Улучшение пусковых качеств автотракторных дизелей в зимний период эксплуатации
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?ая в свою очередь зависит от фракционного состава, вязкости топлива и поверхностного натяжения его. С повышением вязкости при низких температурах ухудшается прокачиваемость топлива к форсункам и качество распыливания его в цилиндрах двигателя (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Влияние вязкости дизельного топлива на средний диаметр dср капель
На скорость испарения оказывает влияние степень распыливания топлива (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Зависимость количества капель N в струе (а) и поверхности испарения SИ (б) 1 мл распыленного топлива от диаметра капель dК
При уменьшении размера капель количество их и суммарная поверхность, с которой происходит испарение, сильно увеличиваются.
На период задержки воспламенения рабочей смеси большое влияние оказывает цетановое число дизельного топлива. Улучшение пусковых свойств дизельных топлив наблюдается при повышении их цетанового числа до 60...65 ед. Однако при работе дизельного, двигателя наиболее эффективным оказывается применение топлив с цетановым числом до 55 ед. (рис. 1.8), так как дальнейшее повышение дает небольшое сокращение индукционного периода.
Рис. 1.8. Влияние цетанового числа (Ц. Ч.) топлива на время пуска двигателя ?
Повышение цетанового числа топлива, как правило, связано с увеличением количества нормальных парафиновых углеводородов, которые выпадают в виде кристаллов при понижении температуры, сильно ухудшая прокачиваемость его к форсункам двигателя.
При всех конструкциях камер сгорания низкие температуры наружного воздуха резко ухудшают условия смесеобразования, затрудняя пуск двигателя и ухудшая протекание процессов сгорания при его работе во время прогрева до номинальных температур. Это явилось причиной того, что за последние годы разработаны конструкции двигателей, в которых сочетаются методы смесеобразования, присущие дизельному двигателю, и методы воспламенения, присущие карбюраторному двигателю, например, предложено использовать искровое зажигание в камере с пленочным смесеобразованием.
При наддуве двигателя возрастает плотность, а нередко и температура заряда в цилиндре, что приводит к улучшению смесеобразования и ускорению воспламенения смеси. Вместе с тем возникает необходимость существенного увеличения пробивной способности топливных струи в результате увеличения диаметра сопловых отверстий. Этот недостаток особенно ощутим при пуске и работе двигателей в условиях низких температур, когда с повышением вязкости топлива ухудшается его распыливание.
Воспламенение рабочей смеси в дизельном двигателе имеет многостадийный цепной характер. Очаги воспламенения располагаются вблизи наружных границ факела распыленного топлива, где понижение температуры из-за испарения меньше, чем по его оси, а состав смеси благоприятен для воспламенения. Возникновение очага воспламенения происходит по механизму объемного воспламенения, когда вследствие быстрого сжатия смеси происходит экзотермическая реакция. При этом после периода задержки воспламенения наблюдается быстрый саморазгон химических реакций (объемное воспламенение), сопровождающееся охватом всего объема пламенем.
При низких температурах длительность периода задержки воспламенения велика, процесс сгорания топлива затягивается, неполнота сгорания приводит к выбросу увеличенного количества токсических веществ.
В (табл. 1.1) отражено влияние вязкости дизельного топлива на его удельный расход и дымность отработавших газов [17] в результате ухудшения испарения топлива и уменьшения полноты его сгорания.
Таблица 1.1. Влияние вязкости дизельного топлива на его удельный расход
Кинематическая вязкость n? сСт791516404965 ge, г/кВт ч332334338348354428446 Дымность, условные единицы777982-85,69598Крупные капли, не успев, испарится в камере сгорания, воспламеняются с большим запаздыванием и медленно догорают на такте расширения. Жидкое топливо, догорающее на стенках камеры сгорания и днище поршня, оставляет на них углеродистые отложения; нагаром покрываются и распылители форсунок. В результате этого ухудшается теплообмен между сильно нагретыми деталями двигателя и охлаждающей жидкостью, что приводит к нарушению смесеобразования топлива. Для запуска холодного дизеля необходимо тонкое распыливание топлива, которое обеспечивается кинематической вязкостью на входе в форсунку не выше n=20 сСт для среднеоборотистых и n=25 сСт для тихоходных дизелей.
2. Параметры топлива, влияющие на эксплуатационные качества АТД в условиях низких температур
Отмеченные выше отрицательные явления в работе двигателей в зимних условиях обусловлены, прежде всего, изменением эксплуатационных и физических свойств топлива. Для того чтобы обеспечить надежную и экономичную работу дизельного двигателя, топливо должно отвечать следующим требованиям [11, 18, 19 и др.]:
хорошо прокачиваться для бесперебойной и надежной работы ТНВД (иметь оптимальную вязкость, необходимые низкотемпературные свойства, не содержать воды и механических примесей);
обеспечить тонкий распыл и хорошее смесеобразование, для чего необходима оптимальная вязкость и фракционный состав;
полностью сгорать, не образуя сажистых веществ, что необходимо для мягкой работы двигателя (зависит от химического и фракционного состава топлива и его вязкости);
не вызывать повышенного нагарообразования на клапанах, кольцах и поршнях, закоксовывания форсунки и зависания иглы распылителя (зависит от химич