Сгорание дизельного топлива. Образование токсичных веществ

Сгорание дизельного топлива. Образование токсичных веществ

Дизельные двигатели работают с «Внутренним» смесеобразованием, причем сгорание происходит в течение и после впрыска топлива. На сгорание в сильной степени влияет процесс внешнего смесеобразования.

Топливо впрыскивается в сильно сжатый и соответственно нагретый воздух в камере сгорания непосредственно перед достижением ВМТ. Топливо самовоспламеняется после определенного периода задержки воспламенения. Так как значительная часть процесса смесеобразования происходит при сгорании, будем говорить о диффузном пламени (диффузией называется взаимное проникновение веществ).

Начало (момент) впрыска, характеристика впрыска и распыление топлива влияют на выбросы (4) в выхлопных газах (5 — твердые частицы). Начало впрыска имеет сильное влияние на начало воспламенения. Если воспламенение происходит слишком поздно, то происходит выброс углеводородов. Отклонение начала впрыска на 1° поворота коленчатого вала может привести к увеличению концентрации NOx и НС на 5% и 15% соответственно.

Впрыскиваемое топливо имеет очень мало времени для смешивания с воздухом и сгорания (порядка нескольких миллисекунд); следовательно, в зонах с низким содержанием топлива образуется бедная смесь, а в зонах с высоким содержанием топлива — богатая смесь, т.е. смесь будет неоднородной. Таким образом, использование воздуха для сгорания будет неоптимальным, поэтому процесс сгорания в дизельных двигателях (2) должен происходить с повышенным (>1,2) коэффициентом избытка воздуха, который означает, насколько действительная топливо-воздушная смесь отклоняется от количества воздуха, необходимого теоретически для полного сгорания топлива, т.е. коэффициент избытка воздуха (А, = масса подаваемого воздуха/теоретически требуемая масса воздуха). По сравнению с бензиновыми двигателями это приводит, с одной стороны к уменьшению среднего давления (среднее давление поршня или эффективное давление), с другой стороны к существенному уменьшению выбросов газообразных токсичных веществ (3 — доля выбросов). На рисунке показано сравнение с бензиновым двигателем, снабженным катализатором (1).

Сгорание дизельного топлива

Дизельный двигатель работает от самовоспламенения. Это означает, что он может быть разработан с высокой степенью сжатия (е<24). Это требует конструкции с высоким весом и обеспечивает лучшую термодинамическую эффективность и более низкий удельный расход топлива.

Образование токсичных веществ

Так как реагирующие составляющие воздуха и топлива смешиваются лишь частично при реакции, когда сгорание преобразование токсичных веществ. Так как реагирующие составляющие воздуха и топлива смешиваются лишь частично при реакции, когда сгорание происходит в дизельном двигателе, то смесеобразование, воспламенение и сгорание не происходит независимо, а взаимосвязано друг с другом. В отличие от бензинового двигателя, в камере сгорания дизельного двигателя возникают различные концентрации топлива и состояния воздуха. При разогреве обогащенных областей, которые берут начало от зоны реакции, реакции происходят только в паровой оболочке капелек топлива. Образуется свободный углерод. Если сгорание этих частиц углерода предотвращается при продолжении реакции, т.е. из-за некачественной смеси, местного недостатка кислорода или гашения пламени в холодных точках, то частицы покидают выхлопную трубу в виде сажи.

Эти довольно сложные процессы в камере сгорания показывают, что факторы, влияющие на смесеобразование и зависящие, в свою очередь, от элементов системы впрыска топлива и конструкции камеры сгорания должны тщательно «подгоняться» друг к другу для поддержания как можно более низкого уровня вредных выбросов. Это обстоятельство, однако, требует определенного компромисса в оптимизации конструкции двигателя.

Меры, которые дают положительный эффект на выбросы серы, в основном оказывают отрицательное влияние на расход топлива и выбросы NOx. Долговременная стабильность выбросов токсичных веществ желательна для дизельного двигателя и не должна ухудшиться в течение всего срока службы двигателя.

Поделиться

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *