 |
| Горючая смесь |
Поршневой двигатель и горючая смесь. Количественная и качественная неравномерность распределения
Образование пленки жидкого топлива приводят к неравномерному распределению горючей смеси по цилиндрам поршневого двигателя, особенно на переменных режимах работы, причем различают количественную и качественную неравномерность.
Количественная неравномерность горючей смеси характеризуется различными коэффициентами избытка воздуха в цилиндрах двигателя.
Качественная неравномерность характеризуется различным содержанием отдельных фракций бензина, и присадок в горючей смеси, наполняющей поршневой двигатель в разные цилиндры.
Бензин является смесью различных углеводородов, поэтому по мере испарения легких фракций жидкая фаза (пленка) обогащается более тяжелыми углеводородами. Это явление фракционирования топлива происходит в процессе когда готовится горючая смесь во впускном коллекторе. В цилиндрах, куда больше поступает паровоздушной фазы, будет повышенное содержание легких фракций бензина, а в цилиндрах, куда больше поступает жидкой фазы, будет повышенное содержание тяжелых фракций.
Испарение присадок, содержащихся в бензине, происходит с фракциями бензина, близкими по испаряемости к присадке. Неравномерность распределения фракций по цилиндрам ведет к неравномерному распределению присадок. Особенно это явление заметно при распределении по цилиндрам двигателя антидетотационных присадок. Установлено, что качество и равномерность распределения горючей смеси по цилиндрам зависят от давления насыщенных паров, фракционного состава, скрытой теплоты испарения, коэффициента диффузии паров, вязкости, поверхностного натяжения, теплоемкости, плотности, а также от скорости и температуры воздуха, степени разряжения в диффузоре, количества поступающего тепла и режима работы поршневого двигателя.
Рабочий процесс поршневого двигателя с искровым зажиганием
При образовании горючей смеси тепло, необходимое для испарения топлива, отнимается от воздуха. При этом температура воздуха, а следовательно, и горючей смеси может понизиться настолько, что произойдет конденсация и последующее замерзание атмосферной влаги, т.е. произойдет так называемое обледенение карбюратора. Обледенение усиливается при увеличении влажности воздуха. На образование льда оказывают влияние соотношение топлива с воздухом, теплоемкость, скрытая теплота испарения топлива и температура воздуха.
Условия испарения улучшают путем подогрева впускного коллектора, однако горючая смесь набирает повышенную температуру коэффициент наполнения цилиндров снижается, и поршневой двигатель теряет мощность.
При непосредственном впрыске на испарение горючего отводится меньшее время, чем в случае карбюрации. Впрыск горючего обычно осуществляется в особую предкамеру и воздухоподводящий трубопровод в тактах впуска или сжатия через форсунку. Условиями, ускоряющими испарение, в этом случае являются усиленное вихревое движение воздуха и высокая температура внутри цилиндра.
При этом способе образования горючей смеси достигается равномерность распределения бензина по цилиндрам двигателя, увеличивается коэффициент наполнения и литровая мощность двигателя. Непосредственный впрыск нашел применение в некоторых поршневых авиационных и автомобильных двигателях. Серьезным недостатком двигателя с непосредственным впрыском является значительное усложнение его конструкции по сравнению с карбюраторным. Однако в последние годы интерес к непосредственному впрыску увеличился в связи с попытками создать многотопливный поршневой двигатель на базе двигателя с воспламенением от искры.
Горючая смесь смешивается в цилиндре двигателя с оставшимися продуктами сгорания, сжимается и в конце такта сжатия поджигается. В подавляющем большинстве двигателей для поджигания смеси используется система электроискрового зажигания. Время, отводимое на процессы смесеобразования, зависит от частоты вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания.
