Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. Остриков В.В - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

производить слишком рано, то за счёт воспламенения и преждевременного сгорания части топлива может произойти рост
давления до прихода поршня в верхнюю мёртвую точку, обуславливающее потерю мощности из-за преодоления давления
горючих газов и снижение КПД двигателя.
Конструктивные особенности двигателей по-разному сказываются на процессе сгорания топлива. Двигатели с предка-
мерным и вихрекамерным смесеобразованием (из-за наличия разогретых до высокой температуры стенок предкамеры и бо-
лее благоприятных условий сгорания) менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигатели с непосредст-
венным впрыском, а наличие наддува у двигателя (обеспечивающего повышенный тепловой режим камеры сгорания) обу-
славливает нормальную работу на топливах утяжелённого фракционного состава.
3.3. СВОЙСТВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА, ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЕЙ
Процесс горения дизельного топлива определяется двумя основными параметрами – цетановым числом
(определяющим мощностные и экономические показатели двигателя) и фракционным составом (определяющим полноту
сгорания топлива, дымность и токсичность отработавших газов двигателя).
Цетановое число является условной единицей измерения самовоспламеняемости топлива.
Цетановое число дизельного топлива численно равно процентному (по объёму) содержанию цетана в искусственно
приготовленной смеси, которая состоит из цетана и α-метилнафталина и по характеру сгорания (самовоспламенения) равно-
ценна испытуемому топливу.
Цетан (
н
-гексадекан) С
16
Н
34
– парафиновый углеводород нормального строения (алканового ряда), имеющий очень ма-
лый период задержки самовоспламенения. Условно его цетановое число или самовоспламеняемость приняты за 100 ед. Аро-
матический углеводород α-метилнафталин С
10
Н
7
СН
3
, который очень трудно окисляется и воспламеняется, имеет очень
большой период задержки воспламенения (условно его цетановое число или самовоспламеняемость приняты за 0 ед).
Экспериментально цетановое число определяется на стандартном двигателе методом совпадения вспышек при переводе
с испытуемого топлива на эталонную смесь.
При отсутствии стандартизованных моторных установок цетановое число определяют расчётными методами.
Приведём ряд известных из литературы соотношений для определения цетанового числа (ЦЧ).
ЦЧ =
Т
а
– 15,5,
ЦЧ = 0,85⋅П + 0,1⋅Н – 0,2⋅А,
где
Т
а
– температура анилиновой точки, т.е. температура взаимной растворимости равных объемов испытуемого топлива и
анилина; П, Н, А – содержание в топливе соответственно парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, % мас.
В первой эмпирической формуле величина
Т
а
отражает в скрытой форме все тот же углеводородный состав.
В другие формулы введена плотность топлива ρ при 20 °С, например:
3
с
са
2
605,2
44,10445,018,256ЦЧ
Т
ТТ
ρ
−−−=
,
где
Т
с
=
Т
10 %
+ 0,53
Т
50 %
+ 0,17
Т
90 %
.
Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения дизельного топлива, и, следовательно,
более мягко работает двигатель. Варьируя групповым составом топлива, можно получить требуемое цетановое число, но на
практике более предпочтительным считается повышение цетанового числа топлива за счёт введения соответствующих при-
садок.
Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допусти-
мой жесткостью (менее 0,5 МПа/°ПВК) ухудшается его экономичность в среднем на 0,2…0,3 %, а дымность отработавших
газов на единицу цетанового числа повышается на 1,0 – 1,5 единицы Хартриджа. Здесь МПа/°ПВК − скорость нарастания
давления в цилиндре двигателя на 1° поворота коленчатого вала.
Поэтому в соответствии с ГОСТ 305–82 дизельное топливо для быстроходных двигателей выпускается с цетановым
числом 40…45 единиц. Использование топлива с низким цетановым числом (менее 40 единиц) приводит к увеличению пе-
риода задержки самовоспламенения и возникновению жёсткой работы, а применение топлива с цетановым числом выше 50
единиц нецелесообразно вследствие возрастания удельного расхода топлива из-за снижения полноты его сгорания. Летом
можно применять топлива с цетановым числом, равным 40, а зимой для обеспечения холодного пуска двигателя – с цетано-
вым числом не менее 45.
Для среднеоборотных и тихоходных дизелей цетановое число не нормируется, так как чем тяжелее фракции нефти, тем
для них ниже температура самовоспламенения (для этих дизелей нет проблемы с воспламенением топлива).
Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер;
лишь для отдельных фракций цетановое число может снижаться, что объясняется их углеводородным составом.
Скорость смесеобразования и полнота испарения впрыснутого в цилиндр двигателя топлива обусловлены
температурой, давлением, вихревым движением воздуха в камере сгорания, качеством распыливания и испаряемостью
топлива. Испаряемость топлив характеризуется их фракционным составом.
С возрастанием потребности в дизельном топливе предложено использовать топлива с расширенным фракционным со-
ставом (с пониженными температурами начала кипения − до 80 и даже до 60 °С и повышенными температурами конца кипе-
ния − до 400 °С). Снижение температуры начала кипения дизельных топлив ниже 60 °С приводит к образованию в системе
питания паровых пробок. Топлива широкого фракционного состава состоят из 30…40 % бензиновых фракций и 60…70 %
стандартного дизельного топлива.
Топливо должно иметь некоторое количество лёгких фракций, облегчающих запуск двигателя, но слишком большое их
количество приводит к резкому повышению давления и стукам двигателя, поскольку к моменту самовоспламенения рабочей
смеси в цилиндре двигателя накапливается большое количество паров топлива и горение сопровождается чрезмерным
повышением давления.

Страницы