4. Влияние различных факторов на процесс сгорания.

Угол опере­жения зажигания φ_о.з. на каждом режиме должен обеспечивать наи­лучшие показатели двигателя. Такой угол называется оптималь­ным φ_{о.з. опт} . При этом основная фаза процесса сгорания θ_II распо­лагается одинаково по обе стороны от ВМТ. Система зажигания обеспечивает автоматическое изменение фаз в зависимости от ре­жима его работы и температурного состояния.

Угол опережения зажигания φ_о.з. зависит от длительности фаз процесса сгорания. Чем больше θ_I , тем раньше необходимо поджигать смесь. Однако при увеличении φ_о.з. ухудшаются на­чальные условия воспламенения рабочей смеси из-за уменьше­ния ее температуры и давления, что в итоге приводит к возра­станию θ_I

Состав смеси влияет на количество теплоты и скорость ее вы­деления при сгорании топлива, а также на токсичность отрабо­тавших газов. Минимальные значения и θ_I и θ_{I I} , максимальные р_z и p_i и наибольшее тепловыделение достигаются при мощностном составе смеси α_м = 0,85...0,95.

В цилиндре выделяется наибольшее количество теплоты при достаточно высокой скорости сгорания топлива. Обеднение смеси до α_эк = 1,1...1,3 увеличивает индика­торный КПД η_i и повышает экономичность. При дальнейшем обед­нении смеси резко ухудшаются процессы воспламенения и сгора­ния, растет неравномерность последовательных циклов, что при­водит к снижению η_i .

Для газовых топлив характерны более широкие пределы вос­пламеняемости. Это позволяет эффективно сжигать сильно обед­ненные смеси. Например, для водорода р_{i mах} достигается при α ≈ 1,0, а η_{i mах} при α ≈ 2,5.

Изменение α для каждого режима работы ДВС обеспечивается автоматически системой топливоподачи для получения максималь­ных р_i или η_i и требуемой токсичности отработавших газов.

Нагрузка в двигателе с искровым зажиганием уменьшается пу­тем прикрытия дроссельной заслонки. При этом снижается коли­чество свежего заряда и растет доля остаточных газов. В результате ухудшаются условия воспламенения и растет продолжительность θ_I. По мере прикрытия заслонки повышается неравномерность по­следовательных циклов, что требует обогащения смеси для улуч­шения ее воспламенения искрой. Ухудшение условий сгорания при этом вызывает дополнительный расход топлива и рост токсичных компонентов СО и СН в отработавших газах.

Увеличение частоты вращения вызывает рост турбулизации за­ряда и улучшает смесеобразование. Так как при этом θ_II ≈ соnst, а θ_I возрастает, то для обеспечения тепловыделения у ВМТ необхо­димо увеличить φ_о.з..

Форма камеры сгорания должна обеспечить интенсивное управ­ляемое сгорание при минимальных тепловых потерях. Турбулизацию в цилиндре и в зонах, до которых фронт пламени от свечи доходит в последнюю очередь, обеспечивают вытеснители. Они представляют собой зазоры между поверхностью головки цилиндров и днищем поршня и способствуют ускоренному догоранию смеси.

Свечу в камере сгорания располагают ближе к центру, чтобы обеспечить хорошую очистку зоны ее электродов от отработавших газов и сократить путь пламени до наиболее удаленных точек ка­меры сгорания.

При центральном расположении свечи в камере сгорания хо­рошо компонуются четыре клапана. Это позволяет получить высо­кое значение η_V при большой частоте вращения.

Степень сжатия увеличивают для получения большего давле­ния и температуры рабочей смеси в момент искрового разряда и улучшения условий воспламенения смеси, повышения скорости сгорания в основной фазе, снижения η. Однако при повышении степени сжатия увеличивается отношение поверхности камеры сго­рания к ее объему и возрастает вероятность детонации.

Расслоение смеси повышает эффективность процесса сгорания в том случае, если в зоне свечи зажигания образуется обогащен­ная смесь, а по мере удаления от нее — обедненная.

Лекция 5: ПРОЦЕСС СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И СГОРАНИЯ В ДИЗЕЛЕ.

1. Впрыскивание и распыливание топлива.

2. Смесеобразование в дизеле.

3. Процессы сгорания и тепловыделения.

4. Процесс расширения.

Процессы смесеобразования и сгорания в дизелях идут парал­лельно и включают в себя впрыскивание и распыливание топли­ва, развитие топливного факела, прогрев, испарение топливных паров, смешение их с воздухом и непосредственно сгорание.