Задержка - воспламенение - топливо
Cтраница 4
Оно достаточно точно отражает эксплуатационные характеристики топлива. По существу, этим методом определяют воспламеняемость топлива; чем выше цетановое число, тем ближе к оптимальной величине задержка воспламенения топлива после впрыска его в камеру двигателя. [46]
 |
Развернутая диаграмма процесса сгорания в дизеле. [47] |
Топливо впрыскивается в точке 2, когда поршень не доходит до в. До точки 3 происходит подготовка топлива к сгоранию, и период от точки 2 до точки 3 называют периодом задержки воспламенения топлива. Его продолжительность должна быть по возможности меньшей, так как увеличение этого периода приводит к накоплению значительного количества топлива в цилиндре, что вызовет во втором периоде быстрого сгорания ( участок 3 - 4) чрезмерно резкое увеличение давления и, как результат, повышенную жесткость работы дизеля. [48]
Работу дизеля при скорости нарастания давления более 0 4 - 0 6 МПа на 1 поворота коленчатого вала называют жесткой. При жесткой работе возникают ударные нагрузки на поршень, подшипники, вызывая их ускоренный износ и иногда даже разрушение. При снижении периода задержки воспламенения топлива давление нарастает более плавно, двигатель работает мягче. В то же время чрезмерное сокращение периода задержки воспламенения приводит к ухудшению процесса смесеобразования и, как следствие, к падению мощности и экономичности двигателя. [49]
Период задержки воспламенения зависит от состава смеси. В момент запуска в камере сгорания образуется много зон с богатой и бедной смесью горючего с окислителем. Поэтому одним из требований, предъявляемых к топливу для ЖРД, является постоянство периода задержки воспламенения топлива по составу смеси при Достаточно низком его значении по абсолютной величине. [50]
Стуки, возникающие в цилиндре дизельного двигателя, по своему характеру напоминают детонацию в карбюраторных двигателях. В то же время детонация в карбюраторных двигателях и стуки в дизельных двигателях представляют собой различные явления. Так, при перегреве карбюраторного двигателя детонация усиливается, а при повышении температуры дизельного двигателя стуки уменьшаются вследствие сокращения периода задержки воспламенения топлива. [51]
В течение этого-времени давление продолжает оставаться повышенным, а расход топлива пониженным. Затем процесс повторяется в обратном порядке. Из-за пониженного давления в камере сгорания подача топлива увеличивается, что повышает давление в камере сгорания. В этом случае впять вследствие задержки воспламенения топлива повышенное давление держится в камере сгорания дольше, чем требуется для выравнивания давления, и колебания не затухают. Очевидно, чем меньше период задержки воспламенения топлива, тем выше устойчивость сгорания, тем меньше амплитуда колебания и надежнее работа двигателя. [52]
Благодаря указанному конструктивному выполнению вихревой камеры, во время процесса сжатия воздух из цилиндра перетекает через канал в вихревую камеру и создает в последней интенсивное вращательное движение, способствующее быстрому и совершенному перемешиванию воздуха с топливом. При сгорании давление в камере возрастает и продукты сгорания вместе с воздухом и несгоревшей частью топлива устремляются в цилиндр, где также возникает вихревое движение. Одним из важных элементов некоторых вихревых камер является н е о х-лаждаемая вставка из жаростойкой стали, играющая роль теплового аккумулятора, воспринимающего тепло в процессе горения и отдающего его в процессе сжатия. Благодаря нагреву вставки ( до светло-красного каления) повышается температура конца сжатия и сокращается период задержки воспламенения топлива. Этим обеспечивается стабильность рабочего процесса на переменных числах оборотов и нагрузках, а также меньшая чувствительность к качеству топлива. [53]
Известно, что кислородсодержащие органические соединения ( спирты и эфиры) имеют высокую температурную чувствительность в чистом виде. Например, октановое число метанола в чистом виде по исследовательскому методу ( температура воздуха перед карбюратором 52 С, п6СО об / мин) составляет 112 единиц, тогда как по моторному методу ( температура подогрева смеси после карбюратора 140 С, п900 об / мин) - 90 пунктов. Согласно опытным данным [6], у парафиновых и нафтеновых углеводородов, обладающих малой чувствительностью, длительности задержек воспламенения в широком диапазоне изменения температур сжатия ( 450 - 600 С) почти не зависят от температуры. У непредельных и ароматических углеводородов, отличающихся высокой температурной чувствительностью, с ростом температуры сжатия наблюдаются непрерывное уменьшение периода задержки воспламенения. Периодом задержки воспламенения топлива принято избывать интервал времени от начала развития предпламенных реакций ( завершение быстрого нагревания смеси топливо-воздух до заданной начальной температуры) до момента появления пламени. Парафиновые и нафтеновые углеводороды обладают двухстадийньш процессом воспламенения, поэтому длительность периода задержки ts - для них складывается из двух частей: задержки холодного пламени i - и так называемого второго периода задержки т2 - интервала времени от момента угасания холодного пламени ( завершение холодно-пламенной стадии) до возникновения горячего взрыва. [54]
 |
Схемы возникновения пламени и горения капли топлива. [55] |
Подготовка топлива к самовоспламенению протекает таким образом: пары топлива проникают ( диффундируют) в среду сжатого воздуха и образуют вокруг капли вначале трудновосг. При дальнейшем испарении и распространении паров топлива в среде сжатого воздуха образуется легковоспламеняющаяся паровая фаза с. В этой фазе зарождается пламя, которое способствует быстрому испарению топлива и распространению горения по всему объему цилиндра. Таким образом, тг есть время, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Это так называемый период задержки воспламенения топлива; он может измеряться в градусах угла поворота коленчатого вала ф или в секундах. Период запаздывания воспламенения обычно составляет 6 - 15 угла поворота коленчатого вала или 0 001 - 0 002 с. Когда капля топлива и воздух находятся в состоянии покоя в цилиндре, то проникновение воздуха через зоны 2 и 3 к воспламеняющейся капле затруднено. Период задержки воспламенения оказывает большое влияние на процесс горения в цилиндре дизеля: чем больше тг, тем более жестко протекает работа дизеля. При больших значениях тг происходит скопление топлива в цилиндре до его воспламенения, и процесс сгорания в дизеле становится мало управляемым, резко повышается давление сгорания pz и скорость нарастания давления в цилиндре. Особенно резко это проявляется при низких температурах окружающего воздуха Ток, когда могут наблюдаться даже пропуски вспышек на холостом ходу и малых нагрузках. [56]
В течение этого-времени давление продолжает оставаться повышенным, а расход топлива пониженным. Затем процесс повторяется в обратном порядке. Из-за пониженного давления в камере сгорания подача топлива увеличивается, что повышает давление в камере сгорания. В этом случае впять вследствие задержки воспламенения топлива повышенное давление держится в камере сгорания дольше, чем требуется для выравнивания давления, и колебания не затухают. Очевидно, чем меньше период задержки воспламенения топлива, тем выше устойчивость сгорания, тем меньше амплитуда колебания и надежнее работа двигателя. [57]
 |
Индикаторная диаграмма процесса сгорания топлива в дизельном двигателе. [58] |
Вторая фаза - период быстрого горения, который характеризуется резким нарастанием давления и температуры. От точки 2 до точки 3 происходит интенсивное горение. На процесс сгорания топлива во второй фазе больше всего влияют продолжительность периода задержки воспламенения и количество топлива, накопившегося за этот период. Эти величины определяют скорость нарастания давления и жесткость работы двигателя. Чем больше период задержки воспламенения, тем большее количество топлива успевает накопиться в камере сгорания к моменту воспламенения и тем быстрее нарастает давление во второй фазе. Резкое нарастание давления во второй фазе вызывает появление стуков и жесткую работу дизеля. Чем меньше период задержки воспламенения топлива, тем плавнее оно сгорает во второй фазе и тем мягче работа дизельного двигателя. На скорость сгорания влияет частота вращения вала двигателя, с увеличением которой продолжительность первой фазы сокращается. [59]
Страницы: 1 2 3 4