RU2708484C1

RU2708484C1 - Method for reducing the phase of fast burning of fuel in diesel

Info

Publication number: RU2708484C1
Application number: RU2018147777A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Плотников; Шамиль Викторович Бузиков; Марина Владимировна Мотовилова
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-12-09

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, mainly, to engine building. Disclosed is a method of reducing the phase of fast combustion of fuel in diesel, which is in the fuel equipment high pressure fuel lines and nozzles. Fuel injected into diesel combustion chambers is heated to temperature equal to boiling point of its 10 % fraction by means of electric nichrome threads wound along high-pressure fuel pipelines axis.EFFECT: reduced rate of heat release during fuel combustion.1 cl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно, двигателестроения.The invention relates to the field of engineering, mainly engine building.

Известен способ воспламенения впрыскиваемого топлива в камеру сгорания поршневого двигателя от нагретого в результате сжатия свежего воздушного заряда [Р.З. Кавтарадзе. Теория поршневых двигателей. Специальные главы, 2-е издание, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2016].A known method of igniting the injected fuel into the combustion chamber of a piston engine from a fresh air charge heated by compression [R.Z. Kavtaradze. Theory of piston engines. Special chapters, 2nd edition, Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, Moscow, 2016].

Недостатком известного способа воспламенения впрыскиваемого топлива является наличие фазы быстрого горения [И.Ш. Аднан, Г.М. Камфер, В.Н. Луканин. Расчет периода задержки воспламенения в дизеле в условиях двухфазного смесеобразования. Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Тр. МАДИ. - Москва, 1985. С. 10-19]. Наличие данной фазы приводит к увеличению скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие повышает теплонапряженность и снижает надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.The disadvantage of this method of ignition of the injected fuel is the presence of a rapid burning phase [I.Sh. Adnan, G.M. Camfer, V.N. Lukanin. Calculation of the ignition delay period in a diesel engine under two-phase mixture formation conditions. Improvement of automotive internal combustion engines: Tr. MADI. - Moscow, 1985. S. 10-19]. The presence of this phase leads to an increase in the rate of heat release during fuel combustion and, as a result, increases the heat stress and reduces the reliability of the cylinder-piston group of the diesel engine.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность сократить фазу быстрого горения, которая достигается путем нагрева впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции при помощи электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления.The technical result of the proposed method is the ability to shorten the rapid combustion phase, which is achieved by heating the fuel injected into the combustion chamber of the diesel engine to a temperature equal to the boiling of its 10% fraction using electric heating nichrome threads wound along the axis of the high pressure fuel lines.

Известно, что поступающее в камеры сгорания дизеля топливо в виде струй посредством форсунок, первоначально деструктурирует на капли, далее фракционирует, в результате теплообмена с воздухом за счет адиабатного сжатия нагревается, затем испаряется, после чего диффундирует со свежим зарядом и лишь через какое-то время самовоспламеняется [Р.З. Кавтарадзе. Теория поршневых двигателей. Специальные главы, 2-е издание, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2016]. На самовоспламеняемость топлив оказывает существенное влияние его фракционный состав, определяющий скорость его испарения и образования смеси с воздухом после впрыскивания [Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы 2-е изд., перераб. - М.: Недра. 1979 г. 344 с]. Температура фракционной разгонки топлива, соответствующая выкипанию 10% топлива, определяет начало процесса самовоспламенения легких фракций топлива [Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В. и др. Химия нефти и газа 3-е издание, дополненное и исправленное. - Под ред. Проскурякова В.А. - СПб: Химия, 1995. - 446 с]. Период времени от начала процесса самовоспламенения топлива до достижения максимального давления газов в цилиндрах дизеля составляет фазу быстрого горения [И.Ш. Аднан, Г.М. Камфер, В.Н. Луканин. Расчет периода задержки воспламенения в дизеле в условиях двухфазного смесеобразования. Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Тр. МАДИ. - Москва, 1985. С. 10-19]. Продолжительность данной фазы определяется количеством испарившихся легких фракций топлива впрыснутых в камеры сгорания дизеля. Наличие фазы быстрого горения приводит к росту скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие повышает теплонапряженность и снижает надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.It is known that fuel entering the combustion chambers of a diesel engine in the form of jets through nozzles initially destructs into droplets, then fractionates, as a result of heat exchange with air due to adiabatic compression it heats up, then evaporates, after which it diffuses with a fresh charge and only after some time self-igniting [R.Z. Kavtaradze. Theory of piston engines. Special chapters, 2nd edition, Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, Moscow, 2016]. The self-ignition of fuels is significantly influenced by its fractional composition, which determines the rate of its evaporation and the formation of a mixture with air after injection [R. Isakovich Technological measurements and instruments 2nd ed., Rev. - M .: Subsoil. 1979, 344 s]. The temperature of fractional distillation of fuel, corresponding to boiling off 10% of the fuel, determines the beginning of the process of self-ignition of light fuel fractions [Bogomolov A.I., Gaile A.A., Gromova V.V. et al. Chemistry of oil and gas 3rd edition, supplemented and corrected. - Ed. Proskuryakova V.A. - St. Petersburg: Chemistry, 1995. - 446 s]. The period of time from the start of the process of self-ignition of the fuel to the maximum gas pressure in the cylinders of the diesel engine is the fast burning phase [I.Sh. Adnan, G.M. Camfer, V.N. Lukanin. Calculation of the ignition delay period in a diesel engine under two-phase mixture formation conditions. Improvement of automotive internal combustion engines: Tr. MADI. - Moscow, 1985. S. 10-19]. The duration of this phase is determined by the number of evaporated light fractions of fuel injected into the combustion chambers of the diesel engine. The presence of the rapid combustion phase leads to an increase in the rate of heat release during fuel combustion and, as a result, increases the heat stress and reduces the reliability of the cylinder-piston group of the diesel engine.

Применение электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления, позволит нагреть впрыскиваемое в камеры сгорания дизеля топливо до температуры равной выкипанию его 10% фракции. Это приведет к увеличению количества испарившихся легких фракций топлива впрыснутых в камеры сгорания дизеля, ускорит их диффузионное перемешивание со свежим зарядом и как следствие сократит продолжительность фазы быстрого горения.The use of electric heating nichrome threads wound along the axis of the high pressure fuel lines will allow the fuel injected into the combustion chambers of the diesel to be heated to a temperature equal to the boiling of its 10% fraction. This will lead to an increase in the number of evaporated light fractions of fuel injected into the combustion chambers of the diesel engine, accelerate their diffusion mixing with a fresh charge and, as a result, shorten the duration of the rapid combustion phase.

При нагреве впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции, самовоспламенение начинается практически без задержки в результате сокращения времени на испарение легких фракций топлива и ускорения их диффузионного перемешивания со свежим зарядом. Следовательно, фаза быстрого горения значительно сокращается при этом уменьшается скорость тепловыделения. Это дает возможность снизить теплонапряженность и повысить надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.When the fuel injected into the combustion chambers of a diesel engine is heated to a temperature equal to its 10% fraction boiling off, self-ignition begins almost without delay as a result of a reduction in the time for evaporation of light fuel fractions and acceleration of their diffusion mixing with a fresh charge. Consequently, the rapid combustion phase is significantly reduced, while the rate of heat release decreases. This makes it possible to reduce heat stress and increase the reliability of the cylinder-piston group of the diesel engine.

Определение температуры топлива равной выкипанию его 10% фракции определяется согласно методике [ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава]. Температуру нагрева топлива равную температуре выкипания 10% фракции контролируют при помощи регулирования силы тока на концах электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления.The determination of the fuel temperature equal to the boiling of its 10% fraction is determined according to the procedure [GOST 2177-99. Petroleum products. Methods for determining the fractional composition]. The fuel heating temperature equal to the boiling point of a 10% fraction is controlled by adjusting the current strength at the ends of electric heating nichrome threads wound along the axis of the high pressure fuel lines.

Технико-экономическое обоснование предлагаемого изобретения заключается в возможности снижения скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие снижения теплонапряженности и повышения надежности цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.Feasibility study of the invention consists in the possibility of reducing the rate of heat generation during fuel combustion and as a result of reducing heat stress and increasing the reliability of the cylinder-piston group of a diesel engine.

Промышленная применимость данного способа заключается в нагреве впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции при помощи электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления. Двигатель, в котором применен данный способ сокращения фазы быстрого горения топлива конструктивно не отличается от серийных дизелей, поэтому при конструктивных доработках, связанных с нагревом впрыскиваемого в камеры сгорания топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции, может быть промышленно применен во всех конструкциях дизелей с использованием любых углеводородных топлив.The industrial applicability of this method is to heat the fuel injected into the combustion chamber to a temperature equal to the boiling of its 10% fraction using electric heating nichrome threads wound along the axis of the high pressure fuel lines. An engine that uses this method of reducing the phase of fast burning of fuel does not structurally differ from serial diesel engines, therefore, with structural improvements associated with heating the fuel injected into the combustion chambers to a temperature equal to its boiling fraction of 10%, it can be industrially applied in all diesel engines with using any hydrocarbon fuels.

Claims

A method of reducing the phase of rapid combustion of a fuel in a diesel engine having high-pressure fuel lines and nozzles as part of the fuel equipment, characterized in that the fuel injected into the combustion chamber of the diesel engine to a temperature equal to boiling of its 10% fraction is carried out using electric heating nichrome threads wound along axis of high pressure fuel lines.