Процессы впрыскивания, смесеобразования и горения при низких температурах

Рис. 1.8. Влияние цетанового числа (Ц. Ч.) топлива на время пуска двигателя τ

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