ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Испаряемость из "Химмотология" Поршневые двигатели с воспламенением горючей смеси от сжатия (дизели) являются самыми экономичными, поэтому их производство и применение непрерывно возрастают. Во многих отраслях народного хозяйства, в различных видах техники, где используют поршневые двигатели внутреннего сгорания, идет замена двигателей с искровым зажиганием на более экономичные дизели. Этот процесс называют дизелизацией. [c.127] В 50—60-е годы в нашей стране закончилась дизелизация тракторного парка, а в настоящее время ускоренными темпами идет дизелизация автомобильного парка. Грузовые автомобили заводов ЗИЛ и ГАЗ в ближайшем будущем будут оборудованы дизелями. [c.127] Высокая экономичность дизелей обусловлена следующими причинами. В двигателях с принудительным воспламенением и внешним смесеобразованием в такте сжатия в цилиндре находится горючая смесь. Для предотвращения преждевременного самовоспламенения смеси или появления детонационного сгорания степень сжатия в таких двигателях ограничивают, и в зависимости от качества применяемого топлива она колеблется в пределах 8—10. В дизелях в такте сжатия цилиндр заполнен воздухом, поэтому степень сжатия может быть более высокой. Известно, что термический к. п. д. двигателя при прочих равных условиях возрастает с увеличением степени сжатия. [c.127] Дизели по степени быстроходности, т. е. по частоте вращения коленчатого вала, делят на тихоходные и быстроходные. Степень быстроходности дизеля в значительной мере определяет требования к качеству топлива. Большая часть автомобильных и тракторных дизелей относится к быстроходным, многие стационарные, а также транспортные дизели для судов морского и речного флота — тихоходные. [c.127] При объемном смесеобразовании топливо испаряется непосредственно при выходе из форсунки в мелкораспыленном виде во всем объеме камеры сгорания. Равномерное распределение топлива в камере сгорания достигается соответствием форм камеры сгорания и факела распыленного топлива (рис. 21). [c.128] Пленочное смесеобразование предусматривает впрыск топлива на стенку камеры сгорания и испарение топлива из образовавшейся пленки. Сочетание пленочного и объемного называют смешанным смесеобразованием. Как видно из рис. 21, от способа смесеобразования зависит форма камер сгорания, требования к впрыску топлива, выбор форсунки и устройство всей топливоподающей системы. [c.128] Топливоподающая система современного дизеля состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, фильтров грубой и тонкой очистки и предохранительных фильтров высокого давления, а также насоса высокого давления и форсунок. [c.128] В фильтрах тонкой очистки применяют сменные фильтрующие элементы. Для их изготовления используют бумагу, металлокерамику, фетр, войлок, нетканые материалы. Фильтры тонкой очистки задерживают механические примеси — частицы размером более 3—5 мкм. [c.129] На входе в форсунку устанавливают предохранительный фильтр, обычно представляющий собой многослойную сетку. [c.129] Насосы высокого давления — это основной и самый сложный агрегат топливоподающей системы дизелей. Топливные насосы высокого давления различны по типу привода, конструкции, расположению и т. д. Но у всех насосов, плунжерного типа очень маленькие зазоры между плунжером и гильзой. Насос высокого давления может подавать топливо через форсунки непосредственно в каждый цилиндр такая система называется насосным впрыском. [c.129] Применяют и другую систему подачи топлива в цилиндры двигателя, которая получила название аккумуляторной. В этом случае насос высокого давления подает топливо в специальный резервуар, где оно собирается, аккумулируется. Впрыск топлива из такого аккумулятора под высоким давлением осуществляется по цилиндрам периодически с помощью специальных дозирующих устройств. Работа насосов высокого давления в аккумуляторных топливных системах не связана синхронно с работой двигателя. Роль насоса сводится только к созданию постоянного давления в аккумуляторе. [c.129] Форсунки, распыливая топливо, равномерно распределяют его по камере сгорания и создают факел необходимой формы. От конструкции форсунки зависит экономичность работы дизеля, дымность отработавших газов и многие другие эксплуатационные показатели. [c.129] Таким образом, топливная система дизелей предназначена для подачи топлива из бака к насосу высокого давления и далее через форсунки в камеры сгорания. При этом топливо очищается от механических примесей. Впрыск топлива в камеры сгорания осуществляется при высоком давлении, что позволяет распыливать топливо на мелкие капли и тем самым обеспечивать его испарение. [c.130] Испарение топлива в дизелях начинается сразу после его впрыска в камеру сгорания и продолжается до сгорания последних порций топлива. Весь процесс испарения топлива и образование горючей смеси происходит непосредственно в цилиндре двигателя за очень малый промежуток времени (20— 40° поворота коленчатого вала или тысячные доли секунды). На приготовление горючей смеси в дизеле отводится в 10 раз меньше времени, чем в ка-рбюраторном двигателе, и в то же время в дизеле удается использовать более тяжелые топлива с худшей испаряемостью.. Это объясняется тем, что в дизелях хорошо распыленное топливо впрыскивается в воздух, нагретый за счет сжатия до 500—600 °С. Такие условия обеспечивают интенсивный прогрев и испарение капель топлива. [c.130] Распыливание топлива происходит следующим образом. Порция топлива, дозированная насосом высокого давления, впрыскивается в камеру сгорания в сильно завихренный нагретый воздух, плотность которого в 12—14 раз превышает плотность окружающего воздуха. На некотором расстоянии от сопловых отверстий форсунки струя топлива распадается на отдельные капли, образуя факел распыленного топлива. Общее число капель в факеле достигает нескольких миллионов, а размер их колеблется от 3—5 до 100—150 мкм. Распределение капель в факеле по числу и размерам весьма неравномерное. По оси факела располагаются более крупные капли, движущиеся с наибольшей скоростью. К периферии факела плотность и размер капель, а также их скорость уменьшаются. Качество распыливания топлива характеризуется числом и размером капель, длиной (дальнобойность), шириной (в са1мом широком месте) и углом конуса факела. [c.130] На процессы испарения и смесеобразования влияют конструктивные особенности двигателя и свойства применяемого топлива. [c.131] Современные дизели имеют одну неразделенную камеру сгорания или камеру с предкамерой, соединенные каналами. Форма камер сгорания, число форсунок, форма и размер сопловых отверстий, давление и направление впрыска топлива — все эти конструктивные факторы, обеспечивающие надлежащее смесеобразование, выбирают оптимальными с учетом создания в камере сгорания воздушных потоков, обеспечивающих завихрение воздуха и перемешивание смеси. [c.131] Процессы испарения и смесеобразования в дизеле зависят от таких свойств топлива, как вязкость, плотность, фракдион-ный состав, давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, способность паров топлива диффундировать в окружающую среду, скрытая теплота испарения, теплоемкость. [c.131] Увеличение вязкости топлива ведет к укрупнению капель в факеле, ухудшению распыливания и испарения топлива. Топлива с большой вязкостью догорают в ходе такта расширения, снижая экономичность двигателя и повышая дымность отработавших газов. [c.131] При использовании топлив с высокой вязкостью крупные капли за счет большой кинетической энергии, приобретаемой при впрыске, увеличивают длину факела, повышая его дальнобойность. При этом частично топливо попадает на стенки камеры сгорания, ухудшая процесс смесеобразования. [c.131] Вернуться к основной статье