Вимоги до дизельної паливної апаратури (ДТА)
Від паливної апаратури залежать основні показники потужності та економічні показники роботи двигуна, його надійність, рівень створюваного шуму, токсичність і димність відпрацьованих газів. Вона повинна забезпечувати подачу точно дозованих порцій палива (10. 3000 мм 3) за короткий проміжок часу (0,01. 0,1 с) в циліндри двигуна відповідно до порядку їх роботи під високим тиском (20. 60 МПа).
Висока техніко - економічна ефективність двигуна можлива тільки в тому випадку, якщо дизельна паливна апаратура (ДТА) задовольняє ряду вимог.
Створення високого тиску в системі подачі палива. Впорскується паливо повинне долати опір стисненого повітря і проникати в глиб камери згоряння у вигляді дрібних крапельок. Великі краплі повністю не згоряють і утворюють нагар на стінках камери і на днище поршня. Тому паливо подається під високим тиском.
Тиск впорскування - це тиск палива перед сопловим отвором в момент впорскування. Воно залежить від тиску початку відриву голки форсунки, т. Е. Від регулювання форсунки і швидкісного режиму. З підвищенням тиску впорскування збільшується швидкість витікання палива і зменшується середній діаметр крапель. Подача палива за цикл зростає в міру зниження цього тиску, оскільки голка форсунки піднімається раніше і "сідає" в гніздо пізніше.
Подача палива в камеру згоряння в певний момент. Момент впорскування дуже впливає на процес запалення і згоряння палива. Від цього залежать такі важливі показники, як період затримки запалення, швидкість наростання тиску, максимальне тиск, повнота згоряння палива та інші.
Паливо, впорскується в камеру згоряння, повинно згоряти в період знаходження поршня біля верхньої мертвої точки (ВМТ). Високих економічних показників в роботі двигуна досягають, якщо тривалість тепловиділення в даному циклі не перевищує 35 ° кута повороту колінчастого вала двигуна (ПВД). Для більш повного згоряння палива в зазначеному інтервалі тривалість впорскування палива в циліндр в залежності від номінальної часто ти обертання колінчастого вала і циклової подачі становить 16. 28 °.
Ефективність сумішоутворення і згоряння підготовленої робочої суміші в камері згоряння двигуна залежить від значення кута випередження впорскування. Його зазвичай визначають дослідним шляхом. Для випускаються двигунів цей кут на номінальному режимі роботи становить 14. 25 ° до верхньої мертвої точки поршня. Зменшення кута випередження впорскування і час пуску двигуна знаходяться в прямій залежності. Кут регулюється автоматичною муфтою випередження (паливні насоси ЯМЗ і НД). Зменшення кута випередження впорскування знижує жорсткість роботи двигуна.
У двигунах внутрішнього згоряння розрізняють індикаторну і ефективну потужність. питома витрата палива, механічний і ефективний коефіцієнти корисної дії.
Індикаторна потужність - потужність, що розвивається газами. Вона більше ефективної на величину потужності механічних втрат, що витрачається всередині двигуна на подолання сил фенія, привід допоміжних механізмів і вчинення допоміжних ходів.
Ефективна потужність - потужність двигуна, що знімається з колінчастого вала.
Подача палива протягом заданого проміжку часу з певною інтенсивністю. Паливо перетворюється в корисну роботу дизеля найбільш економічно, якщо згорання відбувається в той момент, коли поршень займає певне положення, близьке до верхньої мертвої точки. У цьому випадку тиск в камері найбільше, а втрати тепла, що минає через стінки камери стиснення, - найменші.
Для забезпечення цієї вимоги тривалість подачі палива повинна бути мінімальною, а кількість палива, що впорскується форсункою палива - постійним. Однак з огляду на витрат часу на термохімічну підготовку робочої суміші до займання згоряння палива відбувається з деяким запізненням, що викликає жорстку роботу двигуна.
Щоб зменшити жорсткість роботи в початковий період впорскування, необхідно подавати менше палива на один градус повороту кулачкового вала паливного насоса (характеристика упорскування). Його кількість залежить від швидкості переміщення плунжера на ділянці подачі палива (активний хід плунжера). Для тракторних і комбайнових двигунів оптимальна швидкість руху плунжера в період його активного ходу при номінальній частоті обертання кулачкового вала насоса становить 1,4. 2,2 м / с. Вона визначається профілем кулачка вала паливного насоса. На різних паливних насосах застосовують кулачкові вали дугового або тангенціального профілю.
Забезпечення однакової подачі палива в усі циліндри дизеля при будь-якому навантаженні. На тракторних дизелях встановлені всережимним регулятори, автоматично регулюють циклові подачі палива. Навантажувальний і швидкісний режими роботи двигуна регулюють зміною положення рейки насоса. Це забезпечує стійку роботу двигуна під навантаженням і на режимі холостого ходу. Збільшення подачі палива при пуску двигуна і його перевантаженнях забезпечується збагачувачем (коректором). Регуляторна характеристика циклової подачі палива - функція частоти обертання колінчастого вала двигуна.
Одна з важливих характеристик - рівномірність подачі палива в циліндри двигуна. Значна різниця кількості палива, що подається в циліндри призводить до їх перевантаження, зниження економічності роботи двигуна, відкладенню коксу на поверхні деталей камери згоряння і закоксовування розпилювачів.
Гарне розпилювання і рівномірний розподіл палива по об'єму камери згоряння. Якість розпилювання палива визначається тонкістю, однорідністю, далекобійністю і кутом конуса струменя.
Тонкість розпилювання оцінюється середнім діаметром крапель. У кожній одиниці об'єму стисненого повітря має міститися однакову кількість якомога більш дрібних частинок палива, що впорскується. Чим менше діаметр, тим тонше розпилювання. Діаметр крапель не повинен перевищувати 30 мкм.
Однорідність розпилювання характеризується межами зміни діаметра крапель: чим менше різниця між найбільшими і найменшими діаметрами крапель в струмені, тим однорідніше розпилювання.
Під далекобійністю струменя розуміється глибина проникнення кінця струменя в товщу повітря в залежності від часу. Кожен тип дизелів має своє значення дальнобійності струменя, яке залежить від тиску впорскування, подачі палива і швидкохідності двигуна.
Кутом конуса струменя називають кут між дотичними до контуру струменя, які сходяться у сопла форсунки. У різних двигунах він змінюється в широких межах (15 ... 40 ° С). Паливо, яке надходить в циліндр, повинне бути рівномірно розподілено по всьому об'єму камери згоряння. Інакше в окремих місцях камери буде недолік кисню, а в інших - його надлишок. У зв'язку з цим частину незгорілого палива буде викинута разом з відпрацьованими газами, що призведе до зниження економічності дизеля.