Технические науки/4

Смолин А.А., Васильев Ю.В.

Омский филиал военной академии материально-технического обеспечения

Влияние качества распыла топлива на надежный пуск дизелей в условиях низких температур

Низкая температура окружающего воздуха отрицательно сказывается на качестве распыливания топлива форсунками, что затрудняет пуск дизеля [1,2,3]. Происходит это из-за повышения вязкости дизельного топлива и возрастания сил его поверхностного натяжения, уменьшения частоты вращения кулачкового вала топливного насоса высокого давления и скорости плунжеров нагнетательных секций, что ведет к снижению давления нагнетаемого в форсунки топлива и соответствующему уменьшению подъема иглы форсунки. В результате, образуется меньший зазор между седлом и запорной частью иглы распылителя и возрастает сопротивление впрыску, что уменьшает скорость истечения топлива из распылителя.

Происходящее при этом снижение качества распыливания топлива в сочетании со снижением температуры воздуха в конце такта сжатия увеличивают период задержки самовоспламенения топлива, затрудняя пуск дизеля. Иногда сочетание этих факторов вообще не обеспечивает самовоспламенения дизельного топлива, и пуск дизеля становится невозможным.

Практикой установлено, что надежный пуск дизелей по условиям воспламеняемости и прокачиваемости топлива можно произвести при температуре окружающего воздуха не ниже минус 15°С. При более низких температурах необходимо применять средства облегчения пуска дизеля.

С изменением давлений впрыска меняется скорость потока в сопловом канале форсунки, а, следовательно, меняется и степень его завихренности. С увеличением давления размеры капель топлива уменьшаются[1].

В ходе исследований установлено заметное влияние вязкости топлива на степень распыления[2,3].

Эта зависимость может быть выражена посредством формулы [3]:

(1)

где – средний диаметр капель при кинематической вязкости ; – известный средний диаметр капель при кинематической вязкости .

При увеличении плотности среды наблюдается уменьшение диаметра наиболее мелких капель и увеличение диаметра наиболее крупных капель [3].

Мелкость распыливаемого топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, в течение первого периода впрыска влияет на предпламенные процессы и на протекание цикла, на втором этапе – процесс горения основной массы топлива, в случае ухудшения процесса дробления струи на третьем этапе – с уменьшением давления впрыска в камеру может попасть почти не распавшаяся струя[2].

Оценку качества распыливания топлива проводят двумя видами методов [3]: методы оценки совокупности капель по осредненным критериям и методы, позволяющие установить количество капель определенного размера.

Рассмотрим математические выражения, по которым определяются характеристика впрыскивания топлива и критериальные зависимости.

Средняя скорость за время впрыскивания цикловой порции топлива

(2)

где В_ц – цикловая порция топлива;m f_с – площадь эффективного проходного сечения распыливающих отверстий;i – количество распыливающих отверстий;ρ_Т – плотность топлива;t _впр – продолжительность впрыскивания порции топлива.

Пусковые качества дизельного двигателя в значительной степени зависят от угла опережения впрыскивания θ и величины цикловой подачи топлива (весовой g_ц или объемной q_ц) [1,2,3]. Для большинства отечественных дизелей оптимальные установочные углы опережений впрыска топлива при пуске лежат в пределах от 16 до 22º угла поворота коленвала до ВМТ. При пуске холодного дизельного двигателя цикловая подача топлива g_ц должна быть больше, чем на режиме максимальной мощности. Повышение g_ц улучшает условия воспламенения, увеличивает индикаторный момент дизельного двигателя на режимах разгона и уменьшает общую продолжительность пуска. Величина g_цдолжна составлять 100-120 мг на литр рабочего объема цилиндра[2].

Литература:

1. Брилинг, И.Р. Исследование рабочего процесса и теплопередачи в двигателях дизеля. [Текст] /Н.Р. Брилинг//. М., Л. ГНТИ 1981.

2. Вамберский, М.В. Передающие устройства СВЧ. Учебное пособие для радиотехнических и специальных ВУЗов [Текст] /Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А. М.: Высшая школа, 1984. – 448 с.

3. Вибе, И. И. Новое о рабочем цикле двигателей / И.И. Вибе. - Свердловск: Машгиз, 1962.-272 с.