Влияние химического состава топлива

Продолжительность запаздывания самовоспламенения зависит от ряда факторов, которые связаны с величиной скорости физико-химических процессов, происходящих с топливом от начала подачи до начала сгорания. К числу таких факторов относятся: химический состав топлива, начальные условия на впуске, начало впрыска, состав смеси, нагрузка и число оборотов, конструктивные факторы.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ТОПЛИВА

В дизелях воспламенение рабочей смеси связано с температурой самовоспламенения топлива, которая, при прочих равных условиях, зависит от химического состава топлива. Химический состав топлива оказывает весьма существенное влияние на продолжительность периода запаздывания самовоспламенения. Замечено, что чем больше в топливе содержится парафиновых углеводо родов с нормальным строением, тем меньше период запаздывания самовоспламенения. Наоборот, чем больше ароматических углеводородов, тем больше период запаздывания. Нафтеновые углеводороды занимают в этом отношении промежуточное положение между парафиновыми и ароматическими.

Связь между химическим составом смеси и запаздыванием самовоспламенения очевидна. Таким образом, если известно запаздывание самовоспламенения топлива, то не трудно определить его цетеновое число, показывающее процентное содержание цетена всмеси с а-метилнафталином, которая по признаку задержки самовоспламенения равноценна испытуемому топливу. Дизельные сорта топлив при оценке по признаку воспламенения полностью охватываются цетеновой шкалой.

ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ НА ВПУСКЕ

Начальными условиями на впуске являются: давление и температура воздуха, поступающего в цилиндр двигателя, а также концентрация кислорода в воздухе. Изменение давления и температуры связано с наддувом и дросселированием, а также с изменением состояния окружающей атмосферы; концентрация кислорода — с содержанием водяных паров и инертных газов в воздухе. Увеличение давления среды, куда впрыскивается топливо, резко снижает температуру самовоспламенения, поэтому изменение давления на впуске, а следовательно и в конце сжатия, отражается на периоде запаздывания самовоспламенения.

Повышение давления на впуске, а равно и в конце сжатия увеличивает плотность воздуха, в результате улучшается теплообмен между воздухом и топливом и повышается концентрация кислорода, способствующая быстрейшему окислению топлива. Это приводит к снижению запаздывания самовоспламенения и более плавному развитию процесса сгорания топлива, характеризуемого снижением степени повышения давления λ. Несмотря на то, что при повышении давления на впуске максимальное давление сгорания возрастает, отношение максимального давления рг к среднему индикаторному давлению Pi, как показывают опыты, понижается, обусловливая снижение

степени неравномерности крутящего момента.

При уменьшении давления на впуске (дросселированием) давление конца сжатия и концентрация кислорода уменьшаются. Уменьшение концентрации кислорода вызывается еще и тем обстоятельством, что относительное содержание остаточных газов увеличивается. Поэтому имеются все предпосылки к увеличению периода запаздывания самовоспламенения.

При исследовании вопроса влияния давления на впуске на продолжительность запаздывания самовоспламенения не учитывалось изменение температуры воздуха в конце сжатия, которое также оказывает влияние.

Опытами установлено, что примесь паров воды к воздуху тормозит реакции, предшествующие самовоспламенению, и реакции сгорания топлива . Введение водяных паров в камеру сгорания может оказать отрицательное действие на рабочий процесс быстроходного дизеля. Наблюдаемое иногда на практике повышение мощности и снижение расхода топлива при добавлении паров воды во впускной трубопровод объясняется неудачной конструкцией двигателя, в котором имеются ненормально горячие поверхности, и сгорание протекает с копотью и нагаро-образованием.

ВЛИЯНИЕ НАЧАЛА ВПРЫСКА ТОПЛИВА

В двигателе параметры теплового процесса связаны по времени с движением поршня и зависят прежде всего от скорости и своевременности сгорания топлива. Момент начала впрыска топлива в дизель оказывает значительное влияние на период запаздывания самовоспламенения и тем самым на параметры рабочего процесса: скорость нарастания давления, максимальное давление сгорания, полноту и продолжительность сгорания и, следовательно, на мощность и экономичность двигателя.

Из результатов испытаний видно, что абсолютная величина наивыгоднейшего угла опережения впрыска для каждой камеры сгорания различна. Одинаковое максимальное давление устанавливается при разных углах опережения впрыска, которым соответствует разная продолжительность задержки самовоспламенения и разные средние индикаторные давления. В данном случае наивыгоднейшей по экономичности процесса является камера сгорания с вихреобразованием.

Двигатели с вихревой камерой менее чувствительны к углу опережения впрыска, чем двигатели с непосредственным распиливанием топлива. Таким образом, абсолютное значение наивыгоднейшего угла опережения впрыска зависит от ряда факторов, в том числе от способа смесеобразования и начальных условий на впуске.

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФАКТОРОВ

Основными конструктивными факторами, влияющими на мощность двигателя, являются: степень сжатия, конструкция камеры сгорания, материал поршня, а также качество распыливания и продолжительность подачи топлива.

Влияние степени сжатия

Увеличение степени сжатия повышает начало впрыска давление и температуру к концу сжатия. Это приводит к увеличению концентрации кислорода и улучшению

теплообмена между впрыснутым топливом и воздухом. Таким путем сокращается период подготовки топлива к воспламенению, что выгодно отражается на протекании рабочего процесса.