2.7.2. Общее устройство системы питания двигателя с самовоспламенением от сжатия. Двигатель с самовоспламенением


Двигатели с воспламенением от сжатия

Процесс сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия отличается от процесса в двигателе с искровым воспламенением. В этом случае топливо вводится в жидком состоянии в сильно сжатую в цилиндре двигателя порцию воздуха, имеющую высокую температуру. Каждая мельчайшая капелька топлива, как только она входит в сильно нагретый воздух, быстро окружается покрывалом из ее собственного пара. Этот пар вокруг поверхности капельки через определенное время воспламеняется. Поперечное сечение любой капельки в тот момент показало бы центральное ядро жидкости, окруженное тонкой пленкой пара, с внешним слоем пламени на ней. Эта последовательность испарения и горения сохраняется, пока продолжается процесс сгорания топлива.

Процесс сгорания (окисление) углеводородного топлива является сам по себе длительным процессом, но он может быть ускорен искусственно. Окисление топлива будет происходить в воздухе и при нормальных атмосферных температурах, но оно заметно ускорится, если поднять температуру. Окисление потребует годы при 20 «С, несколько дней при 200 «С и только несколько минут при 250 «С. В этих случаях скорость роста температуры из-за окисления меньше скорости, с которой тепло теряется из-за конвекции и теплового излучения. В конечном счете, по мере увеличения температуры достигается критическая стадия процесса, когда количество тепла, создаваемого окислением, становится больше, чем рассеивается.

Далее температура продолжает повышаться автоматически. Это, в свою очередь, ускоряет процесс окисления с высвобождением тепла. Теперь события происходят очень быстро, появляется устойчивое пламя, и топливо быстро воспламеняется. Температуру, при которой наступает критическое изменение, обычно называют температурой самовоспламенения топлива. Она зависит от многих факторов, таких как давление, время и характеристики передачи тепла от начальной точки окисления дальше в камеру сгорания.

Теперь рассмотрим впрыск топлива в виде капли в горячую камеру сгорания. При температуре намного выше точки воспламенения самая крайняя часть внешней поверхности капли немедленно начинает испаряться, окружая ядро тонкой пленкой пара. Это приводит к передаче тепла от воздуха, окружающего капельку, которое расходуется на скрытую теплоту испарения. Этот процесс сопровождается отбором тепла от всей массы горячего воздуха.

Воспламенение паровой оболочки может произойти даже тогда, когда ядро капельки все еще жидкое и относительно холодное. Как только пламя установится, процесс сгорания пойдет при более высокой скорости. Возникает период задержки с момента, как начинается впрыск, и до момента, когда наступит воспламенение. Этот период задержки зависит от:

  • превышения температурой воздуха температуры самовоспламенения топлива;
  • давления воздуха (что связано с количеством кислорода и улучшением теплопередачи между горячим воздухом и холодным топливом).

После периода задержки скорость дальнейшего горения зависит от той скорости, с которой новые порции кислорода поступают к каждой пылающей капельке. Относительная скорость капельки к ближайшему воздуху имеет, таким образом, существенное значение. В двигателе с воспламенением от сжатия топливо вводятся на интервале не более чем за 40—50″ угла поворота коленвала до ВМТ. Это означает, что топливо, введенное первым, поглощает часть кислорода и, возможно, создает дефицит кислорода для последних порций топлива.

Требуется определенная степень турбулентности воздуха, чтобы сгоревшие газы были удалены из зоны инжектора, и в контакт с топливом вошел свежий воздух. Ясно, что турбулентность должна быть создана надлежащим образом, а не быть хаотичной, как в двигателе с воспламенением от искры, где она необходима только для того, чтобы разбить фронт пламени.

Рис. Фазы сгорания топлива в дизельном двигателе

В двигателе с воспламенением от сжатия сгорание может быть представлено в трех различных фазах, показанных на рисунке:

  • период задержки;
  • быстрое повышение давления;
  • догорание топлива, то есть топливо продолжает горсть, удаляясь от инжектора.

Чем дольше задержка, тем более значительным и более быстрым будет повышение давления, так как в цилиндре будет присутствовать больше топлива до того момента, как скорость горения попадет в прямую зависимость от скорости впрыска. Цель регулирования процесса горения состоит в том, чтобы максимально уменьшить задержку для более спокойного горения, устранения детонации, а также чтобы поддерживать контроль над изменением давления. Есть, однако, нижний предел задержки, поскольку без задержки все капельки сгорали бы, как только они вылетели из сопла. Это сделало бы почти невозможным обеспечение достаточного притока воздуха в пределах концентрированной струи капель. Поэтому период задержки необходим для надлежащего распределения топлива.

Период задержки зависит, следовательно, от:

  • давления и температуры воздуха;
  • октанового числа топлива;
  • непостоянства состава и скрытой теплоты (энтальпии) топлива;
  • размера капель;
  • управляемой турбулентности.

Размер капельки важен, поскольку скорость горения капель зависит, прежде всего, от скорости, с которой кислород становится доступным для контакта с горящей каплей. Это важно для капельки, преодолевающей некоторое расстояние от сопла, вокруг которого позже сконцентрируется очаг горения. Отсюда размер капелек должен быть достаточно большим, чтобы получить необходимый импульс в процессе инжекции. С другой стороны, чем меньше капелька, тем больше относительная площадь поверхности реакции и короче период задержки. Ясно, что необходим компромисс между этими двумя факторами.

При высоких степенях сжатия (15:1 и выше) температура и давление поднимаются настолько, что задержка уменьшается, что является преимуществом. Однако более высокие степени сжатия создают проблемы для механики, а также для проектирования камер сгорания, особенно в маленьких двигателях, где пролет капель занимает большую часть допустимого пространства камеры сгорания.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Самовоспламенение - рабочая смесь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Самовоспламенение - рабочая смесь

Cтраница 1

Самовоспламенение рабочей смеси при М - процессе протекает с меньшим, чем в дизелях со струйным распыливанием, нарастанием давления.  [2]

В двигателях с самовоспламенением рабочей смеси в конце сжатия в цилиндр под давлением впрыскивается топливо. Оно перемешивается с воздухом, а также оставшимися в цилиндре после предыдущего цикла продуктами сгорания ( остаточными газами) и самовоспламеняется благодаря высокой температуре сжатого воздуха. Самовоспламенение происходит не мгновенно после начала подачи топлива, а по истечении некоторого времени, за которое топливо тщательно перемешивается с воздухом и проходит стадию химической подготовки к самовоспламенению.  [3]

Это объясняется тем, что преждевременное самовоспламенение рабочей смеси воздействует на процесс сгорания так же, как и увеличенный угол опережения зажигания, приводящего к возникновению детонации.  [4]

Следует отличать явление детонации от неконтролируемого самовоспламенения рабочей смеси в цилиндрах или так называемого калильного зажигания, которое также приводит к перерасходу топлива и преждевременному износу двигателя. В этом случае зажигание происходит не от электрической искры, а преждевременно от перегретых частей камеры сгорания. Наиболее часто неуправляемое воспламенение наблюдается в автомобильных высокофорсированных двигателях, работающих на этилированных бензинах с повышенным содержанием ароматических углеводородов. Калильное зажигание может появиться как от нагретых металлических поверхностей, так и от нагара в двигателе. Его внешние признаки такие же, как и у детонации, хотя это явление не имеет ничего общего с детонацией. Процесс сгорания при калильном зажигании протекает с нормальными скоростями.  [5]

Главная особенность дизельных двигателей - смесеобразование и самовоспламенение рабочей смеси происходит в камере сгорания за счет энергии адиабатического сжатия воздуха. Процессы испарения, смесеобразования и сгорания топлив в дизелях сильно отличаются от подобных процессов в карбюраторных двигателях. Для обеспечения хорошего распыла топлива ( диаметр капель 10 - 100 мкм) и смесеобразования оно подается в цилиндры двигателя под давлением до 150 МПа и выше.  [6]

Отложения нагара вызывают, кроме того, преждевременное самовоспламенение рабочей смеси или иногда позднее самовоспламенение, когда дополнительный фронт пламени возникает после воспламенения рабочей смеси от искры. Отложения в канавках поршневых колец ведут к иригоранию последних, а иногда и к пригоранию поршней в цилиндрах.  [8]

В газожидкостном двигателе температура сжатия должна превышать температуру самовоспламенения рабочей смеси на 150 - 300 в целях обеспечения своевременного сгорания; этот перепад должен увеличиваться с повышением числа оборотов двигателя.  [9]

ЦНИИ МПС ведет опытные работы по организации процесса самовоспламенения рабочей смеси от сжатия в силовом цилиндре. По предложенной ими схеме газовое топливо подается в рабочий цилиндр после его заряда воздухом и сжимается вместе с воздухом до самовоспламенения. При подключении некоторого дополнительного объема камеры, соединенной с камерой сжатия наибольшим отверстием, удается получить спокойное, без стуков, сгорание топлива. В ЦНИИ МПС разработана весьма интересная схема СПДК с газотурбинным наддувом. Эксперименты проведены на опытной установке с небольшими размерами цилиндров, и если этот процесс удастся воспроизвести на образце, имеющем промышленные размеры, то, возможно, в этом и будет найдено решение задачи обеспечения работы СПА на газовом топливе.  [10]

Для привода поршневых компрессоров применяются следующие типы двигателей внутреннего сгорания: двигатели с самовоспламенением рабочей смеси от сжатия ( дизели и двигатели с искровым зажиганием - карбюраторные и газомоторы.  [11]

Чрезмерное облегчение фракционного состава топлив вызывает жесткую работу двигателя, так как из-за повышенной испаряемости топлива к моменту самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя накапливается больыпое количество паров топлива, воспламенение которых приводит к резкому возрастанию давления. Кроме того, на испарение топлива затрачивается большое количество тепла, вследствие чего понижается температура в цилиндре, ухудшаются условия запуска двигателя и возрастает его продолжительность, особенно с понижением температуры воздуха.  [12]

Чрезмерное облегчение фракционного состава топлив вызывает жесткую работу двигателя, так как из-за повышенной испаряемости топлива к моменту самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя накапливается больыпое количество паров топлива, воспламенение которых приводит к резкому возрастанию давления. Кроме того, на испарение топлива затрачивается большое количество тепла, вследствие чего понижается температура в цилиндре, ухудшаются условия запуска двигателя и возрастает его продолжительность, особенно с понижением температуры воздуха.  [13]

Свеча зажигания должна быть герметичной, так как в случае прорыра газов произойдет перегрев изолятора, что приведет к самовоспламенению рабочей смеси.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

двигатель с самовоспламенением - это... Что такое двигатель с самовоспламенением?

 двигатель с самовоспламенением self-ignition engine

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • двигатель с пересжатием
  • двигатель с турбонаддувом

Смотреть что такое "двигатель с самовоспламенением" в других словарях:

  • ДВИГАТЕЛЬ МОДЕЛИ судна — двигатель, служащий для приведения в движение модели. На моделях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатели, простейшие двигатели (резиномоторы, пружинные), а иногда паровые машины и турбины. Из ДВС на моделях применяют… …   Морской энциклопедический справочник

  • Автомобильный двигатель —         Для автомобилей могут быть применены тепловые (внутреннего сгорания и паровые) и электрические двигатели. Подавляющее большинство А. д. являются поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ПДВС). По рабочему процессу автомобильные ПДВС… …   Большая советская энциклопедия

  • дизель (дизельный двигатель) — 3.3.19 дизель (дизельный двигатель) : Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с самовоспламенением жидкого топлива. [ title= Категорийность электроприемников промышленных объектов ОАО Газпром , пункт 3] [6] Источник: СТО Газпром 2 2.3 141 2007:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • дизель — 2.2 дизель: Двигатель, работающий по принципу воспламенения от сжатия. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТО Газпром 2-2.3-141-2007: Энергохозяйство ОАО "Газпром". Термины и определения — Терминология СТО Газпром 2 2.3 141 2007: Энергохозяйство ОАО "Газпром". Термины и определения: 3.1.31 абонент энергоснабжающей организации : Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Тринклер, Густав Васильевич — [12 (24) апр. 1876 4 февр. 1957] сов. ученый и изобретатель, специалист по двигателям внутреннего сгорания. В 1894 поступил в Петербург. технологич. ин т. В 1898, будучи студентом, разработал бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания… …   Большая биографическая энциклопедия

  • Дизель — (diesel) Рудольф (1858–1913), немецкий инженер, изобретатель двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия. Изобретённый им в 1897 г. двигатель внутреннего сгорания имел отличный от карбюраторного цикл: в цилиндрах сжималась не… …   Энциклопедия техники

  • ГОСТ Р 52946-2008: Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных и авиационных топлив. Моторный метод — Терминология ГОСТ Р 52946 2008: Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных и авиационных топлив. Моторный метод оригинал документа: 3.2 высота цилиндра (cylinder height): Вертикальное положение цилиндра двигателя CFR… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 52947-2008: Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных топлив. Исследовательский метод — Терминология ГОСТ Р 52947 2008: Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных топлив. Исследовательский метод оригинал документа: 3.2 высота цилиндра (cylinder height): Вертикальное положение цилиндра двигателя CFR по отношению… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • РД 03-433-02: Инструкция о порядке организации и ведения контроля за обеспечением безопасных уровней выбросов отработавших газов горных машин с дизельным приводом на открытых горных работах — Терминология РД 03 433 02: Инструкция о порядке организации и ведения контроля за обеспечением безопасных уровней выбросов отработавших газов горных машин с дизельным приводом на открытых горных работах: Горная машина с дизелем механическое… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

dic.academic.ru

Способ управления двигателем внутреннего сгорания c самовоспламенением

Новизна изобретения состоит в том, что управление двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением снижения жесткости его работы и токсичности отработавших газов, осуществляют за счет управляемого предварительного нагрева топлива, поступающего в камеру сгорания в такте сжатия, при этом изменяют величину нагрева топлива в зависимости от вида применяемого топлива, нагрузочных и скоростных показателей двигателя, причем при увеличении предварительного нагрева топлива уменьшают период задержки воспламенения, снижают жесткость его работы и токсичность отработавших газов.

1 с.п. ф-лы

 

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением, любой известной конструкции, преимущественно в поршневых и роторно-поршневых двигателях.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воспламенения топлива от сжатия, где источником воспламенения топлива является нагретый быстрым сжатием заряд воздуха, от нагрева которого подаваемое через форсунку в такте сжатия топливо, самовоспламеняется. Такие двигатели широко известны как дизельные.

Одним из основных недостатков рабочего процесса этого двигателя является период задержки воспламенения, который образовывается в связи с нагревом подаваемого в камеру сгорания топлива, от сжатого заряда воздуха, до температуры обеспечивающей его самовоспламенения. В этот период в камере сгорания двигателя, накапливается относительно большое количество паров топлива не вступивших в процесс горения, которые при достижении температуры самовоспламенения взрывообразно самовоспламеняются, образовывая взрывообразное, объемное горения с резким нарастанием давление газов в камере сгорания двигателя. Это создает жесткую работу, (стук) в кривошипно-шатунном и газораспределительном механизме, повышает уровень вибрации и шума при работе двигателя. В связи с этим детали двигателя приходится конструктивно делать с большим запасом прочности, что в свою очередь ведет к увеличению конструктивной массы и габаритных размеров двигателя в целом [Автомобиль. Под ред. И.П. Плеханов, Просвещение, 1979., с.58.].

Целью изобретения является создания способ управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением для улучшения его экономичности, литровой и эффективной мощности, а также уменьшение конструктивных и габаритных размеров двигателя в целом.

Сущность предлагаемого изобретения способ управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением, заключается в том, что изменяют период задержки воспламенения топлива путем управляемого предварительного нагрева топлива, поступающего в камеру сгорания двигателя в такте сжатия, тем самым управляют процессом объемного, взрывообразного горения, скоростью нарастания давления газов в цилиндре двигателя. При этом величину нагрева топлива изменяют в зависимости от вида применяемого топлива, нагрузочных и скоростных показателей двигателя.

Управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением осуществляют за счет управляемого изменения температуры, предварительного нагрева топлива, поступающего в камеру сгорания в такте сжатия, где за счет изменения температуры предварительного нагрева топлива управляют тем самым периодом нагрева данного топлива от сжатого заряда воздуха, до температуры его самовоспламенение. Соответственно, чем выше будет температура предварительного нагрева топлива, тем меньше будет период его нагрева от сжатого заряда воздуха до температуры самовоспламенения. Исходя из этого, в результате увеличения температуры предварительного нагрева топлива и уменьшения периода его нагрева до температуры самовоспламенения, от сжатого заряда воздуха, соответственно будет уменьшаться период задержки воспламенения, количество паров топлива не вступивших в процесс горения, процесс объемного, взрывообразного горения и скорость нарастания давления в цилиндре двигателя. С уменьшением температуры предварительного нагрева топлива, соответственно будет увеличиваться период нагрева топлива в камере сгорания двигателя от сжатого заряда воздуха до температуры его самовоспламенения, период задержки воспламенения, количество паров топлива, процесс объемного, взрывообразного горения и скорость нарастания давления. Данное управление периодом задержки воспламенения, процесс объемного, взрывообразного горения и скорость нарастания давления не обходимы при работе ДВС, так как с увеличением оборотов двигателя особенно, выше максимального крутящего момента, для поддержания его эффективной мощности и экономичности, нужно управляемо увеличивать процесс объемного взрывообразного горения и скорости нарастания давления.

Исходя из этого, способ управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением, заключается в том, что изменяют период задержки воспламенения топлива путем управляемого предварительного нагрева топлива, поступающего в камеру сгорания в такте сжатия, при этом изменяют величину нагрева топлива в зависимости от вида применяемого топлива, нагрузочных и скоростных показателей двигателя, причем при увеличении предварительного нагрева топлива уменьшают период задержки воспламенения, процесс объемного, взрывообразного горения и скорость нарастания давления в цилиндре двигателя.

Управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением может осуществляться устройствами любой известной конструкции.

Одним из устройств, для осуществления управляемого предварительного нагрева топлива, может быть использовано устройство, описанное в заявке на изобретение RU 2009134370 A.

Способ управления двигателем внутреннего сгорания с самовоспламенением, заключается в том, что изменяют период задержки воспламенения топлива путем управляемого предварительного нагрева топлива, поступающего в камеру сгорания в такте сжатия, при этом изменяют величину нагрева топлива в зависимости от вида применяемого топлива, нагрузочных и скоростных показателей двигателя, причем при увеличении предварительного нагрева топлива уменьшают период задержки воспламенения.

www.findpatent.ru

способ работы двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и двигатель - патент РФ 2095585

Использование: в машиностроении, в частности в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) типа "дизель" преимущественно. Сущность изобретения заключается в том, что смесеобразование производится в течение тактов впуска и сжатия в объеме дополнительного цилиндра при низких значениях коэффициента избытка воздуха с последующим вытеснением топливно-воздушной смеси в камеру сгорания основного цилиндра с находящимся в нем сжатым воздухом. Благодаря этому значительно увеличивается продолжительность процесса смесеобразования (300-320o по углу поворота кривошипа), а работа двигателя может осуществляться при пониженном значении коэффициента избытка воздуха на режимах полной нагрузки (0,9 - 1) и до 2,5 на режимах частичных нагрузок. Изобретение позволяет качественно улучшить процессы смесеобразования и сгорания, а также повысить литровую мощность ДВС с воспламенением от сжатия. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) типа "дизель" преимущественно. Известен ДВС с воспламенением от сжатия, работающий по циклу Дизеля. В этом двигателе воздух сжимается в цилиндре до температуры, достаточной для воспламенения впрыскиваемого в конце сжатия в цилиндр под высоким давлением топлива. Смесеобразование происходит внутри цилиндра в течение периода впрыска топлива и продолжается после его воспламенения. Процесс сгорания сначала сопровождается повышением давления, а затем в течение небольшого промежутка времени протекает при постоянном давлении. Малый промежуток времени, отводимый на смесеобразование, ухудшает процессы смесеобразования и сгорания, несмотря на то, что в цилиндре поддерживают повышенное значение коэффициента избытка воздуха (1.2 1.8 на режиме полной нагрузки), что является основным недостатком двигателей, работающих по циклу Дизеля. Вследствие этого в двигателях типа "дизель" имеет место неполное сгорание топлива, снижающее его экономичность и обуславливающее токсичность выхлопа (по содержанию сажи), кроме того, эти двигатели обладают более низкой литровой мощностью, чем ДВС с принудительным воспламенением смеси. Наиболее близок к предложенному способу способ работы ДВС с принудительным воспламенением смеси, согласно которому двигатель содержит не менее одной пары одноразмерных цилиндров с поршнями, кинематически связанными между собой (например, двигатель по авт. свид. N 1116196, кл. F 02 B 17/00, 1982). В этом двигателе цилиндры в каждой паре имеют камеры сгорания разного объема, причем в цилиндре 1 с камерой сгорания меньшего объема и большей степенью сжатия сжимается смесь от обогащенного состава на режиме полной нагрузки, до чистого воздуха на режиме холостого хода, а в цилиндре 2 с камерой сгорания большего объема и меньшей степенью сжатия сжимается смесь постоянно обогащенного состава. В процессе сжатия заряд рабочей смеси из цилиндра 1 через тангенциальный соединительный канал вытесняется в цилиндр 2, турбулизируя заряд в этом цилиндре. После воспламенения электрической искрой заряда в цилиндре 2 факел горящей смеси, двигаясь к цилиндру 1, воспламеняет находящуюся там смесь обедненного состава. В результате процесс сгорания осуществляется при общем коэффициенте избытка воздуха от 0,8 на режиме полной нагрузки, до 2 2,5 на режимах частичных нагрузок. Однако описанный способ работы не пригоден для ДВС с воспламенением от сжатия. Задача изобретения качественно улучшить процессы смесеобразования и сгорания, а также повысить литровую мощность ДВС с воспламенением от сжатия. Задача решается тем, что смесеобразование производится в течение тактов впуска и сжатия в объеме дополнительного цилиндра при низких значениях коэффициента избытка воздуха, с последующим турбулентным вытеснением топливо-воздушной смеси в камеру сгорания основного цилиндра с находящимся в нем сжатым воздухом. На фиг. 1 изображена принципиальная схема двигателя, содержащая впускной и выпускной клапаны 1, поршень основного цилиндра 2, кривошип поршня основного цилиндра 3, кривошип поршня дополнительного цилиндра 4, поршень дополнительного цилиндра 5, топливную форсунку 6; на фиг. 2 соединительный канал "a"; на фиг. 3 круговая диаграмма цикла, где обозначено: I впуск, II сжатие, III подготовка смеси к воспламенению, IV период активного горения, V подача топлива, VI расширение, VII выпуск. На графическом изображении представлена принципиальная схема двигателя и круговая диаграмма цикла, показывающая последовательность рабочих процессов с приблизительной их продолжительностью в градусах поворота кривошипа поршня основного цилиндра. Двигатель содержит основной цилиндр с поршнем 2 и дополнительный цилиндр с поршнем 5. Рабочий объем дополнительного цилиндра составляет 1/6 1/7 рабочего объема основного цилиндра. Оба цилиндра сообщены между собой тангенциальным каналом "a". Основной цилиндр имеет впускной и выпускной клапаны 1, а в дополнительном цилиндре устанавливается топливная форсунка 6. Поршни 2 и 5 через кривошипные валы 3 и 4 кинематически связываются между собой таким образом, что поршень 5 дополнительного цилиндра отстает от поршня 2 основного цилиндра на 13 15o по углу поворота кривошипа. Этот угол совместно с расчетными величинами степени сжатия в основном и дополнительных цилиндрах должен обеспечивать равновесное состояние газа в цилиндрах (без протекания его из одного цилиндра в другой) при нахождении поршня 2 основного цилиндра 2 во время такта сжатия вблизи верхней мертвой точки (0 5o до МВТ). В связи с этим величина степени сжатия в основном цилиндре находится в пределах 14 16, а дополнительного цилиндра - 18 24. Соответственно, высота камеры сгорания дополнительного цилиндра меньше, чем основного. Рабочий цикл двигателя происходит следующим образом. Во время такта впуска через открытый впускной клапан при движении поршней 2 и 5 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) основной и дополнительный цилиндры наполняются свежим зарядом воздуха. Через 45 60o поворота кривошипа 3 поршня основного цилиндра (участок V на диаграмме) в дополнительный цилиндр форсункой 6 впрыскивается топливо в количестве из расчета на суммарный рабочий объем основного и дополнительного цилиндров, соответственно режиму работы двигателя. При дальнейшем движении поршня 5 к НМТ поток всасываемого воздуха смешивается с частицами топлива, т.е. начинается процесс смесеобразования. Второй такт сжатие воздуха в основном цилиндре и топливо-воздушной смеси в дополнительном цилиндре. В течение хода сжатия процесс смесеобразования в дополнительном цилиндре продолжается. Сжатие смеси сопровождается повышением ее температуры, частицы топлива испаряются, пары топлива диффундируют в окружающее пространство, образуя газообразную горючую смесь, близкую по своему составу к однородной. Поскольку все количество топлива подается в полость дополнительного цилиндра, рабочий объем которого составляет 1/6 1/7 от основного, то, исходя из геометрических параметров цилиндров, значение местного коэффициента избытка воздуха в дополнительном цилиндре при полной цикловой подаче находится в пределах 0.125 0.143. Однако, эта величина не постоянна и изменяется при движении поршней от НМТ к ВМТ. Это связано с кинематикой кривошипно-шатунного механизма и смешением поршней по углу поворота кривошипов, вследствие чего параметры газа в основном и дополнительных цилиндрах возрастают не одинаково. В результате во время такта сжатия часть воздуха из основного цилиндра перетекает в дополнительный цилиндр, но при этом величина местного коэффициента избытка воздуха в дополнительном цилиндре остается ниже значения 0,5. Поэтому несмотря на то, что температура сжатой смеси превышает температуру ее самовоспламенения, процесс сгорания смеси, близкой по своему составу к однородной, при таком низком значении коэффициента избытка воздуха развиваться не может. Однако это не исключает протекание в дополнительном цилиндре предпламенных химических реакций с поглощением теплоты. Этот период подготовки смеси к воспаменению и сгоранию (участок III на диаграмме) начинается приблизительно за 40 35o поворота кривошипа основного цилиндра до ВМТ и продолжается до прихода поршня 2 основного цилиндра в ВМТ. При дальнейшем движении поршней, поршня 2 вниз от ВМТ, а поршня 5 вверх к ВМТ, давление смеси в дополнительном цилиндре превысит давление воздуха в основном цилиндре, и смесь через тангенциальный соединительный канал "a" вытеснится в полость основного цилиндра. Двигаясь вихреобразно в среде сжатого воздуха, газообразная горючая смесь воспламеняется практически мгновенно, скорость сгорания возрастает. Ввиду увеличения скорости сгорания, а также благодаря предшествующему сгоранию периоду подготовки смеси к воспламенению и сгоранию, общая продолжительность процесса сгорания сокращается. Весь процесс сгорания состоит из двух фаз: фазы видимого или активного горения и фазы догорания смеси частично на линии расширения. Продолжительность первой фазы соответствует промежутку времени от начала вытеснения смеси до достижения максимального давления цикла. В начале сгорания фронт пламени распространяется только в объеме камеры сгорания основного цилиндра, а затем, с момента повышения давления от сгорания, фронт пламени переходит в камеру сгорания дополнительного цилиндра. Процесс расширения начинается с окончания фазы активного горения, при этом оба поршня движутся от ВМТ к НМТ, а рабочее тело расширяется и совершает работу как в основном, та и в дополнительном цилиндрах. Во время такта выпуска отработанный газ из основного и дополнительного цилиндров удаляется через выпускной клапан основного цилиндра. При полной цикловой подаче топлива величина общего коэффициента избытка воздуха (для суммарного объема цилиндров) 0,9 1. При уменьшении цикловой подачи общий коэффициент избытка воздуха возрастает до 2,3 2,5 и не должен превышать этот предел при значительном снижении цикловой подачи, так как в противном случае величина местного коэффициента избытка воздуха в дополнительном цилиндре превысит значение 0,5, что может привести к преждевременному воспламенению горючей смеси. Поэтому при малых цикловых подачах топлива необходимо уменьшать общее весовое количество воздуха в цилиндрах путем дросселирования всасываемого потока. Предложенный способ работы ДВС с воспламенением от сжатия пригоден для высокооборотных и среднеоборотных двигателей различного назначения. Основные преимущества способа перед традиционным способом работы ДВС с воспламенением от сжатия: значительная продолжительность процесса смесеобразования (300 - 320o по углу поворота кривошипа), во время которого вне объема основного цилиндра образуется газообразная горючая смесь, подготовленная к немедленному воспламенению и сгоранию, а также более эффективный процесс сгорания, начинающийся при турбулентном течении смеси в камере сгорания, при этом процесс сгорания более приближен к сгоранию при постоянном объеме. Вследствие этого работа двигателя может осуществляться при значениях коэффициента избытка воздуха 0,9 1 на режиме полной нагрузки и до 2,5 на режимах частичных нагрузок. Отсюда вытекает повышение литровой мощности двигателя (так как увеличивается количество теплоты, подводимое к единице массы воздушного заряда) и его экономичности, а также снижение токсичности выхлопа (ввиду уменьшения содержания в продуктах сгорания несгоревших компонентов топлива). В связи с тем, что подача топлива осуществляется во время такта впуска, впрыск топлива достаточно производить при давлении 30 40 кг/см2. Это упрощает топливную аппаратуру двигателя, повышает ее надежность и срок службы. Кроме того, появляется возможность использования более низких сортов топлив (газотурбинное, тяжелое, моторное, мазуты). Отпадает необходимость в корректировке момента подачи топлива в зависимости от режима работы двигателя, так как на процессы смесеобразования и сгорания изменение режима не оказывает заметного влияния. Пониженное давление впрыска позволяет применять электронные системы регулирования топливоподачи. Например, топливоподающая система может быть аккумуляторного типа с одним топливным насосом высокого давления и электрогидроуправляемыми форсунками, при этом управляющие сигналы поступают к форсункам, а также и к воздушным заслонкам от микропроцессора, который оптимизирует подачу топлива и поддерживает значение общего коэффициента избытка воздуха в заданных пределах на различных режимах работы двигателя.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия путем впуска воздуха в основной и дополнительный цилиндры через впускной клапан при движении поршней к нижней мертвой точке, впрыска топлива, раздельного сжатия воздуха и топливовоздушной смеси в цилиндрах при движении поршней к верхней мертвой точке, воспламенения и сгорания смеси, расширения продуктов сгорания при движении поршней от верхней мертвой точки и выпуска отработанных газов через выпускной клапан, отличающийся тем, что топливо впрыскивается в полость дополнительного цилиндра в начале такта впуска, а топливовоздушная смесь образуется в объеме дополнительного цилиндра при значении коэффициента избытка воздуха менее 0,5, причем смесь проходит период подготовки к воспламенению и в газообразном состоянии через соединительный канал вытесняется в камеру сгорания основного цилиндра, где при турбулентном движении она воспламеняется и сгорает в среде сжатого воздуха. 2. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий основной и дополнительный цилиндры с поршнями, кинематически связанными между собой с возможностью их синхронного перемещения, головку цилиндров с впускным и выпускным клапанами и камерами сжатия разной высоты, сообщенными между собой соединительным каналом, отличающийся тем, что объем дополнительного цилиндра составляет 1/6 1/7 объема основногр цилиндра, топливная форсунка размещена в дополнительном цилиндре, а поршень дополнительного цилиндра отстает от поршня основного цилиндра на 13 15o по углу поворота кривошипов.

www.freepatent.ru

2.7.2. Общее устройство системы питания двигателя с самовоспламенением от сжатия

К системе питания дизелей относятся:

1. воздухоподводящая аппаратура: заборник, фильтр, трубопроводы;

2. выпускной трубопровод и глушитель шума отработавших газов;

3. топливоподводящая аппаратура: топливный бак, топливный насос высокого давления, топливоподкачивающий насос низкого давления, форсунки, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливопроводы низкого и высокого давления, сливные трубопроводы, муфта опережения впрыска топлива.

Работа системы питания дизельных двигателей топливом ведется в следующей последовательности: топливоподкачивающий насос низкого давления засасывает топливо из бака через фильтр грубой очистки. Нагнетает его под избыточным давлением по топливопроводу в фильтр тонкой очистки, откуда топливо поступает к насосу высокого давления. Из него под высоким (18…20 МПа) давлением по топливопроводам высокого давления в соответствии с порядком работы цилиндров дизеля топливо подается к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камерах сгорания. Насос низкого давления подает к насосу высокого давления топлива несколько больше, чем необходимо для работы двигателей. Поэтому избыточное топливо и воздух, попавший в систему через перепускной клапан и дренажные (сливные) топливопроводы отводится обратно в топливный бак. Топливо, просочившееся между корпусом распылителя и иглой форсунки, так же сливается в бак.

Топливные баки авт. с дизельными двигателями изготавливают из листовой стали. Бак имеет выдвижную заливную горловину с сетчатым фильтром и герметичной пробкой. Пробка имеет два клапана: впускной и выпускной. В нижней части для слива отстоя устанавливают кран или пробку. В баке устанавливают датчик уровня топлива.

Фильтры грубой очистки топлива выполняют либо с сетчатым фильтрующим элементом (ЗИЛ, КамАЗ) либо с хлопчатобумажным, обвитым вокруг мет. каркаса с отверстиями (МАЗ). Устанавливается в гидроцепи между баком и насосом низкого давления. Внизу корпуса – стакана имеется сливная пробка.

Фильтры тонкой очистки устанавливаются между насосами низкого и высокого давления. Фильтрующий элемент изготовлен из спец. бумаги или стакана, обмотанного слоем ткани, поверх которой располагается слой фильтрующей массы, пропитанной специальным связывающим веществом. Наружная поверхность фильтрующего элемента обмотана марлевой лентой (МАЗ). В некоторых фильтрах есть жиклер, через который часть топлива отводится по сливному клапану в бак, что предотвращает излишнее загрязнение фильтра высокого давления. В других конструкциях жиклер выполняется с клапаном, открывающимся при р = 0,15…0,17 МПа. Отстой из фильтра удаляется через нижнее отверстие с пробкой. Воздух, попавший при заполнении и прокачке системы, выпускается через специальное отверстие с пробкой.

Топливоподкачивающие насосы низкого давления выполняют в основном поршневого типа. Они приводятся в действие от эксцентрика кулачкового вала насоса высокого давления. Насос имеет впускной и выпускной клапаны и две рабочие полости. При движении поршня вниз в верхней полости создается разряжение. Впускной клапан открывается и пропускает топливо в эту полость. Одновременно из нижней полости топливо вытесняется в нагнетательную магистраль. Выпускной клапан при этом закрыт. При движении поршня вверх топливо из верхней полости через нагнетательный клапан поступает в полость нижнюю, впускной клапан при этом закрыт.

Для заполнения системы питания и удаления из нее воздуха на корпусе ТННД устанавливается насос ручной подкачки (ТНРП).

Наиболее сложным узлом системы питания дизельных двигателей является топливный насос высокого давления, предназначенный для подачи к форсункам в определенные моменты времени необходимые порции топлива. ТНВД могут быть рядными и V– образными. Каждая секция насоса обеспечивает работу одного из цилиндров двигателя.

В нижней части корпуса ТНВД установлен кулачковый вал, приводимый в движение от распределительного вала посредством зубчатой передачи. Каждая секция включает в себя корпус, втулку плунжера, плунжер, поворотную втулку, нагнетательный и впускной клапан. Возвратно-поступательное движение плунжера осуществляется от роликового толкателя, движимого вверх кулачком вала, а вниз – пружиной. При движении кулачкового вала, когда выступ кулачка набегает на толкатель и поднимает плунжер вверх. В надплунжерном пространстве резко повышается давление при перекрытом впускном клапане. В это время открывается нагнетательный клапан, и топливо подается в топливопровод высокого давления к форсунке. При движении плунжера вниз под действием пружины в полости втулки возникает разрежение выпускной клапан закрывается, впускной открывается, происходит заполнение надплунжерного пространства топливом.

Плунжер имеет осевое и радиальное отверстия, соединенные между собой. Радиальное отверстие выходит в винтовую кромку (паз) на цил. поверхности плунжера. И когда плунжер двигается вверх, подача топлива в топливопровод продолжается до тех пор, пока винтовой паз плунжера не перекроет выпускное отверстие в гильзе. При этом давление в надплунжерном пространстве резко падает, нагнетательный клапан закрывается и подача топлива в цилиндр прекращается.

Изменение количества топлива, подаваемого каждой секцией ТНВД за один цикл, происходит в результате поворота плунжера зубчатой рейкой. При различных углах поворота плунжера, благодаря винтовой кромке, смещаются моменты открытия выпускного отверстия. Чем позднее оно открывается, тем больше топлива подается к форсункам. Зубчатая рейка управляется из кабины педалью акселератора или от регулятора частоты вращения коленвала. Рейка вращает все плунжеры сразу. При остановке плунжер устанавливают радиальным отверстием или вертикальным (продольным) пазом к окну. Все топливо при этом уходит в сливной канал, а затем в топливный бак.

Для впрыска и распыления топлива в цилиндрах служат форсунки. Основным конструктивным элементом является распылитель, имеющий одно или несколько сопл. форсунки можно классифицировать следующим образом:

  1. По числу выходных отверстий:

а) односопловые;

б) многосопловые;

2. По типу:

а) закрытого типа:

- бесштифтовые;

- штифтовые;

б) открытого типа.

В основном применяют форсунки закрытого типа, так как в открытых топливо подтекает в камеру сгорания, что приводит к нагару и падению мощности. Этого можно избежать применением насосов-форсунок.

Форсунки закрытого типа состоят из следующих основных элементов: корпус, фильтр, распылитель, игла, прижатая пружиной к седлу распылителя, винт регулировки сжатия пружины. Работа форсунки идет следующим образом: топливо от ТНВД по топливопроводу высокого давления подается через фильтр в каналы в корпусе и распылителе в кольцевую полость в распылителе. Игла в этом месте имеет перепад диаметров, чем образуется поршень. Когда давление в кольцевой полости достигнет 15…18,5 МПа, игла преодолевает усилие пружины и поднимается с седла – происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подъем иглы составляет 0,25…0,38 мм.

Некоторое количество топлива, просачивающееся между иглой и распылителем поступает в дренажный топливопровод.

studfiles.net

ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ

 ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ

Научно-технический энциклопедический словарь.

  • ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
  • ДВИГАТЕЛЬ

Смотреть что такое "ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ" в других словарях:

  • двигатель с воспламенением от сжатия — Двигатель, работающий по принципу воспламенения от сжатия (например, дизельный двигатель). [ГОСТ Р 41.49 2003] Тематики автотранспортная техника …   Справочник технического переводчика

  • двигатель с воспламенением от сжатия — 2.2 двигатель с воспламенением от сжатия (compression ignition engine): Двигатель, работающий по принципу воспламенение от сжатия (например, дизель). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Двигатель с воспламенением от сжатия —         см. Дизель …   Большая советская энциклопедия

  • ДВИГАТЕЛЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ — то же, что дизель …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ГОСТ Р 41.96-2005: Единообразные предписания, касающиеся двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике, в отношении выброса вредных веществ этими двигателями — Терминология ГОСТ Р 41.96 2005: Единообразные предписания, касающиеся двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике, в отношении выброса вредных веществ этими …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 41.49-2003: Единообразные предписания, касающиеся сертификации двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе, и транспортных средств, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на сжиженном нефтяном газе. В отношении выбросов вредных веществ — Терминология ГОСТ Р 41.49 2003: Единообразные предписания, касающиеся сертификации двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 41.24-2003: Единообразные предписания, касающиеся: I. Сертификации двигателей с воспламенением от сжатия в отношении дымности; II. Сертификации автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением от сжатия, сертифицированных по типу конструкции; III. Сертификации автотранспортных средств с двигателями с воспламенением от сжатия в отношении дымности; IV. Измерения мощности двигателей — Терминология ГОСТ Р 41.24 2003: Единообразные предписания, касающиеся: I. Сертификации двигателей с воспламенением от сжатия в отношении дымности; II. Сертификации автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Двигатель — 8.1. Двигатель (привести характеристики) Изготовитель и модель С воспламенением от сжатия или с искровым зажиганием Тактность (двух или четырехтактный) С естественным всасыванием, механическим наддувом или газотурбонаддувом Число цилиндров… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Двигатель внутреннего сгорания —         Тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.          Первый практически пригодный газовый Д. в. с. был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром… …   Большая советская энциклопедия

  • ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДВС судовой — тепловой поршневой двигатель, в котором сгорание топлива, образование рабочего тела (газа) и совершение им работы осуществляются в одном устройстве цилиндре. Первый ДВС, работавший на светильном газе, был построен в 1860 г. французским инженером… …   Морской энциклопедический справочник

dic.academic.ru