ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия применения из "Химмотология топлив" Условия применения дизельных топлив определяются особенностями рабочего процесса дизеля и условиями эксплуатации изделий различной техники, на которой установлены дизели. [c.140] Рассмотрим влияние этих факторов на требования к качеству. [c.140] Особенности рабочего процесса поршневого двигателя с воспламенением от сжатия (дизеля). [c.140] Специфической особенностью дизельного двигателя является то, что смесеобразование в нем происходит непосредственно в камере сгорания, а образовавшаяся рабочая смесь самовоспламеняется за счет энергии диабатически сжатого воздуха. [c.140] Условия испарения, смесеобразования и сгорания в дизеле значительно отличаются от условий, в которых протекают эти процессы в карбюраторном двигателе. [c.140] Впрыск топлива производится в среду горячего (500-700 С) и сильно сжатого воздуха (степень сжатия воздуха в дизеле достигает 14 - 18 и выше). Для обеспечения хорошего распьша (средний диаметр капель 10 - 100 мкм) и смесеобразования топливо в цилиндр подается под давлением (до 150 МПа и выше). Для этого используется специальная аппаратура, включающая насосы высокого давления и форсунки или насоса-форсунки. Вследствие этого топливная система дизельного двигателя гораздо сложнее, чем у карбюраторного двигателя. [c.141] Топливо в дизельном двигателе выполняет не только роль горючего, но и используется в качестве смазочного материала трущихся деталей топливной аппаратуры. [c.141] Процесс смесеобразования включает распыливание вводимой порции топлива, распределение капель в камере сгорания, испарение и диффузию паров топлива. [c.141] В быстроходных дизелях смесеобразование осуществляется в весьма короткие промежутки времени (за 0,003-0,006 с). К началу воспламенения (период задержки воспламенения составляет 0,0016-0,003 с) процессы смесеобразования не успевают завершаться во всем объеме камеры сгорания, продолжают развиваться одновременно с процессом горения топливно-воздушного заряда. При этом вследствие температуры скорость процессов физико-химической подготовки еще не участвующего в горении топлива значительно увеличивается. Однако в дальнейшем условия воспламенения и горения топлива, особенно поступающего в конце впрыска, ухудшаются за счет недостаточного подвода кислорода в зону реакции и фракционирования при испарении капель топлива, так как в последнюю очередь испаряются и участвуют в горении высококипящие углеводороды с большой молекулярной массой. В этих условиях горение последних порций топлива замедляется и в условиях повышенных нагрузок является одной из причин дымления двигателя. [c.141] На рисунке 20 показана индикаторная диаграмма рабочего процесса двигателя с воспламенением от сжатия, развернутая по углу поворота коленчатого вала. Пунктиром показано изменение давления в камере сгорания неработающего двигателя. В непрерывном рабочем процессе можно выделить три стадии. [c.141] К первой стадии относятся процессы, протекающие в камере сгорания от момента начала впрыска (точка 1) до образования очага пламени. С момента образования очага пламени начинается резкое повышение давления, и этот момент характеризуется на индикаторной диа1рамме точкой отрыва линии работающего двигателя (точка 2) от линии сжатия. Период времени от начала впрыска до начала горения называется периодом воспламенения (самовоспламенения). В этот период времени происходит распыливание, смешение и испарение топлива, а также его предпламенные превращения, заканчивающиеся в некоторых частях образованием первичных очагов горения. К началу воспламенения достаточно глубокие химические процессы окисления успевают пройти только в небольшой части топливного заряда. В дальнейшем эти процессы развиваются в условиях высоких температур и давлений, обусловленных сгоранием последующих порций топлива. [c.142] В третьей стадии происходит догорание рабочей смеси в цилиндре двигателя. Догорание происходит в условиях высоких температур и уменьшенной концентрации паров топлива и воздуха при движении поршня к нижней мертвой точке. В фазе догорания существенное влияние на скорость сгорания оказывает повышенная концентрация продуктов сгорания. От количества смеси, догораемой в третьей стадии, и условий зависит полнота сгорания тош1Ива и дымление двигателя. [c.143] Мягкая и жесткая работа двигателя определяется скоростью нарастания давления в камере сгорания на градус поворота коленчатого вала и зависит, главным образом, от периода задержки самовоспламенения топлива. Средняя величина жесткости работы современных быстроходных дизелей находится в пределах 0,4... 0,5 МПа/град, поворота коленчатого вала ( в зависимости от степени сжатия). При больших скоростях нарастания давления наблюдается жесткая работа двигателя. Период самовоспламенения (ПЗВ) топлива оказывает решающее влияние на скорость нарастания давления в камере и зависит при прочих равных условиях от строения и химической активности углеводородов, входящих в состав дизельного топлива. Наибольшим ПЗВ обладают ароматические углеводороды, далее идут изоалканы, нафтены и непредельные углеводороды. Наименьшим ПЗВ обладают алканы нормального строения. ПЗВ уменьшается для углеводородов одинакового строения по мере увеличения их молекулярной массы. [c.143] При больших ПЗВ к началу воспламенения в камере сгорания накапливается большое количество смеси, подготовленной к сгоранию, в результате происходит воспламенение больших количеств горючей смеси и чрезмерно быстрое нарастание давления, что приводит к жесткой работе дизеля. Наоборот, при слиппсом малом ПЗВ топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, начинает воспламеняться и сгорать не по всему объему, а в непосредственной близости от форсунки. В результате следующие порции топлива будут поступать в атмосферу горячего воздуха, смешанного с продзтггами сгорания, что неизбежно приводит к неполному сгоранию, дымлению и потере мощности двигателя за счет неравномерного смесеобразования в объеме камеры сгорания. [c.144] На ПЗВ и характер процесса сгорания топлива в дизельном двигателе существенное влияние оказывают конструктивные и эксплуатационные факторы. Действие этих факторов проявляется через изменение режима работы, который в свою очередь влияет на мощность, экономичность и надежность работы дизельного двигателя. Увеличение температуры в конце такта сжатия и топлива улучшает характеристики воспламенения и горения. Повышение давления также увеличивает скорость химических превращений. Однако положительное влияние температуры и давления будет оказываться только при условии соблюдения оптимальных параметров рас-пьшивания, распределения топлива в камере сгорания и турбулентности среды. [c.144] Влияние формы, размера и материала камеры сгорания проявляется главным образом через температурный режим работы двигателя и равномерность распределения топлива по объему камеры сгорания. [c.145] Увеличение тонкости распьшивания топлива ускоряет скорость испарения капель, однако при этом уменьшается дальнобойность струи, в результате чего происходит неравномерное распределение топлива по объему камеры сгорания. [c.145] Увеличение степени сжатия приводит к увеличению давления, температуры и, следовательно, к уменьшению ГОВ. В условиях высоких степеней сжатия за счет высоких температур и давлений слабее проявляется влияние химического состава топлива на ГОВ. Влияние степени сжатия на ГОВ и скорость нарастания давления показано на рисунке 22. [c.146] С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя усиливается вихревое движение, повышаются температура и давление воздуха в камере сгорания. В таких условиях ПЗВ и продолжительность горения уменьшаются, в результате чего основная часть топлива успевает сгореть до начала фазы догорания (рисунок 24). [c.147] Вернуться к основной статье