Изменения

Рассмотрим на примере дизелей типа Д 100 изменение параметров рабочего процесса при форсировании его наддувом, а также влияние рабочего процесса на экономичность и надежность работы тепловозных дизелей в эксплуатации.

Рассмотрим на примере дизелей типа Д 100 изменение параметров рабочего процесса при форсировании его наддувом, а также влияние рабочего процесса на экономичность и надежность работы тепловозных дизелей в эксплуатации.

Дизели типа Д100 отличаются высоким качеством очистки и наполнения ци­линдра воздушным зарядом. Благодаря расположению продувочных и выпуск­ных окон по концам цилиндров и опережению выпускным поршнем продувоч­ного на 12° угла поворота кривошипа обеспечивается достаточное время — сечения впускных и выпускных органов, хорошее наполнение и очистка цилиндров, возможность получения фазы, когда после закрытия выпускных окон остаются открытыми продувочные и происходит дозарядка цилиндра воздухом. Фазы газораспределения дизелей типа Д100 (рис. 164) остаются неизменными для мощностей от 147 до 220 кВт в цилиндре. Исключение составляет угол опережения впрыска топлива, который с ростом мощности в цилиндре уменьшается.

Дизели типа Д100 отличаются высоким качеством очистки и наполнения ци­линдра воздушным зарядом. Благодаря расположению продувочных и выпуск­ных окон по концам цилиндров и опережению выпускным поршнем продувоч­ного на 12° угла поворота кривошипа обеспечивается достаточное время — сечения впускных и выпускных органов, хорошее наполнение и очистка цилиндров, возможность получения фазы, когда после закрытия выпускных окон остаются открытыми продувочные и происходит дозарядка цилиндра воздухом. Фазы газораспределения дизелей типа Д100 остаются неизменными для мощностей от 147 до 220 кВт в цилиндре. Исключение составляет угол опережения впрыска топлива, который с ростом мощности в цилиндре уменьшается.

Технические данные, приведенные в таблице, характеризуют рабочий про­цесс тепловозных модификаций дизелей типа Д100. Все они имеют степень сжатия действительную 15,1 и геометрическую 18,6. Порядок работы цилиндров 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8 как для 2Д100, так и для 10Д100 сохраняется.

Технические данные, приведенные в таблице, характеризуют рабочий про­цесс тепловозных модификаций дизелей типа Д100. Все они имеют степень сжатия действительную 15,1 и геометрическую 18,6. Порядок работы цилиндров 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8 как для 2Д100, так и для 10Д100 сохраняется.

В дизелях типа Д100 имеет место наиболее интенсивное по сравнению с другими двухтактными дизелями (например, 11Д45 и др.) удаление из цилинд­ра отработанных газов, что является результатом весьма резкого нарастания сечений выпускных окон, открываемых поршнем. К моменту, соответствую­щему минимуму давления в цилиндре, количество газа, вышедшего из цилиндра, составляет 40% количества газов в начале выпуска. Рабочий процесс дизеля Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре, достигающем в момент продувки 11О м/с. Продувочные окна имеют тангенциальный наклон и расположены под углом 24°, а также небольшой наклон к вертикальной оси цилиндра. Процесс продувки характеризуется относительно небольшим коэффициентом избытка продувочного воздуха &phi= 1,3. Коэффи­циент остаточных газов для дизелей типа Д100 оценивается значением &Upsilon = 0,06 на номинальном режиме. Величина у возрастает на холостом ходу при n_d = 400 об/мин до 0,112. Давление в цилиндре в начале сжатия в среднем примерно равно давлению в продувочном ресивере. К моменту геометрического начала впрыска топлива в процессе сжатия сохраняется интенсивное вихревое движение воздуха со скоростью около 60 м/с. Исследование показало, что в дизеле 2Д100 уже при наличии в конце сжатия тангенциальных скоростей вихря около 40 м/с впрыснутое (двумя расположенными друг против друга форсунками) топливо успевает до начала горения распространиться по всему сечению цилиндра. Таким образом, вихревое движение воздуха обеспечивает наилучшие условия смесеобразования в дизелях типа Д100.  

В дизелях типа Д100 имеет место наиболее интенсивное по сравнению с другими двухтактными дизелями (например, 11Д45 и др.) удаление из цилинд­ра отработанных газов, что является результатом весьма резкого нарастания сечений выпускных окон, открываемых поршнем. К моменту, соответствую­щему минимуму давления в цилиндре, количество газа, вышедшего из цилиндра, составляет 40% количества газов в начале выпуска. Рабочий процесс дизеля Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре, достигающем в момент продувки 11О м/с. Продувочные окна имеют тангенциальный наклон и расположены под углом 24°, а также небольшой наклон к вертикальной оси цилиндра. Процесс продувки характеризуется относительно небольшим коэффициентом избытка продувочного воздуха φ= 1,3. Коэффи­циент остаточных газов для дизелей типа Д100 оценивается значением Υ = 0,06 на номинальном режиме. Величина у возрастает на холостом ходу при n_d = 400 об/мин до 0,112. Давление в цилиндре в начале сжатия в среднем примерно равно давлению в продувочном ресивере. К моменту геометрического начала впрыска топлива в процессе сжатия сохраняется интенсивное вихревое движение воздуха со скоростью около 60 м/с. Исследование показало, что в дизеле 2Д100 уже при наличии в конце сжатия тангенциальных скоростей вихря около 40 м/с впрыснутое (двумя расположенными друг против друга форсунками) топливо успевает до начала горения распространиться по всему сечению цилиндра. Таким образом, вихревое движение воздуха обеспечивает наилучшие условия смесеобразования в дизелях типа Д100.  

Процесс сжатия характеризуется средним показателем политропы n^c= 1,33. За 16° до в.м.т. по углу поворота нижнего коленчатого вала у дизеля 2Д100 плунжер топливно­го насоса перекрывает окно гильзы насоса (так называемый геометрический угол опережения подачи топлива). В действительности поступление топлива в цилиндр начинается за 10° до в. м. т. За цикл в цилиндр дизеля 2Д100 на мощ­ности 147 кВт подается 0,7 г топлива. Хорошо организованное смесеобразование, а также высокая температура и давление воздуха в период впрыска топ­лива способствуют уменьшению периода задержки самовоспламенения топ­лива. Величина этого периода составляет около 7° по углу поворота кривоши­па, или 0,0144 с. Максимальное давление сгорания достигается примерно при угле 6° после в. м. т. Кривая выделения теплоты на участке процесса сгорания нарастает круто, и к 30° угла поворота кривошипа после в. м. т. выделяется 82% вводимого с топливом тепла. Это соответствует коэффициенту эффектив­ ного выделения тепла &zeta = 0,75. Средний показатель политропы расширения для дизеля 2Д100 n^p = 1,25, а для дизеля 10Д100 n^p = 1,22.

Процесс сжатия характеризуется средним показателем политропы n_c= 1,33. За 16° до в.м.т. по углу поворота нижнего коленчатого вала у дизеля 2Д100 плунжер топливно­го насоса перекрывает окно гильзы насоса (так называемый геометрический угол опережения подачи топлива). В действительности поступление топлива в цилиндр начинается за 10° до в. м. т. За цикл в цилиндр дизеля 2Д100 на мощ­ности 147 кВт подается 0,7 г топлива. Хорошо организованное смесеобразование, а также высокая температура и давление воздуха в период впрыска топ­лива способствуют уменьшению периода задержки самовоспламенения топ­лива. Величина этого периода составляет около 7° по углу поворота кривоши­па, или 0,0144 с. Максимальное давление сгорания достигается примерно при угле 6° после в. м. т. Кривая выделения теплоты на участке процесса сгорания нарастает круто, и к 30° угла поворота кривошипа после в. м. т. выделяется 82% вводимого с топливом тепла. Это соответствует коэффициенту эффектив­ ного выделения тепла &zeta = 0,75. Средний показатель политропы расширения для дизеля 2Д100 n^p = 1,25, а для дизеля 10Д100 n^p = 1,22.

Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.

Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.

При этом коэффициент избытка воздуха а ц в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да­ же снизить температуры газов на участке сгорания— расширения. Соответ ственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.

При этом коэффициент избытка воздуха а ц в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да­ же снизить температуры газов на участке сгорания— расширения. Соответ ственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.