Процесс сгорания в дизелях.

В дизелях смесеобразование происхо­дит внутри цилиндра, в результате чего продолжительность этого процесса в 45... 70 раз меньше, чем у карбюраторных двигателей. Поэтому топливо не успе­вает равномерно распределиться по объ­ему камеры сгорания. В связи с этим для нормального сгорания топлива в ди­зелях коэффициент избытка воздуха >1.

На рисунке 3.6 изображена разверну­тая индикаторная диаграмма дизеля в функции от угла поворота коленчатого вала. Процесс сгорания в дизеле условно делят на четыре периода.

Первый период. Топливо впрыскива­ется в точке 2, когда поршень не доходит до в.м.т. на угол (угол опережения впрыскивания). До точки 3 происходит подготовка топлива к сгоранию, и пе­риод от точки 2 до точки 3 называют периодом задержки воспламенения топлива. Его продолжительность должна быть по возможности меньшей, так как увеличение этого периода приводит к на­коплению значительного количества топ­лива в цилиндре, что вызовет во втором периоде быстрого сгорания (участок 3—4) чрезмерно резкое увеличение дав­ления и, как результат, повышенную жесткость работы дизеля.

Второй период. При нормальном про­текании процесса сгорания отношение не должно превышать 0,4...0,6 МПа/град. Для уменьшения жест­кости необходимо стремиться к сокра­щению первого периода за счет правиль­ного выбора топлива, степени сжатия, качества распыливания, улучшения вих­ревого движения заряда и других фак­торов.

Самовоспламеняемость топлива оцени­вается цетановым числом. Чем больше в топливе содержится парафиновых углеводородов, тем выше его цетановое число Применение таких топлив позволяет существенно уменьшить период задержки воспламенения и значительно снизить жесткость работы дизеля.

Рис. 3.6 Развернутая диаграмма процесса сгорания в дизеле

Меньшая жесткость работы в дизелях наблюдается при пленочном смесеобрзовании и разделенных камерах сгорании

Применение разделенных камер сгорания позволяет снизить скорость нарастания давления в надпоршневом пространстве вследствие снижения интенсивности истечения газов из отдельных частей камеры.

Подготовленное к сгоранию топливо в первом периоде самовоспламеняется горит с интенсивным выделением теплоты и повышением давления. Нарастание давления во втором периоде зависит в основном от продолжительности первого, а также от качества распыливания топлива, закона его подачи в первом втором периодах сгорания. Максимальное давление достигается к концу второго периода.

Третий период проходит при замедлен ном тепловыделении из-за недостатка кислорода и с незначительным изменением давления (участок 4—5) вследствие увеличения объема и его называют периодом медленного сгорания. Наибольшая температура цикла достигается при 20...35° п.к.в. после в.м.т. К этому времени сгорает 70...80 % топлива. Н продолжительность этого периода сгорания в основном влияет интенсивность перемешивания горючих частей топлива с воздухом. Чем она больше, тем полно сгорание. Подача топлива, как правило прекращается в третьем периоде, но догорание его длится и дальше в процессе расширения.

Четвертый период - это догорание топлива, начинающееся при максимальной температуре цикла (точка 5) и заканчивающееся на линии расширение (70...80° п.к.в. после в.м.т.). Для достижения наилучших мощностных и экономических показателей дизеля необходимо стремиться к уменьшению периода догорания.

На характер протекания всего процесса сгорания влияют состав дизельного топлива, степень сжатия, качество распыливания и продолжительность (закон) подачи топлива, конструкция камер сгорания, угол опережения впрыскива­ния топлива, частота вращения колен­чатого вала и нагрузка на двигатель.

Применение тяжелого топлива, с бо­лее низкой температурой самовоспламе­нения, чем у карбюраторных двигателей, а также его подача в самом конце сжа­тия исключают возможность появления детонации. Другое важное преимущество дизелей — их лучшая экономичность по сравнению с карбюраторными при умень­шении нагрузки из-за большей полноты сгорания топлива вследствие достаточ­ного количества воздуха в рабочей смеси.