Характер процессов смесеобразования и сгорания в двигателе с принудительным воспламенением

Протекание процессов смесеобразования и сгорания в двигателях с принудительным воспламенением помимо режимных факторов зависит от физико-химических свойств топлива и от способа его подачи (карбюрация, впрыскивание бензина, смеситель газового двигателя). Купить кабель АВБШв АВБШв купить.

Смесеобразование влияет на последующее сгорание топлива, так же как скорость и полнота сгорания зависят от состава и качества смеси, на которое влияют испарение топлива и его смешение с воздухом.

Под смесеобразованием в двигателе с принудительным воспламенением понимают комплекс взаимосвязанных процессов, имеющих место при дозировании топлива и воздуха, распыливании, испарении и перемешивании топлива с воздухом.

Для четырехтактных двигателей с принудительным воспламенением применяется, как правило, внешнее смесеобразование.

У четырехтактных двигателей смесеобразование начинается в карбюраторе, форсунке или смесителе, продолжается во впускном тракте и заканчивается в цилиндре. Механизмы смесеобразования при карбюрации и центральном впрыскивании имеют много общего, так как топливо в обоих случаях вводится в воздушный поток в одном и том же месте впускного тракта - перед впускным трубопроводом (коллектором).

Распыливание топлива. Сразу же после выхода струи топлива или топливовоздушной смеси (ТВС) во впускной коллектор начинается ее распад в результате воздействия сил аэродинамического сопротивления и наличия воздуха, причем скорость воздуха существенно выше скорости топлива. Такой способ распыливания называют воздушным или инжекторным, так как для дробления топлива используется кинетическая энергия воздуха. На расстоянии нескольких миллиметров от отверстия распылителя струя распадается на пленки и капли различных диаметров от 100 до 600 мкм. В дальнейшем капли могут дробиться на более мелкие. Улучшение процесса распыливания увеличивает суммарную поверхность капель и способствует более быстрому их испарению. Средний диаметр капель при центральном впрыскивании при проходе через клапанную щель составляет 50…65 мкм.

Системы с впрыскиванием осуществляют подачу топлива под давлением, как правило, во впускной трубопровод (центральное впрыскивание) или впускные каналы в головке цилиндров (распределенное впрыскивание)

Для обеих систем мелкость распыливания зависит от давления впрыскивания, формы раскрывающих отверстий форсунки и скорости течения бензина в них, а также от вязкости и поверхностного натяжения топлива.

В системах впрыскивания бензина наибольшее применение получили электромагнитные форсунки [ 1 ], к которым топливо подводится под давлением 0,2 .0,4 МПа, что обеспечивает получение капель со средним диаметром по Заутеру для струйной, штифтовой и центробежной форсунок 220 .400 мкм, 200 .270 мкм и 50 .100 мкм соответственно[ 1, 3 ].

Процесс распыливания топлива происходит и при прохождении жидкой фазой (пленка, капли) сечения между впускным клапаном и его седлом, а на частичных нагрузках и в щели, образуемой прикрытой дроссельной заслонкой.

Образование и движение пленки топлива. Направление движения топлива при выходе его из форсунки, силы, возникающие при взаимодействии капель с потоком воздуха, а также гравитационные силы обусловливают оседание частиц на стенках впускного трубопровода и «горячего» впускного клапана . Растекаясь на поверхности, капли образуют топливную пленку. При достаточно большом количестве пленки с нее потоком воздуха наблюдаются вторичные процессы образования капель. На пленку топлива воздействуют силы сцепления со стенкой, касательное усилие со стороны потока воздуха, перепад статического давления по периметру сечения, а также силы тяжести и поверхностного натяжения. В результате действия этих сил траектория движения пленки приобретает сложный характер. Скорость движения пленки в несколько десятков раз меньше скорости потока смеси.

Количество пленки, образующейся при впрыскивании бензина, зависит от места установки форсунки, дальнобойности струи, мелкости распыливания, а при распределенном впрыскивании в каждый цилиндр - от момента его начала. Опыты показывают, что при любом способе организации впрыскивания в пленку высаживается до 60 .80% топлива [ 3 ].

Испарение топлива. Для обеспечения качественного смесеобразования прежде всего необходимо испарить топливо, так как только при одинаковом агрегатном состоянии (гомогенная смесь) диффузионные процессы смешения паров топлива и воздуха протекают с наибольшей полнотой. До поступления в цилиндр ТВС является двухфазной, так как топливо в ней находится в газовой и жидкой фазах.