Дизельный двигатель и его принцип действия

Диагностика двигателя

При прогоревшем поршне герметичность в цилиндре нарушается, двигатель плохо заводится и неравномерно работает «троит» как, и при сгоревшем клапане. Плохо заводится (или даже не заводится) мотор когда кольца «залегли».

Залегли кольца

Проверка без прибора

Можно проверить компрессию без компрессометра. Если необходимо выявить какой именно цилиндр неисправен, то достаточно выкрутить свечи зажигания и прокручивать мотор стартером, а закрывая пальцем отверстия контролировать процесс всасывания и выпуска воздуха. При большой неисправности (прогоревший поршень или клапан) этот цилиндр Вы определите сразу, так как засасывать и выталкивать воздух он будет слабже.

В остальных случаях для точной диагностики компрессии лучше использовать компрессометр.

Проверка компрессометром

Чтобы проверить компрессию в цилиндрах своими руками необходимо иметь компрессометр. Это прибор измеряющий давление (от греческого manós, неплотный), может иметь в комплекте различные насадки под разные отверстия.

Проверка компрессии в цилиндрах двигателя проводится вдвоем. Чтобы показания были правильные перед началом проверки нагрейте двигатель, на холодную значения будут ниже. Далее:

  • выкрутите свечи зажигания и поочередно вставляйте в отверстия компрессометр;
  • воздушная заслонка должна быть открыта (выжата педаль газа);
  • удерживайте прибор в отверстии до остановки показаний.

Не «гоняйте» стартер долго, иначе он может сгореть. Для большинства машин считается нормальной степень сжатия в цилиндрах от 10 до 12 кг/см2.

Проверка маслом

Если проверка показала низкие значения, то определить, что именно виновато можно следующим способом. В каждый цилиндр залить 25-35 мл чистого масла и снова проводится проверка. При этом если:

  1. значения выросли практически до нормальных, то на лицо износ цилиндро-поршневой группы или после перегрева «залегли» кольца;
  2. нет компрессии в 1 цилиндре или двух, то это может говорить о прогорании поршня, клапана, разрушении колец.

Период задержки воспламенения

За этот период в камеру сгорания поступает незначительная часть впрыскиваемого за цикл топлива. На индикаторной диаграмме в течение этого периода не наблюдается заметных изменений в протекании линии сжатия: давление в цилиндре продолжает увеличиваться так, как будто топливо не поступает в него. При увеличении Qi в камере сгорания к моменту воспламенения накапливается много топлива. Это повышает жесткость работы дизеля. Продолжительность периода задержки воспламенения зависит от следующих основных факторов: качества топлива, угла опережения впрыска топлива, давления и температуры сжатого воздуха в момент начала впрыска топлива, давления начала впрыска, нагрузки на дизель и частоты вращения коленчатого вала.

Рассмотрим влияние каждого фактора на величину Qi.

Химический состав дизельного топлива сильно влияет на продолжительность Qi. Лучшими дизельными топливами являются топлива парафинового ряда, обладающие более высоким цетановым числом и обеспечивающие наименьшую продолжительность Qi и мягкую работу дизеля.

Для каждой конструкции дизеля принят свой угол опережения впрыска топлива фвп. Оптимальное его значение зависит от нагрузки, теплового режима, частоты вращения коленчатого вала, давления и температуры воздуха. При увеличении фвп топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, попадает в холодную среду с низким давлением, т. е. меньшей объемной концентрацией кислорода. Воспламенение топлива вследствие этого задерживается. В цилиндре накапливается топливо, которое сгорает до прихода поршня в в.м.т. Это вызывает повышение жесткости работы дизеля и давления Pz. При малой величине фвп топливо сгорает не полностью, ббльшая его часть сгорает в процессе расширения (в третьей фазе), увеличивается теплоотдача в стенки цилиндров, мощность дизеля снижается.

Увеличение давления и температуры сжатого воздуха в момент начала впрыска способствуют более раннему самовоспламенению топлива, сокращению периода задержки воспламенения, более мягкой работе двигателя.

Увеличение давления начала впрыска приводит к дополнительному запаздыванию начала впрыска, сокращается продолжительность впрыска. При уменьшении давления начала впрыска ухудшается качество распыливания топлива и смесеобразования, что приводит к ухудшению рабочего процесса.

Увеличение нагрузки сопровождается большей подачей топлива за цикл, улучшаются условия подготовки рабочей смеси к сгоранию. Следовательно, продолжительность Qi с увеличением нагрузки сокращается.

Частота вращения коленчатого вала n влияет следующим образом на величину Qi. При изменении n изменяются фвп, давление и продолжительность впрыска топлива, качество его распыливания. Давление и температура воздуха в камере сжатия к моменту начала впрыска также изменяются. На быстроходных дизелях, предназначенных для работы с часто меняющимися скоростными режимами, устанавливают устройства, обеспечивающие автоматическое изменение величины фвп при изменении n.

Из сказанного видно, что момент начала впрыска и период задержки воспламенения оказывают большое влияние на процесс сгорания, на мощность и экономичность дизелей. Поэтому при их эксплуатации эти показатели надо поддерживать в заданных пределах.

Средняя скорость нарастания давления на участке 2…3 определяет жесткость работы дизеля. Ее считают нежесткой, если средняя скорость нарастания давления дельта_Р/дельта_ф не превышает 0,5 МПа на 1° угла поворота коленчатого вала.

Чем больше поступает топлива в цилиндр в течение периода Qi задержки воспламенения, тем жестче работа двигателя и тем большей величины достигает максимальное давление сгорания Рz.

Характер поступления топлива определяется профилем кулачка, диаметром и величиной хода плунжера топливного насоса, конструкцией дизеля и качеством топлива. Так, например, применение бензина вместо дизельного топлива вызывает появление ударных волн и вибрацию давления в цилиндре дизеля.

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта.

Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2. 13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8. 11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

Эксплуатационные факторы, влияющие на процесс сгорания:

  1. Состав смеси. Наименьшие значения первой фазы сгорания соответствуют составу смеси, при котором скорость сгорания имеет наибольшие значения (а от 0,8 до 0,9). При сильном обеднении смеси не только увеличивается первая фаза сгорания, но и резко ухудшается стабильность воспламенения вплоть до появления пропусков в отдельных цилиндрах.
  2. Вихревое движение заряда обеспечивается конструкцией: типом и формой камеры сгорания, профилем впускных клапанов и позволяет в результате улучшения однородности рабочей смеси сократить продолжительность 01.
  3. Степень сжатия. С ростом степени сжатия увеличиваются температура и давление рабочей смеси, что способствует увеличению скорости сгорания и соответствующему сокращению продолжительности 01.
  4. Угол опережения зажигания. Каждому режиму работы двигателя соответствует свой наивыгоднейший (оптимальный) угол опережения зажигания, при котором основная фаза сгорания 02 располагается максимально близко к ВМТ, и двигатель работает с наилучшей эффективностью: развивает максимальную мощность и имеет минимальный расход топлива. Оптимальный угол опережения зажигания зависит от продолжительности фаз сгорания (в первую очередь от 01), поэтому при увеличении частоты вращения коленчатого вала и уменьшении нагрузки угол опережения зажигания необходимо увеличить. Отклонение угла опережения зажигания от оптимального значения ведет к изменению положения кривой Т относительно ВМТ, что влечет за собой потери, связанные с динамикой сгорания. Это происходит потому, что при позднем зажигании значительная часть тепловыделения происходит уже на такте расширения, когда объем увеличивается, в результате чего максимально возможное давление не достигается. При отклонении значения угла опережения зажигания от оптимального в сторону увеличения поршню приходится в конце процесса сжатия преодолевать резко увеличивающееся от сгорания давление газов. А при чрезмерно большом значении угла опережения зажигания значительное возрастание давления и температуры в цилиндре приводит к возникновению детонационного сгорания, сущность которого рассматривается ниже.
  5. Частота вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения коленчатого вала возрастает скорость прохождения смеси через клапанную щель, поэтому усиливается турбулизация заряда. При этом продолжительность 01 и 03 относительно второй фазы сгорания затягивается, поэтому при увеличении частоты вращения коленчатого вала необходимо увеличить угол опережения зажигания. В целом с увеличением частоты вращения коленчатого вала эффективность сгорания увеличивается.
  6. Нагрузка. Уменьшение нагрузки осуществляется поворотом (закрытием) дроссельной заслонки, которое приводит к уменьшению коэффициента наполнения и росту коэффициента остаточных газов. Кроме этого уменьшаются давление и температура в конце сжатия. Все это уменьшает скорость развития пламени в первой фазе сгорания и снижает скорость распространения фронта пламени во второй и третьей фазах сгорания. Их протекание замедляется, особенно при малых нагрузках и низких частотах вращения коленчатого вала. Для того чтобы в какой-то мере компенсировать ухудшение динамики сгорания на малых нагрузках прибегают к обогащению горючей смеси и увеличению угла опережения зажигания. Ухудшение сгорания на малых нагрузках является большим недостатком карбюраторного двигателя, так как оно влечет за собой перерасход топлива и увеличение окиси углерода и углеводородов в отработавших газах.

Стехиометрическая смесь — водород

За критерий возникновения устойчивой детонационной волны Вендландт принимает постоянство скорости, определенной в начале и конце длинной трубы, пользуясь для зажигания стехиометрической смесью водорода с кислородом, помещенной в отростке, присоединенном к трубе на достаточном расстоянии от первой точки измерения. При разбавлении смеси достигается состав, при котором наблюдается резкое падение скорости. Например, в смесях водорода с воздухом при атмосферном давлении скорость составляет 1620, 1480 и 1050 м / сек. Ниже другого определенного содержания водорода пламя пройдя значительное расстояние, которое зависит от состава смеси и источника зажигания, гаснет, после чего волна сжатия распространяется по взрывчатой смеси с уменьшающейся скоростью, не вызывая химической реакции. В смесях водорода с воздухом предел детонации лежит около 18 5 % Н, и скорость устойчивой детонационной волны равна 1250м / сек. Пунктирные линии соответствуют скоростям волн сжатия в начале и конце трубы, вызванных тем же источником зажигания, если бы химическая реакция отсутствовала. Эти линии были построены посредством измерения скорости указанных волн сжатия в воздухе, в том же аппарате, и введения поправки па плотность смеси.

Правда, в пламени при высоких температурах всегда образуются окислы азота ( NO, N203 и N02), но количество их настолько мало, что им вполне можно пренебречь. Таким образом, при рассмотрении стехиометрической смеси водорода с воздухом содержащийся в ней азот можно просто сбросить со счета.

Пределы гашения быстрогорящих смесей.

Достаточно согласуются с положениями теории и результаты изучения гашения некоторых быстрогорящих кислородных смесей. Таковы измеренные Анагносту и Поттером пределы гашения стехиометрических смесей водорода, пропана, этилена и ацетилена в трубах в условиях р const.

Кинетические кривые реакции горения водорода в области воспламенения выглядят следующим образом: в течение какого-то определенного промежутка времени t называемого периодом индукции, реакция практически не идет, заметить ее не удается, концентрация постоянна, потом наступает быстрая реакция, которая заканчивается за очень малое время. На рис. 1.4 приведены кинетические кривые реакции горения стехиометрической смеси водорода с кислородом. По оси ординат отложена величина ДР, равная уменьшению общего давления в реагирующей смеси по сравнению с начальным давлением. Данные рис. 1.4 взяты из работы А. А. Ковальского , который первым экспериментально показал возможность цепного воспламенения в изотермических условиях.

Для того, чтобы термодинамическое равновесие в реакционноспособной среде возникало за конечные промежутки времени, необходимы условия, обеспечивающие быстрое протекание как прямых, так и обратных химических реакций. Но, так как для протекания некоторых химических реакций требуется большая энергия активации, химический состав смеси газов зачастую отличается от соответствующего химическому равновесию — смесь находится в состоянии условного или замороженного равновесия. Например, стехиометрическая смесь водорода с кислородом при комнатной температуре и атмосферном давлении не реагирует, хотя должна была бы по условиям химического равновесия полностью превратиться в воду.

В зависимости от температуры скорость реакции меняется очень резко; так, например, при комнатной температуре и атмосферном давлении водород с кислородом практически не реагируют в течение многих лет. При повышении температуры скорость реакции остается неизмеримо малой вплоть до некоторого критического значения, которое зависит от условий проведения опыта. Например, для стехиометрической смеси водорода с кислородом — так называемой гремучей смеси — при атмосферном давлении это критическое значение составляет около 550 С. При более высоких температурах, даже если превышение над критическим значением составляет лишь несколько градусов, гремучая смесь реагирует очень быстро, давление резко повышается, и может произойти разрыв сосуда. Скорость реакции при таком взрыве настолько велика, что исследователи прошлого века не могли подробно изучить ее кинетику.

Контейнер для хлора после аварии.

Аварии были вызваны взрывами в контейнерах смеси водорода с хлором, переполнением контейнеров продуктом выше установленной, нормы и перегревом солнечными лучами. Отметим, что давление взрыва стехиометрической смеси водорода с хлором превышает 18 МПа. Ясно, что контейнер со стенкой толщиной 10 мм разрушается при таком давлении.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен. Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага 17,6
Дерматин 21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
Древесина в штабелях 16,6
Древесина дубовая 19,9
Древесина еловая 20,3
Древесина зеленая 6,3
Древесина сосновая 20,9
Капрон 31,1
Карболитовые изделия 26,9
Картон 16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
Каучук натуральный 44,8
Каучук синтетический 40,2
Каучук СКС 43,9
Каучук хлоропреновый 28
Линолеум поливинилхлоридный 14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
Линолеум резиновый (релин) 27,2
Парафин твердый 11,2
Пенопласт ПХВ-1 19,5
Пенопласт ФС-7 24,4
Пенопласт ФФ 31,4
Пенополистирол ПСБ-С 41,6
Пенополиуретан 24,3
Плита древесноволокнистая 20,9
Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирол 39
Полиэтилен высокого давления 47
Полиэтилен низкого давления 46,7
Резина 33,5
Рубероид 29,5
Сажа канальная 28,3
Сено 16,7
Солома 17
Стекло органическое (оргстекло) 27,7
Текстолит 20,9
Толь 16
Тротил 15
Хлопок 17,5
Целлюлоза 16,4
Шерсть и шерстяные волокна 23,1
  1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
  2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
  3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
  4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
  5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
  6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2020 — 970 с.

Камера — сгорание — дизельный двигатель

Камеры сгорания дизельных двигателей, используемых наземными транспортными средствами, в основном, располагаются в поршне. Впускной канал создает необходимую закрутку воздушного потока для улучшения процессов смесеобразования и сгорания свежего заряда. В случае перехода на газовое моторное топливо, как правило, не имеется технологических возможностей изменения геометрии проточной части впускных органов, и повлиять на характер движения свежего заряда в цилиндре двигателя можно только подбором соответствующей камеры сгорания.

Камеры сгорания дизельных двигателей.

Камеры сгорания дизельных двигателей бывают неразделенного и разделенного типа.

Штатная камера сгорания дизельного двигателя, имея малый объем и обеспечивающее, соответственно, большую степень сжатия, не гарантирует использовать в качестве топлива природный газ, поскольку не обеспечивает бездетонационную работу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Изменяя геометрию камеры сгорания, необходимо учитывать, что в газовом двигателе с искровым воспламенением значительное влияние на экологические и экономические показатели оказывает уровень турбулизации свежего заряда в цилиндре до воспламенения и в течение процесса сгорания.

Штатная камера сгорания дизельного двигателя, имея малый объем и, соответственно, большую степень сжатия, не позволяет использовать в качестве топлива природный газ, поскольку не обеспечивает бездетонационную работу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Изменяя геометрию камеры сгорания, необходимо учитывать, кроме того, тот факт, что в газовом двигателе с искровым воспламенением значительное влияние на экологические и экономические показатели оказывает уровень турбулизации свежего заряда в цилиндре до воспламенения и в течение процесса сгорания.

Камера сгорания дизельных двигателей второго типа состоит из основной и дополнительной камер, В конце такта сжатия топливо впрыскивается через форсунку в дополнительную камеру, где оно частично сгорает, после чего продукты сгорания и еще не сгоревшее топливо перетекают в основную камеру, где и завершается процесс горения. Хорошее перемешивание топлива с воздухом и полное сгорание полученной смеси у двигателей этого типа достигаются благодаря перетеканию с большой скоростью газов через канал, соединяющий обе части камеры сгорания.

Форму камеры сгорания дизельного двигателя в основном определяет примененный способ смесеобразования. Камеры сгорания дизельных двигателей подразделяются на разделенные и неразделенные.

В камере сгорания дизельного двигателя смесь гетерогенна. Таким образом, характер смесеобразования, предпламенных превращений, воспламенения и горения в дизельном двигателе предопределяет значительно большие размеры образования сажи по сравнению с бензиновыми двигателями.

Индикаторная диаграмма дизельного двигателя ( пояснения в тексте.

Топливовоздушная смесь в камере сгорания дизельного двигателя никогда не бывает однородной по температуре, поэтому развитие предпламенных реакций всегда протекает неодинаково в отдельных ее частях.

Очень опасным является попадание значительного количества масла в камеру сгорания дизельного двигателя. В этом случае выключение подачи топлива насосом не прекращает нарастания оборотов, так как топливом служит сгорающее масло и двигатель трудно остановить сразу. Поэтому необходимо прежде всего нагрузить двигатель вплоть до стопорения, снизить давление сжатия в цилиндрах и выключить подачу топлива.

На рис. 55 показана зависимость степени сжатия в камере сгорания дизельного двигателя на уровень цетанового числа применяемого топлива.

Форсунки предназначены для высокодисперсного распыла и равномерной подачи топлива в камеру сгорания дизельного двигателя.

Форму камеры сгорания дизельного двигателя в основном определяет примененный способ смесеобразования. Камеры сгорания дизельных двигателей подразделяются на разделенные и неразделенные.

Сила тока прямо пропорциональна количеству отложившейся сажи. Так как условия горения топлива на лабораторной установке отличаются от условий горения в камере сгорания дизельного двигателя, прямой надежной зависимости между результатами, полученными по методу Факел и в стендовых испытаниях, нет, хотя в некоторых случаях корреляция наблюдается.

Обитель зла

Каждые пять лет в Европе принимают новые экологические нормы. Как назло, наибольшие ужесточения касаются тех выбросов, которые более характерны для дизеля, — речь об оксидах азота и твердых частицах. От Евро‑3 до Евро‑6 допустимый уровень понизили соответственно в восемь и десять раз.

Даже при нормальном сгорании дизельного топлива неизбежно образование твердых частиц — сажи. А режимов неполного сгорания предостаточно, причем в каждом выбросы сажи повышаются многократно. Пресловутые оксиды азота образуются в камере сгорания при высокой температуре и большом избытке воздуха в топливовоздушной смеси, на котором, собственно, и работает дизельный двигатель. Из-за этого же избытка воздуха привычный нейтрализатор не способен их обезвреживать.

Для начала инженерам пришлось внедрить систему рециркуляции отработавших газов (EGR), которая направляет часть их обратно на впуск. Многие думают, что это нужно просто для дожигания выхлопных газов. Отчасти так, но основная задача — снизить количество кислорода в свежей топливо‑ воздушной смеси и сбить температуру сгорания в цилиндре. Иногда системой рециркуляции снабжают и бензиновые двигатели. У дизеля она состоит из управляющего клапана, охладителя потока газов и впускного запорного клапана.

Управляющий клапан EGR установлен на стороне выпуска и отводит отработавшие газы (ОГ) обратно на впуск. Его работой заведует модуль управления двигателем. Также в клапан встроен датчик положения. Предусмотрена функция самоочистки: при выключении двигателя клапан несколько раз открывается и закрывается. При выходе из строя системы EGR он остается закрытым. Однако нередки случаи, когда отложения сажи и коррозия со временем приводят к залипанию клапана в открытом положении. Дизельный мотор и так не отличается внутренней чистотой, вдобавок постоянно на впуск будет возвращаться полная порция ОГ, что снизит ресурс элементов двигателя и его мощность.

Охладитель EGR работает как интеркулер в системах наддува. Охлажденные газы имеют бóльшую плотность, а значит, влекут больший расход. Дополнительно они еще сильнее сбивают температуру сгорания в цилиндре. В некоторых режимах двигателя такая интенсивная рециркуляция во вред: она ведет к неполному сгоранию топлива — например, при пуске и в режиме прогрева. Чтобы избежать этого, в систему встроен клапан, который направляет газы в обход охладителя и дополнительно предохраняет его от осаждения конденсата из-за слишком низкой температуры.

Впускной запорный клапан — не что иное, как дроссельная заслонка, которая стоит во впускном тракте перед каналом подачи отработавших газов. При необходимости она закрывается почти наполовину, уменьшая поперечное сечение впускного трубопровода. За счет этого во впускном коллекторе создается разрежение и растет интенсивность рециркуляции ОГ. По факту для работы самогó двигателя она не используется, за исключением момента его более мягкой остановки, когда заслонка полностью закрывается и прекращает подачу воздуха. У дизеля — качественное регулирование топливовоздушной смеси, то есть меняются только параметры впрыска топлива. При отказе заслонка полностью открывается. Функция само‑ очистки срабатывает после выключения двигателя, когда дроссель несколько раз полностью открывается и закрывается.

О неисправности системы рециркуляции отработавших газов сигнализирует лампа Сheck. Диагностику проводят в основном с помощью компьютера. Хорошее самочувствие системы да и самого мотора продлят периодические поездки за город без пробок, дабы немного очистить их от нагара, а также применение рекомендованного моторного масла и заправка на проверенных АЗС. Продукты сгорания сомнительной солярки и дешевого масла бумерангом вернутся в двигатель.

Стехиометрическая смесь — водород

Стехиометрическая смесь водорода и кислорода при 150 С поступает в стационарно работающую камеру сгорания.

Давление взрыва стехиометрической смеси водорода с хлором при детонационном горении, рассчитанное по приведенной формуле, составляет 18 2 МПа.

Примерно такое же давление развивается при взрыве стехиометрической смеси водорода с хлором.

Определяли давление кислорода на нижнем пределе воспламенения стехиометрической смеси водорода и кислорода ( pi) и смеси, содержащей 2 % метана ( ра) при различных температурах.

Сплошные линии представляют термодинамическое состояние водяного пара и стехиометрической смеси водорода и кислорода, получаемой при разложении воды.

Диаграмма материального баланса.

Составляем балансы: 1) инертных газов, 2) стехиометрической смеси водорода к азота и 3) аммиака.

Взрывные пределы.

Зависимость пределов, при которых происходит взрыв, от температуры и давления для стехиометрической смеси водорода с кислородом представлена на рис. 6.12. Рассмотрим сечение при 550 С. При давлениях, меньших 1 мм рт. ст., смесь реагирует очень медленно. По мере возрастания давления скорость несколько увеличивается, а при давлении около 1 мм рт. ст. незначительное изменение условий вызывает переход от медленного протекания реакции к быстрому взрывному процессу.

Зависимость пределов, при которых происходит взрыв, от температуры и давления для стехиометрической смеси водорода с кислородом представлена на рис. 6.11. Рассмотрим сечение при 550 С. При № 000 давлениях, меньших 1 мм рт. ст., смесь реагирует очень медленно.

Количество газа, поглощенного в первые 5 мин ( а и в течение 60 мин после заполнения монослоя ( б.

С, измеряли в высоком вакууме, в атмосфере сухого воздуха при атмосферном давлении и в присутствии стехиометрической смеси водорода и кислорода при 715 мм рт. ст. Впуск смеси Н2 02 сдвигает электропроводность, измеренную в высоком вакууме, в сторону значений, определенных в чистом кислороде, причем в тем большей степени, чем выше температура опыта.

Кинетические кривые реакции горения гремучего гааа при 485 С и при различных начальных давлениях, торры г — 8 2. 2 — 7 8. 3 — 7 4. 4 — 7 1. S — 6 8. S — 6 4. 7 — 6 1. S — 5К.| Кинетические кривые изменения давления ( левая крякая и выхода формальдегида ( правая кривая в реакции окисления пропилена Начальное давление пропилена и кислорода 150 тор, температура 320 С.

Для иллюстрации зависимости величины т от скорости реакции на рис 55 приведены данные Ковальского, относящиеся к измерениям скорости горения стехиометрической смеси водорода и кислорода при постоянной температуре ( 485 С) вблизи нижнего предела воспламенения. Как видно из этого рисунка, при повышении давления смеси с 5 8 до 8 2 тор период индукции сокращается с 0 2 до 0 05 сек.

За критерий возникновения устойчивой детонационной волны Вендландт принимает постоянство скорости, определенной в начале и конце длинной трубы, пользуясь для зажигания стехиометрической смесью водорода с кислородом, помещенной в отростке, присоединенном к трубе на достаточном расстоянии от первой точки измерения. При разбавлении смеси достигается состав, при котором наблюдается резкое падение скорости. Например, в смесях водорода с воздухом при атмосферном давлении скорость составляет 1620, 1480 и 1050 м / сек. Ниже определенного содержания водорода детонационная волна не является уже устойчивой, ее скорость уменьшается по мере того, как она распространяется вдоль трубы. Ниже другого определенного содержания водорода пламя пройдя значительное расстояние, которое зависит от состава смеси и источника зажигания, гаснет, после чего волка сжатия распространяется по взрывчатой смеси с уменьшающейся скоростью, не вызывая химической реакции. В смесях водорода с воздухом предел детонации лежит около 18 5 % На, и скорость устойчивой детонационной волны равна 1250м / сек. Пунктирные линии соответствуют скоростям волн сжатия в начале и конце трубы, вызванных тем же источником зажигания, если бы химическая реакция отсутствовала. Эти линии были построены посредством измерения скорости указанных волн сжатия в воздухе, в том же аппарате, и введения поправки па плотность смеси.

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

  • Индуцированный заряд воздуха, его температура и его кинетическая энергия в нескольких измерениях.
  • Распыляемость впрыскиваемого топлива, проникновение брызг, температура и химические характеристики.

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют другие параметры, которые могут существенно повлиять на работу двигателя. Они играют вторичную, но важную роль в процессе сгорания. Например:

Конструкция впускного канала. Она оказывает сильное влияние на движение наддувочного воздуха (особенно в тот момент, когда он входит в цилиндр) и на скорость перемешивания в камере сгорания. От этого может меняться температура горения дизельного топлива в котле. Конструкция впускного отверстия также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто путем передачи тепла от водяной рубашки через площадь поверхности впускного отверстия. Размер впускного клапана. Контролирует общую массу воздуха, впускаемого в цилиндр за конечное время. Степень сжатия. Она влияет на испарение, скорость перемешивания и качество сгорания, независимо от температуры горения дизельного топлива в котле. Давление впрыска. Оно контролирует продолжительность впрыска для заданного параметра отверстия сопла. Геометрия распыления, которая непосредственно влияет на качество и температуру горения дизельного топлива и бензина за счет использования воздуха. Например, больший угол конуса разбрызгивания может поместить горючее сверху поршня и снаружи бака сгорания в дизельных двигателях DI с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному «курению», так как горючее лишается доступа к воздуху. Широкие углы конуса могут также привести к разбрызгиванию топлива на стенках цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это требуется. Распыленное на стенку цилиндра, оно в конечном итоге будет перемещено вниз в масляный поддон, что сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол разбрызгивания является одной из переменных, влияющих на скорость перемешивания воздуха в топливной струе вблизи выходного отверстия инжектора, он может оказать существенное влияние на общий процесс сгорания. Конфигурация клапана, которая контролирует положение инжектора. Двухклапанные системы создают наклонное положение инжектора, что подразумевает неравномерное распыление. Это приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку инжектора, симметричное расположение распыления топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей. Положение верхнего поршневого кольца. Оно контролирует мертвое пространство между верхней площадкой поршня и гильзой цилиндра. Это мертвое пространство задерживает воздух, который сжимается и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания

Поэтому важно понимать, что система работы дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Сгорание включает в себя любую часть или компонент, которые могут повлиять на конечный результат процесса

Потому ни у кого не должно быть сомнений по поводу того, горит ли дизельное топливо.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий