Меню
купить лицензию майнкрафт
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Влияние различных факторов

На процесс сгорания в двигателях с искровым зажиганием

Состав смеси. Состав рабочей смеси (коэффициент иабытка воздуха а) влияет на скорость сгорания и количество выделяющегося тепла, что отражается па изменении давления и температуры газов в цилиндре двигателя.

На рис. 57 для примера приведены совмещенные индикаторные диаграммы ряда последовательных циклов, полученные при различных составах смеси и оптимальных углах ср3, соответствующих в каждом случае максимальной мощности двигателя. Минимальные значения ср3, Si, 6и и максимальные pz достигаются при а =0,85 -f--г- 0,9, при котором наблюдаются наибольшие скорости распространения пламени и интенсивности тепловыделения, а следовательно, и наибольшая мощность, развиваемая двигателем. Такой состав смеси называют мощностным. При а > 0,9 возрастает длительность начальной фазы бь что вызывает необходимость увеличивать угол .

Длительность основной фазы бп изменяется незначительно, хотя максимальные давления pz снижаются в связи с меньшим энергосодержанием смеси, а соответственно уменьшаются значения dpldq.

При обеднении смеси свыше некоторых пределов, зависящих от конструктивных особенностей двигателя, его нагрузки и степени сжатия, сгорание в последовательных рабочих циклах начинает развиваться неодинаково: в одних циклах еще достэточею быстро, в других очень замедленно (рис. 57, бив). Подобное неидентичное протекание сгорания в отдельных циклах, связанное с ухудшением условий воспламенения искрой обедненных смесей и распространения пламени, приводит к тому, что, начиная с некоторых значений а, средняя эффективность рабочего процесса, отнесенная ко всей совокупности последовательных циклов, падает, и работа двигателя делается неустойчивой.

Состав смеси, соответствующий минимальному эффективному удельному расходу топлива на данном режиме работы двигателя, называется экономичным. В современных автомобильных двигателях со степенью сжатия около 8 при открытии дроссельной заслонки, близком к полному, значения аэк при экономичном составе смеси обычпо колеблются в пределах 1,151,2.

Нагрузка. По мере уменьшения мощности двигателя путем дросселирования снижаются начальные и конечные давления сжатия и увеличивается степень разбавления рабочей смеси остаточными газами. Это в первую очередь приводит к существенному ухудшению условий воспламенения смеси искрой и развития в ней начального очага горения. Соответственно возрастает длительность начальной фазы 6ь и процесс сгорания делается менее устойчивым увеличивается его невоспроизводимость в отдельных циклах. В какой-то мере помогает обогащение смеси до получения значений а (0,8 и- 0,85), при которых происходит более надежное ее воспламенение искрой. Но и в этом случае обычно не удается избежать растягивания сгорания на значительную часть такта расширения и обеспечить бесперебойность зажигания при больших углах опережения, когда давления сжатия еще очень малы.

Степень сжатия. С увеличением степени сжатия е повышаются давления и температуры рабочей смеси к моменту подачи искры и уменьшается концентрация остаточных газов. При этом создаются более благоприятные условия для воспламенения смеси искрой, сокращается длительность начальной фазы сгорания; расширяются пределы возможного обеднения смеси.

Большие давления и температуры сжатой смеси способствуют также повышению скоростей сгорания в основной фазе, но в то же время при больших е увеличивается отношение поверхности камеры сгорания к ее объему, вследствие чего возрастает относительное количество смеси, заключенной в пристеночных слоях и в вытеснителях, т. е. увеличивается доля смеси, догорающей в третьей фазе. Все вместо взятое приводит к тому, что в двигателях с высокими е уменьшаются оптимальные (соответствующие максимальной мощности) углы опережения зажигания, сокращается продолжительность сгорания до момента, при котором достигается максимум давления (точка Ртах приближается к в. м. т.), но одновременно с этим понижается коэффициент активного тепловыделения в точках ртах и Ттах, возрастает относительное значение процессов догорания в третьей фазе.

Частота вращения. С возрастанием частоты вращения коленчатого вала двигателя сокращается время, отводимое на развитие процесса сгорания, и одновременно увеличивается интенсивность турбулизации рабочего заряда. В связи с этим, как уже отмечалось, скорость распространения фронта пламени в основной фазе сгорания возрастает примерно пропорционально частоте вращения, а длительность основной фазы бп, выраясенная в градусах поворота коленчатого вала, как правило, остается неизменной. Длительность начальной фазы сгорания 6i с ростом частоты вращения увеличивается.

Если при неизменном составе смеси повышать частоту вращения п, сохраняя угол <р3 постоянным, то будет наблюдаться все более позднее развитие процесса сгорания ио циклу (рис. 58, а). При соответствующем увеличении угла ф3 можно добиться того, что линии повышения давления в основной фазе сгорания при разных значениях п практически будут совпадать (рис. 58, б). С ростом частоты вращения несколько увеличивается длительность фазы догорания 6 ш, но связанное с этим некоторое снижение эффективности тепловыделения компенсируется уменьшением теплоотдачи в стенки из-за сокращения времени нахождения в цилиндре газов с высокими температурами.

Форма камеры сгорания. Турбулизация рабочего заряда в цилиндре, вызванная поступлением в него смеси через сравнительно узкие проходные сечения газораспределительных органов (клапаны, впускные патрубки), может быть дополнительно усилена за счет

перетекания смеси из цилиндра в камеру сгорания в конце такта сжатия. Это достигается приданием камерам сгорания соответствующей формы, при которой в некоторой части камер образуются сравнительно узкие зазоры между нижней поверхностью головкп цилиндров и днищем поршня вытеснители (см. рис. 82).

Вытеснители обычно располагают так, чтобы создать дополнительное завихрение заряда в тех зонах, до которых фронт пламени от свечи доходит в последнюю очередь. Этим достигается ускоренное догорание смеси. Свечу располагают так, чтобы не создавалась вблизи ее излишне высокая турбулизация и одновременно обеспечивалась хорошая очистка зоны свечи от остаточных газов, направляя на нее часть потока смеси, поступающей через впускной клапан.

Чем ближе к центру камеры сгорания установлена свеча, тем короче путь, проходимый фронтом пламени до наиболее удаленных точек. При центральном расположении свечи достигается наибольшая поверхность фронта пламени, в результате чего скорость тепловыделения, а соответственно и скорость нарастания давления оказываются выше, чем при боковом расположении свечи. Необходимо, однако, учитывать, что это относится лишь к камерам сгорания, имеющим симметричную форму. Создание вытеснителей может больше влиять на скорость сгорания, чем местоположение свечи.

а следовательно, к уменьшению полезной работы цикла. В связи с этим площадь вытеснителей обычно не превышает 3040,о площади поршня.

К числу основных мероприятий, используемых для улучшения процесса сгорания в двигателях легкого топлива и снижения их токсичности, относятся следующие:

2. Создание в цилиндрах завихрения рабочего заряда применением конструкций впускных патрубков, обеспечивающих тангенциальное или спиральное направление движения смеси, что сокращает длительность сгорания и улучшает степень воспроизводимости последовательных циклов.

3. Расслоение рабочего заряда так, чтобы в зоне свечи концентрировалась обогащенная смесь, а по мере удаления от свечи она обеднялась. Это достигается путем впрыска бензина в камеру сгорания в конце такта сжатия при соответствующим образом организованном воздушном вихре. Такой же эффект можно получить применением раз,дельного впуска в цилиндр обогащенной и обедненной смеси (вплоть до чистого воздуха). Однако в однополостных камерах трудно обеспечить оптимальные условия такого расслоения в широком диапазоне изменения скоростных и нагрузочных режимов.

в отработавших газах.

Реклама