книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

Величина давления пускового воздуха зависит or быстроходности и конструктивных особенностей двигате­ ля и составляет для быстроходных дизелей (Ст >10 м/сек)— 50—75 кгс/см2, для тихоходных и средней быстроходности (Ст <10 м/сек)—30—-40 кгс/см2. Чтобы с началом хода расширения воздух уже поступал в цилиндр, нужно обеспечить открытие пускового клапа­ на при подходе поршня к ВМТ.

Утихоходных дизелей пусковой клапан начинает от­ крываться в ВМТ или за 3—5° до ВМТ.

Убыстроходных дизелей открытие клапана происхо­ дит с опережением 5—15° до ВМТ.

Продолжительность открытия пускового клапана, составляет 60—80° поворота коленчатого вала.

Во всех случаях подвод пускового воздуха должен: прекращаться до начала открытия выпускных органов. Для пуска дизеля при любом положении коленчатоговала число цилиндров четырехтактного дизеля должно* быть не меньше шести, а у двухтактного — не’ меньшечетырех.

Основным недостатком системы воздушного лускаявляется значительное охлаждение стенок цилиндровпри расширении пускового воздуха. Это обстоятельство* ухудшает пусковые качества и затрудняет пуск, в осо­ бенности при низких температурах окружающего возду­ ха и стенок цилиндра. Быстроходные дизели с малыми размерами цилиндров и относительно большими поверх­ ностями охлаждения с- трудом запускаются при темпе­ ратуре ниже +10 -4- +15° С.

Для запуска дизелей при низких температурах при­ ходится прибегать к специальным мерам, облегчающим пуск. Недостатком являются также большой вес систе­ мы воздушного пуска и необходимость иметь компрес­

сор для восполнения запасов пускового воздуха. Расход воздуха Дб на один пуск может быть при­

ближенно подсчитан по величине падения давления воз­ духа в пусковом баллоне Др и известному объему бал­ лона УбПолагаем, что состояние воздуха в баллоне характеризовалось в начале пуска уравнением

230

где G0 — вес воздуха в баллоне перед первым пуском;

Gi — вес воздуха в баллоне после первого пуска;

р0 — начальное давление воздуха в бал­ лоне;

pi — давление воздуха в баллоне после первого пуска;

где р„ — давление воздуха в баллоне после последнего пуска при условии, что дальнейшее снижение давления не обеспечивает пуск.

Суммарный расход пускового воздуха для лп пусков

Обозначим величину среднего падения давления за

один пуск через

д р __ Apt+ Дрз + —+ Ьрп

71ц

Однако при больших противодавлениях наблюдается заметное возрастание расхода пускового воздуха на пуск, продолжительности пуска, минимального пусково­ го давления воздуха и уменьшается число возможных пусков (рис. 70).

Характер изменения давления воздуха в пусковом

Таким образом, наиболее экономичный пуск нельзя связывать с использованием возможно больших давле­ ний пускового воздуха.

Для каждого двигателя имеется соотношение между давлением воздуха и минимальным пусковым числом обо­ ротов, при котором создаются оптимальные условия пуска.

Однако следует учитывать, что оптимальное давле­ ние воздуха должно обеспечивать не только минималь­

233

ный расход воздуха, но и возможно меньшую продолжи­ тельность пуска.

Емкость пусковых баллонов принимается на основа­ нии требований регистра СССР из расчета обеспечения не менее 12 последовательных пусков двигателя в хо­

лодном состоянии.

Число возможных пусков и расход пускового воздуха

зависят от размеров и особенностей конструкции двига­ теля, его теплового состояния, давления пускового воз­ духа, степени износа поршневых колец и втулки цилинд­ ра, а также от правильности подбора моментов начала и конца подачи пускового воздуха.

Так, например, во время заводских испытаний дизе­ лей ЗОД и 40Д путем изменения момента начала подачи пускового воздуха и уменьшения продолжительности по­ дачи воздуха за счет уменьшения выреза в диске возду­ хораспределителя удалось уменьшить средний расход воздуха на пуск с 2,28 до 0,875 кг/пуск у дизеля ЗОД и до 0,81 кг1пуск у дизеля 40Д. При этом число возмож­ ных пусков прогретого дизеля возросло с 6 до 16.

Очевидно, что всякое нарушение оптимальной регу­ лировки пусковой системы ухудшает пусковые качества двигателя.

Число возможных пусков зависит от суммарного объема одновременно подключенных пусковых баллонов. Опыты А. Н. Чернышева показали, что при наличии группы из трех баллонов, емкость каждого из которых равна 78 л, можно обеспечить при /0 = 15°С 10—11 пус­

ков дизеля М50 при одновременном подключении всех баллонов и только 5—6 пусков при последовательном подключении каждого баллона в отдельности. Таким образом, с увеличением подключенной емкости баллонов уменьшается расход воздуха на пуск и возрастает число возможных пусков.

§ 22. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПУСК

На пусковые качества дизелей влияет ряд конструк­ тивных и эксплуатационных факторов. Важнейшими из них являются: температура окружающего воздуха, сма­ зочного масла, охлаждающей воды и стенок цилиндра, размеры цилиндра, конструкция камеры сгорания и спо­ соб смесеобразования, конструктивные особенности

234

топливоподающей аппаратуры, количество подаваемого' топлива, угол опережения подачи топлива, степень сжа­ тия, техническое состояние двигателя.

Тепловое состояние двигателя

Тепловое состояние двигателя определяется темпе­ ратурой стенок цилиндра, смазочного масла и охлажда­ ющей воды.

Во время пуска все эти температуры и температура окружающего воздуха обычно близки по величине.

На рис. 72 показаны кривые зависимости периода пуска тп и нарастания среднего индикаторного давле­

Рис. 72. Зависимость продолжительности пуска от теплового состояния двигателей:

Эти кривые показывают, что при уменьшении темпе­ ратуры двигателя ниже 15° С отмечается особенно рез­ кое увеличение продолжительности пуска.

При температурах ниже 15° С у дизеля М50 значи­ тельно снижается ри вследствие чего не обеспечивается

пуск.

Испытания дизеля 40Д на Коломенском тепловозо­ строительном заводе показали, что при температуре окружающей среды ниже 15° С и температурах охлаж-

235

дакМцей воды и смазочного масла меньше 20° обеспе­ чить пуск без дополнительных мер нельзя.

Анализ кривых изменения основных параметров про­ цесса сгорания в период пуска в зависимости от тепло­ вого состояния (рис. 73) позволяет отметить характер-

поб/мин

400

300

200

й£ т/смгград.к.в.

Д</>

4

2

О

1псек

12

8

4

0

5 W 15 20 25 30i0 °С

Рис. 73. Изменение параметров двигателя в период пу­ ска в зависимости от теплового состояния

ное явление. При температуре ниже 15° С резко умень­ шаются pi, До , р2, а также относительное количество

сгоревшего топлива х и полезно использованного теп­ ла Х{. Продолжительность пуска тп и период задержки

самовоспламенения Т; при этом резко возрастают. Ха­ рактер протекания кривых т; й тп подобен, что подтвер­ ждает первостепенное значение условий самовоспламе­ нения для обеспечения пуска. Точно также сохраняется подобие закона изменения скорости нарастания давле­

ния — и максимального давления сгорания pz. При

До

236

температурах ниже 15—10йС наблюдается резкое вбзрастание вязкости топлива и масла. Повышение вяз­ кости в свою очередь приводит к увеличению работы трения и момента сопротивления при проворачивании двигателя.

Низкие температуры двигателя, смазочного масла и охлаждающей воды обычно сопровождаются столь же низкой температурой топлива, что затрудняет распыливаиие и смесеобразование, ухудшает условия самовос­ пламенения и сгорания рабочей смеси.

Низкие начальные температуры охлаждающей воды и стенок цилиндра приводят к повышенным потерям тепла, что также отрицательно сказывается на пуско­ вых качествах дизеля.

Если при этом низка температура окружающего воз­ духа, то возникают дополнительные трудности запуска дизеля, связанные со снижением начальной температуры воздуха на впуске ГКц и температуры в конце сжа­

тия Тс.

Представляют интерес данные изменения периода за­ держки самовоспламенения за первые пять пусковых цик­ лов для разных температурных состояний дизеля ЗД6, графически представленные на рис. 74.

Качественно период задержки самовоспламенения из­ меняется с каждым последующим циклом одинаково,

Рис. 74. Изменение периода задержки самовоспламе­ нения двигателя ЗД6 при пуске

237

независимо от начальной температуры, о чем свиде­ тельствует почти эквидистантный характер кривых на рис. 74.

Количественно т,- резко возрастает при снижении температуры стенок цилиндра и окружающего воздуха.

По мере повышения начальной температуры пуска увеличивается работа газов за цикл, что наглядно видно на совмещенных индикаторных диаграммах, снятых при

В полном соответствии с ростом индикаторной рабо­ ты увеличивается скорость нарастания пусковых оборо­

тов по мере изменения числа циклов т от начала пуска

(рис. 76).

Таким образом, с понижением температурного состо­ яния дизеля, во-первых, ухудшаются условия смесеобра­ зования, самовоспламенения и сгорания; во-вторых, воз­ растают сопротивления проворачиванию дизеля и при прочих равных условиях растет продолжительность пус­ ка и замедляется нарастание оборотов за пусковой период. Последнее обстоятельство иллюстрируется так­ же пусковыми диаграммами дизеля 40Д (рис. 77), сня­ тыми при трех значениях температуры охлаждающей во­ ды и при одной и той же температуре масла, рав­ ной 20° С.

238

поб/мин.

Рис. 77. Пусковые диаграммы двигателя 40Д: /М= 20°С; Vo = 410 л

Рис. 78. Зависимость пусковых оборотов и периода пуска от повтор­ ности пусков и противодавления на выпуске: