Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 1
Следует отметить, что даже авиационный бензин Б-70 не полностью соответствует требованиям автомобильных двигателей, рассчитанных на применение бензина А-66. Этот бензин имеет несколько более высо кую температуру выкипания 10%, поэтому пусковые свойства его хуже, чем у автомобильных бензинов. Другие сорта авиационных бен зинов содержат много ТЭС (в 3—4 раза больше, чем это допускается для автомобильных топлив).
Рекомендовать какие-либо постоянные, строго определенные соот ношения топлив для приготовления заменителей невозможно ввиду весьма значительных колебаний в показателях качества товарных об разцов. Необходимо иметь в виду, что пользоваться заменителями мож но лишь в течение ограниченного времени.
Г л а в а 111
ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА
'Все более широкое применение в качестве силовых установок полу чают дизельные двигатели, основным преимуществом которых являет ся их высокая экономичность. Удельный расход топлива в дизельном двигателе на 30—40% меньше, чем в карбюраторном.
К достоинствам дизельных двигателей следует отнести и возмож ность использования для их эксплуатации более тяжелых видов топ лива. Это позволяет одновременно развивать производство всех типов двигателей с широким использованием топливных ресурсов.
По ряду показателей, в том числе и по требованиям к качеству применяемых топлив, дизельные двигатели делят на тихоходные (до 1000 об/мин коленчатого вала) и быстроходные (свыше 1000 об/мин). В качестве автомобильных используются только быстроходные дизель ные двигатели.
§ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ
Многие требования к дизельным топливам, вытекающие из клима тических условий эксплуатации двигателей, совпадают с требованиями к автомобильным бензинам. Однако роль и количественное значение соответствующих показателей для дизельных топлив в ряде случаев иные. Специфические требования к дизельным топливам обусловлены особенностями смесеобразования и воспламенения в дизельных двига телях.
Требования к автомобильным дизельным топливам, так же как и к бензинам, можно разделить на четыре группы.
1. Свойства топлива должны обеспечивать хорошее смесеобразова ние при впрыске в камеру сгорания при любых климатических усло виях. Поэтому топливо должно иметь оптимальную вязкость, плот ность, поверхностное натяжение, фракционный состав и давление на сыщенных паров.
109
2. Топливо должно хорошо воспламеняться, обеспечивать мягкую работу двигателя и сгорать с возможно большей полнотой. Для того чтобы выполнить эти требования, топливо должно:
иметь наиболее высокую теплоту сгорания; иметь оптимальный период задержки самовоспламенения;
полностью сгорать без образования сажи, токсичных и канцеро генных продуктов в отработавших газах;
иметь минимальную склонность к образованию нагаров и отложений на форсунках;
не образовывать коррозионно-агрессивных продуктов сгорания.
3. Топливо не должно вызывать затруднений при транспортировке, хранении и подаче в двигатель по системе питания при любых клима тических условиях. Для того чтобы выполнить эти требования, топ ливо должно:
не ухудшать своих эксплуатационных свойств со временем; иметь низкие температуры застывания и помутнения, пологую вяз
костно-температурную кривую и хорошую прокачиваемость при низ ких температурах;
не содержать коррозионно-агрессивных соединений и не образовы вать их со временем;
не содержать механических примесей; содержать в растворенном состоянии минимальное количество воды;
не образовывать отложений на деталях системы питания; обладать возможно меньшей пожарной опасностью.
4.Топливо должно быть недорогим, по возможности нетоксичным
ипроизводство его должно быть обеспечено широкими сырьевыми ре сурсами.
Перечисленным выше требованиям в наибольшей степени удовлет воряет смесь углеводородов, выкипающих в пределах от 150 до 360° С, получившая название топливо для быстроходных дизельных двига телей.
§ 2. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ
Под процессом смесеобразования в дизельных двигателях пони мается весь комплекс физических и химических явлений, протекающих от момента ввода топлива в камеру сгорания до воспламенения послед ней порции топлива, подаваемой за цикл. Качество и своевременность образования горючей смеси в значительной степени предопределяют протекание рабочего процесса в целом, его эффективность и экономич ность.
В дизельном двигателе в такте впуска в цилиндры поступает воздух при атмосферном или избыточном давлении (с наддувом или без надду ва). В такте сжатия температура воздуха возрастает до 500—600° С, давление достигает 25—30 кгс/см2. При этом плотность воздуха в ка мере сгорания в 12—14 раз превышает плотность окружающего воз духа. В конце такта сжатия в цилиндр впрыскивают топливо. Обра зование горючей смеси происходит непосредственно в цилиндре двига теля. При этом следует отметить, что поскольку воспламенение и сго-
110
ранне жидких топлив происходит только в паровой фазе, т. е. топливо до воспламенения и сгорания должно полностью испариться, то на весь процесс смесеобразования в дизельном двигателе остается очень мало времени (20—40° поворота коленчатого вала или тысячные доли се кунды).
Таким образом, в дизельном двигателе на приготовление горючей смеси отводят в 10 раз меньше времени, чем в карбюраторном двигателе,
ив то же время в дизельном двигателе удается использовать более тяжелые топлива с худшей испаряемостью. Это объясняется тем, что
вдизельных двигателях топливо при температуре 60—70°С в хорошо распыленном виде впрыскивается в воздух, нагретый до 600° С. Столь большой температурный перепад обеспечивает интенсивный прогрев
ииспарение капель топлива.
Топливо в камеру сгорания дизельного двигателя впрыскивается под большим давлением (до 1500 кгс/см2) через форсунку.
Порция топлива, отмеренная насосом высокого давления, впры скивается в камеру сгорания в плотный, сильно завихренный нагре тый воздух. На некотором расстоянии от сопловых отверстий форсунки струя топлива распадается на отдельные капли, образуя факел распы ленного'топлива. Общее число капель в факеле достигает нескольких миллионов, а размер их колеблется в пределах от 3—5 до 100—150 мкм. Распределение капель в факеле по числу и размерам весьма неравно мерное. По оси факела располагаются капли более крупного размера, движущиеся с наибольшей скоростью. К периферии факела плотность и размер капель, а также их скорость уменьшаются. Качество распи ливания топлива характеризуется числом и размером капель, длиной (дальнобойность), шириной (в самом широком месте) и углом конуса факела.
Капли топлива, введенные в горячий воздух, воспламеняются не мгновенно. От начала впрыска топлива до появления пламени про ходит какое-то время. Впрыск топлива и процесс смесеобразования продолжаются и после появления пламени в камере сгорания. При этом процесс прогрева и испарения вновь поступающих капель сильно уско ряется за счет высокой температуры в процессе сгорания. Одновремен но с ускорением процесса испарения в этот период происходит неко торое замедление смесеобразования, так как появляются продукты сгорания, затрудняющие подвод кислорода воздуха к испарившемуся топливу. Это обстоятельство вызывает необходимость вести рабочий процесс в дизельном двигателе с некоторым избытком воздуха.
Большая неоднородность топливо-воздушной смеси в камерах сго рания является причиной некоторых преимуществ и недостатков ди зельных двигателей по сравнению с карбюраторными. Важное преиму щество состоит в том, что в дизельных двигателях можно довольно значительно обеднять горючую смесь, если условно рассматривать эту смесь как состоящую из всего количества поступающего в цилиндры воздуха и топлива. Это позволяет изменять мощность двигателя только за счет уменьшения количества топлива, впрыскиваемого за один цикл, без изменения количества воздуха, т. е. применять чисто качественное регулирование мощности вплоть до холостого хода. При общем обед
нении смеси в отдельных зонах сгорания за счет неравномерности со става создается смесь, содержащая достаточное для воспламенения количество паров топлива. Это одна из причин высокой экономич ности дизельных двигателей.
С другой стороны, наличие неоднородной смеси является причиной существенного недостатка дизельных двигателей — невозможность получения достаточно полного и бездымного сгорания при относительно небольшом общем коэффициенте избытка воздуха (а < 1,35). При ра боте дизельного двигателя со снятием мощности, близкой к максималь ной, в отработавших газах появляются частички сажи, двигатель на чинает «дымить».
На процесс смесеобразования в дизельных двигателях влияют его конструктивные особенности и свойства применяемого топлива.
Современные дизельные двигатели имеют одну неразделенную ка меру сгорания или несколько камер, соединенных каналами.
Форсунки по конструкции делятся на открытые и закрытые. В от крытых форсунках между нагнетательным трубопроводом и сопловыми отверстиями запорного устройства не имеется. В закрытых форсунках перед сопловыми отверстиями устанавливают иглу или клапан с пру жиной. Запорное устройство открывается под действием давления топ лива только на период впрыска.
Форсунка может быть выполнена отдельно от насоса высокого дав ления (двигатель ЯМЗ-236 и др.) или вместе (насос-форсунка двигателя ЯАЗ-204). Форсунки могут иметь различное количество сопловых от верстий, отличающихся по форме, размерам, направлению впрыска и т. д.
При впрыске топлива в середину неразделенной камеры сгорания происходит объемное смесеобразование, при впрыске топлива на стен ки камеры сгорания — пленочное. Существенное влияние на процесс смесеобразования оказывает организация воздушных потоков в каме ре сгорания, обусловливающая завихрение воздуха и перемешивание смеси. На процесс смесеобразования влияют такие свойства топлива, как вязкость, плотность, фракционный состав, давление насыщенных паров, поверхностное натяжение, способность паров топлива диффун дировать в окружающую среду, скрытая теплота испарения, тепло емкость.
Увеличение вязкости топлива ведет к укрупнению капель в факеле, ухудшению распыливания и испарения топлива. Топлива с большой вязкостью догорают на такте расширения, ухудшая экономичность двигателя и повышая дымность отработавших газов (табл. 31).
При использовании топлив с высокой вязкостью крупные капли за счет большой кинетической энергии, приобретаемой при впрыске, увеличивают длину факела, повышая его дальнобойность. При этом часть топлива попадает на стенки камеры сгорания, ухудшая процесс смесеобразования.
С другой стороны, топлива с малой вязкостью также ухудшают процесс смесеобразования. При их распиливании образуются мелкие капли, скорость которых в плотном воздухе быстро падает. При уко роченном факеле не используется весь объем камеры сгорания для
117