19. Смесеобразование в дизельных двигателях

Экономические и экологические показатели автомобильного дизельного двигателя (ДД) в первую очередь зависят от особенностей рабочего процесса и, в частности, от типа камеры сгорания, системы впрыскивания топлива. Камеры сгорания ДД делятся на разделенные (вихрекамерные и форкамерные), полуразделенные и неразделенные. ДД с неразделенной камерой иногда называют двигателями с непосредственным впрыском.

ДД с разделенной камерой сгорания обычно устанавливаются на грузовики малой грузоподъемности и легковые автомобили. Они имеют низкий уровень шума и меньшую жесткость работы. При подходе поршня к ВМТ воздух из основного объема камеры сгорания вытесняется в дополнительный, создавая в нем интенсивную турбулизацию заряда, что способствует лучшему перемешиванию капель топлива с воздухом. Недостатком ДД с разделенной камерой сгорания являются: некоторое увеличение расхода топлива вследствие повышения потерь в охлаждающую среду из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества. Для облегчения пуска ДД с разделенной камерой оснащаются электрическими свечами накаливания, устанавливаемыми в форкамеру или вихревую камеру. Реже свечи устанавливаются в ДД с непосредственным впрыском.

ДД с неразделенной камерой сгорания имеют низкие расходы топлива и легче запускаются. Недостатком их является повышенная жесткость работы и соответственно - высокий уровень шума.

20. Дизельные топлива

Дизельные топлива (ДТ) предназначены для дви­гателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Представляют собой смесь углеводо­родов с температурой кипения 180—360⁰С. ДТ, впрыснутое в сжатый и нагретый в цилиндре воздух (500-700⁰С), должно распылиться, частично испариться и самовос­пламениться за очень короткий (0,002-0,003 с) промежуток времени, называемый периодом задержки самовоспламенения (ПЗС).

Цетановое число (ЦЧ) характеризует воспла­меняемость ДТ (чем оно больше, тем мень­ше ПЗС). При ЦЧ менее 40 (большом ПЗС) топливо в цилиндре успевает хорошо прогреться, поэтому воспламенение носит взрывной характер и рез­ко повышает давление в цилиндре. Такую рабо­ту дизеля называют "жесткой", она вызывает ударные нагрузки на поршень, подшипники ко­ленвала, приводит к их ускоренному износу. ДТ с ЦЧ выше 55 (малым ПЗС), поступив в цилиндр, не успевает хорошо прогреться, поэтому давление в цилиндре нарастает равно­мерно, дизель работает "мягко". Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, что приводит к неполному сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя, повышению дымности отработавших газов.

ЦЧ связано с низкотемператур­ными характеристиками топлива — чем оно меньше, тем ниже температура застывания. Поэтому летние и зимние ДТ имеют разные ЦЧ. У арктического ДТ оно находится на грани "жесткой" работы дизе­ля. "Мягкой" работой двигателя "жертвуют" для обеспечения возможности его пуска, прохожде­ния топлива через фильтры, прокачиваемости по топливной системы и т.д.

Прокачиваемость ДТ долж­на обеспечивать бесперебойную подачу его в цилиндры в необходимом количестве. Опреде­ляется вязкостью, низкотемпературными ха­рактеристиками, содержанием механических примесей, смол и других загрязнений, влияю­щих на прохождение топлива через фильтр.

Вязкость ДТ должна находиться в определенных пределах. Если она чрезмерно высокая, ухудшается прокачиваемость по системе и процесс смесеобразования из-за неудовлетворительной тонкости распыления. Это снижает экономичность двигателя и повышает дымность отработавших газов. Топливо с низкой вязкостью хуже обеспечивает смазку и герметизирует зазор плунжерных пар топливного насоса высокого давления, что может привести к выходу его из строя.

Низкотемпературные свойства ДТ — температура помутнения (кристаллизации парафинов), застывания (полная потеря текучести) и предельной фильтруемости (температура, при которой топливо еще способно проходить через фильтр). Они определяют способность топлива проходить через фильтр и обеспечивать прокачку по трубопроводам в условиях низких температур.

Таблица 1. Цетановые числа дизельных топлив различных марок

Марка ДТ	Летнее	Зимнее (-350С)	Зимнее (-450С)	Арктическое
ЦЧ	47 - 51	45 - 49	40 - 42	38 - 40

Для обеспечения низкотемпературных свойств зимнее и арктическое ДТ получают из бо­лее легких фракций, чем летнее, или проводят его депарафинизацию (извлечение парафинов), а в то­пливо марки ДЗп вводят депрессорные присадки. В арктическое ДТ для повышения ЦЧ вводят специальные присадки, повышающие его с 38 до 40. Гидроочисткой получают экологи­чески чистые топлива летних (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и зимней марок (ДЗЭЧ), которые обладают по­ниженным содержанием серы.

Введением в экологически чистое топливо присадок (летом антидымной, зимой еще и депрессорной) получают городское ДТ.

Зимнее ДТ дороже летнего, поэтому недобросовестные производители для сниже­ния температуры застывании добавляют зимой в летнюю марку бензины или керосины. У них низкое цетановое число (у керосина — 20-40, у бензина — 14-24), что приводит к жест­кой работе дизеля, соответственно к повыше­нию износа и т.д. Добавление в ДТ некачественных депрессорных присадок, понижающих только температуру застывания и не влияющих на пре­дельную температуру фильтруемости, вызыва­ет забивание фильтров.