Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПУСКА СУДОВЫХ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Дадилов А.С. 1
1 Махачкалинский филиал МАДИ (ГТУ)
1. Масуев М.А., Дадилов А.С. Совершенствование эксплуатационных качеств СМД за счет улучшения процессов смесеобразования // Вестник Астраханского Государственного Технического Университета. Морская техника и технология. – №5(46). – 2008. – С. 132-134.

Эффективность судовых малоразмерных дизелей (СМД) типа Ч8,5/11 и Ч9,5/11, широко используемых в качестве различных комбинированных установок – дизель-генераторов, компрессоров и насосов, а также созданными на их базе главными судовыми энергетическими установками для рабочих и спасательных шлюпок морских судов, рыбопромысловых лодок и различных катеров, оценивается по мощности, топливной экономичности, оперативности ввода в действие и ресурсу. Сокращение оперативности ввода в действие, за счет улучшения пусковых качеств является в настоящее время, весьма актуальной задачей.

Проведенные исследования в работах [1] показали, что отечественные малоразмерные дизели проигрывают зарубежным аналогам по таким важным характеристикам, как пусковые качества, количество людей, необходимых для осуществления пуска дизеля вручную, удельная мощность, массогабаритные показатели и топливная экономичность [1].

Наличие вихревой камеры, не позволяет гарантировать их пуск без использования свечей накаливания или других средств облегчения воспламенения топлива при температурах окружающей среды ниже 273 К. Для пуска четырехцилиндрового дизеля с вихревой камерой вручную требуется усилие 4-х человек, тогда как двухцилиндровый дизель с камерой сгорания в поршне может запустить один человек. Поэтому, в течение длительного времени идет поиск технических решений, направленных на замену вихревой камеры сгорания на камеру сгорания в поршне и улучшение на этой базе пусковых качеств и топливной экономичности.

Испытания двигателя Ч8,5/11 с камерой сгорания в поршне типа ЦНИДИ показали, что он успешно запускается при температурах окружающей среды до 258 К. Кроме того, удельный расход топлива дизеля удалось снизить на 25-30 г/кВт·ч по сравнению с дизелем с вихревой камерой. Однако наряду с отмеченным улучшением пусковых качеств, экономичности и эффективности, обусловленным наличием тороидального воздушного вихря, интенсифицирующего процессы смесеобразования и сгорания, указанная камера сгорания обладают рядом недостатков, в первую очередь, закоксование сопловых отверстий распылителя, склонность к растрескиванию кромок горловины камеры сгорания в поршне, а также межклапанной перемычки в головке цилиндра, обусловленные перегревом [2]. В результате этого распылители топлива начинали закоксовываться уже через 10-15 часов работы и через каждые 25-50 часов возникала необходимость в очистке сопловых отверстий, а на межклапанной перемычке и острых кромках горловины камеры появлялись трещины.

В связи с этим, были продолжены работы по разработке камеры сгорания в поршне для СМД типа Ч8,5/11. В ходе их выполнения с целью снижения интенсивности выброса горящих газов из камеры в поршне был осуществлен переход от наклонной под углом ≈45 градусов боковой поверхности камеры в поршне к вертикальной цилиндрической поверхности. Для еще большего снижения тепловой напряженности межклапанной перемычки в головке цилиндра, сопловой части распылителя и кромки горловины камеры в поршне диаметр горловины ее был увеличен с 0,36D до 0,505D, т.е. на 40 %. В результате выполненных исследований была разработана цилиндрическая камера сгорания с расширенной горловиной, с вертикальными стенками и плоским днищем [1-6]. Основной целью указанной разработки явилась отработка индикаторного процесса, не уступающего по эффективности, экономичности и пусковым качествам процессу в классической камере ЦНИДИ с суженной горловиной, при одновременном снижении температуры сопловой части распылителя и предотвращении закоксования его сопловых отверстий.

Как известно, высокоэффективный рабочий процесс в классической камере ЦНИДИ обеспечивается при использовании головки цилиндров с простыми впускными каналами, а необходимое вихреобразование в камере в поршне в виде тороидального вихря достигается конфигурацией камеры и вытеснением в нее заряда из надпоршневого пространства при движении поршня в ВМТ.

Конфигурация разработанной цилиндрической камеры сгорания не создает тороидального вихря в ней и поэтому для интенсификации смесеобразования и сгорания в цилиндрической камере в поршне с расширенной горловиной приходится профилировать впускные каналы для организации интенсивной осевой (тангенциальной) закрутки воздушного заряда на впуске его в цилиндр [2,3,4].

Как известно, условия в цилиндре в режиме пуска отличаются от работы на рабочих режимах. Указанные отличия обусловлены пониженными значениями: средней скорости поршня (сm = 0,4÷0,8 м/с), минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала (nn = 1,6÷2,5 с-¹), температур поступающего в цилиндр воздуха (Тв) и топлива (Тт), температуры и давления в конце тактов сжатия (Тс = 530÷630 К и рс = 2÷2,5 МПа) в режиме пуска. В этих условиях, как показали исследования, замена вихревой камеры сгорания на цилиндрическую камеру сгорания в поршне позволяет снизить минимальную температуру пуска малоразмерного дизеля со степенью сжатия 17, без использования средств облегчения воспламенения топлива, с 295 К до 266 К, т.е. на 29 градусов. Пусковая средняя скорость поршня при этом не превышала Сm = 0,66 м/с. Дальнейшее снижение температуры пуска с 266 К до 258÷263 К обеспечили беспламенные подогреватели всасываемого воздуха, в качестве которых использовались электрические спирали накаливания конца такта сжатия на 25÷30.

Таким образом, замена вихревой камеры сгорания на цилиндрическую камеру в поршне с тангенциальными впускными каналами, сможет улучшить пусковые свойства дизелей типа Ч8,5/11. Вместе с тем, использование цилиндрической камеры сгорания не исключает влияние на пусковые свойства дизелей различных параметров, таких как: оптимальная цикловая подача топлива и оптимальный угол опережения подачи топлива, декомпрессионное устройство и маловязкие сорта моторных масел.

Для дизелей Ч8,5/11 с цилиндрической камерой сгорания в поршне и распылителем РД 3×0,3×120° оптимальным для пусковых режимов является цикловая подача топлива равная 60÷65 мг/цикл. При этом, минимальный удельный расход топлива отмечается в режиме номинальной мощности при угле опережения подачи топлива порядка 14÷18° ПКВ до ВМТ.


Библиографическая ссылка

Дадилов А.С. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПУСКА СУДОВЫХ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 3-4. – С. 563-565;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=7334 (дата обращения: 19.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074