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

изойдет нарушение установленной регулировки топлив­

ных насосов. При наличии свободного хода можно оста­ новить дизель, несмотря на несовпадение нулевых

положений;

—проверку качества распыла топлива, давления от­ крытия иглы форсунки, чистоты сопловых отверстий, плотности посадки игольчатого клапана в гнездо;

—проверку высоты камер сжатия цилиндров (в слу­ чае установки новой крышки цилиндра, поршня, шатуна,

:вкладышей подшипников или других деталей, способных вызвать изменение высоты камеры сжатия).

Статическая регулировка является предварительной. Окончательная проверка и регулировка двигателя про­ изводится во время его работы.

Динамическая регулировка предусматривает провер­ ку и регулировку параметров рабочего процесса (дав­ ления в конце сжатия, максимального давления цикла, температуры выпускных газов), нагрузки двигателя и равномерности ее распределения по цилиндрам, эконо­ мичности двигателя.

Основными эксплуатационными параметрами дина­ мической регулировки двигателя служат:

—температура выпускных газов по цилиндрам, из­ меряемая пирометрической установкой;

—максимальное давление газов по цилиндрам pz,

замеряемое максиметром или индикатором;

—среднее давление по пиметру pt или среднее ин­ дикаторное давление pi в различных цилиндрах;

—удельный эффективный расход топлива.

Следует учитывать, что в корабельных условиях мо­ жет производиться регулировка pz и pt лишь таких дви­ гателей, в конструкции которых предусмотрена возмож­ ность использования индикаторов, максиметра и пи­ метра.

Быстроходные дизели со сравнительно малыми сро­

ками службы (например, М50, Д6 и др.) не имеют индикаторных кранов, поэтому использование перечис­

ленных приборов для контроля за давлением в цилинд­ ре исключается.

У таких двигателей первоначальное регулирование pz и pt, произведенное на заводе, обеспечивает нормаль­ ную работу в течение всего периода его эксплуатации на

410

корабле, и в дополнительной регулировке нет необхо­ димости.

Динамическую регулировку следует начинать после завершения статической регулировки и проверки исправ­ ности измерительных приборов, придерживаясь следую­ щих общих рекомендаций, справедливых для всех дви­ гателей, независимо от их конструктивных особен­ ностей.

1. Регулировку и все операции по замерам показате­ лей двигателя можно производить только на установив­ шемся режиме работы двигателя, когда при неизменных нагрузке и числе оборотов температуры смазочного мас­ ла, охлаждающей воды и выпускных газов ие изменяют­ ся с течением времени.

2.Все измерения должны производиться на прямых курсах корабля, при неизменных условиях на впуске и выпуске, во время штилевой погоды.

Изменение внешних условий, воздействие волнения, циркуляции корабля и других факторов, нарушающих стационарность режимов работы гребных винтов и дви­ гателей, вносят существенные погрешности в результаты регулировки и уменьшают степень их достоверности.

3.Нельзя приступать к очередному этапу регулиров­ ки до тех пор, пока не изучены уже полученные данные, не произведен их тщательный анализ и не намечены меры по дальнейшей регулировке, вытекающие из дан­ ных анализа.

4.Оценка регулировки может производиться при работе двигателя на номинальном или близком к нему режиме. На малых нагрузках нет смысла добиваться полного совпадения параметров регулирования, так как

сувеличением нагрузки распределение величин парамет­ ров по цилиндрам изменяется.

5.Предварительная проверка регулировки произво­ дится на мощности, составляющей 50% номинальной.

Если температура выпускных газов отдельных ци­ линдров отличается не более чем на 40—50° С, а значе­ ния максимальных давлений и давлений по пиметру на­ ходятся в допустимых пределах, можно перейти на ре­

жим 75% номинальной мощности. На этом режиме вновь определяются параметры регулирования.

Если при сравнении замеров, произведенных на всех цилиндрах, окажется, что некоторые цилиндры перегру­

411

жены или недогружены по сравнению со средней нагруз­ кой, то нужно в соответствующие цилиндры уменьшить или увеличить подачу топлива.

При этом следует учитывать, что изменение нагрузки одного цилиндра путем уменьшения или. увеличения подачи топлива вызовет автоматическое изменение на­ грузки соседних цилиндров в противоположную сторону.

6.Данные замеров следует заносить в таблицу, от­ мечая, в какие цилиндры была уменьшена или увеличе­ на подача топлива и на какую величину отличаются па­ раметры регулирования от средних значений.

Вслучае значительной неравномерности подачи топ­ лива отдельные цилиндры могут оказаться перегружен­ ными, хотя общая нагрузка двигателя не превысит до­ пустимой.

7.На номинальном режиме допускаются следующие отклонения параметров регулирования в отдельных ци­ линдрах по .сравнению со средней величиной:

— давление по пиметру pt не более чем на 7%;

— температура выпускных газов tr не более чем на 30° С;

— максимальное давление цикла рг не более чем на

4кгс/см2.

Винструкциях по эксплуатации некоторых корабель­ ных дизелей, как исключение, допускаются более значи­ тельные расхождения параметров регулировки.

Например, при регулировке двигателя 6ЧН 30/38 и

его модификаций допускается расхождение по цилинд­ рам в температуре выпускных газов до 60° С и в макси­

мальном давлении цикла до 8 кгс/см2.

Регулировку двигателя на полной мощности нужно производить особенно тщательно, обращая внимание на допустимость абсолютных значений pi, pz, tr и равно­ мерность распределения нагрузки по цилиндрам.

Следует добиваться возможно более полной сходи­ мости параметров регулирования разных цилиндров.

После окончания регулировки двигателя на номи­ нальном режиме рекомендуется вновь проверить нуле­ вое положение топливных насосов:

Если нагрузка по цилиндрам распределена равно­ мерно, а давление pz в некоторых цилиндрах недопусти­ мо велико, то путем уменьшения угла опережения пода­ чи топлива можно достигнуть уменьшения pz.

412

Если давление pz в одном из цилиндров занижено, то угол опережения подачи топлива этого цилиндра нужно увеличить.

Однако, прежде чем приступать в этом случае к из­ менению угла опережения подачи топлива, нужно убе­ диться в газоплотности цилиндра, в отсутствии утечек топлива в топливном насосе и форсунке, так как по этим причинам может также произойти снижение pz.

О газоплотности цилиндров можно судить по значе­ ниям давлений сжатия при отключенной подаче топлива

вданный цилиндр.

8.Техника регулировки обычно не сложна, но для правильной оценки состояния двигателя, определения действительной необходимости в регулировке и путей ее осуществления нужно иметь ясное представление о сущ­ ности и степени влияния каждого из регулируемых пара­ метров на работу двигателя и его эксплуатационные по­ казатели.

Для производства регулировки необходимы опреде­ ленные практические навыки и опыт. Поэтому регули­ ровка двигателя должна производиться наиболее квали­ фицированными мотористами под руководством инже- нера-механика.

Выбор оптимальных значений параметров доводоч­

ной регулировки зависит от обоснованности подхода к оценке их влияния на работу двигателя.

Во время эксплуатационной регулировки не разре­ шается отступать от принятых заводом-изготовителем значений регулировочных показателей.

Тем не менее инженер-механик должен подходить к регулировке угла опережения подачи топлива, фаз газо­ распределения, давления открытия иглы форсунки с пол­ ным пониманием существа влияния этих показателей на экономичность, эффективность и напряженность двига­ теля.

При регулировке, доводке и экспериментальных ис­ следованиях используют регулировочные характеристи­ ки, представляющие собой зависимость основных экс­ плуатационных показателей двигателя от параметра ре­ гулирования.

В условиях эксплуатации в качестве основных эксплуатационных показателей двигателя принимаются удельный эффективный расход топлива, температура

413

выпускных газов, максимальное давление газов в ци­ линдре и среднее давление по времени или среднее ин­ дикаторное давление.

На испытательных стендах используются дополни­ тельные показатели, характеризующие качество рабоче­ го процесса, в частности качество процесса сгорания.

Как уже указывалось, основными параметрами ста­ тической регулировки являются угол опережения подачи топлива сроп, фазы газораспределения и давление откры­ тия иглы форсунки р,|,.

Регулировочная характеристика по углу опережения подачи топлива

Угол опережения подачи топлива, предопределяя на­ чальный момент поступления топлива в цилиндр и рас­ положение процесса сгорания относительно перемеще­ ния поршня, оказывает существенное влияние на процесс сгорания, эффективность, экономичность и: напряженность двигателя.

В зависимости от установленного угла опережения: подачи топлива изменяются:

1. Давление и температура воздуха в цилиндре в мо­ мент начала подачи топлива, что в свою очередь влияет на смесеобразование и развитие предпламеиных процес­ сов, определяющих продолжительность периода задерж­ ки самовоспламенения.

2. Интенсивность вихреобразования, оказывающая большое влияние на скорость протекания физических и химических процессов подготовки топливо-воздушной смеси к самовоспламенению и скорость сгорания.

Опытами установлено, что интенсивность вихреобра­ зования изменяется в течение каждого цикла, причем максимум отмечается вблизи ВМТ. Изменяя ср0п, мы тем самым смещаем процессы смесеобразования и сго­ рания относительно максимума интенсивности вихревых возмущений в камере сгорания.

3. Условия теплопередачи. С изменением сроп процесс сгорания перемещается относительно ВМТ. Так как ход поршня зависит от угла поворота кривошипа, то вблизи ВМТ поверхность цилиндра, взаимодействующая с газа­ ми, невелика, цо быстро возрастает по мере удаления от ВМТ,

414

Например, Для дизелей с широко распространённой размерностью 30/38 (D —30 см\ 5 = 38 см) полная рас­ крывающаяся поверхность цилиндра Л, = 2830 см2 (по­ верхности крышки цилиндра и днища поршня не учиты­ ваются как неизменные).

Если сгорание происходит на участке 0—20° к. в. после ВМТ, то активная раскрывающаяся поверхность цилиндра составляет Е 2о = 41,4 см2, т. е. 1,46% Ец.

ll W сек

20—40° к. в. после ВМТ. Тогда поверхность теплопере­ дачи, раскрывающаяся к концу сгорания, составит

^40=995 см2, т. е. 35% Fn.

Если учесть, что во время сгорания действуют мак­ симальные температуры газов, станет очевидным силь­ ное возрастание отдачи тепла при изменении активной поверхности взаимодействия газов со стенками цилин­ дра.

На рис. 140 представлены экспериментальные кри­ вые изменения давления в цилиндре в момент начала

415

впрыска топлива рв и периода задержки самовоспламе­ нений т,- дизеля 64 30/38 в зависимости от угла опере­ жения подачи топлива.

Исследования проводились при работе дизеля на топ­ ливах Д.С, соляровом масле и масле Т [1].

Из рассмотрения кривых следует, что для каждого топлива, сгорающего в определенных условиях данного двигателя, имеется угол опережения подачи топлива, которому соответствует минимальный период задержки самовоспламенения.

Если считать этот угол начальным, то при дальней­ шем его увеличении произойдет рост T;. Характер изме­ нения давления в цилиндре в момент начала впрыска топлива р„ в зависимости от сроп можно оценить из следующих данных.

В режиме а = 600 об/мин по винтовой характери­ стике и фон = 14,7° к. в.; ра = 37 кгс/см2.

Увеличение фоп до 26,7° к. в. при том же числе обо­ ротов снижает ра до 20 кгс/см2, т. е. более чем на 40%.

Снижение рв при увеличении фоп сопровождается уменьшением температуры воздуха в цилиндре Тв в мо­ мент начала поступления топлива.

Изменение давления, температуры и степени турбулизации заряда влияет на скорость испарения и пере­ мешивания топлива, а также.на скорость химических ре­ акций.

Чем меньше фоп, тем при больших значениях давле­ ния, температуры и турбулентности воздушного заряда начинается поступление топлива в цилиндр, а следова­ тельно, тем благоприятнее начальные условия подго­ товки рабочей смеси к самовоспламенению,-

Однако самовоспламенение — процесс, протекающий во времени, и потому зависит не только от начальных условий, но и от характера их дальнейшего изменения.

Когда фоп мал, первые порции топлива поступают в цилиндр в выгодных для самовоспламенения условиях вблизи ВМТ.

На полной нагрузке значительная часть топлива по­ ступает в камеру сгорания после того, как поршень на­ чинает двигаться вниз. Физико-химические превращения, предшествующие самовоспламенению, происходят в этом случае в условиях ускоряющегося роста объема камеры сгорания, снижения давления и температуры. Тормозя­

416

щее воздействие расширения иа самовоспламенение мо­ жет пронзиться в увеличении тг-, если самовоспламенение не наступит вблизи ВМТ, что и наблюдалось при ис­ следовании дизеля 64 30/38 в случае использования мас­

Рс

ясняется большими скоростями выделения тепла в на­ чальный момент после воспламенения значительных пор­ ций топлива, скопившихся в камере сгорания за время от начала впрыска до самовоспламенения (рис. 141).

Скорость нарастания давления при прочих равных ' условиях определяется скоростью выделения тепла, по­ этому повышенным скоростям нарастания давления со­ ответствуют меньшие тепловые потери, что проявляется в снижении температуры выпускных газов и удельного расхода топлива.

Влияние величины сроц на вид индикаторной диа­ граммы можно проследить на рис. 141, а и б. Критерием для выбора оптимального угла опережения подачи топ­ лива может , быть достижение минимального удельного расхода топлива при условии, что уровень скорости на­ растания давления и величины р2 обеспечивают доста­ точную надежность работы дизеля.

При оценке фоп следует учитывать, что «жесткость»

работы дизеля, измеряемая обычно величиной — , за-

Дщ

висит также от плавности перехода линии сжатия — расширения в линию сгорания, т. е. от плавности из­ менения давления.

При Фоп=14,7°к. в. (рис. 141,6) скорость нарастания

давления и pz' невелика, но так как имеет место резкий скачок давления, что неминуемо при воспламенении по­ сле ВМТ, то работа дизеля на этом режиме сопровож­ дается стуками, которые не отмечались во время работы дизеля с фоп=22,7°к. в. и фоп=26,7° к. в., хотя значения

Др( Др\

— — для этих углов опережения подачи топлива зна-

Дт \Д<р/

чительно больше по абсолютной величине.

Совокупное влияние плавности и скорости нарастания давления можно учитывать оценочным показателем ди­ намичности процесса сгорания

если они соответствуют возрастанию давления (воспла­ менение до ВМТ), и отрицательными, если они соответ­ ствуют снижению давления (воспламенение после ВМТ).

Ниже приводятся значения показателя динамичности для индикаторных диаграмм, изображенных на рис. 141.

Сопоставление приведенных данных с изменением па­

раметров на рис. 141,0 позволяет сделать следующие выводы.

1.С увеличением сроп до определенного предела уменьшаются ge, tr и Яд.

2.Условия достижения высокой экономичности не

противоречат условиям обеспечения приемлемой дина­ мичности рабочего процесса.

27* 419