Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности смесеобразования дизельных двигателей

02.10.2014


Условия смесеобразования у дизельных двигателей менее благоприятны, чем у карбюраторных. Это объясняется главным образом тем, что время, отводимое на распыление и смесеобразование у дизельных двигателей, примерно в десятки раз меньше времени, отводимого на смесеобразование у карбюраторных двигателей, и соответствует всего 20...40° поворота коленчатого вала, а по времени — 2...3 мс.
Качественное приготовление топливно-воздушной смеси с равномерным распределением ее по объему камеры сгорания зависит от конструкции и технического состояния топливной аппаратуры, формы и конструкции камеры сгорания и впускных трубопроводов. Поэтому несмотря на различные меры, предпринимаемые для улучшения смесеобразования, впрыскиваемое в камеру сгорания топливо распределяется недостаточно равномерно, что вызывает неполное сгорание. В целях более полного сгорания топлива дизельные двигатели работают при высоком коэффициенте избытка воздуха (α = 1,25 и более), что приводит к понижению среднего эффективного давления. Крайне ограниченное время, отводимое на смесеобразование, требует условий для быстрого и наиболее совершенного распыления топлива и распределения его в камере сгорания.
Распыление топлива. Процесс распыления представляет собой сложное явление и заключается в дроблении струи топлива на мелкие капли под действием ряда факторов, в том числе и аэродинамического сопротивления воздушной среды камеры сгорания. Качество распыливания характеризуется тонкостью распыливания, которая определяется величиной среднего диаметра большинства капель. Установлено, что качество распыливания улучшается по мере повышения давления впрыска, с увеличением противодавления воздуха, сжатого в камере сгорания, при переходе к меньшим диаметрам сопловых отверстий форсунки.
Дальнобойность струи впрыскиваемого топлива. Одновременно с интенсивным распыливанием струи, обеспечивающим тонкость и однородность капель, важно, чтобы капли обладали способностью достаточно глубоко проникать по всем направлениям в среду сжатого воздуха в камере сгорания. Впрыснутое в камеру сгорания топливо должно быть распылено и перемешано с воздухом таким образом, чтобы каждая частица топлива имела вокруг себя количество воздуха, достаточное для полного сгорания. Проникновение капель в среду сжатого воздуха зависит от дальнобойности струи топлива.
Значительное влияние на качество распыливания дизельного топлива оказывает его вязкость. Высоковязкое топливо распыли-вается крупными каплями большой дальнобойности, что ведет к замедленному испарению и оседанию части топлива на днище поршня и стенках камеры сгорания. В результате ухудшается процесс сгорания, понижается КПД двигателя, увеличивается количество нагара на стенках камеры сгорания и поршня. При распыливании низковязкого топлива капли получаются мелкими, с малой дальностью полета. Горение в этом случае концентрируется в зоне, близкой от форсунки, что сопровождается ее перегревом с деформацией и неполным сгоранием.
Как показали исследования, дальнобойность струи топлива возрастает по мере увеличения давления впрыска, понижения противодавления воздуха в камере сгорания, увеличения диаметра отверстий форсунки, повышения частоты вращения двигателя и увеличения удельной массы топлива. На смесеобразование и работу дизеля влияют свойства топлива.
Воспламеняемость топлива. К дизельному топливу предъявляются определенные требования, изучение которых приводится в специальном курсе. Здесь же рассмотрим кратко только воспламеняемость топлива. Впрыснутое в камеру сгорания топливо воспламеняется не сразу, а после истечения периода задержки воспламенения, длительность которого зависит от свойств топлива. Чем меньше этот период, тем меньше топлива концентрируется в камере сгорания к моменту воспламенения, тем более плавно и мягко, без стуков, работает двигатель. Воспламеняемость топлива оценивается цетановым числом путем сравнения его с другим эталонным топливом, качества которого равноценны испытуемому. Чем выше цетановое число, тем меньший период задержки воспламенения имеет данное топливо. Плохая воспламеняемость дизельного топлива вызывает жесткую работу и затрудняет пуск двигателя, особенно при низких температурах окружающего воздуха. Цетановое число дизельных топлив отечественного производства — 40...60. Повышение цетанового числа дизельного топлива достигается воздействием на его фрикционный и химический составы, а также введением специальных кислотосодержащих присадок, например органических перекисей, сложных эфиров азотной кислоты и др. Добавление 1% таких присадок в дизельное топливо повышает его цетановое число на 15...20 единиц. В адиабатных двигателях можно будет сжигать дизельное топливо с цетановым числом 30 и даже 10, так как температура стенок камер сгорания таких двигателей повышается с 500 до 1000...1300°К, что приводит к резкому снижению периода задержки воспламенения и требования к цетановому числу топлива.
Скорость нарастания давления. В результате воспламенения большого количества топлива давление в цилиндре повышается довольно быстро. Показателем жесткости работы двигателя служит скорость нарастания давления в процессе сгорания — среднее dp/dα, отнесенное к углу поворота коленчатого вала а. У дизелей скорость нарастания давления должна быть не более 0,4...0,7 МПа на 1 градус поворота коленчатого вала (у вы-сокоформированных — до 1,5 МПа на 1 градус).
Фактор динамичности цикла тоже характеризует жесткость и представляет собой отношение количества топлива, впрыснутого в цилиндр к моменту самовоспламенения, к суммарному количеству топлива, введенного за цикл. В современных автотракторных форсированных дизелях фактор динамичности достигает 0,9...1,0, т. е. все топливо впрыскивается до самовоспламенения.
Работа при большой скорости нарастания давления сопровождается стуками и ухудшением условий работы деталей двигателя. Установлено, что стуки возникают вследствие повышения скорости нарастания давления в конце горения. Чем больше период задержки воспламенения, тем больше топлива поступает в цилиндр, тем выше скорость нарастания давления и больше максимальное давление цикла. Плавная работа двигателя и понижение максимального давления цикла достигается сокращением периода задержки воспламенения, что возможно при использовании топлива с повышенным цетановым числом.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: