Сгорание топлива в дизелях

Образование горючей смеси и интенсивность ее сго­рания в дизельных двигателях зависят от многих при­чин: давления и температуры сжатого воздуха, тонкости распыла, количества топлива в воздухе, испаряемости. Но основное значение имеет химический состав топлива, определяющий не только температуру его воспламене­ния, но и период задержки воспламенения, т. е. время, которое проходит с момента начала подачи топлива до момента его самовоспламенения.

В любом дизеле сложному процессу самовоспламенения топлива всегда предшест­вует период задержки. За это короткое время в камере сгорания про­исходят физические (распыл, перемешивание с возду­хом, нагревание, испарение) и сложные химические (различные стадии окисления молекул топлива) процес­сы. В результате выделяется 10—15% энергии, заключенной в топливе, и накапливается тепло. Температура повышается, и топливо воспламеняется. Температуру, до которой нужно нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы началось его горение, называют темпе­ратурой самовоспламенения.

Современные методы исследования, например скоро­стная киносъемка, позволили установить, что в дизельных двигателях образуются объемные очаги пламени, возни­кающие одновременно в нескольких местах по внешней оболочке струи впрыскиваемого топлива. Скорость распространения пламени здесь достигает 1000 м/с. Коли­чество возникающих очагов зависит от интенсивности протекания предпламенных реакций (окисления) и про­должительности периода задержки воспламенения. Про­цесс сгорания протекает благоприятнее, если период за­держки небольшой.

Сгорание топлива

При содержании в топливе большого количества легкоокисляющихся углеводородов период задержки вос­пламенения очень короткий. Это облегчает пуск и обес­печивает мягкую и устойчивую работу двигателя. Сле­довательно, те углеводороды (парафиновые нормально­го строения), которые не нужны в бензинах, так как вы­зывают детонационное сгорание, наиболее желательны в топливе для быстроходных дизелей. Трудно окисляю­щиеся парафиновые углеводороды изомерного строения и ароматики, необходимые в бензинах, будут вредны в дизельном топливе, поскольку вызывают жесткую работу двигателя.

Жесткая работа дизельного двигателя наблюдается в том случае, когда увеличивается период задержки вос­пламенения. Это может быть при неблагоприятном хи­мическом составе топлива: углеводороды топлива окис­ляются трудно, но цикловая подача его продолжается, топлива в камере сгорания накапливается все больше, а воспламенения еще не происходит. Наконец, воспламе­няется сразу большая часть циклового заряда, выделя­ется основное количество тепловой энергии, резко возрастает давление, слышны характерные стуки, мощность падает.

О жесткости работы принято судить по нарастанию давления на 1° поворота коленчатого вала. В зависимос­ти от конструкции двигателя жесткая работа может воз­никать при разной интенсивности горения. Обычно счи­тают, что при нарастании давления до 0,25—0,50 МПа  на 1° поворота коленчатого вала двига­тель работает мягко, при 0,6—0,9 МПа —  жестко, а более 0,9 МПа — очень жестко, быстро выходя из строя.

При жесткой работе наблюдается повышенный износ деталей двигателя, особенно вкладышей подшипников, деформация поршневых колец, возрастает прорыв газов в картер, повышается расход топлива. По внешним приз­накам и последствиям жесткая работа дизелей напоми­нает детонацию в карбюраторных двигателях, но причи­ны их возникновения диаметрально противоположны. Они зависят от химического состава топлива, т. е. от характера протекания процессов окисления углеводородов. Если в дизельном топливе много легковоспламеня­ющихся углеводородов, то оно быстро воспламеняется, и двигатель работает мягко. Эти же углеводороды в бен­зине вызывают детонацию карбюраторного двигателя. О склонности дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению жесткой работы судят по цетановому числу.

Коммерческое предложение