Условия эксплуатации дизеля

Работа дизельного двигателя основана на типовом процессе — в горячий сжатый воздух впрыскивается топливо и самовоспламеняется. Работа дизеля связана не с границей воспламеняемости, а с гетерогенностью (разнородностью) смеси. При постоянном воздушном заряде в цилиндре регулируется только количество подаваемого топлива.

Важнейшую роль во время работы дизеля играет система впрыска. Она отвечает за равномерное распределение дизельного топлива и обеспечивает необходимую дозировку. Каждый рабочий режим двигателя требует свой цикл подачи топлива в определенный момент, при соответствующем давлении, с определенной длительностью и в определенных камерах сгорания. 

При дозировке топлива помимо оптимального смесеобразования, учитываются ограничения эксплуатации:

• по вредным выбросам в атмосферу (граница дымления);

• по температуре отработанных газов;

• по давлению сгорания;

• по частоте вращения коленвала и крутящему моменту;

• по границам нагрузки для т/с или определяемым прочностью деталей.

Ограничение дымности и вредных выбросов

Ограничения содержания вредных веществ и непрозрачности отработанных газов закреплены законодательно в разных странах. В зависимости от транспортного средства (легковые или грузовые автомобили) эти ограничения различаются. Если у грузовых автомобилей под сертификацию попадают практически все режимы, то для легкового автомобиля это чаще всего нижняя область нагрузки. Большую часть вредных выбросов занимают частицы сажи (черный дым).

Ограничение давления сгорания

Сгорание топлива происходит с высокой скоростью, и высоким пиком первого тепловыделения (если предварительно топливо не впрыскивалось) — этот процесс имеет название — жесткое сгорание. Во время этого процесса давление сгорания растет до максимума, что влияет на прочность конструкции. Поэтому конструкция деталей дизеля имеет высокую прочность. От усилий, возникших при сгорании происходят циклические нагрузки элементов дизеля

Ограничение температуры ОГ

Высокая теплонагрузка элементов, окружающих камеру сгорания дизеля, теплостойкость клапанов, выпускной системы и и головки цилиндров ограничивают повышение температуры отработанных газов.

Ограничение частоты вращения коленчатого вала

Большое количество воздуха в дизеле, выбор режимов работы за счет подачи определенного количества топлива, означает, что мощность при постоянном вращении коленвала зависит от величины подачи топлива. Если топливо будет подаваться так, чтобы не уменьшался крутящий момент, то частота вращения коленвала будет увеличиваться. Количество подаваемого топлива во время максимально допустимой частоты вращения необходимо уменьшить, иначе двигатель «идет в разнос», то есть разрушается.

Поэтому важно ограничивать величину допустимой частоты вращения. Определенная частота вращения, независимо от нагрузок, должна быть постоянной и находиться в допустимых пределах. Поэтому применяется всережимный регулятор частоты вращения. При использовании дизеля как агрегата транспортного средства частота вращения регулируется педалью газа. При повышении нагрузки на двигатель или отпуске педали газа частота до остановки двигателя не может падать ниже частоты холостого хода. Системы регулировки подразделяют на:

• всережимный регулятор. Регулирует работу двигателя во всех режимах

• двухрежимный регулятор. Ограничивает минимальную и номинальную частоту.
  

Педалью газа задается частота вращения в промежуточной области.

Ограничение по высоте над уровнем моря

Параметры подачи топлива регулируют для высоты над уровнем моря, величина мощности приводится к этому уровню. При работе двигателя на большой высоте, количество топлива регулируют в соответствии с показателями высоты. Контрольное значение — снижение плотности воздуха на 7% при 1000 м высоты. Чтобы выполнить ограничение по дымности, нужно сократить подачу топлива.

Для двигателя с наддувом характерно более низкое наполнение цилиндров в нестационарных режимах, чем в стационарных, на которых рассчитана максимальная подача топлива. Поэтому расход топлива уменьшают соответственно уменьшению расхода воздуха, как и при высокой корректировке.

Возможности совершенствования

Улучшение системы впрыска топлива при необходимой регулировке и улучшении наполнения цилиндров позволяют точнее соблюдать ограничения, повышая при этом мощность и срок жизни двигателя.