Рабочий процесс дизеля

• Особенно грубое распыливание получается в начале и в конце впрыска.
• Основные трудности повышениябыстроходных дизелей с непосредственным впрыском является получение хорошого наполнения цилиндров, обеспечивание чёткого и полноценного впрыска за короткий промежуток. Сложность организации качественного смесеобразования, а также полного и своевременного сгорания топлива.
• При повышении скоростного режима интенсивно возрастает давление впрыска и ускоряется движение воздушного заряда в цилиндре. Всё это способствует снижению потерь, вследствии неполноты сгорания топлива, часть тепла, уходящего в воду уменьшается, а часть тепла, уходящего с отработанными газами увеличивается.
• Полное исключение влияния нагрева заряда при впуске приводит к увеличению коэффициента наполнения на 12-12%.
• Работа дизеля при нарастании давления больше, чем на 0,5МПА на градус поворота коленвала называется жёсткой работой.
• Фазы газораспредиления у дизелей:
  • открытие впускного – 10-30^о; закрытие впускного – 50-70 ^о; длительность открытого состояния – 230-280 ^о;
• открытие выпускного – 45-60^о; закрытие выпускного – 0-15 ^о; длительность открытого состояния – 230-250 ^о;

• Сажа образуется при коэффициенте избытка топлива а<1,5.
• Уменьшение продолжительности впрыска, а следовательно увеличение количества впрыснутого топлива в начальной фазе снижает дымность. Запаздывание угла впрыска топлива ведёт к снижению температуры, что уменьшает образование сажи, таким образом рост температуры, являющийся следствием горения большого количества топлива в диффузионном пламени, способствует дымности выхлопа.
• Турбулентность воздуха улучшает смесиобразования топлива с воспламеняющейся частью заряда, гомонизирует смесь, уменьшая при этом количество топлива, участвующее в процессе образования сажи.
• Рост цетанового числа вызывает увеличение выброса сажи.
• С увеличением пределов обеднения, интенсивность запаха отработавших газов растёт на режиме холостого хода. Когда смесь бедна в камере сгорания, имеются области в которых смесь находится вне пределов обеднения. При этом топливо, частично окисляясь, образует продукты сгорания, являющиеся одной из причин образования запаха, сильный запах связан с продуктами неполного сгорания.
• Воспламенение произойдёт в точке камеры сгорания в тот момент, когда будет иметь место сочетание необходимой концентрации смеси с соответствующей ей температурой самовоспламенения.
• В большей степени на Gi могут влиять направление, дальнобойность струи топлива, которые могут попадать в зоны с различными температурами и различные участки поверхности камеры сгорания.

Влияние на дымность и токсичность

Нагрузка:

По мере роста нагрузки увеличивается максимальная температура и уменьшается коэффициент избытка воздуха, при малых нагрузках снижается температурный режим цикла, наблюдается значительное недогорание.

• При увеличении частоты вращения уменьшается теплоотдача в стенки цилиндров, что приводит к увеличению температуры цикла. Скорость сгорания тоже увеличивается, но не на столько, чтобы компенсировать частоту. Высокие скорости поршня увеличивают турбулентность, но ухудшает наполнение цилиндров, улучшается распыл топлива (более высокое давление впрыска)
• Увеличение степени сжатия приводит к увеличению температуры впускного заряда после сжатия, что ускоряет подготовку топливо-воздушной смеси и интенсифицирует процесс смесеобразования и сгорания.
• Рост вихреобразования интенсифицирует процесс смесеобразования , улучшает экономические показатели и снижает выброс СО, сажи и приводит к увеличению NO_x (чрезмерное вихреобразование приводит к ухудшению процесса сгорания).
• Температура впускного воздуха не оказывает влияния на выброс сажи (с одной стороны происходит лучшее испарение впрыснутого топлива, с другой – плотности воздушного заряда).
• При наддуве увеличивается плотность заряда, что приводит к полноте сгорания топлива, снижает задержку воспламенения, снижается g_е, снижение дымления.
• Уменьшение количества впрыснутого топлива приводит к увеличению а, что увеличивает полноту сгорания топлива.
• Уменьшение угла впрыска приводит к значительному уменьшению выбросов дизелем окислов азота, увеличению выбросов СО, СН и ухудшению экономичности, а так же увеличению выброса сажи.

Параметры процесса впрыскивания:

• При увеличении давления впрыска улучшается распыл (снижение диаметра капель), высокая однородность заряда, увеличивается скорость горения. Приводит к резкому снижению дымности ОГ на всех режимах работы двигателя.
• Турбулентность заряда приводит к эффективности сгорания, увеличивая использование кислорода.
• Причиной дымления является наличие в КС зон с крайне отличающимися значениями коэффициента избытка воздуха во время распространения фронта пламени. Выделение свободного углерода происходит в тех зонах, где существует значительный дефицит кислорода.

Наиболее вредные продукты:

• Оксид азота – его содержение может достигать 0,5% и в основном он определяет токсичность в дизелях.
• САЖА – мелкодисперсные твёрдые чачтицы углерода, опредиляющие дымность отработавших газов.
• NO_x– оксиды азота; C_mHn – углеводороды; СО – оксид углерода;
• ВыбросNO_xнаиболее высок у бензиновых и у дизелей с непосредственным впрыском. Причина – высокая температура бензинов, а в дизелях избыток кислорода и высокая температура.
• СО легче образуется при горении с некоторым недостатком кислорода при высоких температурах.
• C_mHn сохраняются у холодных стенок камеры, где происходит образование цепей реакций обплетения. Поэтому их выброс преобладает, хотя и незначительно в бензиновых двигателях, так ка рабочая смесь по большей поверхности контактирует со стенками.
• С увеличением нагрузки дымность возрастает, а также увеличивается содержание NO_x