Расчеты ожидаемых параметров по температуре конца сжатия

Как видно из главы 2.2 для надежного пуска дизеля важна высокая температура конца сжатия. Во время работы двигателя на рабочих режимах на двигателе ЯМЗ-534 работает турбокомпрессор, который обеспечивает требуемую массу свежего заряда в цилиндре вследствие повышения давления впуска. При повышении давления впуска увеличивается и давление конца сжатия и температура конца сжатия.

Pa=Pk-Pa - давление конца такта впуска.

Pa=0.1· Pk - падение давления при такте впуска.

- давление конца сжатия.

- температура конца сжатия (при пуске Ta=T0).

- температура при повышении давления.

Поэтому на рабочих режимах не возникает проблемы воспламенения топлива, связанной с низкой температурой конца сжатия.

Во время пуска двигателя турбокомпрессор не работает, а даже создает дополнительное сопротивление на впуске. При пуске в холодных условиях температура конца сжатия в результате низкого давления впуска, по сравнению с рабочими режимами, и перетекания теплоты в стенки цилиндра температура конца сжатия значительно понижается, что приводит к ухудшению воспламенения топлива (Таблица 2.2.1).

На пусковые качества двигателя также влияет число оборотов провертывания коленчатого вала электропусковой системой. При повышении числа оборотов увеличивается политропа сжатия (n1). При изменении числа оборотов провертывания коленчатого вала от 100 об/мин до 400 об/мин политропа сжатия изменяется от 1.12 до 1.22.

Из таблицы 2.2.1 видно, что наибольшее влияние на температуру конца сжатия оказывает начальное давление и число оборотов коленчатого вала.

Еще один из важных параметров, влияющих на пусковые качества двигателя - степень сжатия . Как было сказано ранее, степень сжатия геометрическая определяется по формуле

где Vh - полный объем цилиндра; Vc - объем камеры сгорания. Если учесть то, что сжатие заряда в цилиндре начинается после закрытия впускного клапана, а заканчивается после попадания топлива, то действительная степень сжатия д окажется иной. То есть действительная степень сжатия зависит от угла запаздывания закрытия впускного клапана после НМТ и от угла опережения впрыска топлива. При увеличении этих углов уменьшается степень сжатия и, как следствие, понижаются давление и температура конца сжатия (Таблица 2.2.2).

Из расчетов можно сделать вывод, что во время пуска двигателя целесообразно было бы повышать давление на впуске, и увеличивать действительную степень сжатия.

В грузовых автомобилях и автобусах применяется пневматическая тормозная система. Например, в тормозной системе КамАЗа постоянно находится 120 литров воздуха под давлением 0,7 МПа. Этот воздух находится в системе и после остановки двигателя и не используется до того момента, когда двигатель выйдет на рабочий режим и не начнется движение автомобиля. Этот воздух можно использовать для поднятия давления во впуском коллекторе двигателя во время пуска.

Таблица 2.2.1 - Давление и температура конца пуска в зависимости от начального давления, числа оборотов и степени сжатия.

Рисунок 2.2.1 - Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя.

Таблица 2.2.2 - Давление и температура конца пуска в зависимости от начального давления, числа оборотов, угла опережения впрыска топлива и угла запаздывания закрытия впускного клапана после НМТ

Рисунок 2.2.2 - Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя

Из таблиц 2.2.1 и 2.2.2 видно, что оптимальное давление впуска (наддува) 0,2 МПа. Объем воздуха с этим давлением можно найти из уравнения:

P1·V1=P2·V2

где: P1=0,7 МПа; V1=120 л, P2=0,2 МПа.

л

Расход воздуха при пуске рассчитывается по формуле:

где: Vц - объем цилиндра; i - число цилиндров; n - число оборотов коленчатого вала при пуске; tп - время пуска (по нормативам tп=15 с=0,25 мин).

Скорость воздуха в сечениях подключения «наддува» к впускному коллектору во время пуска двигателя можно найти по следующим уравнениям:

S·v·t=V

где: V - объем воздуха проходящего через сечение трубопровода за весь цикл пуска;

v - скорость потока воздуха; t - время пуска; S - площадь поперечного сечения трубопровода.

где: d - диаметр трубопровода.

Результаты расчетов расходов воздуха в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и скоростей потока воздуха в зависимости от сечения трубопровода приведены в таблице 2.2.3 и рисунке 2.2.3.

Таблица 2.2.3 - расход воздуха при пуске двигателя ЯМЗ-534 в зависимости от числа оборотов коленчатого вала при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопровода

Рисунок 2.2.3 - Расход воздуха при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопровода

Как следует из результатов расчетов, оптимальным является значение диаметра трубопровода 20 мм. При таком диаметре трубопровода его можно подключить к двигателю, используя отверстие для установки электрофакельной свечи.

двигатель маховик электростартерный пуск

Вывод: как видно из приведенных графиков, повышение давления на впуске ведет к повышению температуры конца сжатия, что благотворно сказывается на испарении и воспламенении топлива в цилиндрах. Из этих же графиков видно, что температура конца сжатия существенно зависит и от частоты вращения коленчатого вала во время пуска двигателя. При температуре окружающего воздуха -250С некоторые сорта масел застывают, увеличивая момент сопротивления провертыванию коленчатого вала, что приводит к уменьшению частоты вращения его при пуске. Поэтому необходим подбор нужной марки моторного масла