Энерго-эксергетический анализ действительного рабочего цикла дизеля 4ЧН 12/14, страница 2

Наиболее благоприятной для воспламенения областью может быть наружная часть факела, в которой движутся с воздухом капли малого диаметра. В этой части пространства камеры сгора­ния окончание подготовительных реакций и образование очага или ряда очагов воспламенения будет зависеть от скорости дви­жения капель и условий теплообмена со стенками.

Наружная часть факела соприкасается с более нагретыми дета­лями (днище поршня, клапаны, вставки), что обязательно уско­ряет предпламенные реакции и переход к самовоспламе­нению.

Появление первых очагов горения вызывает повышение темпе­ратуры и давления, ускоряет предпламенные реакции и переход к образованию очагов самовоспламенения по всему объему смеси.

Процессы образования горючей смеси и подготовка ее к вос­пламенению в дизелях включают ряд промежуточных процессов и занимают определенный период времени, который называется периодом задержки воспламенения  или периодом индукции. Прак­тически период задержки воспламенения оценивается промежут­ком времени в долях секунды или в градусах п.к.в. от момента подачи (впрыска) топлива форсункой до момента отрыва линии сгорания от линии сжатия по индикаторной диаграмме [1].

За период задержки воспламенения , характеризующий длительность предпламенных процессов, происходят физико-химические процессы подготовки горючей смеси к самовоспламенению.

К физическим процессам относятся: распад топливных струй и образование капель; подогрев и испарение жидкого топлива; смешивание капель топлива с воздухом и образование горючей смеси.

К химическим процессам относятся: распад тяжелых углеводородов и образование более легких фракций; образование промежуточных соединений; реакции само­воспламенения.

Период задержки воспламенения  включает суммар­ное время протекания физических и химических про­цессов; однако установить точную границу во времени между ними трудно, так как они перекрывают друг друга. 0пытами установлено, что в начальной стадии преобла­дают физические процессы.

Быстрота прогрева капель и скорость их испарения (для данной температуры и плотности воздуха) зависят в основном от размеров капель и скорости их движения по отношению к воздуху. Капли минимальных размеров обычно образуются на внешней поверхности факела. Пары топлива распространяются по всему объему камеры сгорания благодаря перемещению самих капель и диф­фузии. Из-за неравномерного распределения капель по объему камеры сгорания в последней образуются зоны, как с пониженной, так и с повышенной концентрацией топлива. Следовательно, действительный местный коэф­фициент избытка воздуха для сгорания  является пере­менным по всему объему камеры; очевидно, величина  будет переменной и по времени, поскольку в течение про­цесса сгорания непрерывно изменяются соотношения между количествами топлива и воздуха. Таким образом, в камере сгорания подготавливаются одновременно не один, а несколько очагов воспламенения топлива. Внешние части топливных факелов, близко соприкасаю­щихся с поверхностями наиболее нагретых деталей (днища поршня и крышки, клапаны), ускоряют протекание пред­пламенных реакций и возникновение очагов воспламене­ния.

Наибольшее влияние на развитие процессов воспла­менения и сгорания топлива, как известно, оказывает продолжительность периода задержки воспламенения . В свою очередь,  зависит от целого ряда факторов фи­зических, химических, конструктивных и др.

Среди химических факторов наибольшее влияние на  оказывают род топлива и его химический состав (как известно, наименьшие значения  имеют топлива, содержащие большое количество парафиновых углеводо­родов), а также концентрация кислорода, катализаторы и присадки, активирующие процесс сгорания.

К физическим факторам, оказывающим влияние на уменьшение, следует отнести: повышение начальных параметров рабочего цикла (); увеличение степени сжатия или повышение  и  (при наддуве); форсировка рабочего цикла за счет увеличения частоты вращения; уменьшение угла опережения подачи топлива; увеличение (особенно у дизелей с высоким наддувом).