Газораспределительный механизм дизеля. Методические указания на выполнение лабораторных работ Часть 1 Хабаровск 2000 Рецензент Доцент кафедры "Тепловозы и тепловые двигатели"
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Увеличение УОПТ - смещение т.1 (см. рис. 4.1) влево. Если условия в цилиндре (температура, количество воздуха и др.) остаются по-прежнему благоприятными, то при увеличении УОПТ существенного изменения продолжительности первой фазы сгорания не наблюдается, поэтому видимое сгорание наступает раньше. Протекание фазы быстрого сгорания приходится на участок до ВМТ, поэтому сопровождается большей скоростью повышения давления (увеличивается жесткость сгорания), ростом максимального давления сгорания (рис. 4.2). Значительное увеличение УОПТ. При слишком больших значениях УОПТ (5-10о и более от оптимальной величины) наблюдается заметное увеличение периода задержки самовоспламенения (первая фаза сгорания). Это объясняется недостаточно высокой температурой воздуха в цилиндре. Поэтому к моменту воспламенения в цилиндре скапливается большая массовая порция топлива, что при сгорании вызывает резкое повышение скорости нарастания давления, максимального давления. Так как при ранней подаче топлива значительная доля работы, совершаемой газами, приходится на участок до ВМТ, то экономические показатели работы дизеля, как правило, ухудшаются. Кроме того, увеличение жесткости сгорания, рост давления в цилиндре приводит к повышению механической и термической напряженности дизеля. По субъективной оценке, работа дизеля с ранней подачей топлива со- провождается отчетливо слышимыми стуками. Уменьшение УОПТ в незначительных пределах (до 5о) мало влияет на длительность периода задержки самовоспламенения. Поэтому при позднем впрыске топлива в цилиндр будет наблюдаться и более позднее начало сгорания (линия 2 на рис. 4.3). К этому моменту времени поршень уже движется к НМТ, скорость поршня увеличивается, что приводит к уменьшению максимального давления сгорания и не эффективному использованию теплоты в цилиндре. Завершение сгорания наступает заметно позже нормального, а иногда продолжается и вне цилиндра: в выпускном коллекторе, в проточной части турбины и т.п. Температура отработавших газов увеличивается. На слух двигатель работает мягко. Мощность двигателя уменьшается. Рис. 4.3. Индикаторные диаграммы: 1 – нормальный УОПТ ( ϕ оп1 ); 2 – поздний впрыск ( ϕ оп2 ) При значительном уменьшении УОПТ (при впрыске вблизи или за ВМТ) сгорание в текущем цикле может вообще не наступить, так как температура воздуха при начавшемся в цилиндре расширении уменьшается и может оказаться недостаточной для воспламенения. Вследствие несовершенства очистки цилиндра, не сгоревшее топливо частично остается в цилиндре и может самовоспламениться в следующих циклах. При этом сгорание наступает как при ранней подаче топлива (см. рис. 4.2). Поскольку количество топлива, оказавшееся в цилиндре к началу сгорания, зависит от многих величин, в том числе и случайных, то и сам процесс сгорания непрогнозируем и неуправляем. Двигатель работает с перебоями и сильными стуками. Таким образом, существует некоторое оптимальное значение УОПТ, обеспечивающее наиболее совершенное сгорание топлива в цилиндре. Необходимо понимать, что это оптимальное значение не может оставаться неизменным на всех режимах работы двигателя. И в большей мере здесь сказывается скоростной режим: при больших частотах вращения вала дизеля время задержки воспламенения топлива потребует соответственно большего угла поворота коленчатого вала. Быстроходные дизели, работающие в широком скоростном диапазоне (от 700 до 4000 мин-1), имеют, как правило, устройства для автоматической корректировки УОПТ в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Тепловозные дизели, эксплуатируемые в настоящее время на отечественных железных дорогах (табл. 4.1), таких устройств не имеют. Таблица 4.1 Геометрический УОПТ тепловозных дизелей Дизель УОПТ ПД1М, Д50М 29 10Д100 10 14Д40 20 2Д70, 12Д70 21 Д49 (модификации) 26–29 Регулируя УОПТ, можно воздействовать на вид индикаторной диаграммы и на положение максимума давления с тем, чтобы установить оптимальное по показателям мощности и экономичности значение угла. Для четырехтактных дизелей величину УОПТ подбирают таким образом, чтобы сгорание начиналось ближе к ВМТ, а для двухтактных дизелей - несколько раньше ВМТ, чтобы максимум сгорания приходился на 6-8о после ВМТ. Различие связано с тем, что у двухтактного двигателя меньшая часть хода поршня на рабочем такте посвящена сгоранию - расширению (раньше открываются выпускные органы). Следовательно, рабочий процесс надо организовать таким образом, чтобы к моменту начала выпуска сгорание было закончено. Необходимо помнить, что одним изменением УОПТ нельзя полностью компенсировать изменение задержки самовоспламенения, вызванное неисправностями двигателя или прочими изменившимися условиями. 4.3. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБОРУДОВАНИЕ 1. Дизель 1Ч8,5/11,5. 2. Компьютерный измерительный комплекс "Вектор". 4.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Дизель к началу измерений должен быть прогрет в течение не менее двух часов. 2. Анализом диаграммы давления топлива перед форсункой определить текущий угол опережения подачи топлива. 3. По осредненной не менее чем за 100 циклов индикаторной диаграмме определить: максимальное давление сгорания pz; угол поворота коленчатого вала pz ; угол, соответствующий началу видимого сгорания 1 ; среднее индикаторное давление в цилиндре p i 4. Определить часовой расход топлива В, температуру отработавших газов T, эффективную мощность дизеля Pe. 5. Изменить УОПТ на 2–3 о , не изменяя цикловую подачу топлива. После изменения режима дать двигателю поработать не менее 10 мин, не производя измерений. Повторить пп. 2-4. 6. Повторить п. 5 для разных УОПТ. Результаты измерений занести в табл. 4.2. 7. Рассчитать удельный индикаторный bi и удельный эффективный be расходы топлива. Результаты расчета свести в табл. 4.2. 8. Построить графики T, p z , pz , b i , b e = f( оп ). Сделать вывод. Таблица 4.2 Результаты опытов Измерение Показатель 1 2 3 4 УОПТ, оп , о Максимальное давление сгорания p z , МПа Угол максимума давления pz , о Угол, соответствующий началу видимого сгорания 1 , о Среднее индикаторное давление в цилиндре p i , Па Часовой расход топлива В, кг/ч Температура отработавших газов T, К Эффективная мощность P e , кВт Индикаторная мощность P i , кВт; P i = (p i V h n)/(30 ), где V h – рабочий объем, м 3 ; = 4 – для четырехтактных двигателей, = 2 – для двухтактных Удельный индикаторный расход топлива b i , кг/кВт ч, b i = В / P i Удельный эффективный расход топлива b e , кг/кВт ч, b e = В / P e 4.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. От чего зависит продолжительность периода задержки самовоспламе-нения? 2. Как меняется температура отработавших газов при увеличении и уменьшении УОПТ? 3. Влияет ли величина УОПТ на жесткость сгорания? 4. Меняется ли максимальное давление сгорания при регулировке УОПТ? 5. Как сказывается отклонение УОПТ от оптимального значения на ресурс двигателя? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Двигатели внутреннего сгорания (тепловозные дизели и газотурбинные установки) / А.Э. Симсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. - М.: Транспорт, 1987. - 536 с. 2. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с. 3. Федотов Г.Б., Левин Г.И. Топливные системы тепловозных дизелей. Ремонт, испытания, совершенствование. - М.: Транспорт, 1983. - 192 с. 4. Диагностика дизелей автотракторного типа / Н.С. Ждановский, Б.А. Улитковский, В.А. Аллилуев и др. - Л.: Колос, 1973. - 264 с. |