ДО ПИТАННЯ РОЗРАХУНКУ ЦИКЛОВОЇ ПОДАЧІ ПАЛИВА В РЕЖИМІ ПУСКУ МАЛОРОЗМІРНИХ ДВИГУНІВ РЯТУВАЛЬНИХ

Даділов А.С.

Кандидат технічних наук, Московський автомобільно-дорожній державний технічний університет (МАДІ). Махачкалінський філіал

ДО ПИТАННЯ РОЗРАХУНКУ ЦИКЛОВОЇ ПОДАЧІ ПАЛИВА У РЕЖИМІ ПУСКУ МАЛОРОЗМІРНИХ ДВИГУНІВ РЯТУВАЛЬНИХ ШЛЮПОК

Аннотація

Наведено результати теоретичних досліджень щодо визначення величини циклової подачі палива в режимі пуску малорозмірного дизельного двигуна для рятувальних шлюпок. Розрахунок циклової подачі палива проводиться з урахуванням випаровування крапель палива в об'ємі та зі стінки циліндричної камери згоряння при запуску двигуна. Актуальність даного питання обумовлена використанням аналізованого двигуна на моторних рятувальних шлюпках, яких пред'являються особливі вимоги, і зажадав від ефективності яких успіх порятунку життя при аваріях морських суден.

Ключові слова: режим пуску, циклова подача палива, розпилювач, паливний факел.

Dаdilov A.S.

Candidate of Technical Sciences, Moscow State Automobile and Road Technical University (MADI). Makhachkala branch

THE ISSUE OF CALCULATING THE FUEL PORTION IN RUN MODE SMALL ENGINES LIFEBOATS

Abstract

Результати theoretical and experimental studies determine magnitude of fuel cycle in start mode of small-size diesel engines for lifeboats. Локальний цикл калькуляції виконаний заснований на evaporation валових droplets в шнурку і з cylindrical wall of combustion chamber when the engine is started. Relevance of question due to use of this type of engines on motor lifeboats,які є предметом конкретних потреб, і ефективність яких залежить від успіху для захисту життя в accidents ships.

Keywords: Start mode, fuel portion, sprayer, fuel torch.

Умови сумішоутворення в камері згоряння дизеля рятувальної шлюпки 4ЧСП8,5/11-5 при пуску значно відрізняються від умов сумішоутворення при роботі дизеля на номінальній потужності. При пуску холодного дизеля паливо, що впорскується в камеру згоряння, має низьку температуру. Тому для нагрівання крапель палива до температури ізотермічного рівноважного випаровування потрібно значно більше часу, ніж робочих режимах [1,2,3].

Для пускових режимів доводиться вживати заходів, що сприяють збільшенню частки палива, що випарувалося в камері згоряння, за період затримки займання τi до значення, що забезпечує коефіцієнт надлишку повітря за випаровуваною в камері згоряння частини палива αs = 1. Одним з найбільш ефективних заходів є збільшення кількості дрібнорозпиленого палива шляхом підвищення циклу подачі палива на час пуску та прогріву дизеля. При цьому відзначається зростання у паливному факелі кількості дрібних крапель, які швидше прогріваються та випаровуються, сприяючи утворенню паливоповітряної суміші з αs = 1.

Завдання зводиться до визначення частки циклової подачі палива, що випарувалося в об'ємі та зі стінки камери згоряння, кількості заряду повітря в камері згоряння та середнього значення коефіцієнта надлишку повітря αs за часткою циклової подачі палива, що випарувалася за період затримки займання (П.З.В.) τі.

Оптимальна величина пускової циклової подачі палива визначається за формулою [7]:

де εс – геометричний ступінь стиснення; Vкс – об'єм камери згоряння; ηv - Коефіцієнт наповнення; ζ - коефіцієнт дозаряду врежим пуску; ξ - коефіцієнт збереження заряду; l0 – кількість повітря, теоретично необхідне повного згоряння одного кг. палива, кг; ρц – щільність повітря; gц - пускова циклова подача палива, мг/цикл; Ωs - відносна кількість пускової циклової подачі палива, що випарувалося в режимі пуску за цикл.

З цього виразу випливає, що визначається кількістю заряду повітря в камері згоряння та Ωs.

Тому завдання зводиться до визначення

де Ωv і Ωтс – частки циклової подачі палива, що випарувалося в обсязі камери згоряння та з паливного шару відповідно.

Для малорозмірних двигунів, внаслідок малого діаметра циліндра (пус) за допомогою формули (3) для точки відповідної найменшої пус. і, отже, оптимальною , виходячи з умови αі = 1, визначалися Ωі, а потім по Ωі і gц будувалася крива αі = f() (рис. 4). Обробка експериментальних і розрахункових даних показали, що у режимі пуску дизеля Ч8,5/11 = 60÷80 мг/цикл і Ωs = 0,28÷0,31, тобто. за П.З.В. у пусковому циклі випаровується лише 28÷33% gц. Значення V = 0,22÷0,25; Ωтс = 0,07. Збільшення циклової подачі палива з 25 мг, що відповідає режиму номінальної потужності до = 70 мг, тобто. в 2,5 рази скорочує тривалість пуску з 22 до 3, тобто. у 7 разів. При цьому мінімальна питома витрата палива відзначається в режимі номінальної потужності при куті випередження подачі палива близько 14÷18° ПКВ до ВМТ.

Збільшення циклової подачі палива з 25 мг/цикл до 60÷65 мг/цикл, тобто. в 2,4÷2,6 рази, порівняно з номінальним значенням, дозволяє зменшити тривалість пуску при температурі 273 К з 22 до 3,3 с. Подальше збільшення циклової подачі палива з 60÷65 мг/цикл до 110 мг/цикл викликає різке зростання часу запуску дизеля. Пояснюється це тим, що під час запускудизеля, внаслідок недостатнього обсягу для розвитку паливного факела 75% циклової подачі палива наноситься на холодні стінки камери поршні у вигляді паливного шару.

В результаті в режимі холодного пуску малорозмірного дизеля випаровується лише 32% циклової подачі палива і внаслідок дефіциту парів палива коефіцієнт надлишку повітря αu виявляється на рівні 2,5.

Мал. 4– Вплив циклової подачі палива на тривалість пуску (τпус.), кількість палива (Ωu), що випарувалося, і коефіцієнт надлишку повітря (αu).

Для дизелів 4ЧСП8,5/11-5 з циліндричною камерою згоряння в поршні та розпилювачем РД 3×0,3×120° оптимальним для пускових режимів є циклова подача палива рівна 60÷65 мг/цикл. Отримані дані близько збігаються з раніше виконаними дослідженнями на дизелях рятувальних шлюпок 4ЧСП8,5/11-5 з вихровою камерою згоряння, свічкою розжарювання та штифтовим розпилювачем РШ 6×25°, для яких як оптимальна рекомендована і впроваджена циклова подача палива8 мг/цикл. Порівняльний аналіз показує, що нижня межа пускової циклової подачі палива збігається, а верхня межа відрізняється на 15 мг/цикл або на 23%, що пояснюється впливом якості розпилювання палива. У першому випадку, паливо розпилюється в камері в поршні трьома паливними факелами розпилювача РД 3×0,3×120°, у яких дрібних крапель більше, ніж у другому випадку, де паливний факел створюється штифтовим розпилювачем РШ 6×25°.

Необхідно відзначити, що серійні паливні насоси допускають збільшення циклової подачі палива тільки до 35 мг/цикл, що пояснюється відсутністю пускового збагачувача на насосі та малою продуктивністю секцій із заводським регулюванням.

Проведені дослідження дозволяють констатувати, щоспецифічною особливістю двигунів для рятувальних шлюпок типу Ч8,5/11 є характер залежності тривалості пуску від величини циклової подачі палива, що має явно виражений мінімум, на відміну від дизелів більшої розмірності.