ПЗ_Тюфтин (1229833), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Подставив исходные данные по двигателю, и выполнив расчет, можно увидеть полученный результат в виде диаграмм или таблицы (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Зависимость давления от угла поворота коленчатого вала

Работа в двигателе определяется скоростью нарастания давления в камере сгорания при повороте коленчатого вала на 10. При этом основным фактором является период задержки воспламенения. Если скорость нарастания давления высока, то работа двигателя будет жесткой, и его износ в разы увеличится, работу двигателя необходимо сделать мягкой, для меньшего износа и экономичности двигателя, и для большего срока службы.

Воспламенение большого количества смеси и быстрое нарастание давления говорит о том, что период задержки воспламенения в камере сгорания велик, и это приводит к снижению качественных показателей двигателя.

При очень малом периоде задержки воспламенения топливо начинает воспламеняться и сгорать не по всему объему, а рядом с форсункой, это в первую очередь связано с высоким давлением в цилиндре. Следующий порции топлива будут поступать не в атмосферу, а в воздух, смешанный с продуктами горения двигателя. В результате образуется неполное сгорание топлива в цилиндре и, как следствие, потере мощности двигателя из-за неравномерного смесеобразования в объеме камеры сгорания.

Во многом воспламеняемость топлива зависит от цетанового числа. Чем выше цетановое число тем лучше и быстрее происходит воспламенение топлива в камере сгорания, а период задержки воспламенения снижается, это можно увидеть на диаграмме (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Зависимость периода задержки воспламенения от цетанового числа (при ε =13)

На рисунке 2.3 можно увидеть влияние цетанового числа по индикаторной диаграмме.

Рисунок 2.3 – Зависимость давления от угла поворота коленчатого вала, при цетановом числе 42, 45, 48 единиц

Ряд факторов, воздействующих на период задержки воспламенения и процесса сгорания топлива, и в свою очередь очень влияющих на изменение режима работы, мощность, надежность и экономичность двигателя.

К ним относятся:

- сокращение периода задержки воспламенения происходит за счет угла опережения впрыска, поскольку находиться ближе к верхней мертвой точке, но при малом угле опережения впрыска, топливо будет догорать в такте расширения, что приводит к снижению мощности;

- увеличение давления и температуры воздуха в конце такта сжатия приводит к лучшей воспламеняемости топлива и уменьшает период задержки воспламенения;

- увеличение частоты вращения коленчатого вала вихревое движение усиливается и приводит к повышению температуры и давления воздуха в камере сгорания, что способствует сокращению периода задержки воспламенения.

Дифференциальная характеристика тепловыделения представлена на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 – Характеристика тепловыделения

2.5 Моделирование в программе SolidWorks

Программа SolidWorks предназначена для создания объемных геометрических элементов, и выполнении различных операций между ними. Создание сборки основывается на наборе из созданных ранее элементов (блоков), в одну общую сборку. 3D-модель несет в себе наиболее полное описание физических свойств объекта (объем, масса, моменты инерции).

Для работы с большими сборками используются специальные методики управления отдельными деталями и узлами сборки. Для этого в SolidWorks представлен специальный режим “Режим работы с большими сборками”. Этот режим позволяет быстро и оптимально распределить аппаратные и программные ресурсы, таким образом уменьшается время загрузки и перестроения сборки.

Отличительными способностями SolidWorks от иных программ с 3D-моделированием являются:

- экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;

- твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;

- специальные средства по работе с большими сборками (режим работы с большими сборками);

- высокая функциональность;

- гибкость и масштабируемость.

Проектирование деталей:

- управление историей построения модели; моделирование на основе объемных элементов; управление историей построения модели; ручное и автоматическое нанесение размеров;

- использование библиотек с стандартными элементами и шаблонами;

- единая библиотека физических свойств материалов, текстур и штриховок;

- моделирование пространственных каналов и трубопроводов с использованием 3-х мерных эскизов.

2.6 3D-модель устройства изменения степени сжатия

Для понимания самого устройства изменения степени сжатия, представлена его 3D-модель.

Рисунок 2.5 – механизм изменения степени сжатия: 1 – закрепляющая рукоять; 2 – штурвал для перемещения поршенька; 3 – направляющая поршенька; 4 – поршенёк, изменяющий степень сжатия; 5 – микрометр для фиксации степени сжатия

Механизм изменения степени сжатия (рисунок 3) состоит из чугунного поршенька диаметром 42 мм, перемещая который в горизонтальном направлении внутри предкамеры, возможно изменение степени сжатия от 7 до 23; направляющей поршенька, прикрепленной к головке к головке блока цилиндра и являющейся продолжением цилиндрической предкамеры; штурвала, необходимого для перемещения поршенька и изменения степени сжатия; механизма для дополнительного закрепления поршенька. Направляющая поршенька вместе с механизмом изменения степени сжатия прикреплена четырьмя шпильками в головке блока цилиндра (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – крепление механизма изменения степени сжатия к головке блока цилиндра установки ИТ9-3

Аппаратура для питания топливом состоит топливного насоса форсунки и топливной системы.

Одноплунжерный топливный насос НБ-7 с механизмом для изменения угла опережения впрыска и расхода топлива, смонтирован на кронштейне, установленном на передней крышке картера. Привод насоса осуществляется от кулачкового валика двигателя через промежуточный валик и муфту сцепления. Расход топлива изменяют с помощью рейки топливного насоса и угла опережения впрыска.

Форсунка ФБ-7 (рисунок 2.7) закрытого типа состоит из корпуса, насадки с иглой, распылителя, перепускного клапана, металлического щелевого фильтра и колпачка. Для подвода топлива используются насадки с калиброванными отверстиями. Давление впрыска топлива регулируется, изменяя натяжение пружины форсунки при помощи фасонного болта с контргайкой. Форсунка закрепляется в головке блока цилиндра двигателя (в предкамере) со стороны, противоположной механизму изменения степени сжатия (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 – Форсунка ФБ-7

1 – корпус; 2 – распылитель; 3 – регулировочный винт; 4 – ручка перепускного клапана; 5 – отверстие для установки щелевого фильтра; 6 – обратная подача топлива.

Топливная система состоит из топливных бачков, трехходового крана и трубок высокого давления. Для быстрого переключения двигателя с одного топлива на другое имеются три топливных бачка, которые закреплены рядом с пультом управления. Каждый топливный бачек емкостью 650-700 мл, имеет сетчатый фильтр, мерное стекло и крышку. Трехходовой кран позволяет переключать двигатель на каждый их топливных бачков или отключать бачок и расходовать топливо из штрихпробера. Штрихпробер предназначен для определения расхода топлива двигателем.

Общий вид устройства изменения степени сжатия представлен на рисунке 2.8

Рисунок 2.8 – головка блока цилиндра с устройством изменения степени сжатия: 1 –корпус головки блока цилиндра; 2 – форсунка; 3 – втулка цилиндра; 4 – механизм изменения степени сжатия; 5 – впускной клапан; 6 – выпускной клапан; 7 – выпускной канал; 8 – канал для установки холодильника (устройство охлаждения головки блока цилиндра)

Простейшая схема сборки дает хороший результат в определении воспламеняемости дизельного топлива, но износ двигателя и устаревшие детали, дают большой минус качеству определения цетанового числа.

3 УСОВЕРШЕНСТВОВАНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА

3.1 Влияние неплотности рабочей камеры на рабочий процесс двигателя

В четырехтактных двигателях для уплотнения зазора, между поршнем и гильзой, используют поршневые кольца. Между канавкой в поршне и кольцом существует зазор, а также зазор присутствует между стенкой гильзы и кольцом. Через перечисленные зазоры возможны утечки топлива из камеры сгорания. Эти утечки могут влиять на показатели двигателя, изменять индикаторную диаграмму.

Исходя из этого, потеря топлива ведет к уменьшению давления и температуре, и как результат, к изменению работы цикла, что видно в таблице 3.1 и графически на рисунке 3.1.

Таблица 3.1 – Влияние площади утечек в цилиндре на период задержки воспламенения

	,
0,5	13,03	38,89
1	13,27	38,35
1,5	13,45	37,77
2	13,72	37,23
2,5	13,97	36,71
3	14,14	36,17
3,5	14,38	35,66

Рисунок 3.1 – Зависимость утечек в цилиндре от давления в конце сжатия и периода задержки воспламенения

Таким образом, из графика видно, что при увеличении утечек в цилиндре давление в конце такта сжатия Рс в незначительной степени уменьшается, при этом период задержки воспламенения увеличивается, но также незначительно.

Давление в такте сжатия зависит от целого ряда факторов. Так, например, малый зазор в приводе впускных клапанов приведет к более позднему их закрытию и, соответственно к уменьшению давления и увеличению периода задержки воспламенения. На компрессию может повлиять и температура двигателя, чем она меньше, тем сильнее будет охлаждаться воздух, сжимаемый в цилиндре, и тем меньше будет его давление. Также при уже достаточно сжатом воздухе в цилиндре будут проявляться разного рода утечки через неплотности рабочей камеры, зазоры между изношенными деталями.

Из всего сказанного вытекают выводы о том, что утечки будут минимальными, если цилиндр имеет идеальную круглую форму, отсутствуют продольные риски на его рабочей поверхности, поршневые кольца идеально прилегают к ней и к торцевым поверхностям канавок поршня, если близка величина зазоров в замках колец. Далее возникает вопрос лишь в том, насколько эти велики эти утечки. Проведя опыт, можно судить о том, что в двигателе установки ИТ9-3 минимальные утечки.

3.2 Влияние степени сжатия на период задержки воспламенения

В подразделе 3.1 было показано, что утечки в процессе сжатия снижают величину давления в конце сжатия, а значит, и температуру воздуха. Эти параметры влияют на воспламеняемость топлива, из-за этого изменяется период задержки воспламенения топлива. Мы считаем, что это обстоятельство является основной причиной трудоемкости моторного метода определения воспламеняемости топлива, требующего нахождения такой смеси эталонов, при которой периоды задержки воспламенения у исследуемого и эталонного топлива совпадут. Целью основной части исследования является демонстрация возможности компенсации влияния утечек рабочего тела из цилиндра за счет изменения степени сжатия.

Степень сжатия оказывает решающее влияние на воспламеняемость топлива. Снижается скорость нарастания давления (таблица 3.2). Удельный расход топлива при этом уменьшается, пусковые свойства двигателя становятся значительно лучше. Влияние степени сжатия можно увидеть графически на рисунке 3.2.

Таблица 3.2 – Влияние степени сжатия на период задержки воспламенения

Характеристики

Список файлов ВКР