книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

помощью перепускного клапана 2 поддерживается приблизительное постоянное давление (18,0—20,0 МН/м2 ). Из аккумулятора гидро­ смесь подается в корпус 4 форсунки, в котором «запирает» дифферен­ циальную иглу 5. При нагнетательном ходе плунжера насоса высо­ кого давления топливо, поступающее в форсунку по каналу, 6, преодолевает усилие, создаваемое гидрозапорной смесью, и подни­ мает иглу. При отсечке подачи топлива гидросмесь «запирает» иглу,

довали себя, особенно при работе на сернистых топливах. В этих случаях добавка к гидросмеси антиокислительной присадки пре­ дохраняет от чрезмерного износа прецизионную пару форсунки.

Исследования работы топливоподающих систем быстроходных двигателей показали, что в процессе подачи топлива насосом высокого давления в форсуночных трубках большей длины возникают упругие колебания жидкости. Эти колебания после отсечки подачи топлива насосом и посадки иглы форсунки на место в состоянии снова под­ нимать иглу и дополнительно впрыскивать в цилиндр небольшое количество топлива. Топливо, поданное'в цилиндр под недостаточ­ ным давлением, плохо распыливается, оседает на огневой поверх­ ности сопла, загрязняет его, что увеличивает расход топлива дизелем. Радикальное устранение «подвпрысков» требует устранения фор­ суночных трубок и объединения в одном корпусе насоса и форсунки.

160

Конструктивное решение этого вопроса представлено на примере насоса-форсунки (рис. 112). Недостатки насос-форсунок — слож­ ность конструкции и ухода во время эксплуатации.

Распыл топлива и смесеобразование. Одно из назначений топлив­ ной аппаратуры — раздробление на мельчайшие капли (от 10 до 60 мкм) топливной струи, поступающей в цилиндр двигателя. Качество

однородный распыл. Требования к качеству распыла, удовлетворя­ ющего условию полного выгорания топлива, различны для дизелей разной размерности, быстроходности и способа смесеобразования.

Образование рабочей смеси мелкораспыленного топлива с воз­ духом может происходить при следующих условиях:

1) непосредственном впрыске топлива в цилиндр и интенсивном вращательном или хаотическом движении воздуха в камере сгорания

Непосредственный впрыск топлива в неразделенные камеры сгорания (рис. 114)

является наиболее распространенным, так как в этом случае камера сгорания имеет простую форму тела вращения, относительно неболь­ шую поверхность, омываемую водой, а следовательно, относительно небольшие потери тепла в охлаждающую среду. Эти преимущества возрастают с увеличением диаметра рабочего цилиндра.

В двухтактных дизелях с прямоточной системой газообмена продувочный воздух, поступающий в цилиндр через окна, имеющие тангенциальный уклон к оси цилиндра (в плане), сохраняет часть энергии вращательного движения при приходе поршня в в. м. т., что способствует перемешиванию капелек топлива с воздухом.

162

Поэтому в дизелях такого типа можно ограничиться сравнительно невысоким давлением впрыска порядка 25,0—40,0 МН/м2 . В мень­ шей мере сказанное относится к дизелям с контурными системами газообмена.

В четырехтактных дизелях движение воздуха в камере сгорания перед вспышкой практически отсутствует, вследствие чего для обе­ спечения качественного смесеобразования необходимо согласовать форму камеры сгорания с количеством, направлением, углом рас­ крытия и глубиной проникновения в камеру горящих топливных факелов.

Рис. 114. Формы камер сгорания дизелей: а, б, в, г, д, е — формы нераз­ деленных камер сгорания; ж — вихревая камера; з — предкамера; и — камера сгорания Ц Н И Д И .

В дизелях с разделенными и полуразделенными камерами сго­ рания образование рабочей смеси облегчается вследствие использо­ вания энергии организованного (вихревые камеры) или неоргани­ зованного (предкамеры) движения воздушного заряда с целью1

При ходе сжатия воздух перепускается из цилиндра в вихревую

камеру, захватывается вращающимся потоком воздуха, дополнитель­ но раздробляется и хорошо перемешивается с воздухом. При вспышке давление в вихревой камере возрастает сильнее, чем в основной, вследствие чего продукты сгорания с несгоревшими частицами топлива выбрасываются в рабочий цилиндр, где происходит дожига­ ние. Емкость вихревой камеры составляет 0,4—0,6 емкости камеры сгорания.

Вихрекамерное смесеобразование позволяет двигателю работать бездымно с коэффициентом избытка воздуха 1,4—1,3.

В предкамерном двигателе (рис. 114, з) предкамера сравнительно малой емкости (от 0,25 до 0,50 полного объема) сообщается с полостью цилиндра несколькими небольшими отверстиями. Поэтому при

зовавшийся газовый сгусток вырывается из предкамеры, с силой ударяется в днище поршня, раздробляя и перемешивая с воздухом невоспламененное в предкамере топливо.

Предкамерное смесеобразование также позволяет работать с малыми значениями коэффициентов избытка воздуха, но из-за неор­ ганизованности вихревых движений в цилиндре требует большей затраты энергии на смесеобразование.

При воздушно-камерном способе смесеобразования разделение камеры сгорания производят для аккумуляции воздушного заряда при сжатии и использовании его в основной камере при горении топлива в начале процесса расширения.

Рабочий процесс в двигателях с воздушными камерами отлича­ ется «мягкостью», бесшумностью. Двигатели могут работать с весьма малыми избытками воздуха порядка 1,2—1,3.

К достоинствам двигателей с разделенными камерами следует отнести их малую зависимость от скоростного режима и нетребова­ тельность к сорту топлива, возможность снижения давления распыливания до 10,0—12,0 МН/м2 , что позволяет пользоваться дешевой топливной аппаратурой с однодырчатыми соплами в распылителях форсунок.

Основной недостаток разделенных камер сгорания — относитель­ но большая поверхность теплоотдачи, вследствие чего неизбежны относительно большие потери тепла, а следовательно, повышенные удельные расходы топлива. Интенсивный теплоотвод затрудняет

способ смесеобразования называется объемным. Кроме объемного, существует пленочное и объемно-пленочное смесеобразование.

164

На рис. 114, и показана полуразделенная камера ЦНИДИ, расположенная в центральной части головки поршня. При впрыске топливо покрывает поверхность камеры тонкой пленкой. Испаряясь с поверхности пленки, топливо перемешивается с воздухом, поступа­ ющим в камеру в процессе сжатия и воспламеняется. Такой способ образования рабочей смеси паров топлива с воздухом называется пленочным смесеобразованием.

Если в процессе образования рабочей смеси часть топлива оста­ ется в воздушном заряде, а другая покрывает нагретые (200—400° С) стенки камеры, то такое смесеобразование называется объемно-пле­ ночным. В камерах ЦНИДИ, по сути, имеет место объемно-пленоч­ ное смесеобразование.

§ 27

Двигатели дизельных установок транспортных судов

На рис, 115 показан поперечный разрез дизеля

газов производится через один клапан большого сечения, располо­ женный центрально на крышке рабочего цилиндра. Продувочный воздух подается центробежным компрессором, насаженным на один

низма циркуляционная под давлением, смазка цилиндров проточная лубрикаторная, смазка подшипников турбонагнетателей гравита­ ционная.

Система охлаждения двигателя двухконтурная: рабочие цилиндры, крышки рабочих цилиндров, корпуса выпускных клапанов и агре­ гаты наддува-продувки охлаждаются пресной водой; пресная вода, масло и продувочно-наддувочный воздух охлаждаются забортной водой. Охлаждение форсунок производится топливом, циркулирую­ щим в автономной системе.

Пуск и реверс двигателя производятся сжатым воздухом при давлении 2,5—1,5 МН/м2 .

На рис. 116 показан общий вид дизеля типа RD90 фирмы Зульцер. Дизель двухтактный, крейцкопфный, реверсивный с газотурбинным импульсным наддувом. Он предназначен для непосредственного соединения с судовым валопроводом.

165

166

Рис. 117. Поперечный разрез дизеля ЧН 31,8/33.

168

J 69