Сравнение процессов сгорания.




Тема: ПРОЦЕССЫСГОРАНИЯ В ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС

План:

Протекание процесса сгорания в дизельных ДВС.

Сравнение процессов сгорания.

Рассмотрим совместно индикаторную диаграмму давления в цилиндре p,

температуру газов Т и закон подачи топлива δц. (Рис.1).

 

 

Рис.1 Характер изменения давления (р) и температуры (Т) газов, количества

поданного в камеру сгорания топлива (s), по углу поворота коленчатого вала (j).

 

В процессе сжатия, когда поршень ещё не дошёл до ВМТ на угол опережения подачи φопереж. плунжерная пара начинает нагнетать в топливопровод и форсунку топливо. При угле jвпр. до ВМТ форсунка начинает подавать топливо в цилиндр.(т. А) В этот момент происходит смешивание мелкораспылённого (с помощью форсунки) топлива и воздуха, испарение топлива и воспламенение смеси. Величина подачи топлива увеличивается до т.Б, однако линия сгорания и линия сжатия совпадают.

Период от т.А до т.В называется периодом задержки самовоспламенения. В

этот период подаётся 60…70 % топлива, он длится от момента впрыска (т.А) до

отрыва линии сгорания от линии сжатия (т.Б).

Давление в цилиндре pс=4…6 мПа при температуре газов Тс=620…750 К.

φопереж.=15…35° до ВМТ; φвпр.=3…10° до ВМТ.

В т.3 линия сгорания отрывается от линии сжатия и начинается второй период сгорания (II), который длится до т.4, когда давление в цилиндре становится максимальным. Этот период называют периодом видимого горения, он характери-зует динамику процесса сгорания (жёсткость работы).

 

Третий период III (т.4…5), который длится от максимального давления Рz

до точки максимальной температуры Т, называется периодом замедленного горения.

 

Четвёртый период называется периодом догорания, он длится 70..80º после

ВМТ и проходит на линии расширения.

 

Рассмотрим подробнее эти периоды и отметим их особенности.

Период задержки воспламенения τi в значительной мере предопределяет последующие. Чем длительнее первый период, (больше τi) тем выше давление в цилиндре Рz и скорость нарастания давления αР/dφ, жёстче работает дизель.(Рис.4. 10).

 

 

Рис.4.10.

В свою очередь период задержки самовоспламенения зависит от многих факторов, так чем больше цетановое число дизельного топлива, тем быстрее происходит самовоспламенение, тем короче τi. (Рис.4. 11).

 

Ц.ч

. Рис.4.11.

Чем больше угол опережения подачи топлива φопер.,тем больше топлива скопится в цилиндре к моменту воспламенения, тем меньше давление и температура в

конце сжатия pс, Тс, тем длительнее τi.(Рис.4. 12).

 

 

Рис.4.12.

 

Чем больше степень сжатия (ε), тем больше давление и температура в конце сжатия, так как pс=pаεn1;

Тсаεn1-1, тем короче τi, причём τi снижается с увеличением цетанового числа. (Рис.4. 13).

 

Рис.4.13.

 

Чем больше давление впрыска Рвпр., тем меньше

диаметр капель и больше их относительная поверхность, тем короче период задержки самовоспламенения. (Рис.4. 14).

 

Рис.4.14.

Чем больше нагрузка на двигатель Ре, тем выше температура поверхностей камеры сгорания, тем быстрее происходит испарение топлива, тем меньше период задержки самовоспламенения. (Рис.4. 15).

 

Рис. 4.15

Чем выше частота вращения коленчатого вала (n), тем

лучше распыливание топлива, больше давление и температура в конце сжатия (за счёт увеличения показателя политропы сжатия), тем меньше период задержки самовоспламенения. (Рис.4. 16).

 

 

Рис.4.16.

 

Однако эта зависимость в градусах увеличивается. Таблица 4.1.

 

Таблица 4.1. Зависимость периода задержки воспламенения в градусах (θi) и

милисекундах (τi).

Частота вращения n, мин.-1 Период задержки воспламенения
θi, º п.к.в. τi, мс
    3,2
    3,0
    2,8

 

 

Период задержки воспламенения существенно зависит от типа смесеобразования дизеля, всех больше у однокамерных дизелей, всех меньше у предкамерных дизелей. (Рис.4. 17).

 

 

Рис. 4.17.

Второй периодвидимого горения определяет жёсткость и токсичность процес-са сгорания. Чем длиннее этот период, тем больше подано топлива, тем жёстче работает дизель, чем выше скорость сгорания, тем больше образуется окислов азота. Чем меньше диаметр капель, тем активнее тепловыделения в этот период, тем больше aR/dj. Чем меньше нагрузка, тем меньше цикловая подача топлива и меньше длительность второго периода и больше жёсткость.

Третий период замедленного горения. При малых нагрузках, меньше цикловая подача, значит меньше этот период или его вообще нет. Чем лучше качество распыла, тем короче этот период. Чем больше давление наддува, тем длительнее этот период и больше тепловыделение.

Четвёртый период догорания. Чем больше неоднородность распыливания

топлива и больше диаметр капель, тем длительнее догорание, хуже теплоиспользо-вание. Значительное влияние на этот период оказывает качество распыливания последних порций топлива. Нечёткое завершение впрыска, дополнительный впрыск недопустим, это закоксовывает распылитель и образуется нагар на деталях камеры сгорания. Попадание топлива на холодные поверхности камеры сгорания затягивают догорание. Поэтому перед приёмом нагрузки двигатель прогревают.

Существенное влияние на процесс сгорания оказывает угол опережения подачи топлива.(θопер.) При ранней подачи топлива увеличивается период задержки воспламенения τi из-за низких значений давления сжатия pс, Тс,-сгорание происходит вблизи ВМТ, при этом давление pz – максимальное. При позднем угле сгорание затягивается на линию расширения, давление pz становится меньше. (Рис.4. 18).

 

 

Рис.4.18.

 

Оптимальный угол опережения подачи топлива qопереж. зависит от теплового режима двигателя, частоты вращения и нагрузки.

Чем больше нагрузка, тем больше цикловая

подача топлива, больше температура и угол

qопереж. должен быть больше. (Рис.4.19), у бен-

зиновых наоборот, при увеличении нагрузки

qопереж должен уменьшаться.

 

Рис. 4.19

Чем больше частота вращения коленчатого

вала (n), тем больше pс и Тс, тем раньше следует

подавать топливо. (Рис.4. 20).

 

 

Рис.4.20.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-12-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: