Процесс подачи топлива в дизеле. Характеристика впрыскивания

Для осуществления действительного цикла дизеля в конце процесса сжатия (до прихода поршня в в.м.т.) топливной системой в камеру сгорания начинает подаваться топливо. Истечение (впрыскивание) топлива в цилиндр происходит из распылителя форсунки под действием перепада давлений между распыливающими отверстиями и камерой сгорания – давления впрыскивания. Давление впрыскивания и проходные (дросселирующие) сечения распылителя изменяются в процессе подачи, поэтому будут также переменными скорости истечения и объемные секундные подачи топлива. Их значения и характер изменения по времени (градусам поворота коленчатого вала) зависят от конструкции топливной системы, режимов её работы и свойств топлива.

Для эффективного протекания последующих процессов рабочего цикла подача топлива в дизеле должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Необходимо осуществлять впрыскивание топлива в строго определенные фазы цикла. Начало подачи, характеризуемое углом опережения впрыскивания, и конец подачи, зависящий от продолжительности впрыскивания, должны обеспечивать наиболее полное использование теплоты топлива. Для автотракторных дизелей и дизелей дорожных машин на полных нагрузках углы опережения впрыскивания 5-30^о, а продолжительность подачи топлива 20-45^о п.к.в.

Следует отметить, что не всегда удается обеспечить оптимальные фазы впрыскивания на всех режимах работы дизеля. В этом случае стремятся установить наиболее выгодные (оптимальные) фазы впрыскивания на часто встречающихся в эксплуатации режимах.

2. При впрыскивании должны обеспечиваться требуемое качество распыливания и распределение топлива в камере сгорания. Это обусловлено тем, что после попадания в камеру сгорания топлива необходимо быстрое протекание последующих физических и химических процессов: нагревания, испарения, смешения, окисления и др.

3. Желательно, чтобы изменение объемной скорости подачи топлива в процессе впрыскивания отвечало определенным условиям, которые изложены ниже при рассмотрении типов характеристик впрыскивания.

4. Цикловая подача должны соответствовать нагрузочному и скоростному режимам двигателя, при этом необходимо обеспечивать идентичность протекания процесса подачи топлива во всех циклах и во все цилиндры дизеля.

Процесс подачи характеризуется дифференциальной (1) и интегральной (2) характеристиками впрыскивания.

Дифференциальная характеристика впрыскивания представляет собой зависимость объемной и массовой скорости подачи топлива из распылителя от угла поворота кулачкового вала насоса высокого давления. При анализе рабочего цикла дифференциальную характеристику впрыскивания строят в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя, рис. 15.

По оси абсцисс отложены углы поворота коленчатого вала, по оси ординат – величина объемной подачи топлива на градус угла поворота коленчатого вала ( );

– моменты начала, конца подачи и продолжительность впрыскивания соответственно; – угол опережения впрыскивания топлива. Интегральная характеристика впрыскивания определяет количество топлива, поступившее из распылителя форсунки с начала до любого момента подачи. Графически величина представляет собой заштрихованную площадь на рис. 15. Интегральная характеристика впрыскивания на рис. 15 показана кривой 2.

Рис. 15. Дифференциальная (1) и интегральная (2) характеристики впрыскивания

В случае на интегральной характеристике впрыскивания получим все количество топлива, поданное в цилиндр дизеля на один цикл ( = ), которое называют цикловой подачей. Объем (мм³ или см³) определяет нагрузочный и скоростной режимы дизеля. При известной плотности топлива цикловая подача (мг и г).

.

Как видно из рис. 15, характеристика впрыскивания позволяет определить не только количество топлива, поступившего из распылителя, но также действительные фазы и продолжительность впрыскивания.

При истечении жидкости через отверстия малых размеров в пространство, заполненное газом, происходит распад струи на капли. Размеры капель и их распределение по камере сгорания зависят от давления впрыскивания, конструкции распылителя, физических свойств топлива и газовой среды, силы предварительной затяжки пружины форсунки.