленных службой судовладельца (МСС, ИТС), должно проводиться в следующих случаях:

  1. при обнаружении ненормальной работы одного или нескольких цилиндров;
  2. после регулировки топливоподачи, замены форсунки или топливного насоса, после ремонта или замены деталей движения и замены цилиндровой крышки или втулки;
  3. после перехода на новый сорт топлива.

5.4. Результаты индицирования дизелей, оборудованных индикаторными приводами, должны быть занесены в журнал индицирования главного двигателя. Результаты теплотехнического контроля дизелей мощностью 220 кВт и выше, не имеющих индикаторных приводов, заносятся в журнал теплотехнического контроля двигателей. Рабочий процесс дизелей мощностью менее 220 кВт необходимо контролировать по параметрам, определяющим их тепловую нагрузку.

5.5. Для проверки распределения нагрузки по цилиндрам и качества регулировки контролируют следующие параметры работы дизелей (по цилиндрам):

  1. температуру выпускных газов по штатным термометрам;
  2. разность частоты вращения при последовательном отключении цилиндров в случае отсутствия индикаторных кранов;
  3. среднее давление по времени p, замеряемое с помощью t пиметра, или максимальное давление сгорания p, замеряемое z максиметром или индикатором, при наличии индикаторных кранов;
  4. среднее индикаторное давление p при наличии индикаторного i привода.

5.6. Контроль за параметрами работы дизеля должен производиться на установившемся номинальном режиме или близком к нему, но не менее 85% номинального.

5.7. Температура выпускных газов по цилиндрам и в выпускном коллекторе в процессе регулировки должна измерятьсятермоэлектрическими комплектами или ртутными термометрами, предварительно протарированными по заведомо исправным.

5.8. Давление в конце сжатия p в цилиндре следует измерять c согласно инструкции по эксплуатации завода — изготовителя. При отсутствии указаний в инструкции измерение нужно производить при выключенном топливном насосе и мощности дизеля, не превышающей 75% номинальной. На дизелях, где передача крутящего момента производится через упругие муфты, для предупреждения разрушения резиновых элементов муфт от неравномерной работы дизеля необходимо определять давление в конце сжатия p по развернутой индикаторной диаграмме. c

5.9. Максимальное давление сгорания p определяется с помощью z индикатора (снятие гребенок) или максиметра.

5.10 . Индикаторы давления следует применять для дизелей, номинальная частота вращения которых не превышает допустимую, оговоренную в инструкции по эксплуатации индикатора. В случае отсутствия таких указаний для дизелей с частотой вращения до 500 об./мин. допускается применять индикаторы со спиральной пружиной, свыше 500 об./мин. — максиметры. С целью автоматического диагностирования и контроля работы дизелей (исходя из целесообразности) следует устанавливать и применять судовые комплексы типов: «NK-5», «Ритм — Дизель», «Дизель — Интеллект» и др.

5.11. Расход циркуляционного масла на дизель контролируется по уровню масла в картере (для дизелей с мокрым картером) или в сточной масляной цистерне (для дизелей с сухим картером). Расход цилиндрового масла на дизель контролируется по уровню масла в бачке лубрикатора (для дизелей с лубрикаторной смазкой). Определение расхода производится путем долива заранее измеренного количества масла до первоначального уровня в картере, или в сточной цистерне, или в бачке лубрикатора после продолжительной работы (24 — 48 ч) на установившемся режиме. Доливку масла в картер или в сточную цистерну следует производить не ранее чем через час после остановки дизеля. Удельный расход масла (в г/кВт.ч) подсчитывается по формуле: 3 t g = 10 Vро / N t, m 4 e где: V — объемный расход масла (по замеру) на двигатель, л; t ро — плотность масла при температуре замера, г/куб. см; 4 t — продолжительность замера, ч; N — эффективная мощность, развиваемая двигателем в момент e определения расхода масла, кВт.

5.12 . Расход топлива на дизель определяется с помощью специальных тарированных мерных баков, расходомеров или расходных цистерн, оборудованных шкалой тарировки. При нормальном техническом состоянии дизеля расход топлива должен соответствовать значениям, гарантируемым заводом — изготовителем. Методика определения расхода топлива приводится в Приложении 6.

5.13 . При определении мощности дизелей следует руководствоваться методикой, приведенной в Приложении 7.

5.14 . На номинальном режиме работы значения параметров каждого цилиндра не должны превышать (в %):

  • среднее индикаторное давление p +/- 2,5 i
  • максимальное давление сгорания p +/- 3,5
  • температура выпускных газов t +/- 5 r
  • давление в конце сжатия p +/- 2,5 c
  • среднее давление по времени p +/- 3. t

Отклонение значений указывает на неравномерность распределения нагрузки.

5.15. Регулировка дизеля должна производиться периодически в зависимости от состояния установки, типа дизеля и в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации и МСС (ИТС) судовладельца. Запрещается производить регулировку главных дизелей на неустановившихся режимах работы (например, при волнении моря свыше 3 баллов, при изменении курса судна). Результаты регулировки заносятся в журналы теплотехнического контроля или индицирования, а в машинном журнале делается соответствующая запись о проделанной работе.

5.16. Перед регулировкой дизеля необходимо:

  1. убедиться в исправности контрольно — измерительных и регистрирующих приборов, проверить и отрегулировать зазоры в приводах топливных насосов и в механизме газораспределения;
  2. проверить положение нулевой подачи топлива насосами, спрессовать форсунки, проверив давление и качество распыла.

5.17. Регулировка дизеля производится при обнаружении:

  1. неравномерности распределения нагрузки по цилиндрам — изменением количества топлива, подаваемого насосами;
  2. отклонений максимального давления сгорания от рекомендуемых инструкцией по эксплуатации значений — изменением момента начала подачи топлива по цилиндрам.

5.18 . Последовательность регулировки и устранение отклонений параметров должны выполняться согласно инструкции по эксплуатации. При отсутствии указаний в инструкции регулировка производится: при низком p и высоких t — увеличением угла опережения z r подачи топлива; при высоком p и низких t — уменьшением угла опережения z r подачи топлива; при высоком p и высоких t — уменьшением угла опережения и z r цикловой подачи топлива; при низком p и низких t — увеличением угла опережения и z r цикловой подачи топлива.

5.19. Предварительная регулировка дизеля производится при нагрузке, равной 25% номинальной. На данном режиме проверяют только наличие вспышек во всех цилиндрах. Затем на установившемся тепловом режиме и нагрузке, равной 50% номинальной, определяют максимальное давление сгорания p. Если значения p в отдельных z z цилиндрах будут в пределах, указанных в инструкции завода — изготовителя для этого режима, то переходят на режим 75% номинальной нагрузки. На этом режиме определяют пять основных параметров каждого цилиндра дизеля p, p, t, p, p. Если все z c r i t параметры будут в пределах, указанных в инструкции по эксплуатации для этого режима, то производят окончательную регулировку дизеля на режиме номинальной нагрузки и частоты вращения.

Читать еще:  Шевроле круз сколько требуется масла в двигатель

Топливо для судовых дизелей

Топливо для судовых дизелей

Тип топлива, которое может использовать судовой двигатель – вторая по важности его характеристика, после мощности. Есть два основных вида топлива – дизель (MDO, Marine Diesel Oil) и тяжелое топливо (HFO, Heavy Fuel Oil). Про сжиженный природный газ (Liquefied Natural Gas, LNG) поговорим отдельно.

Тяжелое топливо имеет гораздо более высокую вязкость, чем дизельное, при той же самой температуре. Образует нагар и много сажи. Выхлоп содержит больше серы, чем от дизеля. HFO требует подогрева до 40°С даже для того, чтобы качать его из танков, и до 120°С для того, чтобы впрыснуть в цилиндры двигателя – а это дополнительные сложные системы, работающие от электричества, горячей воды или пара. Главное достоинство тяжелого топлива, при всех его недостатках – низкая цена, на 30-40% дешевле дизельного. Кроме того, оно тяжелее, а значит, в танк войдёт больше топлива по массе.

HFO может использоваться в среднеоборотных и тихоходных двигателях, высокооборотные двигатели пока требуют качественного дизельного топлива.

Дизельное топливо гораздо более «чистое» и требует лишь удаления возможных загрязнений, в том числе воды (сепарация) перед подачей в цилиндры. Сепараторы – это специальные центрифуги, в которых более плотные вода и грязь отделяются от топлива. Тяжёлое топливо тоже проходит очистку в сепараторах, только при высоких температурах.

Универсальность

Двигатели, работающие на тяжелом топливе, на самом деле универсальные и без проблем (и даже с удовольствием!) работают на дизеле. Более того, им всё равно приходится работать на лёгком топливе в водах Европы, борющейся за экологию, при пуске и во время маневров.

Если инженеры и конструкторы смогут научить работать на тяжелом топливе высокооборотные судовые двигатели, это будет почти что революция – получится сэкономить тысячи и тысячи тонн металла и километры пути, которые мотористы нахаживают за смену вокруг малооборотного двигателя размером с многоэтажный дом. При той же мощности высокооборотные двигатели в разы меньше и легче.

Путь топлива

Топливо для судовых двигателей хранится на борту в особых резервуарах, танках. Танки устраивают так, чтобы наружный борт судна никогда не был стенкой танка, обязательно должно быть два слоя металла. Это предохраняет топливо от попадания воды при повреждении борта, и, наоборот, препятствует розливу топлива при авариях.

Судно-бункеровщик закачивает топливо прямо в танки, при этом завзятые курильщики должны потерпеть – курение на палубах во время бункеровки строго запрещено. Из танков топливо забирается в небольшой бак в машинном отделении, откуда попадает в высокий и узкий бак-отстойник, где вода и грязь частично оседают на дно. Отстоявшееся топливо проходит через сепаратор и накапливается в баке для чистого топлива. Вода и грязь из сепаратора возвращаются в отстойник, откуда периодически выкачиваются и утилизируются.

Топливный насос и инжекторы

Классический дизель имеет отдельный насос высокого давления для каждого цилиндра. Топливо в них подает насос низкого давления. Насос высокого давления впрыскивает топливо в цилиндр через инжектор, распыляющий его внутри. Количество попавшего в цилиндр топлива при этом определяется сечением форсунки инжектора, давлением, создаваемым насосом, и временем, пока это давление действует. Лишнее топливо стекает обратно в бак.

Современный дизельный двигатель имеет систему подачи топлива Common Rail (на русском – «аккумуляторную»). В ней единственный насос высокого давления (в просторечии ТНВД) закачивает топливо в общую магистраль (англ. Common Rail) большого объёма, аккумулятор. Оттуда топливо через гидроклапаны, управляемые электроникой, попадает в форсунки и цилиндры. Регулирует процесс компьютер двигателя. Это позволяет очень точно дозировать топливо для каждого цилиндра, причём независимо от угла поворота коленвала. Это обеспечивает высокий КПД двигателя и позволяет снижать содержание вредных веществ в выхлопе.

Сжиженный природный газ

Здесь мы пока не касались двигателей, работающих на сжиженном природном газе (LNG) и, соответственно, стоящих на судах-газовозах. Эта технология появилась и развивалась вместе с газовозным флотом. На газовозах сжиженный газ хранится в танках низкого давления при температуре -163°С.

Газ в качестве топлива используется не в чистом виде, а с добавлением 5-10% обычного топлива, MDO или HFO. В двухтактных и четырёхтактных дизелях, работающих на LNG, используется разный принцип воспламенения горючей смеси.

  1. В четырёхтактных двигателях это классика, принцип Отто – воспламенение от внешнего источника тепла (свечи). Газ поступает в цилиндры под низким давлением как часть горючей смеси. Поэтому мощность двигателя несколько снижается по сравнению с работой на обычном топливе – в камеру сгорания попадает меньше топлива.
  2. В двухтактных двигателях по-прежнему используется принцип Дизеля – воспламенение за счет давления. Есть два способа:
    • Первый способ – газ впрыскивается в цилиндр в виде жидкости под давлением 600 бар через отдельный инжектор. Но проблема в том, что газ под давлением не воспламеняется. Поэтому дополнительно впрыскивается около 5% дизельного топлива, это обеспечивает воспламенение смеси.
    • Второй способ – газ подаётся в камеру сгорания под низким давлением, сжимается цилиндром, а воспламенение также обеспечивается впрыском обычного топлива в нужное время.

Соотношение MDO (или HFO) и природного газа контролируется компьютером, управляющим мощностью двигателя.

Природный газ – очень чистое топливо, и даже в смеси с тяжелым топливом двигатель удовлетворяет всем нормам в зонах контроля выбросов (ECA).

Вне газовозного флота внедрение двигателей на сжиженном природном газе сдерживается трудностями с логистикой этого вида топлива.

Влияние процесса топливоподачи на рабочий процесс дизеля

Основными параметрами топливоподачи, которые оказывают наибольшее существенное влияние на рабочий процесс дизеля, являются: качество распыливания топлива, характеристика впрыскивания, способ смесеобразования и т. д. Однако для организации рабочего процесса крайне важными являются не только количественные и качественные показатели процесса топливоподачи, но и привязка процесса топливоподачи к положению поршня в рабочем цилиндре двигателя на такте сжатия.

Существенное влияние на весь процесс сгорания топлива в рабочем цилиндре оказывает начальный этап поступления топлива в камеру сгорания до его воспламенения и сгорания. Этот период получил название периода задержки самовоспламенения топлива τ.

На развернутой индикаторной диаграмме рабочего процесса дизеля (рис. 5.20) продолжительность этого периода определяется как угловой промежуток от момента поступления первых порций топлива в рабочий цилиндр (точка 1) и до момента отрыва линии сгорания от линии сжатия (точка 2). Под линией сжатия подразумевается кривая изменения давления в рабочем цилиндре при отсутствии подачи топлива, под линией сгорания кривая изменения давления при сгорании топлива.

На протяжении периода задержки самовоспламенения протекает ряд последовательно-параллельных физико-химических процессов, получивших название предпламенных.

Читать еще:  Двигатель td27 на каких машинах ставится

При попадании в рабочий цилиндр первых порций топлива часть теплоты заряда расходуется на их прогрев и испарение. В результате температура и давление в цилиндре несколько снижаются, кривая сгорания идет ниже кривой сжатия (позиция А на рис. 5.22).

По мере испарения топлива начинаются химические реакции образования первичных комплексов, получивших название предпламенных реакций. Эти реакции могут носить как экзо-, так и эндотермический характер. Только после накопления в камере сгорания продуктов первичных реакций начинается их взаимодействие с кислородом воздуха, носящее, как правило, цепной характер и сопровождающиеся выделением большого количества тепла. Повышение температуры заряда приводит к повышению давления, в результате чего кривая сгорания пересекает кривую сжатия, что и соответствует моменту окончания периода задержки самовоспламенения.

Продолжительность периода задержки самовоспламенения в основном определяется температурой заряда на момент впрыска топлива, свойствами самого топлива, качеством его распыливания. Последнее в значительной степени зависит от показателей работы топливной аппаратуры.

Для получения заданного характера изменения давления в рабочем цилиндре нужно учитывать время, необходимое на предпламенные процессы. Для этого момент начала подачи топлива устанавливают раньше теоретически определенного момента начала тепловыделения на величину задержки самовоспламенения. На практике влияние периода задержки самовоспламенения на рабочий процесс учитывается путем установки угла опережения подачи φоп.

С увеличением φоп топливо в цилиндр впрыскивается раньше (точка 1` на рис. 5.22), что приводит к его более раннему воспламенению. В результате большее количество теплоты выделяется еще до прихода поршня в ВМТ, что приводит к более резкому возрастанию давления и росту его максимального значения. Рабочий процесс становится более динамичным и более жестким. С дальнейшим увеличением угла опережения такая тенденция будет ослабевать, так как топливо будет впрыскиваться в среду с более низкой температурой и давлением, а это приведет к увеличению периода задержки самовоспламенения.

С увеличением φоп экономичность дизеля сначала возрастает, так как некоторое увеличение работы сжатия до ВМТ с избытком компенсируется повышением термического КПД цикла вследствие подвода теплоты к рабочему телу при более высокой температуре. При больших значениях угла φоп работа сжатия существенно возрастает и становится больше, чем выигрыш в термическом КПД, поэтому экономичность дизеля падает.

С уменьшением угла φоп, особенно до значений, соответствующих началу сгорания топлива после ВМТ (точка 1` на рис. 5.22), происходит снижение механической напряженности двигателя, но одновременно снижается и его экономичность. Сгорание основной порции топлива смещается на линию расширения, что повышает температуру отработавших газов и теплонапряженность деталей цилиндропоршневой группы.

Очевидно, что угол опережения впрыска должен увеличиваться с повышением оборотов двигателя, чтобы обеспечить необходимый временной промежуток на протекание предпламенных процессов. Кроме того, изменение нагрузки на двигатель, давление наддува, внешних условий, сорта топлива могут потребовать корректировки угла опережения подачи топлива.

Угол опережения является важным параметром воздействия на показатели рабочего процесса, экономичность двигателя, его экологические показатели. В этой связи основная масса топливных систем современных судовых дизелей оборудуются устройствами для автоматического изменения данного параметра в зависимости от режима работы двигателя. Устройство таких систем нами было рассмотрено в предыдущих разделах. Следует отметить, что наиболее полно реализовать принцип выбора оптимального угла опережения удается только в системах с электронным управлением топливоподачей.

В ряде современных высоко- и среднеоборотных дизелей предусмотрено изменение характера протекания рабочего процесса в зависимости от нагрузочно-скоростного режима. В частности, переход с классического цикла со смешанным подводом теплоты на режимах малых и средних нагрузок на цикл Миллера на режимах нагрузок, близких к максимальным.

Такой переход сопровождается одновременным изменением фаз газораспределения и топливоподачи. На рисунке 5.23 представлен вариант технического решения, позволяющего осуществлять такой переход, который разработан фирмой MaK и реализован в двигателях серий M 20–M 43.

Принцип работы устройства основан на изменении положения ролика рычажного толкателя относительно кулачковой шайбы распределительного вала. Для этого ось рычага закреплена эксцентрично на валу, который имеет возможность проворачиваться на угол, близкий к 180°. В результате толкатель совершает поступательное движение, изменяя угол опережения подачи топлива и углы начала открытия и закрытия впускного клапана.

Привод эксцентричных валов роликовых толкателей осуществляется от пневматического серводвигателя через систему шестерен. Предусмотрен также и ручной перевод двигателя с одного режима на другой.

Изменение угла опережения в данной конструкции позволяет не только обеспечить оптимальный закон тепловыделения на режиме максимальной мощности, но и улучшить условия распыливания топлива при снижении нагрузки за счет смещения начала впрыска на более скоростной участок подъема плунжера.

На рисунке 5.24 показано устройство для изменения угла опережения подачи, используемое фирмой MAN в своих среднеоборотных двигателях. В данном устройстве вал привода насосов соединяется с шестерней привода через наклонное шлицевое соединение. Ступица шестерни при осевом перемещении скользит вдоль шлицов и проворачивает распределительный вал относительно коленчатого на некоторый угол, величина которого определяется углом наклона шлицов к оси вала и величиной осевого перемещения. Для осевого перемещения шестерни вместе со ступицей используется гидравлический сервопривод, располагаемый в торце вала на остове двигателя.

На высокооборотных двигателях, которые работают на разных скоростных режимах, находят применение автоматические муфты опережения впрыска центробежного типа. Они предназначены для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива при изменении числа оборотов коленчатого вала двигателя. Схематически работа такой муфты показана на рисунке 5.25. В корпусе муфты, через который осуществляется ее привод, смонтирована полумуфта, через которую приводится вал ТНВД блочного типа. Полумуфта имеет выступы, которые с одной стороны нагружены пружинам, а с другой упираются в эксцентрики, выполненные на неуравновешенных грузах. Таким образом, полумуфта занимает определенное положение относительно корпуса. При увеличении частоты вращения на неуравновешенную часть грузов начинает действовать центробежная сила. Под действием этой силы грузы, преодолевая усилие пружин, раздвигаются и через эксцентрики, проворачивая полумуфту на угол γ против направления вращения корпуса, изменяют тем самым угол опережения подачи.

Продолжительность впрыскивания (угол φппф) также оказывает большое влияние на рабочий процесс. Для повышения экономичности и снижения температуры отработавших газов необходимо обеспечить сравнительно небольшое значение угла φппф на номинальном режиме. Этот угол можно уменьшить путем увеличения максимального давления впрыска или увеличения эффективного проходного сечения распылителя. В первом случае возрастут механические нагрузки на детали топливной аппаратуры, а во втором — на режимах малых нагрузок будет низкое давление впрыскивания, что приведет к ухудшению распыливания топлива.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector