Влияние характеристики впрыскивания и давления впрыскивания

Средний диаметр капель находится в обратной зависимости от скорости истечения топлива, которая зависит от давления впрыскивания. Распыливание зависит также от величины предварительной затяжки пружины форсунки (). С ростом улучшается распыливание топлива. Для конкретного дизеля устанавливаются определенные значения указанных величин, установленные экспериментом, и изменение их в ту или иную сторону нарушают качество смесеобразования.

Влияние конструкции распылителя. Предварительная турбулизация потока топлива в распылителе (до выхода из распыливающих отверстий) способствует дроблению струи и улучшает мелкость и однородность распыливания, а также увеличивает угол рассеивания струи топлива. Объясняется это ростом энергии вихрей и турбулентных пульсаций в струе, которая затем затрачивается на работу распыливания. Поэтому распыливание улучшается при более острой входной кромке у распыливающего отверстия. В процессе эксплуатации происходит сглаживание входных кромок. В результате мелкость распыливания несколько ухудшается.

Конструкция распыливателя оказывает существенное влияние на распыленную струю топлива. Структура струи, а также её геометрическая форма и длина различны у закрытых многоструйных и штифтовых распылителей. У многоструйного распылителя при истечении из цилиндрического отверстия наибольшая концентрация топлива получается на оси струи. Штифтовый распылитель дает полую струю с наибольшей концентрацией топлива на её боковой поверхности. Угол рассеивания струи в случае многоструйного распылителя мало зависит от его конструкции. У штифтового распылителя угол рассеивания струи можно изменять в широких пределах, уменьшая или увеличивая угол конуса на концевой части штифта. Увеличение угла рассеивания струи снижает её длину.

Увеличение диаметра распыливающих отверстий при неизменном их общем эффективном проходном сечении, равном произведению коэффициента расхода отверстия на их суммарную площадь , у многоструйных распылителей приводит к увеличению длины струи. Это объясняется увеличением массы и, следовательно, кинетической энергии вытекающего топлива. Число распыливающих отверстий и соответственно струй топлива при этом сокращается. В случае засорения или закоксовывания распыливающего отверстия уменьшается количество топлива, поступающего через него, и сокращается длина распыленной струи.

Влияние физических свойств топлива. Из физических свойств топлива наибольшее влияние на мелкость и однородность распыливания оказывает вязкость. Вязкость уменьшает возмущения в потоке при его движении в распылителе, с ростом вязкости мелкость и однородность распыливания ухудшается. Силы поверхностного натяжения препятствует распаду струй и капель, но способствуют дроблению пленок и нитей, поэтому влияние этих сил менее значительно. С увеличением вязкости и сил поверхностного натяжения уменьшаются угол рассеивания и ширина струи и увеличивается её длина. Плотность топлива мало влияет на параметры распыливания. Длина струи с ростом плотности топлива при прочих равных условиях увеличивается. На параметры распыливания и развитие струи влияет сорт топлива, а при пуске дизеля – температура окружающей среды. При снижении последней возрастает вязкость топлива, находящегося в топливной системе, что ухудшает мелкость и однородность распыливания, пока двигатель не будет прогрет.

Влияние свойств газовой среды. Физические свойства газовой среды в камере сгорания к моменту впрыскивания топлива характеризуются следующими величинами: давлением в начале впрыскивания 2,5-5,0 МПа, температурой 750-1000 К, плотностью газа в камере сгорания, превышающей плотность окружающей среды в 12-30 раз. Температура и давление в камере сгорания после начала видимого сгорания резко возрастают.

Повышение плотности газовой среды, в которую впрыскивают топливо, увеличивает аэродинамическое сопротивление движению капель, что способствует распаду струи и дроблению крупных капель, однако при повышении плотности газовой среды капли быстрее тормозятся и могут не успевать достичь неустойчивой формы. Такие капли дробиться не будут, так как при снижении их скорости силы аэродинамического сопротивления станут меньше сил, создаваемых поверхностным натяжением, препятствующим деформации капель. Опыты показывают, что с повышением плотности газовой среды мелкость распыливания изменяется незначительно. Существенное влияние оказывает плотность газовой среды на длину, угол рассеивания и ширину струи. С повышением плотности среды резко снижается длина струи из-за увеличения сил аэродинамического сопротивления. Одновременно в случае многоструйных распылителей при уменьшении длины увеличивается угол рассеивания струи и выравнивается распределение топлива в её поперечных сечениях.

При использовании штифтового распылителя повышение плотности газовой среды приводит к уменьшению угла рассеивания и ширины струи топлива. Объясняется это тем, что в случае штифтового распылителя струя внутри заполнена газом, который вовлекается в спутное движение. В результате давление на внутреннюю поверхность становится меньше, чем на внешнюю, и струя сжимается. Эффект сжатия возрастает с увеличением давления газовой среды. Для многоструйных распылителей рост температуры газовой среды при сохранении её плотности постоянной, как показали опыты, несколько снижает длину распыленной струи топлива. Наличие движения газовой среды в камере сгорания дизеля может в значительной степени влиять на развитие и структуру распыленной струи топлива.

Влияние режимов работы топливной аппаратуры. Увеличение частоты вращения кулачкового вала насоса приводит к повышению давления впрыскивания и скорости истечения топлива из распылителя. В результате распыливание становится более мелким и однородным. С увеличением цикловой подачи растет давление впрыскивания. В результате с ростом цикловой подачи распыливание также становится более мелким и однородным.

ГЛАВА 5

Процессы смесеобразования

Для быстрого и полного сгорания топлива необходимо его испарение и смешение в определенных пропорциях с воздухом. В дизелях для этой цели применяется внутреннее смесеобразование, при котором топливо впрыскивается в цилиндр такта сжатия и внутри цилиндра происходят все процессы, обеспечивающие образование топливовоздушной смеси. В карбюраторных двигателях смесеобразование преимущественно внешнее. Оно начинается в карбюраторе и продолжается во впускной системе и цилиндре двигателя. Существуют также двигатели с комбинированным смесеобразованием, например газодизели, в которых основная часть топлива, обычно газ, подается через впускную систему, а небольшая порция жидкого топлива впрыскивается в цилиндр и обеспечивает воспламенение. Закономерности внутреннего и внешнего смесеобразования существенно различны. Поэтому они рассматриваются раздельно.