ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

температура воспламенения, активатор и фазы горения

Горит ли дизельное топливо? Горит, причем достаточно сильно. Его остаток, который не участвовал в предварительно смешанном сгорании, расходуется в фазе сгорания с регулируемой скоростью.

Сжигание в дизельных двигателях очень сложно. До 90-х годов прошлого столетия его детальные механизмы не были хорошо поняты. Температура горения дизельного топлива в камере сгорания также варьировалась от случая к случаю. На протяжении десятилетий сложность данного процесса, казалось, не поддалась попыткам исследователей раскрыть его многочисленные секреты, несмотря на наличие современных инструментов, таких как высокоскоростная фотография, используемая в «прозрачных» двигателях, вычислительная мощность современных компьютеров и множество математических моделей, предназначенных для имитации сгорания в дизеле. Применение лазерной визуализации листа к традиционному процессу сжигания дизельного топлива в 90-х годах прошлого века стало ключом к значительному углублению понимания этого процесса.

В этой статье будет рассмотрена наиболее устоявшаяся модель процесса для классического дизельного двигателя. Это обычное сгорание дизельного топлива, в первую очередь, контролируется смешиванием, которое может происходить из-за диффузии горючего и воздуха перед воспламенением.

Температура горения

При какой температуре горит дизельное топливо? Если раньше этот вопрос казался сложным, то сейчас на него можно дать вполне однозначный ответ. Температура горения дизельного топлива - около 500-600 градусов по Цельсию. Температура должна быть достаточно высокой, чтобы воспламенить смесь горючего и воздуха. В холодных странах, где преобладает низкая температура окружающей среды, у двигателей была свеча накаливания, которая согревает впускной канал, чтобы помочь запустить двигатель. Вот почему необходимо всегда подождать, пока значок обогревателя не погаснет на приборной панели, прежде чем запустить двигатель. Это также влияет на температуру горения дизтоплива. Рассмотрим, какие еще есть нюансы в его работе.

Особенности

Основной предпосылкой горения дизельного топлива в горелке, температура которой регулируется извне, является его уникальный способ высвобождения химической энергии, в нем запасенной. Чтобы выполнить этот процесс, кислород должен быть доступным для него, чтобы облегчить возгорание. Одним из наиболее важных аспектов этого процесса является смешивание горючего и воздуха, которое часто называют приготовлением смеси.

Катализатор горения дизельного топлива

В дизельных двигателях горючее часто впрыскивается в цилиндр двигателя в конце такта сжатия, всего за несколько градусов угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки. Жидкое топливо обычно впрыскивается с высокой скоростью в виде одной или нескольких струй через небольшие отверстия или сопла в наконечнике инжектора, распыляется на мелкие капельки и проникает в камеру сгорания. Распыленное горючее поглощает тепло от окружающего нагретого сжатого воздуха, испаряется и смешивается с окружающим высокотемпературным воздухом высокого давления. Поскольку поршень продолжает двигаться ближе к верхней мертвой точке (ВМТ), температура смеси (в основном воздуха) достигает температуры воспламенения. Температура горения дизтоплива "Вебасто" ничем не отличается от аналогичной температуры других сортов дизеля, достигая около 500-600 градусов.

Быстрое воспламенение некоторого предварительно смешанного горючего и воздуха происходит после периода задержки зажигания. Такое быстрое воспламенение считается началом сгорания и характеризуется резким увеличением давления в цилиндре по мере расходования топливовоздушной смеси. Повышенное давление, возникающее в результате предварительно смешанного сгорания, сжимает и нагревает несгоревшую часть заряда и сокращает задержку перед его воспламенением. Это также увеличивает скорость испарения оставшегося горючего. Его распыление, испарение, смешивание с воздухом продолжаются до тех пор, пока все оно не сгорит. Температура горения керосина и дизтоплива в этом отношении может быть схожей.

Характеристика

Сперва разберемся с обозначениями: далее A - это воздух (кислород), F - топливо. Дизельное сгорание характеризуется низким общим отношением A / F. Наименьшее среднее значение A / F часто наблюдается в условиях пикового момента. Чтобы избежать чрезмерного образования дыма, A / F при пиковом моменте обычно поддерживается выше 25:1, что значительно выше стехиометрического (химически правильного) отношения эквивалентности около 14,4:1. Это также касается всех активаторов горения дизтоплива.

В дизельных двигателях с турбонаддувом отношение A / F на холостом ходу может превышать 160:1. Следовательно, избыточный воздух, присутствующий в цилиндре после сгорания топлива, продолжает смешиваться с горящими и уже отработанными газами. При открытии выпускного клапана избыток воздуха вместе с продуктами сгорания истощается, что объясняет окислительный характер выхлопа дизеля.

Когда горит дизтопливо? Этот процесс происходит после того, как испаренное горючее смешивается с воздухом, образует локально богатую смесь. Также на этом этапе достигается надлежащая температура горения дизельного топлива. Однако общее отношение A / F невелико. Другими словами можно сказать, что большая часть воздуха, впускаемого в цилиндр дизельного двигателя, сжимается и нагревается, но никогда не участвует в процессе сгорания. Кислород в избытке воздуха помогает окислять газообразные углеводороды и окись углерода, снижая их до крайне малых концентраций в выхлопных газах. Этот процесс гораздо более важен, чем температура горения дизельного топлива.

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

  • Индуцированный заряд воздуха, его температура и его кинетическая энергия в нескольких измерениях.
  • Распыляемость впрыскиваемого топлива, проникновение брызг, температура и химические характеристики.

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют другие параметры, которые могут существенно повлиять на работу двигателя. Они играют вторичную, но важную роль в процессе сгорания. Например:

  • Конструкция впускного канала. Она оказывает сильное влияние на движение наддувочного воздуха (особенно в тот момент, когда он входит в цилиндр) и на скорость перемешивания в камере сгорания. От этого может меняться температура горения дизельного топлива в котле.
  • Конструкция впускного отверстия также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто путем передачи тепла от водяной рубашки через площадь поверхности впускного отверстия.
  • Размер впускного клапана. Контролирует общую массу воздуха, впускаемого в цилиндр за конечное время.
  • Степень сжатия. Она влияет на испарение, скорость перемешивания и качество сгорания, независимо от температуры горения дизельного топлива в котле.
  • Давление впрыска. Оно контролирует продолжительность впрыска для заданного параметра отверстия сопла.
  • Геометрия распыления, которая непосредственно влияет на качество и температуру горения дизельного топлива и бензина за счет использования воздуха. Например, больший угол конуса разбрызгивания может поместить горючее сверху поршня и снаружи бака сгорания в дизельных двигателях DI с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному "курению", так как горючее лишается доступа к воздуху. Широкие углы конуса могут также привести к разбрызгиванию топлива на стенках цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это требуется. Распыленное на стенку цилиндра, оно в конечном итоге будет перемещено вниз в масляный поддон, что сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол разбрызгивания является одной из переменных, влияющих на скорость перемешивания воздуха в топливной струе вблизи выходного отверстия инжектора, он может оказать существенное влияние на общий процесс сгорания.
  • Конфигурация клапана, которая контролирует положение инжектора. Двухклапанные системы создают наклонное положение инжектора, что подразумевает неравномерное распыление. Это приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку инжектора, симметричное расположение распыления топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей.
  • Положение верхнего поршневого кольца. Оно контролирует мертвое пространство между верхней площадкой поршня и гильзой цилиндра. Это мертвое пространство задерживает воздух, который сжимается и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания. Поэтому важно понимать, что система работы дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Сгорание включает в себя любую часть или компонент, которые могут повлиять на конечный результат процесса. Потому ни у кого не должно быть сомнений по поводу того, горит ли дизельное топливо.

Другие нюансы

Известно, что сгорание дизеля является очень обедненным с отношением A / F:

  • 25:1 при пиковом крутящем моменте.
  • 30:1 при номинальной скорости и максимальной мощности.
  • Более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.

Однако этот дополнительный воздух не входит в процесс сгорания. Он довольно сильно нагревается и истощается, в результате чего выхлоп дизеля становится бедным. Даже учитывая то, что среднее воздушно-топливное отношение является бедным, если в процессе проектирования не будут приняты надлежащие меры, области камеры сгорания могут быть богаты горючим и приводить к чрезмерным выбросам дыма.

Камера сгорания

Ключевая цель при ее проектировании заключается в том, чтобы обеспечить достаточное смешивание топлива и воздуха для смягчения воздействия областей, богатых горючим, и позволить двигателю достичь своих показателей производительности и выбросов. Обнаружено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания полезна для процесса перемешивания и может быть использована для достижения этой цели. Вихрь, создаваемый впускным отверстием, может усиливаться, а поршень может создавать сдавливание, когда он приближается к головке цилиндра, чтобы обеспечить больше турбулентности во время акта сжатия благодаря правильной конструкции чаши в головке поршня.

Конструкция камеры сгорания оказывает наиболее значительное влияние на выбросы твердых частиц. Она также может влиять на несгоревшие углеводороды и СО. Хотя выбросы NOx зависят от конструкции чаши [De Risi 1999], свойства объемного газа играют очень важную роль в уровнях их выхлопных газов. Однако из-за компромисса с NOx / PM конструкции камер сгорания должны были развиваться по мере уменьшения пределов выбросов NOx. В основном это требуется, чтобы избежать увеличения выбросов PM, которые в противном случае могли бы возникнуть.

Оптимизация

Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного топлива в двигателе является доля доступного воздуха, участвующего в этом процессе. Коэффициент К (отношение объема поршневой чаши к зазору) является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного коэффициента К и к тенденции ухудшения характеристик сгорания. Для данного смещения и при постоянной степени сжатия коэффициент K можно улучшить, выбрав более длинный ход. На подбор соотношения диаметра цилиндра к двигателю может повлиять фактор K и ряд других факторов, таких как упаковка двигателя, отверстия и клапаны и так далее.

Возможные трудности

Особенно существенная проблема при настройке максимального отношения цилиндра к рабочему ходу заключается в очень сложной упаковке головки блока цилиндров. Это необходимо для размещения конструкции с четырьмя клапанами и системы впрыска топлива Common-Rail с инжектором, расположенным в центре. Головки цилиндров имеют сложную конструкцию из-за множества каналов, включая водяное охлаждение, удерживающие болты головки цилиндров, впускные и выпускные отверстия, инжекторы, свечи накаливания, клапаны, их стержни, углубления и седла, а также другие каналы, используемые для рециркуляции выхлопных газов в некоторых конструкциях.

Камеры сгорания в современных дизельных двигателях с прямым впрыском могут называться открытыми или повторными.

Открытые камеры

Если верхнее отверстие чаши в поршне имеет меньший диаметр, чем максимальный этот же параметр чаши, то ее называют возвратной. Такие чаши имеют «губу». Если ее нет, то это открытая камера сгорания. В дизельных двигателях данные конструкции с чашей типа «мексиканская шляпа» известны с 20-х годов прошлого века. Они использовались до 1990 года в двигателях большой грузоподъемности до того момента, когда возвратная чаша стала более важной, чем была раньше. Эта форма камеры сгорания предназначена для относительно продвинутых значений времени впрыска, где чаша содержит большую часть горящих газов. Она не очень подходит для стратегий замедленного впрыска.

Дизельный двигатель

Он назван в честь изобретателя Рудольфа Дизеля. Является двигателем внутреннего сгорания, в котором воспламенение впрыскиваемого топлива вызывается повышенной температурой воздуха в цилиндре из-за механического сжатия. Дизель работает, сжимая только воздух. Это повышает температуру воздуха внутри цилиндра до такой степени, что распыленное топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, самовозгорается.

Это отличается от двигателей с искровым зажиганием, таких как бензиновый или газовый (использующий газообразное горючее, а не бензин). В них используют свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В дизельных двигателях свечи накаливания (подогреватели камеры сгорания) могут применяться для облегчения запуска в холодную погоду, а также при низкой степени сжатия. Оригинальный дизель работает по циклу постоянного давления постепенного сгорания и не производит звукового удара.

Общая характеристика

Дизель имеет самый высокий тепловой КПД среди всех практических двигателей внутреннего и внешнего сгорания благодаря очень высокой степени расширения и присущему обедненному горению, что позволяет рассеивать тепло избыточным воздухом. Небольшая потеря эффективности также предотвращается без непосредственного впрыска, поскольку несгоревшее горючее не присутствует при перекрытии клапана, а топливо не поступает непосредственно из впускного (впрыскивающего) устройства в выхлопную трубу. Низкоскоростные дизельные двигатели, которые используются, например, на судах, могут иметь тепловой КПД, превышающий 50 процентов.

Дизели могут быть сконструированы как двухтактные, так и четырехтактные. Первоначально они использовались в качестве более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910 года они применялись на подводных лодках и кораблях. Использование в локомотивах, грузовиках, тяжелом оборудовании и электростанциях последовало позже. В тридцатых годах прошлого века они нашли место в конструкции нескольких автомобилей.

Преимущества и недостатки

С 70-х годов прошлого столетия использование дизельных двигателей в более крупных дорожных и внедорожных транспортных средствах в США возросло. Согласно данным Британского общества производителей и производителей автомобилей, средний показатель по ЕС для дизельных авто составляет 50 % от общего объема продаж (среди них 70 % - во Франции и 38 % - в Великобритании).

В холодную погоду запуск высокоскоростных дизельных двигателей может быть затруднен, поскольку масса блока и головки цилиндров поглощает тепло сжатия, предотвращая воспламенение из-за более высокого отношения поверхности к объему. Предварительно такие агрегаты используют небольшие электрические нагреватели внутри камер, называемых свечами накаливания.

Виды

Многие двигатели используют резистивные нагреватели во впускном коллекторе для нагрева входящего воздуха и для запуска или до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура. Электрические резистивные нагреватели блока двигателя, подключенные к электросети, используются в холодных климатических условиях. В таких случаях его требуется включать на длительное время (более часа), чтобы уменьшить время запуска и износ.

Блочные нагреватели также применяются для аварийных источников питания с дизельными генераторами, которые должны быстро снимать нагрузку при сбое в работе. В прошлом использовалось более широкое разнообразие методов холодного запуска. Некоторые двигатели, например Detroit Diesel, использовали систему для введения небольших количеств эфира во впускной коллектор, чтобы начать сгорание. Другие использовали смешанную систему с резистивным нагревателем, сжигающим метанол. Импровизированный метод, особенно на неработающих двигателях, состоит в том, чтобы вручную распылять аэрозольный баллончик с эфирной жидкостью в поток всасываемого воздуха (обычно через узел фильтра всасываемого воздуха).

Отличия от других двигателей

Условия в дизеле отличаются от двигателя с искровым зажиганием из-за разного термодинамического цикла. Кроме того, мощность и частота его вращения напрямую контролируются подачей горючего, а не воздуха, как в двигателе с циклическим циклом. Температура горения дизельного топлива и бензина также может различаться.

Средний дизельный двигатель имеет более низкое отношение мощности к весу, чем бензиновый. Это связано с тем, что дизель должен работать на более низких оборотах из-за конструкционной необходимости в более тяжелых и прочных деталях, чтобы противостоять рабочему давлению. Оно всегда вызывается высокой степенью сжатия двигателя, которая увеличивает усилия на детали из-за сил инерции. Некоторые дизели предназначены для коммерческого использования. Это многократно подтверждено на практике.

Дизельные двигатели обычно имеют большую длину хода. В основном это нужно для облегчения достижения необходимых степеней сжатия. В результате поршень становится тяжелее. То же можно сказать и о шатунах. Через них и коленчатый вал необходимо передавать больше усилия для изменения импульса поршня. Это еще одна причина, по которой дизельный двигатель должен быть сильнее при той же выходной мощности, что и бензиновый.

Какая рабочая температура дизельного двигателя?

Перед тем как определить, какая должна быть рабочая температура дизельного двигателя или любые другие оптимальные параметры, следует узнать о том, что собой представляет его конструкция и принцип работы.

Особенности дизельного двигателя

Данный тип двигателя был изобретен еще в 1824 году французским ученым-физиком, который выдвинул теорию о том, что, изменяя объем тела, можно его нагревать, то есть произвести стремительное сжатие.

Практическое применение данная гипотеза нашла только через 70 лет. Именно тогда был выпущен первый дизельный двигатель. Его принцип работы заключается в следующем: происходит самовоспламенение впрыснутого топлива, которое взаимодействует с воздухом в процессе сжатия.

Дизельный двигатель находит обширную область применения, начиная с легковых автомобилей, с/х техники и заканчивая военной техникой (танки, морские судна).

Преимущества и недостатки дизельного двигателя

Как и все остальные двигатели, дизельный имеет ряд как положительных, так и негативных сторон. Основные достоинства:

  • Во-первых, дизельные моторы могут потреблять любое горючее, поэтому к нему не предъявляют серьезных требований.
  • Во-вторых, чем больше масса и концентрация углеродных атомов, тем больше теплотворная способность движка и его эффективность.
  • В-третьих, транспортные средства с дизельными моторами более отзывчивые из-за высокого значения крутящего момента при малых оборотах. Поэтому владельцы спортивных быстрых машин предпочитают именно дизельный вариант двигателя.
  • В-четвертых, содержание углекислого газа в выхлопах на порядок ниже, чем у аналогичных бензиновых.
  • В-пятых, дизельный двигатель является более экономичным, так как стоимость солярки меньше стоимости бензина.

Несмотря на столь внушительный список достоинств, дизельный двигатель имеет также ряд недостатков:

  • Во-первых, стоимость дизельного двигателя выше стоимости бензинового, так как из-за возникающей во время эксплуатации высокой механической напряженности детали должны быть качественными и прочными.
  • Во-вторых, мощность бензиновых моторов превышает мощность дизельных.
  • В-третьих, зимой вероятность застывания дизельного топлива больше, чем бензина.
  • В-четвертых, эксплуатация дизельного мотора должна быть предельно внимательной и аккуратной, так как, если не ухаживать за ним, то придется проводить ремонтные работы, которые будут стоить немалых денег.

Фазы сгорания

Рабочий процесс двигателя разделяется на четыре части. Первая – впрыскивание горючей смеси в камеру сгорания, в которой находится высокое давление.

Вторая – эта смесь начинает воспламеняться и гореть. Третья часть – образование неотработанных смесевых капель, которые затем превращаются в сажу. На 4 фазе – догорание топливных остатков для того, чтобы ограничить загрязнение атмосферы от них. Здесь же проявляется недостаток кислорода, это происходит из-за сгоревшей массы топлива в предыдущих частях.

Параметры моторов, работающих на дизеле

Многие автовладельцы задают вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя должна быть. Но чтобы ответить на него, следует уделить немного внимания основным параметрам, влияющим на работу мотора. Важное значение в работе мотора имеет количество тактов, то есть бывают двух- и четырехтактные.

Мощность агрегата также зависит и от вращающего момента. Рабочая температура дизельного двигателя определяется степенью сжатия газово-топливной смеси, поэтому температура прямо пропорциональна сжатию. Таким образом, при увеличении сжатия будет увеличиваться и температура, вследствие чего будет повышаться интенсивность этого процесса, повышая коэффициент полезного действия. Стоит помнить о том, что наиболее эффективная работа производится при равномерном горении топливной смеси.

Важным параметром для достижения максимально возможных эксплуатационных характеристик является рабочая температура. Рабочая температура дизельного двигателя должна поддерживаться исходя из конструкции и назначения двигателя. Данный факт определяет, является ли температура нормальной или нет.

Рабочая температура "Фольксвагена"

Какая рабочая температура дизельного двигателя "Фольксвагена"? Данным вопросом задаются многие владельцы этих автомобилей. Как известно, у каждой марки, модели автомобиля в зависимости от типа двигателя своя рабочая температура.

Как правило, рабочая температура дизельного двигателя "Фольксвагена" находится в интервале 90-100 градусов по Цельсию. Иногда случается так, что приборная панель показывает температуру выше, чем имеется на самом деле. Такое случается часто на отдельных марках автомобилей "Фольксваген". Но не нужно спешить менять аппаратуру, сначала нужно обратиться в сервис для технического осмотра и установления причины неисправности.

Рабочая температура "Мерседеса"

Рабочая температура дизельного двигателя "Мерседеса" зависит от многих факторов. В первую очередь, это условия эксплуатации автомобиля. Затем тип термостата. Также в зависимости от региона проживания, будь то Сибирь или более южные регионы, термостат настраивают на оптимальную температуру.

Обычная рабочая температура дизельного двигателя "Мерседеса" может колебаться от 80 до 100 градусов. На мощных двигателях от 220 лошадиных сил ставят термостат на 75-78 градусов по Цельсию. Для холодных регионов, наоборот, до 97 и выше градусов.

Рабочая температура "Опеля"

Рабочая температура дизельного двигателя "Опель" из-за того, что находится под высоким давлением, может иногда превышать отметку нормального показателя на несколько пунктов. Обычно она колеблется в районе 104-111 градусов Цельсия.

В автомобилях марки "Опель" предусмотрена система охлаждения. При превышении верхней границы рабочей температуры включается вентилятор, который быстро охлаждает двигатель до минимального значения.

Рабочая температура КамАЗа

Очень популярным среди владельцев или собирающихся ими стать является вопрос, какая рабочая температура дизельного двигателя КамАЗ. Ответом на этот вопрос является промежуток 95-98 градусов Цельсия.

При данной температуре топливо полностью сгорает, выбираются большинство допускаемых зазоров в двигателе. Если рабочая температура будет слишком низкой, то это может плохо сказаться на работе двигателя.

Масло в дизельном двигателе

Главной задачей масла и остальных смазочных материалов в двигателе является значительное уменьшение трения между деталями, что увеличивает срок их эксплуатации. Выбор смазки зависит от типа двигателя и поставленных задач. Рабочая температура масла в дизельном двигателе зависит от охлаждающей мотор жидкости. Разница составляет 10-15 градусов по Цельсию. Верхний порог его нормальной температуры – 105 градусов.

Помимо температуры масло для обеспечения максимальной полезной работы двигателя также должно обладать оптимальными параметрами: вязкость и смазывание. Вязкость должна определяться исходя из погодных условий, температуры воздуха. Так как при неправильном выборе масла с неподходящей вязкостью может нарушаться работа двигателя и его деталей. Смазывание имеет два вида: граничное, гидродинамичное. Граничное смазывание предполагает то, что отработанное масло убирается от деталей двигателя, а к ним подносится порция нового. Гидродинамическое заключается в том, что масло постоянно возобновляется, смазывая детали. В более современных моделях двигателей используется первый вариант смазывания.

Повышение рабочей температуры

Резкое повышение рабочей температуры в двигателе может нанести больший вред, чем недостаточная температура. В этом случае детали мотора начинают работать в гидродинамическом режиме смазывания, что приводит к понижению вязкости масла. Тогда масло не покрывает полностью все детали, что в дальнейшем приводит к повреждению механизма двигателя. Масляные показатели же будут в норме, благодаря постоянным дозаливам. При перегреве двигателя в первую очередь приходят в негодность корпус и подшипники, но насос остается в норме. Это явление похоже на проблемы, вызванные недостаточным смазыванием.

Запуск дизельных двигателей в зимних условиях

Почти все люди знают, что перед поездкой необходимо прогревать двигатель автомобиля. Особенно в зимний промежуток времени. Если рассмотреть данный процесс прогрева детально, то увидим следующее: первым делом начинают нагреваться поршни, а только потом и блок цилиндров. Если начинать движение с непрогретым двигателем, то масло, имеющее густую консистенцию, не будет поступать в нужных количествах. И в итоге данное мероприятие может привести к поломке.

Следует отметить, что и чрезмерное прогревание автомобиля на износ очень вредно. Таким образом сокращается срок эксплуатации деталей двигателя и всего автомобиля. Для того чтобы прогреть машину правильно, надо довести с помощью холостых оборотов температуру жидкости до 50 градусов по Цельсию. После этого смело можно начинать движение, не превышая 2500 оборотов. После нагрева масла до рабочей отметки можно прибавлять газ.

Выполняя данные условия, можно сохранить в целостности не только мотор, но и свой бюджет. Если же мотор отказывается заводиться, то следует использовать специально изобретённые присадки. Из-за их состава они не парафинируются. Добавляются они не только как самостоятельные добавки, но и в совокупности с топливом, соблюдая оптимальные пропорции.

Температура в камере сгорания дизельного двигателя и давление

Дизельный двигатель сегодня является вторым по степени распространенности типом ДВС после бензинового агрегата. Конструктивно дизельный мотор похож на бензиновый аналог, так как имеет все те же цилиндры, шатуны, поршни, коленвал  и т.д. При этом все детали более массивные и тяжелые, ведь они должны выдерживать повышенные нагрузки.

Дело в том, что степень сжатия в дизеле выше, чем в агрегатах на бензине. Если в бензиновом моторе указанный средний показатель составляет от 9-и до 11-и единиц, то в дизельном уже целых 20-24. По этой причине дизельный двигатель тяжелее и крупнее бензинового агрегата.

Главным же отличием является способ приготовления, подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси. В большинстве моторов на бензине рабочая смесь образуется во впускном коллекторе и «засасывается» в цилиндры.

После подачи в цилиндры рабочая смесь воспламеняется в камере сгорания от искры. При этом в дизельном двигателе топливо и воздух подаются отдельно, при этом смесь воспламеняется самостоятельно от резкого сжатия и нагрева.

Далее мы поговорим о том, какие процессы протекают в камере сгорания дизельного двигателя, как реализована подача дизтоплива, каким образом происходит смесеобразование и воспламенение заряда, а также какое давление и температура в камере сгорания дизеля.

Содержание статьи

Камеры сгорания дизельных двигателей и особенности работы такого ДВС

Начнем с того, что камеры сгорания дизельных двигателей несколько отличаются от бензиновых. Существует два основных типа камер:

  • неразделенная камера сгорания дизельного мотора;
  • разделенная камера сгорания дизельного ДВС;

Неразделенный тип является однообъемной камерой, как правило, простой формы, которая согласована с расположением форсунок. Такие камеры обычно выполняются в днище поршней, также могут быть изготовлены частично в днище и частично в ГБЦ, редко только в головке блока.

Разделенный тип камеры сгорания предполагает два отдельных друг от друга объема, которые соединены посредством особых каналов. Таких каналов может быть от одного и больше.

Если говорить о плюсах и минусах, первый тип позволяет обеспечить двигателю лучший КПД, однако температуры в такой камере сгорания выше. Также растут и ударные нагрузки. Что касается разделенных камер сгорания, КПД меньше, однако удается реализовать более полноценное сгорание топлива, такой дизель меньше коксуется, дымит и т.д.

Как сгорает топливо в дизельном двигателе

Теперь давайте рассмотрим сам процесс горения. Как известно, для горения топлива необходимо определенное количество кислорода, а также источник, который позволит смеси воспламениться.

В дизеле вместо внешней искры таким источником является высокая температура, то есть нагрев.

Указанный нагрев достигается благодаря тому, что воздух в цилиндре сильно сжимается, а дизтопливо подается в самый последний момент. Это обусловлено тем, что температура, необходимая для воспламенения, растет с ростом давления, при этом температура самовоспламенения топлива в подобных условиях понижается.

Другими словами, топливно-воздушная смесь в дизельном двигателе самовоспламеняется от высокого давления и нагрева. При этом нормальная работа мотора сильно зависит от правильно настроенного впрыска, качественного сжатия смеси, а также от полноты сгорания заряда в цилиндрах.

В самом начале в цилиндр подается воздух, сжимается и нагревается. Далее топливо впрыскивается в камеру сгорания дизельного двигателя, во время впрыска происходит его распыление.

Затем возникает самовоспламенение, пламя распространяется по цилиндру. Впрыск горючего останавливается, а остатки топлива продолжают гореть. Далее процесс повторяется.

Как видно, хотя подача и горение заряда в дизеле протекает за очень короткий промежуток времени, этот отрезок можно разделить на этапы:

  • Первый этап- впрыск топлива до начала его воспламенения (задержка воспламенения). Форсунки на данном этапе подают солярку, причем в распыленном виде. Образуется топливный «туман», который распространяется в сильно сжатом и нагретом воздухе.

Фактически туман представляет собой мельчайшие капли топлива, но они не воспламеняются. Дело в том, что сначала горючее должно испариться.

Только после этого произойдет смешивание испаренного дизтоплива с воздухом, а сама смесь нагреется до температуры, необходимой для самостоятельного воспламенения. Отметим, что задержка воспламенения должна быть короткой.

  • Второй этап-воспламенение и распространение фронта пламени по цилиндру. Дело в том, что после воспламенения сразу горит не весь объем, а возникают точечные «очаги» возгорания. Они локализуются в местах, где топливо наиболее качественно смешалось с воздухом, а температура в камере около 1700 К.

Такое начальное горение приводит к повышению температуры и давления в цилиндре. В результате топливо, которое еще не загорелось, активно испаряется и смешивается с воздухом. В этот момент фактически происходит полное возгорание смеси в цилиндре, при этом резко увеличивается давление.

  • Наступает третий этап, года топливо непосредственно сгорает. Инжекторная форсунка еще впрыскивает солярку, горючее уже сразу загорается от контакта с пламенем в камере сгорания. Пламя в этот момент эффективно распространяется по всему объему, давление также максимально.

Именно на данном этапе давление в результате сгорающего топлива с большой силой толкает поршень, заставляя двигатель совершать полезную работу. Что касается температуры, показатель растет до 2200 К.

  • Завершающий четвертый этап является моментом, когда остатки топлива догорают в цилиндре. В это время поршень уже перемещается вниз, что означает падение давления и температуры.

Как видно, давление в камере сгорания дизельного двигателя играет первостепенную роль для реализации самовоспламенение топлива. Что касается впрыска, необходимо, чтобы солярка подавалась в строго определенный момент, в нужном количестве, а также качественно распылялась.

Если возникнут сбои, распространение пламени будет нарушено, температура в камере сгорания дизельного двигателя  повышается,  возникает риск детонации, топливо не сгорает в полном объеме и т.д.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.

Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.

При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.

Также снижение компрессии приводит к тому, что дизель начинает дымить. Выхлоп может быть черным или серовато-белым. В случае с белым дымом из выхлопной трубы, дизтопливо попросту неэффективно воспламеняется в момент, когда поршень доходит до ВМТ.

Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему

То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.

Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.

Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое степень сжатия двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре применительно к двигателю внутреннего сгорания и особенностям его работы.

Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.

В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.

Что в итоге

С учетом вышесказанного становится понятно, что дизель особенно нуждается в высокоточном топливном впрыске. От этого напрямую завит КПД, ресурс мотора, экономичность, уровень токсичности отработавших газов и ряд других важных параметров.

По этой причине дизельные форсунки на современных типах указанных моторов способны обеспечить так называемый фазированный (многофазный) впрыск,  подавая дизтопливо до 10 раз за один рабочий такт мотора.

Напоследок отметим, что сегодня привычный ТНВД с механическими форсунками активно заменяется насос-форсунками или системой Common Rail, позволяя добиться максимальной эффективности впрыска горючего на всех этапах подачи топлива в камеру сгорания.

Подобные решения в сочетании с турбокомпрессором позволяют современному дизельному мотору уверенно конкурировать на рынке с бензиновыми аналогами, при этом высокая топливная экономичность остается главным преимуществом дизельного двигателя.

Читайте также

Горение дизельного топлива: формула, фазы горения, максимальная температура

Дизельный двигатель отличается от бензинового тем, что топливо поджигается не от искры — оно самовоспламеняется при повышении давления и происходящем от этого разогреве.

Известно, что температура воспламенения дизельного топлива составляет от 70 до 120 ºС. Температура самовоспламенения колеблется в диапазоне от 300 до 330 ºС. В цилиндрах дизеля за счёт сжатия воздуха до давлений порядка 30 бар он разогревается именно до этих температур. Впрыскиваемое в этот момент топливо самовоспламеняется и горит, резко увеличивая давление в камере. Температура горения дизельного топлива составляет примерно 1100 ºС.

Возросшее в цилиндре дизельного двигателя давление толкает поршень вниз, за счёт его перемещения совершается полезная работа, вращающая колёса.

Фазы горения дизельного топлива

Горение дизельного топлива в цилиндре разделяют на 4 периода:

  • задержки воспламенения;
  • распространения пламени;
  • прямого горения;
  • догорания.

Первый период — это время между началом впрыска топлива и началом горения. Топливо распыляется каждой форсункой сразу в нескольких направлениях. Но оно сразу не загорается. Требуется время, чтобы мельчайшие капли испарились, перемешались с воздухом и нагрелись до температуры самовоспламенения. Чем короче первый период, тем лучше проходит горение топлива на последующих этапах.

В течение второго периода пламя распространяется от начальных точек горения на весь объём. Эта задержка объясняется тем, что гореть может только смесь топлива с воздухом, и на их перемешивание по всему объёму также требуется время. В конце этого периода температура горения дизельного топлива приближается к максимальной, давление в камере резко возрастает.

Прямое горение — это период от распространения пламени по всему объёму до окончания впрыска топлива. Поскольку давление в этом периоде достигает максимума, впрыскиваемое топливо сгорает немедленно. Регулировку топливной аппаратуры производят так, чтобы давление достигало максимума через 10 угловых градусов после ВМТ.

Последний период длится от окончания впрыска топлива до окончания горения.

Нарушение условий правильного горения

Нормальное и полное сгорание топлива в дизельном двигателе происходит при правильном впрыске и высоком давлении в цилиндре.

Если компрессия по какой-то причине низкая, то:

  • период задержки воспламенения увеличивается;
  • топлива накапливается больше нормальной дозы;
  • его последующее воспламенение резко увеличивает давление;
  • возникает ударная волна, вызывающая металлический звук (дизельный стук).

Ещё большее снижение давления вызывает неполное сгорание топлива, в выхлопе появляется белый дым.

К такому же результату приводит ранний впрыск: увеличивается период задержки воспламенения и появляется дизельный стук. Он же образуется при низком давлении впрыска — капли получаются большими, поэтому не успевают испариться. Увеличивается период задержки воспламенения, результат — дизельный стук.

При позднем впрыске воспламенение топлива происходит уже после ВМТ, оно не успевает сгореть, остатки в виде белого дыма выбрасываются с выхлопом. При впрыске слишком большого количества топлива образуется нехватка кислорода для полного сгорания. Несгоревшее топливо превращается в углерод, вызывающий чёрный дым выхлопа.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Пары дизельного топлива: температура вспышки, плотность паров ДТ, класс опасности и состав

Плотность паров дизельного топлива меньше, чем у бензина. Они также менее летучие, поэтому процессы испарения, образования горючих смесей с воздухом, сгорания, а также образования взрывоопасных смесей для двух видов топлива различны.

Дизельное топливо неоднородно, состоит из нафтеновых, парафиновых и ароматических углеводородов, их производных и других химических соединений. Эта неоднородность отражается как на составе паров, так и на свойствах самого дизельного топлива.

В перечне характеристик топлива есть понятия, относящиеся к его парам.

Температура вспышки паров дизельного топлива

Её значение характеризует сам момент вспышки, затем пламя быстро гаснет, поскольку при этой температуре скорость образования горючей смеси ещё мала для горения. Воспламенение наступает позже, когда температура нефтепродукта и его паров возрастут.

Понятие температуры вспышки паров активно используется в производстве и исследовании качества топлива:

  • для установления норм безопасного обращения с горючим;
  • для определения его чистоты;
  • для выявления фальсификатов и опасных добавок;
  • для правильных расчётов работы энергоустановок.

Температура вспышки паров дизельного топлива в открытом тигле — от 52 до 96 ºС. Для бензина её значение составляет -43 ºС. Однако при сравнении температур самовоспламенения наблюдается обратная картина: для дизельного топлива это 210, для бензина — 246 ºС. Вещества, имеющие температуру вспышки паров ниже 61 ºС, относятся к легковоспламеняющимся, поэтому и бензин, и ДТ — в их числе.

Температуру вспышки всегда учитывают:

  • при перевозке и хранении топлива в жаркую пору года;
  • при размещении мощного работающего двигателя в закрытом помещении;
  • при производстве ДТ.

ГОСТ 305-82 устанавливает температуру вспышки паров для ДТ общего назначения не выше 40, для двигателей тепловозов и морских судов — не выше 62 ºС.

Давление насыщенного пара

Давление насыщенных паров дизельного топлива — это равновесное количество пара вещества над жидкостью при установленных объёмах двух фаз и заданной температуре. Измеряется в Па или мм. рт. ст. на специальном устройстве.

Поскольку ДТ состоит из различного набора химических соединений, давление насыщенного пара зависит не только от марки продукта, но и от сорта нефти. Для дизельного топлива его значения составляют от 800 до 1333 Па или от 6 до 10 мм. рт. ст., для бензина — от 48 000 до 93 000Па или от 370 до 720 мм. рт. ст.

От плотности насыщенных паров топлива и состава фракций зависит, в свою очередь, испаряемость материала, то есть способность перехода из жидкого в газообразное состояние, определяющая качество запуска и работы двигателя.

Давление насыщенных паров ДТ тем выше, чем ниже температура кипения фракции. Чем легче фракции, тем проще запуск двигателя.

Класс опасности паров дизельного топлива

По ГОСТ 12.1.044 дизельное топливо — это легковоспламеняющаяся жидкость. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 по степени воздействия на организм человека его относят к 4 классу опасности (малоопасная жидкость).

Предельная концентрация паров ДТ в рабочей зоне — 300 мг/м³. Взрывоопасной считается также концентрация его паров в смеси с воздухом в диапазоне от 2 до 12 %. При наличии взрывоопасной концентрации нижним и верхним температурными пределами взрываемости насыщенных паров считаются 70 и 120 ºС соответственно.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Температура вспышки дизельного топлива: ГОСТ, в закрытом тигле, зимнего и летнего ДТ, на что влияет

Одной из характеристик дизельного топлива, устанавливаемых соответствующими ГОСТами и другими нормативными документами, является температура вспышки дизельного топлива. Этот параметр не относится к основным, но по его числовому значению судят о фракционном составе и пожароопасности горючего.

Как устанавливают температуру вспышки топлива?

Физически этот параметр определяют следующим образом:

  1. В тигель с нагревателем помещают сосуд с исследуемым дизельным топливом.
  2. Рядом ставят открытый источник огня, отделенный открываемой заслонкой.
  3. Тигель закрывают крышкой с термометром и начинают нагрев.
  4. Через каждые 2 ºС заслонку от открытого огня открывают и фиксируют отсутствие или наличие вспышки паров над сосудом.
  5. Отмечают минимальную температуру, при которой происходит вспышка смеси паров топлива с воздухом. Ее значение — температура вспышки в закрытом тигле дизельного топлива.

При повторении опыта в открытом тигле значение температуры вспышки увеличится.

Принято считать, что начальная температура возникновения вспышек паров при поднесении открытого огня — это температура вспышки дизельного топлива. ГОСТ 305-82 регламентирует ее в пределах 40-60 ºС для летнего дизтоплива, 35-40 ºС для зимнего, 30-35 ºС для арктического.

Очевидно, что температура вспышки зимнего дизельного топлива должна быть достаточно низкой, чтобы в условиях отрицательных температур дизельные двигатели могли работать стабильно. Температура вспышки летнего дизельного топлива имеет более высокое числовое значение, что объясняется требованиями пожарной безопасности.

Так, в условиях летней жары в машинном отделении тепловоза температура может подниматься до 60 ºС, поэтому использование топлива с низкой температурой вспышки в таких ситуациях недопустимо. Еще больше вопросы пожарной безопасности волнуют владельцев топлива и хозяйственников, отвечающих за его транспортировку и длительное хранение.

Другие температурные характеристики дизтоплива

Следует различать температуру вспышки и температуру воспламенения. Если вспышка топлива возможна при температурах 30-70 ºС, то воспламенение топлива (горение в течение 5 секунд не менее) возможно при температурах:
  • для летнего дизтоплива – 69 ºС – 119 ºС;
  • для зимнего – 62 ºС – 105 ºС;
  • для арктического – 57 ºС – 100 ºС.

Еще выше температура самовоспламенения дизтоплива:

  • для топлива Л — 300 ºС;
  • для топлива З — 310 ºС;
  • для топлива А — 330 ºС.

Температура горения всех марок дизельного топлива — около 1100 ºС.
Кипение дизельного топлива происходит при температурах:

  • Л — 280 ºС;
  • З — 280 ºС;
  • А — 240 ºС.

На что влияет температура вспышки дизельного топлива?

Поскольку этот параметр определяется наименьшей температурой вспышки паров топлива, основное его назначение — установление степени пожаробезопасности. Топливо с низкими показателями температуры вспышки нельзя применять в пожароопасных местах.

Большое количество исследователей, особенно зарубежных, считают, что параметр температуры вспышки не определяет качество топлива и работы двигателя, а служит в основном мерилом пожарной опасности при транспортировке и хранении топлива. Так, импортные сорта дизтоплива допускают достаточно низкие показатели температур вспышки, доходящие до 38 ºС.

Тем не менее при достаточно высоком качестве топлива по другим показателям специалисты отдают всегда предпочтение дизтопливу с высоким значением температуры вспышки.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы - Дизельные двигатели (обновлено 19.03.2013)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

c) Дизельный цикл воздушного стандарта (Компрессионное зажигание) Двигатель

The Air Стандартный дизельный цикл - идеальный цикл для Компрессионное зажигание (CI) поршневые двигатели, впервые предложенные Рудольфом Дизель более 100 лет назад. Следующая ссылка от Kruse Технологическое партнерство описывает четырехтактный дизельный цикл работа в том числе короткая история Рудольфа Дизеля.Четырехтактный дизельный двигатель обычно используется в автомобильных системах, тогда как более крупные морские системы обычно используйте двухтактный дизельный цикл . Еще раз у нас есть отличная анимация от Matt Кевени , представляя работу четырехтактный дизельный цикл .

Фактический цикл CI чрезвычайно сложен, поэтому в при первоначальном анализе мы используем идеальное "стандартное" допущение, в котором рабочее тело представляет собой фиксированную массу воздуха, испытывающего полный цикл, который рассматривается как идеальный газ.Все процессы идеальны, горение заменяется добавлением тепла к воздух, а выхлоп заменяется процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в исходное состояние.

Идеальный дизельный двигатель воздушного стандарта отдельные процессы, каждый из которых может быть проанализирован отдельно, как показан в P-V диаграммы ниже. Два из четырех процессов цикла адиабатические процессы (адиабатический = отсутствие передачи тепла), поэтому до мы можем продолжить, нам нужно разработать уравнения для идеального газа адиабатический процесс следующим образом:

Адиабатический процесс идеального газа (Q = 0)

Результатом анализа являются следующие три основных форм, представляющих адиабатический процесс:


где k - коэффициент теплоемкостей и имеет номинальное значение 1.4 в 300К по воздуху.

Процесс 1-2 - это процесс адиабатического сжатия. Таким образом, при сжатии температура воздуха увеличивается. процесс, а при большой степени сжатия (обычно> 16: 1) он достигнет температуры воспламенения впрыскиваемого топлива. Таким образом данный условия в состоянии 1 и степень сжатия двигателя, в для определения давления и температуры в состоянии 2 (при конец процесса адиабатического сжатия) имеем:

Работа W 1-2 , необходимая для сжатия газа показана как область под кривой P-V и оценивается как следует.

Альтернативный подход с использованием уравнения энергии использует преимущество адиабатического процесса (Q 1-2 = 0) приводит к гораздо более простому процессу:


(спасибо студентке Николь Блэкмор за то, что она рассказала мне об этой альтернативе подход)

Во время процесса 2-3 топливо впрыскивается и сгорает и это представлено процессом расширения при постоянном давлении. В состояние 3 («прекращение подачи топлива») процесс расширения продолжается адиабатически с понижением температуры до тех пор, пока не произойдет расширение полный.

Процесс 3-4, таким образом, представляет собой процесс адиабатического расширения. Общий объем работ по расширению W exp = (Ш 2-3 + Ш 3-4 ) и отображается как область под P-V диаграмму и анализируется следующим образом:

Наконец, процесс 4-1 представляет постоянный объем процесс отвода тепла. В реальном дизельном двигателе газ просто выходит из цилиндра и вводится свежий заряд воздуха.

Чистая работа W net , выполненная за цикл, составляет определяется по формуле: W net = (W exp + W 1-2 ), где, как и раньше, работа сжатия W 1-2 отрицательна (работа проделана по системе ).

В дизельном двигателе Air-Standard происходит ввод Q в путем сжигания топлива, которое впрыскивается контролируемым образом, в идеале приводящий к процессу расширения при постоянном давлении 2-3 как показано ниже. При максимальном объеме (нижняя мертвая точка) сгоревшие газы просто истощаются и заменяются свежим зарядом воздуха. Это представлен эквивалентным процессом отвода тепла с постоянным объемом Q из = -Q 4-1 . Оба процесса анализируются следующим образом:

На этом этапе мы можем удобно определить КПД двигателя по тепловому потоку:

__________________________________________________________________________

В этом разделе резюмируются следующие проблемы:

Задача 3.4 - А поршневой цилиндр без трения содержит 0,2 кг воздуха при 100 кПа. и 27 ° С. Теперь воздух медленно сжимается в соответствии с соотношением P V k = константа, где k = 1,4, до достижения конечного температура 77 ° C.

  • a) Набросок P-V диаграмма процесса относительно соответствующей постоянной температурные линии и указывают на этой диаграмме проделанную работу.

  • б) Использование основного определение границ выполненных работ определить границы работ выполнено в процессе [-7.18 кДж].

  • c) Используя уравнение энергии, определите тепла. передано в процессе [0 кДж] и убедитесь, что процесс находится в факт адиабатический.

Вывести все уравнения использовались начиная с с основным уравнением энергии для непроточной системы уравнение для изменения внутренней энергии идеального газа (Δu) основное уравнение для выполненной граничной работы и уравнения состояния идеального газа [ P.V = m.R.T ]. Использовать значения удельной теплоемкости определены при 300К для всего процесс.

Проблема 3.5 - Учитывать ход расширения только стандартный дизельный двигатель Air Standard с компрессией коэффициент 20 и коэффициент отсечки 2. В начале процесса (впрыск топлива) начальная температура 627 ° C, а воздух расширяется при постоянном давлении 6,2 МПа до отсечки (объемное соотношение 2: 1). Впоследствии воздух адиабатически расширяется (без теплопередачи). пока не достигнет максимальной громкости.

  • a) Нарисуйте это процесс на P-v диаграмма, четко показывающая все три состояния.Укажите на схеме общая работа, проделанная в течение всего процесса расширения.

  • б) Определите температуры, достигнутые в конце постоянного давления (топливо впрыск) процесс [1800K], а также в конце процесса расширения [830K], и нарисуйте три соответствующие линии постоянной температуры на P-v диаграмма.

  • c) Определите общая работа, выполненная во время хода расширения [1087 кДж / кг].

  • г) Определите общее количество тепла, подаваемого в воздух. во время такта расширения [1028 кДж / кг].

Вывести все используемые уравнения исходя из уравнения состояния идеального газа и адиабатического процесса соотношения, основное уравнение энергии для замкнутой системы, внутренняя энергия и энтальпия изменяют соотношения для идеального газа, и базовое определение граничной работы, выполняемой системой (при необходимости). Используйте значения удельной теплоемкости, определенные при 1000K для всего процесс расширения, полученный из таблицы Specific Теплоемкости воздуха .

Решенная проблема 3.6 - Идеальный двигатель с дизельным степень сжатия 18 и степень отсечки 2. В начале процесса сжатия рабочая жидкость находится при 100 кПа, 27 ° C (300 К). Определите температуру и давление воздуха в конце каждого процесса, чистый объем работы за цикл [кДж / кг] и термический КПД.

Обратите внимание, что номинальные значения удельной теплоемкости для воздуха при 300K используются C P = 1,00 кДж / кг.K, C v = 0.717 кДж / кг · K ,, и k = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном при работе с дизельными двигателями можно получить значительные ошибки. Один подход (который мы примем в этом примере) заключается в использовании типичного средняя температура на протяжении всего цикла.

Подход к решению:

Первым шагом является построение диаграммы, представляющей проблема, включая всю необходимую информацию. Мы замечаем, что ни объем, ни масса не указаны, поэтому диаграмма и решение будут быть в конкретных количествах.Самая полезная диаграмма для тепловой двигатель - P-v диаграмма полного цикла:

Следующим шагом является определение рабочей жидкости и определитесь с основными уравнениями или таблицами для использования. В этом случае рабочая жидкость - воздух, и мы решили использовать среднюю температура 900K на протяжении всего цикла для определения удельной теплоемкости значения емкости представлены в таблице Удельная теплоемкость воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы определять температуру и давление в конце каждого процесса.

Обратите внимание, что альтернативный метод оценки давление P 2 - это просто использовать уравнение состояния идеального газа, как показано ниже:

Любой из подходов удовлетворителен - выберите тот, который вам удобнее. Теперь продолжим с топливом процесс постоянного давления впрыска:



Обратите внимание, что даже если проблема запрашивает "net производительность за цикл »мы рассчитали только тепло в и разогреть.В случае с дизельным двигателем намного проще оценить значения тепла, и мы можем легко получить чистую работу из энергетический баланс за полный цикл выглядит следующим образом:

Вы можете удивиться нереально высокой температуре полученная эффективность. В этом идеализированном анализе мы проигнорировали многие эффекты потерь, существующие в практических тепловых двигателях. Мы начнем понять некоторые из этих механизмов потерь, когда мы изучаем Второй закон in Глава 5 .

______________________________________________________________________________

В части d) Закона Первый закон - Цикловые двигатели Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли находится под лицензией Creative Общедоступное авторское право - Некоммерческое использование - Совместное использование 3.0 США Лицензия

ATG Diesel-Therm - Подогреватель топлива для дизельных двигателей

Список литературы

Компания ATG работает в сфере подогрева топлива более 20 лет. Дизель-Терм , например, используется: Atlas Weyhausen, Deutz, Faun, Honda, Iveco. Magirus, Kaessbohrer Gelaendefahrzeuge, Liaz, Liebherr, MAN, Mitsubishi Motors, Nissan, Toyota.


... после тщательного осмотра вашего дизеля система отопления мы решили оборудовать все наши лыжные катки Diesel- Therm .

Kaessbohrer Gelaendefahrzeug AG

Тем временем мы установили Diesel- Therm в собственном автопарке и признал, что ваш продукт улучшает работа на биодизеле заметна при сильных морозах.Это в наших интересах предложить Дизель- Therm также нашим клиентам.
Компания Петротек АГ, Боркен

... больше нет проблем с зависанием. Благодаря этому опыту мы предложим Diesel-Therm также в следующем зимнем сезоне.
Компания Claus Laackmann, сельскохозяйственная техника и автотранспорт

... мы установили и протестировали несколько топливных систем отопления. Мы решили использовать Diesel- Therm . Это очень безопасная система, нагрев начинает действовать уже после короткого период времени. Примерно через 1 минуту появляется неприятный дым, который выходит из выхлопной трубы, исчезает. Это тоже вклад в защита окружающей среды.
Компания Адольф Сёнер К.Г., представитель Daimler-Benz

... успешное использование Diesel- Therm , автобусы всегда были готовы к работе даже при очень низких температурах и после парковки в местах зимних видов спорта, без использования каких-либо улучшений потока добавки.
Городской совет Кирхвайхталь

... больше нет проблем с гелеобразованием топлива на наших легковых и грузовых автомобилях в местных и междугородние перевозки с использованием Diesel- Therm .
Транспортно-экспедиционное агентство Bungenberg GmbH

Наши отдел планирования протестировал и выпустил Diesel-Therm на основе прошлогоднего опыта. Это впечатляет очень хорошим соотношением цены и качества.
Iveco Magirus AG

... с дизельным двигателем - Therm расход топлива упал до 3-5 литров на 100 км дымообразование было значительно меньше.
P. Hoffmann, транспортная компания

... температура -25 ° C / -13 ° F и ваша дизельная система отопления удовлетворяли нашим требованиям. Нам нравится для оснащения всех наших автобусов и транспортных средств в автобусном и грузовом движении Diesel- Therm к предстоящему зимнему сезону.
Компания Людвиг Гансерер, автобусные и междугородные перевозки

FAQ - Часто задаваемые вопросы

Который Версия Diesel-Therm подходит для моего автомобиля?

Из-за огромного количества автомобили или двигатели на рынке, практически невозможно типозависимый оператор.В случае сомнений рекомендуем покупка через специализированную компанию. Наша команда продаж поддержит вас в любом вопрос.

Где заказать Дизель-Терм?

Diesel-Therm может быть заказал прямо у ATG.

Где взять Diesel-Therm установлены?

Установка может быть выполнена любым уважаемым гараж / слесарь.Мастерство и понимание дизельных двигателей в комплекте, установка своими руками (своими руками) с Примечания по установке также возможны.

Есть электрический предварительный нагрев топлива вообще разрешен?

Для вашей безопасности, пожалуйста, проверьте соответствующие органы в вашей стране. Это также необходимо сделать для любого изменения на автомобиле.

Это возможность эксплуатации моего автомобиля на прямом растительном масле (SVO / PPO / WVO) после установка Diesel-Therm?

Дизель-Терм используется для подогрева дизельного топлива и биотоплива, чтобы предотвратить проблемы с потоком через засорены или забиты топливные фильтры.Для разогрева прямое растительное масло для сжигания соответствующих температур Diesel-Therm одного недостаточно. Для работы дизельных автомобилей и моторов с прямым овощным масло (SVO / PPO / WVO) наш Vegetable Необходим комплект для преобразования масла .

Эффект попадания воды в камеру сгорания дизельных двигателей - обзор

[1] Rowe M.R. and Ladd GT, 1946, Впрыск воды для авиационных двигателей, SAE 460192.
[2] Edward FO, 1948, Детонация и внутренние охлаждающие жидкости, SAE 480173.
[3] Fu WB, Hou LY, Wang L. и Ma FH. Унифицированная модель микровзрыва эмульгированных капель нефти и воды, Fuel Processing Technology 79, 107-119, 2002.
[4] Nicholls JE, Эль-Мессири IA и Newhall HK, 1969, Впрыск воды во впускной коллектор для контроля оксидов азота - теория и эксперименты, SAE 6.
[5] Гойел Дж. Хоннери, 2005, Модель тепловыделения для сгорания эмульсии дизельного топлива в дизельных двигателях с прямым управлением. , Журнал прикладной теплотехники, 25 (14), 2072-2085.
[6] Бедфорд Ф., Ратленд С., Диттрих П., Рааб А. и Вирбелейт Ф. Влияние прямого впрыска воды на сгорание дизельного двигателя прямого впрыска, SAE 2001-01-2938, 2001.
[7] М. Фингас и Б. fieldhouse, 2004, Формирование эмульсии вода-в-масле и ее применение для моделирования разливов нефти, Журнал опасных материалов, 107 (1-2), 37-50.
[8] Y Zeng and C-F. Ли, 2006 г., Моделирование процессов разрушения капель в условиях микровзрыва, Материалы 31-го международного симпозиума по горению, стр. 2185-2193.
[9] А. Лиф и К. Холмберг, 2006, Водно-дизельные эмульсии и родственные системы, Достижения в науке о коллоидах и границах раздела фаз, 123-126, 231-239.
[10] М. Надим, К., Рангкути, К. Ануар, MRU Haq, И.Б. Тан и С.С. Шах, 2006, Характеристики дизельного двигателя и оценка выбросов с использованием эмульгированного топлива, стабилизированного обычными и поверхностно-активными веществами Gemini, Топливо, 85 (14-15), 2111-2119.
[11] М. Абу-Зайд, 2004 г., Экспериментальное исследование характеристик испарения капель эмульгированной жидкости, Тепло- и массообмен, т. 40 (9), стр. 737-741.
[12] R.Охотерена, А. Лиф, М. Ниден, С. Андерссон и И. Денбратт, 2010 г., Оптические исследования образования брызг и горения эмульсии воды в дизельном топливе и микроэмульсионных топлив, Топливо, 89 (1), 122-132.
[13] М. П. Ашок и К. Г. Сараванан, 2007, Характеристики и характеристики выбросов эмульгированного топлива в дизельном двигателе с прямым впрыском, Proc. Института инженеров-механиков, 221 (7), 893 -900.
[14] Ю. Морозуми, Ю.Сайто, 2010, Влияние физических свойств на возникновение микровзрыва в каплях эмульсии вода-в-масле, Energy and Fuels, 24 (3), 1854-1859.
[15] Мохаммед Яхая Хан, З.А. Абдул Карим, Йоханесс Хагос, А. Рашид А. Азиз и Иса М. Тан, 2014 г., Современные тенденции использования эмульсии вода в дизельном топливе в качестве топлива, Hindawi Publishing Corporation, The Scientific World Journal, статья ID-527472.
[16] Чон, К. Ли, и Дж. Ким, 2008 г., Характеристики самовоспламенения и микровзрыва одиночной капли воды. -в топливе, Журнал механических наук и технологий, 22 (1), 148-156.
[17] IC Jeong и KH Lee, 2008, Поведение при самовоспламенении и микровзрыве массивов капель эмульсии вода-в-топливе, Международный журнал автомобильных технологий, 9 (6), 735-740 .
[18] Д. Тарле, Дж. Беллеттр, М. Тазеру и К. Рахмуни, 2009 г., Прогнозирование задержки микровзрыва капель эмульгированного топлива, Международный журнал тепловых наук, 48 (2), 449-460.
[19] X.Т. Тран и Дж. Гойел, 2005 г., Влияние попадания воды в камеру сгорания дизельных двигателей на выбросы - обзор, Proc., 5 th Азиатско-Тихоокеанская конференция по горению, Университет Аделаиды, Австралия.
[20] Y. Lin and L.-W. Чен, 2006, Эмульгирующие характеристики трех- и двухфазных эмульсий, полученных методом ультразвукового эмульгирования, Технология переработки топлива, 87 (4), 309-317.
[21] Y.Хироши, Т. Мицухиро и К. Тошиказу, 1993, Испарение и горение эмульгированного топлива: начало микровзрыва. Международный журнал Японского общества инженеров-механиков, 36, 677-681.
[22] Samec N., Kegl B., and Dibble WR, 2002, Численное и экспериментальное исследование сжигания водно-масляного эмульгированного топлива в дизельном двигателе, Топливо, 81, 2035-2044.
[23] К. Каннан и М. Удаякумар, 2009 г., Моделирование образования оксида азота в одноцилиндровом дизельном двигателе с прямым впрыском топлива с использованием эмульсии дизель-вода, Американский журнал прикладных наук, 6 (7), 1313-1320.
[24] М. Абу-Заид, 2004, Характеристики одноцилиндрового дизельного двигателя с впрыском топлива, использующего эмульсии водного топлива, Управление энергосбережением, 45, 697-705.
[25] А. Барнс, Д. Дункан, Дж. Маршалл, А. Псайла, Дж. Чаддертон и А. Истлейк, 2000 г., Оценка водосмешиваемого топлива в городском автобусе и оценка производительность с устройствами контроля выбросов, Proc., Мастерская по повышению качества воздуха и технологиям контроля транспортных средств.
[26] Barnaud F., Schmelzle P. and Schulz P, 2000, An Original Emulsified Water-Diesel Applications, SAE 2000-01-1861.
[27] Зехра Сахин, Мустафа Тути и Орхан Дургун, 2014 г., Экспериментальное исследование влияния добавления воды во всасываемый воздух на характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов в автомобильном дизельном двигателе DI, Топливо, 115, стр. 884–895.
[28] Тесфа Б., Мишра Р., Гу Ф. и Болл А.Д., 2012, Влияние впрыска воды на рабочие характеристики и характеристики выбросов двигателя ХИ, работающего на биодизеле, Renew Energy, 37, 333–44.
[29] Subramanian KA, 2011, Сравнение водно-дизельной эмульсии и временного впрыска воды во впускной коллектор дизельного двигателя для одновременного контроля выбросов NO и дыма, Управление энергосбережением, 52, 849 –57.
[30] Таузия X, Майбум А. и Рахман Шах С., 2010, Экспериментальное исследование впрыска воды во впускной коллектор при сгорании и выбросах автомобильного дизельного двигателя с прямым впрыском, Energy, 35, 3628–3639.
[31] Геркем Кёккюлюнк, Гювен Гонка, Везир Айхан, Идрис Сезур и Аднан Парлак, 2013, Теоретическое и экспериментальное исследование дизельного двигателя с системой впрыска пара на характеристики и параметры выбросов, Прикладная тепловая инженерия, 54, 161 -170.
[32] Псота М. А., Исли В. Л., Форт Т. Х. и Меллор А. М., 1997, Влияние закачки воды на выбросы NOx для двигателей, использующих диффузионное пламенное сгорание, SAE 971657.
[33] Кристофер Дж. Чандвелл и Филип Дж. Дж. Дингл, 2008, Влияние совместного впрыска дизельного топлива и воды с контролем в реальном времени на производительность и выбросы дизельного двигателя, SAE 2008-01-1190.
[34] Кохкетсу С., Мори К., Сакаи К. и Накагава Х., 1996, Снижение выбросов выхлопных газов с помощью новой системы впрыска воды в дизельном двигателе, SAE 960033.

Информация о дизельном топливе Концентратор | AECC

Новый регламент по выбросам Евро 7: возможность стимулировать дальнейшие инновации в системах контроля выбросов для автомобилей с ДВС Процесс разработки новых правил выбросов Евро 7 для автомобилей, фургонов, грузовиков и автобусов продолжается.Он продолжает рассматривать строгие меры и меры тестирования, необходимые для обеспечения того, чтобы новые автомобили вносили реальный вклад в амбиции ЕС по нулевому выбросу к 2050 году. Ассоциация по контролю выбросов с помощью катализаторов (AECC) внимательно следит за результатами текущей работы и вносит свой вклад от программ тестирования, которые показывают, как легковые и грузовые автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) могут способствовать достижению этой цели. Хороший прогресс уже был достигнут в отношении выбросов транспортных средств в соответствии с последними стандартами Euro 6 для легких грузовиков и Euro VI для тяжелых условий эксплуатации.Соответствие требованиям теперь также проверяется во время движения по дороге. AECC ранее выделила некоторые области, где загрязняющие вещества все еще разрешены в относительно высоких уровнях в соответствии с этими правилами. Такие пробелы в действующем законодательстве можно устранить с помощью будущего евро 7. AECC считает, что необходимы три основных принципа для обеспечения того, чтобы транспортные средства с ДВС, в том числе гибридные, продолжали оставаться частью решения по снижению уровня загрязнения в европейских городах. Законодательство должно быть сосредоточено на реальных выбросах, нейтрально в отношении топлива и технологий и учитывать общий системный подход. Возможно ли технически еще больше снизить выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельным и бензиновым двигателем? Это определенно. AECC и другие ключевые игроки работают над демонстрацией того, как автомобили, оборудованные двигателями внутреннего сгорания, смогут достичь «сверхнизких» выбросов в реальных условиях. Для сокращения выбросов в автомобилях с бензиновым и дизельным двигателем используется ряд передовых технологий контроля выбросов и трансмиссии. Например, катализаторы, расположенные ближе к двигателю, чтобы ускорить зажигание и разогрев, а также стратегии нагрева, чтобы система контроля выбросов оставалась теплой, обеспечивая самые низкие выбросы загрязняющих веществ в широком диапазоне условий движения, особенно в городских условиях. .Технологические разработки показали, что как бензиновые, так и дизельные автомобили могут достигать одинаковых сверхнизких уровней выбросов. AECC продемонстрировала, как и без того низкие выбросы от бензиновых и дизельных транспортных средств могут быть дополнительно сокращены при холодном запуске и городских условиях. Нейтральный в отношении топлива и технологий подход пойдет на пользу будущему законодательству Евро-7. Стандарт Евро 7 будет стимулировать инновации в технологиях контроля выбросов. Как было показано на демонстрационном примере сверхнизкого дизельного топлива (ULED) AECC, выбросы можно снизить в широком диапазоне условий, но при этом сохраняются определенные ограничения.Например, очень короткие отключения все еще остаются проблемой, и требуется дальнейшее сокращение выбросов при холодном запуске. Для тяжелых транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, испытания показали, что даже при значительных улучшениях в соответствии с законодательством Euro VI-D, события с высоким уровнем выбросов все еще происходят. AECC проводит программу демонстрации транспортных средств, чтобы показать, что лучшая интеграция, включая тесно связанные катализаторы, а также соответствующие объемы доступных в настоящее время технологий контроля выбросов могут снизить выбросы загрязняющих веществ в широком диапазоне реальных условий эксплуатации.Похожая программа была проведена Юго-западным научно-исследовательским институтом (SwRI) в США, где группа инженеров достигла очень низкого (~ 26,8 мг / кВтч) выброса оксидов азота (NOx). В наиболее эффективной системе, показанной ниже, используется дополнительный катализатор избирательного каталитического восстановления (SCR), расположенный рядом с двигателем. Это показывает нам, что можно сделать, и следующие стандарты выбросов станут толчком к реализации этого нововведения. Источник: SwRI [/ caption] Но как насчет выбросов CO2? Изменение климата - это серьезная проблема, с которой мы сталкиваемся как общество, и вклад автомобильного транспорта в выбросы парниковых газов все еще велик.Промышленность должна гарантировать, что все автомобили уменьшают свой углеродный след. Этого можно добиться за счет использования возобновляемых и экологически чистых видов топлива, которые являются важным инструментом сокращения выбросов CO2 на текущем и будущем парке автомобилей. AECC и IAV показали (рисунок ниже), что использование возобновляемого топлива (например, гидрогенизированного растительного масла - HVO) в демонстрационном автомобиле ULED привело к сопоставимым выбросам NOx. Источник: МТЗ 2020 [/ caption] Ужесточение предельных значений выбросов для дорожных транспортных средств и обеспечение того, чтобы испытания более точно отражали реальное вождение, окажут явное положительное влияние на качество воздуха в Европе.Это поможет ЕС продвинуться к своей цели - нулевым выбросам. Без значительных государственных субсидий электромобили на аккумуляторных батареях остаются менее рентабельными, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания, которые по-прежнему будут необходимы для обеспечения чистой, эффективной, удобной и доступной мобильности. Применяя тотальный системный подход и законодательно закрепляя срок службы транспортного средства, Европейская комиссия обеспечит соответствие автомобилей стандарта Euro 7 требованиям на протяжении всего срока их службы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *