Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма

строгое соответствие формы камеры сгорания форме, количеству и направлению топливных факелов;

– образование при впуске капелек топлива такого размера, при котором достигалось бы достаточно полное испарение топлива и равномерное распределение его по объему камеры сгорания;

– создание организованного движения заряда в камере сгорания, позволяющего осуществить достаточно полное и совершенное перемешивание паров и капелек топлива с воздухом.

В зависимость от характера испарения, перемешивания с воздушным зарядом и введения в зону горения основной массы впрыскиваемого в цилиндры топлива в дизелях различают объемный, пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования.

При объемном смесеобразовании топливо вводится в мелкораспыленном капельножидком состоянии непосредственно в воздушный заряд камеры сгорания, где затем оно, испаряясь и перемешиваясь с воздухом, образует топливовоздушную смесь.

В случае пленочного смесеобразования основная доля топлива впрыскивается на стенки камеры сгорания и под действием организованного движения заряда растягивается в тонкую пленку по ее поверхности. В дальнейшем за счет интенсивного испарения этой пленки топливо перемешивается с воздухом и последовательно вводится в зону горения.

При объемно-пленочном смесеобразовании топливовоздушная смесь приготовляется одновременно и объемным, и пленочным способами. Этот способ получения горючей смеси практически имеет место во всех дизелях и может рассматриваться как общий случай смесеобразования вообще. В зависимости от того, какое количество топлива вводится в топливовоздушную смесь из распыленного состояния или из топливной пленки, он соответственно может превращаться в объемный или пленочный способ смесеобразования.

1.2 Распыление топлива

При объемном и от части объемно-пленочном способах смесеобразовании совершенство приготовления топливовоздушной смеси определяется в основном качеством распыливания топлива при впрыске.

Процесс распыливания представляет собой очень сложное явление и заключается в дроблении струи топлива на мелкие капли под воздействием сил аэродинамического сопротивления той среды, куда вводится топливо, а также начальных возмущений в потоке, возникающих при истечении топлива через сопла распылителя.

Для обеспечения нормального протекания всех последующих за впрыском топлива процессов в двигателях образующиеся при распыливании капельки топлива должны иметь определенные размеры. При слишком крупных каплях топливо не сможет испаряться с необходимыми скоростями, что приведет к ненормальному протеканию процесса сгорания, к увеличению недогорания топлива и к ухудшению показателей двигателя. В случае очень мелких капель испарение топлива может полностью завершаться в непосредственной близости от сопла распылителя и оно не будет проникать в удаленные объемы заряда, что ухудшит распределение топлива по камере сгорания и создаст определенные трудности для эффективного использования имеющегося в ней воздуха. Поэтому основной задачей распыления является образование капелек такого размера, чтобы их общая суммарная поверхность была достаточна для испарения топлива с необходимыми скоростями, а их масса обеспечивала проникновение топлива на всю глубину камеры сгорания, создавая тем самым предпосылки для равномерного распределения его по воздушному заряду.

Тонкость и однородность распыления, а также качество смесеобразования в целом определяются рядом различных факторов, наибольший интерес из которых представляют: давление впрыска, противодавление среды, число оборотов вала насоса, свойства топлива и конструктивные особенности распылителя.

С увеличением давления впрыска повышается скорость течения топлива по канал распылителя и скорость истечения топлива из распылителя в окружающую среду. В связи с этим, во-первых, усиливаются возмущения в струе топлива, приводящие к возникновению вихревых движений внутри струи и на ее периферии, и, во-вторых, вследствие усиления воздействия аэродинамических сил на поверхность струи при более высоких скоростях истечения повышается дробящее действие среды, в которую впрыскивается топливо. В итоге совместного влияния указанных  факторов значительно облегчается распад струи топлива и обеспечивается получение более мелких и однородных по размерам капелек топлива, т. е. улучшаются и тонкость и однородность распыливания. (рис. 1 а).

При повышении противодавления среды увеличивается аэродинамическое воздействие сил сопротивления на струю топлива, что способствует ее более мелкому распыливанию (рис. 1 б). Но это справедливо лишь до определенных значений противодавления. При чрезмерно высоких

В

Рисунок 1. Влияние различных факторов на качество распыливания топлива; а – давление впрыска – ;   б – противодавления среды – ;  в – размеры сопловых отверстий –

противодавлениях разность давлений, под действием которой впрыскивается топливо, может настолько уменьшиться, что резко снизится скорость истечения топлива из распылителя и качество распыливания начнет ухудшаться.

Число оборотов вала насоса определяет скорость движения плунжера и пропорциональную ей величину давления впрыска. Поэтому с увеличением числа оборотов за счет повышения давления впрыска и соответственно скорости истечения топлива размеры капель уменьшаются и качество распыливания повышается (рис. 2).

Рисунок 2. Зависимость действительной продолжительности впрыска и максимального давления в объеме  распылителя от частоты  четырехтактных дизелей ЯМЗ ():

 при ; положение рейки топливного насоса постоянное

Уменьшение диаметра сопловых отверстий при постоянном расходе топлива приводит к улучшению тонкости распыливания в связи с повышением скорости истечения топлива (рис. 1 в). При неизменном диаметре сопловых отверстий значительное влияние на распыливание могут оказывать коэффициент расхода, а также форма сопла, которые в этом случае определяют скорость и характер истечения топлива.

Кроме качества распыливания топлива большое влияние на процесс