ГБОУ СПО МО КПЭТ
Реферат по теме: Свойства дизельного топлива, влияющие на его самовоспламеняемость и процесс сгорания
.
Выполнил:Студент 3 курса Проверил преподователь:
Егоров Е.Ю Глушаков А.В.
Свойства дизельного топлива, влияющие на его самовоспламеняемость и процесс сгорания
Самовоспламеняемостыо называется способность дизельного топлива воспламеняться без источника зажигания. Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом, и от нее зависит протекание процесса сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо самовоспламенялось в определенный момент и далее энергично сгорало, вызывая интенсивное, но достаточно плавное нарастание давления, не превышающее 0,5 МПа на 1° поворота коленчатого вала. Работа двигателя в этом случае оценивается как мягкая, т.е. его детали работают без перегрузки, развивается максимальная мощность и обеспечивается необходимая топливная экономичность.
|
|
Если же топливо самовоспламеняется несвоевременно, а с запаздыванием, то это приводит к жесткой работе двигателя, напоминающей работу карбюраторного двигателя с детонацией. При жесткой работе дизеля его детали работают с перегрузкой, что приводит к ускоренному их износу и даже поломкам, перерасходу топлива, дымному выпуску и снижению мощности.
Характерно, что многие из факторов, вызывающих стуки при жесткой работе дизеля, способствуют устранению детонации в карбюраторных двигателях. Это объясняется особенностями протекания рабочего процесса у этих типов двигателей. Так, в дизеле воспламенение горючей смеси происходит в результате предпламенных реакций окисления молекул топлива кислородом воздуха в условиях высокой температуры такта сжатия. При этом впрыснутые в конце такта сжатия первые порции топлива воспламеняются не сразу, а проходит некоторое время, в течение которого продолжается подача топлива, увеличивается давление в цилиндре двигателя и, главное, повышается температура. В таких условиях происходят образование и распад пероксидов, местное повышение в этих зонах температуры и образование очагов пламени, которое завершается воспламенением всего топлива, находящегося в цилиндре двигателя.
Время от впрыска первой порции топлива до его воспламенения называется периодом задержки воспламенения.
На развернутых индикаторных диаграммах четырехтактного дизеля для двух типов его работы видно, что в обоих случаях — мягкой (нормальной) и жесткой — начало впрыска происходит в одно и то же время (точка а), но самовоспламенение (точка б) при мягкой работе (кривая 1) происходит раньше, чем при жесткой (кривая 2), т.е. в первом случае период задержки воспламенения будет меньше, чем во втором.
|
|
Рис. Развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля:1 — мягкая работа двигателя; 2 — жесткая работа двигателя; а — начало подачи топлива; б — момент самовоспламенения топлива; в — конец подачи топлива
При мягкой работе двигателя к началу самовоспламенения в цилиндре находится меньше топлива, чем при жесткой работе, поэтому нарастание давления после воспламенения будет значительно более резким при большей задержке воспламенения, что и вызывает работу двигателя со стуками. Несмотря на более высокое максимальное давление, при жесткой работе двигателя мощность не увеличивается, так как индикаторное давление при этом снижается по сравнению с мягкой (нормальной) работой двигателя в первый период самовоспламенения (в конце такта сжатия) и на большей части такта расширения (рабочего хода).
Таким образом, продолжительность периода задержки воспламенения существенно влияет на работу двигателя. При одинаковых двигателях и одинаковых условиях их работы период задержки воспламенения, а следовательно, и мягкая или жесткая их работа зависят от самовоспламеняемости топлива, количественно оцениваемой цетановым числом.
Цетановое число дизельного топлива определяют методом сравнения работы стандартного одноцилиндрового двигателя на испытуемом топливе и на эталонных смесях.
Эталонную смесь составляют из двух углеводородов, один из которых легко воспламеняется, а второй — плохо. В качестве легковоспламеняющегося компонента берут цетан, являющийся представителем парафиновых углеводородов. Его цетановое число принимают за 100. В качестве трудновоспламеняющегося компонента берут а-метилнафталин (С10Н7СН3), являющийся представителем ароматических углеводородов. Цетановое число а-метилнафталина принимают за 0.
Цетановым числом топлива называется показатель его самовоспламеняемости, численно равный содержанию цетана (об. %) в такой его смеси с а-метилнафталином, которая равноценна данному топливу по самовоспламеняемости при испытании в стандартном двигателе.
Цетановое число определяют на установке ИТ9-3, оснащенной одноцилиндровым двигателем с переменной степенью сжатия (е = 7...23) с помощью метода совпадения вспышек.
При работе на испытуемом топливе с углом опережения впрыска 13° подбирается такая степень сжатия, при которой топливо воспламеняется, когда поршень находится в высшей мертвой точке (ВМТ). Это фиксируется вспышкой неоновой лампы. Затем при тех же степени сжатия и угле опережения впрыска подбирают эталонное топливо, которое также воспламеняется при положении поршня в ВМТ.
Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава, структуры и молекулярной массы. Наиболее высокие цетановые числа у парафиновых углеводородов, более низкие у нафтеновых и самые низкие у ароматических. Однако парафиновые, особенно высокомолекулярные, углеводороды обладают высокими температурами помутнения и застывания, что ограничивает их содержание в дизельном топливе.
Нафтеновые углеводороды являются хорошим компонентом дизельных топлив; они имеют удовлетворительные цетановые числа и температуры застывания. Изомерные углеводороды имеют более низкое цетановое число, чем соответствующие им углеводороды того же ряда нормальной структуры.
Из-за недостаточного цетанового числа в дизельном топливе допускается лишь небольшое содержание углеводородов ароматического ряда, хотя они и имеют низкую температуру застывания.
С облегчением фракционного состава дизельных топлив прямой перегонки цетановые числа, как правило, снижаются и, следовательно, ухудшается их самовоспламеняемость. Дизельные топлива Прямой перегонки по эксплуатационным качествам уступают топливам каталитического крекинга.
|
|
От величины цетанового числа зависят пусковые свойства дизельного топлива. При одинаковом фракционном составе у топлива с более высоким цетановым числом лучшая самовоспламеняемость, и двигатель на нем легче пускается. Для облегчения пуска в зимнее время в воздушный патрубок дизеля вводят пять—восемь капель серного эфира, обладающего высокими самовоспламеняемостью и испаряемостью.
Цетановое число дизельного топлива может быть повышено с помощью высокоцетановых компонентов или специальных присадок. В качестве присадки допускается добавка не более 1 % изопропилнитрата. Однако для современных автомобильных дизелей нецелесообразно применение топлива с цетановыми числами выше 50, так как это экономически не оправданно. Более того, если топливо имеет чрезмерно высокое цетановое число, то первые его порции, попавшие в цилиндр, сразу воспламеняются, т. е. большая его часть впрыскивается не в воздух, а в продукты сгорания и не перемешивается с еще неизрасходованным воздухом. В результате имеют место неполное сгорание, дымный выпуск, снижение мощности и ухудшается экономичность двигателя.
Рис. Зависимость продолжительности пуска дизеля от цетанового числа
К числу других факторов (кроме свойств топлива), влияющих на жесткость работы дизеля, относятся его конструктивные данные и условия работы. Появлению стуков при работе дизеля способствуют увеличение угла опережения впрыска, снижение частоты вращения коленчатого вала, уменьшение степени сжатия, понижение температурного режима двигателя и температуры засасываемого воздуха.
Жесткая работа дизеля так же нежелательна, как и работа карбюраторного двигателя с детонацией.