Період затримки горіння, цетанове число

Своєчасне займання та згоряння палива обумовлюють економічність та надійність роботи дизельного двигуна.

Процес згоряння палива в дизельному двигуні можна розділити на 4 фази:

1) період затримки займання;

2) період швид­кого горіння;

3) період уповільненого горіння;

4) період догоряння.

Період затримки займання — про­міжок часу від початку впорскуван­ня до моменту займання палива. Паливо, що впорскується в циліндр до приходу поршня у ВМТ (з ви­передженням), займається не мит­тєво, а з деяким запізненням. У цей період відбувається процес сумішо­утворення та нагрівання палива. Од­етанов з фізичною підготовкою його відбуваються реакції передполуменевого окислення. Період зат­римки займання завершується зай манням робочої суміші в одному або кількох місцях, де були найбільш сприятливі умови для проходження передполумене-вих реакцій. Тепло, що виділяється при утворенні перших осередків самозаймання, прискорює процес займання палива, яке надходить у циліндр у період затримки займання, внаслідок чого починається бурхливе горіння, тобто фаза швидкого горіння. Ця фаза характеризується різким зростанням температури і тиску.

Інтенсивність наростання тиску залежить від кількості па­лива, що надходить в циліндр за період затримки самозайман­ня. Чим триваліший цей період, тим більше (за інших рівних умов) надійде палива в циліндр. Виділення тепла і відповідно наростання тиску в циліндрі відбувається різко. Тому робота двигуна буде супроводжуватись стуками і її називають «жорст­кою». Жорстка робота дизельного двигуна так само небажана, як детонація в карбюраторних двигунах.

Режим роботи двигуна оцінюється зростанням тиску в камері згоряння на 1° повороту колінчастого вала. Якщо тиск зростає на 0,25-0,60 Мпа, то двигун працює м’яко, при 0,6-0,8 Мпа — жорстко, а вище 0,9 Мпа — дуже жорстко.

Таким чином, для нормальної роботи двигуна необхідно, щоб паливо самозаймалось у чітко визначений момент і далі енергійно згоряло, викликаючи інтенсивне, але достатньо плавне зростання тиску, не перевищуючи 0,4-0,6 Мпа на один градус повороту колінчастого вала. В цьому випадку спостерігатиметься так звана «м’яка» робота двигуна, при якій буде розвиватись максимальна потужність і забезпечуватись необхідна паливна економічність.

Якщо самозаймання запізнюється, то це призводить до жор­сткої роботи двигуна, що нагадує детонацію в карбюраторно­му двигуні, але природа цих явищ зовсім протилежна, оскільки більшість факторів, що обумовлюють жорстку роботу дизель­ного двигуна, сприяють усуненню детонації карбюраторного.

Показник, що характеризує самозаймистість дизельного па­лива, називається етановим числом, яке визначається методом порівняння займистості палива з займистістю суміші двох
вуглеводнів. Ця суміш складається з цетану період затримки самозаймання якого малий і етанови число (ЦЧ) його приймають за 100; та альфаметилнафталіну, період затримки сисамозаймання якого великий, при етановим числі 0.

Цетанове число дорівнює процентному вмісту (за об’ємом) цетану в такій суміші з альфаметилнафталіном, що рівноцінна даному паливу за самозаймистістю при випробовуванні в стан­етанов умовах. Визначають етанови число на спеціальних установках, конструкція яких забезпечує зміну ступеня стиску у межах 7-23, різними методами: критичного ступеня стиску, запізнення самозаймання, етановимня спалахів.

Найбільшого поширення набув метод етановимня спалахів. Суть його така. При роботі установки на дизельному паливі, ЦЧ якого визначають, зміюючи ступінь стиску добиваються такого положення, щоб при впорскуванні палива під кутом повороту колінчастого вала 13° до ВМТ самозаймання суміші починалось рівно у ВМТ, про що «сигналять» спеціальні лам­почки. Потім підбирають таку суміш цетану з альфаметил­нафталіном, яка при тому ж ступені стиску мала б такий же період затримки самозаймання (13°). Вміст цетану в цій суміші в об’ємних відсотках і приймають за етанови число.

Цетанове число дизельних палив залежить від їх вуглевод­невого складу, структури і молекулярної маси. Знаючи хімічний груповий склад палива, визначають етанови число за формулою:

ЦЧ = 0,85П+0,1Н+ 0,2А,

де П, Н, А — вміст у паливі відповідно парафінових, нафтено­ета і ароматичних вуглеводнів, у відсотках за масою.

Достатньо точним і оперативним є розрахунково-експери­ментальний метод оцінки ЦЧ дизельного палива за допомо­гою формули:

ЦЧ= (Т_сер- 56)/ 0,005 р¹⁵

де Т_сер — середня температура, яка визначається як півсума температур початку і кінця перегонки, °С; р^к — густина дизель­ного палива при 15°С, кг/м³.

За рубежем для характеристики самозаймання дизельного палива, поряд з етановим числом, використовують показник — дизельний індекс (ДІ). Між дизельним індесом і етановим числом палива існує така залежність:

Дизельний індекс 20 30 40 50 62 70 80
Цетанове число 30 35 40 45 55 60 80

Дата добавления: 2014-01-04