Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля

1. Тема 2.3 : Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля

Опрос:
1. Задержка самовоспламенения, суть процесса.
Впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется не сразу.
Сначала частички его испаряются, перемешиваются с
воздухом и смесь нагревается до температуры
самовоспламенения. Следовательно, после впрыска частичек
топлива в цилиндр происходит задержка воспламенения
вызванная физическими и химическими подготовительными
процессами.
Время, прошедшее от момента попадания частичек в
цилиндр до начала горения называется периодом задержки
самовоспламенения.

2. Тема 2.3 : Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля

Опрос:
2. Протекание процесса сгорания.
d – точка начала подачи топлива;
@0 – угол опережения подачи топлива;
@i – угол поворота коленвала за период
задержки воспламенения или (период
задержки воспламенения).
с – точка начала горения за период
задержки воспламенения (угол @i)
(сz (z – z0) – участок показывает
процесс расширения (топливо на этом
участке догорает). Участок (сz´)
характерен интенсивным нарастанием
давления от Рс до Рz.

3. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Опрос:
3. Понятие о жёсткой и мягкой работе дизеля.
Жёсткость работы дизеля зависит от
величины периода задержки
самовоспламенения: чем он больше,
тем жестче будет работа дизеля.
Значит, для обеспечения мягкой работы
дизеля следует стремиться к уменьшению
периода задержки самовоспламенения
(регулировка - установить позже угол –
опережения подачи топлива).
Уменьшению периода задержки
самовоспламенения способствует
повышение температуры сжатого
в цилиндре воздуха.
Холодный дизель работает со
«стуками» в цилиндре, после
нагрева «стуки» исчезают.

4. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Опрос:
4) Цетановое число, физический смысл.
Цетановым числом топлива называется процентное
содержание цетана в такой его смеси с
альфаметилнафталином, которая эквивалентна топливу по
воспламеняемости
Его определяют сравнением самовоспламеняемости исследуемого топлива и
двух эталонных углеводородов: цетана С16Н34 и альфаметилнафталина
С10Н7СН3 первый имеет минимальный период задержки самовоспламенения,
второй значительный. Сначала определяют степень сжатия при которой
исследуемое топлива самовоспламеняется при положении поршня строго в
ВМТ.
Затем подбирают эквивалетную смесь цетана и альфаметилнафталина, т.е.
такую, которая при том же угле опережения подачи топлива и при той же
степени сжатия самовоспламеняется при положении поршня в В.М.Т.

5. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Смесеобразованием называется процесс приготовления
горючей смеси в целях подготовки топлива к сгоранию.
Совокупность частиц распыливаемого топлива, образующееся на выходе его
из сопла форсунки, называется факелом топлива. Он характеризуется
углом α
и длинной L. Вертикальный
угол β между осями факелов
называется углом распыливания.
Длина, угол факела и угол
распыла согласуются с
камерой сгорания.
Факел
должен охватывать всю толщину воздуха в камере, но частицы топлива не
должны попадать на охлаждаемые поверхности во избежание
коксования.

6. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Количество факелов чем больше тем лучше, но обычно по числу сопловых
отверстий; 6-8, Ø 0,20-0,5 мм. Сопловое отверстие представляет канал, длина
(которого в 4-7 раз больше его диаметра). Вследствие трения внешнего слоя
топлива, распад струи происходит в канале. При выходе из него нити топлива
встречают сопротивление сжатого воздуха и распадаются на частицы и
образуют факел топлива.
Для хорошего смесеобразования скорость истечения топлива должна быть 250350 м/с. Для получения такой скорости давление впрыска должно быть 40-80
МПа (400-800 кгс/см2) и выше. Продолжительность впрыска топлива
составляет 15-40º угла П.К.В., а у быстроходных ещё больше.
Для получения процесса смесеобразования необходимо что бы скорость впрыска
возрастала и имела максимальное значение в момент прекращения впрыска.
Поэтому профиль кулачковой шайбы топливного насоса делают таким,
что бы давление впрыска после его начала возрастало. Начальное
давление впрыска у судовых дизелей составляет 18-38 МПа (180-380 кгс/см2).

7. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Форма камер
сгорания.
Полусферическая,
Гессельмана,
промежуточная,
камера сгорания в поршне
(ЦНИДИ),
(однокамерное
смесеобразование).

8. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Вихрекамерное образование.
При организации однокамерного смесеобразования в двигателях небольших
размеров, при малых диаметрах цилиндров в них мало места для развития
факела топлива, при небольшой мощности в цилиндр впрыскивается очень
малый объём топлива, поэтому для достижения высокой скорости впрыска
необходимо высокое давление и малые сечения сопловых отверстий (у
двигателей ЯАЗ 204, Ø 0,15 мм, давление впрыска доходит
до 140 мПа или 1400 кгс/см2 ) такой двигатель весьма чувствителен к
качеству топлива и качеству обслуживания топливной аппаратуры.
Судовые дизели должны быть проще и нетребовательны к качеству
обслуживания.
Поэтому нашло широкое применение многокамерное смесеобразование и его
разновидность вихрекамерное.

9. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Справка. Вихрекамерное смесеобразование позволяет получить качественное
смесеобразование при малых давлениях впрыска (12-24 МПа), 120-240
кгс/см2.
Преимущества вихрекамерного
смесеобразования; можно получить
большую мощность чем при
однокамерном смесеобразовании,
лучше происходит процесс сгорания
(больше воздуха), менее чувствитель
ны к качеству топлива.
Недостатки; менее экономичны, т.к. на перетекание воздуха и рабочего газа в
вихревую камеру затрачивается часть внутренней энергии газа. Конструкции
крышки цилиндра усложняется.
Вследствие разделения объёма камеры сгорания на две части, увеличивается
поверхность, приходящаяся на единицу объёма воздуха.
Повышенный в связи с этим отвод теплоты через стенки снижает температуру
сжимаемого воздуха, что затрудняет пуск холодного дизеля.

10. Тема 2.3. Смесеобразование в судовых дизельных двигателях.

Как делают бензин.