Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Згоряння суміші та оцінювання її самозаймання





Особливості робочого процесу. Робочий процес дизельних двигунів порівняно з бензиновими відбувається при більш інтенсивних режимах. Так, тиск укінці такту стиску досягає 3...4 МПа, а температура повітря – 500...800 °С. Тиск впорскування палива у тракторних дизелях становить 12 МПа, а в автомобільних – 80... 140 МПа. Час сумішоутворення у дизельних двигунах у 10 разів менший, ніж у бензинових. Так, якщо тривалість випаровування бензину у двигуні дорівнює 0,025 с, то у дизелях (при однаковій частоті обертання вала -0,002...0,003 с. Тому паливо у дизельних двигунах змішується з повітрям значно гірше, що потребує підвищеного надлишку повітря (коефіцієнт надлишку повітря у швидкохідних дизелях становить 1,2... 1,5 проти 0,8...1,1 у бензинових двигунах). Процес сумішоутворення та згоряння палива у дизелі значною мірою залежить від конструкції камери згоряння і характеризується періодом затримки самозаймання – часом від моменту впорскування суміші в циліндр дизеля до її займання.

Цей період дуже короткий, але він сильно впливає на подальший процес згоряння палива. Затримка самозаймання суміші, що потрапила до камери згоряння, потрібна для забезпечення її повного випаровування та попереднього окиснення.

Випаровування палива нормується за ГОСТ 305–82 його фракційним складом і визначається двома температурами википання палива: t50 та t96. Вплив на цей процес фракційного складу й експлуатаційних властивостей дизельного палива ще не встановлено, хоча в ряді випадків помічено деякі закономірності.

Так, використання дизельного палива з більш важким фракційним складом може призвести до підвищення витрат палива, погіршення пуску дизеля (рис.2.3), збільшення нагароутворень, закоксовування кілець, а також до збільшення швидкості зношування деталей двигуна.

Застосування палива з більш легкими фракціями, ніж це передбачено інструкцією з експлуатації, виявляється не менш шкідливим, ніж із більш важкими. Це пояснюється тим, що із полегшенням фракційного складу палива, виготовленого з тієї самої сировини, зменшуються цетанове число і в'язкість, збільшується жорсткість роботи двигуна, погіршуються його пускові властивості та підвищується зношування паливоподавальної апаратури і циліндро-поршневої групи. Тому дизельне паливо повинно мати найкращу випаровуваність. Чим більше в паливі легкокиплячих фракцій, тим швидше та повніше вони випаровуються. Чим нижче температура википання 50 % палива, тим легше пустити в хід двигун, особливо при низьких температурах повітря. Так, час для прокручування колінчастого вала до пуску двигуна на паливі з температурою його википання 50 %, що становить 225 °С, і цетановим числом 47,5 майже в дев'ять разів менший порівняно з часом, потрібним для пуску двигуна на паливі з вищою температурою википання, яка дорівнює 185 °С, та цетановим числом 52.



Однак це не значить, що для поліпшення випаровування і полегшення пуску дизельного двигуна можна застосовувати дуже легке паливо типу бензину, оскільки полегшення фракційного складу палива, тобто поліпшення його випаровування, веде до збільшення періоду самозаймання палива. Чим важчі фракції дизельного палива, тим нижча температура його самозаймання. Бензин має температуру самозаймання 425 °С, газойль – 400 °С, а дизельне паливо – 300...330 °С.

Паливо, яке має високу температуру самозаймання, не може використовуватись для дизелів.

Для займання палива безпримусового запалювання необхідно, і щоб температура, при якій самозаймається розпилене паливо, була б нижчою від температури, що виникає при стисненні повітря в циліндрі двигуна.

Слід пам'ятати, що паливо у циліндрі двигуна спалахує не відразу, а через деякий час, який називається періодом затримки самозаймання.

У момент, коли починається горіння палива, більша його частина, що надійшла на цей момент, встигає випаровуватися і процес горіння охоплює все нові порції паливоповітряної суміші. Паливо продовжує подаватись форсункою в камеру згоряння, воно інтенсивно переміщується з повітрям, випаровується та швидко згоряє. Тиск у циліндрі значно підвищується і досягає максимального значення. Після закінчення подачі палива процес згоряння його продовжується, а температура газів зростає. Процес горіння закінчується, коли досягається максимальна температура газів у камері згоряння. Після цього догоряють залишки незгорілого палива та продукти неповного згоряння. Чим важче паливо, тим вищі його в'язкість і густина, тим більш тривалим є період догоряння палива. Фаза догоряння може і охоплювати до 70° ПКВ відносно ВМТ. Процес догоряння палива впливає на димність та токсичність відпрацьованих газів.

При великій затримці самозаймання паливоповітряної суміші в циліндрі дизеля накопичується і зразу згоряє велика частина палива. Це веде до різкого наростання тиску на кожний градус ПКВ. При цьому спостерігається жорстка робота двигуна (рис.2.4).

Зовнішні ознаки жорсткої роботи двигунаідентичні детонаційному згорянню бензину в бензинових двигунах, тобто прослуховується характерний металічний стук від дії ударної хвилі на поршень двигуна. Такт стиску в дизелі супроводжується вібрацією та перегріванням двигуна.

Під час жорсткої роботи двигуна спостерігається підвищене зношування корінних підшипників колінчастого вала, особливо вкладишів через ударну хвилю на них; пригоряють, деформуються, а іноді й ламаються поршневі кільця; збільшується прорив газів у картер двигуна; підвищуються витрати палива й олив, а також димність і токсичність відпрацьованих газів.

Чим менша затримка самозаймання, тим скоріше займається паливо та повільніше зростає тиск у циліндрі, тобто м'якше працює двигун, і навпаки.

Таким чином, жорсткість роботи дизеля, що характеризується швидкістю збільшення тиску залежно від кута ПКВ, пов'язана із затримкою самозаймання палива. При жорсткій роботі двигуна підвищується зношування деталей кривошипно-шатунного механізму, зменшується економічність роботи двигуна та виникають інші шкідливі наслідки.

Жорстка робота двигуна спостерігається при зменшенні періоду затримки самозаймання палива (див. рис.2.4). її оцінюють при збільшенні тиску на Г ПКВ. Вважають, що двигун працює м 'яко при збільшенні тиску до 0,25...0,50 МПа на Г ПКВ, жорстко – при 0,6...0,9 МПа і дуже жорстко, коли тиск перевищує 0,9 МПа (такі режими можуть призвести до швидкого виходу його із ладу).

Період затримки самозаймання палива, темп збільшення тиску при його згорянні та, як наслідок, можливість появи жорсткої роботи дизеля залежать від ступеня стиску (рис. 2.5), випередження впорскування (рис. 2.6) та інших чинників, у тому числі випаровування і самозаймання дизельного палива. Підбираючи для кожної конкретної моделі дизеля паливо, що має відповідні властивості (передусім – це в'язкість, температура випаровування та самозаймання), можна забезпечити м'яку роботу, легкий пуск й оптимальні умови проходження робочого процесу в камері згоряння.

Збільшуючи ступінь стиску, досягають зменшення часу затримки самозаймання палива, зниження швидкості зростання тиску, повільної та м'якої роботи дизеля, зниження питомої витрати палива і поліпшення пускових якостей. Проте процес залежить не тільки від конструктивних особливостей дизельного двигуна, а й від властивостей самого палива.

Розглянемо це докладніше.

Схильність дизельного палива до самозаймання . Цю властивість дизельного палива та виникнення жорсткої роботи двигуна оцінюють за цетановим числом.

Цетанове число – це показник, що характеризує період затримки займання дизельного палива. При визначенні цього числа, як і октанового числа бензину, користуються порівнянням випробуваного дизельного палива з еталонним. Останнє складається з чистих вуглеводнів: цетану (С16Н34) та альфаметилнафталіну (С10Н7СН3).

Цетан – це чистий вуглеводень парафінового ряду, для якого характерними є найшвидший розпад й окиснення у стисненому повітрі під впливом температури і тиску. Він має найменший період затримки самозаймання, що забезпечує м'яку роботу двигуна.

Альфаметилнафталін – це також вуглеводень, але ароматичного ряду, характеризується найбільшим періодом затримки та високою температурою самозаймання. Звідси різке збільшення тиску на 1° ПКВ і жорстка робота двигуна.

Схильність цетану до самозаймання умовно оцінюється у 100 одиниць, а альфаметилнафталіну – в нуль одиниць.

При змішуванні цетану з альфаметилнафталіном у різних співвідношеннях одержують низку еталонного палива з різною схильністю до самозаймання. Чим більше цетану в суміші, тим вища її схильність до самозаймання.

Для визначення самозаймання дизельного палива треба підібрати такий склад суміші цетану й альфаметилнафталіну, який був би рівнозначний за температурою самозаймання досліджуваному паливу. Таким чином, цетанове число палива визначається відсотковим складом (за об'ємом) цетану в еталонному паливі, що має однакове самозаймання із досліджуваним паливом.

Із рис. 2.7 та 2.8 випливає, що дизельне паливо повинно мати цетанове число в певних оптимальних межах. При більш високому це-тановому числі час пуску двигуна при заданій температурі зменшується (рис. 2.9). Однак надійний пуск охолодженого двигуна здебільшого залежить від його конструкції та режиму пуску, ніж від цетанового числа палива.

Для сучасних швидкохідних двигунів вітчизняного виробництва використовують паливо з цетановими числами 45 і 52.

Використання палива з цетановим числом меншим від 40 може призвести до жорсткої роботи дизельного двигуна. Це цілком очевидно, тому що у паливі мало вуглеводнів парафінового ряду і багато ароматичних вуглеводнів, які сприяють збільшенню періоду затримки самозаймання та жорсткій роботі двигуна.

Підвищувати цетанове число понад 52 також недоцільно, оскільки через дуже малий період затримки самозаймання палива полум'я не встигає поширитись по камері згоряння і тоді паливо займається та згоряє поблизу форсунки. При цьому воно згоряє не повністю, спостерігається димлення, збільшуються нагароутворення і витрати палива, а потужність двигуна зменшується.

Способи підвищення цетанового числа. Цетанове число палива можна підвищити двома способами: регулюванням вуглеводневого складу або введенням спеціальних присадок.

Перший спосіб грунтується на тому, що гемологічні ряди вуглеводнів за ознаками зниження цетанового і підвищення октанового чисел розміщуються в одному й тому самому порядку: нормальні парафіни – ізопарафіни – нафтени – ароматичні вуглеводні.

Отже, цетанове число можна значно підвищити, збільшуючи відсоток різних нормальних парафінів та знижуючи – ароматичних.

Другий спосіб грунтується на введенні киснемістких присадок (органічні пероксиди, складні ефіри тощо).

Введення в паливо всього 1 % присадок дає змогу підвищити цетанове число на 8... 12 одиниць.

 





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1746; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.