3. Испаряемость дизельных топлив

Процесс испарения дизельных топлив происходит в условиях высоких температуры и давления, а также интенсивных вихревых движений воздуха, характерных для внутренней полости камеры сгорания дизеля в конце такта сжатия.

Время, отводимое на нагревание, зависит от частоты вращения вала двигателя и составляет: от 50 мс для тихоходных двигателей до 0,5 мс для быстроходных (с частотой вращения 6000 мин^-1). На испарение дизельного топлива влияют те же физико-химические свойства его, что и на испарение бензинов в двигателях с искровым зажиганием, но количественно условия испарения в бензиновом двигателе и дизеле различны. Поэтому, несмотря на то, что такие физические параметры, как давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, поверхностное натяжение, фракционный состав топлива, значительно отличаются от аналогичных показателей бензина, поданное в камеру сгорания дизельное топливо успевает испариться.

Процессы внутреннего смесеобразования, характерные для дизелей, нельзя рассматривать отдельно от процессов воспламенения и сгорания топлива.

Рассмотрим количественные значения основных физико-химических свойств топлива, оказывающих влияние на процесс смесеобразования.

Все топлива, применяемые для дизелей, имеют более тяжелый фракционный состав, чем бензины. Начало их кипения находится в интервале температур, в котором кончают выкипать бензины, или несколько ниже. Диапазон кипения дизельных топлив обычно 150-360 °С: для тихоходных, стационарных и судовых дизелей используют более тяжелое топливо, выкипающее при температуре 230-360 °С (газойль), или соляровые фракции с температурой перегонки 300-400 °С (для судовых тихоходных дизелей, имеющих систему подготовки топлива, можно использовать и более тяжелые топлива, например топливо ДМ - мазут).

Особый класс представляют собой топлива широкого фракционного состава (ТШФС), применение которых с каждым годом будет увеличиваться. Температура кипения их 60-350 °С. Все температуры кипения указаны при атмосферном давлении.

При оценке испаряемости топлив в реальных условиях процесса в дизелях необходимо учитывать значительное увеличение этих температур в связи с высоким давлением среды, где происходит испарение. К моменту подачи топлива в камеру сгорания давление воздуха в ней составляет: в двигателях без наддува 5—6 МПа, а при наддуве 7—10 МПа.

На процесс испарения дизельных топлив большое влияние оказывает поверхностное натяжение: чем меньше поверхностное натяжение, тем тоньше и однороднее распыливание топлива форсунками, способствующее ускорению процессов испарения и смесеобразования.

Поверхностное натяжение дизельного топлива при одинаковой температуре на 30—40 % больше, чем у бензина, но так как его распыливание происходит при более высокой температуре, то практически такой разницы не ощущается. Например, уже при температуре 100 °С поверхностное натяжение дизельного топлива становится практически равным поверхностному натяжению автомобильного бензина при температуре 30 °С.

Давление насыщенных паров дизельного топлива меньше влияет на процесс его испарения, чем давление паров бензина в двигателе с искровым зажиганием, поскольку это давление при характерных для дизеля соотношениях жидкой и паровой фаз очень нестабильно и процесс испарения происходит при высоком давлении среды.