Горение топлива в цилиндрах дизеля

ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДРАХ ДИЗЕЛЯ [c.63]

Интенсивность лучистого теплообмена в цилиндре д. в. с. во многом определяется особенностями выделения тепла при сгорании топлива. Источником излучения при горении топлива являются трех и более атомные газы и сажистые частицы. Многоатомные газы излучают в сравнительно узких полосах спектра сажистые частицы — практически во всем диапазоне длин волн (от л = О до А. оо). В связи с этим интерес представляет сажистое светящееся пламя, образующееся на определенных стадиях горения топлива в цилиндре дизеля. Обычно размер сажистых частиц не превосходит 0,1 мк при их плотности 10 в 1 см . Сажистое пламя является мощным излучателем тепла, значительно превосходящим излучение многоатомных газов. [c.47]

Рнс. 23. Схемы возникновения пламени и горения капли топлива в цилиндре дизеля [c.65]

Подготовка топлива к горению происходит в цилиндре дизеля постепенно, по мере его поступления. Поэтому задержка воспламенения существенно влияет на протекание процесса сгорания. Если период задержки воспламенения велик и к концу его в цилиндр поступает большая часть дозы топлива, то сгорание этой части вызывает резкое нарастание давления и [c.241]

Фактические смолы — показатель, характеризующий эксплуатационные свойства дизельного топлива он оценивается количеством миллиграммов смол, содержащихся в 100 мл топлива. Наличие в топливе фактических и образующихся в процессе горения смол увеличивает отложения и нагарообразования в цилиндрах дизеля они также способствуют закоксовыванию отверстий форсунок. [c.55]

Так как топливо сжигается в определенной пропорции с воздухом, то при увеличении подачи топлива должна быть соответственно увеличена подача воздуха в цилиндры дизеля. Опыт показывает, что для сжигания 1 кг топлива в дизеле необходимо примерно 20—29 кг воздуха. Иначе говоря, для обеспечения нормального процесса горения коэффициент избытка воздуха в дизелях должен быть равен 1,4—2,0 [13]. Хотя и ведутся работы по уменьшению величины коэффициента избытка воздуха а, необходимого для сгорания топлива, однако опыт показывает, что индикаторный к. п. д. т]г двигателя растет с ростом а, и чем больше а, тем сгорание топлива протекает полнее и быстрее. [c.6]

Угол поворота коленчатого вала дизеля от начала впрыска топлива в цилиндр до прихода поршня в в. м. т, называется углом опережения подачи топлива Фо . Угол опережения подачи оказывает большое влияние на протекание рабочего процесса дизеля. При увеличении ф ц горение топлива начинается раньше, максимальное давление сгорания повышается, горение топлива заканчивается раньше и температура отработавших газов уменьшается. С уменьшением угла опережения подачи давление сгорания снижается, а температура отработавших газов повышается. На развернутых индикаторных диаграммах дизеля (рис. 25) можно видеть, что если во время сжатия начать впрыск топлива в точке /, то процесс горения и расширения будет протекать по сплошной линии а. Если топливо начать подавать в точке 2, то дальнейшее протекание процесса будет описываться штриховой линией б. Штриховая линия в соответствует расширению воздуха в цилиндре при отсутствии впрыска топлива. На этой же диаграмме показан угол задержки воспламенения топлива ф . Оптимальный угол опережения впрыска зависит от частоты вращения вала и нагрузки дизеля. Он устанавливается заводом опытным путем. [c.67]

Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с -постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них воздух сжимается в цилиндре двигателя, а жидкое топливо — в топливном насосе высокого давления. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до е = 20) и исключает преждевременное самовоспламенение топлива. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки. Создание такого двигателя связывают с именем немецкого инженера Дизеля, впервые разработавшего конструкцию подобного двигателя. [c.265]

Двигатель Дизеля не нуждался в дополнительных устройствах для воспламенения горючего — оно загоралось само, по мере поступления в сжатый и нагревшийся при этом воздух. Поступление горючего регулировалось таким образом, что давление в цилиндре в начале рабочего хода поршня оставалось постоянным. Когда впуск топлива прекращался, газы горения, расширяясь, продолжали двигать поршень. [c.97]

Чтобы обеспечить надежное воспламенение и наиболее полное и быстрое сгорание эмульсии при вводе ее в качестве горючего в реакционное пространство котла, печи, газогенератора, камеры сгорания газовой турбины или цилиндр дизеля, все эмульсии, приготовленные из тяжелых топлив, в том числе из керосина и дизельного топлива, должны быть только одного типа — вода — масло (В — М). Именно этот тип эмульсии обеспечивает ее надежное воспламенение, поскольку в каплях, образовавшихся при распыливании, вода находится внутри (дисперсная фаза), а само топливо — снаружи (дисперсионная среда). Применение такого типа эмульсий оправдало себя во всех процессах горения еще и по другой, не менее важной причине. [c.121]

В этом цикле адиабата 1-2 соответствует сжатию в цилиндре чистого воздуха с повышением его температуры выше температуры самовоспламенения топлива. Изохора 2-3 соответствует практически мгновенному сгоранию первой части порции топлива, поступающей в цилиндр в мелкодисперсном виде и уже успевшей к моменту самовоспламенения образовать с частью воздуха горючую смесь. Изобара 3-4 соответствует горению остальной части порции топлива, сгорающей постепенно по мере поступления из форсунки. Адиабата 4-5 соответствует расширению продуктов сгорания, а изохора 5-1, как и в цикле Дизеля,—смене рабочего тела. [c.191]

Основным процессом рабочего цикла дизеля является горение распыленного жидкого топлива, впрыскиваемого под большим давлением в цилиндр. [c.51]

За время второго такта происходит сгорание топлива, поданного в цилиндр через форсунку 4. Горение сопровождается повышением температуры и давления газов, под действием которых осуществляется рабочий ход. При подходе к н. м. т. поршень сначала открывает выпускные окна и газы устремляются в выпускной коллектор. При этом давление газов в цилиндре резко падает и к моменту открытия продувочных окон оно становится меньше, чем давление воздуха во впускном коллекторе. Поступающий воздух выталкивает через выпускные окна отработавшие газы и заполняет рабочую полость цилиндра. Так осуществляется рабочий процесс двухтактного дизеля. [c.97]

Ряд общих явлений указывает на то, что скорость сгорания топлива в двигателях имеет вполне закономерный, а не случайный характер. На это указывает воспроизводимость в цилиндре двигателя более или менее однозначных циклов, чем, собственно, и обусловливается устойчивая работа двигателей. Об этом же говорит тот факт, что наибольшая скорость фронта пламени в двигателях с воспламенением от электрической искры всегда получается при одном и том же составе смеси (при коэффициенте избытка воздуха а 0,85). В этих же двигателях затяжной характер горения наблюдается всегда при бедных смесях. Жесткая работа двигателя, возникающая при большой скорости реакций сгорания, наблюдается, как правило, в бескомпрессорных дизелях, а мягкая работа — в двигателях с воспламенением от электрической искры. Это указывает на то, что принципиально отличные смесеобразование и воспламенение вызывают закономерное изменение скорости горения. С увеличением числа оборотов двигателя продолжительность горения во времени уменьшается, а по углу поворота коленчатого вала увеличивается. Кинетические кривые хода выгорания в двигателях сходны по своему характеру с кинетическими кривыми ряда химических реакций, не имеющих прямого отношения к двигателям и протекающих в иных условиях. [c.35]

Турбокомпрессоры. Непосредственный привод нагнетателей от коленчатого вала дизеля обладает серьезным недостатком — производительность нагнетателей в этом случае связана со скоростью вращения коленчатого вала. В то же время система регулирования тепловозных дизелей в зависимости от нагрузки изменяет мощность дизеля (через подачу топлива) при неизменной скорости вращения вала. Таким образом, при постоянной скорости вращения вала дизеля независимо от его мощности приводной нагнетатель подает в цилиндры одно и то же количество воздуха. В результате при работе без нагрузки (на холостом ходу), когда в цилиндрах за цикл сгорают значительно меньшие количества топлива, горение проходит с чрезмерным избытком воздуха. На подачу этого воздуха напрасно затрачивается определенная мощность. [c.157]

В дизелях, в отличие от двигателей с принудительным зажиганием, получение большого количества однородной горючей смеси нежелательно, так как в этом случае одновременное самовоспламенение и сгорание такой смеси приводит к чрезмерно быстрому повышению давления в цилиндре, что ухудшает условия работы деталей двигателя и увеличивает их износ. В неоднородных смесях при испарении капель (объемное смесеобразование) вокруг каждой из них, равно как и в пристеночном слое (пленочное смесеобразование), возникают зоны, в которых образуется горючая смесь, в то время как в других зонах могут полностью отсутствовать пары топлива (а — оо) или воздух (а = 0). Следовательно, как это уже было отмечено в гл. II, для неоднородных смесей понятие коэффициент избытка воздуха , определенное по общему соотношению количеств воздуха и топлива в свежем заряде, не характеризует действительного состава смеси в зоне смешения (горения). Независимо от значения общего коэффициента избытка воздуха в неоднородной смеси возможны зоны, в которых состав смеси находится в пределах, обеспечивающих возникновение и развитие реакций горения. [c.137]

В бескомпрессорных дизелях со струйным смесеобразованием улучшение равномерности топливно-воздушной смеси достигается соответствием формы камеры сгорания, образованной поршнем Д количеству и направлению топливных факелов 2, представляюш,их собой распавшиеся струи топлива (рис. 22), подаваемого форсункой 3, а также подбором надлежащей дальнобойности топливных факелов, мелким распыливанием топлива и созданием завихрений сжатого воздуха. При слишком большой дальнобойности (или пробивной способности) топливо попадает на стенки камеры. Если это относительно холодные стенки цилиндра, то оно, оседая на них, не воспламеняется, а смешивается с маслом и стекает в картер. Если это горячее донышко поршня, то топливо, попадая на него, нагревается без достаточного доступа воздуха и коксуется, образуя нагар (не полностью сгорает). При слишком малой дальнобойности топливо сосредоточивается вблизи форсунки, где не хватает воздуха для горения. [c.45]

Задача 21. Цилиндр двигателя Дизеля имеет рабочий объем У/,= 13 л и объем 1 к=1 л. Действительный рабочий процесс в двигателе заменен следующим идеальным циклом. Воздух, находящийся в цилиндре, в конце хода всасывается при 1 ат и 70° С (точка 1) и адиабатно сжимается до верхней мертвой точки (точка 2). Вместо впрыска и горения топлива предполагается подвод тепла на длине, равной /13 хода порш- я (точка 5). Далее следует адиабатное расширение продуктов сгорания до конца хода поршня (точка 4). Вместо выхлопа и всасывания свежего воздуха в нижней мертвой точке предполагается отвод тепла до достижения начально.го состояния всасываемого воздуха (точка /). Рабочее вещество рассматривается как воздух с постоянной теплоемкостью. [c.130]

Дизельное топливо. Износостойкость и о )ок службы деталей цилиндро-поршневой группы, насосов-форсунок и выпускных клапанов дизельных двигателей зависит от качества топлива, его чистоты и соответствия сезону. Дизельное топливо должно обладать коротким периодом задержки воспламенения, что косвенно определяется цетановым числом топлива, которое должно быть не ниже 40. Чем короче период задержки воспламенения, тем более плавно нарастает давление в последующем периоде горения и тем мягче работа дизеля. От дизельного топлива требуется также достаточная вязкость, так как оно служит одновременно [c.81]

Склонность к воспламенению является одним из важнейших показателей качества топлив для дизелей. От нее зависит период времени от начала впрыска топлива в цилиндр до момента начала подъема давления в нем в результате тепловыделения при горении топлива. Топлива, обладающие большой склонностью к воспламенению, обеспечивают более благоприятное протекание процесса сгорания без резкого повышения давления и появления в связи с этим стуков в цилиндре. Воспламеняемость дизельных топлив зависит от группового химического состава. Наибольшей склонностью к воспламенению обладают углеводороды нормального парафинового ряда (воспламеняемость цетана принимается за 100 единиц), наименьшей — углеводороды ароматического ряда (воспламеняемость альфаметилнафталина — О единиц) нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение. [c.52]

Завихрение воздуха в цилиндре вызывает укорочение и утолще- иие факела. Чем больше завихрение, тем интенсивнее происходит разрушение трудновоспламеняемой фазы и проникновение свежего воздуха к центру капли топлива, что ускоряет и улучшает процесс горения. Все эти зависимости при их умелом использовании дают возможность правильно регулировать топливную аппаратуру и процесс смесеобразования в цилиндрах дизелей. [c.64]

Подготовка топлива к самовоспламенению протекает таким образом пары топлива проникают (диффундируют) в среду сжатого воздуха и образуют вокруг капли вначале трудновосг.ламеняющуюся (из-за недостатка кислорода) паровоздушную фазу. При дальнейшем испарении и распространении паров топлива в среде сжатого воздуха образуется легковоспламеняюш,аяся паровая фаза с. коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 -н 0,9. В этой фазе зарождается пламя, которое способствует быстрому испарению топлива и распространению горения по всему объему цилиндра. Таким образом, есть время, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Это так называемый период задержки воспламенения топлива он может измеряться в градусах угла поворота коленчатого вала ф° или в секундах. Период запаздывания воспламенения обычно составляет 6—15° угла поворота коленчатого вала или 0,001—0,002 с. Когда капля топлива и воздух находятся в состоянии покоя в цилиндре, то проникновение воздуха через зоны 2 и 3 к воспламеняющейся капле затруднено. При относительном перемещении капли в воздухе доступ его к топливу облегчается, поэтому при завихрении воздуха в цилиндре Тг уменьшается. Период задержки воспламенения оказывает большое влияние на процесс горения в цилиндре дизеля чем больше Т , тем более жестко протекает работа дизеля. При больших значениях li происходит скопление топлива в цилиндре до его воспламенения, и процесс сгорания в дизеле становится мало управляемым, резко повышается давление сгорания и скорость нарастания давления в цилиндре. Особенно резко это проявляется при низких температурах окружающего воздуха когда могут наблюдаться даже пропуски вспышек на холостом ходу и малых нагрузках. [c.65]

Особое место в поршневых машинах занимает конвективный теплообмен при горении топлива, что свойственно только двигателям внутреннего сгорания. Постараемся выяснить прежде всего причины, вызывающие турбулизацию массы газа при горении топлива в камере переменного объема. Многочисленные опыты, поставленные на различного рода двигателях, позволяют утверждать, что скорость сгорания в них достигает 30— 50 м сек. Особенностью сгорания топлива в дизелях является очаговость, возникающая в различных точках объема. Неупорядоченное сгорание приводит к хаотическому перемещению со значительными скоростями газовых частиц в объеме цилиндра. Распространение пламени в цилиндре обусловливает турбулизацию рабочего тела в нем. [c.62]

Увеличение давления воздуха и понижение его температуры вызывают увеличение заряда, а следовательно, и коэффициента избытка воздуха в цилиндре дизеля. В результате улучшается процесс сгорания топлива, что приводит к дополнительному снижению температуры газа при расширении. Если учитывать, что при сжатии более холодного воздуха в цилиндре температура его существенно ниже, чем при сжатии теплого воздуха, что наряду с повышением коэффициента избытка воздуха способствует снижению температуры газа в цилиндре при горении и расширении, то становится ясным протекание кривых (рис. 155, а) давления и температуры (рис. 155, б) в цилиндре дизеля 2Д100, полученных из обработки индикаторных диаграмм на режиме максимальной мощности при разных температурах окружающей среды. [c.262]

Основные токсичные вещества, являющиеся продуктами неполного сгорания топлива — окись углерода, сажа, углеводороды и альдегиды. У двигателей с внешним смесеобразованием, и частности бензиновых двигателя.х, наибольшая доля вредных выбросов приходится на окись углерода, в то время как у двигателей с внутренним смесеобразованием (дизелей) — на сажу. Это объясняется существенным различием организации процессов смесеобразования и сгорания. Если у двигателя с внешним с.месеобразованием процесс горения в цилиндре можно рассматривать как горение гомогенной смеси, то в цилиндрах. тизеля осуществляется гетерогенное сгорание, качества которого зависит от характеристик впрыска топлива, формы камеры сгорания, интенсивности смесеобразования и т. д. При организации малотоксичного рабочего процесса в дизеле необходимо обеспечить полное сгорание топлива по всему объему ка.меры сюрания, а у двигате.теп с внешним смесеобразованием оптимальное соотношение топлива и воздуха в смеси. [c.10]

Цикл Тринклера или цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные беском-прессорные дизели (рис. 8.4,в), осуществляется по следующей схеме. Адиабата I—2 соответствует сжатию в цилиндре воздуха до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива. Изохора 2—3 соответствует процессу горения топлива, впрыскиваемого в цилиндр, а изобара 3—4 изображает процесс горения остальной части топлива по мере поступления его из форсунки. Расширение продуктов сгорания идет по адиабате 4—5, а изохора 5—1 соответствует выхлопу отработавших газов в атмосферу. Таким образом, теплота подводится в двух процессах 2—3 и 3—4 [c.200]

Температуры воспламенения и горения имеют значение только для хранения и транспорта жидкого топлива, но не для горения, как такового. Это относится, главным образом, к двигателям Дизеля, в цилиндрах которого происходит самовоспламенение. Температура самовоспламенения лежит минимум на ЗШ выше температуры воспламенения в открытом тигле и в значительной степени зависит от химической конституции. Каменноугольные масла (бензольные углеводороды) воспланеняютоя труднее., чем алифатические углеводороды, т. е. керосиновые газовые масла и масла буроугольной смолы, почему последние и примешиваются в качестве. воспламеняющихся насел к рабочим каменноугольным маслам. [c.1295]

Кроме того, важно отметить, что участки хода, на которых происходят впрыск и горение топлива, блоки поршней СПГГ проходят с относительно большей скоростью, чем поршни в обычном двигателе. Участки же хода, соответствующие времени продувки и наполнения цилиндра, они проходят, наоборот, с относительно меньшей скоростью. Последнее обстоятельство благоприятно сказывается на процессах газообмена дизеля СПГГ. Однако для характеристики линии видимого сгорания недостаточно знать, что скорость поршня на этом участке индикаторной диаграммы выше. Протекание любого политронического процесса зависит, -как мы [c.82]

В двухтактных дизелях продувочный воздух подается в ци 1индры нагнетателем, приводимым в движение от вала дизеля или турбокомпрессором. От качества продувки цилиндров зависят мощность и к. п. д. дизеля. Чтобы обеспечить хорошую продувку цилиндров воздухом и снизить тепловое напряжение деталей дизеля, соприкасающихся с горячими газами, в цилиндры подается значительно больше воздуха, чем требуется для горения топлива во время продувки часть воздуха уходит через выпускные окна. Учитывая это, производительность продувочного воздушного нагнетателя должна быть на 30—40% 60 [c.60]

Круговая диаграмма. Лучше всего можно проследить рабочий процесс дизеля за один оборот коленчатого вала по круговой диаграмме. Распределение фаз рабочего цикла дизеля ЮДЮО в зависимости от угла поворота кривошипа нижнего поршня одного из цилиндров показано на рис. 39. Отсчет градусов ведется от в. м. т. Топливо подается в цилиндр и самовоспламеняется за 10 Г до в. м. т. Конец подачи и горение топлива зависят от регулировки и нагрузки дизеля. Образовавшиеся газы от сгорания топлива расширяются, передвигая поршень от в. м. т. Такт расширения газов заканчивается спустя 124° после в. м. т. Выпуск газов происходит за время поворота кривошипа на 16°, а затем верхний поршень открывает продувочные окна и воздух начинает поступать в цилиндр, вытесняя остатки газов и заполняя его чистым воздухом. Продувка цилиндра продолжается до закрытия нижним поршнем выпускных окон и в течение 8° происходит дозарядка цилиндра свежим воздухом. После этого впускные окна за- [c.91]

В дизелях в конце процесса сжатия в цилиндре находится только воздух, нагретый до ВЫ СО КОЙ температуры в результате сжатия. В цилиндр впрыскивается и мелко распыли-вается топливо, которое испаряется и образует горючую смесь с воздухом Пары топлива нагреваются до температуры, превышающей температуру самовоспламенения, и начинается процесс горения. Последующие порции впрыскиваем ого топлива попадают уже в среду еще более высокой температуры, испарение происходит более интенсивно, и пары поджигаются уже имеющимися очагами пламени. Для протекания подготовительных к сгоранию процессов, есте-ственно, требуется определенный период времени от момента начала впрыска топлива до начала сгорания, называемый задержкой самовоспламенения. Д.ЯЯ тихоходных двигателей, в которых период времени в цикле, отведенный для процесса сгорания, велик сравнительно с задержкой самовоспламенения, последняя не имеет особо существенного значения. В быстроходных же двигателях, в которых на весь процесс сгорания отводится 2- -4 миллисекунды мсек), задержка самовоспламенения, величина которой в основном определяется свойствами топлива, в 1 н-2 мсек, значительно ухудшает процесс. При больших задержках самовоспламенения в цилиндре скапливается значительная порция тош[ива, которая затем сразу самовоспламеняется, вызывая резкое нарастание давления, обусловливающее жесткую работу двигателя, со стуками и ударами, при1водящую к быстрому износу и поломкам деталей двигателя. [c.446]

Запаздывание воспламенения имеет большое значение для рабочего процесса. При достаточно малом запаздывании топливо воспламеняется почти тотчас же после входа в цилиндр и, следовательно, горение совмещается с подачей топлива. В этом случае, выбирая характеристику подачи топлива путем подбора конструкции и размеров топливной системы (профиль кулачка насоса и др.), можно управлять процессом сгорания и получать индикаторную диаграмму различной формы с желательным давлением вспышки. Одновременно можно удерживать в допустимых пределах скорость нарастания давления и тем самым предохранять механизм двигателя от слишком сильных динамических нагрузок. Эти соображения и заставляют стремиться к уменьшению заназдыва-ния воспламенения. Наоборот, при достаточно большом запаздывании может оказаться, что все или почти все топливо будет впрыснуто в цилиндр, прежде чем произойдет воспламенение. Тогда начало горения окажется неуправляемым. Горение протекает очень быстро, большая скорость нарастания давления создает ударную нагрузку на механизм дизеля. Появляется стук в сочленениях между деталями, как говорят, дизель работает жестко. Поэтому следует стремиться к уменьшению периода запаздывания воспламенения. Наличие запаздывания воспламенения объясняет, почему индикаторная диаграмма ди- [c.47]

Быстрое протекание процесса горения в бескомпрессорном дизеле обусловливает жесткость работы, которая оценивается скоростью нарастания давления ф/ т, степенью повышения давления к = pjp и фактором динамичности цикла, представляющим собой отношение количества топлива Ов впрыснутого в цилиндр к моменту самовоспламенения, ко всему количеству топлива, впрыснутого за цикл р = Жесткость можно снизить уменьшением запаздывания воспламенения либо подбором такого режима впрыскивания топлива, при котором в течение запаздывания воспламенения в цилиндр поступает лишь малая доля всего топлива. Оба способа связаны с определенными трудностями. С понижением частоты вращения коленчатого вала жесткость работы дизеля несколько увеличивается, что объясняется увеличением периода задержки воспламенения из-за падения температуры и давления наддувочного воздуха, уменьшения подачи топлива за цикл, несмотря на падение скорости подачи. Наиболее рациональная динамика цикла может быть получена путем изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. [c.48]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...