4. Топлива для дизельных двигателей.

Дизель по сравнению с бензиновым двигателем имеет ряд существенных преимуществ (меньший удельный расход топлива, применение в качестве горючего более широких фракций нефти и других топлив, меньшая пожароопасность и потери топлива при хранении и транспортировке, возможность перехода на режим работы с нагрузкой без полного прогрева двигателя).

Рабочий процесс дизельного двигателя отличается от бензинового двигателя приготовлением и воспламенением рабочей смеси. В дизеле топливо впрыскивается в среду сжатого высоко нагретого воздуха, где одновременно происходит образование горючей смеси, а затем самовоспламенение топлива.

Основные периоды процесса сгорания в дизельном двигателе.

Процесс сгорания в дизеле принято делить на 4 фазы (Рис. 4.1.). Фаза задержки самовоспламенения, фазы быстрого и замедленного горения и фаза догорания.

Рис. 4.1. Зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала дизельного двигателя.

1. Первая фаза (фаза задержки самовоспламенения).

В течение этой фазы дизельное топливо (ДТ) распыляется, нагревается и перемешивается с поступившим в камеру сгорания воздухом. Продолжительность первой фазы зависит от температуры в камере сгорания, размеров капель топлива, фракционного состава и др.

Чем больше длительность этой фазы, тем больше топлива, готового к воспламенению накапливается в камере сгорания. В этом случае во второй фазе давление нарастает интенсивнее, и работа двигателя становится более жесткой (возрастает уровень динамических нагрузок).

Чрезмерное уменьшение периода задержки ведет к ухудшению экономических показателей двигателя из-за уменьшения времени смесеобразования. Двигатель работает мягче, но часть топлива сгореть не успевает, наблюдается дымление.

2. Вторая фаза (фаза быстрого горения).

После самовоспламенения скорость сгорания практически мгновенно возрастает от нулевой до максимальной. При высокой интенсивности нарастания давления (dP/dφ) работа двигателя становится более жесткой, что сопровождается появлением ударной волны. Для нормального протекания процесса сгорания необходимо, чтобы dP/dφ лежал в пределах 0,4 – 0,6 МПа/град.

От жесткости работы зависят:

-интенсивность изнашивания двигателя (моторесурс), т.к. при ударных нагрузках разрушается масляная пленка и возрастает сила трения;

-уровень шума;

-токсичность ОГ (из-за повышения температуры растет содержание оксидов азота, а неравномерность горения ведет к повышению выбросов СО);

-кавитационный износ гильз цилиндров (что может привести к их прободению).

3. Третья фаза (фаза замедленного горения).

Во время этой фазы сгорает топливо, не успевшее сгореть во второй фазе, а также значительная часть впрыскиваемого в этот период топлива. Фаза заканчивается в момент прекращения впрыска топлива (точка 4). К концу фазы резко снижается коэффициент избытка воздуха, а температура достигает максимального значения. В зависимости от нагрузки фаза заканчивается спустя 10 – 35⁰ поворота коленчатого вала после ВМТ.

Скорость протекания окислительных процессов зависит от взаимной диффузии молекул топлива и воздуха (интенсивности перемешивания). Недостаточная скорость смешения паров топлива и воздуха является одной из основных причин наличия сажи в ОГ. Расслоение заряда, когда топливо изолировано от воздуха, происходит при максимальной температуре, а в этом случае крекинг топлива может происходить быстрее, чем его испарение. Свободный углерод может выделяться в зонах испарившегося топлива, имеющих местный недостаток кислорода.

4. Четвертая фаза (фаза догорания).

Протекает во время хода расширения при снижении давления в цилиндре. На полных нагрузках может длиться до открытия выпускного клапана. Увеличение длительности этой фазы приводит к повышению температуры и дымности ОГ, снижению к.п.д. двигателя.

Длительность этой фазы зависит от химического состава топлива и др. внешних факторов.