Процесс сгорания в ЭУ с ... Анализ влияния эксплуатационных конструктивных и ... факторов на процесс сгорания в ЭУ с дизельными двигателями

Лекция №7 Процесс сгорания в ЭУ с дизельными двигателями.
Анализ влияния эксплуатационных конструктивных и внешних
факторов на процесс сгорания в ЭУ с дизельными двигателями
В дизельных двигателях с внутренним смесеобразованием
воспламенение происходит от высокой температуры воздуха по мере
образования готовой к воспламенению топливно-воздушной смеси.
После поступления первых распыленных частиц топлива
происходит их испарение и перемешивание с воздухом. Образуется
топливно-воздушная смесь, которая самовоспламеняется по мере достижения
определенного порогового значения температуры и завершения
предпламенных процессов подготовки.
Воспламенение и сгорание накопившейся и к тому моменту
готовой к воспламенению смеси носит взрывной характер. Сопровождается
характерным для дизельных двигателей металлическим стуком с резким
повышением давления и температуры в объеме камеры сгорания.
Впрыск топлива продолжается. Сгорание происходит по мере
поступления топлива и образования топливно-воздушной смеси в несколько
замедленном темпе, на начальном участке предварительного расширения.
Скорость сгорания определяется диффузионными процессами.
После завершения процесса впрыска происходит завершение
процесса смесеобразования и догорания, отдельных случайно не вступивших
в реакцию частиц топлива.
Таким образом, в представленной модели физического явления
процесса сгорания для дизельных двигателей, следует выделить четыре
различных по физическому механизму периода.
Первая фаза – фаза скрытого индуктивного процесса подготовки
топливно-воздушной смеси.
Вторая фаза – фаза быстрого взрывного сгорания.
Третья фаза – фаза замедленного сгорания.
Четвертая фаза – фаза догорания.
Деление процесса сгорания, как и в первом случае, является условным
и вызвано только необходимостью более глубокого изучения влияния
конструктивных, физико-химических и эксплуатационных факторов.
К основным факторам, оказывающим существенное влияние на
динамику, процесса сгорания относятся:

состав смеси, структура и состав топлива;

степень сжатия;

нагрузочный режим работы;

скоростной режим работы;

газодинамическое состояние заряда и форма камеры сгорания;

тип смесеобразования и конструктивные особенности топливноподающей системы.
Основным показателем отражающим степень влияния каждого из
перечисленных факторов для дизельных двигателей является изменение
длительности задержки воспламенения и жесткость работы двигателя на
участке быстрого сгорания.
Так, при использовании топлива с повышенным содержанием
парафиновых углеводородов период задержки воспламенения сокращается и
тем самым обеспечивается более плавное нарастание давления и мягкая
работа двигателя.
Топлива с повышенным содержанием легких фракций обладают более
высокими
значениями
температуры
воспламеняемости.
При
их
использовании происходит некоторое увеличение периода задержки
воспламенения с момента начала впрыска. Увеличение времени приводит к
накоплению большей массы топливно-воздушной смеси готовой к
взрывному воспламенению, такое протекание начальной фазы подготовки
смеси и вызывает более жесткую работу двигателя, с повышением
P
Z
P
max и
g
.
Повышение степени сжатия будет сопровождаться повышением
давления и температуры воздуха в объеме цилиндра к моменту начала
впрыска топлива. Это обеспечит сокращение длительности периода задержки
воспламенения и накопления топливно-воздушной массы готовой к
воспламенению. С учетом складывающихся условий снижается скорость
нарастания давления на участке быстрого сгорания, а работа двигателя
становится более мягкой. Вместе с тем, использование чрезмерно высоких
степеней сжатия приведет к возрастанию и потребует переноса большей
части процесса подвода теплоты на участок замедленного сгорания или
смещения на такт расширения с дополнительными тепловыми потерями.
Такие действия приведут к аннулированию полученных преимуществ
Изменение угла опережения впрыска топлива проявится в следующем.
Увеличение угла впрыска будет способствовать увеличению периода
задержки воспламенения. Причиной этому будет пониженные значения
давления, и температуры воздуха к моменту начала впрыска. Замедление
процессов предварительной подготовки топливно-воздушной смеси и
увеличение длительности времени к моменту достижения температуры
воздуха соответствующей температуре воспламеняемости приведет,
соответственно, к резкому возрастанию максимального давления и
недопустимой жесткости в работе двигателя.
Уменьшение угла опережения впрыска будет способствовать
снижению жесткости рабочего процесса. Однако, перенос процесса сгорания
на такт расширения, крайне не желателен, с точки зрения, обеспечения
топливной экономичности, дополнительной потери мощности и повышения
тепловой напряженности двигателя.
Существенное влияние на жесткость работы двигателя при сгорании
оказывает качество распыления и продолжительность подачи топлива.
Повышение качества распыления и сокращение продолжительности
впрыска способствует ускорению процессов смесеобразования и увеличению
массы топливно-воздушной смеси участвующей в процессе сгорания за
единицу времени, что и приводит к повышению скорости нарастания
давления и максимального давления.