Дизельный двигатель встроенная система впрыска
Этот пример показывает встроенную многоэлементную дизельную систему впрыска. Это содержит распредвал, насос лифта, 4 встроенных насоса инжектора и 4 инжектора.
Модель
Описание системы впрыска
Дизельную систему впрыска, симулированную этой моделью, показывают в принципиальной схеме ниже.
Рисунок 1. Принципиальная схема системы впрыска
Структура системы воспроизводится от Х. Хайслера, Транспортного средства и Технологии Engine (второй выпуск), 1999, и категоризирована как встроенная многоэлементная система впрыска. Это состоит из следующих основных единиц:
- Распредвал
- Снимите насос
- Встроенный насос инжектора с четырьмя насосными элементами, одним элементом на цилиндр
- Инжекторы
Распредвал несет пять бегунков. Первый является эксцентриковым бегунком, чтобы привести в движение насос лифта. Остающиеся четыре предназначаются, чтобы управлять ныряльщиками насоса. Бегунки установлены таким способом, которым качающие элементы поставляют топливо в порядке увольнения и в правильный момент в цикле механизма операции. Насос лифта предоставляет жидкость к потреблению элементов насоса инжектора. Каждый элемент насоса состоит из управляемого бегунком ныряльщика, клапана доставки и блока регулятора. Цель регулятора состоит в том, чтобы управлять объемом топлива, поставленного ныряльщиком цилиндру. Это достигнуто путем вращения ныряльщика со спиральной канавкой относительно отверстия разлива. Все системные модули будут описаны более подробно в следующих разделах.
Цель симуляции состоит в том, чтобы исследовать целую работу системы. Цель диктует степень идеализации каждой модели в системе. Если бы цель была, например, клапаном доставки или расследованием инжектора, сумма учтенных факторов и осциллограф рассмотренного элемента отличалась бы.
Примечание: модель системы не представляет никакой конкретной системы впрыска. Все параметры были присвоены на основе практических факторов и не представляют никаких конкретных параметров производителя.
Распредвал
Модель распредвала создана пяти моделей бегунка. Существует четыре параболических бегунка профиля и один эксцентриковый бегунок. Каждый бегунок содержит замаскированную подсистему Simulink®, которая описывает профиль бегунка и генерирует профиль движения для источника положения, который создается из блоков Simscape™.
Симуляция профиля бегунка
Профиль движения сгенерирован в зависимости от угла вала, который измеряется с блоком Angle Sensor из библиотеки Pumps и Motors. Датчик преобразует измеренный угол в значение в диапазоне от нуля до 2*pi. После того, как угол цикла определяется, он передается подсистеме IF Simulink, которая вычисляет профиль. Бегунок, который управляет ныряльщиком элемента насоса, как предполагается, имеет параболический профиль, под которым последователь двигается вперед-назад на постоянном ускорении, можно следующим образом:
В результате в запуске расширяют угол , последователь запускает перемещение и достигает его ключевой позиции после того, как вал поворачивается, дополнительное расширяют угол . Последователь запускает, обратный ход в запуске отрекаются от угла , и это берет отрекаться угол , чтобы завершить это движение. Различие между запуском отрекается от угла , и ( запустите, расширяют угол + , расширяют угол ), устанавливает жить угол в полностью расширенном положении. Профиль реализован в подсистеме IF Simulink.
Последовательность увольнения для симулированного дизельного двигателя принята, чтобы быть 1-3-4-2. Последовательность операции бегунка показана на рисунке ниже. Расширение и возвращается, углы установлены в пи/4. Жить угол с полностью расширенным последователем установлен в 3*pi/2 рад.
Профиль эксцентрикового бегунка вычисляется с формулой
где e является эксцентриситетом.
Источник положения
Исходная модель положения, которая генерирует положение в механическом поступательном движении после Сигнала Simulink в его входе, создается из Идеального Поступательного Скоростного Исходного блока, блока PS Gain и блока Translational Motion Sensor, установленного в отрицательной обратной связи. Передаточная функция источника положения
T — Постоянная времени, равняйтесь 1/получать,
Усиление — Усиление блока PS Gain.
Усиление установлено в 1e6, что означает, что сигналы с частотами до 160 кГц передаются практически незатронутые.
Снимите насос
Модель насоса лифта, который является насосом типа поршня-и-диафрагмы, создана Гидравлического Блока двигателя Одностороннего действия и двух блоков Запорного клапана. Запорные клапаны симулируют вход и клапаны выхода, установленные с обеих сторон насоса лифта (см. рисунок 1). Контакт между роликом стержня насоса и бегунком представлен блоком Translational Hard Stop. Блок Translational Spring симулирует две пружины в насосе, которые, как предполагается, обеспечивают постоянный контакт между роликом и бегунком.
Насос закачки
Встроенный насос закачки является четырехэлементным насосным модулем. Каждый элемент предоставляет топливо к своему цилиндру. Все четыре элемента идентичны проектом и параметрами и симулированный с той же моделью под названием элемент Насоса закачки. Каждая модель элемента Насоса закачки элемента Насоса закачки содержит две подсистемы, названные Насосом и Инжектором, соответственно. Насос представляет поршень насоса и механизм управления насоса, в то время как Инжектор симулирует инжектор, установленный непосредственно на цилиндре механизма (см. рисунок 1).
Поршень насоса колеблется в барреле насоса, управляемом бегунком (см. рисунок 1). Ныряльщик симулирован с Гидравлическим Блоком двигателя Одностороннего действия. Поступательный Жесткий упор и Массовые блоки представляют контакт между роликом ныряльщика и массой ныряльщика, соответственно. Контакт обеспечен пружинным TS.
Когда ныряльщик спускается, емкость ныряльщика заполнена топливом, под давлением разработанным насосом лифта. Жидкость заполняет емкость через два отверстия, названные портом Inlet и портом Spill (см. рисунок 2, ниже).
Рисунок 2. Взаимодействие ныряльщика с отверстиями управления в барреле
После того, как ныряльщик двигает его ключевую позицию достаточно высоко, чтобы отключить оба отверстия от входной емкости, давление при выходе запускает создание. При определенном повышении инжектор в цилиндре механизма обеспечен, чтобы открыть и питать, начинает вводить в цилиндре (Рисунок 2, b).
Инжекционные остановки как спиральная канавка, сформированная о боковой поверхности ныряльщика, достигают порта Spill, который соединяет главную емкость с низкой барокамерой через отверстие, которое развертывают в ныряльщике (Рисунок 2, c). Можно управлять положением спиральной канавки относительно порта Spill путем вращения ныряльщика с ветвлением управления, таким образом регулирования объема топлива, введенного в цилиндре.
Модель механизма управления ныряльщика основана на следующих предположениях:
1. В схеме управления существует три отверстия переменного сечения: вставьте порт, порт разлива и отверстие, сформированное спиральной канавкой и портом разлива. Открытия входа и отверстий разлива зависят от движения ныряльщика, в то время как открытие отверстия порта разлива канавки является функцией движения ныряльщика и вращения ныряльщика. Ради простоты смещение, сгенерированное вращением ныряльщика, представлено как источник линейного движения, которое объединено с перемещением ныряльщика.
2. Рисунок ниже показывает все размерности, необходимые, чтобы параметрировать отверстия:
— Диапазон ныряльщика
$» /> — Расстояние между отверстием порта разлива и верхним ребром спиральной канавки
3. В присвоении начальных открытий и ориентаций отверстия, ключевая позиция ныряльщика занята как источник , и движение в восходящем направлении рассматривается как движение в положительном направлении. Другими словами, ось X направлена вверх. Под этими предположениями вход и направления отверстия порта разлива должны быть установлены в Opens in negative direction, в то время как отверстие порта разлива канавки должно быть установлено в Opens in positive direction, поскольку это открывается, когда ныряльщик перемещается вверх. Приведенная ниже таблица показывает значения, присвоенные начальным открытиям и диаметрам отверстия.
Notation Name in parameter file Value Remarks S stroke 0.01 m D_in inlet_or_diameter 0.003 m D_s spill_or_diameter 0.0024 m h_in -stroke + inlet_or_diameter + 0.001 The inlet orifice is shifted upward by 1 mm with respect to the spill orifice h_s -stroke + spill_or_diameter h_hg spill_or_diameter The spill orifice is assumed to be fully opened at the top plunger position
4. Ныряльщик эффективный диапазон равняется
Модель инжектора основана на Гидравлическом Блоке двигателя Одностороннего действия и блоке Needle Valve. Клапан иглы закрывается в исходном положении силой, разработанной к предварительно загруженной пружине. Когда сила, разработанная цилиндром, преодолевает упругую силу, инжектор открывает и позволяет топливу быть введенным в цилиндре. В примере инжектор собирается быть открытым в 1 000 панелей.
Результаты симуляции от Simscape Logging
Графики ниже показа положения и скорости потока жидкости выхода инжектора качают 1 и инжектор 1. Эффект профиля бегунка показывают в смещении насоса инжектора 1. Во время второй половины диапазона бегунка топливо выходит из насоса инжектора и передает в инжектор. Топливо выходит из инжектора через клапан иглы. Инжектор имеет емкость с предварительно загруженной пружиной, которая действует, чтобы сохранить жидкость от насоса временно и продвинуть его из инжектора более гладко.
Чертежи дизельного двигателя в разрезе — изображение векторного клипарта
Название изображения: Чертежи дизельного двигателя в разрезе
Описание:
| Стилизованные векторная иллюстрация чертежа выреза четырехцилиндрового дизеля |
Тип векторизации: линии, контуры и абрисы (требует доработки для плоттера/каттера)
Автор/художник: Blacklight / Cliparto
Стоимость скачивания: 316 руб.
ИЛИ по подписке от 20 изображений (1599 р.)
Доступные форматы и размер файлов:
| EPS |
EPS 10  |
808.8 kb |
| JPEG/JPG** |
4273×6000 px |
3794.2 kb |
EPS, AI, CDR, WMF — масштабирумые векторные форматы; JPG — растровый немасштабируемый формат. Файлы в других форматах могут быть предоставлены по запросу.
Файлы формата EPS 10 могут содержать графические эффекты, совместимые только с Adobe Illustrator. Другие векторные редакторы (включая CorelDraw) могут отображать такие эффекты некорректно либо выдавать ошибки.
Скачивание изображения:
Скачивание доступно для зарегистрированных пользователей при наличии на их аккаунте достаточной суммы или по подписке.
Средства снимаются автоматически при каждом нажатии на ссылку «скачать». Скачивая изображение, Вы подтверждаете свое согласие с условиями Стандартной Royalty-Free лицензии.
Судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС)
ИА Neftegaz.RU. Первые судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) появились в начале 20-го века. Датское судно Зеландия, построенное в 1912 г, имело дизельную установку с 2-мя дизелями мощностью по 147,2 кВт.
В настоящее время основную часть устанавливаемых на судах главных энергетических установок составляют ДВС.
Паротурбинные установки имеют только суда с мощностью двигателей от 14700 до 22 100 кВт, и, конечно, атомоходы — суда с ядерной парогенераторной установкой.
Дизельная энергетическая установка состоит из 1-го или нескольких основных двигателей, а также из обслуживающих их механизмов.
В зависимости от способа осуществления рабочего цикла ДВС разделяют на 4-тактные и 2-тактные.
Дополнительное увеличение мощности достигается с помощью наддува.
По частоте вращения ДВС разделяются на:
- малооборотные дизели с частотой вращения 100-150 об/мин, которые непосредственно приводят в движение судовой движитель;
- среднеоборотные — 300-600 об/мин, которые приводят в движение судовой движитель через редуктор.
В 60-х гг одновременно с появлением винтов регулируемого шага начали в качестве главного двигателя применять нереверсивные ДВС вначале на малых судах, траулерах и буксирах, а затем и на больших торговых судах. За счет этого конструкция двигателей упростилась.
Машинное отделение (дизель со вспомогательными механизмами).
Судовая энергетическая установка с ДВС изображена на рисунке.
Кроме главного двигателя предусмотрены еще 2 вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы.
Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов.
Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю.
При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и освобождается в сепараторах и фильтрах от жидких и твердых примесей.
Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла.
Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла.
Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды и охладителей воды и масла.
Пусковая установка, включающая в себя компрессоры, резервуары сжатого воздуха, а также трубопроводы и клапаны, служит для пуска главного и вспомогательных двигателей.
Наряду с указанными выше вспомогательными системами главного и вспомогательных двигателей в машинном отделении находятся и другие судовые механизмы общего назначения.
Принцип действия 4-тактного ДВС показан на рисунке ниже.
В 4-тактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 2 поворота коленчатого вала, т. е. за 4 хода поршня.
Механическая работа совершается только за время 1-го такта, 3 остальных служат для подготовки.
При 1-м такте поршень движется в направлении коленчатого вала.
Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр.
В дизеле без наддува давление всасываемого воздуха равно атмосферному, в дизеле с наддувом к цилиндру подводится уже предварительно сжатый воздух. Во время 2-го такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление.
Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива.
При достижении давления 19,62-39,24 МПа топливо через форсунку впрыскивается в цилиндр, в котором у дизелей без наддува давление сжатого воздуха составляет 2,94-3,43 МПа и температура 550-600°С, а у дизелей с наддувом соответственно 3,92-4,91 МПа и 600-700°С.
Принцип действия 4-тактного дизеля.
Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения.
Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. 3-й такт является рабочим.
Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем в дизелях без наддува от 4,41 до 5,4 МПа, а в дизелях с наддувом — от 5,89 до 7,85 МПа.
Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу.
Во время 4-го такта открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят наружу.
4-тактные судовые ДВС изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.
Принцип действия 2-тактного дизеля.
В рабочий цикл 2-тактного дизеля входят 2 такта, или 1 оборот коленчатого вала.
1-й такт, называемый сжатием, начинается, когда поршень находится в нижнем положении.
Впускные окна в боковых стенках цилиндра открыты. Через эти окна проходит предварительно сжатый продувочный воздух, давление которого должно быть выше давления находящихся в цилиндре расширившихся газов. Одновременно продувочный воздух через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра и наполняет цилиндр новой дозой. Когда впускные окна закрываются поршнем, к цилиндру воздух не подводится. Так как одновременно закрывается и выпускной клапан, воздух в цилиндре сжимается. Этот процесс не показан на рисунке.
Впрыскивание топлива и воспламенение происходит точно так же, как и в 4-тактном ДВС.
Во время 2-го такта — рабочего (или расширения) — расширяющиеся газы совершают механическую работу.
В конце этого такта впускные окна открываются поршнем и процесс продувки цилиндра начинается снова.
Отработавшие газы могут выйти из цилиндра через внешний клапан, либо через управляемые поршнем выпускные окна.
Под наддувом дизельного двигателя понимают подачу к цилиндрам большего количества воздуха, чем требуется для заполнения всего цилиндра при такте всасывания.
Цель наддува заключается в том, чтобы способствовать сжиганию наибольшего количества топлива за 1 рабочий цикл.
Это означает повышение мощности двигателя без увеличения его размеров (диаметра, хода и числа цилиндров), а также частоты вращения.
Наддув можно осуществлять за счет предварительного сжатия воздуха перед цилиндром.
Во всех выпускаемых 4-тактных судовых ДВС предварительное сжатие воздуха происходит с помощью центробежного компрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на отработавших газах дизеля.
Принцип действия газотурбинного нагнетателя.
1 — турбина, работающая на отработавших газах; 2 — отработавшие газы; 3 — свежий воздух; 4 — компрессор; 5 — коленчатый вал; 6 — цилиндр; 7 — поршень.
Принцип действия компрессора показан на рисунке выше. Поступивший из компрессора воздух проходит через фильтры. После открытия впускного клапана сжатый воздух подается через воздушный коллектор к соответствующим цилиндрам.
В двухтактных дизелях предварительное сжатие воздуха происходит в центробежных компрессорах, в пространстве под поршнем, а также в поршневых компрессорах, приводимых в действие двигателем. Давление наддувочного воздуха достигает 0,14-0,25 МПа. На рисунке ниже показан в разрезе главный малооборотный дизель с наддувом.
Принцип действия малооборотного двухтактного дизеля: а — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра; b — одновременно происходит сжатие и всасывание; с — рабочий такт и предварительное сжатие; d — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра двигателя без выходного клапана.
2-тактные дизели изготовляют в виде многоцилиндровых рядных двигателей с 10-12 цилиндрами.
Диаметр цилиндров больших 2-тактных дизелей достигает 1000 мм, ход — 1500-2000 мм.
Мощность цилиндра при общей мощности двигателя более 29 440 кВт составляет от 2900 до 3700 кВт.
В связи с этим ДВС можно использовать в качестве главных двигателей и на крупных судах.
2-тактные дизели имеют очень большие размеры и массу.
Их удельная масса достигает 40-55 кг/кВт. При мощности, например 14 720 кВт, масса составляет 600-800 т.
4-тактный дизель (рядный двигатель).
1 — наддувочный агрегат; 2 — охладитель наддувочного воздуха; 3 — трубопровод отработавших газов; 4 — трубопровод наддувочного воздуха; 5 — трубопровод охлаждающей воды; 6 — масляный трубопровод; 7 — топливный трубопровод; в — распределительный вал; 9 — приводное колесо; 10 — промежуточные шестерни; 11 — приводное колесо коленчатого вала; 12 — коленчатый вал; 13 — шатун; 14 — поршень; 15 — цилиндровая гильза; 16 — камера охлаждающей воды; 17 — крышка цилиндра; 18 — выпускной клапан; 19 — впускной клапан; 20 — топливный клапан; 21 — штанга; 22 — топливный насос; 23 — маслораэбрызгивающее кольцо; 24 — масляная ванна картера; 25 — станина двигателя; 26 — блок цилиндров.
Четырехтактные дизели применяют на судах либо в составе дизель-генераторных установок, либо в качестве главного двигателя в многовальных энергетических установках (по одному дизелю на один движитель) и, соответственно, в многодвигательных установках для одного движителя. Применение среднеоборотных дизелей в качестве главного двигателя дает следующие преимущества:
— увеличение надежности (при выходе из строя одного двигателя остальные продолжают работать);
— уменьшение габаритов и собственной массы деталей (например, клапанов, поршней, кривошипных механизмов, подшипников и т. д.);
— уменьшение удельной массы, которая в зависимости от мощности составляет от 14 до 35 кг/кВт (для мощностей около 2200 кВт).
Среднеоборотные дизели используются также в дизель-электрических энергетических установках в качестве главного двигателя.
4-тактный дизель V-образной конструкции.
1 — поршень; 2 — цилиндровая гильза; 3 — коленчатый вал.
ДВИ́ГАТЕЛЬ ВНУ́ТРЕННЕГО СГОРА́НИЯ
ДВИ́ГАТЕЛЬ ВНУ́ТРЕННЕГО СГОРА́НИЯ (ДВС), тепловой двигатель , в котором химическая энергия топлива, сгорающего в его рабочей полости (камере сгорания), преобразуется в механическую работу. Различают ДВС: поршневы е, в которых работа расширения газообразных продуктов сгорания производится в цилиндре (воспринимается поршнем, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала) или используется непосредственно в машине, приводимой в действие; газотурбинны е, в которых работа расширения продуктов сгорания воспринимается рабочими лопатками ротора; реактивны е, в которых используется реактивное давление, возникающее при истечении продуктов сгорания из сопла . Термин «ДВС» применяют преимущественно к поршневым двигателям.
